Fisika Sekolah 3_Teori Atom | 21
Standar Kompetensi3. Menganalisis berbagai besaran fisis pada
gejala kuantum dan batas-batas berlakunya relativitas Einstein
dalam paradigma fisika modern.Kompetensi Dasar3.2 Mendeskripsikan
perkembangan teori atom.
I. Indikator Materi Ajar1. Mendeskripsikan karakteristik model
atom Dalton.2. Mendeskripsikan karakteristik model atom Thomson.3.
Mendeskripsikan karakteristik model atom Rutherford.4.
Mendeskripsikan karakteristik model atom Bohr.5. Memformulasikan
kembali kuantisasi energi berdasarkan postulat-postulat Bohr.6.
Menghitung energi yang dipancarkan/diserap elektron ketika
berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya.7. Menjelaskan
terjadinya spektrum diskret pada model atom Bohr.8. Menghitung
panjang gelombang garis-garis spektrum atom hidrogen.9. Menjelaskan
empat bilangan kuantum.10. Menentukan konfigurasi elektron suatu
unsur.
II. Materi AjarMateri yang akan diajarkan adalah perkembangan
teori atom.
III. Materi Prasyarat1. Kinematika gerak2. Gelombang3.
Kelistrikan4. Kemagnetan5. Hukum radiasi Planck
IV. Konsep Esensial1. Atom2. Elektron3. Proton4. Spektrum atom
Hidrogen5. Tingkatan energi6. Bilangan kuantum7. Konfigurasi
elektron
V. Peta Konsep
Benda/bahanMolekulDemokritusTunggalDalton(Senyawa, reaksi
kimia)Unsur bahanThomson(Lucutan gas)Teori atom Thomson
(elektron)Model atom ThomsonRutherford(percobaan hamburan sinar
)Teori atom Rutherford(inti atom)Model atom rutherfordBohr(Postulat
Bohr)Teori atom Bohr(Kuantisasi energi)ATOM
VI. Bagan Materi Ajar
Teori AtomTeori Atom DemokritusTeori Atom DaltonTeori Atom
ThomsonTeori Atom RutherfordTeori Atom BohrSpektrum atom
HidrogenDeret BalmerDeret LymanDeret BrackettDeret PaschenDeret
PfundTeori AtomMekanika KuantumBilangan KuantumBilangan kuantum
UtamaBilangan kuantum OrbitalBilangan kuantum MagnetikBilangan
kuantum SpinKonfigurasi Elektron
VII. Aspek-aspek yang terkandung dalam meteri ajarNoMateriAspek
Materi Ajar
KognitifAfektifPsikomotor
1Karakteristik teori atom Dalton
2Karakteristik teori atom Thomson
3Karakteristik teori atom Rutherford
4Karakteristik teori atom Bohr
5Kuantisasi momentum dan energi berdasarkan postulat-postulat
Bohr-
6Energi yang dipancarkan/diserap elektron
7Spektrum diskret pada model atom Bohr
8Menghitung panjang gelombang garis-garis spektrum atom
hidrogen.
9Bilangan kuantum
10Konfigurasi elektron suatu unsur
VIII. Uraian Materi AjarFISIKA ATOM
Semua benda tersusun dari zat-zat (materi). Zat adalah sesuatu
yang memiliki massa dan menempati ruang, bangunan dasar dari zat
adalah molekul, molekul terdiri atas atom.
Gambar VIII.1DemokritusIstilah atom pertama kali diperkenalkan
oleh Demokritus, seorang filusuf asal Yunani. Kata atom berasal
dari kata Yunani atomos, yang berarti tidak dapat dipotong atau
tidak dapat dibagi. Konsep Demokritus tersebut menjadi dasar para
ilmuwan untuk melakukan penelitian tentang atom lebih dalam,
sehingga munculah berbagai model atom. Suatu model atom akan diubah
begitu informasi baru tentang atom berhasil dikumpulkan. Berikut
adalah model-model atom yang telah dikemukakan oleh para ilmuwan.1.
Teori Atom DaltonPada awal abad ke-19, John Dalton (1766-1844),
seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris mengembangkan suatu teori
tentang atom, yang secara garis besar dapat dirangkum sebagai
berikut.a) Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak
bisa dibagi lagi.b) Gambar VIII-2John DaltonAtom-atom suatu unsur
memiliki sifat yang sama dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur
lain. Misalnya, atom besi tidak dapat berubah menjadi atom perak.
c) Dua atom atau lebih dari unsur-unsur berlainan dapat membentuk
suatu molekul. Misalnya, atom hidrogen dan atom oksigen bersenyawa
membentuk molekul air (H2O).d) Pada suatu reaksi kimia, atom-atom
berpisah kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari
semula, tetapi massa keseluruhannya tetap. Gagasan ini sesuai
dengan hukum Lavoisier yang berbunyi: massa zat sebelum reaksi sama
dengan massa zat sesudah reaksi.e) Pada reaksi kimia, atom-atom
bergabung menurut perbandingan tertentu yang sederhana. Gagasan ini
sesuai dengan hukum Proust yang berbunyi: perbandingan berat
unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa selalu tetap.
Gambar VIII. 3Model atom DaltonDalam teori ini, Dalton
menyebutkan bahwa atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
Pernyataan inilah yang akhirnya dibuktikan salah oleh J.J. Thomson,
melalui percobaan sinar katode. Dalam percobaannya, Thomson
menemukan bahwa ada bagian dari zat yang lebih kecil dari atom,
yaitu elektron.2. Teori Atom ThomsonPercobaan ThomsonThomson
melakukan percobaan untuk mengukur perbandingan massa dan muatan
(e/m) dengan menggunakan subuah tabung sinar katoda.
Gambar VIII. 4Tabung sinar katoda
Hampir semua udara di dalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan
udara dalam tabung kira-kira 0,01 mmHg. Kemudian antara katoda K
dan anoda A diberi beda potensial sebesar V. Beda potensial ini
mempercepat partikel-partikel bermuatan negatif yang keluar dari
katoda menuju anoda. Kecepatan partikel keluar dari katoda (v)
dapat dihitung berdasarkan fakta bahwa energi potensial listrik
yang diterima partikel bermuatan e dari beda potensial V (Ep= eV),
diubah menjadi energi kinetik elektron keluar dari katoda (Ek =
mv2). Dengan demikian diperoleh persamaanEplistrik = EkeV =
mv2(VIII-1)Dimana 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 ke
layar, maka di tengah tabung diletakkan keeping sejajar dengan kuat
medan listrik E berarah ke atas dan elektromagnet dengan induksi
magnetik B berarah masuk bidang tabung. Perangkat tersebut
berfungsi sebagai selektor kecepatan, yang akan memberikan v =E/B.
Jika dimasukkan ke persamaan (VIII-1)(VIII-2)(VIII-3)
Gambar VIII.5Jadi, dengan mengetahui nilai E, V, dan B untuk
keadaan tanpa defleksi (simpangan) 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), dan Ia
menyebut partikel negatif ini dengan corpuscles. Yang sekarang
dikenal sebagai elektron. Nilai e/m dari elektron yang diterima
saat ini adalah e/m = 1,758803x1011 C/kg.
Teori Atom ThomsonDari percobaannya tersebut diatas, Thomson
menyusun model atom sebagai berikut.a) Atom bukan merupakan bagian
terkecil dari zat.b) Atom berbentuk bulat dengan muatan positif dan
muatan negatif tersebar merata di seluruh bagian atom.c) Jumlah
muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif sehingga atom
bersifat netral.d) Massa elektron jauh lebih kecil dari massa
atom.Model atom Thomson ini mirip dengan kismis yang melekat pada
roti, sehingga model ini dikenal sebagai model roti kismis (plum
pudding model).
Gambar VIII. 6Model atom Thomson
Percobaan Milikan
Gambar VIII.7R. A. MilikanKemudian pada tahun 1909, seorang ahli
fisika Amerika, Robert A. Milikan berhasil mengukur muatan listrik
sebuah elektron. Dalam percobaannya dia menggunakan tetesan minyak
yang dikenal dengan sebutan percobaan tetes minyak Milikan.Robert
A. Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan
gaya-gaya antaragaya gravitasidan gaya listrikpada suatu tetes
kecil minyak yang berada di antara dua buah pelatelektroda. Dengan
mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang
dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen
ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang
terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu
menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu
elektron e = 1,602 1019coulomb(satuan SI untuk muatan listrik).
Gambar VIII.8Diagram peralatan percobaan tetes minyak
MilikanKarena muatan sebuah elektron e sudah diketahui, maka massa
sebuah elektron dapat dihitung dari niali e/m Thomson.e/m =
1,758803 x 1011 C/kgm= (1,602 x 10-19 C) / (1,758803 x 1011 C/kg)
9,11 x 10-31 kg
3. Teori Atom RutherfordRutherford menggugurkan model atom
Thomson dengan hasil percobaannya tentang hamburan partikel alfa
(). Peralatan yang digunakan oleh Rutherford terdiri dari sumber
partikel alfa yang berasal dari bahan radioaktif (misalnya batuan
yang mengandung radium), pelat tipis terbuat dari emas (tebal
0,0004 cm), dan layar lingkaran yang dilapisi seng sulfat.
Gambar VIII.9Ernest RutherfordPartikel alfa adalah partikel
bermuatan positif, bermassa relatif besar terhadap massa elektron.
Sinar alfa yang dipancarkan memiliki karakteristik yang sama
disegala aspek. Berdasarkan teori atom Thomson, seharusnya sinar
akan mengalami peristiwa yang sama ketika menembus atom karena atom
bermuatan negatif tersebar merata diseluruh bagian atom. Namun
dalam pengujian ini, Rutherford mendapati hal-hal yang berbeda
yaitu :a) Sebagian besar partikel alfa menembus lempeng sehingga
menunjukkan bahwa sebagian besar ruang antaratom adalah hampa. b)
Sebagian kecil partikel alfa mengalami penghamburan dengan sudut
hamburan yang besar sehingga arahnya berbelok.c) Kira-kira 1/8000
bagian partikel alfa dipantulkan dengan sudut 90o. Hal ini
menunjukkan adanya medan listrik yang kuat di sekitar inti. Jika
muatan listrik positif tersebar seperti diusulkan Thomson, keadaan
ini tidak akan terjadi.
Gambar VIII.10(a) Skema percobaan Rutherford, (b) Analisis
RutherfordBerdasarkan tiga kesimpulan yang telah didapat dari
percobaannya, Rutherford mengajukan model atom baru yang disebut
model atom Rutherford, yang berbunyi sebagai berikut.1. Semua
muatan positif dan sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah
titik di tengah-tengah atom, yang disebut inti atom.2. Sebagian
besar ruangan dalam atom merupakan ruang kosong.3. Inti atom
dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak tertentu.
Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan, seperti
planet-planet yang mengelilingi Matahari dalam tata surya.
Gambar VIII.11Model atom Rutherford
Namun model atom Rutherford ini ternyata masih terdapat
kelemahan, yang penjelasnnya sebagai berikut.Menurut teori
gelombang elektromagnetik bahwa setiap partikel bermuatan yang
bergerak akan memancarkan energi dalam bentuk radiasi
elektromagnetik. Elektron pada atom menurut Rutherford bergerak
mengelilingi inti dibawah pengaruh medan listrik yang ditimbulkan
inti. Pada setiap saat elektron akan kehilangan energinya dan pada
saat yang bersamaan pada elektron bekerja gaya tarik Coulomb yang
arahnya menuju inti. Sehingga lintasan electron makin lama makin
kecil dan akhirnya akan jatuh ke inti. Pada kenyataannya tidak ada
electron dalam atom yang jatuh ke inti. Rutherford tidak bisa
menjelaskan apa yang mencegah sehingga elektron dalam atom tidak
jatuh ke inti. Hal lainnya seandainya lintasan elektron itu makin
mengecil maka seharusnya atom akan memancarkan spectrum continue,
namun bedasarkan hasil percobaan spektrum atom ternyata adalah
diskrit.
Gambar VIII.12Kelemahan model atom Rutherford
4. Model Atom BohrSpektrum Atom HidrogenSpektrum diskrit atom
dibuktikan secara matematis dan eksperimen oleh Balmer dkk melalui
garis spektrum gas hidrogen. Balmer mengukur spectrum pada daerah
cahaya tampak sedangkan Lyman mengukur spectrum atom Hidrogen pada
daerah ultraviolet. Tiga orang lainnya yaitu Paschen, Bracket dan
Pfund mengukur spectrum atom hydrogen pada daerah inframerah (IR)
dan far infra red (FIR). Contoh spectrum atom Hidrogen dan spectrum
atom Hg pada daerah cahaya tampak dapat dilihat pada gambar berikut
ini.
Gambar VIII.13Spektrum diskrit atom hidrogen dan raksa
Harga harga panjang gelombang spectrum atom Hidrogen tersebut
baik pada daerah cahaya tampak maupun lainnya menunjukan adanya
keteraturan, sehingga dapat dibentuk formulasi matematis sebagai
berikut.(VIII-4)Deret Lyman nf = 1 dan ni = 2,3,4,5, Deret Balmer
nf = 2 dan ni =3,4,5, Deret Paschen nf = 3 dan ni = 4,5,6 Deret
Bracket nf = 4 dan ni = 5,6,7 Deret Pfund nf = 5 dan ni =
6,7,8,
Gambar VIII.14Spektrum garis atom Hidrogen
Teori atom BohrRumus deret Balmer tersebut di atas, ia peroleh
murni berdasarkan hubungan matematis tanpa ada alasan secara teori
fisika sama sekali. Namun ternyata rumus deret balmer dapat
dibuktikan secara teori fisika oleh Bohr. Selain itu, Bohr juga
dapat menjelaskan kestabilan gerak elektron di dalam atom.Bohr
memperbaiki gagasan Rutherford dengan menambahkan bahwa elektron
elektron berada pada orbit orbitnya. Seperti planet-planet
mengorbit matahari. Dimana tiap orbit hanya mungkin diisi oleh
sejumlah elektron.Teori Bohr sebagian didasarkan pada mekanika
klasik dan sebagian lagi pada pemikiran baru yaitu kuantum
Planck-Einstein. Teori Bohr dinyatakan dalam bentuk postulat
sebagai berikut.1. Elektron-elektron bergerak disekitar inti dalam
orbit-orbit melingkar yang ditentukan oleh hukum Coulomb dan hukum
Newton.2. Hanya orbit tertentu yang stabil. Elektron-electron tidak
memancarkan energi elektromagnetik dalam orbit ini. Karena energi
konstan terhadap waktu, maka ini disebut keadaan stasioner. 3.
Spektrum garis dengan frekuensi f dipancarkan ketika electron
loncat dari orbit mula-mula dengan energi Ei ke orbit akhir dengan
energi Ef dimanahf = Ei - Ef (VIII-5)4. Ukuran kesetabilan orbit
electron ditentukan oleh momentum angular electron sama dengan
kelipatan integral dari h. mevr = n dengan n = 1,2,3,(VIII-6)Dengan
menggunakan keempat postulat Bohr diatas, maka tingkat-tingkat
energi yang diperkenankan berikut panjang gelombang yang
diradiasikan oleh atom hidrogen dapat dihitung. Atom Hidrogen
adalah atom yang paling sederhana dimana inti terdiri dari satu
proton, dan satu electron bergerak mengelilingi inti. Antara
elektron dan proton terjadi interaksi tarik menarik berupa gaya
tarik Coulomb (Postulat 1). Energi total elektron tersebut ialahE =
Energi kinetik + Energi potensial(VIII-7)Pada saat electron
bergerak mengelilingi inti maka gaya Coulomb sama dengan gaya
sentripetal.(VIII-8)Sehingga energi kinetic elektron
adalah(VIII-9)Maka energi total elektron pada atom hidrogen
adalah(VIII-10)Berdasarkan postulat Bohr yang keempat, kecepatan
linier elektron ialah(VIII-11)Substitusikan persamaan (VIII-11) ke
persamaan (VIII-9), maka diperoleh(VIII-12)atau(VIII-13)Karena
seluruh nilai pada persamaan (VIII-13) sudah diketahui, maka
diperolehrn = 0,5292 Ao n2rn = aon2(VIII-14)Persamaan tersebut
menyatakan bahwa radius orbit elektron pada atom hidrogen
terkuantisasi, dengan ao adalah jari jari Bohr 0,5292
Angstrum.Selanjutnya substitusikan persamaan (VIII-14) ke persamaan
(VIII-11) dan persamaan (VIII-10),
diperoleh(VIII-15)dan(VIII-16)Persamaan tersebut menyatakan bahwa
energi total elektron pada atom hidrogen terkuantisasi atau
energinya bertingkat tingkat.
n=4n=3E3 = -1,51 eVn=2E2 = -3,4 eVn=1E1 = -13,6 eVGambar
VIII.15Tingkatan energiBerdasarkan postulat ketiga yaitu atom akan
memancarkan energi apabila ada elektron loncat (bertransisi) dari
tingkat energi tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, besar
energi yang dipancarkan ialah E = Ei - Ef (VIII-17)
Frekuensi radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan
ialahdengan memasukkan nilai k, e, c, ao, dan h akan
diperoleh(VIII-18)Dengan R = 1,097x107 m-1 yang disebut konstanta
Rydberg. Dan persamaan yang disusun Bohr ini dapat membuktikan
deret Balmer dkk secara teori.
5. Model Atom Mekanika Kuantum Teori atom mekanika kuantum
dikembangkan oleh Louis de Broglie, Wolfgang Pauli, Erwin
Schrodinger, dan Werner Heisenberg. Merekalah yang mencoba
menyelidiki kelemahan-kelemahan teori atom Bohr. Sebagai contohnya,
de Broglie dengan mudah dapat menjelaskan kuantisasi momentum
ketika elektron-elektron bergerak mengelilingi inti atom. Teori
atom mekanika kuantum, dengan mudah menggambarkan kedudukan
elektron dalam atom berlektron banyak sesuai dengan tingkat
energinya masing-masing.Dalam teori mekanika kuantum, untuk
menentukan kedudukan elektron-elektron dalam suatu atom digunakan
empat bilangan kuantum, yaitu : bilangan kuantum utama (n),
bilangan kuantum orbital atau azimuth (l), bilangan kuantum
magnetic (m), dan bilangan kuantum spin (s).a. Bilangan Kuantum
UtamaBilangan kuantum utama merupakan bilangan yang menyatakan
tingkat energi elektron pada atom dan sesuai dengan bilangan
kuantum n pada teori atom Bohr. Berdasarkan teori atom, energi
elektron pada sebuah atom memenuhi persamaan:
Z = nomor atomn = Bilangan kuantum utama
(n=1,2,3,4,5...)Kedudukan elektron yang berkesesuaian dengan
tingkatan energi elektron dinyatakan dengan kulit atom, yang
dilambangkan dengan K, L, M, N, O, dan seterusnya. Berikut
merupakan tabel hubungan bilangan kuantum utama dengan kulit
atom.Kulit AtomKLMNODst
Bilangan kuantum utama12345Dst
b. Bilangan Kuantum Orbital (l)Bilangan kuantum orbital atau
bilangan kuantum azimut merupakan bilangan yang menyatakan besar
momentum sudut elektron dan juga menyatakan sub kulit atom.
Momentum sudut elektron terhadap sumbu inti atom dapat ditentukan
melalui persamaan.hl = Bilangan kuantum orbital (dari 0 sampai
n-1)Sub kulit atau dinyatakan secara berturut-turut dengan huruf s,
p, d, f, g, dan seterusnya, yang berkesesuaian dengan bilangan
kuantum orbital. Berikut merupakan tabel hubungan bilangan kuantum
orbital dengan kulit atom.Bilangan Kuantum Orbital012345...
Nama KulitsPdfGh...
Nama sub kulit tersebut berdasarkan pada klarifikasi empiris
dari spektrum, misalnya s dari sharp (tajam), p dari principal
(utama), dan d dari difuse (kabur), f dari fundamental, dan
seterusnya. Kombinasi dari bilangan kuantum utama (n) dengan
bilangan kuantum orbital (l) digunakan untuk menyatakan keadaan
atomik elektron yang dinyatakan dengan (n,l). Sebagai contoh, sub
kulit s dari kulit pertama (K) dinyatakan dengan 1s (n=1, l=0).
Berikut merupakan tabel lambang keadaan atomik elektron:I = 0I = 1I
= 2I = 3I = 4l = 5
n = 11s
n = 22s2p
n = 33s3p3d
n = 44s4p4d4f
n = 55s5p5d5f5g
n = 66s6p6d6f6g7i
c. Bilangan Kuantum MagnetikDalam pembahasan tentang gerak
rotasi, kita telah mengetahui bahwa momentum sudut merupakan
besaran vektor, sehingga momentum sudut mempunyai besar dan arah.
Jika besar momentum sudut elektron diyatakan dengan bilangan
kuantum orbital, maka arah momentum sudut elektron dinyatakan
dengan bilangan kuantum magnetik (ml). Bilangan Kuantum magnetik
pula menyatakan orbital khusus tertentu yang ditempati elektron
pada suatu sub kulit.Bilangan kuantum magnetik menetapkan arah
momentum sudut dengan cara menentukan komponen momentum sudut dalam
arah magnetik luar. Jika medan magnetik luar sejajar sumbu y, maka
momentum sudut dalam arah y dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut.
Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai bilangan
kuantum orbital, yaitu bilangan bulat mulai dari l sampai +l,
termasuk nol.
d. Bilangan Kuantum Spin (ms)Elektron bergerak pada atom tidak
hanya mengelilingi inti atom, melainkan berotasi terhadap sumbunya.
Gerak rotasi ini dinamakan spin dan keadaan ini dinyatakan dengan
bilangan kuantum spin (ms).Arah spin elektron tidak hanya mempunyai
dua kemungkinan, yaitu searah dengan jarum jam atau berlawanan arah
dengan jarum jam. Jika elektron mempunyai spin searah dengan jarum
jam, maka menuju ke bawah, sedangkan elektron yang mempunyai spin
berlawanan dengan jarum jam maka menuju ke atas.Karena spin
elektron mempunyai dua kemungkinan, maka bilangan kuantum spin
hanya memiliki dua nilai, yaitu (ms) = -1/2 (untuk spin ke atas)
dan (ms) = +1/2 (untuk spin kebawah).Berdasarkan keadaan spin
elektron tersebut, maka tentu tiap-tiap orbital elektron hanya
ditempati oleh dua buah elektron. Kedua elektron tersebut harus
mempunyai spin berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang
berlawanan yang diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak (gaya
Coulomb) dari elektron-elektron yang terdapat dalam orbital
tersebut.
6. Konfigurasi ElektronTiga prinsip yang menjadi dasar dalam
menentukan konfigurasi elektron, yaitu:1) Pada atom stabil atau
normal, elektron berada pada keadaan energi terendah yang
mungkin.2) Prinsip Larangan Pauli.3) Aturan AufbauFriedrich Hund
(1927), seorang ahli fisika dari Jerman mengemukakan aturan
pengisian elektron pada orbital yaitu:orbital-orbital dengan energi
yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah
(spin) yang sama atau setelah semua orbital masing-masing terisi
satu elektron kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital
secara urut dengan arah (spin) berlawanan. Contoh :1s22s22p3
1s22s22p4
a. Asas Larangan PauliMengapa semua elektron dalam sebuah atom
tidak turun saja menempati tingkat 1s yang memiliki energi
terendah? Jawabannya ditemukan oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1925,
berdasarkan studinya terhadap trasnsisi yang ada dan yang
diperkirakan hari tetapi tidak muncul dalam semua spektrum emisi
atom. Bunyi asas larangan Pauli adalah Tidak ada dua elektron dalam
sebuah atom yang dapat memiliki keempat bilangan kuantum yang
persis sama.Asas ini mengatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam
sebuah atom dapat memiliki sekumpulan bilangan kuantum (n, l,) yang
persis sama. Kedua elektron bisa saja memiliki tiga bilangan
kuantum yang tepat sama (misalnya (n, l, dan tepat sama) tetapi
satu bilangan kuantum lainnya (yaitu ) haruslah berbeda. Asas
larangan Pauli merupakan aturan penting yang mengatur atom, dan
kajian sifat-sifat atom hanya akan berhasil melalui pemahaman
secara mendalam terhadap asas ini.Misal kita tinjau atom helium (Z
= 2). Elektron pertama atom helium pada keadaan dasar memiliki
himpunan bilangan kuantum (n = 1, l = 0,) . Elektron kedua bisa
memiliki ketiga bilangan kuantum n, l, dan sama, tetapi bilangan
kuantum keempat harus berbeda. Karena elektron pertama , maka
elektron kedua haruslah .Asas larangan Pauli juga membatasi setiap
orbital hanya mampu menampung maksimal 2 elektron, dan dalam satu
orbital (disebut elektron berpasangan) harus memiliki spin dengan
arah berlawanan. Mengapa elektron ketiga tidak bisa menempati
orbital yang telah berisi elektron berpasangan? Jika elektron
ketiga memasuki orbital, misalnya dengan spin searah dengan spin
elektron pertama (Gambar 29), maka kumpulan keempat bilangan
kuantum elektron ketiga persis sama dengan elektron pertama. Ini
jelas melanggar asas larangan Pauli.
GambaVIII-18. Berdasarkan asas larangan Pauli maka satu orbital
maksimum ditempati dua elektron. Kedua elektron haus memiliki spin
yang berlawanan. Benar Salah
Asas laranga Pauli bersama dengan prinsip Aufbau, aturan Hund,
serta orbital penuh dan setengah penuh, digunakan untuk menentukan
kenfigurasi elektron untu atom-atom berelektron banyak. Konfigurasi
elektron adalah gambaran tentang persebaran elektron-elektron ke
dalam orbital-orbital kulit elektron. Berdasarkan konfigurasi
elektron-elektron inilah dapat dibuat tabel periodic unsur-unsur
yang bedasarkan perulangan sifat-sifat kimia dari unsur.
Konfigurasi elektron dan pembuatan tabel periodic unsur-unsur akan
Anda pelajari secara lebih terinci pada pelajaran kimia.
b. Aturan AufbauAzas Aufbau (berasal dari bahasa Jerman yang
berarti membangun) menyatakan bahwa Pengisian elektron dimulai dari
subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit
yang lebih tinggi energinya. Berdasarkan ketentuan tersebut maka
urutan pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada
gambar berikut!
(a) (b)Gambar VIII-19(a) Diagram Curah Hujan(b) Tingkat
energi
DAFTAR GAMBAR
No. GambarNamaSumber
VIII-1Demokritushttp://kimsman1sbw.files.wordpress.com/2010/08/democritus_7.jpg
VIII-2John
Daltonhttp://wal.nbed.nb.ca/sciencesettechnologies/pierrebrideau/dalton.jpg
VIII-3Model atom
Daltonhttp://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/dalton/v_model_3.gif
VIII-4Tabung sinar
katodahttp://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/MIRDA%20HANUM%20(060238)/Cathode_ray_tube.jpg
VIII-5Joseph John
Thomsonhttp://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/images/josephjohnthomson.jpg
VIII-6Model atom
Thomsonhttp://2.bp.blogspot.com/_N6aomztWtpM/TOKHHbJwvaI/AAAAAAAAAH0/Mcl-KqXwiDk/s320/plumpudding.gif
VIII-7R. A.
Milikanhttp://3.bp.blogspot.com/-bTSFv7zhgrs/Tem-m6rUDnI/AAAAAAAAADU/XOTromiCl_g/s1600/untitled.JPG
VIII-8Diagram peralatan percobaan tetes minyak
Milikanhttp://reich-chemistry.wikispaces.com/file/view/milikan.gif/43886379/milikan.gifhttp://www.smakhzmusthafa.sch.id/wp-content/uploads/2011/08/Millikan-Oil-Drop-Experiment.jpg
VIII-9Ernest
Rutherfordhttp://poojetz.files.wordpress.com/2011/02/ernestrutherford2.jpg
VIII-10(a) Skema percobaan Rutherford, (b) Analisis
Rutherfordhttp://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/rutherford/Picture7.jpg
VIII-11Model atom
Rutherfordhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Rutherford_atom.svg/500px-Rutherford_atom.svg.png
VIII-12Kelemahan Model atom
Rutherfordhttp://www.chem-is-try.org/wp-content/uploads/2009/04/lintasanspriral-150x150.jpg
VIII-13Spektrum diskrit atom hidrogen dan raksaDiktat kuliah
Fisika Modern
VIII-14Spektrum garis atom
Hidrogenhttp://3.bp.blogspot.com/_UUKYUSkpPM4/S8Q6CgtiWFI/AAAAAAAAABY/wtoJvOFFBNE/s1600/gbr+1soal+anorganik.bmp
VIII-15Tingkatan energiBuatan sendiri
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Percobaan_Millikanhttp://kimiadahsyat.blogspot.com/2009/06/sifat-dualisme-gelombang-materi.htmlhttp://www.yohanessurya.com/download/penulis/Nobel_05.pdfKanginan,
Marthen. 2007. Fisika untuk SMA kelas XII. Jakarta:
Erlangga.Purwoko. 2006. Fisika SMA Kelas XII. Jakarta:
Yudhistira.Sinaga, Parlindungan. 2011. Fisika Modern. Bandung:
__________Supiyanto. 2006. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta:
Phibeta.Umar, Efrizon. 2007. Fisika dan Kecakapan Hidup. Jakarta:
Ganeca Exact.Sunardi, dkk. 2010. Fisika Bilingual untuk SMA/MA
kelas XII. Bandung: Yrama Widya