9
3. Mengembangkan metode eksperimen dalam pembelajaran tentang
materi fisika atom dan molekul di SMA. 4.
Meningkatkan pengetahuan terkait jenis pewarna merah yang digunakan pada sirup, minuman dalam kemasan, dan minuman yang
dijual pedagang kaki lima. 5.
Mengetahui konsentrasi pewarna merah yang digunakan dalam beberapa sampel yang diperoleh dari beberapa sampel minuman dan
beberapa daerah di sekitar kampus Universitas Sanata Dharma.
F. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan hasil penelitian ditulis sebagai berikut: 1.
BAB I Pendahuluan Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan. 2.
BAB II Dasar Teori Bab ini menguraikan dasar teori seperti teori atom, teori molekul,
hukum lambert Berr, Emission Spectrometer, Colorimeter, pewarna merah, dan teknik pengenceran.
3. BAB III Metode Penelitian
Bab ini menguraikan alat dan bahan yang digunakan selama penelitian, prosedur penelitian, dan analisa data.
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan
Bab ini menguraikan hasil penelitian dan pembahasan. 5.
BAB V Kesimpulan dan Saran PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
BAB II DASAR TEORI
A. Teori Atom
Nama atom berasal dari bahasa Yunani Atomos yang artinya tidak dapat dipotong atau dibagi lagi. Atom merupakan bagian terkecil dari suatu materi
yang tidak dapat dibagi lagi. Teori tentang atom mulai berkembang pesat sejak abad ke-19. Model struktur atom pertama dikemukaan oleh J.J
Thomson pada tahun 1897 dengan keberhasilannya mencirikan elektron dan mengukur nisbah muatan terhadap massa em elektron. Menurut J.J
Thomson elektron bermuatan negatif dan berada dalam atom, namun secara keseluruhan atom bermuatan netral. J.J Thomson mengusulkan bahwa atom
merupakan bola pejal yang terdiri dari elektron dan materi bermuatan positif tersebar secara merata. Model ini disebut model atom plum pudding [Krane,
1992]. Pada tahun 1911, Rutherford bersama kedua muridnya Hans Geiger dan
Ernest Marsden melakukan eksperimen tentang “Hamburan Sinar Alfa”.
Percobaan hamburan tersebut dilakukan dengan menembakan seberkas pertikel
menuju selembar emas tipis. Hasil eksperimen menunjukkan adanya ketidaksesuaian dengan model atom J.J Thomson. Partikel
bermuatan positif tidak bergerak lurus menembus lempeng emas, namun terhambur dengan berbagai sudut. Rutherford mengoreksi model Thomson
dengan mengungkapkan bahwa atom terdiri dari partikel bermuatan positif yang terkonsentrasi pada suatu daerah kecil yang disebut inti dan dikelilingi
oleh elektron. Interaksi antara inti dengan elektron dikenal sebagai gaya PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
coulomb. Interaksi antara inti dan tiap elektron ditunjukan pada gambar 2.1 berikut [Krane, 1992].
Besarnya gaya coulomb antara partikel bermuatan positif dengan partikel bermuatan negatif mengikuti persamaan 2.1 berikut:
=
��
2 2
2.1
dengan, : Gaya Coulomb
: muatan listrik �: jarak antara dua muatan yang saling berinteraksi
� : permitivitas ruang hampa �: konstanta phi
Elektron dapat bergerak mengelilingi inti karena mengalami gaya sentripetal. Besar gaya sentripetal mengikuti persamaan 2.2 berikut:
=
�
2
2.2
� −�
�
�
� +�
�
Gambar 2.1 Interaksi inti dengan elektron .
12
dengan, : Gaya sentripetal.
: massa elektron. � : kecepatan elektron.
�: jarak antara elektron terhadap inti.
Berdasarkan persamaan 2.1 dan persamaan 2.2 diperoleh persamaan 2.3 sebagai berikut:
� =
��
2
2.3
Model atom Rutherford masih mempunyai kelemahan seperti: 1.
Muatan yang dipercepat akan memancarkan radiasi elektromagnetik. Pada gerak melingkar kecepatannya tidak tetap sehingga elektron akan
mengalami percepatan. Elektron akan memancarkan tenaga dalam bentuk gelombang eletromagnetik. Elektron kehilangan tenaga dan jari-jari orbit
akan mengecil hingga akhirnya akan bersatu kembali dengan inti. Pada kenyataannya atom tetap utuh, elektron dan inti terpisah.
2. Frekuensi radiasi sama dengan frekuensi orbitnya. Jika jari-jari orbit
mengecil secara kontinyu maka frekuensi radiasi juga berubah secara kontinyu. Pada kenyataannya frekuensi radiasi atom diskrit tidak
kontinyu. Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan bahwa atom mirip sistem
planet mini, dengan elektron-elektron beredar mengelilingi inti atom seperti PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
halnya planet-planet beredar mengelilingi matahari. Bohr memecahkan persoalan sebelumnya dengan mempostulatkan bahwa elektron hanya dapat
bergerak dalam orbit yang diperkenankan. Orbit stabil ini disebut sebagai keadaan stasioner. Elektron bergerak pada orbit yang diperkenankan tanpa
memancarkan radiasi elektromagnetik. Atom dapat meradiasi tenaga dalam bentuk gelombang elektromagnetik jika elektron berpindah dari keadaan
stasioner ke keadaan stasioner lain yang lebih rendah. Untuk atom Hidrogen dengan jari-jari orbit r dan massa elektron m,
tenaga total sistem merupakan tenaga kinetik elektron ditambah tenaga
potensial Coloumb [Halliday,1978]. Tenaga total sistem sebesar:
= +
2.4
Dengan tenaga kinetik elektron mengikuti persamaan 2.5 berikut: =
2
8��
2.5
Tenaga potensial sistem proton-elektron sebesar, = −
2
��
2.6
Sehingga tenaga total elektron menjadi: = −
2
8��
2.7
Bohr menyatakan bahwa momentum sudut orbital elektron bernilai
kelipatan bulat dari ħ. Momentum sudut elektron yang beredar mengelilingi
14
inti atom bernilai bilangan bulat dikalikan konstanta Planck dibagi dengan 2 �
yang ditunjukkan dengan persamaan 2.8. �� =
ℎ �
= ħ 2.8
Berdasarkan persamaan 2.8 dan persamaan 2.5 diperoleh persamaan 2.9. Elektron hanya berada pada orbit yang diperkenankan, dimana jari-jari
orbit menurut Bohr [Krane,1992]: � =
�� ħ
2 2
=
2.9
dengan, � : jari-jari orbit elektron
ħ : tetapan Planck tereduksi =
ℎ �
: merupakan bilangan bulat 1,2,3, ... ∶ ,
Berdasarkan persamaan 2.9 dan persamaan 2.7 diperoleh = −
4
�
2
�
02
ħ
2 2
2.10
Bilangan bulat n merupakan bilangan kuantum utama. Persamaan 2.10 dapat disederhanakan mengikuti persamaan 2.11 berikut.
= −
,6
2
eV 2.11
Elektron dapat berpindah dari suatu orbit ke orbit yang lain. Bila elektron berpindah dari orbit awal tingkat tenaga
�
ke orbit akhir tingkat tenaga
dengan
�
seperti ditunjukan pada gambar 2.2. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Perpindahan disebut proses deexitasi dengan memancarkan tenaga mengikuti persamaan 2.12 berikut:
∆ = −
�
2.12
dengan, ∆ : selisih tenaga eV
�
: tingkat tenaga awal eV : tingkat tenaga akhir eV
Tenaga dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik mengikuti persamaan 2.13 :
ℎ� = −
�
2.13
dengan, h : tetapan Planck sebesar 6,63 x 10
-34
J.s v : frekuensi gelombang elektromagnetik s
-1
Hz
Gambar 2.2 peristiwa deeksitasi. Inti
n=1 n=2
Tenaga
16
Sebaliknya, elektron berpindah dari orbit awal tingkat tenaga
�
ke orbit akhir tingkat tenaga
dengan
�
seperti ditunjukkan pada gambar 2.3.
Perpindahan disebut exitasi dengan menyerap tenaga mengikuti persamaan 2.14 berikut :
∆ = −
�
2.14
Gambar 2.3 peristiwa eksitasi. Inti
n=1 n=2
Tenaga
17
B. Teori Molekul
