RESUME FISIKA

ATOM BERELEKTRON BANYAK

Disusun Oleh :

Joko Cahyono (13.11.2568)

Khafid DwiCahyo (13.11.2569)

PRODI INSTRUMENTASI

SEMESTER VI

SEKOLAH TINGGI METEOROLOGI KLIMATOLOGI & GEOFISIKA

TAHUN AJARAN 2015 2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga makalah ini dapat terselesaikan tepat waktu. Makalah ini berisi resume tentang Atom Berelektron Banyak untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika 6 (Fisika Modern).

Ucapan terimakasih pula kami sampaikan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini baik yang berupa materi maupun yang berupa gagasan sehingga makalah ini dapat mencangkup semua pokok pembahasan. Khususnya kepada dosen pengajar yang telah memberikan materi - materi yang berharga pada saat proses belajar dan mengajar dikelas.

Penulis menyadari bahwa resume ini masih jauh dari sempurna. Oleh Karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua.

Tangerang, 20 Juli 2015

Penulis

PENDAHULUAN

Efek Zeeman

Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lecutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.

pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet

Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.

Model Atom Mekanika Kuantum

Sebelumnya kita sudah membahas tentang dualisme gelombang-partikel yang menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang.

Demi mendapatkan penjelasan yang lengkap dan umum dari struktur atom, prinsip dualisme gelombang-partikel digunakan. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.

posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.

Bilangan Kuantum Utama

Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambangnsebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-nmemiliki energi sebesar

Adapun untuk atom berelektron banyak (terdiri atas lebih dari satu elektron), energi elektron pada kulit ke-nadalah

DimanaZadalah nomor atom. Nilai-nilai bilangan kuantum utamanadalah bilangan bulat mulai dari 1.

n= 1, 2, 3, 4, .

Bisa dikatakan bahwa bilangan kuantum utama berkaitan dengan kulit elektron di dalam atom. Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu lintasan atau kulit berdasarkan persamaan berikut.

Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-nadalah 2n2

Bilangan Kuantum Orbital

Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Dimana

Bilanganldisebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbitallmenentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbitalladalah

l= 0, 1, 2, 3, (n 1)

misalnya, untukn= 2, nilailyang diperbolehkan adalahl= 0 danl= 1.

Bilangan Kuantum Magnetik

Momentum sudut elektronLmerupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudutLdiproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagaiLz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besarLzadalahm. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besarLzbergantung pada besar momentum sudut elektronL, maka nilaimjuga berkaitan dengan nilail.

m= l, , 0, , +l

misalnya, untuk nilail= 1, nilaimyang diperbolehkan adalah 1, 0, +1.

Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.

garis spektra atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron

Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai + atau . jikamsadalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai

Sz=ms

Dimana

Spin ke atas dinyatakan dengan

Spin ke bawah dinyatakan dengan

Atom Berelektron Banyak

Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantumn= 2,l= 1,m= 1 danms= menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital 1 dengan arah spin ke bawah.