SELAMAT DATANG di Blog Saya, JENNY PRIMANITA D.. Semoga blog saya dapat bermanfaat untuk kalian... :-)

Sabtu, 18 September 2010

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

MAKALAH FISIKA MODERN
PERKEMBANGAN MODEL ATOM








DISUSUN OLEH:
ADE MISTRI
IDA MULYATI
JENNY PRIMANITA D

PENDIDIKAN FISIKA REGULER 2008




JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2010

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb...

Alhamdulillah segala puji bagi Allah Tuhan semesta alam yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada kami semua sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurah untuk nabi besar kita Muhammad SAW beserta keluarga dan para sahabatnya.

Pada makalah ini kami akan membahas tentang perkembangan model atom yang sangat berpengaruh untuk dunia pendidikan dan kemajuan teknologi. Dimana hal tersebut sangat penting untuk dikaji khususnya untuk kita yang berkecimpung di dunia fisika. Berkembangnya teknologi mengakibatkan munculnya ilmu-ilmu baru yang menyempurnakan ilmu-ilmu yang sudah ada. Sebagai seorang saintis, kita diharuskan mengikuti perkembangan ilmu pengetahuan tersebut agar tidak selalu menjadi bangsa yang tertinggal.

Dengan rasa ingin tahu yang besar dan keinginan untuk mengkaji ilmu lebih dalam diharapkan kita bisa menjadi generasi yang dapat menemukan pengetahuan baru, sehingga dapat membawa nama Indonesia ke dunia internasional.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb...

Jakarta, Maret 2010



Penulis























DAFTAR ISI

Kata Pengantar ..............................................................................................................1

Daftar Isi .......................................................................................................................2

Bab I Pendahuluan

1. Latar Belakang ............................................................................................3

2. Maksud dan Tujuan .....................................................................................3

Bab II Pembahasan

1. Pengertian Model Atom ..............................................................................4

2. Perkembangan Model Atom

a. Model Atom Dalton ........................................................................4

b. Model Atom Thompson ..................................................................6

c. Model Atom Rutherford ................................................................11

d. Model Atom Bohr .........................................................................14

e. Model Atom Mekanika Kuantum .................................................17

Bab III Penutup

1. Kesimpulan ................................................................................................19

2. Saran ..........................................................................................................21

Daftar Pustaka .............................................................................................................22
















BAB 1
PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Atom merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan, semua materi yang ada di muka bumi ini tersusun atas atom-atom. Perkembangan model atom ini sangat mempengaruhi peradaban manusia, khususnya dibidang ilmu pengetahuan, dan membawa kemajuan baik di bidang fisika, kimia, maupun biologi. Dengan berkembangnya ilmu tentang atom, kita dapat mengetahahui bagaimana susunan atom atau mengetahui bagaimana atom itu bereaksi satu sama lain membentuk sebuah ikatan. Dengan adanya perkembanagan model atom ini, kita dapat dengan mudah memahami reaksi fusi maupun reaksi fisi atom, dengan perkembangan model atom ini pula kita dapat dengan mudah mengerti tentang reaksi-reaksi zat yang terjadi di sekitar kita.

2. Maksud dan Tujuan

Tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai mana telah dijelaskan bahwa dengan mengkaji ilmu ini lebih dalam, kami bisa lebih memahami perkembangan model atom itu sendiri. Perkembangan teknologi membawa kita pada zaman serba canggih, dan kita dituntut untuk terus belajar agar tidak tertinggal oleh bangsa lain.




























BAB II
PEMBAHASAN


1. PENGERTIAN ATOM SECARA UMUM
Telah diketahui bahwa semua benda terbuat dari zat (materi). Sedangkan zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang, dan bangunan dasar dari zat adalah atom. Atom, berasal dari kata Yunani “atomos”, yang berarti “tidak dapat dipotong” atau ”tidak dapat dibagi”. Kata ini dicetuskan pertama kali oleh seorang filsuf Yunani kuno sekitar 2000 tahun yang lalu yang bernama Demokritus. Dia menyimpulkan bahwa zat tidak dapat terus dibagi menjadi bagian yang lebih kecil; suatu saat akan diperoleh bagian zat yang paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi yang kemudian diusebut sebagai atom.

2. PERKEMBANGAN MODEL ATOM
Selama lebih dari 2400 tahun, para filsuf dan ilmuwan telah mencoba meneliti tentang atom dengan menggunakan beragam percobaan dan pengamatan. Karena atom tak dapat dilihat dan diraba, maka peneliti mengamati bagaimana materi berkelakuan. Pengamatan seperti ini dinamakan pengamatan tak langsung. Sementara melakukan pengamatan tak langsung, ilmuwan membangun suatu model atom. Suatu model atom akan diubah begitu informasi baru tentang atom berhasil dikumpulkan.
Penelitian-penelitian terbaru menyebabkan teori dan model atom semakin berkembang dan kebenarannya semakin nyata. Teori dan model atom dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh John Dalton yang selanjutnya dikembangkan oleh Joseph John Thompson, Ernest Rutherford, Niels Bohr dan teori atom menggunakan mekanika kuantum. Berikut adalah perkembangan teori dan model atom mulai dari John Dalton sampai teori atom mekanika kuantum.

a. Model Atom John Dalton
Latar Belakang Penemuan
John Dalton (1766-1844), ilmuwan Inggris yang telah lama berkecimpung dalam bidang meteorology, yaitu studi tentang cuaca. Pengamatnnya terhadap komposisi udara, memimpinnya meneliti sifat-sifat gas. Ia menemukan bahwa gas-gas bergabung seolah-olah mereka disusun oleh partikel-partikel individu. Partikel-partikel inilah yang diungkapkan oleh Demokritus.












Teori Atom John Dalton
Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:




















Percobaan Dibalik Teori Atom Dalton
Percobaan yang melatarbelakangi tercipatanya teori dan model atom ini, John Dalton menyimpulkan berdasarkan dua percobaan yang telah dilakukan oleh Lavoisier dan Prouts.
 Percobaan Lavoisier
Pada percobaannya, Lavoisier menggunakan cairan merkuri yang dihubungkan dalam dua wadah yang berbeda. Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, tetapi setelah beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Untuk menguji fakta ini, Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama. Berikut adalah diagram percobaannya.



 Percobaan Proust
Sedangkan, pada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap. Berikut adalah hasil percobaan yang dilakukan oleh Proust.
Percobaan
ke- Sebelum pemanasan (g Mg) Setelah pemanasan (g MgO) Perbandingan Mg/MgO
1 0,62 1,02 0,62/1,02 = 0,61
2 0,48 0,79 0,48/0,79 = 0,60
3 0,36 0,60 0,36/0,60 = 0,60

Kelebihan dan Kelemahan dari Teori dan Model Atom John Dalton
Kelebihan dari teori dan model atom John Dalton adalah mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.
Kekurangan dari teori dan model atom John Dalton adalah teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

b. Model Atom Joseph John Thomson
Latar Belakang Penemuan
Joseph John Thomson merupakan penemu elektron. Ia adalah orang pertama yang berusaha untuk menyertakan elektron ke dalam struktur atom. Model Thomson hanya mempunyai partikel negatif (elektron) dan sebuah sphere yang bermuatan positif. Tidak ada proton dalam Model Thomson. Menurut Thompson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola yang bermuatan positif. Model atom yang dikemukakan oleh Thompson sering disebut sebagai model roti kismis dengan roti sebagai atom yang bermuatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti. Atom secara keseluruhan bersifat netral.













Teori Atom J. J. Thomson
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:









Percobaan Dibalik Teori Atom J.J. Thomson
 Percobaan Tabung Lucutan Gas
Sebelum Thomson melakukan percobaan pada tahun 1897, para fisikawan telah melakukan percobaan pelucutan muatan dalam tabung lucutan gas. Tabung lucutan gas adalah sebuah tabung kaca (seperti tabung lampu neon) yang memiliki dua buah elektroda pada kedua ujungnya. Elektroda positif (anoda) dihubungkan ke kutub positif dan elektroda negatif (katoda) dihubungkan ke kutub negative sumber tegangan tinggi dc (30kV s/d 5kV). Ketika gas dalam tabung dikurangi dengan memompanya ke luar tabung sampai tekanan gas kira-kira 0,1 mmHg, kaca dekat anoda berpendar kehijau-hijauan (lihat gambar dibawah).


Katoda Anoda
- +



Menurut ahli fisika tahun1870-an, cahaya kehijau-hijauan ini adalah akibat radiasi sinar yang bergerak dari katoda menuju anoda. Sinar ini disebut sinar katoda. Para fisikawan bertanya: Apakah sinar katoda seperti cahaya ataukah seperti partikel bermuatan? Jika bermuatan, apakah muatannya? Melalui penelitian lebih lanjut diketahui bahwa sinar katoda adalah partikel-partikel bermuatan negatif.

 Percobaan Thomson
Dalam percobaannya pada tahun 1897, Thomson menggunakan sebuah tabung sinar katoda. Hampir semua udara di dalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan uadara dalam tabung kira-kira 0,01 mmHg. Ambil V sebagai beda potensial antara katoda K dan anoda A. Beda potensial V ini mempercepat partikel-partikel bermuatan negatif yang keluar dari katoda menuju ke anoda. Kecepatan partikel keluar dari katoda, v, dapat dihitung dari fakta bahwa energi potensial listrik yang diterima partikel bermuatan e dari beda potensial V,
yaitu EP = eV, diubah menjadi energi kinetik elektron keluar dari katoda, yaitu EK = ½ mv2. Dengan demikian diperoleh persamaan
EPlistrik = EK
eV = ½ mv2


di mana e, m, dan v berturut-turut adalah muatan, massa, dan kecepatan partikel negatif.
Beberapa partikel berhasil melalui lubang anoda A membentuk berkas-berkas partikel tipis. Supaya berkas partikel dengan kecepatan v ini bergerak lurus menuju layar, maka ditengah tabung diletakkan keping sejajar dengan kuat medan listrik E berarah ke atas dan leletromagnet dengan induksi magnetik B berarah masuk bidang tabung. Perangkat ini berfungsi sebagai selektor kecepatan, yang memberikan v = E/B. Maka persamaan sebelumnya menjadi




















Jadi, dengan mengetahui nilai-nilai kuat medan listrik keping sejajar,E, (dalam N/C), beda potensial antara katoda dan anoda tabung, V, (dalam Volt), dan besar induksi elektromagnetik,B, (dalam Tesla atau Wb/m2) untuk keadaan tanpa defleksi (simpangan) dari berkas, nilai e/m dari partikel negatif dapat ditentukan. Thomson mendapatkan bahwa nilai e/m tidak bergantung pada jenis logam katoda dan jenis gas dalam tabung. Dari sini Thomson menarik kesimpulan penting bahwa partikel-partikel sinar katoda adalah unsur pokok dari semua materi (zat). Thomson menyebut partikel negatif ini dengan ”corpuscles”. Sekarang partikel ini dikenal sebagai elektron. Nilai e/m dari elektron yang diterima saat ini adalah e/m = 1,758 803 x 1011 C/kg, walaupun nilai asli yang diperoleh Thomson hanya kira-kira 1,0 x 1011 C/kg.

 Percobaan Millikan
Pada tahun 1909, seorang ahli fisika Amerika, Robert A. Milikan (1885-1953) berhasil mengukur muatan listrik sebuah elektron. Dalam percobaannya dia menggunakan tetesan minyak. Oleh karena itu, percobaannya dikenal dengan sebutan percobaan tetes minyak Millikan (Millikan’s oil drop experiment). Dua keping logam sejajar horizontal A dan B dipisahkan dengan jarak d dalam orde milimeter. Minyak disemprotkan dari bagian atas keping oleh alat penyemprot tetesan. Beberapa tetesan minyak memasuki lubang kecil pada keping A. Tetesan minyak bermuatan listrik karena gesekan.






qE

v = 0
q

mg




Anggap tetesan minyak mengandung n buah elektron dengan muatan tiap elektron adalah e, maka persamaan di atas menjadi
neE = mg




Kita belum dapat menghitung muatan listrik karena massa tetesan minyak,m, belum diketahui. Anggap keping A dan B dihubungkan ke sumber tegangan melalui sebuah sakelar. Pertama, ketika tetesan minyak masuk melalui lubang, sakelar penghubung ke sumber tegangan dalam keadaan off. Tetesan minyak akan jatuh ke bawah oleh aksi dari gaya grvitasi, mg. Tetapi karena adanya gaya gesekan uadara yang makin membesar dengan membesarnya kelajuan tetesan minyak, maka pada suatu kelajuan akhir, vo, gaya gravitasi seimbang dengan gaya gesekan udara. Kelajuan tetap vo dapat diukur dengan mudah.
Sebelum tetesan minyak menyentuh keping bawah B, sakelar dihubungkan. Sekarang antara keping A dan B terdapat medan listrik E berarah ke bawah. Tetesan minyak bermuatan negatif akan mengalami gaya Coulomb neE berarah ke atas sehingga tetes minyak tak akan menyentuh keping B tetapi justru bergerak ke atas. Suatu saat pada kelajuan akhir v1 yang tetap, tiga gaya pada tetes minyak, yaitu gaya Coulomb, neE, gaya gravitasi, mg, dan gya gesekan udara mencapai keseimbangan. Kelajuan v1 ini juga mudah diukur. Sehingga massa tetes minyak dapat diukur dengan menggunakan rumus




Millikan mengulang percobaannya dengan mengamati ribuan tetes minyak. Akhirnya, ia menyatakan dua kesimpulan tentang muatan listrik pada tetes minyak, yaitu sebagai berikut:
1) Tidak pernah ditemukan tetesan minyak yang mengandung muatan listrik yang lebih kecil dari suatu nilai tertentu. Muatan listrik terkecil ini adalah muatan sebuah elektron dan dinamakan muatan elementer (diberi simbol e).
2) Semua muatan lsitrik tetesan minyak selalu merupakan kelipatan bulat dari muatan elementer. Muatan listrik tetesan minyak yang diamati Millikan adalah e, 2e, 3e,... ,ne, dengan n = 1,2,3,4,... , dan tidak pernah bernilai 0,76e; 2,49e;... . Ini sekaligus menyatakan sifat kuantum dari muatan listrik.
Besar muatan listrik sebuah elektron (muatan elementer) yang diperoleh Millikan adalah



Karena muatan elektron, e, sudah diketahui, maka massa sebuah elektron dapat dihitung dari nilai e/m Thomson.
e/m = 1,758803 x 1011 C/kg
m = 1,602192 x 10-19 C
1,758803 x 1011 C/kg
Maka massa elektron adalah
m = 9,109543 x 10-31 kg = 9,11 x 10-31 kg
Kelebihan dan Kelemahan dari Teori dan Model Atom J.J. Thomson
Kelebihan dari teori dan model atom J.J. Thomson adalah membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan dari teori dan model atom J.J. Thomson adalah tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

c. Model Atom Rutherford
Latar Belakang Penemuan

















Teori Atom Rutherford
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.











Percobaan Dibalik Teori Arom Rutherford
Eksperimen yang dilakukan Rutherford melibatkan penambakan partikel alfa (inti atom helium atau ion helium dengan muatan positip) yang diemisikan oleh unsur Radium pada lempengan logam emas tipis dan kemudian mendeteksi partikel alfa yang telah melewati lempengan logam emas tersebut dengan menggunakan layar yang dilapisi seng sulfida (ZnS) sebagai dtetektor.
Rutherford berpendapat bahwa apabila struktur atom yang dikemukakan oleh Thomson adalah benar maka sebagian besar berkas partikel alfa akan melewati lempengan logam emas dan sebagian kecil sekali yang akan didefleksi. Akan tetapi hasil eksperimen Rutherford sangat mengejutkan, walaupun sebagian besar berkas partikel alfa melewati lempengan logam emas, terdapat banyak berkas partikel alfa yang didefleksi dengan sudut yang besar (lebih dari 900), bahkan terdapat berkas partikel alfa yang direfleksi kembali kearah sumber tanpa pernah menyentuh layer detector (perhatikan gambar).

Setelah merunut pola-pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng logam emas, maka Rutherford mengambil kesimpulan bahwa sebagian besar ruang dalam atom adalah “ruang kosong”, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi inti atom tersebut seperti planet-planet kita mengelilingi matahari.
Berdasarkan percobaannya, Rutherford menarik kesimpulan sebagai berikut:
 Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
 Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
 Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar dibanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa di pantulkan kembali.















Atom secara keseluruhan bersifat netral, sehingga jumlah muatan positif inti haarus sama dengan jumlah muatan negative electron seluruhnya. Bila electron mempunyai muatan sebesar satu muatan elementer, maka muatan inti adalah kelipatan muatan elementer. Nomor atom Z menunjukkan jumlah muatan positif inti (∑p) atau jumlah elektron (∑e) yang mengitari inti. Jadi, dapat dirumuskan sebagai berikut:



Karena jumlah muatan inti sama dengan jumlah electron-elektron yang mengitarinya, maka muata inti sama dengan nomor atom Z dikalikan dengan muatan elementer e (e = 1,60 x 10-19 Coulomb). persamaan di atas menjadi



Dalam suatu reaksi kimia, hanya elektron-elektron di bagian luar saja yang mengalami perubahan, sedangkan inti atom tidak berubah. Atom yang kehilangan atau kelebihan electron disebut ion. Ion hydrogen bermuatan positif karena kehilangan electron terluarnya (H+), sedangkan ion klor bermuatan negative karena mendapatkan tambahan electron (Cl-).
Karena inti bermuatan positif dan electron bermuatan negative, maka secara listrik inti dan electron tarik-menarik. Gaya ini mengahsilkan suatu gaya sentripetal yang menahan electron agar tetap pada lintasannya masing-masing, seperti halnya dengan gaya gravitasi di dalam tata surya, yang menahan planet-planet tetap pada orbitnya mengitari Matahari.

Kelebihan dan Kelemahan dari Teori Atom Rutherford
Kelebihan dari Teori Atom Rutherford adalah membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti.
Kelemahan dari Teori Atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti. Selainiutu, model ini tidak cukup menjelaskan susunan elektron-elektron.

d. Model Atom Niels Bohr
Latar Belakang Penemuan
Pada tahun 1911 orang besar Denmark, Niels Bohr (1885-1962) tiba di Inggris. Ia mula-mula bekerja dengan Thomson kemudian dengan Rutherford. Ia tidak terkungkung dengan model atom Rutherford yang saat itu sedang gencar diperbincngkan. Intuisinya berkata bahwa seperti halnya spektrum radiasi benda hitam yang tak dapat dijelaskan pada fisika klasik, fisika klasik pun tak dapat diterapkan pada struktur atom. Itulah sebabnya model atom Rutherford gagal menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis atom hidrogen. Bohr yakin bahwa model atom Rutherford haruslah digabungkan dengan konsep teori kuantum Planck-Einstein, bahwa energi adalah diskret. Ia juga tahu bahwa ia harus menggunakan pemikirannya ini untuk dapat menurunkan ru8mus deret Balmer secara fisika.
Akhirnya, dengan menggunakan rumus kuantum Planck-Einstein, E = hf, Bohr dapat menurunkan rumus deret Balmer secara fisika. Kesuksesannya menemukan rumus Balmer secara fisika memacu Bohr untuk segera menyelesaikan makalahnya tentang model atom hidrogen. Kerja berikutnya adalah pertemuannya dengan J.W. Nicholson, yang membatasi harga momentum sudut elektron atom hidrogen hanya dalam kelipatan bulat dengan rumus .












Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.

Teori Atom Neils Bohr
















Percobaan Dibalik Teori Atom Neils Bohr
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2п atau nh/2п, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

















Tingkatan Energi Elektron Dalam Atom Hidrogen
Model Bohr hanya akurat untuk sistem satu elektron seperti atom hidrogen atau helium yang terionisasi satu kali. Bagian ini hendak menurunkan rumusan tingkat-tingkat energi atom hidrogen menggunakan model Bohr. Penurunan rumus didasarkan pada tiga asumsi sederhana:
1) Energi sebuah elektron dalam orbit adalah penjumlahan energi kinetik dan energi potensialnya:





dengan k = 1 / (4πε0), dan qe adalah muatan elektron.
2) Momentum sudut elektron hanya boleh memiliki harga diskret tertentu:

dengan n = 1,2,3,… dan disebut bilangan kuantum utama, h adalah konstanta Planck, dan .
3) Elektron berada dalam orbit diatur oleh gaya coulomb. Ini berarti gaya coulomb sama dengan gaya sentripetal:

Dengan mengalikan ke-2 sisi persamaan (3) dengan r didapatkan:

Suku di sisi kiri menyatakan energi potensial, sehingga persamaan untuk energi menjadi:

Dengan menyelesaikan persamaan (2) untuk r, didapatkan harga jari-jari yang diperkenankan:

Dengan memasukkan persamaan (6) ke persamaan (4), maka diperoleh:

Dengan membagi kedua sisi persamaan (7) dengan mev didapatkan

Dengan memasukkan harga v pada persamaan energi (persamaan (5)), dan kemudian mensubstitusikan harga untuk k dan , maka energi pada tingkatan orbit yang berbeda dari atom hidrogen dapat ditentukan sebagai berikut:







Dengan memasukkan harga semua konstanta, didapatkan,


Dengan demikian, tingkat energi terendah untuk atom hidrogen (n = 1) adalah -13.6 eV. Tingkat energi berikutnya (n = 2) adalah -3.4 eV. Tingkat energi ketiga (n = 3) adalah -1.51 eV, dan seterusnya. Harga-harga energi ini adalah negatif, yang menyatakan bahwa elektron berada dalam keadaan terikat dengan proton. Harga energi yang positif berhubungan dengan atom yang berada dalam keadaan terionisasi yaitu ketika elektron tidak lagi terikat, tetapi dalam keadaan tersebar.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Menurut Neils Bohr :




EB = energi pada kulit n
EA = energi pada kulit nA
R = konstanta Rydberg = 1.097 x 107 m-1
∆E = energi yang diserap/dipancarkan pada saat elektron pindah

Deret Balmer bukanlah satu-satunya spektrum garis yang dihasilkan atom-atom hidrogen. Deret-deret lainnya didapatkan dalam daerah ultraungu, dengan batas panjang gelombang antara 121,6 nm dan 91,2 nm. Deret-deretnya adalah sebagi berikut:
1. Deret Lyman
Deret ini terletak padaa daaeraah ultraungu dengan besar nA = 1, dan nB = 2,3,4,... .
2. Deret Balmer
Deret ini terletak pada daerah cahaya tampak dengan besar nA = 2, dan nB = 3,4,5,... .
3. Deret Paschen
Deret ini terletak pada daerah inframerah 1, dengan besar nA = 3, dan nB = 4,5,6,... .
4. Deret Bracket
Deret ini terletak pada daerah inframerah 2, dengan besar nA = 4, dan nB = 5,6,7,... .
5. Deret Pfund
Deret ini terletak pada daerah inframerah 3, dengan besar nA = 5, dan nB = 6,7,8,... .

Kelebihan dan Kelemahan dari Teori Atom Bohr
Kelebihan dari teori atom Bohr adalah Bohr dapat menerangkan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.
Kelemahan dari teori atom Bohr adalah Bohr tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak, tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda), dan tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia.


e. Model Atom Mekanika Kuantum
Latar Belakang Penemuan
Salah satu kelemahan model atom Bohr hanya bisa dipakai untuk menjelaskan model atom hydrogen dan atom atau ion yang memiliki konfigurasi elektron seperti atom hydrogen, dan tidak bisa menjelaskan untuk atom yang memiliki banyak elektron.



























Hal yang sama dapat diterapkan apabila kita menganggap elektron dalam atom hydrogen sebagai “standing wave”. Hanya orbit dengan dengan jumlah ½ gelombang tertentu saja yang diijinkan, orbit dengan jumlah ½ gelombang yang bukan merupakan bilangan bulat tidak diijinkam. Hal inilah penjelasan yang rasional mengapa energi dalam atom hydrogen terkuantisasi. (lihat gambar)
Schrödinger kemudian mengajukan persamaan yang kemudian dikenal dengan nama “persamaan gelombang Schrödinger” yaitu :



Deangan ”?” disebut sebagai fungsi gelombang, ”H” adalah satu set intruksi persamaan matematika yang disebut sebagai operator, dan ”E” menunjukan total energi dari atom. Penyelesaian persamaan ini menghasilkan berbagai bentuk penyelesaian dimana setiap penyelesain ini melibatkan fungsi gelombang ? yang dikarakteristikkan oleh sejumlah nilai E. Fungsi gelombang ? yang spesisfik dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger disebut sebagai “orbital”
Apakah orbital itu? Orbital adalah daerah kebolehjadian kita menemukan elektron dalam suatu atom atau bisa dikatakan daerah dimana kemungkinan besar kita dapat menemukan elektron dalam suatu atom.
Bedakan dengan istilah orbit yang dipakai di model atom Bohr. Orbit berupa lintasan dimana kita bisa tahu lintasan dimana elektron mengelilingi inti, tapi pada orbital kita tidak tahu bagaimana bentuk lintasan elektron yang sedang mengelilingi inti. Yang dapat kita ketahui adalah dibagian mana kemungkinan besar kita dapat menemukan elektron dalam atom.
Werner Heisenberg menjelaskan secara gamblang tentang sifat alami dari orbital, analisis matematika yang dihasilkannya menyatakan bahwa kita tidak bisa secara pasti menentukan posisi serta momentum suatu partikel pada kisaran waktu tertentu. Secara matematis azas ketidakpastian Heisenberg ditulis sebagai berikut:



Dengan ”?x” adalah ketidakpastian menentukan posisi dan ”?(mv)” adalah ketidakpastian momentum dan ”h” adalah konstanta Plank. Arti persamaan diatas adalah semakin akurat kita menentukan posisi suatu partikel maka semakin tidak akurat nilai momentum yang kita dapatkan, dan sebaliknya.
Pembatasan ini sangat penting bila kita memmpelajari partikel yang sangat kecil seperti elektron, oleh sebab itulah kita tidak bisa menentukan secara pasti posisi elektron yang sedang mengelilingi inti atom seperti yang ditunjukan oleh model atom Bohr, dimana elektron bergerak dalam orbit yang berbentuk lingkaran. Disinilah mulai diterimanya model atom mekanika kuantum yang diajukan oleh Schrödinger.
Sesuai dengan azaz Heisenberg ini maka fungsi gelombang tidak dapat menjelaskan secara detail pergerakan elektron dalam atom, kecuali fungsi gelombang kuadrat (?2) yang dapat diartikan sebagai probabilitas distribusi elektron dalam orbital. Hal ini bisa dipakai unutk menggambarkan bentuk orbital dalam bentuk distribusi elektron, atau dikenal sebagai peta densitas.

Teori Atom Mekanika Kuantum
Perkembangan model atom terbaru dikemukakan oleh model atom berdasarkan mekanika kuantum. Penjelasan ini berdasarkan tiga teori yaitu
1) Teori dualisme gelombang partikel elektron yang dikemukakan oleh de Broglie pada tahun 1924
2) Azas ketidakpastian yang dikemukakan oeh Heisenberg pada tahun 1927
3) Teori persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1926
Menurut model atom ini, elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu sehingga lintasan yang dikemukakan oleh Bohr bukan suatu kebenaran. Model atom ini menjelaskan bahwa elektron-elektron berada dalam orbita-orbital dengan tingkat energi tertentu. Orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom.


BAB III
PENUTUP


1. KESIMPULAN
a. TEORI DALTON
Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi.

b. TEORI THOMSON
Berdasarkan penemuan perbandingan e/m (e = muatan elektron; m = massa elektron), Thomson mengemukakan teorinya"
"Atom mempunyai muatan positif yang terbagi merata ke seluruh isi atom, dan dinetralkan oleh elektron yang tersebar di antara muatan listrik positif ® (seperti roti kismis).



c. TEORI ERNST RUTHERFORD
Rutherford melakukan percobaannya dengan menembakkan partikel a ke arah lempeng emas, sehingga dapat menyimpulkan: Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang berputar pada lintasan-lintasan tertentu (seperti susunan tata surya). lintasan elektron dianggap lingkaran, maka energi total elektron:

E = Ek + Ep
E = - k e²/2r tanda (-) menunjukkan keterikatan terhadap inti
(menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektron
diperlukan energi).
r = jari-jari orbit elektron
k = 9 x 109 newton.m²/cou

Jika r membesar maka E juga membesar, sehingga elektron pada kulit paling memiliki energi terbesar.
Kelemahan teori Rutherford:
1. Dapat "runtuh" ke inti atom karena dipercepat dan memancarkan energi.
2. Spektrum atom hidrogen berupa spektrum kontinu (kenyataannya spektrum garis).

d. TEORI NEILS BOHR
Berdasarkan model atom Rutherford dan teori kuantum, Neils Bohr mengemukakan teorinya:
1. hanya dapat mengelilingi inti atom melalui lintasan-lintasan tertentu saja, tanpa membebaskan energi. Masing-masing lintasan hanya dapat dilalui elektron yang memiliki momentum anguler kelipatan bulat dari h/2p.

m . v . r = n . h/2p
2. Elektron akan mengalami eksitasi (pindah ke lintasan yang lebih tinggi) atau ionisasi jika menyerap energi, dan transisi ke lintasan yang lebih rendah jika memancarkan energi foton.
Jari-jari lintasan elektron:

rn = 5.28 x 10-11 n2 meter

n = 1, 2, 3, .............. = bilangan kuantum utama

Tingkat-tingkat energi (energi kulit ke-n):

En = - (k e2/2 r n2)= (-13.6/n2) ev

1 eV= 1.6 x 10-19 joule

e. SPEKTRUM ATOM HIDROGEN (SPEKTRUM GARIS)
Menurut Neils Bohr :
1/l = R [ (1/nA2) - (1/nB2) ]
DE = EB - EA = h . c/l
EB = energi pada kulit n
EA = energi pada kulit nA
R = konstanta Rydberg = 1.097 x 107 m-1
DE = energi yang diserap/dipancarkan pada saat elektron pindah
Deret Lyman
terletak pada daerah ultra ungu
nA = 1 ; nB = 2, 3, 4, .......
Deret Balmer
terletak pada daerah cahaya tampak
nA = 2 ; nB = 3, 4, 5. ... ...
Deret Paschen
terletak pada daerah infra merah 1
nA=3 ; nB = 4, 5, 6,.....
Deret Bracket
terletak pada daerah infra merah 2
nA = 4 ; nB = 5, 6, 7,.......
Deret Pfund
terletak pada daerah infra merah 3
nA = 5 ; nB = 6, 7, 8, ...

Kelemahan Model Atom Bohr:
1. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak
2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda)
3. Tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia

f. LUCUTAN GAS
Lucutan gas adalah peristiwa mengalirnya muatan listrik di dalam tabung lucutan gas (tabung Crookes) pada tekanan gas sangat kecil ® menghasilkan berkas sinar katoda

g. PERBANDINGAN MASSA DAN MUATAN ELEKTRON (e/m)
1. Dihitung oleh JJ Thomson:
e/m= 1,7588 x 1011 coul/kg
2. R.A. Milikan menghitung besarnya muatan elektron:
e = 1,6021 x 10-19 coulomb
3. Sehingga massa elektron dapat ditentukan:
me = 9,1091 x 10-31

2. SARAN

Sampai sekarang model atom masih mengalami perkembangan. Sebagai mahasiswa kita diharapkan untuk terus belajar mengikuti perkembanagn zaman. Banyak sekali literatur yang mengkaji tentang model atom, yang dapat menambah wawasan kita tentang model atom. Semoga pembaca tidak puas dengan apa yang telah kami sajikan dalam makalah ini, sehingga pembaca dapat terus belajar dan belajar.
DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Arthur. 2003. Concept Of Modern Physics. New York: Mc Graw Hill Companies
Kanginan, Marthen.2007.FISIKA.Jakarta:Erlangga.
http://id.wikipedia.org/wiki/berkas:Bohratommodel.
http://belajarkimia.com/tag/model-atom-mekanika-kuantum/
http://www.chem-is-try.org/model-atom-mekanika-gelombang/
http://www.chem-is-try.org/model-atom-ernest-rutherford/
http://www.chem-is-try.org/model-atom-john-dalton/
http://www.chem-is-try.org/model-atom-joseph-john-thomson/
http://www.chem-is-try.org/model-atom-neils-bohr/
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/dalton/
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/rutherford
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/thomson/
http://budakfisika.blogspot.com/2008/12/model-atom-bohr.html
http://www.physycsline.co.cc/

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar