Fisika atom sma kelas 12

28,216 views
27,823 views

Published on

Published in: Education
8 Comments
51 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
28,216
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
14
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
8
Likes
51
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Fisika atom sma kelas 12

  1. 1. <ul><li>Indikator </li></ul><ul><li>Memformulasikan evolusi model atom : model Thomson, model Rutherford, dan Model Bohr </li></ul><ul><li>Memformulasikan kuantisasi momentum dan energi pada model Bohr </li></ul><ul><li>Menjelaskan terjadinya spektrum diskrit pada model Bohr </li></ul><ul><li>Memformulasikan Efek Zeeman </li></ul><ul><li>Memformulasikan atom berelektron banyak kaitannya dengan azas larangan Pauli dan perulangan sifat-sifat kimia dari unsur </li></ul><ul><ul><li>Kompetensi dasar 9.2 </li></ul></ul><ul><ul><li>Melakukan kajian ilmiah sehubungan dengan perkembangan </li></ul></ul><ul><ul><li>teori atom </li></ul></ul><ul><ul><li>FISIKA ATOM </li></ul></ul><ul><ul><li>Standar Kompetensi : 9 </li></ul></ul><ul><ul><li>Menganalisis keterkaitan antara berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan menerapkan batas-batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika </li></ul></ul><ul><ul><li>modern. </li></ul></ul>
  2. 2. evolusi model atom Demokritus (460 – 370 SM) John Dalton (1766-1844) JJ. Thomson ( 1856 - 1940 ) Ernest Rutherford (1871-1937) Niels Bohr dibuat oleh Drs.U.Rachmat SMAN 1 Jkt:
  3. 3. Memformulasikan model atom Tiap zat dapat dibagi atas bagian-bagian yang lebih kecil sampai menjadi bagian yang lebih kecil dan tidak dapat di bagi lagi. Bagian zat yang terkecil inilah yang disebut Atom. Atom berasal dari kata Yunani Atomos yang artinya sebagai sesuatu yang tidak dapat dibagi lagi. <ul><li>Semua materi tersusun dari partikel-partikel yang sangan kecil yang tidak dapat dibagi lagi disebut atom </li></ul><ul><li>Setiap unsur tersusun dari atom-atom yang sama dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain </li></ul><ul><li>Dua atau lebih atom berlainan dapat membentuk molekul </li></ul><ul><li>Pada reaksi kimia atom-atom berpisah, kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dengan semula, tapi massa keseluruhan tetap. </li></ul>Pada tahun 1897 Sir Joseph John Thomson mengemukakan suatu model atom yaitu “Atom merupakan bola pejal yang mempunyai muatan positif yang tersebar merata pada seluruh bagian bola. Muatan ini dinetralkan oleh muatan negatif(elektron-elektron) yang tersebar diantara muatan-muatan positif. Pada th 1911 model ini dinyatakan salah oleh Ernest Rutherford Hasil eksperimen Hasil percobaan Hasil pemikiran Demokritus (460 – 370 SM) John Dalton (1766-1844) JJ. Thomson ( 1856 - 1940 )
  4. 4. Ernest Rutherford (1871-1937) <ul><li>Model atom Rutherford </li></ul><ul><li>Atom terdiri atas inti yang bermuatan listrik positif yang mengandung hampir seluruh massa atom. </li></ul><ul><li>Elektron bermuatan negatif beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu seperti planet-planet yang beredar mengelilingi matahari pada susunan tata surya. </li></ul><ul><li>Atom secara keseluruhan bermuatan netral, jumlah muatan positif inti atom sama dengan jumlah muatan elektron-elektronnya. </li></ul><ul><li>Inti atom dan elektron tarik-menarik sehingga timbul gaya sentripetal pada elektron yang menyebabkan elektron tetap pada orbitnya(lintasannya) </li></ul><ul><li>Pada reaksi kimia inti atom tidak mengalami perubahan hanya elektron-elektron pada lintasan luarnya yang saling mempengaruhi. </li></ul>Hasil Eksperimen lempeng tipis dari emas ditembaki dengan partikel alpha Model atom Thomson salah
  5. 5. 10 -14 m Model atom Rutherford untuk atom hdrogen perbandingan antara garis lintasan elektron dengan garis tengah inti atom 10.000 : 1 Perbandingan antara massa inti atom dengan massa elektron 1.837 : 1 Gaya sentripetal elektron Gaya elektrostatika elektron dan inti Gaya sentripetal = Gaya elektrostatika E k elektron saat mengorbit E k = ½ mv 2 = ½ Elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan tetap karena pada elektron bekerja dua gaya yang berlawanan sama besar yaitu gaya elektrostatika F antara elektron dengan inti dan gaya sentripetal F’ E P elektron pada jarak r dari inti Energi total elektron selama mengorbit E total = E k + E P = Contoh soal Contoh soal F’ r Q e m v Q.e F = k r 2 e 2 F = k r 2 m.v 2 F’ = r m.v 2 = r e 2 k r 2 m.v 2 e 2 = k r e 2 - k r e 2 k 2r
  6. 6. KELEMAHAN MODEL ATOM RUTHERFORD <ul><li>Karena dalam gerak orbitnya elektron memancarkan energi, maka energi elektron berkurang sehingga jari-jari lintasannya mengecil. Lintasannya tidak lagi berupa lingkaran dengan jari-jari tetap tetapi berupa putaran berpilin yang mendekati inti dan akhirnya elektron akan jatuh ke inti. Artinya atom tidak stabil, padahal kenyataan atom adalah stabil </li></ul>Atom stabil Atom tidak stabil Spektrum menurut teori Atom Rutherford Spektrum hasil pengamatan Atom hidrogen <ul><li>Apabila jari-jari lintasan elektron semakin kecil maka waktu putarnya semakin kecil juga. Akibatnya frekwensi dan panjang gelombang elektromag-netik yang dipancarkan menjadi bermacam macam padahal dari hasil pengamatan kenyataannya spektrum dari atom hidrogen menunjukkan spektrum garis yang khas. </li></ul>
  7. 7. Model Atom Bohr Pada tahun 1913 Niels Bohr mengoreksi kelemahan teori atom Rutherford dengan teori kuantum Planck. Model atom Bohr dinyatakan dengan dua postulat m = massa elektron v = keecepatan linier elektron r = jaari-jari orbit elektron n = bilangan kwantum h = tetapan planck =6,626.10 -34 J.s Contoh soal J. J. ( Sir Joseph John ) Thompson ( 1856 - 1940 ) with (r) Ernest Rutherford, c. 1915 <ul><li>Elektron tidak dapat bergerak mengelilingi inti melalui sembarang lintasan , tetapi hanya dapat melalui lintasan tertentu saja tanpa mebebaskan energi. Lintasan itu disebut lintasan stasioner. Pada lintasan ini elektron memiliki momentum angular (sudut) </li></ul><ul><li>h </li></ul><ul><li>mvr = n . </li></ul><ul><li>2  </li></ul><ul><li>Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi foton. </li></ul><ul><li>Energi footon yang dipancarkan atau diserap saat terjadi perpindahan lintasan sebanding dengan frekwensinya </li></ul><ul><li>E A – E B = h.f </li></ul>
  8. 8. Simbul atom Dalton
  9. 9. Model atom Thomson elektron Muatan positif
  10. 10. n=1 n=2 n=3 n=4 Memancarkan energi dari n besar ke n kecil Menyerap energi ,dari n kecil ke n besar Foton
  11. 11. Model atom Rutherford
  12. 12. JARI-JARI LINTASAN ELEKTRON Dengan menggabungkan teori Rutherford dan teori Planck Bohr menghitung jari-jari lintasan orbit elektron h = tetapan Planck = 6,626 x 10 -34 J.s k = tetapan = 9 x 10 9 Nm 2 C -2 m = massa elektron = 9,1 x 10 -31 kg e = muatan elektron 1,6 x 10 -19 C  = 3,14 Dengan memasukkan nilai-nilai variabel yang ada pada rumus di perolah nilai r r = n 2 (0.529 x 10 -10 ) meter Jari-jsri lintasan orbit elektron yang terdekat dengan inti n =1 adalah : r 1 = 1 2 (0.529 x 10 -10 ) meter = 0.529 x 10 -10 meter = 0,529 A Untuk lintasan orbit elektron lebih jauh dari inti dirumuskan : r n = n 2 x r 1 atau r n = n 2 x 0,529 A ENERGI ELEKTRON DILINTASAN STATIONER  o = 8,85 x 10 -12 C 2 N -1 m -2 1 eV = 1,6 x 10 -19 J 12 n 2 h 2 r = 4  2 mke 2 m e 4 E n = k 2 8   2 n 2 h 2 -13,6 E n = eV n 2
  13. 13. SPEKTRUM ATOM HIDROGEN Model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan spektrum cahaya yang dipancarkan oleh atom hidrogen. Dengan menggunakan spektrometer dapat diamati panjang gelombang yang dipancarkan oleh atom hidrogen. Pada tahun 1886 John Jacob Balmer secara empiris membuat perumusan tentang deret-deret yang sesuai dengan panjang gelombang pada spektrum atom hidrogen.  = panjang gelombang spektrum cahaya yang dipancarkan oleh spektrum atom hidrogen R = tetapan Ryberg = 1,097x10 7 m -1 n = bilangan kwantum lebih besar 2 contoh soal 1 1 1 = R -  2 2 n 2
  14. 14. Deret Lyman Elektron pindah ke n =1 Spektrum yang dihasilkan cahaya ultra violet Deret Balmer Elektron pindah ke n = 2 Spektrum yang dihasilkan cahaya tampak Deret Paschen Elektron pindah ke n =3 Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 1 Deret Bracket Elektron pindah ke n =4 Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 2 Deret Pfund : Elektron pindah ke n =5 Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 3 n = bilangan kwantum elektron pindah n’ = bilangan kwantum elektron sebelum pindah n = 2 n = 1 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 n = 7 1 1 1 = R -  n 2 n’ 2
  15. 15. SPEKTRUM ABSORBSI : Cahaya putih sebagai gelombang elektromagnetik memancar-kan energi dalam bentuk spektrum emisi. Jika cahaya putih melalui gas , gas akan menyerap energi cahaya tersebut dalam bentuk spektrum absorbsi . Spektrum absorbsi yang terjadi terdiri dari latar belakang yang terang ditumpangi oleh garis gelap yang bersesuaian dengan panjang gelombang yang diserap. Zat yang beradiasi memancarkan spektrum emisi, zat tersebut merupakan zat yang baik untuk mengabsorbsi spektrumnya. ENERGI IONISASI
  16. 16. Hitunglah energi total dari elektron yang bergerak pada orbit pertama didalam atom hidrogen, jika jari-jari orbit pertamanya 0,53 angstrum. <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>k = 9.10 9 N.m 2 /C 2 </li></ul><ul><li>e = 1,6.10 -19 C </li></ul><ul><li>r = 0,53 angstrum = 0,53.10 -10 m </li></ul><ul><li>Ditanyakan : Energi total (Etot) </li></ul><ul><ul><li>Jawab : </li></ul></ul><ul><li>e 2 (1,6.10 -19 ) 2 </li></ul><ul><li>E tot = -k = 9.10 9 </li></ul><ul><li>2r 2. 0,53.10 -10 </li></ul><ul><li>= -2,17.10 -18 J </li></ul>
  17. 17. Dalam keadaan tereksitasi jari-jari elektron 1,2 angstrum . Berapa kelajuan elektron itu ? <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>e = 1,6.10 -19 C ; k = 9.10 9 N.m 2 /C 2 </li></ul><ul><li>r = 1,2 angstrum = 1,2.10 -10 m ; m = 9,1.10 -31 kg </li></ul><ul><li>Ditanyakan : kelajuan elektron (v) </li></ul><ul><ul><li>Jawab : </li></ul></ul><ul><li>e 2 (1,6.10 -19 ) 2 </li></ul><ul><li>E tot = k = 9.10 9 </li></ul><ul><li>2r 2. 1,2.10 -10 </li></ul><ul><li>1/2mv 2 = 9,6.10 -19 </li></ul><ul><li>mv 2 = 1,92.10 -18 </li></ul><ul><li>1,92.10 -18 1,92.10 -18 </li></ul><ul><li>v 2 = = = 2,1.10 12 </li></ul><ul><li>m 9,1.10 -31 </li></ul><ul><li>v = 1,5.10 6 m/s. </li></ul>Esc
  18. 18. Berapa elektron volt (ev) energi foton yang diperlukan untuk mengeksitasikan elekttron atom hidrogen dari bilangan kuantum 1 ke bilangan kwantum 3 ? <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>n 1 = 1 ; n 2 = 3 ; R = 1,097.10 7 m -1 </li></ul><ul><li>h = 6,626.10 -34 j.s ; c = 3.10 8 m/s </li></ul><ul><li>Ditanyakan : Energi foton (E) </li></ul><ul><ul><li>Jawab : </li></ul></ul><ul><li>1 1 1 </li></ul><ul><li>= R ( - ) </li></ul><ul><li> n 1 2 n 2 2 </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1 - 1/9 ) = 1,097.10 7 ( 8/9) = 9,75.10 6 m -1 </li></ul><ul><li> c 1 </li></ul><ul><li>E = h = hc. = 6,626.10 -34 . 3.10 8 .9,75.10 6 =1,94.10 -18 j </li></ul><ul><li> </li></ul><ul><li>1,94.10 -18 </li></ul><ul><li>E = = 12,125 ev </li></ul><ul><li>1,6.10 -19 </li></ul>Atau  E = E 3 – E 1 -13,6 E n = ev n 2 -13,6 E 1 = = -13,6 ev 1 2 -13,6 E 3 = = -1,51 ev 1 2  E = -1,51 – (-13,6) = 12,1 ev
  19. 19. Jika konstanta Rydberg = 1,097.10 7 m -1 , hitunglah panjang gelombang terpendek dan terpanjang dari deret Lyman atom hidrogen. <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>n 1 = 1 ; R = 1,097.10 7 m -1 </li></ul><ul><li>Ditanyakan : </li></ul><ul><li>-panjang gelombang terpendek </li></ul><ul><li>-dan terpanjang. </li></ul><ul><ul><li>Jawab : </li></ul></ul><ul><li>untuk panjang gelombang </li></ul><ul><li>terpendek n 2 = ~ </li></ul><ul><li>1 1 1 </li></ul><ul><li> R ( - ) </li></ul><ul><li> n 1 2 n 2 2 </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1 - 1/~ ) </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1) = 1,097.10 7  </li></ul><ul><li>    9,12.10 -8 m </li></ul>untuk panjang gelombang terpanjang n2 = 2 <ul><li>1 1 1 </li></ul><ul><li> R ( - ) </li></ul><ul><li> n 1 2 n 2 2 </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1 - 1/2 2 ) </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 (3/4) =8,2275.10 6  </li></ul><ul><li>    1,215.10 -7 m </li></ul>
  20. 20. Tingkat energi hidrogen untuk bilangan kuantum 4 besarnya E 4 = 12,75 ev dan pada bilangan kuantum 2 energinya E 2 = 10,2 ev. Berapa panjang gelombang foton yang dipancarkan jika elektron pindah dari bilangan kuantum 4 ke bilangan kuantum 2. <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>E 2 = 10,2 ev ; E 4 = 12,75 ev </li></ul><ul><li>h = 6,626.10 -34 j.s ; c = 3.10 8 m/s </li></ul><ul><li>Ditanyakan : panjang gelombang foton (  ) </li></ul>Deret Balmer <ul><ul><li>Jawab : </li></ul></ul><ul><li>E 4 - E 2 = h.f = h(c/  ) </li></ul><ul><li>(12,75 - 10,2).1,6.10 -19 = 6,626.10 -34 (3.10 8 /  ) </li></ul><ul><li>4,08.10 -19 = 1,9878.10 -25 /  </li></ul><ul><li>1,9878.10 -25 </li></ul><ul><li> = = 4,87.10 -7 m </li></ul><ul><li>4,08.10 -19 </li></ul>
  21. 21. Berapa elektron volt (ev) energi ionisasi pada atom hidrogen ? <ul><ul><li>Penyelesaian : </li></ul></ul><ul><li>Diketahui : </li></ul><ul><li>n 1 = 1 ; n 2 = ~ ; R = 1,097.10 7 m -1 </li></ul><ul><li>h = 6,626.10 -34 j.s ; c = 3.10 8 m/s </li></ul><ul><li>Ditanyakan : Energi ionisasi (E) </li></ul><ul><ul><li>Jawab : ionisasi berarti elektron pindah ke lintasan orbit tak terhingga ~ ( n 2 = ~ ) </li></ul></ul><ul><li>1 1 1 </li></ul><ul><li> R ( - ) </li></ul><ul><li> n 1 2 n 2 2 </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1 - 1/~ ) </li></ul><ul><li>= 1,097.10 7 ( 1) = 1,097.10 7  </li></ul><ul><ul><li>c 1 </li></ul></ul><ul><li>E =h =hc. </li></ul><ul><li> </li></ul><ul><li>=6,626.10 -34 .3.10 8 .1,097.10 7 </li></ul><ul><li>=2,18.10 -18 j </li></ul><ul><li>2,18.10 -18 </li></ul><ul><li>E = = 13,63 ev </li></ul><ul><li>1,6.10 -19 </li></ul>
  22. 22. Terima Kasih  Rachmat 2005- SMA 1 Jakarta TEORI FISIKA ATOM
  23. 24. <ul><li>Elektron akan berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi apabila menerima energi dari foton </li></ul><ul><li>Elektron berpindah kelintasan lebih randah dengan memancarkan energi </li></ul>

×