TUGAS
ANORGANIK FISIK
NAMA : RIO EKO WIRYANTO
STAMBUK : A1C4 08 050
PROG.STUDI : PEND.KIMIA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2010
TUGAS KIMIA ANORGANIK FISIK
Nama : Rio Eko Wiryanto
Stambuk : A1C4 08 050
Prog.Studi : Pend. Kimia
1. Ringkasan tentang perkembangan model atom mulai dari teori atom Dalton sampai dengan teori atom Niels Bohr
2. Ringkasan pendapat Max Plan dan Einstein mengenai atom sebagai sumber cahaya
3. Berapakah kecepatan elektron mengelilingi atom?
4. Membuktikan bahwa lintasan elektron atau disebut dengan kulit merupakan bilangan bulat positif ditinjau dari teori mekanika gelombang, serta berikan pengertian gelombang, dan berikan contoh gambar mengenai gelombang
5. Jelaskan mengapa bilangan kuantum utama dapat digunakan dalam menentukan besarnya energi potensial electron.
JAWAB :
1. Teori dan model atom dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh John Dalton yang selanjutnya dikembangkan oleh Joseph John Thompson, Ernest Rutherford, Niels Bohr dan teori atom menggunakan mekanika gelombang.
a. Model Atom John Dalton
Hukum kekekalan massa yang disampaikan oleh Lavoisier dan hukum perbandingan tetap yang dijelaskan oleh Proust mendasari John Dalton untuk mengemukakan teori dan model atomnya pada tahun 1803. John Dalton menjelaskan bahwa atom merupakan partikel terkecil unsur yang tidak dapat dibagi lagi, kekal dan tidak dapat dimusnahkan demikian juga tidak dapat diciptakan. Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai bentuk yang sama dan tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru,
John Dalton mengungkapkan bahwa :
a. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
b. Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah, diciptakan ataupun dimusnahkan.
c. Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama.
d. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang berbeda memiliki sifat yang berbeda.
e. Reaksi kimia terjadi karena adanya penggabungan dan pemisahan atom-atom.
f. Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang bergabung sama akan terbentuk molekul unsur, sedangkan bila atom-atom yang bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyawa.
Pada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut, antara lain :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
c. Model atom Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain.
Kelemahan –kelemahan tersebut dapat dijelaskan setelah ditemukan beberapa partikel penyusun atom, seperti elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson tahun 1900, penemuan partikel proton oleh Goldstein tahun 1886.
b. Model Atom J. J. Tompshon
Joseph John Thompson merupakan penemu elektron. Thompson mencoba menjelaskan keberadaan elektron menggunakan teori dan model atomnya. Menurut Thompson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola yang bermuatan positif. Model atom yang dikemukakan oleh Thompson sering disebut sebagai model roti kismis dengan roti sebagai atom yang bermuatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti. Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
c. Model Atom Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
Kelebihan
Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti
Kelemahan
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.
d. Model Atom Neils Bohr
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Kelemahan:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.
Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang lampau, dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20. Ada beberapa alasan mengapa begitu. Pertama, sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap dianggap benar. Misalnya, gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom berikutnya. Hal lainnya lagi, gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat menemukan sesuatu untuk diri sendiri, meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu secara harfiah benar. Yang paling penting dari semuanya itu, mungkin, adalah gagasan Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan "teori kuantum." Meskipun beberapa gagasannya telah kedaluwarsa, namun jelas secara historis teori-teorinya sudah membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan berikutnya bidang mekanika kuantum.
e. Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Ciri khas model atom mekanika gelombang
1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.
Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel subatomik seperti proton, neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum fisika klasik. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1), energi berupa sebuah partikel cahaya yang disebut foton, dilepaskan. Energi yang dilepaskan dapat dirumuskan sbb:
keterangan:
• adalah energi (J)
• adalah tetapan Planck, (Js), dan
• adalah frekuensi dari cahaya (Hz)
Dalam spektrometer massa, telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang di-ionisasi tidak kontinyu, hanya pada frekuensi/panjang gelombang tertentu garis-garis spektrum dapat dilihat. Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika kuantum.
2. Pendapat Max Plan dan Einstein mengenai atom sebagai sumber cahaya
Pendapat Einstein :
Kecepatan cahaya adalah 300.000 km/detik ; kecepatan cahaya adalah kecepatan tertinggi di alam ini.
E = energi
m = massa benda E = mc2
c = kecepatan cahaya
Einstein menyatakan adanya kesetaraan energi dengan massa ; E = m . c2 . Teori ini dapat diterapkan pada teori “the white dwarf” atau bintang yang padam .
Einstein atau relativitas khusus Einstein mengemukakan hubungan massa benda bergerak yang lebih besar dari masa diamnya .
Kecepatan cahaya sudah menjadi focus dari penelitian banyak ilmuwan antara lain Ibnu Sina ( Avicenna ) Abu Ali bin Al Hassan Ibn Al Haytsam ( Alhazen ) pada 1039 M ,Olaus Roemer ( 1976) , James Bradley ( 1728) , Armand Fizeau ( 1849 ), Leon Foucault(1859) , Rosa dan Dorsey ( 1907 ) dan yang terakhir Evanson ( 1973). Pada awalnya kecepatan cahaya dianggap takterhingga , tapi dari penelitian–penelitian di atas didapat kecepatan cahaya ternyata mendekati hara yang terhingga . Ketertarikan Einstein terhadap cahaya disebabkan karena apa sebenarnya maksud Tuhna menciptakan cahaya , karena sesungguhnya segala sesuatu yang diciptakan Tuhan pasti ada gunanya . Einstein berfikir apa sebenarnya manfaat kecepatan cahaya ynag begitu besar itu . Hingga akhirnya muncullah ketiga teori Einstein tersebut , dan Einstein lah yang pertama kali menggunakan “c” dalam memecahkan persoalan yang dihadapi dalam fisika modern . Sehingga para fisikawan sepakat menamakan harga “c” sebagai konstanta Einstein .
Di dalam pencariannya menemukan teori-teori fisika , Einstein berfikir kearah penciptaan alam semesta ini , karena Einstein menemukan keseimbangan , keteraturan dan kesempurnaan hokum alam .Pengamatan Einstein inilah yang membawanya kepada suasana kejiwaan yang “religius” . Einstein ingin mengetahui tentang Sang Maha Pencipta yang paling sesuai dengan logika dan jalan pikirannya , bukan hanya harus dipercayai secara dogmatis seperti yang dialami Einstein selama ini .
Einstein melengkapi bukti bukti ilmiah dari pengamatannya selama ini dengan bukti bukti filosofis yang mendukung . Einstein banyak membaca tentang pendapat Plato dan Aristoteles .
Hasil pengamatan Einstein bahwa alam semesta ini senantiasa berkembang , dalam astrofisika dijelaskan dengan “The Red Shifts Theory” . Einstein juga yakin bahwa pasti ada awal mula penciptaan alam semesta ini , dalam astrofisika , awal mula penciptaan alam semesta dikenal dengan teori “big bang” . Einstein memandang peristiwa ini secara matematika . Einstein menganggapnya sebagai proses integrasi . Harga batasnya didapat dari teori “the white dwarf” ( proses kematian suatu bintang ).
Pendapat Max Plan :
radiant energi (energi gelombang cahaya) tidaklah mengalir dalam arus yang kontinyu, tetapi terdiri dari potongan-potongan yang disebutnya quanta. Hipotesa Planck yang bertentangan dengan teori klasik tentang cahaya dan elektro magnetik ini merupakan titik mula dari teori kuantum yang sejak itu merevolusionerkan bidang fisika dan menyuguhkan kita pengertian yang lebih mendalam tentang alam benda dan radiasi.
Menurut teori Planck, ukuran kuantum cahaya tergantung pada frekuensi cahaya (misalnya pada warnanya), dan juga berimbang dengan kuantitas fisik yang oleh Planck diringkas dengan "h", tetapi sekarang disebut "patokan Planck." Hipotesa Planck amatlah berlawanan dengan apa yang jadi konsep umum fisika. Tetapi, dengan penggunaan ini dia mampu menemukan keaslian teoritis yang tepat daripada formula yang benar tentang "radiasi kuantitas gelap."
3. Kecepatan elektron mengelilingi atom yakni :
Molekul jika dipecah pecah menjadi bagian yang lebih kecil lagi disebut ATOM. Atom terdiri dari INTI ATOM dan ELEKTRON.
Inti atom dibagi lagi menjadi dua bagian : PROTON dan NETRON,
Proton bermuatan positif (+), netron mempunyai muatan netral dan elektron bermuatan negatif (-). Elektron ternyata hidup dan berputar mengelilingi inti atom dengan kecepatan 300.000.000 meter/detik sama dengan kecepatan cahaya.
Dari teori diatas dapat diambil dua kesimpulan: a. Pada hakekatnya tidak ada benda mati (meja kursi dll) karena apa? Karena elektron selalu berputar/bergerak dengan kecepatan 300.000.000 meter/detik. Siapa yang menggerakkan elektron tersebut?
b. Elektron berputar mengelilingi inti atom dengan kecepatan 300.000.000 meter/detik, dan itulah yg dapat ditangkap oleh mata kita. Mata kita hanya mampu melihat benda yang mempunyai kecepatan elektron mengelilingi inti atomnya sebesar 300.000.000 m/det saja. Diluar kecepatan itu mata manusia tidak dapat melihatnya.
4. Bila bilangan kuantum utama n = 1, hanya ada satu nilai l, yakni 0. Dalam kasus ini hanya ada satu orbital, dan kumpulan bilangan kuantum untuk orbital ini adalah (n = 1, l = 0). Bila n = 2, ada dua nilai l, 0 dan 1, yang diizinkan. Dalam kasus ada empat orbital yang didefinisikan oelh kumpulan bilangan kuantum: (n = 2, l = 0), (n = 2, l = 1, m = -1), (n = 2, l = 1, m = 0), (n = 2, l = 1, m = +1).
Contoh: Berapa banyak orbital yang mungkin bila n = 3. Tunjukkan kumpulan bilangan kuantumnya sebagaimana yang telah dilakukan di atas.
Penghitungan yang dimungkinkan untuk kumpulan bilangan kuantum (n = 3, l = 0) dan (n = 3, l = 1). Selain itu, ada lima orbital yang betkaitan dengan (n =3, l =2). Jadi, (n = 3, l = 0), (n = 3, l = 1, m = -1), (n =3, l = 1, m =0), (n =3, l = 1, m = +1)、 (n =3, l =2, m = -2), (n =3, l = 2, m = -1), (n = 3, l = 2, m = 0), (n = 3, l = 2,m =+1), (n = 3, l = 2, m = +2). Semuanya ada 9 orbital. Singkatan untuk mendeskripsikan orbital dengan menggunakan bilangan kuantum utama dan simbol yang ada dalam Tabel 2.4 digunakan secara luas. Misalnya orbital dengan kumpulan bilangan kuantum (n = 1, l = 0) ditandai dengan 1s, dan orbital dengan kumpulan bilangan kuantum (n = 2, l = 1) ditandai dengan 2p tidak peduli nilai m-nya.
Komponen aksial momentum sudut yang diizinkan hanya dua nilai, +1/2(h/2π) dan -1/2(h/2π). Bilangan kuantum magnetik spin berkaitan dengan nilai ini (ms = +1/2 atau -1/2). Hanya bilangan kuantum spin sajalah yang nilainya tidak bulat.
5. Semakin dekat letak kulit atom dengan inti maka nilai bilangan kuantum utama semakin kecil (mendekati 1). Sehingga bilangan kuantum utama dapat digunakan untuk menentukan ukuran orbit (jari-jari) berdasarkan jarak orbit electron dengan inti atom. Kegunaan lainnya, kita dapat mengetahui besarnya energi potensial elektron. Karena semakin dekat jarak orbit dengan inti atom maka kekuatan ikatan electron dengan inti atom semakin besar, sehingga energi potensial elektron tersebut semakin besar.
0 komentar:
Posting Komentar