1.17
menembusnya Gambar 2.2; sepahamkah Anda? Andaikata partikel alfa menabrak
elektron, maka penyimpangan arah atau pembelokan sinar alfa tentulah hanya sangat kecil saja karena massa partikel alfa kira-kira 7500 kali massa elektron. Dengan
demikian pembelokan sinar alfa yang sangat kuat tentulah disebabkan oleh faktor
lain yaitu kemungkinan adanya gaya tolak muatan senama, positif. Dengan kata lain, atom mengandung bagian yang bermuatan positif Z; bagaimana pendapat Anda?
Sedangkan, pemantulan partikel alfa tentulah karena partikel ini menabrak bagian atom yang sangat besar massanya dan tidak lain tersusun oleh partikel-partikel positif
tersebut; setujukah Anda? Bagian atom bermuatan positif dengan massa sangat besar ini kemudian disebut inti atom. Inti atom ini tentunya menempati porsi ruang yang sangat
kecil saja
terhadap keseluruhan volume atom
sehingga hanya sebagian kecil saja partikel alfa
yang menabraknya lalu dipantulkan balik.
Selanjutnya dari pengukuran-pengukuran hamburan sinar alfa dapat diperkirakan bahwa sebuah inti atom mempunyai diameter sekitar 10
-
13
cm, sedangkan diameter atomnya kira-kira 10
5
kali lebih panjang. Dengan demikian volume atom praktis ditempati elektron-elektron.
Jadi secara ringkas dapat dikemukakan bahwa: 1
atom tersusun oleh partikel-partikel dasar elektron, proton, dan neutron, 2
inti atom, yang praktis memberikan seluruh massa atom, tersusun oleh proton dan neutron serta menempati porsi ruang yang jauh sangat kecil ketimbang
seluruh volume atomnya, dan 3
di seputar inti yang dianggap memberikan volume atom, ditempati oleh elektron-elektron.
2.3 Spektrum Atom
Pada dasarnya, percobaan hamburan sinar α
yang dilakukan oleh Rutherford merupakan awal dari perkembangan teori atom modern. Namun, gambaran atom yang
terdiri atas inti positif dan di sekelilingnya tersebar elektron-elektron negatif ternyata
masih menimbulkan masalah baru; apa masalahnya kira-kira?
A A
B B
C Sinar
− α
Z
Gambar 2.2 Sketsa perilaku sinar-
α dalam satu atom
1.18 Oleh karena berlawanan muatan, elektron tentulah tertarik oleh inti sehingga akan
jatuh ke dalam inti andaikata elektron dalam keadaan diam. Dengan demikian, sangat mungkin elektron bergerak di sekeliling inti dan melawan gaya tarik ke arah inti.
Namun, karena gerakannya ini, menurut teori fisika klasik elektron seharusnya memancarkan energi seperti halnya gejala-gejala yang umumnya terlihat bahwa partikel
bermuatan listrik yang bergerak dalam pengaruh medan gaya tarik tertentu selalu
menyerahkan energi. Bila halnya demikian, gerakan elektron tentu menjadi makin diperlambat sehingga tidak lagi dapat dipertahankan kedudukannya melawan gaya
tarik inti yang akhirnya berakibat jatuhnya elektron ke dalam inti. Ini berarti bahwa atom bersifat tidak stabil, dan oleh karena itu bertentangan dengan kenyataan terhadap
sifat kestabilan atom umumnya. Namun jelas bahwa argumentasi tentang keadaan elektron di sekeliling inti atom tentu tidak sesederhana seperti yang telah dikemukakan
oleh Rutherford tersebut, melainkan memerlukan penyempurnaan lebih lanjut. Sebuah petunjuk untuk menyelesaikan masalah bagaimana keadaan elektron di
seputar inti atom tersebut diperoleh dari studi tentang cahaya yang dipancarkan oleh berbagai macam senyawa bila senyawa dipanaskan. Telah lama dikenal sebelumnya
bahwa cahaya putih tersusun oleh beberapa macam warna, dan ini dapat dipisahkan bila seberkas cahaya putih dilewatkan menembus sebuah gelas prisma, sebagaimana
dilakukan oleh Isaac Newton terhadap sinar matahari pada tahun 1700. Demikian juga cahaya putih yang berasal dari padatan yang berpijar misalnya kawat filamen dalam
sebuah bolam, bila dilewatkan menembus sebuah gelas prisma, cahaya yang diteruskan dan ditangkap oleh sebuah film akan berupa spektrum kontinu dari bermacam-macam
warna yang menyusun suatu warna pelangi. Jadi, campuran beberapa warna ini berubah secara perlahan, kontinu, dari warna satu ke warna lain, secara berturut-turut merah -
jingga - kuning - hijau - biru – violet. Perubahan warna ini sesuai dengan menurunnya harga panjang gelombang
λ atau naiknya energi E =
λ hc
; dengan h = tetapan Planck dan c = kecepatan cahaya bagi warna cahaya yang bersangkutan seperti berikut ini :
Warna cahaya : batas merah kuning
hijau biru
batas violet λ
dalam nm : 720
580 500
450 400
Jadi, warna-warna tersebut menunjuk pada cahaya dengan tingkat energi yang berbeda-beda. Bukti adanya perbedaan tingkat energi ditunjukkan oleh fakta bahwa
1.19 cahaya violet dengan energi tertinggi dan
λ terpendek dibelokkan paling kuat, tetapi
cahaya merah dengan energi terendah dan λ
terpanjang dibelokkan paling lemah oleh prisma.
Bila ke dalam tabung bolam dimasukkan suatu senyawa padatan garam yang mudah menguap, ternyata bukan spektrum kontinu yang diperoleh melainkan spektrum
garis, yaitu garis-garis tipis berwarna yang dipisahkan oleh bagian-bagian gelap hitam antara garis yang satu dengan yang lain. Karena setiap garis spektrum ini menunjuk
pada cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan dengan demikian tingkat energi tertentu, maka terjadinya garis-garis spektrum dapat diartikan bahwa atom hanya dapat
memancarkan cahaya-cahaya dengan tingkat energi tertentu; bagaimana pendapat Anda? Dengan kata lain tidak setiap energi dapat dipancarkan sebagai cahaya,
melainkan hanya energi dengan harga-harga kuanta atau diskret saja. Jika berbagai macam senyawa dengan unsur yang berbeda-beda dipakai sebagai
sumber cahaya, ternyata setiap unsur penyusun senyawa tersebut mempunyai spektrum garis yang khas bagi unsur yang bersangkutan; bagaimana tapak jari Anda, samakah
dengan tapak jari orang lain? Tambahan pula diperoleh suatu pola keteraturan garis- garis spektrum bagi setiap unsur seperti ditunjukkan oleh contoh pada Gambar 2.3.
Spektrum yang telah dibicarakan di atas termasuk jenis spektrum emisi, yaitu spektrum suatu spesies yang memancarkan cahaya karena spesies ini dipijarkan.
Spektrum emisi berupa spektrum kontinu bila semua panjang gelombang dari cahaya tampak visible yang dipancarkan menyusun tumpang-tindih overlap, serba terus
berkelanjutan tidak terpotong; dan berupa spektrum garis bila hanya cahaya dengan
410,1 434
486,1 656,2
402,6 447,1
471,3 492,1
501,5 587,5
667,8
404,7 407,8
435,8 502,5
546,1 577 579
615,2 623,4
H
He
Hg
Panjang gelombang
, λ
nm
Gambar 2.3 Spektrum garis atom H, He dan Hg pada daerah visibel
1.20 panjang gelombang tertentu saja yang dipancarkan oleh spesies yang bersangkutan. Bila
cahaya dilewatkan melalui suatu senyawa berwarna, beberapa cahaya dengan panjang gelombang tertentu diserap sedangkan yang lain diteruskan; spektrum yang diperoleh
demikian ini termasuk jenis spektrum absorpsi.
2.4 Spektrum Atom Hidrogen
