Spekt r um At om Hi dr ogen BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada tahun 1900, J.J Thomson mengajukan model atom yang menyerupai roti kismis. Menuru Men urutt Th Thoms omson, on, ato atom m terd terdiri iri dar darii mat materi eri ber bermua muatan tan po positi sitiff dan did didalam alamnya nya ters terseba ebar r elektro elek tron n bag bagaik aikan an kis kismis mis dal dalam am rot rotii kis kismis mis.. Ernest uth utherford erford telah dapat menu menunjukk njukkan an bah!a atom ter terdiri diri dar darii seb sebent entuk uk a!a a!an n dif difus us elektron bermua bermuatan tan negat negatif if mengel mengeliling ilingii inti yang ke"il, padat padat,, dan bermu bermuatan atan positi positiff denga dengan n elektro elektron#elek n#elektron tron mengo mengorbit rbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. $amun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan.Pada tahun 191%, $iels &ohr, fisika!an berkebangsaan '!edia, mengik men gikuti uti jeja jejak k Ein Einstei stein n men menerap erapkan kan teo teori ri kua kuantu ntum m unt untuk uk men meneran erangka gkan n has hasil il stu studin dinya ya mengenai spektrum atom hidrogen. &ohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat#sifat atom. Teori atom &ohr ini pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum Plan"k dan teori atom dari Ernest utherford yang dikemukakan pada tahun 1911. Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan meman"arkan "ahaya. (ahaya yang dipan"arkan oleh setiap gas berbeda# beda dan merupakan karakterisktik kara kterisktik gas tersebut. ters ebut. (ahaya dipan"arkan dalam dala m bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. )enyataan bah!a gas meman"arkan "ahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. *engan demikian, spektr spe ktrum um gar garis is ato atomi" mi" dap dapat at dig diguna unakan kan unt untuk uk men menguj gujii keb kebenar enaran an dar darii sebu sebuah ah mod model el atom. 'pektrum garis membentuk suatu deretan !arna "ahaya dengan panjang gelombang berbeda. +ntuk gas hydrogen yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelomb gel ombang ang ini ter ternya nyata ta mem mempun punyai yai pol polaa tert tertent entu u yan yang g dap dapat at din dinyat yataka akan n dal dalam am ben bentuk tuk persamaan matematis. B. Rumusan Masalah *ari latar belakang di atas maka, rumusan masalah yang akan diteliti adalah 1. &agaimana spektrum diskrit pada atom hidrogen -. Menentukan panjang gelombang pada spektrum atom hidrogen
C. T UJ UAN Tujuan dari per"obaan ini adalah 1. Menunjukkan adanya spektrum diskrit atom hidrogen -. Menggunakan rumus &almer untuk menentukan konstanta ydberg. % Menentukan konstanta Plan"k dari spektrum atom idrogen.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Moel Atom
Per"obaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan /illiam (rookes 1234. asil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang mun"ul dari arah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda. Joseph Jos eph Joh John n Th Thoms omson on 1 1924 924 mel melanj anjutk utkan an eksp eksperim erimen en /ill illiam iam (ro (rooke okess yai yaitu tu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung tabung sinar katoda
5ambar Eksperimen J.J Thomson asil per"ob per"obaanny aannyaa membukt membuktikan ikan bah!a ada partike partikell bermu bermuatan atan negati negatiff dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. berdasarkan besarnya simpangan sinar katoda dalam medan listrik, Thomson dapat menentukan nisbah muat ataan terhadap massa n niila laii e6 e6m m4 dari part rtiikel si sin nar katoda sebes esaar 1.27 8 10 (oulomb6gram. &esarny &es arnyaa mua muatan tan dal dalam am elek elektro tron n dit ditemu emukan kan ole oleh h ob obert ert n ndre dre! ! Mili Milikan kan 19 1904 04 melalui per"obaan tetes minyak Milikan seperti gambar di ba!ah ini
Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. kibat gaya tarik gra:itasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. &ila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik kekutub positif medan listrik, milikan menemukan menemukan bah!a muata mu atan n te tetes tes#t #tet etes es mi miny nyak ak se selal lalu u bu bulat lat da dari ri su suat atu u mu muata atan n ter terte tent ntu, u, ya yaitu itu 1. 1.70 70- 8 10# 19 "oulomb.
asil per asil per"ob "obaan aan Mil Milika ikan n dan Th Thom omson son dip diperol eroleh eh mua muatan tan ele elektr ktron on ;1 dan mas massa sa elektron 0, sehingga elektron dapat dilambangkan *ata
Di awalabad ke20, per cobaan ol ehE hEr nest Rut her f or dt el ah dapat menunj ukkan bahwaa aatomt mt er di r idar isebent ukawan di f uselektronb nber muat an negat i fmengel i l i ngii nt iyang keci l ,padat ,danber muat anposi t i f .Ber dasar kandat aper cobaani ni ,sangatwaj arj i kafisi kawan kemu mudi anmemb mbayangkansebuahmodelsi st em kepl anet anyangdi t er apkanpadaat om, m,model Rut her f or dt ahun 1911, dengan el ekt r onel ekt r on mengor bi ti nt iseper t il ayaknya pl anet mengor bi tmat ahar i .Namu mundemi ki an,modelsi st em kepl anet anunt ukat om menemu muibeber apa kesul i t an.Sebagaicont oh,hukum mekani ka kl asi k( Newt oni an)memp mpr edi ksibahwa el ekt r on akanmel epasr sr adi asiel ekt r omagnet i kket i ka sedang mengor bi ti nt i .Kar ena dal am pel epasan t er sebutel ekt r onkehi l anganener gi ,makal ama makel ama maanakanj at uhsecar aspi r almenuj uke i nt i .Ket i kai nit er j adi ,f r ekuensir adi asiel ekt r omagnet i kyangdi pancar kanakanber ubah.Namun per cobaanpada akhi rabad19m 9menunj ukkanbahwa wal oncat an bunga apil i st r i kyangdi l al ukan dal am suat ugas ber t ekananr endahdidal am sebuaht abunghamp mpaakanme memb mbuatat om at om gasme mema mancar kancahaya( yangber ar t ir adi asiel ekt r omagnet i k)dal am f r ekuensi f r ekuensit et ap yangdi skr i t .
•
Pada tahun 191% 191%,, $iels &ohr, fisika!an berkebangsaan berkebangsaan '!edia, mengi mengikuti kuti jejak Einstein menerapkan teori kuantum untuk menerangkan hasil studinya mengenai spektrum atom hidrogen. &ohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat#sifat atom. Teori atom &ohr ini pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum Plan"k dan teori atom dari Ernest utherford yang dikemukakan pada tahun 1911. &ohr mengemukakan bah!a apabila elektron dalam orbit atom menyerap suatu kuantum energi, elektron akan melon"at keluar menuju orbit yang lebih tinggi. 'ebaliknya, jika elektron itu meman"arkan suatu kuantum energi, elektron akan jatuh ke orbit yang lebih dekat dengan inti atom. !agasan Kun"# Moel atom Bohr
*ua gagasan kun"i adalah 1. Elektron#elektron bergerak di dalam orbit#orbit dan memiliki momentum yang terkuantisasi, dan dengan demikian energi yang terkuantisasi. >ni berarti t idak setiap orbit, melainkan hanya beberapa orbit spesifik yang dimungkinkan ada yang berada pada jarak yang spesifik dari inti. -. Elektron#elektron tidak akan kehilangan energi se"ara perlahan#lahan sebagaimana mereka bergerak di dalam orbit, melainkan akan tetap stabil di dalam sebuah orbit yang tidak meluruh.
•
1.
-.
%. C.
•
Postulat Post ulat Dasa Dasarr Moel Atom Bohr
da empat postulat yang digunakan untuk menutupi kelemahan model atom utherford, antara lain tom idrogen terdiri dari sebuah elektron yang bergerak dalam suatu lintas edar berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom ? gerak elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya "oulomb sesuai dengan kaidah mekanika klasik. @intas edar elektron dalam hydrogen yang mantap hanyalah memiliki harga momentum angular @ yang merupakan kelipatan dari tetapan tetapa n Plan"k dibagi dengan -A. dimana n = 1,-,%,B dan disebut sebagai bilangan sebagai bilangan kuantum utama utama,, dan h adalah konstanta Plan"k . *alam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak meman"arkan energi elektromagnetik, dalam hal ini energi totalnya E tidak berubah. Jika suatu atom melakukan transisi dari keadaan energi tinggi E + ke keadaan energi lebih rendah ren dah E>, sebuah foton dengan energi hD = E +#E> die diemisi misikan kan.. Jikaa sebu Jik sebuah ah fot foton on diserap, atom tersebut akan bertransisi ke keadaan energi rendah ke keadaan energi tinggi. Moel Atom Bohr ”Bohr menyat ”Bohr menyatakan akan bahw bahwa a elektr elektron-e on-elektro lektron n hanya menempati orbit orbit-orbit -orbit tertentu disekit disekitar ar inti atom, yang masing-masing terkait sejumlah energi kelipatan dari suatu nilai kuantum dasar. (John Gribbin, 2002” Mod Mo del &o &ohr hr dar arii at atom om hi hidr drog ogen en menggambarkan menggambarkan elektron elektron#ele #elektr ktron on berm bermuat uatan an negatif neg atif men mengor gorbit bit pad padaaku kulit lit at atom om dal dalam am lin lintasa tasan n tert tertent entu u men mengel gelilin ilingi gi in inti ti at atom om yang yang bermuatan positif. )etika elektron melon"at dari satu orbit ke orbit lainnya selalu disertai dengan peman"aran atau penyerapan sejumlah energi elektromagnetik hf. hf. Menurut &ohr !da aturan "isika kuantum yang hanya mengi#inkan sejumlah tertentu elektron dalam tiap orbit. $anya ada ruang untuk dua elektron dalam orbit terdekat dari inti. (John Gribbin, 200%”
Gamb mbarModelAt om Bohr Model i ni adal ah pengemb mbangan dar imodel pudi ng pr em m ( 1904) ,model Sat ur ni an ( 1904) ,danmodelRut herf or d ( 1911) .Kar enamodelBohradal ahpengemb mbangandar i modelRut her f or d,banyak sumb mberme mengkomb mbi nasi kan kedua nama ma dal am penyebut annya menj adimodelRut her f or dBohr . Kuncisuksesmodeli niadal ah dal am menj el askanf nf or mul a Rydber g mengenaigar me i sgar i s emi mi sispekt r al at om hi dr ogen, wal aupun f or mul a Rydber g sudah di kenal secar a eksper i ment al ,t et api t i dak per nah mendapat kan l andasan t eor i t i s sebel um model Bohr di per kenal kan.Ti dak hanya kar ena modelBohrme menj el askan al asan unt uk st r ukt urf or mul a
Rydber g,i aj ugamemb mber i kanj ust i fikasihasi lemp mpi r i snyadal am halsukusukukonst ant afisi ka f undament al . ModelBohradal ah sebuah modelpr i mi t i fmengenaiat om hi dr ogen.Sebagaisebuah t eor i ,modelBohrdapatdi anggapsebagaisebuahpendekat anor deper t ama madar iat om hi dr ogen menggunakanm nmekani kakuant umy myangl ebi humum danakur at ,dengandemi ki andapatdi anggap sebagaimodelyangt el ahusang.Namu mundemi ki an,kar enakeseder hanaannya,danhasi lyang t epatunt uk sebuah si st em t ert ent u,mo modelBohrt et ap di aj ar kan sebagaipengenal an pada mekani kakuant um. m.
Gamb mbarModelBohrunt ukat om hydr ogen i nt asanyangdi i zi nkanunt ukel ekt r ondi nomo mor in=1,n=2,n=3dst .Bi l angani nidi namakan L bi l angankuant um, m,hur ufK,L,M,Nj ugadi gunakanunt ukme menama makanl i nt asan 2 2 2 2 2 ar i j ar ior bi tdi ungkapkandengan1 ,2,3,4,…n.Unt ukor bi tt er t ent udenganj ar i j ar imi ni mum J a0 =0, 53Å
Ji ka el ekt r on t er t ar i kke i nt idan di mi l i kiol eh or bi tn,ener gidi pancar kan dan ener giel ekt r on menj adil ebi hr endahsebesar B. S$ektrum Em#s# Atom H#rogen
Tabungsi narhi dr ogenadal ahsuat ut abungt i pi syangber i sigashi dr ogenpadat ekanan r endahdenganel ekt r odapadat i apt i apuj ungnya.Ji kadi dal am t abung di al i r kan t egangant i nggi ( seper t i5000vol t ) ,t abungakanmenghasi l kansi narber war namer ahmudayangt er ang.Ji ka si nart er sebutdi l ewat kanpadapr i sma maat auki sidi f r aksi ,si narakant er pecahmenj adibeber apa war na.Wa War na yang dapatdi l i hatme mer upakan sebagi an keci ldar ispekt r um emi mi sihi dr ogen. Sebagi anbesarspekt r um t akt er l i hatol ehmat akar enaber adapadadaer ahi nf r amer ahat au ul t r avi ol et .Pada gambardi bawahi ni ,menunj ukkanbagi an dar it abungsi narkat oda,sebel ah kanan menunj ukkan t i ga gar i syang pal i ng mudah di l i hatpada daer ah t amp mpak( vi si bl e)dar i spekt r um. m.
Ada l ebi h banyak l agispekt r um hi dr ogen sel ai nt i ga gar i syang dapatdi l i hatdengan mat a t el anj ang.Hali nimemungki nanunt ukmendet eksipol agar i sgar i spadadaer ahul t r avi ol etdan i nf r amer ahspekt r um denganbai k.Hali nimemu muncul kansej uml ml ah" der et "gar i syangdi namakan
dengannamapenemunya.Gamb mbardibawahmenunj ukkant i gadar ider etgar i st er sebut ,der et l ai nnyaber adadidaer ahi nf r amer ah.
Der etLyma manmer upakander etgar i spadadaer ahul t r avi ol et .Per hat i kanbahwagar i sma maki n mer apatsat usamal ai ndengannai knyaf r ekuensi .Akhi r nya,gar i sgar i smaki nr apatdant i dak mungki ndi amat isat upersat u,t er l i hatseper t ispekt r um kont i nu.Hali t ut er l i hatsedi ki tgel ap padauj ungkanant i apspekt r um.Kemu mudi anpadat i t i kt er t ent u,di sebutsebagaideretl i mi t( l i mi t ,der ett er hent i .Ji ka di l i hatder etBal merat au Paschen,memb mbent ukpol a yangsama ma ser i e s) t et apider et nya menj adimaki n dekat .Pada der etBal mer ,per hat i kan posi sit i ga gar i s yang t amp mpakpadagamb mbardiat as. Pol a der et der eti nit er nyat a ser upa dan dapatdi r angkum dal am sat u per sama maan. Per samaani nidi sebutder etspekt r um hi dr ogen.
*imana & adalah *imana & adalah konstanta ydberg yang nilainya 1,092 F 10 2 mG1. # *eret @yman m m = 14
dengan n = -, %, C, B. # *eret &almer m = -4
dengan n = %, C, 3 B. # *eret Pas"hen m m = %4
dengan n = C, 3, 7 B.
%. Persamaan& $ersamaan Atom Bohr
dengan adalah bilangan kuantum keadaan akhir dan bilangan kuantum keadaan mula#mula. *engan menggunakan rumus energi &ohr, diperoleh *engan = #1%,7 eH Panjang Panjan g gelom gelombang, bang, radiasi yang dipan"arkan dapat dihit dihitung ung denga dengan n mensu mensubstitu bstitusikan sikan dengan umus &almer Perhatikan bah!a bah!a kedua persamaan ini akan sama jika dan n " = = )onstanta ydberg menurut menurut hasil pengukuran adalah #1,092 . 10 #2 m#1 sedangkan nilai 'ehingga Maka atau nggap ngg ap suatu elektron elektron bermuatan bermuatan mengo mengorbit rbit inti bermuatan bermuatan gaya tarik listrik listrik antar kedua kedua muatan ini sesuai dengan hukum (oulomb. Jika elektron elektron bergerak stabil menglilingi menglilingi inti dengan jari#jari dan ke"epatan tetap maka +ntuk menghitung dan maka dapat ditulis Postulat &ohr dipenuhi jika besaran tidak mengambil sembarang nilai. nggap besaran terkuantisasi, sehingga BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB. BBB.14 dengan den gan tet tetapan apan plan plan"k "k dan dan n = 1, -, %, B tida tidak k nol4. nol4. &ilang &ilangan an ya yang ng tampak tampak diseb disebut ut bilangan kuantum. BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB-4 Elektr Ele ktron on ber berada ada dala dalam m orb orbit it dia diatur tur ole oleh h gaya "oulo "oulomb mb.. >ni berarti gaya "ou "oulom lomb b sama dengan gaya sentripetal substitusi ke persamaan -4 BBBBBBBBBBBBBBBBBBB%4 jari#jari &ohr masukkan nilai dan meter BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB.C4 )etika elektron bergerak mengelilingi inti, elektron mempunyai energi potensial dan juga energi kinetik. Energi total elektron adalah untuk I = 14 gunakan dan persamaan %4 Postulat &ohr dengan jika dan maka
BAB III PENUTUP
Jika sebuah gas dileta diletakkan kkan di dalam tabung kemudian kemudian arus listrik dialirkan dialirkan ke dalam tabung, gas akan meman"arkan "ahaya. (ahaya yang dipan"arkan oleh setiap gas berbeda# beda dan merupakan karakterisktik kara kterisktik gas tersebut. ters ebut. (ahaya dipan"arkan dalam dala m bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. )enyataan bah!a gas meman"arkan "ahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. *engan demikian, spektrum garis atomi" dapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom. 'ejak 'ej ak dit ditemu emukan kanny nyaa par partik tikel#p el#parti artikel kel das dasar ar atom atom,, teo teori ri ato atom m ban banyak yak men mengala galami mi perubahan. al ini menggoyahkan teori atom *alton yang menyatakan bah!a atom tidak dapat dibagi#bagi. tom dalam suatu unsur dapat menghasilkan spektrum emisi spektrum diskrit4 dengan menggunakan alat spektrometer, sebagai "ontoh spektrum hydrogen. tom hydrogen hydro gen memiliki strukt struktur ur yang paling sederhana. 'pektrum garis atom hydrogen berhasil dijelaskan oleh $iels &ohr, pada tahun 191%. 'pektrum 'pekt rum garis membe membentuk ntuk suatu deretan !arna "ahay "ahayaa denga dengan n panja panjang ng gelom gelombang bang berbeda. +ntuk gas hydrogen yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelomb gel ombang ang ini ter ternya nyata ta mem mempun punyai yai pol polaa tert tertent entu u yan yang g dap dapat at din dinyat yataka akan n dal dalam am ben bentuk tuk persamaan matematis. 'eorang guru matematika '!iss bernama &almer menyatakan deret untuk gas hidrogen sebagai persamaan diba!ah ini.
*imana panja *imana panjang ng gelom gelombang bang dinyatakan dalam satuan nanometer nm4. &ebera &eberapa pa orang yang lain kemudian menemukan deret#deret yang lain selain deret &almer sehingga dikena dik enall ada adanya nya der deret et @y @yman man,, der deret et Pas Pas"he "hen, n, &ra &ra"ke "ket, t, dan Pfu Pfund. nd. Pad Padaa akh akhir ir aba abad d ke# sembilan belas ditemukan bah!a panjang gelombang yang terdapat pada spektrum atomi" jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spe"tral. Panjang gelombang pada setiap deret der et dap dapat at dis dispes pesifik ifikasik asikan an den dengan gan rum rumus us emp empiris iris yan yang g men menyat yatakan akan spe spektr ktrum um yan yang g sederhana sederh ana dengan keseru keserupaan paan yang mengh mengherank erankan an antara rumusan dari berba berbagai gai deret yang menyatakan spektrum lengkap suatu unsur.
