Gaya Lorentz

Kemampuan dasar yang
akan Anda miliki setelah
mempelajari bab ini adalah
sebagai berikut

• Dapat mendiskripsikan

perkembangan teori atom

A. Perkembangan Teori

Atom

B. Model Atom Mekanika

Kuantum

Perkembangan Teori Atom

Model Atom Dalton

Teori atom yang diusulkan Dalton
1.

Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak
dapat dibagi lagi.

2.

Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat
dirubah menjadi atom unsur lain.

3.

Dua atom atau lebih dari unsur-unsur berlainan dapat
membentuk suatu molekul.

4.

Pada suatu reaksi kimia, atom-atom berpisah kemudian
bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula,
tetapi massa keseluruhannya tetap.

5.

Pada reaksi kimia, atom-atom bergabung menurut
perbandingan tertentu yang sederhana.

Tabung Lucutan Gas

Cahaya kehijau-hijauan akibat radiasi sinar yang bergerak
dari katoda menuju anoda disebut sinar katoda.

Model Atom Thomson

Thomson mendapatkan bahwa nilai e/m tidak bergantung
pada jenis logam katoda dan jenis gas dalam tabung.

Eplistrik = Ek

🡪

🡪

Percobaan Thomson

Atom berbentuk bola padat dengan mauatan-muatan listrik positif
tersebar merata di seluruh bagian bola; muatan-muatan positif ini
dinetralkan oleh elektron-elektron bermuatan negatif yang melekat
pada bola seragam bermuatan positif tersebut, seperti kismis yang
melekat pada sebuah kue.

Teori Atom Thomson

Percobaan Millikan

mg

E

Robert A. Millikan berhasil mengukur muatan listrik sebuah elektron.

Gaya listrik yang dihasilkan medan listrik, qE, seimbang dengan berat
tetesan minyak, mg.

qE = mg

ne E = mg

ne E =

Millikan menyatakan dua kesimpulan tentang muatan listrik pada
tetes minyak.

(1)

Tidak pernah ditemukan tetes minyak yang mengandung
muatan listrik yang lebih kecil dari suatu nilai tertentu
dinamakanmuatan elementer.

(2)

Semua muatan listrik tetes minyak selalu merupakan kelipatan
bulat dari muatan elementer. Muatan listrik tetes minyak. Millikan
adalah e, 2e, 3e, . . . ne, dengan n = 1, 2, 3, . . .,

Massa tetes minyak dapat dihitung dengan rumus:

Muatan elektron

e = 1,602192 × 10−19 C ≈ 1,60 × 10−19 C

Massa elektron

m = 9,109559 × 10−31 kg ≈ 9,11 × 10−31 kg

Model Atom Rutherford

Rutherford menyatakan tiga kesimpulan sebagi berikut.

(1)

Sebagi besar partikel α menembus lempeng logam
tanpa dibelokkan. Ruang dalam atom-atom emas
adalah ruang kosong.

(2)

Sedikit seklai partikel α yang dipantulkan kembali.
Bagian yang sangat keras dari atom, yang disebut
inti atom.

(3)

Sebagian kecil partikel α dibelokkan. Peristiwa ini
menunjukkan bahwa muatan ini atom adalah sejenis
dengan muatan partikel α (positif).

Nomor atom Z menunjukkan jumlah
positif inti (Σp) atau jumlah elektron
(Σe) yang mengitari inti. Jadi

Muatan inti = Ze

Z = Σp = Σe

Model Atom Bohr

Hasil pengamatan spektrum atau hidrogen melalui spektrometer menunjukkan
hasil yang bertentangan yang dikenal deret Balmer. Jadi, model atom
Rutherford tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen.

Dua Kelemahan Model Atom Rutherford

Spektrum garis dalam cahaya tampak terdiri dari empat
garis: 410,2 nm, 434,1 nm, 486,2 nm, dan 656,3 nm.

Rumus Balmer

Spektrum Atom Hidrogen

Untuk deret Balmer spektrum hidrogen dinyatakan dengan

Spektrum garis atom-atom hidrogen didapatkan dalam
daerah ultraungu, dengan batas panjang gelombang antara
121,6 dan 91,2 nm. Deret Lyman ini memenuhi rumus

Deret-deret lainnya ditemukan dalam daerah inframerah, yakni
Paschen, Brackett, dan Pfund

Untuk deret Lyman, n = 1; Balmer, n = 2; Paschen, n = 3;
Brackett, n = 4; dan Pfund, n = 5.

Model Atom menurut Niels Bohr

Keempat asumsi dasar Bohr.

(1)

Elektron bergerak dalam orbit-orbit melingkar di sekitar proton di
bawah pengaruh gaya Coulomb.

(2)

Elektron tidak dapat berputar di sekitar inti melalui setiap orbit,
tetapi elektron hanya melalui orbit-orbit stabil tertentu tanpa
meradiasikan energi.

(3)

Radiasi dipancarkan oleh atom ketika elektron “melompat” dari
suatu keadaan stasioner (orbit stasioner) yang energinya lebih
tinggi ke keadaan stasioner lain yang energinya lebih rendah.

Eaw – Eak = hf

Eaw > Eak

(4)

Ukuran dari orbit-orbit yang diperkenankan ditentukan oleh
keadaan kuantum tambahan yaitu momentum sudut orbital
elektron.

Fsentripetal = Fcoulomb

Persamaan energi kinetik

Energi potensial elektron

Ep= qE

Energi total elektron

E = Ep + Ek

Rumus jari-jari elektron, r, dapat ditentukan dengan persamaan

Jari-jari atom hidrogen

Jari-jari Bohr

Jari-jari orbit stasioner

Energi kuantisasi atom hidrogen

Energi kuantisasi atom hidrogen

Panjang gelombang radiasi hidrogen

Rumus Balmer

Panjang gelombang deret hidrogen

Jari-jari orbit ion elektron tunggal

Energi orbit ion elektron tunggal

Anggapan Bohr tentang tingkat-tingkat energi dibuktikan oleh
Franck dan Hertz melalui suatu percobaan yang dilakukan
pada tahun 1914.

Percobaan Franck dan Hertz

LASER

Penggunaan Laser

Model Atom Mekanika Kuantum

Ternyata model atom Bohr:

(1)

Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman;

(2)

Tidak dapat menjelaskan anomali efek Zeeman (AEZ) atau struktur
halus;

(3)

Tidak dapat menjelaskan spektrum dari atom-atom berelektron
banyak;

(4)

Melanggar prinsip ketidakpastian Heisenberg.

Model atom kuantum atau model atom mekanika gelombang
merupakan sumbangan dari berbagai dari beberapa ilmuwan: Louis de
Broglie, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin SchrÖdinger, dan
Max Born

Postulat kuantisasi momentum sudutnya

Menjelaskan Postulat Kuantisasi Momentum Sudut Bohr

Persamaan de Broglie

Atom-atom dianggap kulit genderang yang bergetar dengan
model-model getaran diskret.

Frekuensi resonansi tertentu
2L = n λ = 2 π r ; n = 1, 2, 3, ...

Eplistrik = EK

Elektron dipercepat oleh tegangan pemercepat V.

Panjang gelombang de Broglie elektron

Prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa
tidak mungkin kita mengetahui posisi partikel secara teliti
dan momentum partikel secara teliti pada saat yang
bersamaan.

Model atom Bohr melanggar prinsip ketidakpastian
Heisenberg. Orbital adalah daerah kebolehjadian terbesar
untuk menemukan elektron.

Erwin SchrÖdinger mengajukan model gelombang untuk
menjelaskan sifat elektron dalam atom hidrogen.

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Model atom mekanika kuantum menetapkan keadaan
stasioner elektron diperlukan emapat bilangan kuantum.

(1)

Bilangan kuantum utama (simbol n),

(2)

Bilangan kuantum orbital (simbol l),

(3)

Bilangan kuantum magnetik (simbol ml),

(4)

Bilangan kuantum spin (simbol ms).

Apa itu bilangan kuantum?

Energi total elektron dalam atom kekal dan terkuantisasi
bilangan kuantum utama n.

Orbit tempat elektron bergerak disebutkulit dan diberi nama
K, L, M, N, O, . . .

Bilangan kuantum utama

n = 1, 2, 3, ... ∞

Bilangan Kuantum Utama

Pieter Zeeman menemukan garis-garis tambahan dalam
spektrum emisi jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam
medan magnetik luar homogen disebut efek Zeeman.

Bilangan Kuantum Orbital

Berdasarkan efek Zeeman, Arnold sommerfeld mengusulkan orbit elips
selain orbit lingkaran.

Bilangan kuantum orbitaldiberi lambang l, adalah bilangan kuantum
yang menetukan besarmomentum sudut elektron.

Bilangan kuantum orbital

L = 0, 1, 2, 3, ... (n-1)

Besar momentum sudut elektron terhadap poros inti atom diturunkan
dari Persamaan SchrÖdinger

Bilangan kuantum utama n menyatakan kulit tempat elektron berada,
maka bilangan kuantum orbital menyatakan subkulit tempat elektron
berada dan bentuk orbital. Subkulit diberi nama s, p, d, f, g, h, . . . .
Klasifikasi empiris dari spektrum, yaitu deret sharp (tajam), principal
(utama), diffuse (kabur), dan fundamental.

Arah momentum sudut diperkenalkan bilangan kuantum
magnetik.

Bilangan kuantum magnetik

Ml = -l, ..., 0, ..., +l

Banyak nilai ml yang diperbolehkan

Ml = 2l = 1

Bagaimanakah kaitan antara nilai ml dengan arah momentum sudut
orbital?

L dikuantisasi dengan acuan ke medan magnetik luar disebut
sebagai kuantisasi ruang.

Komponen L pada sumbu Z

Lz = ml ħ

Bilangan Kuantum Magnetik

Anomali efek Zeeman (AEZ), Struktur halus ditunjukkan Lz
= mlħ = 0. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa berkas
hidrogen terpisah menjadi dua komponen.
Momentumsudut intrinsik dikaitakan dengan elektron
bermuatan listrik yang berputar pada pirisnya sendiri
disebut spin elektron. Dirac dengan teorinya menunjukkan
bahwa spin elektron dapat dijelaskan oleh suatu bilangan
kuantum ms, memiliki nilai ½. Momentum sudut spin hanya
dapat memiliki dua orientasi.

Bilangan Kuantum spin

Momentum sudut spin Sz

Bilangan Kuantum Spin

Keempat bilangan kuantum

Tidak ada dua elektron dalam sebuah atom yang dapat memilki
keempat bilangan kuantum yang persis sama.

Asas larangan Pauli bersam dengan prinsip Aufbau, aturan Hund,
serta orbital penuh dan setengah penuh, digunakan untuk
menentukan konfigurasi elektron.

Asas Larangan Pauli