seri : fisika smatemanbelajar.id/assets/collections/content/12_8_fisika_atom.pdf · seri : fisika...

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN


SERI : FISIKA SMA


Agenda Perkembangan Teori Atom Spektrum Atom Hidrogen Model Atom Neils Bohr Mekanika Kuantum Contoh Soal

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANPerkembangan Teori Atom

Model Atom Dalton Zat terdiri dari atom-atom yang merupakan bagian terkecil dari suatu zat dan tidak

dapat dibagi lagi Atom penyusun suatu zat memiliki sifat yang sama dan tidak dapat berubah menjadi

atom unsur lain Perbedaan antara satu zat dengan zat lain adalah perbedaan atom penyusunnya Dua atom atau lebih dari unsur-unsur yang berbeda dapat membentuk suatu molekul Reaksi kimia merupakan penyusunan kembali atom-atom penyusun zat dengan massa

tetap Dalam reaksi kimia, atom-atom yang bergabung memiliki perbandingan yang tetap

dan sederhana

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANPerkembangan Teori Atom

Model Atom Thomson Atom bukan bagian terkecil dari zat Atom berbentuk bulat dengan muatan positif dan muatan negatif yang tersebar

merata di seluruh bagian atom Jumlah muatan positif dan negatif adalah sama sehingga muatan bersifat netral Massa elektron lebih kecil daripada massa atom


Model Atom Rutherford Atom memiliki inti atom yang merupakan tempat berkumpulnya muatan positif Inti atom memiliki ukuran yang sangat kecil dibandingkan dengan ukuran

atomnya Sebagian ruang dalam atom adalah ruang kosong Muatan negatif bergerak mengitari inti atom dalam lintasan tertentu seperti

lintasan planet mengelilingi matahari Terdapat gaya tarik-menarik antara inti atom dengan elekton yang menahan

elektron agar tetap pada lintasannya

Perkembangan Teori Atom


Model Atom Rutherford Kelemahan dari model atom Rutherford Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom karena menurut Rutherford,

atom-atom tidak stabil pada orbitnya Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen karena

Rutherford meramalkan spektrum atom adalah spektrum kontinu

Perkembangan Teori Atom

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANSpektrum Atom Hidrogen

• Spektrum Atom Hidrogen• Ketika zat padat dipanaskan secara terus menerus, maka zat ini akan

memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum kontinu• Gas hidrogen yang diletakkan dalam tabung lucutan gas dan diberi beda

potensial akan memancarkan cahaya dalam bentuk spek-trum diskret, yaitucahaya dengan panjang gelombang tertentu

• Persamaan umum deret gelombang:𝟏

𝛌=

𝟏

𝐧𝟐−

𝟏

𝐦𝟐R tetapan Rydberg = 1,097.107 m-1


Deret-deret Spektrum Atom Hidrogen Deret Lyman (Daerah Ultraungu)

𝟏

𝛌=

𝟏

𝟏𝟐−

𝟏

𝐦𝟐m = 2,3,4,…..

Deret Balmer (Daerah Cahaya Tampak)

𝟏

𝛌=

𝟏

𝟐𝟐−

𝟏

𝐦𝟐m = 3,4,5,…..

Deret Paschen (Daerah Infra Merah I)𝟏

𝛌=

𝟏

𝟑𝟐−

𝟏

𝐦𝟐 m = 4,5,6,…..


Deret Brackett (Daerah Infra Merah II)

𝟏

𝛌=

𝟏

𝟒𝟐−

𝟏

𝐦𝟐 m = 5,6,7,…..

Deret Pfund (Daerah Infra Merah III)

𝟏

𝛌=

𝟏

𝟓𝟐−

𝟏

𝐦𝟐m = 6,7,8,…..

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANModel Atom Neils Bohr

Teori model atom hidrogen Niels Bohr Elektron atom hidrogen bergerak mengitari inti dalam orbit melingkar dan di bawah

pengaruh gaya Coulomb Elektron berputar mengelilingi inti dalam suatu lintasan tertentu yang disebut orbit

stasioner Elektron dapat berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain sambil melepas atau menyerap

energi Orbit yang diperkenankan ditempati elektron adalah orbit yang momentum sudutnya

merupakan suatu kelipatan bulat dan h

𝐦 𝐯 𝐫 = n 𝐡

𝟐𝚷

n = bilangan kuantum utamah = konstanta Planck = 6,62.10-34 Js

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANModel Atom Neils Bohr

Jari-jari Elektron Jari-jari Bohr = 0,528 AJari-jari orbit stasioner (rn) = n2. 0,528 A

Energi Elektron En = −𝟏𝟑,𝟔

𝐧𝟐

Panjang Gelombang Deret Hidrogen 𝟏

𝛌=

𝟏

𝐧𝟐−

𝟏

𝐦𝟐

R tetapan Rydberg = 1,097.107 m-1

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANMekanika Kuantum

Persamaan De Broglie Teori atom mekanika kuantum ditemukan oleh beberapa ilmuwan di antaranya adalah

Louise de Broglie, Pauli, Schrodinger, dan Heisenberg Dalam teori ini kedudukan elektron dalam suatu atom ditentukan oleh bilangan kuantum

elektron Ada empat bilangan kuantum untuk menentukan keadaan elektron dalam struktur atom Keempat bilangan kuantum ini diturunkan dari persamaan fungsi gelombang Schrodinger

𝛌 = 𝐡

𝐦 𝐯

λ = panjang gelombang de Broglie h = 6,6.10 -34 Jsm = massa elektron (9.10-31 kg) e = muatan elektron (1,6.10 -19C) V = tegangan pemercepat (volt) v = kecepatan elektron (m/s)

𝛌 = 𝐡

𝟐𝐦 𝐞 𝐕


Ketidakpastian Heisenberg• Prinsip ketidakpastian Heisenberg adalah tidak mungkin mengetahui posisi

dan momentum partikel secara tepat pada saat bersamaan• Kita hanya dapat menentukan posisi orbitalnya• Posisi dan momentum elektron dalam atom tidak dapat diketahui secara pasti

karena elektron selalu bergerak sehingga lintasan elektron tidak dapatdiketahui secara pasti


Bilangan Kuantum Bilangan Kuantum Utama (n)

• Bilangan kuantum utama menentukan energi total elektron dan kulit tempat elektronberada

• Energi total elektron atom adalah kekal dan terkuantisasi hanya oleh bilangankuantum utama n. n = 1,2, 3, ...

• Bilangan kuantum utama dinyatakan dalam huruf besar K, L, M, N,....


Bilangan Kuantum Orbital (ℓ)• Bilangan kuantum orbital disebut juga azimut• Bilangan ini menentukan besar momentum sudut elektron dan subkulit tempat

elektron berada• Bilangan kuantum orbital dinyatakan dalam huruf kecil s, p, d, f

Bilangan Kuantum Magnetik (m)• Bilangan kuantum magnetik menyatakan arah dari momentum sudut elektron• m = -ℓ, ....,0, ..., ℓ• Banyak nilai m yang dibolehkan adalah 2ℓ+1


Bilangan Kuantum Spin (s)• Bilangan kuantum spin menentukan arah perputaran elektron terhadap sumbunya• Bilangan ini bernilai ± ½ • Tanda positif menyatakan arah spin ke atas dan berla-wanan arah putaran jarum jam

sedangkan negatif menyatakan arah ke bawah dan searah putaran jarum jam• s = + 1/2


Asas Larangan Pauli Asas larangan pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam sebuah atom yang dapat

memiliki keempat bilangan kuantum yang sama persis Kedua elektron bisa saja memiliki tiga bilangan kuantum yang sama, tetapi satu bilangan

kuantum yang lain pasti berbeda Tiap orbital hanya memiliki maksimum 2 elektron dan dalam arah spin yang berlawanan


Contoh Soal


Pembahasan :Model Atom Thompson :Atom berbentuk pejal.Muatan positif atom tersebar merata di seluruh bagian atom.Muatan elektron hanya berada pada titik tertentu.Elektron adalah bagian dari atom yang bermuatan negatif.Elektron mempunyai massa yang sama dengan massa muatan positif.

“Atom bukan partikel terkecil suatu unsur merupakan teori atom Dalton”Jawaban : A

Contoh Soal - Fisika AtomPernyataan berikut berhubungan dengan atom Thompson, kecuali

A. Atom bukan partikel terkecil dari suatu unsurB. Muatan positif tersebar merata dalam isi atomC. Elektron pada atom tersebar diantara muatan positifD. Elektron adalah bagian dari atom yang bermuatan negatifE. Elektron mempunyai massa yang sama dengan massa muatan positif

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANContoh Soal - Fisika Atom

Kesimpulan dari percobaan hamburan Rutherford adalah…A. atom merupakan bagian terkecil dari suatu bahanB. massa atom tersebar merata dalam atomC. elektron merupakan bagian atom yang bermuatan listrik negatifD. massa atom terpusat di satu tempat kecil yang disebut intiE. atom berbentuk bola pejal

Pembahasan :Model Atom Rutherford :Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom terpusat di

tengah tengah atom yang disebut inti atom.Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif

jauh.

Jawaban : D


Pernyataan di bawah ini yang menunjukkan kelemahan dari teori atom Rutherfordadalah…A. atom dari suatu unsur tidak bisa berubah menjadi unsur lainB. atom mempunyai muatan positif yang terbagi merata keseluruhan isi atomC. atom-atom suatu unsur semuanya serupaD. atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positifE. tidak dapat menjelaskan spektrum garis dari atom hidrogen

Contoh Soal - Fisika Atom

Pembahasan :Kelemahan teori atom Rutherford :Tidak dapat menjelaskan percobaan Maxwell tentang gelombang

elektromagnetik dan kestabilan elektron mengelilingi inti.Tidak dapat menjelaskan spektrum atom yang berupa spektrum

diskrit (garis) dan bukan kontinue. Jawaban : E


Elektron atom hidrogen mengadakan transisi menghasilkan frekuensi terkecil padaderet Lyman. Jika energi elektron pada tingkat dasar adalah -13,6 eV, maka energiyang dipancarkan pada saat itu adalah…A. 17,0 eV B. 13,6 eV C. 13,3 eV D. 10,2 eV E. 6,8 eV

Pembahasan :Deret Lyman menghasilkan frekuensi terkecil, maka n1 = 1 dan n2 = 2

E2 = -13,6 eVE = E1 – E2 = -3,4 – (-13,6)

= -10,2 eV

Jawaban : D

21 n13,6

E

3,4eV213,6

2


Apabila elektron berpindah dari suatu lintasan tertentu ke lintasan pertama, makaspektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan mengikuti…A. deret Lyman D. deret BrackettB. deret Balmer E. deret PfundC. deret Passchen

Pembahasan :Elektron berpindah dari suatu lintasan tertentu (nB = 2, 3, 4....)

ke lintasan pertama (nA = 1) deret Lyman

Jawaban : A


Di dalam atom hidrogen terjadi perpindahan elektron dari lintasan n=2 ke lintasann=1, maka spektrum yang dipancarkan adalah spektrum deret..A. lyman D. BrackettB. Balmer E. PfundC. Passchen

Pembahasan :Elektron berpindah dari suatu lintasan tertentu (nB = 2, 3, 4....) ke

lintasan pertama (nA = 1) deret Lyman

Jawaban : A


Atom hidrogen berpindah lintasan dari n=3 ke n=2. Jika konstanta Rydberg R, makabesar panjang gelombang foton yang dipancarkan adalah….A. B. C. D. E.

R4

R5

5R36

4R

365R

Pembahasan :Elektron berpindah dari nB = 3 ke nA = 2, maka panjang gelombangnya

Jawaban : C

BN1

N1

Rλ

12

A2

5R36

λ

R365

B31

21

R 2A

2


Panjang gelombang pada deret Balmer akan mencapai maksimum bila transisi elektrondari…A. Lintasan dasar ke lintasan n = 2B. Lintasan n = 2 ke lintasan dasarC. Lintasan n = 3 ke lintasan n = 2D. Lintasan n = 2 ke lintasan n =

E. Lintasan ke lintasan n = 2

Pembahasan :Pada deret Balmer, elektron berpindah ke lintasan nA = 2Agar mencapai panjang gelombang terpanjang, maka elektron harus

berpindah dari lintasan yang paling dekat, yaitu nB = 3

Jawaban : C


Besar energi yang diperlukan untuk bereksitasi dari n = 2 ke n = 4 pada atomhidrogen bila diketahui E = -13,6 eV adalah….A. 2,6 eV B. 3,4 eV C. 4,2 eV D. 5,6 eV E. 6,8 eV

Pembahasan :

E = E1 – E2 = -0,85 – (-3,4)= -0,85 + 3,4 = 2,6 eV

Jawaban : A

21 n13,6

E

22 n13,6

E

3,4eV213,6

2

0,85eV413,6

2


Garis-garis spektrum Paschen dihasilkan bila dalam atom hidrogen terjadi transisielektron dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat n = 3. Jika tetapan Rydberg =1,097.107m-1, maka panjang gelombang terbesar dari deret Paschen adalah…A. 8,2.10-7 m D. 16,7.10-7 mB. 11,5.10-7 m E. 18,8.10-7 mC. 14,4.10-7 m

Pembahasan :Deret Paschen nA = 3Agar menghasilkan panjang gelombang terbesar, maka elektron harus

berpindah dari lintasan yang paling dekat, yaitu nB = 4

Jawaban : E


Jika kelajuan perambatan cahaya di udara 3.108 m.s-1 dan konstanta = 6,6.10-34 Js, maka fotoncahaya yang panjang gelombangnya 100 angstrom mempunyai momentum sebesar ….A. 1,2.10-36 kg.m/sB. 1,5.10-33 kg.m/sC. 6,6.10-26 kg.m/sD. 1,5.1025 kg.m/sE. 6,6.1026 kg.m/s

Pembahasan :Gunakan rumus de Broglie untuk mencari momentum :

Jawaban : C

λ

hp kg.m/s6,6.10 268

34

106,6.10

p


Energi foton sinar gamma 108 eV (1 eV = 1,6.10-19joule). Jika tetapan Planck = 6,6.10-34

J.s, maka panjang gelombang sinar gamma adalah…A. 4,125.10-15 ÅB. 1,2375.10-14 ÅC. 7,27.10-6 ÅD. 4,125.10-5 ÅE. 1,2375.10-4 Å

Pembahasan :panjang gelombang :

=1,2375.10-14 m = 1,2375.10-4 ÅJawaban : E

Eh.c

λ

λ

h.ch.fE

198

834

x1,6.1010x3.106,6.10

BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKANContoh Soal - Fisika Kuantum

Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8.1014 Hz dan logam tersebut disinari dengancahaya yang mempunyai frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck = 6,6.10-34 Js, makaenergi kinetik foto elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut adalah….A. 1,32.10-15 joule D. 1,32.10-18 jouleB. 1,32.10-16 joule E. 1,32.10-19 jouleC. 1,32.10-17 joule

Pembahasan :Energi kinetik foto elektron :

Ek maks = h.f – h.f0Ek maks = 6,6.10-34 – 6,6.10-34 x 8.1014

Sehingga energi kinetik foto elektron :Ek maks = 1,32.10-19 Joule

Jawaban : E


Cahaya dengan panjang gelombang 500 nm meradiasi permukaan logam yang fungsikerjanya 1,86.10-19 joule. Energi kinetik maksimum foto elektron adalah…A. 2.10-19 joule D. 6.10-19 jouleB. 4.10-19 joule E. 9.10-19 jouleC. 5.10-19 joule

Pembahasan :Energi kinetik foto elektron :

Ek maks = h.c/ - W0

Sehingga energi kinetik foto elektron :Ek maks = 2.10-19 Joule

Jawaban : A

197

834

kmaks 1,86.105.103.10

.6,6.10E


Sinar X yang menumbuk elektron akan dihamburkan, panjang gelombang sinarhamburan menjadi lebih besar. Hal ini oleh Compton diinterprestasikan bahwa….A. foton merupakan energi yang diskritB. sinar X bukan gelombang elektromagnetikC. foton tidak memiliki momentumD. foton memiliki momentumE. sinar X tidak menumbuk elektron

Pembahasan :Teori efek Compton menjelaskan tentang hamburan sinar X akibat

menumbuk bahan grafit. Akibat dari tumbukan lenting sempurna makapanjang gelombang sinar hamburan menjadi lebih panjang dari sinar Xsemula. Pada teori ini berlaku Hukum Kekekalan Energi dan KekekalanMomentum

Jawaban : D


Hubungan panjang gelombang sinar X sebelum dan sesudah menumbuk elektron padagejala Compton adalah…A. D.

B. E.

C.

)cos(1m.ch

' θλλ

)cos(1h.mc

' θλλ

)cos(1h.cm

' θλλ

)cos(1h.cm

' θλλ

)cos(1m.ch

' θλλ

Pembahasan :Hamburan Compton :

Jawaban : E

)cos(1m.ch

' θλλ


Hipotesa de Broglie menyatakan bahwa ….A.energi gelombang elektromagnetik dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-

paket energi (foton).B. paket-paket energi gelombang elektromagnetik dapat bersifat sebagai partikel

karena mempunyai momentumC. cahaya mempunyai sifat sebagai partikel disamping mempunyai sifat gelombangD. materi yang bergerak mempunyai sifat gelombang disamping sifat partikelnyaE. foton-foton gelombang elektromagnetik dalam perambatannya hanya dapat bersifat

sebagai gelombang

Contoh Soal - Fisika Kuantum

Pembahasan :Hipotesa de Broglie :

Cahaya mempunyai sifat sebagai partikel disamping mempunyai sifatgelombang yang dikenal dengan istilah dualisme gelombang.

Jawaban : C


Seberkas sinar X dengan kecepatan 3.108 m/detik, memiliki momentum foton sebesar6,6.10-23 Ns. Bila konstanta Planck 6,6.10-34 Js, maka frekuensi sinar X tersebut adalah…A.6.1011 MHz D. 6.1013 MHzB. 9.1011 MHz E. 3.1019 MHzC. 3.1013 MHz

34

823

10.6,6

10.310.6,6.

x

h

cpf

Pembahasan :Menggunakan rumus panjang gelombang de Broglie :

f = 3.1019 Hz = 3.1013 MHz

Jawaban : C

ch.f

λ

hp


Perhatikan beberapa faktor berikut :1) frekuensi cahaya 2) fungsi kerja 3) intensitas cahayaFaktor yang mempengaruhi energi kinetik foto elektron adalah…A. 1 saja D. 1 dan 2B. 2 saja E. 2 dan 3C. 3 saja

Pembahasan :Energi kinetik fotoelektron adalah : Ek maks = h.f – W0Jadi, yang mempengaruhi Ek adalah frekuensi (f) dan fungsi kerja (W0)

Jawaban : D


BIMBINGAN BELAJAR &KONSULTASI PENDIDIKAN

TERIMA KASIH

seri : fisika smatemanbelajar.id/assets/collections/content/12_8_fisika_atom.pdf · seri : fisika...

Documents