fisika atom

Do you know Mr?

Become his contactLearn more about Multiply

Take the TourWho is on Multiply?

Find friends before you join

Mr.SOEMARSONO

Home

HYPERLINK "http://soemarsono.multiply.com/journal" Blog

HYPERLINK "http://soemarsono.multiply.com/photos" Photos

HYPERLINK "http://soemarsono.multiply.com/links" LinksMODEL ATOM RUTHERFORD DAN BOHRMay 15, '07 10:23 AMfor everyone

MODEL ATOM RUTHERFORD DAN BOHRSUMARSONOPENDAHULUANKegagalan dari konsep-konsep klasik dalam menghadapi gerak elektron tampak lebih jelas dalam kaitannya dengan atom hidrogen. Percobaan Rutherford menunjukkan bahwa atom dapat dipandang sebagai sistem dimana elektron mengelilingi sesuatu yang sangat masif, yakni inti yang bermuatan positif (untuk atom hidrogen, intinya hanya terdiri atas 1 proton). Dengan mengabaikan radiasi, elektron yang mengorbit inti dapat dianalogikan dengan planet yang mengorbit matahari, dimana gaya tarik antar massa digantikan oleh gaya Coulomb. Akan tetapi, sesuatu yang ironi bahwa karena elektron memiliki muatan, maka dalam geraknya yang mengorbit haruslah terdapat radiasi (menurut konsep teori elektrodinamika Maxwell). Jika demikian maka seharusnya elektron akan jatuh ke inti dalam waktu yang sangat singkat yakni detik. Frekuensi radiasi yang dipancarkan berhubungan dengan frekuensi elektron dalam mengorbit. Sebagai akibat dari elektron memancarkan energi, frekuensinya (lagi-lagi menurut teori klasik) haruslah berubah cepat secara kontinu, yang menimbulkan radiasi dengan range frekuensi yang kontinu. Karena itu, teori klasik dari model atom Rutherford memiliki dua sifat kualitatif Atom haruslah tidak stabil.

Atom haruslah memancarkan energi dengan range frekuensi yang kontinu. Kedua hasil ini jelas bertentangan dengan hasil eksperimen. Pertama, kenyataan menunjukkan bahwa atom merupakan obyek yang sangat stabil yang kita tahu. Meskipun atom dapat mengalami ionisasi, tetapi dalam kejadian itu elektron justru melepaskan diri, dan bukan jatuh ke inti. Kedua, menurut pengamatan oleh Balmer, dalam tahun 1885, frekuensi yang dipancarkan oleh elektron adalah diskret, yang mengikuti hubungan empiris berikut

Berdasarkan hubungan di atas, radiasi tidaklah continu, melainkan diskret. Beberapa rumus praktis yang dapat digunakan untuk mengekstrak hasil pengamatan dari teori semi-klasik, diusulkan oleh Bohr. Untuk sederhananya kita akan menyatakan ini untuk kasus gerak melingkar. Aturan Bohr adalah sbb:

1. Magnitud dari momentum sudut l elektron merupakan kelipatan bulat dari

INCLUDEPICTURE "C:\\DOCUME~1\\JMC\\LOCALS~1\\Temp\\msohtml1\\01\\clip_image004.gif" \* MERGEFORMATINET 2. Nilai momentum sudut yang diskret secara langsung menyebabkan nilai energi diskret . 3. Radiasi terjadi apabila elektron melakukan lompatan diskontinu dari suatu orbit berenergi ke orbit dengan energi , sehingga menghasilkan frekuensi sudut sbb

4.

5. Sekarang kita dapat menerapkan kaidah ini terhadap atom hidrogen yang elektronnya bergerak memutari inti, dengan jejari gerakan melingkar adalah , dan kecepatan sudut adalah . Maka persamaan gerak, yang menghubungkan anatara interaksi Coulomb dengan percepatan radial adalah

6. Syarat Bohr (1) adalah

7. Dengan memecahkan persamaan-persamaan ini diperoleh harga-harga jejari yang dimungkinkan

8. dan

9. Oleh karena energi terdiri atas energi kinetik dan potensial, maka tingkatan energinya adalah En =

=

10. frekuensi sudut radiasi yang mungkin adalah

11. Deret dengan dan memiliki 4 garis yang berada pada daerah sinar tampak dan membentuk bagian dari deret Balmer. 12. Atom Bohr bersifat stabil karena tidak dimungkinkan terjadi radiasi energi begituelektron telah mencapai tinkat energi terendah . TEORI ERNST RUTHERFORDRutherford melakukan percobaannya dengan menembakkan partikel alfa ke arah lempeng emas. Partikel alfa dengan nergi yang sangat besar dengan massa yang jauh lebih besar dari massa elektron diharapkan akan bergerak lurus, tak terganggu oleh muatan eleketron dan muatan positif atom emas yang disekitar elektron; teori atam menurut Thomson, ternyata partikel-partikel alfa tidak seluruhnya menembus lempang emas secara lurus tetapi beberap diantaranya ada yang dibelokkan , bahkan ada yang dikembalikan 90o-120o sehingga disimpulkan: Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang berputar pada lintasan-lintasan tertentu ( (seperti susunan tata surya). Menurut Rutherford muatan positif dan sebagian besar massa atom akan berkumpul pada suatu titik, yaitu terpusat ditengah tengah atom. Pusat ini disebut inti atom. Atom secara keseluruhan bersifat netral. Muatan inti adalah positif dan besarnya sama dengan besar muatan elektron elektron yang mengitarinya. Inti atom dengan elektron saling tarik menarik, ini menyebabkan lintasan elektron tetap seperti gaya garvitasi dalam tatasurya. Pada suatu reaksi kimia, inti ataom tidak mengalami perubahan, haya elektron pada lintasan lintasan luar asaling mempengaruhi.Pengujian Model Atom Rutherford Model atom Thomson diuji dengan hambuaran partkel alfa, demikian juga model atom Rutherford perlu diuji apakah sesuai dengan kenyataan kenyataan yang harus berlaku. Menurut Rutherford elektron bergerak mengelilingi inti yang bermuatan positif. Untuk atom hidrogen dapat kita lihat seperti gambar berikut ini : r

Ke2/r2 mV2/rGaya tarik antara inti dan elektron adalah : F= k e2/r2 dan gaya tarik ini sama besar dengan gaya sentripental yang bekerja pada elektron tersebut ; F= m V2/rBila lintasan elektron dianggap lingkaran, maka energi total elektron:E = Ek + EpE = - k e/2rtanda (-) menunjukkan keterikatan terhadap inti(menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektrondiperlukan energi).r = jari-jari orbit elektronk = 9 x 109 newton.m/cou

Jadi jika r membesar maka E juga membesar, sehingga elektron pada kulit paling luar memiliki energi terbesar. Karena elektron bermuatan listrik maka selama bergerak akan menimbulkan arus listrik. Akan terjadi medan magnet yang berubah berubah. Medan magnet ini akan dapat menimbulkan medan listrik yang berubah ubah pula. Elektron yang bergerak mengelilingi inti itu akan menimbulkan gelombang lelektromagnetik, jadi elektronelektron tersebut akan memancarkan energi.Kelemahan teori Rutherford:1. Karena dalam lintasannya elektron memancarkan energi, maka energi elektron kan berkurang, jari jari lintasannya akan mengecil. Lintasannya tidak lagi merupkan lingkaran dengan jari jari yang sama, tetapi merupakan putaran berpilin yang selalumendekati inti dan akhirya elektron dapat "runtuh" ke inti atom karena dipercepat dan memancarkan energi. 2. Apabila lintasan elektron makin mengecil, maka waktu putarnyapun akan mengecil . Frekuensi gelombang yang dipancarkannya menjadi bermacam macam. Jadi Spektrum atom hidrogen berupa spektrum kontinu namun kenyataannya berdasarkan pengamatan spektrometer menunjukkan spektrum garis.TEORI NEILS BOHRBerdasarkan model atom Rutherford dan teori kuantum, Neils Bohr mengemukakan teorinya:1. Elektron hanya dapat mengelilingi inti atom melalui lintasan-lintasan tertentu saja, tanpa membebaskan energi. Masing-masing lintasan hanya dapat dilalui elektron yang memiliki momentum anguler kelipatan bulat dari h/2(.

(m . v . r = n . h/22. Elektron akan mengalami eksitasi (pindah ke lintasan yang lebih tinggi) atau ionisasi jika menyerap energi, dan transisi ke lintasan yang lebih rendah jika memancarkan energi foton.

Jari-jari lintasan elektron:

rn = 5.28 x 10-11 n2 meter

n = 1, 2, 3, .............. = bilangan kuantum utama

Tingkat-tingkat energi (energi kulit ke-n):

En = - (k e2/2 r n2)= (-13.6/n2) ev

1 eV= 1.6 x 10-19 joule

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN (SPEKTRUM GARIS)

Menurut Neils Bohr :Energi foton yang dipancarkan oleh elektron dalam bentuk gelombang elektromagnetik itu mempunyai panjang gelombang yang dirumuskan sebagai berikut : 1/( = R [ (1/nA2) - (1/nB2) ](E = EB - EA = h . c/(EB = energi pada kulit nEA = energi pada kulit nAR = konstanta Rydberg = 1.097 x 107 m-1(E = energi yang diserap/dipancarkan pada saat elektron pindahPengamatan dengan spektrometer menunjukkan spketrum hidrogen terdiri dari deretan garis garis yang terpisah pisah menurut aturan tertentu. Aturan aturan ini dikenal dengan deret Lyman,Balmer,Paschen,Barcket dan Pfund. Sebuah elektron dapat berpindah dari lintasan tertentu ke lintasan lainnya.Lintasan lintasan yang diperbolehkan itu menentukan energi energi elektron. Lintasan paling dekat dengan inti yaitu lintasan dengan n=11 yang merupakan keadaan normal atau keadaan paling stabil untuk atomyang bersangkutan, karena elektron mempunyai energi potensial yang paling rendah dalam keadaan ini. Energi foton yang dipancarkan elektron ini ternyata berupa garis garis spektrum sebagai akibbat eksitasi, garis garis spektrum ini sesuai dengan deret-deret yang diamati oleh Lyman,Balmer,Paschen,Barcket dan Pfund.

I.Deret Lymanterletak pada daerah ultra ungunA = 1 ; nB = 2, 3, 4, .......

II.Deret Balmerterletak pada daerah cahaya tampaknA = 2 ; nB = 3, 4, 5. ... ...

III.Deret Paschenterletak pada daerah infra merah 1nA=3 ; nB = 4, 5, 6,.....IV.Deret Bracketterletak pada daerah infra merah 2nA = 4 ; nB = 5, 6, 7,.......V.Deret Pfundterletak pada daerah infra merah 3nA = 5 ; nB = 6, 7, 8, ...

Kelemahan Model Atom Bohr:1. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda)3. Tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia 4. Lintasan elektron yang mengelilingi inti ternyata sangat rumit lintasaannya bukan berupa lingkaran saja.5. Kelemahan yag lebih parah dari model ini adalah bahwa ia saa sekali melanggar asas ketidak pastian. Namun masalah ii aka terpecahka pada persamaan schrodin yang hasilnya ternyata identik dengan yang dihitung pada mdel atom BohrPersamaan Scrodinger dan Energi Kuantum Apabila prinsip komplemeter dan prinsip korespondensi serta asumsi interpretatif dasar (yakni yang menyatakan bahwa hasil yang mungkin dari suatu besaran diberikan oleh persamaan nilai eigen), maka akan diperoleh persamaan yang menentukan semua tingkatan energi dari sistem. Secara eksplisit operator energi dalam sajian Scrodinger adalah

(3.18)

Persamaan nilai eigen energi adalah

(3.19)

Sajian ini merupakan persamaan Schrodinger. Apabila sebuah partikel bergerak di bawah pengaruh potensial , persamaan di atas menjadi

(3.20)

Persamaan ini dalam 3 dimensi menjadi

(3.21)

Dengan syarat batas yang menjadikan berhingga dimana-mana (termasuk pada daerah tak hingga), persamaan di atas akan diselesaikan. Bentuk syarat batas dan makna fisisnya akan diulas pada bagian selanjutnya.

Figure 3.1: Diagram energi dari potensial Coulomb.Kasus khusus yang penting adalah persamaan atom hidrogen dengan energi potensial seperti dalam diagram berikut. Dengan menganggap proton tak bergerak, kita gunakan koordinat kutub dan memasukkan potensial Coulomb . Sehingga,

(3.22)

Bagian penting dari teori ini adalah bahwa persamaan ini memang menghasilkan tingkatan energi diskret yang sesuai pengamatan. Pembuktiannya menyangkutkan perhitungan yang rumit, yang akan kita ulas pada Bab 7. Untuk sementara, kita akan bahas model sederhana. Diagram energi untuk atom hidrogen ditunjukkan dalam Gambar 3.1. Jika energi kinetik adalah T dan energi total adalah , kita peroleh

Oleh karena secara klasik harus dipenuhi , partikel dengan energi dapat diamati hanya pada daerah dengan garis di atas kurva

Garis putus-putus pada diagram bersesuaian dengan energi kinetik negatif, karena itu berada pada posisi yang tak teramati. Untuk elektron dapat berada pada posisi sampai takhingga. Untuk elektron terikat (bound). Untuk harga yang besar tetapi negatif, elektron terbatas pada potensial yang berubah sangat cepat dalam daerah yang sangat sempit. Untuk menganalisis sifat kualitatif dari sistem yang demikian kita tinjau harga energi kuantum dari sebuah partikel yang terbatas dalam dinding potensial takhingga 1-d, yakni

(3.23)

Figure 3.2: Diagram energi dinding potensial takhingga 1-d.

Secara klasik partikel terbatas dalam daerah , dan berapapun energinya partikel terpantul setiap kali menumbuk dinding potensial.

Persamaan Schrodinger untuk sistem demikian dengan potensial didefeniskan oleh (3.24), untuk , adalah

(3.24)

Oleh karena bernilai takhingga pada , sementara suku-suku lainnya tetap berhingga, kita perlu memasukkan syarat batas sebagai

(3.25)

Dengan memperkenalkan

(3.26)

Persamaan menjadi

(3.27)

Solusi persamaan di atas yang memenuhi syarat batas pada , adalah

(3.28)

Dimana

(3.29)

dan

(3.30)

dimana

(3.31)

Dengan menggabungkan (3.30) dan (3.32), diperoleh

(3.32)

dan dengan menggunakan (3.27), tingkatan energi yang mungkin adalah

(3.33)

Sifat penting dari spektrum energi diskret telah muncul secara alamiah dari formalisme di atas, dan dapat dibandingkan dengan rumus Bohr untuk atom hidrogen,

(3.34)

Kenyataan bahwa model yang ditinjau masih sederhana tetapi telah mendekati model real atom hidrogen merupakan kesuksesan. Perbedaan dengan faktor merupakan kekhususan dari pendekatan 1-d (dinding potensial) terhadap sistem 3-d (atom hidrogen). Sedangkan perbedaan tanda muncul dari kenyataan bahwa tingkatan energi atom hidrogen diukur dari puncak potensial ke bawah. Pada dinding potensial, tingkatan energi dari bawah ke atas.

Tags: model atom bohrPrev: TABUNG SINAR KATODANext: MODEL ATOM RUTHERFORD DAN BOHRreply share

Add a reply:Top of Form

HTMLCONTROL Forms.HTML:Hidden.1






Bottom of Form

soemarsono View Mr's Profile RSS Feed [?] Report Abuse

2007 Multiply, Inc. About Blog Terms Privacy Corp Info Contact Us Help

_1252153704.unknown

_1252153706.unknown

_1252153707.unknown

_1252153705.unknown

_1252153702.unknown

_1252153703.unknown

_1252153700.unknown

_1252153701.unknown

_1252153698.unknown

_1252153699.unknown

_1252153697.unknown

fisika atom

Documents