Atom Berelektron banyak

B. Atom Berelektron banyak

Teori atom Bohr ternyata hanya dapat menjelas- kan dengan baik atom hidrogen yang hanya memiliki satu elektron stabil. Bagaimanakah dengan atom-atom berelektron banyak? Penjelasannya dapat kalian pelajari seperti berikut.

1. Bilangan Kuantum

Jawaban yang sekarang dapat menjawab tentang atom berelektron banyak adalah mekanika kuantum. Me- kanika kuantum memberikan 4 bilangan kuantum untuk menjelaskan keadaan elektron pada atom. Keempat bi- langan kuantum itu dapat dijelaskan seperti di bawah.

a. Bilangan kuantum utama

Bilangan kuantum utama menyatakan tingkat en- ergi elektron dan disimbulkan n. Nilainya adalah 1, 2, 3, ... . Untuk ion-ion yang juga memiliki satu elektron seperti hidrogen (misalkan He + , Li 2+ ) akan memenuhi nilai energi elektron yang sesuai dengan teori Bohr dan juga dipen-

garuhi oleh kuadrat nomor atomnya (Z 2 ). Persamaannya

menjadi seperti berikut.

n =-

.Z eV ........................... (8.6)

CONTOH 8.3

Tentukan energi total elektron ion Li 2+ (Z = 3) pada keadaan bilangan kuantum utama n = 2 !

Penyelesaian

Energi total elektron ion Li 2+ pada tingkatan energi n = 2 memenuhi:

.Z

. 9 = -30,6 eV

Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.

Tentukan energi total elektron ionHe + (Z = 2) pada keadaan bilangan kuantum utama n = 2 !

Fisika Atom 127

b. Bilangan Kuantum Orbital

B li a n g a n k u a n t u m o r b i t a l m e n y a t a k a n k u a n t i s a s i

momentum sudut elektron dan disimbulkan l. Bilangan kuantum yang disebut juga bilangan kuantum azimut ini dapat menjawab gejala atomik yang dikenal dengan efek Zeeman yaitu efek garis-garis tambahan dalam spektrum emisi saat atom-atom tereksitasi diletakkan di daerah bermedan magnetik homogen.

Nilai bilangan kuantum ini memenuhi l = 0, 1, 2,

3, .... (n-1) dan disebut sub kulit = s, p, d, f, . . . ..

c. Bilangan Kuantum magnetik

Bilangan kuantum magnetik dapat digunakan untuk menentukan kemiringan vektor momentum sudut elektron. Nilainya disimbulkan m l yang dibatasi dari nilai l -nya yaitu memenuhi m l = -l, ...., 0, .... + l .

d. Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin menyatakan momentum sudut rotasi elektron. Arahnya ada dua dan diberikan nilai s = + dan s = - .

2. Energi Ionisasi dan Afinitas elektron

a. Energi ionisasi

Pada kulit pertama E 1 = -13,6 eV. Mengapa ber-

nilai negatif? Ternyata nilai itu memiliki arti bahwa untuk melepaskan elektron dari kulit pertama ke kulit tak terhingga diperlukan energi sebesar 13,6 eV. Energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron yang tidak terikat erat dalam atomnya dan dalam keadaan gas disebut energi ionisasi .

b. Afinitas elektron

Selain elektron dapat lepas dari atom, ternyata juga dapat terjadi sebaliknya. Energi yang dibebaskan oleh atom saat menangkap sebuah elektron disebut afinitas elektron . Semakin besar a nitas elektron sebuah atom maka semakin mudah atom itu menangkap elektron, berarti pula semakin mudah membentuk ion negatif.

LATIHAN 8.2

1. Ion Li 2+ memiliki elektron pada tentang bidang kuantum elektron? tingkat n = 3. Tentukan energi yang

Adakah elektron yang memiliki dimiliki elektron itu. Tentukan pula

bilangan kuantum sama?

energi yang dipancarkan jika elektron - 3. NaCl tersusun dari Na dan Cl . tersebut pindah ke n = 2!

Bagaimana sifat ionisasi dan atomitas elektron dari kedua atom itu? Jelaskan

2. Apakah yang dapat kalian jelaskan

perbedaannya.

128 Fisika SMA Kelas XII

Rangkuman Bab 8

1. Pencetusan model atom dimulai dari Demokretus (sebelum masehi), dan kemudian dilanjutkan oleh Jonh Dalton. Kedua ilmuwan ini masih sepakat bahwa atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

2. Perkembanganya dicetuskan oleh J.J. Thomson, dengan ditemukannya elektron (sinar katoda) yang memiliki e/m = 1,758803.10 11 C/kg. Menurut Thomson atom seperti roti kismis dengan elektron mengisi kesegala ruang.

3. Rutherford menjelaskan bahwa elektron mengelilingi inti seperti planet. Buktinya adalah hamburan partikel α pada lempengan emas.

4. model atom Bohr dapat menjelaskan dengan baik tentang atom hidrogen.

a. Jari-jari hitungan : r n =n 2 . 0,528 Å

b. Tingkat energi : En =

c. Elektron akan memancarkan energi jika pindah

ke tingkat energi rendah dan sebaliknya.

d. Spektrum atom hidrogen memiliki panjang gelombang:

=R(

5. Bilangan kuantum ada empat.

a. Bilangan kuantum utama : n = 1, 2, 3, ....

b. Bilangan kuantum orbital : l = 0, 1, 2, 3, ...,(n-1)

c. Bilangan kuantum magnetik : m l = -l, ..., 0, ... + l

d. Bilangan kuantum Spin : s = + , s = - .

Fisika Atom 129

Evaluasi Bab 8

Pilihlah jawaban yang benar pada soal-soal berikut dan kerjakan di buku tugas kalian.

1. Percobaan hamburan Rutherford

E. elektron pada lintasan dengan menghasilkan kesimpulan ….

energi paling rendah tidak

A. atom adalah bagian terkecil dari

tereksitasi

unsur

4. Jika jari-jari elektron tingkat energi

B. elektron adalah bagian atom yang terendah pada model atom Bohr bermuatan listrik negatif

adalah a, maka jari-jari elektron pada

C. atom memiliki massa yang tingkat energi ke - 3 adalah .... tersebar secara merata

A. 2a

D. 9a

E. 16a lintasan tertentu

D. elektron mengelilingi inti pada

B. 3a

C. 4a

5. Energi elektron atom hidrogen pada yang disebut inti

E. massa atom terpusat pada tempat

tingkat dasar adalah –13,6 eV. Energi

2. Dua kelemahan terhadap teori atom elektron pada lintasan L adalah .... Rutherford antara lain ....

A. –54,4 eV

D. –6,8 eV

E. –3,4 eV spektrum atom bersifat kontinu

A. Atom-atom tidak stabil dan

B. –27,2 eV

C. –13,6 eV

6. Elektron atom hidrogen model Bohr bersifat diskrit (Spektrum garis)

B. Atom-atom tidak stabil dan

mengelilingi intinya dengan bilangan

C. Atom-atom bersifat netral dan kuantum n. Bila energi elektron pada elektron mengelilingi inti atom

kulit itu bernilai 1/9 kali energi

D. Atom-atom tidak netral dan elektron pada kulit pertama, maka elektron mengelilingi inti atom

nilai n itu adalah ....

D. 16 bahan dan struktur atom stabil

E. Inti atom tidak mengalami peru-

3. Salah satu ketentuan Bohr dalam

C. 9

model atomnya adalah ....

7. Sebuah atom akan memancarkan

A. elektron pada lintasan stasionernya foton, apabila salah satu elektronnya memancarkan energi

A. meninggalkan atom lintasan dengan energi tinggi

B. elektron yang berpindah dari

ke lintasan dengan energi yang

B. bertumbukan dengan elektron lainya

lebih rendah akan memancarkan foton

C. bertukar tingkat energi dengan

C. elektron pada lintasan stasionernya elektron yang lain menyerap energi

D. mengalami transisi ke tingkat

D. elektron mengelilingi inti pada energi yang lebih rendah lintasan tertentu memiliki

E. mengalami transisi ke tingkat momentum linier

energi yang lebih tinggi

130 Fisika SMA Kelas XII

8. Pada lintasan dasar, elektron atom

15 C. 3,00x10 14 Hz E. 3,66x10 Hz hidrogen memiliki energi sebesar

D. 3,66x10 15 Hz –13,6 eV. Saat elektron atom hidrogen berpindah lintasan dari bilangan

12. Sebuah elektron pada ion yang kuantum n = 1 ke bilangan kuantum

berelektron tunggal memiliki energi n = 2, maka yang terjadi pada atom

sebesar – 30,6 eV. Jika bilangan tersebut adalah ....

kuantum utama elektron n = 2, maka

A. menyerap energi sebesar 13,4 eV ion tersebut memiliki nomor atom

B. memancarkan energi sebesar 10,2

C. menyerap energi sebesar 10,2 eV

B. 2

E. 5

D. memancarkan energi sebesar 3,4

C. 3

eV

13. Pada setiap atom terdapat beberapa

E. menyerap energi sebesar 3,4 eV jenis bilangan kuantum. Untuk

9. Elektron pada atom yang berpindah bilangan kuantum utama n = 4, terdapat bilangan kuantum orbital

lintasan luar ke yang lebih dalam akan

sebanyak ….

memancarkan gelombang elektro- magnetik. Manakah perpindahan di

D. 1 bawah yang menghasilkan frekuensi

A. 4

E. 0 terbesar ?

B. 3

C. 2

A. dari n = 7 ke n = 3

14. Spektrum garis memberikan informasi

B. dari n = 7 ke n = 2

tentang ....

C. dari n = 6 ke n = 2

A. jumlah proton dalam inti

D. dari n = 3 ke n = 1

B. jumlah elektron dalam inti

E. dari n = 2 ke n = 1

C. e n e rg i d a r i t i n g k a t e n e rg i

10. Elektron atom hidrogen berpindah

elektron

D. beda energi antara dua tingkat konstanta Rydberg = 1,097x10 m ,

dari lintasan n = 2 ke n=1. Apabila

7 -1

E. jari-jari lintasan elektron maka panjang gelombang foton yang

diradiasikan oleh atom tersebut adalah

15. Afinitas elektron adalah .... ....

A. energi yang dibebaskan pada saat

A. 1097 A D. 6541 A pembentukan ion positif

B. 1215 o A E. 8227 A B. energi yang diserap pada saat

C. 2115 o A pembentukan ion positif

7 11. Jika konstanta Rydberg =1,097x10 - m

C. sama dengan energi ionisasi.

D. energi yang dibebaskan pada saat terbesar pada deret Paschen adalah

1 dan c = 3x10 8 m/s, maka frekuensi

pembentukan ion negatif ....

E. energi yang diserap pada saat

15 A. 18,75x10 15 Hz B. 7,68x10 Hz pembentukan ion negatif

131 Fisika SMA Kelas XII