Fisika Modern

MAKALAH

ATOM

Makalah Ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Modern 1 yang Dibimbing oleh

Bapak Romy Aprianto M.sc

DI SUSUN OLEH :

KHUSILA ZULHADI

(11.01.03.0496)

FISIKA A/ V

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SAMAWA SUMBAWA BESAR

TAHUN AKADEMIK 2012/2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia.

Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada di dalam inti atom. Sedangkan elektron terus berputar mengelilingi inti atom karena muatan listriknya. semua elektron bermuatan negatif (-) dan semua proton bermuatan positif (+) . sementara itu neutron bermuatan netral. Elektron bermuatan yang bermuatan negatif (-) ditarik oleh proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom. Dalam hal ini, semua atom di alam semesta akan terjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan listrik positif (+) di dalam proton. Akibatnya, semua atom akan saling bertolak satu sama lain. Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas beberapa struktur.

Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawanberhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

1.2 Rumusan Masalah

1.1. Bagaimana perkembangan teori atom?

1.2. Apa itu struktur atomic atom?

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Perkembangan Teori Atom

Konsep atom dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh ekperimen yang menyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberpa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.

Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilakukan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914)

Hasil ekperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilakn gambaran mengenai susunan parikel-partikel tersebut didalam atom. Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.

2.1.1 Model Atom Dalton

Berdasarkan pemikiran bahwa konsep atom Democritus sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa (berbunyi: massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama) dan Hukum Perbandingan Tetap (berbunyi: perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap dan tertentu), maka John Dalton tahun 1803 merumuskan teori atom sebagai berikut.

a. Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut atom.

b. Atom-atom penyusun unsur bersifat identik (sama dan sejenis).

c. Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.

d. Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih dengan perbandingan tetap dan tertentu.

e. Pada reaksi kimia terjadi penataulangan atom-atom yang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena pemisahan atom-atom dalam senyawa untuk kemudian bergabung kembali membentuk senyawa baru.

Dalam perkembangannya tidak semua teori atom Dalton benar, karena pada tahun 1897 J.J.Thomson menemukan partikel bermuatan listrik negatif yang kemudian disebut elektron. Tahun 1886 Eugene Goldstein menemukan partikel bermuatan listrik positif yang kemudian disebut proton. Dan tahun 1932 James Chadwick berhasil menemukan neutron. Salah satu hipotesis Dalton adalah reaksi kimia dapat terjadi karena penggabungan atom-atom atau pemisahan gabungan atom.

2.1.2 Teori Atom Thomson

Setelah tahun 1897 Joseph John Thomson berhasil membuktikan dengan tabung sinar katode bahwa sinar katode adalah berkas partikel yang bermuatan negatif (berkas elektron) yang ada pada setiap materi maka tahun 1898 J.J.Thomson membuat suatu teori atom. Menurut Thomson, atom berbentuk bulat di mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang berada di antara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti, maka Teori Atom Thomson juga sering dikenal Teori Atom Roti Kismis.

2.1.3 Teori Atom Rutherford

Pada tahun 1903 Philipp Lenard melalui percobaannya membuktikan bahwa teori atom Thomson yang menyatakan bahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atom adalah tidak benar. Hal ini mendorong Ernest Rutherford (1911) tertarik melanjutkan eksperimen Lenard. Dengan bantuan kedua muridnya Hans Geiger dan Ernest Marsden, Rutherford melakukan percobaan dengan hamburan sinar alfa. Partikel alfa bermuatan positif.

Berdasarkan percobaan tersebut disimpulkan bahwa:

a. Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa; partikel alfa diteruskan.

b. Di dalam atom terdapat suatu bagian yang sangat kecil dan padat yang disebut inti atom; partikel dipantulkan kembali oleh inti atom.

c. Muatan inti atom dan partikel alfa sejenis yaitu positif; sebagian kecil partikel alfa dibelokkan

Hasil percobaan tersebut menggugurkan teori atom Thomson. Kemudian Rutherford mengajukan teori atom sebagai berikut: atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif sebagai pusat massa dan dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif. Massa atom berpusat pada inti dan sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa. Atom bersifat netral, karena itu jumlah muatan positif dalam atom (proton) harus sama dengan jumlah elektron.

Diameter inti atom berkisar 10–15 m, sedang diameter atom berkisar 10–10 m. Teori atom Rutherford hanya mampu menjelaskan bahwa elektron-elektron yang beredar mengelilingi inti atom berada dalam ruang hampa, tetapi belum mampu menjelaskan distribusi elektron-elektron secara jelas.

Kelemahan teori atom Rutherford:

a. Tidak dapat menjelaskan bahwa atom bersifat stabil.
Teori atom Rutherford bertentangan dengan Hukum Fisika Maxwell. Jika partikel bermuatan negatif (elektron) bergerak mengelilingi partikel bermuatan berlawanan (inti atom bermuatan positif), maka akan mengalami percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik. Akibatnya energi elektron semakin berkurang. Jika demikian halnya maka lintasan elektron akan berupa spiral. Pada suatu saat elektron tidak mampu mengimbangi gaya tarik inti dan akhirnya elektron jatuh ke inti. Sehingga atom tidak stabil padahal kenyataannya atom stabil.

b. Tidak dapat menjelaskan bahwa spektrum atom hidrogen berupa spektrum garis (diskrit/diskontinu).

Jika elektron berputar mengelilingi inti atom sambil memancarkan energi, maka lintasannya berbentuk spiral. Ini berarti spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berupa spektrum pita (kontinu) padahal kenyataannya dengan spektrometer atom hidrogen menunjukkan spektrum garis.

2.1.4 Teori Atom Bohr

Diawali dari pengamatan Niels Bohr terhadap spektrum atom, adanya spectrum garis Menunjukkan bahwa elektron hanya beredar pada lintasan-lintasan dengan energi Tertentu. Dengan teori Mekanika Kuantum Planck, Bohr (1913) menyampaikan 2 postulat untuk menjelaskan kestabilan atom.

Dua Postulat Bohr:

a. Elektron mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu yang stasioner yang disebut Orbit/kulit. Walaupun electron bergerak cepat tetapi elektron tidak memancarkan atau Menyerap energi sehingga energi elektron konstan. Hal ini berarti elektron yang berputar mengelilingi inti atom mempunyai lintasan tetap sehingga elektron tidak jatuh ke inti.

b. Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi. Energi yang dipancarkan atau diserap ketika electron berpindah-pindah kulit disebut foton.

2.2 Struktur Atomik Atom

2.2.1 Model atom Rutherford

Model atom Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom dengan elektron yang berputar mengelilinginya dalam lintasan atau orbit. Ini dapat dibayangkan seperti tatasurya dimana inti atom sebagai matahari dengan elektron-elektron sebagai planet yang berputar mengelilinginya.

Atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan eletron yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom. Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

2.2.2 Hamburan Partikel Alfa

Dari hasil eksperimen hamburan partikel alfa, Rutherford menemukan partikel alfa yang dipantulkan yang menembus suatu inti yang massif pada atom. Model atom Rutherford ini dikembangkan oleh Bohr untuk lebih mengetahui struktur atom. Melalui hamburan partikel alfa Rutherford kita dapat menentukan batas atas dimensi inti.

2.2.3 Rumus Hamburan Rutherford

Kita ingat bahwa semua partikel alfa yang mendekati inti terget dengan parameter dampak dari 0 ke b akan dihambur dengan sudut

atau lebih.

Bentuk rumus hamburan berfungsi sebagai tanda tangan untuk hamburan dari target titik di mana tidak ada struktur jelas. Titik keberangkatan dari hamburan Rutherford dalam kasus inti adalah dasar untuk evaluasi awal dari jari-jari nuklir.

2.2.4 Dimensi Inti

Partikel alfa akan mempunyai r₀ terkecil jika mendekati inti bertatapan (headon) yang akan diikuti oleh hamburan 180

Pada saat pendekatan terpendek energy kinetic awal K dari partikel seluruhnya diubah menjadi energy potensial listrik, sehingga: Karena muatan partikel alfa 2e dan muatan inti Ze, jadi Jarak pendekatan terpendek

2.2.5 Orbit Elektron

Elektron bergerak bebas, bergantung pada jumlah energi yang dimilikinya. Saat energi rendah, dia berada di dekat inti dan saat berenergi tinggi dia berada makin dekat dengan permukaan. Dia bergerak tidak hanya berputar pada orbit, tapi dia dapat bergerak pada berbagai bentuk lintasan.

Penelitian tentang elektron pada atom dilakukan dengan pengamatan. Pengamatan dilakukan seperti “memotret” atom beratus-ratus, bahkan berjuta-juta, kali dan hasil “foto” tersebut disatukan dan dilihat posisi terdapatnya elektron pada foto tersebut. Ternyata data penyebaran elektron paling banyak berada pada lingkaran-lingkaran yang akhirnya disebut sebagai “orbit”.

2.2.6 Spektrum Atomik

Selain itu penelitian Bohr menerangkan asal-usul garis spektrum atomic. Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen deret panjang gelombang ditentukan secara matematis deret ini yaitu deret Balmer, deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund.

Pada kahir abad ke-9 ditemukan bahwa panjang gelombang yang terdaot pada spektrum atomik jatuj pada kumpulan tertentu yang disebut deret spektral.

Rumus Balmer untuk panjang gelombang: Balmer

n = 3,4,5,…. R (tetapan Rydberg) = 1,097x107 m-1 = 0,01097 nm

· Untuk daerah ultraviolet: Lyman

n = 2,3,4,….

· Untuk daerah ulfra merah: Paschen

n = 4,5,6,…

· Brackett

n =5,6,7,…

· Pfund

n = 6,7,8,….

2.2.7 Atom Bohr

Model atom Bohr berhasil menjelaskan kestabilan elektron dengan memasukkan konsep lintasan atau orbit stasioner dimana elektron dapat berada di dalam lintasannya tanpa membebaskan energi. Spektrum garis atomik juga merupakan efek lain dari model atom Bohr. Spektrum garis adalah hasil mekanisme elektron di dalam atom yang dapat berpindah lintasan dengan menyerap atau melepas energi dalam bentuk foton cahaya.

Panjang gelombang De Broglie untuk electron ini adalah dengan v menyatakan kecepan electron seperti yang diberikan pada persamaan. Jadi, panjang gelombang electron orbital

2.2.8 Prinsip Korespodensi

Teori korespondensi adalah teori yang berpandangan bahwa pernyataan-pernyataan adalah benar jika berkorespondensi terhadap fakta atau pernyataan yang ada di alam atau objek yang dituju pernyataan tersebut. Kebenaran atau suatu keadaan dikatakan benar jika ada kesesuaian antara arti yang dimaksud oleh suatu pendapat dengan fakta. Suatu proposisi adalah benar apabila terdapat suatu fakta yang sesuai dan menyatakan apa adanya.

Korespondensi Bohr menyatakan bahwa mekanika kuantum cocok dengan fisika klasik ketika perbedaan energi antara tingkat-tingkat terkuantisasi sangat kecil. Intensitas komponen anti-Stokes yang diteliti dalam eksperimen yang dibahas jumlahnya lebih kecil daripada substansi Strokes dari indeks refraktif oskilator lingkungan, yang frekuensinya sama dengan frekuensi radiasi insidental . Arah yang berlawanan dari SBS yang dipantulkan karena ketergantungan dispersi dari oskilator lingkungan mengakibatkan radiasi yang terus mengalir .

Menurut Bohr, radiasi diemisikan oleh atom apabila“loncat” dari keadaan yang energinya lebih tinggi ke keadaan yang energinya lebih rendah Proses “loncat” tidak dapat dijelaskan secara klasik. Di samping itu, menurut prinsip koresponden frekuensi loncat atom dan perubahan frekuensi natural elektron pada lingkungan yang sama, oskilator adalah sama satu sama lain

Frekuensi yang diemisikan dalam proses “loncat” berkaitan dengan perubahan energi atom. Keharmonisan antara oskilator lingkungan yang berbeda frekuensi dan frekuensi loncat Bohr menghasilkan interpretasi susunan mekanisme RLS yang baik.

2.2.9 Gerak Inti

Massa inti memepengaruhi panjang gelombang garis spektral, inti dan elektron berputar di sekeliling pusat massanya yang terletak sangat dekat inti karena massa inti jauh lebih besar dari electron

2.2.10 Eksitasi Atomik

Proses eksitasi adalah peristiwa “loncatnya” (tidak sampai lepas) electron dari orbit yang dalam ke orbit yang lebih luar karena gaya tarik atau gaya tolak radiasi partikel bermuatan. Atom yang mengalami eksitasi ini disebut dalam keadaan tereksitasi (excited state) dan akan kembali kekeadaan dasar (ground state) dengan memancarkan radiasi sinar-X.

2.2.11 Laser

Laser adalah piranti yang menimbulkan cahaya yangmemiliki sifat yang luar biasa :

1. Cahayanya kohere, dengan semua cahaya sefase dengan yang lainnya

2. Cahayanya hampir ekawarna

3. Berkas laser hampir tidak menyebar

4. Berkas laser mempunyai intensitas yang sangat besar, jauh lebih besar dari cahaya sumber lainnya

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Struktur atomic atom terdiri dari Model atom Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom dengan elektron yang berputar mengelilinginya dalam lintasan atau orbit. Ini dapat dibayangkan seperti tatasurya dimana inti atom sebagai matahari dengan elektron-elektron sebagai planet yang berputar mengelilinginya. Dari hasil eksperimen hamburan partikel alfa, Rutherford menemukan partikel alfa yang dipantulkan yang menembus suatu inti yang massif pada atom. Model atom Rutherford ini dikembangkan oleh Bohr untuk lebih mengetahui struktur atom. Melalui hamburan partikel alfa Rutherford kita dapat menentukan batas atas dimensi inti. Elektron bergerak bebas, bergantung pada jumlah energi yang dimilikinya. Saat energi rendah, dia berada di dekat inti dan saat berenergi tinggi dia berada makin dekat dengan permukaan. Dia bergerak tidak hanya berputar pada orbit, tapi dia dapat bergerak pada berbagai bentuk lintasan. Selain itu penelitian Bohr menerangkan asal-usul garis spektrum atomic. Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen deret panjang gelombang ditentukan secara matematis deret ini yaitu deret Balmer, deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund. Model atom Bohr berhasil menjelaskan kestabilan elektron dengan memasukkan konsep lintasan atau orbit stasioner dimana elektron dapat berada di dalam lintasannya tanpa membebaskan energi.

DAFTAR PUSTAKA

http://musnainimusnaini.wordpress.com/kimia-x-2/struktur-atom-2/

http://iyammungil.blogspot.com/2013/03/struktur-atomik-a.html

http://fahminurmifauziah.blogspot.com/2013/03/struktur-atomik.html

http://arinifisikauin.wordpress.com/2011/03/31/prinsip-korespondensi-atom-bohr-jmp/