4
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X
3. Temuan Neutron
Keberadaan neutron dalam atom ditemukan oleh J. Chadwick
melalui percobaan penembakan unsur berilium oleh partikel alfa kecepatan tinggi. Dari percobaan tersebut, terbentuk partikel yang tidak
dipengaruhi medan magnet dan dapat bertumbukan dengan parafin Gambar 1.4
. Partikel alfa adalah partikel bermuatan positif yang di- pancarkan oleh unsur radio aktif.
Gambar 1.4
Diagram alir pelepasan partikel neutron
Sumber partikel
Proton kecepatan tinggi Magnet
Parafin Berilium
Partikel alfa adalah partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif
yang bermuatan positif. Alpha particle is particle emitted by
radioactive element which has a positive charge.
Note
Catatan
Data percobaan menunjukkan bahwa sinar yang keluar dari target berilium tidak dipengaruhi oleh medan magnet. Ketika sinar yang keluar
dari target berilium menumbuk parafin, proton akan keluar dari parafin dengan kecepatan tinggi. Chadwick menyimpulkan bahwa partikel yang
keluar dari unsur berilium tidak bermuatan dan memiliki massa hampir sama dengan massa proton. Partikel tersebut dinamakan neutron.
4. Massa dan Muatan Partikel Subatom
Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Sir Joseph J. Thomson 1897 dan Robert A. Millikan 1906, massa dan muatan partikel sub
atom dapat ditentukan. Untuk menyatakan massa subatom, massa proton dan neutron
ditetapkan sama dengan satu, sedangkan elektron
1 1.836
kali massa proton. Massa proton sesungguhnya adalah 1,67 × 10
–27
kg dan massa elektron sesungguhnya adalah 9,11 × 10
–31
kg. Berapakah muatan elektron? Pertanyaan ini dijawab pada abad ke-
20 oleh ahli fisika Amerika, Robert A. Millikan. Penelitiannya yang terkenal dinamakan percobaan Tetes Minyak Millikan.
Pada 1906, Robert A. Millikian berhasil menentukan harga muatan elektron melalui percobaan tetes minyak. Minyak disemprotkan sampai
tetesan minyak jatuh melalui celah yang terdapat pada pelat bagian atas dan tetesan minyak memasuki ruang di antara dua pelat yang dipasang
sejajar. Jika gas Z di antara kedua pelat itu disinari dengan sinar-x maka gas Z akan melepaskan elektron dan elektron ini terikat oleh tetesan
minyak: Z+ sinar-x
→
Z
+
+ e
–
.
Di unduh dari : Bukupaket.com
5
Struktur Atom
Dengan mengatur potensial pada pelat P, gerak tetesan minyak dapat
diatur naik turun, gerakan ini dapat diamati melalui teleskop Gambar 1.5
. Turunnya tetes minyak akibat gaya gravitasi mg dan naiknya tetes minyak diatur oleh potensial untuk mengimbangi gaya gravitasi yang
besarnya sesuai dengan hukum Stokes 6
πη
rv , dengan r = jari-jari
minyak, v= kecepatan jatuh minyak, dan
η
= viskositas minyak. Dari percobaan tetes minyak, Millikan menemukan bahwa muatan
tetes minyak q selalu merupakan kelipatan bilangan bulat dari –1,6 × 10
–19
C, yakni: q
= n e, dengan n = 1, 2, 3, ..., i Hal ini disebabkan satu tetes minyak dapat menangkap elektron
sebanyak kelipatan dari bilangan bulat. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa muatan sebuah elektron sama dengan –1,6 × 10
–19
C. Dengan mengetahui besar muatan elektron, harga massa elektron dapat
dihitung dengan cara memasukkan harga muatan tersebut ke dalam persamaan angka banding
e m
= –1,76 ×10
11
C kg
–1
yang ditemukan oleh Thomson, yaitu:
31
11
1
19
e m
e 1,6×10
C m =
= =9,11×10
1,76×10 Ckg
− −
−
− −
Untuk menyatakan muatan partikel subatom, muatan proton sama dengan +1, elektron ditetapkan sama dengan –1, sedangkan neutron
tidak bermuatan netral. Muatan elektron dan proton sesungguhnya adalah –1,60 × 10
–19
C dan + 1,60 × 10
–19
C.
Tetesan minyak yang jatuh melalui lubang menuju pelat
bermuatan positif +. Butiran murni minyak yang di semprotkan
pada alat.
Pengamat Pelat yang bermuatan listrik –
memengaruhi pergerakan tetesan. Sinar-X menembak
elektron-elektron melalui udara, dan
berbenturan dengan tetesan.
sumber sinar X
Gambar 1.5
Percobaan tetes minyak Millikan untuk mengukur muatan elektron.
Sumber:
Introduction Chemistry, 1997
Sekilas Kimia
Sumber:
www. th. physik.uni-frankfurt.
J. J. Thomson menemukan elektron sebagai unit penting
dalam arus listrik atas, Robert A. Millikan menemukan muatan
elektron melalui percobaan minyak tetes bawah.
J.J Thomson 1856-1940 Robert A. Millikan 1871-1937
Carilah informasi tentang percobaan yang dilakukan oleh Thomson dalam menentukan massa dan muatan partikel subatom.
Kegiatan Inkuiri
Tabel 1.1
Massa dan Muatan Partikel Subatom
Partikel Subatom
Massa Muatan
Proton, p Neutron, n
Elektron, e 1,67 × 10
–27
1,67 × 10
–27
9,11 × 10
–31
Eksak kg Relatif
Eksak coulomb Relatif
1 +1,60 × 10
–19
– – 1,60 × 10
–19
+1 –
–1 1
1.836
Di unduh dari : Bukupaket.com
6
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X
Aktivitas Kimia 1.1
Identifikasi Muatan Partikel Tujuan
Mengidentifikasi muatan partikel ketika dipengaruhi medan magnet.
Langkah Kerja Selidiki masalah yang disajikan berikut ini.
Sinar partikel bergerak dengan kecepatan sama dari sumber yang berbeda dan dihubungkan dengan medan magnet seperti yang ditunjukkan dalam diagram.
Sinar neutron digambarkan sebagai berikut. Kerjakan dengan teman sebangku Anda.
Pertanyaan 1. Dari diagram tersebut, gambarkanlah bagaimana setiap sinar dari partikel-
partikel berikut dipengaruhi oleh medan listrik. a.
Proton b. Elektron
c.
2 + 1
H 2. Jelaskan posisi dan bentuk setiap sinar jika sumber diganti dengan:
a. Proton;
b. Elektron; c.
2 + 1
H .
neutron
Sumber
– +
Lakukanlah kegiatan berikut.
1. Bagaimanakah menghubungkan antara fakta hasil
percobaan Crookes dengan kesimpulan bahwa elektron memiliki massa?
2. Mengapa elektron dianggap sebagai partikel dasar
penyusun materi? 3.
Mengapa ion hidrogen disimpulkan sama dengan proton? Jelaskan.
4. Neutron disimpulkan tidak bermuatan. Fakta manakah
yang dapat mendukung kesimpulan ini? 5.
Fakta menunjukkan bahwa neutron yang lepas dari unsur berilium kemudian menumbuk parafin hingga
proton-proton dari parafin terlepas. Berdasarkan fakta tersebut, disimpulkan bahwa massa neutron relatif lebih
besar dari proton. Bagaimanakah menghubungkan fakta dan kesimpulannya?
6. Jika muatan proton ditetapkan sebesar +10 satuan,
berapakah muatan elektron dan neutron relatif terhadap proton?
Tes Kompetensi Subbab
A
Kerjakanlah di dalam buku latihan.
B. Nomor Atom dan Nomor Massa