Rangkuman Materi Fisika Atom Kelas 12

FISIKA ATOM

Pada postingan kali ini Synaoo.com akan memberikan rangkuman materi SMA Kelas 12 Kurikulum 2013 yaitu pada Bab Fisika Atom.

MATERI FISIKA ATOM PDF


1. Teori Model Atom Dalton

Gambar Atom Dalton

a. Pendapat Dalton mengenai atom :

 ➠Atom adalah partikel terkecil suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi.
➠Atom berbentuk bola pejal padat.
➠Atom suatu unsur sifatnya sama, atom unsur yang berbeda sifatnya berbeda.
➠Atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.
➠Atom-atom dapat berikatan membentuk senyawa.
➠Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap (hukum Lavoisier).
➠Perbandingan massa atom-atom pembentuk suatu senyawa selalu tetap (hukum Proust).
➠Atom sebagian besar terdiri atas ruang kosong.
➠Massa atom terpusat pada inti atom yang bermuatan positif.
➠Inti atom dikelilingi elektron yang bermuatan negatif pada lintasan tertentu.

b. Kelebihan teori atom Dalton:

 ➠ Merupakan teori atom pertama yang memunculkan teori-teori atom lain.
➠ Dapat menerangkan hukum dasar kimia Lavoisier dan Proust.

 c. Kekurangan teori atom Dalton:

 ➠ Tidak dapat menjelaskan penyebab perbedaan sifat atom suatu unsur dengan unsur lain.
➠ Tidak dapat menjelaskan kelistrikan/muatan materi.
➠ Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.

Baca juga : Dualisme Gelombang Fisika


2. Teori Model Atom Thomson


Teori model atom thomson menjelaskan bahwa Atom adalah bola pejal padat bermuatan positif yang didalamnya tersebar elektronelektron bermuatan negatif, sehingga saling menetralkan satu sama lain.

Percobaan 

Thomson melakukan percobaan tabung sinar katoda yang bersifat negatif dalam penemuan elektron.

Kelebihan

 ➠ Dapat menjelaskan keberadaan partikel subatomik.
➠ Dapat menjelaskan massa atom.
➠ Dapat menjelaskan kelistrikan/muatan atom.

Kekurangan
➠ Tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam atom.

Baca Juga : Gelombang Fisika

3. Teori Model Atom Rutherford

Teori ini menjelaskan bahwa :
➠ Atom sebagian besar terdiri atas ruang kosong.
➠ Massa atom terpusat pada inti atom yang bermuatan positif.
➠ Inti atom dikelilingi elektron yang bermuatan negatif pada lintasan tertentu.

a. Percobaan

Rutherford melakukan percobaan menggunakan hamburan sinar a.
Gambar Percobaan Rutherford

b. Hasil percobaan :
➠ Sinar a banyak yang diteruskan karena atom sebagian besar adalah ruang kosong.
➠ Sinar a sedikit yang dipantulkan karena sinar a menabrak inti atom
➠ Sinar a sedikit yang dibelokkan sinar a ditolak inti atom yang bermuatan positif

c. Kelebihan :
➠ Dapat menjelaskan peristiwa hamburan sinar α pada lempeng emas.
➠ Dapat menjelaskan keberadaan inti atom.

d. Kekurangan :
➠ Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom, mengapa elektron tidak jatuh ke inti selama mengelilingi inti atom. Menurut hukum fisika klasik, benda bermuatan yang mengelilingi inti akan mengalami percepatan dan memancarkan energi, lama kelamaan akan jatuh ke inti karena kehabisan energi.
➠ Tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yang bersifat diskret.

e. Spektrum Atom Hidrogen

➠ Spektrum atom hidrogen adalah spektrum gelombang yang dipancarkan elektron ketika bertransisi ke tingkat energi yang lebih rendah.
➠ Spektrum atom hidrogen bersifat diskret, berbeda dengan spektrum Rutherford yang bersifat kontinu.
➠Spektrum atom hidrogen terdiri atas:

Keterangan :
1) Deret Lyman (berpindah ke kulit n = 1)
2) Deret Balmer (berpindah ke kulit n = 2)
3) Deret Paschen (berpindah ke kulit n = 3)
4) Deret Brackett (berpindah ke kulit n = 4)
5) Deret Pfund (berpindah ke kulit n = 5)

➠ Panjang Gelombang
Pada spektrum atom hidrogen dapat dirumuskan :
D = panjang gelombang 
R = tetapan Rydberg (1,097 x 107/m) 
ntuj = tingkat energi tujuan, ntuj > nas 
nas = tingkat energi asal 

Baca Juga : Radiasi Elektromagnetik

4. Teori Atom Bohr

Teori ini menjelaskan bahwa :
➠Elektron bergerak dengan lintasan melingkar mengelilingi inti atom di bawah pengaruh gaya Coulumb (sentripetal).


Gaya Coulumb
Fc = Gaya Coulumb (N)
k   = Ketetapan Coulumb 
e   = Muatan Elektron
r   = Jarak Inti ke Lintasan (m)

Jari-jari orbit/lintasan 

 ➠ Elektron mengelilingi inti atom pada orbit/lintasan stasioner (kulit atom) dan pada tingkat energi tertentu.




r   = jari-jari lintasan (Å)
ao = jari-jari Bohr (Å)

Energi Potensial dan Energi Kinetik







 Energi Elektron






Energi elektron pada atom berelektron banyak

 ➠ Elektron memancarkan energi jika bertransisi dari tingkat energi tinggi ke rendah, dan menyerap energi jika bereksitasi dari tingkat energi rendah ke tinggi.







 Energi yang dipancarkan/diserap 

 ➠ Elektron dapat berada pada lintasan stasioner jika momentum sudut elektron memenuhi aturan tertentu.






Momentum Sudut Elektron











L = momentum sudut elektron (Nm)
n = tingkat energi
h = konstanta Planck (6,6 x 10-34 Js)

Percobaan Franck-Hertz membuktikan kebenaran adanya tingkat energi pada atom dan juga membuktikan bahwa terjadi penurunan arus pada tabung uap raksa yang diberi tegangan dengan kelipatan tertentu.

Kelebihan teori atom Bohr: 
1) Dapat menjelaskan kestabilan atom, atom terdiri atas beberapa kulit atom.
2) Dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yang bersifat diskret.
3) Dapat menjelaskan jari-jari orbit elektron.
4) Dapat membuktikan adanya kuantisasi energi pada atom.

 Kekurangan teori atom Bohr: 
1) Teori hanya berlaku untuk atom/ion berelektron 1, misalnya H, He+ , Li2+ .
2) Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman. Efek Zeeman adalah peristiwa terpecahnya deret spektrum atom hidrogen menjadi beberapa bagian akibat pengaruh medan magnet.
3) Melanggar teori kuantum.

Baca Juga : Listrik Dinamis

5. Teori Atom Kuantum

Teori kuantum dijelaskan oleh beberapa ilmuan, antara lain :

a. Hipotesis de Brogilie

➠ Partikel yang bergerak dapat memiliki sifat-sifat gelombang/cahaya dan panjang gelombang.

Panjang Gelombang

Partikel Umum

p = momentum partikel (Ns) 
m = massa benda (kg) 
v = kecepatan partikel (m/s) 

Elektron

mo = massa elektron diam (9,1 x 10-31 kg) 
e = muatan elektron (1,6 x 10-19 C) 
V = beda potensial (V)


b. Gelombang Schrödinger

➠ Jika elektron memiliki sifat gelombang, maka keadaan elektron dinyatakan dalam fungsi gelombang yang disebut gelombang Schrödinger.


c. Asas ketidakpastian Heisenberg

➠ Keberadaan elektron dalam atom tidak dapat diketahui secara pasti, yang ada hanya kebolehjadian terbesar menemukan elektron dalam atom. 

 Bilangan kuantum adalah suatu harga yang menyatakan keadaan orbital suatu atom.

Bilangan kuantum terdiri dari bilangan kuantum utama (n), azimuth (l), magnetik (m), dan spin (s).

Bilangan kuantum utama/prinsipal (n) adalah suatu harga yang menyatakan tingkat energi atau

kulit dalam atom.

Bilangan kuantum utama antara lain:
Kulit    K   L   M   N
n          1    2    3    4

Tingkat dasar (ground state) adalah keadaan dimana seluruh elektron dalam atom berada pada tingkat energi terendah atau serendahrendahnya.

Bilangan kuantum azimuth/orbital (l) adalah suatu harga yang menyatakan sub-kulit atom.

Harga l yang diijinkan di setiap kulitnya adalah:


Sub-Kulit   s   p   d   f
I                 0   1   2   3




Bilangan kuantum magnetik (ml atau m) adalah suatu harga yang menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.

Harga m yang diijinkan di setiap sub-kulitnya:




Posisi/orientasi atau orbital adalah tempat dimana elektron bergerak di dalam atom, dan masing-masing orbital maksimal menampung sepasang elektron.

Bilangan kuantum spin (ms atau s) adalah suatu harga yang menyatakan kedudukan dan arah rotasi elektron pada suatu orbital.

Bilangan kuantum spin tidak digunakan dalam menentukan keadaan orbital, hanya untuk menentukan perbedaan elektron pada orbital.

Karena terdapat dua elektron dalam satu orbital, sedangkan keduanya memiliki kutub padanya, maka nilai elektron yang berpasangan dalam orbital tersebut harus berbeda nilai.

Harga bilangan kuantum spin terdiri dari:
Larangan Pauli menyatakan bahwa:
➠ Tidak ada elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama dalam satu atom.

Baca Juga : Usaha dan Energi

Demikian materi singkat Bab Fisika Atom dari Synoo.com

Semoga sedikit ilmu yang kami bagikan dapat bermanfaat bagi sobat synaoo.

Selamat Belajar.

Labels: