Atom Pada tahun 1912, melalui karya J. J. Thompson, E. Rutherford, dan kolega, sejumlah fakta penting telah ditemukan tentang atom yang membentuk materi. Ditemukan bahwa atom mengandung kecil elektron bermuatan negatif dan proton yang relatif lebih berat bermuatan positif. proton sekitar 2000 kali lebih berat dari elektron, namun besarnya biaya pada keduanya adalah sama. Ada banyak proton bermuatan positif dan atom sebagai elektron bermuatan negatif. Atom secara keseluruhan adalah netral. Identitas atom ditentukan oleh jumlah proton yang dimilikinya. Pada tahun 1913, fisikawan Denmark Niels Bohr mengusulkan model untuk atom yang menjelaskan banyak pengamatan yang membingungkan para ilmuwan pada waktu itu. Ketika Bohr pertama berkenalan dengan fisika atom, subjek berada di keadaan kebingungan. Sejumlah teori telah diusulkan untuk struktur atom, tetapi tidak dijelaskan secara eksperimental dengan hasil yang ada. Properti yang diamati paling mengejutkan dari atom adalah cahaya yang dipancarkan oleh mereka.Ketika unsur yang dimasukkan ke dalam api, memancarkan cahaya yang tajam didefinisikan sebagai panjang gelombang, yang disebut garis spektrum. Setiap elemen memancarkan karakteristik spektrum cahaya itu sendiriMisalnya, yang memancarkan cahaya pada rentang kontinu panjang gelombang.

GAMBAR Model Bohr untuk atom hidrogen. Elektron orbit tentang nukleus dapat menempati hanya orbit diskrit dengan jari-jari 1, 2, 3, dan seterusnya.

Sebuah atom bisa menempati tingkat energi terendah tetapi dalam keadaan tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara yang berbeda. Dua metode yang paling umum dari eksitasi elektron dampak dan penyerapan radiasi elektromagnetik. Eksitasi oleh elektron dampak yang paling sering terjadi pada debit gas. Jika arus dilewatkan melalui gas atom, elektron bertabrakan melambat dan elektron dalam atom dipromosikan ke konfigurasi energi yang lebih tinggi. Ketika atom jatuh kembali ke keadaan energi yang lebih rendah, kelebihan energi dilepaskan sebagai radiasi elektromagnetik. Setiap atom melepaskan energi berlebih dalam satu foton. Oleh karena itu, energi dari foton hanya perbedaan antara energi E awal dan energi E akhir atom. frekuensi f dari radiasi yang dipancarkan oleh energi foton konstanta Planck. f = energy of photon = Ei – Ef planck constan h 16 Gambar 16.2 Elektron Dalam Atom Tingkat energi lebih tinggi disebut keadaan tereksitasi, terkait dengan orbit yang lebih besar dan bentuk orbital yang berbeda. Biasanya elektron menempati tingkat energi terendah tetapi dalam keadaan energi yang lebih tinggi dengan menambahkan energi untuk atom.

SPECTROSCOPY Dalam biokimia, spektroskopi digunakan untuk mengidentifikasi produk kompleks reaksi kimia. Dalam pengobatan, spektroskopi digunakan secara rutin untuk menentukan konsentrasi atom tertentu dan molekul dalam tubuh. Dari spektroskopi analisis urin misalnya, seseorang dapat menentukan tingkat merkuri dalam tubuh. Tingkat gula darah diukur dengan terlebih dahulu memproduksi reaksi kimia dalam sampel darah yang menghasilkan produk yang berwarna. Konsentrasi produk berwarna ini, yang sebanding dengan tingkat gula darah yang kemudian diukur dengan spektroskopi penyerapan.

Prinsip-prinsip dasar dari spektroskopi sederhana Dalam spektroskopi emisi sampel yang diteliti dengan arus listrik atau api. Cahaya yang dipancarkan kemudian diperiksa dan diidentifikasi. Dalam spektroskopi penyerapan, sampel ditempatkan di jalur seberkas cahaya putih. pemeriksaan cahaya yang ditransmisikan mengungkapkan panjang gelombang yang hilang yang mengidentifikasi komponen dalam substansi. Kedua penyerapan dan spektrum emisi bisa memberikan informasi juga tentang konsentrasi berbagai komponen dalam substansi. Dalam kasus emisi, intensitas cahaya yang dipancarkan dalam spektrum sebanding dengan jumlah atom atau molekul dari diberikan spesies. Dalam spektroskopi penyerapan, jumlah penyerapan dapat terkait dengan konsentrasi. Instrumen yang digunakan untuk menganalisis spektrum yang disebut spektrometer. Perangkat ini mencatat intensitas cahaya sebagai fungsi dari panjang gelombang. GAMBAR 16.5 Pengukuran spektrum

Mikroskop Elektron GAMBAR Mikrograf elektron dari akson individu dalam saraf perifer seekor tikus.Penampang akson pada tingkat node dari Ranvier adalah sekitar 2.5μm lebar. Sekitar akson merupakan wilayah dibedakan dari selubung nyelin. (Foto pemberian Profesor Dan Kirschner, Departemen Biologi, Boston Perguruan tinggi, dan Dr. Bela Kosaras, Pusat Primata, Southborough, MA.) Mikroskop Elektron menunjukkan bahwa ukuran objek terkecil yang dapat diamati oleh mikroskop adalah sekitar setengah panjang gelombang radiasi menerangi. Pada mikroskop cahaya ini membatasi resolusi untuk sekitar 200 nm (2000a). Karena sifat gelombang elektron, adalah mungkin untuk membangun mikroskop dengan resolusi hampir 1000 kali lebih kecil dari nilai ini.

Sinar X Pada tahun 1895, Wilhelm Conrad Roentgen mengumumkan penemuan sinar-X. Dia telah menemukan bahwa ketika elektron berenergi tinggi terkena material seperti kaca akan memancarkan radiasi yang menembus objek yang buram terhadap cahaya dan disebut radiasi ini sinar-X. Hal ini menunjukkan bahwa sinar-X yang panjang gelombang pendek, radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh atom. Roentgen menunjukkan bahwa sinar-X dapat mengekspos film dan menghasilkan gambar dari objek dalam wadah buram. gambar seperti yang mungkin jika transmit wadah sinar X- lebih mudah daripada objek di dalam. Sebuah film terpapar oleh sinar-X menunjukkan bayangan dilemparkan oleh objek. GAMBAR Pengaturan untuk mendeteksi difraksi sinar-X oleh kristal

X-ray Computerized Tomography GAMBAR 16.9 (a) Prinsip dasar dari computed tomography aksial. (b) Rotasi kombinasi sumber detektor memberikan informasi tentang transmisi X-ray Sifat dari setiap titik dalam bidang objek yang akan diteliti.