ATOM BERELEKTRON BANYAK

A.  Syarat Kemantapan elektron

Menentukan panjang gelombang de Broglie dari elektron. Analisis ini pertama kali dilakukan karena orbit elektron dalam hidrogen adalah satu panjang gelombang elektron yang merupakan petunjuk yang diperlukan dalam membangun teori atom.

Kecepatan elektron dapat dihitung dengan menggunakan lintasan elektron berupa lingkaran, dimana terdapat gaya sentripetal (Fs) yang memegang elektron pada orbit r dan inti yang menarik elektron dengan gaya elektrostatik (Fe).

Persyaratan kemantapan elektron adalahDengan memasukkan nilai v pada persamaan 2 ke persamaan 1 diperoleh panjang gelombang elektron orbital sebagai berikut.

dengan n= 1, 2, 3, 4, . . .     (1)

                                        (2)

1.        Meninjau perilaku gelombang elektron dalam atom hidrogen serupa dengan vibrasi sosok kawat.

Dalam vibrasi kawat, kelilingnya tepat sama dengan bilangan bulat dikali panjang gelombang, sehingga setiap gelombang tersambung secara malar dengan gelombang berikutnya. Jika kawat elastik sempurna, maka vibrasi akan terjadi terus menerus. Jika bilangan pecahan dikalikan dengan panjang gelombang dalam sosok tersebut maka akan terjadi interferensi destruktif dan vibrasi akan mati dengan cepat. Dengan demikian dapat dipostulatkan bahwa sebuah elektron dapat mengelilingi inti hanya dalam orbit yang mengandung bilangan bulat kali panjang gelombang de Broglie. Berdasarkan postulat tersebut dapat dituliskan syarat kemantapan orbit

Dengan rn menyatakan jari-jari orbit elektron yang mengandung n panjang gelombang. merupakan keliling orbit lingkaran berjari-jari r. Dan n adalah bilangan bulat 1,2,3.....

Subtitusi pada persamaan 3

                             (3)

Sehingga orbit elektron yang diizinkan jari-jarinya dinyatakan dengan rumus diatas .

             (5)

Subtitusi persamaan 4 ke persamaan 5

B.  Eksitasi Atom

Eksitasi atom dapat terjadi jika :

1.         Terjadi tumbukan antar atom

2.       Menimbulkan lecutan listrik dalam gas bertekanan rendah sehingga timbul medan listrik yang mempercepat elektron san ion samapai Ek cukup mengeksitasi atom

Spektrum merupakan bukti yang menunjukkan adanya tingkat-tingkat

energi dalam suatu atom.

Jenis-jenis spektrum

1.        Spektrum emisi (pancar)adalah suatu zat yang memancarkan gel elektromagnetik, spektrum ini dapat diamati melalui spektroskop.

2.       Spektrum absorbsi yaitu menyerap energi panjang gelombang.

·         Deret Spektral

Jika bilangan kuantum keadaan awal ni awal dan bilangan kuantum keadaan akhir nf maka pada saat terjadi eksitasi elektron dalam atom, berlaku

Sehingga foton yang terpancar menjadi

....(spektrum hidrogen)

·         Perhitungan tetapan Ryberg (R)

~        Lyman, nf = 1 : 2,3,4...(ultraviolet)

~        Balmer, nf = 2 : 3,4,5...(daerah optik)

~        Paschen, nf = 3 : 4,5,6...(daerah infra merah)

~        Bracket, nf = 4 : 5,6,7...(daerah infra merah)

~        Fund, nf = 5 : 6,7,8...(daerah infra merah)

C.    Teori kinetik gas

Teori kinetik merupakan suatu teori yang secara garis besar adalah hasil kerja dari Count Rumford (1753-1814), James Joule (1818-1889), dan James Clerk Maxwell (1831-1875), yang menjelaskan sifat-sifat zat berdasarkan gerak acak terus menerus dari molekul-molekulnya. Dalam gas misalnya, tekanan gas adalah berkaitan dengan tumbukan yang tak henti-hentinya dari molekul-molekul gas terhadap dinding-dinding wadahnya.

Gas yang kita pelajari adalah gas ideal, yaitu gas yang secara tepat memenuhi hukum-hukum gas.Dalam keadaan nyata, tidak ada gas yang termasuk gas ideal, tetapi gas-gas nyata pada tekanan rendah dan suhunya tidak dekat dengan titik cair gas, cukup akurat memenuhi hukum-hukum gas ideal.

Bunyi teori kinetic :                                                                            

“ dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat dan karena itu memiliki energi yang lebih besar dari pada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin.

Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian:

 1. Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti.

2.  Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran.

3.  Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran.

D.               Gas Ideal

            Gas ideal diartikan sebagai 1 mol gas pada tekanan 1 atm pada volume standar 22,4 liter pada suhu 0° C. Dapat dinyatakan dengan persamaan gas ideal :

                                                                        ( 1 )

Dimana           :

P          = tekanan (atm)

V          = volume (liter)

N         = jumlah mol (mol)

R          = tetapan gas ideal ( 0,082 atm liter/mol K )

T          = suhu (K)

Dari pengertian gas ideal dan persamaan (1) nilai tetapan gas ideal diperoleh dari:

                                                                                                            ( 2 )    

                                                                       

                                                                          

1.      Syarat-syarat gas ideal

Gas ideal adalah gas yang memenuhi beberapa syarat tertentu. Gas ideal memenuhi beberapa kriteria sebagai berikut :

a.      Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik menarik antar partikel.

b.      semua partikel bergerak dengan acak

c.       Ukuran gas sangat kecil bila dibanding dengan ukuran wadah, jadi ukuran gas diabaikan

d.      Setiap tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna

e.       Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dalam wadah

f.        Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak

E.      Ekspansi dan Komprebillitas

1.      Ekspansi

Rumus:

           

Contoh:

Persamaan vanderwaals dinyatakan dengan persamaan:

Tentukan ekspansinya !

Jawab:

·       

·       

·       

·       

= 

=

·       

·       

·       

=

=

2.    Kompresibilitas

Kompresibilitas     = -  _T

Contoh :

Persamaan Van der vaals = =RT

Tentukan : K=..........?

Penye :

K                = -  _T

T                = 

              =   

                  =  

                  = 

               =   

                  =    

              = -

              = -

                  = -

                  = -

K                = -  

                  =

F.     Kuantisasi Energi

Sebuah zarah yang terperangkap dalam kotak analog dengan gelombang berdiri pada tali yang direntangkan antara dinding.

Dimana Ψ_dinding=0

….(1)

E=K=mv²

K=…….(2)

 λ==    dimana ….(3)

subtitusi persamaan (3) ke persamaan (2)

 

Subtitusi persamaan (1) ke persamaan ke (4)

 

E

E₁ dimana n=1, maka E=   (groundstate)

En=E₁.n²

Contoh soal

Diketahui energy groundstate atom hydrogen sebesar -0,85 eV. Jika atom hydrogen tersebut dipanasi dengan heater dan selanjutnya ditembaki dengan berkas electron yang dipercepat dalam tabung Franck-Hertz sehingga energy eksitasinya -13,6 eV. Pada bilangan kuantum berapakah atom tereksitasi ?

Jawaban

Diketahui :

E₁= -0,85 eV

E_n= -13,6 eV

Ditanyakan:

N=……?

Penyelesaian:

E_n=E₁.n²

n²=

n=

Kelemahan model atom Bohr ( Efek Zeman)

1.        Lintasan orbit elektron sebenarnya sangat rumit, tidak hanya berbentuk lingkaran atau elips saja

2.       Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan dengan baik untuk atom hidrogen, akan tetapi tidak dapat menjelaskan dengan baik untuk atom-atom berelektron banyak

3.       Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan tentang terjadinya efek Zeeman, yaitu terpecahnya spektrum cahaya jika dilewatkan pada medan magnet yang kuat.

4.       Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan terjadinya ikatan kimia yang baik.

G.     Ikatan Zat Padat

            Ikatan zat padat  :

a.       Terdiri atas jumlah atom atau molekul yang terikat

b.    Jarak antara atom atau molekul berdekatan dan tersusun secara teratur.

Jenis Ikatan pada zat padat :

•      ikatan ionik,

•      ikatan kovalen,

•      ikatan hidrogen,

•      ikatan Van Der Waals, dan

•      ikatan logam.

                        Pada umumnya atom tunggal tidak memiliki konfigurasi elektron yang stabil

seperti gas mulia, maka atom – ato bergabung membentuk molekul dengan cara berikatan dengan atom lain.

H.    Difraksi  Sinar  X

Difraksi  dapat digunakan untuk memastikan stuktur atomik dari kristal dan mengambarkan tiga dimensi susunan sesungguhnya atom atom itu. Dimana jarak antar atom dilambangkan dengan “d”.

 

Contoh difraksi sinar X yakni pada kristal NaCl :

Tiga Dimensi

Dua Dimensi

Ketika sinar X melalui kristal, beda lintasan sinar a dan sinar b yang dipantulkan oleh atom atom kristal NaCl adalah 2 d sin q. Interferensi saling memperkuat kedua sinar pantul itu terjadi bila beda lintasan sama dengan kelipatan bulat dari panjang gelombang sinar X.

Sehingga:

 

Dimana:

n   = orde

l     =  panjang gelombang

d   = jarak antar atom

q   = sudut antara sinar datang  dengan garis mendatar

DAFTAR REFERENSI:

Bambang dan Tri Kuntoro. 2010. Fisika Modern. Yogyakarta: ANDI

Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia Press

Http://www.saburchill.com/Physics, diakses 23 januari 2015

Http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html, diakses 23 januari 2015