Massa dan Muatan Partikel Subatom
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
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.