Teori Kuantum

17.1Teori Kuantum Cahaya Pada percobaan radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya terdiri dari paket energi yg disebut kuanta atau foton. Dan tiap foton mempunyai energi sebesar : Dimana : h = konstanta Planck = 6,6253x J.s f = frekuensi cahaya (Hertz) c = kecepatan cahaya (= 3x10 8 m/s) λ = panjang gelombang cahaya (m)

17.2Efek Fotolistrik Adalah pemancaran elektron2 dari permukaan logam, jika logam tsb disinari cahaya atau gelombang EM. Bila seberkas cahaya mengenai permukaan logam maka akan terpancar lektron dari permukaan logam tsb dengan energi kinetik : E k = Energi kinetik elektron hf = energi foton hf 0 = energi ambang bahan Jadi efek fotolistrik dapat terjadi jika f > f 0 atau λ < λ 0.

Contoh 1 : Energi ambang dari suatu bahan logam 1 eV. Bahan tsb disinari dengan cahaya yg mempunyai panjang gelombang 3500 Å. Tentukan energi kinetik elektron yg terpancar dari permukaan logam ! (1 eV = 1,6x J)

17.3Hipotesa de Broglie Semua partikel, seperti elektron dapat bersifat seperti gelombang, dengan panjang gelombang : λ = panjang gelombang de Broglie h = konstanta Planck m = massa partikel v = kecepatan partikel

Contoh 2 : Hitunglah panjang gelombang sebuah elektron yg kecepatannya 10 6 m/s. (m elektron = 9,11x kg)

17.4Efek Compton Gelombang EM yg berupa foton dapat dianggap sebagai partikel2 sehingga mempunyai momentum, pendapat ini disebut efek Compton. Jika foton menumbuk partikel lain misalnya elektron, maka secara mekanik boleh kita anggap sbg tumbukan partikel2. Misal panjang gelombang mula2 λ 0 dan menjadi λ karena menumbuk elektron yg diam, sehingga pancaran foton menyimpang θ terhadap arah semula, maka hubungan antara λ 0, λ dan θ adalah λ 1 = panjang gelombang foton setelah tumbukan λ 2 = panjang gelombang foton mula2 m e = massa elektron θ = sudut penyimpangan foton

Contoh Dalam suatu percobaan di laboratorium fisika, seberkas sinar x dengan panjang gelombang menumbuk sebuah proton bermassa yang diam. Tentukan panjang gelombang sinar x yang terhambur, jika setelah sinar x dibelokkan sebesar terhadap arah semula.

17.6Model Atom 1. Model Atom Dalton Atom adalah partikel terkecil yg tidak dapat dibagi2. Atom dari unsur yg sama bersifat sama, atom dari unsur berbeda sifatnya berbeda. Kelemahan : tidak menyinggung kelistrikan. 2. Model Atom Thompson Atom berupa pola dari zat bermuatan positif, sedang elektron melekat pada permukaannya (seperti kismis melekat pada roti). Kelemahan : Tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

3. Model Atom Rutherford Atom terdiri dari inti bermuatan positif. Massa atom hampir seluruhnya terletak pada intinya. Elektron bermuatan negatif, selalu mengelilingi inti. Jumlah muatan inti = jumlah muatan elektron yg mengelilingi inti. Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti disebabkan oleh gaya Coulomb.

Besarnya energi elektron pada lintasannya adalah : Kelemahan model atom Rutherford : Tidak bisa menerangkan kestabilan atom Tidak dapat menerangkan spektrum yg dipancarkan oleh suatu atom (misal atom gas H 2 ). Tidak dapat menerangkan mengenai gaya yg menyebabkan letak atom yg satu terhadap yg lain dalam zat padat tak berubah.

3. Model Atom Bohr Elektron mengelilingi inti tidak menyerap atau memancarkan energi sehingga mempunyai lintasan tertentu yg disebut lintasan stasioner. Lintasan stasioner mempunyai momentum anguler sebesar : r = jari2 lintasan elektron n = bil. Kuantum utama (1,2,3,…) h = konstanta Planck Karena tambahan energi, suatu elektron dapat pindah ke jari2 lintasan yg lebih besar, disebut eksitasi. Jari2 lintasan elektron berbanding sebagai kuadrat bilangan2 kuantumnya.

17.7Spektrum Atom Hidrogen Bila terjadi loncatan elektron dari lintasan luar ke lintasan yg lebih dalam, maka akan terjadi pancaran energi berupa spektrum cahaya. Persamaan spektrum yg dipancarkan adalah : R = tetapan Rydberg (= 1,097x10 7 m -1 ) n A = lintasan yg dituju n B = dari lintasan luar Untuk : 1. Deret Lymann (n A = 1 dan n B = 2,3,4,…) 2. Deret Balmer (n A = 2 dan n B = 3,4,5,…) 3. Deret Paschen (n A = 3 dan n B = 4,5,6,…) 4. Deret Bracket (n A = 4 dan n B = 5,6,7,…) 5. Deret Pfund (n A = 5 dan n B = 6,7,8,…)

Teori atom Bohr

Contoh 4 : 2. Konsep dari atom yang tidak sesuai dengan teori atom Dalton adalah …. a. dua atom dapat membentuk molekul b. atom yaitu partikel yang tidak dapat dibagi lagi c. atom suatu unsur semuanya serupa d. atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain e. atom mempunyai muatan positif yang tersebar merata ke seluruh isi atom

Latihan soal 3. Pernyataan yang benar tentang model atom Rutherford adalah …. A. elektron tidak dapat mengorbit disembarang lintasan B. Atom terdiri dari muatan positif dan negatif yang tersebar merata C. Atom merupakan bagian terkecil dari atom D. Muatan positif dan massa atom terpusatkan pada inti atom E. Elektron yang berpindah lintasan akan menyerap energi

Soal no 4 Pernyataan yang terkait dengan teori atom Rutherford adalah …. A. Bagian terkecil dari atom adalah elektron B. Muatan tersebar merata dalam inti atom C. Elektron memancarkan cahaya ketika berpindah dari orbit dalam ke orbit luar D. Atom terdiri atas muatan positif E. Atom terdiri atas inti atom dan elektron

Soal no 5 Pernyataan yang benar mengenai teori atom Bohr adalah …. A. Sebagian atom berupa ruang kosong B. Pada reaksi kimia, inti atom tidak berubah C. Elektron mengelilingi inti memancarkan gelombang elekromagnetik D. Elektron mengelilingi inti dengan memancarkan energi E. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke orbit luar

Soal no 6 Energi elektron pada keadaan dasar di dalam atom hidrogen adalah -13,6 eV, energi elektron pada orbit dengan bilangan kuantum n = 4 adalah ….eV A. 1,36 B. 1,24 C. 0,96 D. 0,85 E. 0,76

SOAL NO 7 Jika persamaan energi lintasan elektron tunggal dari sebuah atom hidrogen adalah ev, maka sebuah elektron yang tereksitasi dari lintasan n= 1 ke lintasan n = 4 mengalami perubahan energi elektron sebesar ….ev A. 12,75 B. 10,20 C. 7,20 D. 6,85 E. 3,40