Handout fisika atom untuk pengajar by nispi h.

7/24/2013
untuk Pengajar di SMA/MA Kelas XII IPA | Oleh: Nispi Hariyani
(A1C410024)
TUGAS
KULIAH
FISIKA
SEKOLAH
MENENGAH
3
HANDOUT FISIKA ATOM
Sesuai SKL UN Lima TahunTerakhir

1
Created by VieluvInF
Fisika Atom
• Menunjukkan penerapan konsep
fisika inti dan radioaktivitas dalam
teknologi dan kehidupan sehari-
hari
Standar
Kompetensi
• Mengidentifikasikan karakteristik
inti atom dan radioaktivitas
Kompetensi
Dasar
• Menjelaskan berbagai teori atom
dan perbedaannya.
Indikator SKL
UN
Jika Anda pernah memperhatikan suatu batuan
yang dihancurkan, batuan itu terpecah-pecah
menjadi partikel-partikel kecil. Apapun benda
yang kita lihat tersusun dari bagian-bagian kecil
materi. Seperti halnya gambar di samping yang
memperlihatkan bagian terkecil dari suatu
batangan emas.
Bisakah anda menyebutkan apa nama bagian terkecil dari
batangan emas tersebut?
PENDAHULUAN
Sejak zaman purba, orang telah mencari satuan dasardari
materi.Pada zaman dahulu, orang-orang Yunani
menganggap bahwa materi tersusun dari berbagai
gabungandari empat unsur dasar, yaitu tanah, api, udara,
danair. Akan tetapi, filsuf Yunani Demokritus memiliki teori
lain. Ia mengemukakan bahwa materi tersusun dari
partikel-partikel kecil yang disebut atom, yang berarti
“tidak dapat dibagi-bagi”. Selama hampir 2.000 tahun,
teori Demokritus diabaikan. Baru pada 1802,
seorangkimiawan-fisikawan Inggris John Dalton,
menghidupkan kembali teori atom itu.
Gambar 1. Bagian terkecil dari emas
(Sumber: Halliday, _: 8)
Materi Pokok:
Model Atom Dalton
Model Atom Thomson
Model Atom Rutherford
Model Atom Bohr
Model Atom Hidrogen

2

SoalPrasyarat:
1. Apa yang Anda ketahui
tentang atom, proton,
elektron, dan neutron?
2. Sepengatahuan Anda
bagaimanakah susunan
proton, neutron, dan
elektron dalam suatu
atom?

Tujuan Pembelajaran
• Menjelaskan apa itu atom, proton, elektron, dan neutron
• Mendeskripsikan karakteristik model atom Dalton
• Mendeskripsikan karakteristik model atom Thomson
• Mendeskripsikan karakteristik model atom Rutherford
• Mendeskripsikan karakteristik model atom Bohr
A. PERKEMBANGAN TEORI ATOM
1. Model Atom Dalton
John Dalton (1766-1844). Melakukan eksperimen
Kimia untuk membuktikan pernyataan Demokritus. Hasil
eksperimennya telah menghasilkan beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
a. Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat
dibagi lagi dan bersifat masif (pejal).
b. Atom-atom dari unsur sejenis mempunyai sifat yang
sama.
c. Atom suatu unsure tidak dapat berubah menjadi atom
unsur lain. Misalnya, atom aluminium tidak mungkin
berubah menjadi atom besi atau sebaliknya.
d. Dua atom atau lebih dari unsur-unsur yang berlainan,
dapat membentuk suatu molekul. Misalnya atom
hidrogen dan oksigen membentuk molekul H2O.
e. Teori atom Dalton melandasi hukum kekekalan massa
(hukum Lavoisier).
f. Kelemahan model atom ini tidak menyinggung tentang
kelistrikan dan bagian terkecil lain dari atom (elektron).
2. Model Atom Thomson
Percobaan Tabung Lucutan Gas
Sebelum J.J. Thomson melakukan percobaannya, para Fisikawan
telah melakukan percobaan tabung lucutan gas, yaitu berupa
tabung kaca serupa tabung lampu neon yang memiliki dua buah
elektroda pada kedua ujungnya, kedua elektroda tersebut
dihubungkan kesuatu tegangan sumber tinggi DC. Ketika gas di
dalam tabung dikurangi hingga 0,01 mmHg, kaca di dekat anoda
berpendar kehijau-hijauan, sinar ini disebut sinar katoda yang
berupa partikel-partikel bermuatan
negatif.
Gambar 2. Tabung lucutan gas
(Sumber: kimia.upi.edu)

IlmuwanFisika
John Dalton (1766-1844)
John Dalton
adalah seorang
ahli meteorologi
yang mengetahui
bahwa udara
terdiri atas
beberapa jenis
gas. Pada 1808,
John Dalton
mempublikasikan
teori atomnya.

Gambar 2. Model atom Dalton 
IstilahPenting:
 Atom
 Hukum Lavoisier
 Masif


3
Penemuan elektron oleh J.J. Thomson dengan
menggunakan tabung sinar katoda ini adalah salah satu fakta
bahwa atom tersusun dari partikel-partikel penyusun atom. Ia
juga berhasil menemukan suatu partikel bermuatan positif
dari percobaannya. Dengan sendirinya fakta tersebut
menggugurkan teori atom Dalton. Atas dasar penemuan
tersebut, ia kemudian menyusun model atom yang dikenal
sebagai teori atom Thomson, yaitu:
a. Atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi lagi.
b. Model atomnya seperti roti kismis, berbentuk bola pejal
dengan muatan positif dan muatan negative tersebar
merata diseluruh bagian atom, seperti diilustrasikan
Gambar 5.
c. Atom adalah massif.
d. Jumlah muatan positif (proton) dan muatan negatif adalah
sama
e. Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom
Percobaan Thomson-Tabung Sinar Katoda
Thomson melakukan percobaan untuk mengukur besar muatan
partikel sinar katoda, dengan skema seperti Gambar 4. Sinar
katoda digambarkan sebagai sebuah muatan dengan besar (𝑒)
dilewatkan pada daerah bermedan listrik (𝐸) dan bermedan magnet
(𝐵) yang saling tegak lurus. Akibatnya sinar katoda mendapat gaya
listrik dan gaya megnetik dengan besar kedua gaya sama dalam
arah yang berlawanan. Dari percobaan ini meskipun muatan 𝑒 dan
massa 𝑚 tidak dapat ditentukan secara terpisah, tetapi nilai
perbandingan
𝑒
𝑚
dapat ditentukan yaitu sebesar 1,76 × 1011
C/kg.
sinar katoda ini kemudian dikenal sebagai berkas partikel yang
disebut elektron.
Gambar 4. Skema Tabung sinar Katoda

IlmuwanFisika
J.J. Thomson (1856-1940)
J.J. Thomson
sebenarnya
bercita-cita
menjadi insinyur
kereta api, tetapi
ternyata ia menjadi
ahli fisika yang
hebat. Thomson
berhasil
mempelajari sinar
katoda yang
dihasilkan dari gas
bertekanan rendah
dalam tabung
Crookes yang
dimodifikasinya
sendiri.

Gambar 5. Model atom Thomson
(Sumber: www.xtimeline.com)

IstilahPenting:
 Elektron
 Proton
 Massa elektron
 Muatanelektron
 Sinarkatoda


4
3. Model Atom Rutherford
Teori atom Thomson pada 1911 diuji oleh seorang ahli
fisika yang berasal dari Inggris, Ernest Rutherford. Ia menguji
kebenaran teori Thomson dengan melakukan percobaan
menggunakan partikel alfa yang ditembakkan pada sebuah
keping logam emas yang sangat tipis seperti Gambar 7.
Partikel alfa adalah partikel yang dipancarkan oleh unsur
radioaktif bermuatan listrik positif yang besarnya dua kali
muatan elektron dan massanya empat kali massa proton.
Atas dasar fakta ini model atom Thomson tidak dapat
diterima lagi, Rutherford kemudian berkesimpulan sebagai
berikut.
a. Inti atom bermuatan positif dan massa atom hamper
seluruhnya terkumpul pada inti
b. Orbit elektron yang bergerak mengelilingi inti seperti
lintasan planet berevolusi pada Matahari.
c. Sebagian besar dari atom adalah ruang hampa.
Percobaan Tetes Minyak Milikan
R.A. Milikan (1868-1953) berhasil menentukan muatan elektron
melalui eksperimen tetes minyaknya, yaitu dengan menyemprotkan
minyak melalui lubang kecil pada anode, seperti Gambar 6. Tetes-
tetes minyak tersebut ada yang masuk ke daerah bermedan listrik
antara anoda dan katoda. Dengan mengamati tetes minyak yang
diam (pada keadaan tersebut berlaku 𝑞𝐸 = 𝑚𝑔) Milikan berhasil
menentukan muatan elektron, yaitu𝑒 = −1,6 × 10−19
C, dan massa
elektron 𝑚 = 9,11 × 10−31
kg.

IlmuwanFisika
Robert A. Milikan (1868-
1953)
Milikan (fisikawan
Amerika)
memperoleh nobel
Fisikanya pada
1923 untuk
penemuannya
tentang muatan
elektron dan
efekfotolistrik.
Percobaannya untuk
menentukan muatan
elektron tunggal
dikenal dengan
tetes minyak
Milikan

Gambar 7. Hamburan alfa Rutherford
(Sumber: agushardiyanto.blogspot.com)
Gambar 8. Model atom Rutherford

IstilahPenting:
 Atom stabil
 Hamburan alfa
 Orbit elektron
 Spektrum
diskret hidrogen

Gambar 6. Desain alat tetes minyak Milikan
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

5
d. Jumlah muatan inti = jumlah muatan elektron yang
mengelilingi.
e. Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti
dibentuk oleh gaya Coulomb.
Ket.:
𝐹𝑐 =gaya Coulomb (N)
𝐹𝑠 =gaya sentripetal (N)
𝑣 =kecepatan elektron(m/s)
𝑟 =jejari lintasan elektron(m)
𝑒 = muatan elekstron
𝑘 = 9 × 109
Nm2/C2
𝐸𝑡𝑜𝑡 = Energi total (J)
Teori atom Rutherford masih menyimpan
kelemahan,antara lain sebagai berikut:
a. Elektron yang mengelilingi inti atom akan terus
memancarkan energi berupa GEM sehingga
lintasannya berbentuk spiral dan suatu saat bisa jatuh
ke dalam inti.
b. Tidak dapat menerangkan struktur stabil atom.
c. Tidak dapat menerangkan spektrum diskret atom
hidrogen.
4. Model Atom Bohr
Ahli fisika asal Denmark, Niels Bohr(1885-1962),
pada 1913 mengemukakan model atomnya yang pada
dasarnya sama dengan model atom Rutherford dengan
ditambah teori kuantum untuk menyempurnakan
kelemahannya.
Model atom Bohr ini didasarkan pada dua postulat.
Postulat ini di kalangan para ilmuwan pada saat itu
dipandang radikal.Berikut ini adalah kedua postulat yang
dikemukakan Bohr.
Postulat Pertama
Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai
lintasan tertentu yang disebut lintasan stasioner dan tidak
memancarkan energi. Dalam gerakannya elektron
mempunyai momentum anguler sebesar:
𝐿 = 𝑚 𝑣 𝑟 = 𝑛
𝑕
2𝜋
…(4)
Dengan: 𝑛 = bilangan kuantum (1, 2, 3, dst); 𝑕 = tetapan
Planck = 6,6 × 10−34
Js
Postulat Kedua
 Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai tingkat
energi tertentu (makin dekat dengan inti tingkat
energinya makin kecil dan tingkat energi paling kecil
n = 1)
𝐹𝑐 =
𝑘𝑒2
𝑟2
… (1)
𝐹𝑠 =
𝑚 𝑣2
𝑟
… (2)
𝐸𝑡𝑜𝑡 = −
𝑘𝑒2
2𝑟
… (3)

IstilahPenting:
 Bilangan kuantum
 Foton
 Lintasan
stasioner
 Momentum
anguler
 Tingkat energi


IlmuwanFisika
Ernest Rutherford
(1871-1937)
Rutherford adalah
ahli Fisika
kelahiran Selendia
Baru yang
bekerjasama
dengan J.J.
Thomson di
Cambridge.
Rutherford adalah
orang pertama
yang berhasil
melakukan
pembelahan atom
di dalam
laboratorium. Ia
meraih nobel Kimia
pada 1908 atas
penelitiannya
dalam berbagai
tipe radiasi.


6
 Bila elektron pindah dari kulit luar ke dalam maka
akan memancarkan energi berupa foton, sebaliknya
bila pindah dari kulit dalam keluar akan menyerap
energi.
𝐸 𝐵 − 𝐸𝐴 = 𝑕𝑓 = 𝑕
𝑐
𝜆
… (5)
Dengan: 𝐸𝐴dan 𝐸 𝐵 = tingkat energi pada kulit A dan B;
𝑕𝑓 = energi GEM (J); 𝑕 = tetapan Planck; 𝑐 = 3 ×
108
m/s; 𝜆 =panjang gelombang foton (m); dan 𝑓 =
frekuensi foton (Hz).
Model atom Bohr memiliki kelemahan-kelemahan
sebagai berikut ini:
a. Masih terdapat beberapa suborbit elektron yang tidak
dapat dijelaskan dengan teori Bohr.
b. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak.
c. Tidak dapat menerangkan proses ikatan kimia.
d. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet
terhadap spektrum atom.
Kelemahan dari model atom Bohr adalah … (UN 2013)
A. Saat mengitari inti, elektron dapat berpindah lintasan
B. Selama mengelilingi inti, elektron kehilangan energi
C. Hanya bisa untuk menjelaskan atom berelektron tunggal
D. Tidak bisa menjelaskan kestabilan atom
E. Tidak bisa menjelaskan deret Balmer
Jawab: kelemahan dari model atom Bohr adalah hanya bisa menjelaskan
untuk berelektron tunggal (jawaban C)
Contoh Soal 1
1. Berdasarkanpercobaan yang dilakukannya, Rutherford
mengemukakanpandangannyamengenai atom antara lain …
2. Jelaskan mengapa model atom Rutherford tidak bisa menjelaskan kestabilan
atom?
Latihan Soal

IlmuwanFisika
Niels Bohr (1885-1962)
Niels Bohr
merupakansosok
yang aktifdalam
pengembangan awal
mekanika kuantum.
Ia dianugerahi
nobel (1922) atas
penelitiannya
tentang struktur
atom dan radiasi
yang dipancarkan

Gambar 9.Model atom Bohr
+
n = 2
n = 3
e e
n = 1
Inti atom
Melepas energi
Menyerap energi

7
Tujuan Pembelajaran
• Membedakan keadaan dasar, keadaan tereksitasi, dan keadaan terionisasi dari
elektron.
• Membedakan peristiwa eksitasi dan deeksitasi.
• Menghitung perubahan energi elektron yang tereksitasi.
• Menentukan persamaan umum deret spektrum atom hidrogen.
• Membedakan deret Balmer, Lyman, Paschen, Brackett, dan Pfund.
• Menghitung panjang gelombang terbesar dan terkecil dari deret Balmer, Lyman,
Paschen, Brackett, dan Pfund pada spektrum atom hidrogen.
B. MODEL ATOM HIDROGEN
Model atom hidrogen memperlihatkan bahwa sebuah
elektron mengitari sebuah inti atom bermuatan positif. Jari-
jari orbit lingkarannya r dapat di tentukan dari postulat
pertama Bohr, yaitu:
𝑟𝑛 = 𝑛2
𝑟1 atau 𝑟1: 𝑟2: 𝑟3: … = 12
: 22
: 32
: … … (7)
Dengan: 𝑟1 = 5,3 × 10−11
Å; 𝑛 = bilangan kuantum utama =
1, 2, 3, dst.; dan 𝑟𝑛 = jari-jari lintasan elektron pada orbit ke
n
Dari Postulat kedua Bohr dapat ditentukan besar energi
yang dipancarkan dan panjang gelombangnya, yaitu:
𝐸𝐴 =
𝐸1
𝑛2 … (7)
Maka,
∆𝐸 = 𝐸 𝐵 − 𝐸𝐴
∆𝐸 =
𝐸1
𝑛 𝐵
2 −
𝐸1
𝑛 𝐴
2 … (9)
1
𝜆
= 𝑅
1
𝑛 𝐴
2
−
1
𝑛 𝐵
2
…(10)
Persamaan (10) adalah persamaan umum deret spektrum,
dengan: ∆𝐸 = energi yang dipancarkan (J); 𝑛 𝐵 = bilangan
kuantum utama pada kulit B; 𝑛 𝐴 = bilangan kuantum utama
pada kulit A; 𝑅 = tetapan Rydberg = 1,097 × 107
m−1
; dan
𝐸1 = −13,6 eV = energi tingkat dasar atom hidrogen.
Spektrum Atom Hidrogen
Pancaran energi yang terjadi akibat dari perpindahan
lintasan elektron dapat menghasilkan spektrum garis pada
atom hidrogen. Dengan berdasarkan pada persamaan (10)
spektrum-spektrum yang ada terdiri dari:
1) Deret Lyman (deret ultraungu):
1
𝜆
= 𝑅
1
12
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 1
2) Deret Balmer (deret cahaya tampak):
1
𝜆
= 𝑅
1
22
−
1
𝑛2
→
𝑛 > 2
3) Deret Paschen (deret inframerah I):
1
𝜆
= 𝑅
1
32
−
1
𝑛2
→
𝑛 > 3Gambar 10. Model atom hidrogen

IstilahPenting:
 Atom hidrogen
 Deret spektrum
 Energidasar
 Jari-jari orbit
 Panjang
gelombang
 Spektrum garis


SoalPrasyarat:
1. Apa yang Anda ketahui
tentang atom
hidrogen?
2. Apa yang dimaksud
dengan keadaan dasar,
keadaan tereksitasi,
dan keadaan
terionisasi?
3. Jelaskan yang
dimaksud dengan
peristiwa eksetasi dan
deeksetasi?

elektron
+
-
proton

8
4) Deret Brackett (deret inframerah II):
1
𝜆
= 𝑅
1
42
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 4
5) Deret Pfund (deret inframerah III):
1
𝜆
= 𝑅
1
52
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 5
Atom Mirip Hidrogen
Unsur helium atau lithium dapat kehilangan elektronnya sehingga
menyisakan satu elektron, masing-masing menjadi ion He+
dan Li2+
,
seperti Gambar 12. Inti atom helium memiliki 2 proton, sedangkan
inti litium memiliki 3 proton. Ion helium dan ion lithium
merupakan dua contoh atom mirip hidrogen. Pada atom-atom
seperti ini, teori Bohr dapat digunakan. Perbedaannya hanya pada
besar muatan inti atomnya Ze, dengan Z adalah jumlah proton
dalam inti atom. Energi elektron pada setiap orbit untuk atom
mirip hidrogen ini memenuhi persamaan berikut:
𝐸𝐴 =
𝐸1 𝑍2
𝑛2 eV … (10)
Gambar 12. Atom mirip atom hidrogen
(Sumber: www.javaelectronic.net)
Gambar 11.Spektrum atom hidrogen
(Sumber: http://cronodon.com)

IlmuwanFisika
Johan Jacob
Balmer(1825-1898)
Balmer dilahirkan
pada 1 Mei 1825, ia
dikenal dengan
hasil karyanya
tentang deret
spektrum atom
hidrogen (1855).
Penemuannya ini
ditulisnya dalam
dua dokumen, yang
pertama saat ia
berusia 16 tahun
dan yang kedua
ditulis pada tahun
1897.


9
Energi elektron atom hidrogen pada tingkatdasar (E1 ) =-13,6 eV, maka energi yang
dipancarkan elektron ketika bertransisi dari lintasan n = 2 ketingkat n = 1 adalah …
(UN 2009)
Jawab: ∆𝐸 =
𝐸1
𝑛 𝐵
2 −
𝐸1
𝑛 𝐴
2 = −13,6 eV
1
4
− 1 = 10,2 eV
Contoh Soal 2
1. Sebuah elektron dalam atom hidrogen pindah lintasan dari bilangan
kuantum 4 kebilangan kuantum 2.
Hitunglah:
a. Frekuensi foton yang dipancarkan
b. Energi foton yang dilepaskan
c. Momentum foton
2. Berapa besar energi yang dipancarkan oleh atom hidrogen bila elektron
pindah dari bilangan kuantum 3 ke 2? Energi tingkat dasarnya (E1 ) =-13,6
eV
3. Panjang gelombang terbesar dari deret Balmer adalah … (R = 1,097 x 107
m-1
)
Latihan Soal
1
𝜆 𝑚𝑎𝑘 𝑠
= 𝑅
1
𝑛 𝐴
2
−
1
𝑛 𝐵
2
= 18.752Å
1
𝜆 𝑚𝑎𝑘𝑠
= 𝑅
1
𝑛 𝐴
2
−
1
𝑛 𝐵
2
= 8.204Å
Besar panjang gelombang terbesar dan terkecil dari deret Paschen, bila tetapan
Rydberg = 1,097 x 107
m-1
adalah … (Try Out UN 2010)
Jawab: Pada deret Paschen 𝑛 𝐴 = 3 dan 𝜆 akan maksimum jika elektron
berpindah dari kulit luar terdekat, yaitu 𝑛 𝐵 = 4
𝜆 akan minimum jika elektron melompat dari tak berhingga
Contoh Soal 3

10
Tujuan Pembelajaran
• Mendefinisikan bilangan kuantum.
• Mendeskripsikan bilangan kuantum utama, bilangan kuantum
orbital, bilangan kuantum magnetik, dan bilangan kuantum spin,
beserta nilai-nilai yang diperbolehkan.
• Menjelaskan asas larangan Pauli.
• Menentukan nilai keempat bilangan kuantum untuk suatu orbit
elektron menggunakan konsep yang ada.
C. MODEL ATOM MEKANIKA KUANTUM
Teori atom Bohr sukses menjelaskan masalah kestabilan
atom dan spektrum garis atom hidrogen, tetapi model atom
Bohr ternyata masih memiliki kekurangan yaitu tidak dapat
menjelaskan: 1) Efek Zeeman (yaitu gejala tambahan garis-
garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam
medan magnetik), dan 2) Spektrum dari atom-atom
berelektron banyak. Saat ini model atom yang diterima adalah
model atom mekanika kuantum atau model atom mekanika
gelombang.
1. Bilangan Kuantum
Dalam model atom Bohr, untuk menetapkan
keadaan stasioner elektron hanya diperlukan satu
bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n) di
mana satu-satunya kuantitas yang berubah-ubah ketika
elektron bergerak adalah kedudukan pada suatu orbit
tertentu. Sedangkan dalam model atom mekanika
kuantum diperlukan empat buah bilangan kuantum, yaitu
sebagai berikut:
a. Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama menentukan energi
total elektron. Nilai bilangan kuantum utama adalah
bulat, mulai dari 1 sampai dengan ∞. Bilangan
kuantum utama membatasi jumlah
Tabel 1. Nama Kulit
Nama kulit K L M N O P …
n 1 2 3 4 5 6 …
elektron yang dapat menempati suatu orbit (2n2).
Orbit tempat elektron bergerak disebut kulit dan
diberi diberi nama dengan huruf besar.
𝑛 = 1, 2, 3, … ∞ …(11)
b. Bilangan Kuantum Orbital (𝓵)
Bilangan kuantum orbital (ℓ) muncul karena
teramatinya efek Zeeman. Bilangan ini menyatakan
subkulit tempat elektron berada dan juga menentukan
besar momentum sudut elektron (L).

SoalPrasyarat:
1. Apa yang dimaksud
dengan momentum
linear dan
momentum sudut
2. Apakah momentum
sudut termasuk
besaran vector?
Jika ya, ke
manakah arahnya?


IstilahPenting:
 Bilangan
kuantum
 Medan magnetik
 Momentum sudut
 Subkulit

Gambar 13. Orbit –orbit elekktron
dengan energi sama tetapi berbeda
momentum sudut L

11
Nilai ℓ dibatasi oleh nilai n, yaitu bilangan bulat
mulai dari nol sampai dengan (𝑛 − 1).
ℓ = 0, 1, 2, … (𝑛 − 1) …(12)
Adapun besar momentum sudut L dari nilai
bilangan kuantum orbital ℓ adalah
𝐿 = ℓ( ℓ + 1)ℏ …(13)
Dengan ℏ =
𝑕
2𝜋
= 1,054 × 10−34
J. s
Setiap orbital memiliki nama dan bentuk tertentu.
Nama orbital yang dinyatakan oleh nilai ℓ adalah
seperti dalam tabel berikut:
Tabel 2. Nama Subkulit
Nama subkulit
s
(sharp)
p
(principal)
d
(diffuse)
f
(fundamental)
…
𝓵 0 1 2 3 …
c. Bilangan Kuantum Magnetik (𝒎𝒍)
Untuk menyatakan arah momentum sudut
diperkenalkan bilangan kuantum magnetik (𝑚𝑙). nilai
𝑚𝑙 dibatasi oleh nilai l, yaitu bilangan bulat mulai dari
−ℓ sampai dengan +ℓ.
𝑚𝑙 = −ℓ, …, 0, …, + ℓ…(14)
Dari persamaan 14, banyaknya nilai 𝑚𝑙 yang
diperbolehkan untuk suatu nilai ℓ tertentu adalah:
2ℓ + 1. Jika ditetapkan arah medan magnetik luar
sejajar dengan sumbu z kemungkinan ℓ dalam arah z
dinyatakan dengan persamaan:
𝐿 𝑧 = 𝑚𝑙 ℏ …(15)
d. Bilangan Kuantum Spin (ms)
Bilangan kuantum spin (ms) menyatakan arah
perputaran elektron terhadap sumbunya (spin) yang
dapat menimbulkan momen magnetik. Nilai ms ada
dua, yaitu ms = +
1
2
untuk arah putaran ke kanan dan
ms = −
1
2
untuk arah putaran ke kiri. Masing-masing
ditulis dengan notasi arah panah ke atas dan ke bawah.
ms = ∓
1
2
…(16)
Benda yang berputar memiliki momentum sudut.
Vector momentum sudut yang berkaitan dengan
bilangan kuantum spin ini adalah S yang besarnya:
𝑆 =
1
2
1
2
+ 1 ℏ =
3
4
ℏ …(17)
Arah momentum sudut ditentukan oleh
komponen vector pada sumbu z (sumbu tegak pada
sistem koordinat 3 dimensi)
Gambar 13. Arah dan besar
momentum sudut 𝐿 𝑧
(Sumber: en.wikipedia.org)

12
𝑆𝑧 = ms ℏ …(18)
2. Asas Larangan Pauli
Pada tahun 1925, Wolfgang Pauli (1900-
1958) menemukan asas yang mengatur konfigurasi
elektronik atom-atom berelektron banyak. Asas
Pauli berbunyi: tidak terdapat dua elektron dalam
sebuah atom yang dapat berada dalam keadaan
kuantum yang sama. Ini berarti elektron-elektron
dalam sebuah atom tidak mungkin memiliki
keempat bilangan kuantum (n, l, 𝑚𝑙, ms) tepat
sama, melainkan sedikitnya satu bilangan kuantum
harus berbeda.
Daftarkan 16 bilangan kuantum yang mungkin dari keadaan n = 4 atom
hidrogen tanpa memperhitungkan spin elektron.
Jawab: 16 buah bilangan kuantum yang mungkin antara lain,
kumpulan (n, ℓ, mℓ)
(4, 0, 0)
(4, 1, -1)
(4, 1, 0)
(4, 1, 1)
(4, 2, -2)
(4, 2, -1)
(4, 2, 0)
(4, 2, 1)
(4, 2, 2)
(4, 3, -3)
(4, 3, -2)
(4, 3, -1)
(4, 3, 0)
(4, 3, 1)
(4, 3, 2)
(4, 3, 3)
mℓℓn
4
0 0
1
-1
0
1
2
-2
-1
0
1
2
3
-3
-2
-1
0
1
2
3
Contoh Soal 4
Gambar 13. Arah momentum sudut-
sudut orbital s
↑↓

13
Rangkuman
1. Perkembangan model atom
a. Model atom Dalton
b. Model atom Thomson
c. Model atom Rutherford
d. Model atom Bohr
2. Persamaan-persamaanpada model atom Bohr untuk atom hidrogen
a. Energi total elektron: 𝐸𝐴 =
−13,6 eV
𝑛2
b. Momentum sudut elektron: 𝐿 = 𝑚 𝑣 𝑟 = 𝑛
𝑕
2𝜋
c. Jari-jari orbit elektron: 𝑟𝑛 = 𝑛2
𝑟1
3. Spektrum atom hidrogen
a. Spektrum emisi dan spektrum absorbsi
b. Deret-deret spektrum:
1) Deret Lyman (deret ultraungu):
1
𝜆
= 𝑅
1
12
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 1
2) Deret Balmer (deret cahaya tampak):
1
𝜆
= 𝑅
1
22
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 2
3) Deret Paschen (deret infra merah I):
1
𝜆
= 𝑅
1
32
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 3
4) Deret Brackett (deret inframerah II):
1
𝜆
= 𝑅
1
42
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 4
5) Deret Pfund (deretinframerah III):
1
𝜆
= 𝑅
1
52
−
1
𝑛2
→ 𝑛 > 5
4. Model atom mekanika kuantum.
Bilangan kuantum beserta nilai-nilai yang diperbolehkan
a. Bilangan kuantum utama (n): 1, 2, 3, …∞
b. Bilangan kuantum orbital (ℓ): 0, 1, 2, …(𝑛 − 1)
c. Bilangan kuantum magnetik (𝑚𝑙): −ℓ, …, 0, …, + ℓ
d. Bilangan kuantum spin (ms): ∓
1
2
1. Jumlah maksimum elektron yang menempati kulit M dengan bilangan
kuantum n = 3 adalah …
2. Daftarkanlah bilangan kuantum yang mungkin dimiliki atom dengan
karakteristik seperti soal no 1 di atas
Latihan Soal

14
DAFTAR PUSTAKA:
______. ______. Atoms - Models of the Atom. Diakses melalui
http://cronodon.com/Atomic/AtomTech2.html pada tanggal 24 Juli 2013.
______. ______. Model Atom Dalton. Diakses melalui
http://feeds.feedburner.com/BelajarIsFun pada tanggal 24 Juli 2013.
______. ______. Model Atom Thomson. Diakses melalui
http://www.xtimeline.com/evt/view.aspx?id=710189 pada tanggal 24 Juli 2013.
______. ______. Partikel-partikelDasar Atom. Diakses melalui http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/partikel-partikel-dasar-atom/ pada
tanggal 24 Juli 2013.
______. ______. Perkembangan Model Atom. Diakses melalui http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/perkembangan-model-atom/ pada
tanggal 24 Juli 2013.
______. ______. The End of the Dark Ages: First Light and Reionization. Diakses melalui
http://ngst.gsfc.nasa.gov/firstlight.html pada tanggal 24 Juli 2013.
______. 2012. Sejarah dan Manfaat Sinar Laser. Diakses melalui
http://icksan.wordpress.com/2012/01/01/sejarah-dan-manfaat-sinar-laser/
pada tanggal 19 Agustus 2013.
1. Pada eksperimen Thomson, medan magnet dan medan listrik yang
digunakan masing-masing bernilai 2 × 10−4
T & 3,52 × 102
V/m. tentukan
jari-jari lintasan elektron yang terukur sehingga menghasilkan 𝑒/𝑚 = 1,76 ×
1011
C/kg.
2. Ketika sinar alfa ditembakkan pada lempeng tipis logam, ternyata sebagian
besar sinar alfa menembus lempeng emas tanpa di belokkan. Hal ini
menunjukkan bahwa …
3. Perbedaan utama antara model atom Rutherford dan model atom Bohr
adalah …
4. Dari postulat Bohr tentang momentum sudut tersirat sifat gelombang
elektron. Buktikan bahwa panjang gelombang elektronnya memenuhi
𝜆 =
2𝜋𝑟 𝑛
𝑛
5. Transisi elektron dari kulit 3 ke kulit 1 adalah … eV
6. Apabila elektron berpindah dari orbit ketiga ke orbit kedua, foton akan
dipancarkan dengan panjang gelombang pada daerah …
7. Elektron atom hidrogen melakukan transisi dan menghasilkan frekuensi
terkecil dari deret Paschen. Energi transisinya adalah …
Uji Kompetensi

15
Hardiyanto, Agus. 2011. Perkembangan Teori atom. Diakses melalui
http://agushardiyanto.blogspot.com/2011/01/perkembangan-teori-atom.html
pada tanggal 24 Juli 2013.
Lasmi, Ni Ketut. 2008. Seri Pendalaman Materi Fisika SMA dan MA. Bandung: ESIS.
Mirda, Hanum. ______. Tabung Sinar Katoda. Diakses melalui
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/MIRDA%20HANUM%
20%28060238%29/tabung_sinar%20katoda.html pada tanggal 24 Juli 2013.
Mutiara, Vera. ______. Model Atom J.J. Thomson. Diakses melalui
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/VERA%20N%20MUTI
ARA_0601918/thomson.html pada tanggal 24 Juli 2013.
Saripudin, Aip, Dede R., dan Adit S. 2009. Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XII SMA/ MA.
Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Supiyanto. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta.
Susanti, Vika. 2007. Model Atom Thomson. Diakses melalui
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/Tho
mson.html pada tanggal 24 Juli 2013.

Handout fisika atom untuk pengajar by nispi h.

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Viewers also liked

Viewers also liked (8)

Similar to Handout fisika atom untuk pengajar by nispi h.

Similar to Handout fisika atom untuk pengajar by nispi h. (20)

Handout fisika atom untuk pengajar by nispi h.