FISIKA ATOM

Oleh : Edwin Setiawan N, S.Si

TEORI ATOM THOMPSON

“ atom merupakan bola padat dengan diameter 10 -10 m mempunyai muatan positif yang terbagi merata ke seluruh isi atom. Muatan ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang tersebar diantara muatan-muatan itu”.Thompson

MODEL ATOM THOMSON

PERCOBAAN RUTHERFORD

TEORI ATOM RUTHERFORD

• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan sebagian besar massa atom terletak pada inti atom

• Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif yang bergerak seperti planet-planet mengelilingi matahari

• Atom secara keseluruhan bersifat netral , sehingga jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron-elektron yang mengitarinya.

• Inti atom dengan elektron saling tarik-menarik yang menyebabkan adanya gaya sentripetal pada elektron sehingga lintasan elektron tetap.

MODEL TATA SURYA

MODEL ATOM RUTHERFORD

Kelemahan-kelemahan model atom Rutherford:

• Gagal menjelaskan kestabilan atom. Menurut model atom Rutherfor, Atom tidak stabil karena dalam lintasannya elektron terus-menerus memancarkan energi, maka energi elektron akan berkurang dan lama-kelamaan jari-jarinya akan mengecil. Akhirnya elektron bersatu dengan inti atom.

• Gagal menjelaskan spektrum atom Hidrogen berupa spektrum garis.

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

H2

Tabung berisi gas Hidrogen SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN (GARIS/DISKRET/DISKONTINU)

TEORI ATOM BOHR

Postulat Bohr :1. Elektron yang mengelilingi inti atom atom mempunyai

lintasan tertentu yang disebut lintasan stasioner dan tidak memancarkan/menyerap energi. Lintasan stasioner ini mempunyai momentum anguler sebesar :

2h

nmvr

n = bilangan kuantum utama (n =1, 2, 3, ...)h = tetapan Planck = 6,62 x 10 -34 Jsm = massa elektron = 9 x 10 -31 kgv = kecepatan gerak elektron ( m/s )r = jari-jari lintasan elekron ( m )

R1

R2

R3 R4

Lintasan-lintasan stasioner dengan pusat inti atom

n=1

n=2

n=3

n=4

- - --

2. Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai tingkat energi tertentu. Elektron akan menyerap energi foton apabila bertransisi ke lintasan yang lebih tinggi dan akan memancarkan energi foton bila bertransisi ke lintasan yang lebih rendah.

E1

E2

E3

E4

E1

E2

E3

E4

-

Foton

-

Foton

Foton

Besarnya energi pancar/serap :E = Et – EoE = energi pancar/serap Et = energi lintasan akhirEo = energi lintasan awal

+

EO

ET

- Foton

Lintasan Stationer

Frekuensi Foton:

EtEohf

h

EtEof

ENERI ELEKTRON TIAP LINTASAN

• En = energi pada elektron pada orbit ke-n ( eV )

• -13,6 eV = E1

eVn

En2

6,13

1 eV = 1,6 x10-19 J

CONTOH• Sebuah elektron bertransisi/berpindah dari lintasan ke-4

ke lintasan ke-1. Berapakah frekuensi foton yang dipancarkan?

• Jawab

• Eo=E4----Eo= -13,6 / 42 = -0,85 eV = -0,85 x 1,6 x10-19 J

Eo = -1,36 x10-19 J

• Et=E1----Et = -13,6 / 12 = -13,6 eV = -13,6 x 1,6 x10-19 J

Et = - 21,76 x 10-19 J

• f = (Eo – Et ) / h = -1,36 x10-19 J – (- 21,76 x 10-19 J)6,6 x 10-34

f = 3.1 x 10 15 Hz

JARI-JARI LINTASAN ELEKTRON

• rn = jari-jari lintasan elektron pada orbit ke-n ( m )

• n = bilangan kuantum utama ( n =1, 2, 3, ...)

• 0,53 Å = r1= jari-jari lintasan elektron orbit ke-1

o

n Anr 253,0

1 Å= 10 -10 m

Menjelaskan Spektrum Atom Hidrogen

• Spektrum atom Hidrogen sesungguhnya merupakan foton-foton yang dipancarkan elektron ketika berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah.

• Energi foton yang dipancarkan :

E = Et – Eo

22

111

mnR

R =Konstanta Rydberg = 1,097373 x10-7m-1

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E

Deret Lyman:

Deret Balmer:

Deret Paschen:

Deret Bracket:

Deret Pfund:

n =1, m=1,2,3….

n =2, m = 3,4,5….

n =3, m=4,5,6….

n =4, m=5,6,7….

n =5, m=6,7,8….Deret Lyman:

Deret Balmer:

Deret Paschen:

Deret Bracket:

22

111

mnR

PANJANG GELOMBANG YANG DIPANCARKAN :

R = 1,097373 x10-7m-1

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

BILANGAN KUANTUM

• Bilangan kuantum utama : n = 1, 2, 3,...• Bilangan kuantum orbital : l = 0, 1, 2, 3,....., n-1• Bilangan kuantum magnetik : m = -l, -l+1,...., 0,....,l+1,l• Bilangan kuantum spin : s = -1/2, +1/2

BILANGAN KUANTUM ORBITAL

BILANGAN KUANTUM MAGNETIK

BILANGAN KUANTUM SPIN

SISTEM PERIODIK

ENERGI IONISASI DAN ELEKRON VALENSI

AFINITAS ELEKTRON