Soal + Jawaban; Tugas Kimia Industri Minggu 1

Lahirnya Kimia
,soal dan jawaban

1) Sebutkan secara rinci mengenai teoro atom dalton.!!
Jawab : Teori atom Dalton:
(i) partikel dasar yang menyusun unsur adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik.

(ii) massa atom yang berjenis sama akan identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain.

(iii) keseluruhan atom terlibat dalam reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom dalam senyawa tertentu tetap.

2) Jelaskan secara singkat mengenai lahirnya kimia.!!
Jawab : Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Ia menemukan hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia, dan mengungkap peran oksigen dalam pembakaran. Berdasarkan prinsip ini, kimia maju di arah yang benar.

Sebenarnya oksigen ditemukan secara independen oleh dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804) dan kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di penghujung abad ke-18. Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun sebelum kimia modern lahir. Dengan demikian, kimia merupakan ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan dengan fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun.

3) jelskan mengenai inti ide perrin!!

Jawab : Partikel koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. Kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi. Perrin dengan teliti mengamati distribusi partikel koloid, dan dengan bantuan persamaan:D =(RT/N).(1/6παη) dan datanya, ia mendapatkan bilangan Avogadro. Mengejutkan nilai yang didapatkannya cocok dengan bilangan Avogadro yang diperoleh dengan metoda lain yang berbeda. Kecocokan ini selanjutnya membuktikan kebenaran teori atom yang menjadi dasar teori gerak Brown.

4) Di awal abad 20, terdapat perubahan besar dalam minat sains. Sederet penemuan penting, termasuk keradioaktifan, menimbulkan minat pada sifat atom, dan lebih umum, sains struktural. jelskan mengenai maksud pernyataan diatas!!

Jawab : hal yang dimaksud leh pernyataan diatas adalah Bahwa atom ada secara percobaan dikonfirmasi dengan percobaan kesetimbangan sedimentasi oleh Perrin.Botanis Inggris, Robert Brown (1773-1858) menemukan gerak takberaturan partikel koloid dan gerakan ini disebut dengan gerak Brow, untuk menghormatinya. Fisikawan Swiss Albert Einstein (1879-1955) mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom. Menurut teori ini, gerak Brown dapat diungkapkan dengan persamaan yang memuat bilangan Avogadro.

D =(RT/N).(1/6παη)

5) pada persamaan D =(RT/N).(1/6παη), jelaskan masing-masing dari arti persamaan tsb??

jawab : D : adalah gerakan partikel,

R : tetapan gas,

T : temperatur,

N : bilangan Avogadro,

α : jari-jari partikel dan

η : viskositas larutan.

Komponen-komponen materi

soal dan jawaban

1) apakan yang dimaksud dengan ikatan ion?

Jawab : Tarikan listrik yang timbul timbul antara kation dan anion.

2) tuliskan massa, massra relatif, dan muatan listrik pada:

a) proton

b) neutron

c) elektron

massa (kg)		Massa relatif	Muatan listrik (C)
proton	1,672623×10-27	1836	1,602189×10-19
neutron	1,674929×10-27	1839	0
elektron	9,109390×10-31	1	-1,602189×10-19

3) apa yang dimaksud dengan nomor masa, dan mengapa massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya??
Jawab : Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Karena massa proton dan neutron hampir sama dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan massa neutron dan proton, massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya.

4) Tuliskan simbol dan nama jumlah proton Jumlah neutron!!
Jawab : simbol dan nama jumlah proton Jumlah neutron

¹H hidrogen 1 0

²H deuterium, D 1

1 ³H tritium, T 1 2

5) Jelaskan apakan itu yang dinamakan atom??

Jawab : Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron. Diameter inti sekitar 10^–15-10^–14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.

Penemuan elektron

soal dan jawaban

1.Hitung massa elektron dengan menggunakan nilai yang didapat Millikan dan Thomson.

Jawab: Anda dapat memperoleh penyelesaian dengan mensubstitusikan nilai yang didapat Millikan pada hubungan: muatan/massa = 1,76 x 10⁸ (C g^-1). Maka, m = e/(1,76 x 10⁸ C g^-1) = 1,6 x 10^-19 C/(1,76 x 10⁸C g^-1) = 9,1 x 10^-28 g.

Muatan listrik yang dimiliki elektron (muatan listrik dasar) adalah salah satu konstanta universal dan sangat penting.

Latihan 2.2 Rasio massa elektron dan atom hidrogen.

Jawab: Massa m_H atom hidrogen atom adalah: m_H = 1 g/6 x 10²³ = 1,67 x 10^-24g. Jadi, m_e : m_H = 9,1 x 10^-28g : 1,67 x10^-24g = 1 : 1,83 x 10³.

Sangat menakjubkan bahwa massa elektron sangat kecil. Bahkan atom yang paling ringanpun, hidrogen, sekitar 2000 kali lebih berat dari massa elektron.

3.Berapakah jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda pada tahun 1833?

Jawab: Bahwa jumlah listrik pada tahun 1833yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap(96,500 C).

4.Apa yang dimaksud dengan Torr?

Jawab: Satuan tekanan yang sering untuk mendeskripsikan tingkat vakum, (1 Torr =133,3224 Pa).

5.Jelaskan Rasio Muatan/massa partikel dengan Ratio yang didapatkan Thomson?

Jawab: Rasio muatan/massa partikel bermuatan yang telah diketahui selama ini sekitar 1/1000 (C/g),Ratio yang didapatkan Thomson jauh lebih tinggi nilai tersebut (nilai akurat yang diterima adalah 1,76 x 10⁸C/g),dan penemuan ini tidak masuk dalam struktur pengetahuan yang ada saat itu.

Stoikiometri

soal dan jawaban

1.apa yang kamu ketahui tentang stoikiometri...?
jawabannya :stoikiometri adalah aspek kuantatif perubahan kimia atau reaksi kimia.

2.jelaskan apa yang kamu ketahui tentang teori flogiston...?
jawabannya : teori yang menjelaskan tentang fenomena pembakaran dengan istilah "zat dapat terbakar"

3.jelaskan contoh pembakaran menurut flogitonis...?
jawabannya : yaitu pembakaran sebagai plepasan flogiston dari zat terbakar.
contohnya :perubahan masa kayu yang terbakar

4.lavoisier adalah orang yang menetapkan hukum kekekalan massa dan...?
jawabannya :yang memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat.

5.masa atom adalah...?
jawabannya :nilai relatif atau suatu rasio tanpa dimensi.

Pengenalan Dasar Struktur Atom

Model Atom

soal dan jawaban

1) Berapakan masa relatif dan muatan relatif pada proton, neutron, dan elektron??
jawab : Proton, neutron dan elektron

	massa relatif	muatan relatif
proton	1	+1
neutron	1	0
elektron	1/1836	-1

2) Apakah yang dimaksud dengan nukleus?? jelaskan!

jawab : Nukleus berada di tengah atom; ia mengandung proton dan neutron. Kumpulan proton dan neutron disebut juga nukleon.

Pada hakekatnya, seluruh massa atom berpusat di nukleus, karena massa elektron sangat kecil.

Memahami jumlah proton dan neutron

Jumlah proton = NOMOR ATOM dari atom

Nomor atom sering disebut juga nomor proton.

Jumlah proton + Jumlah neutron = NOMOR MASSA dari atom

Nomor massa disebut juga nomor nukleon.

3) Dalam memahami jumlah elektron dan susunan sebuah atom, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan.

Jelaskan hal apa saja yang perlu diperhatikan dalam memahami jumlah elektron dan susunan sbuah atom!

Jawab : Dua hal penting yang perlu diperhatikan

Jika kita melihat susunan dalam tabel periodik:

* Jumlah elektron pada tingkat terluar (atau kulit terluar) sama dengan nomor golongan. (Kecuali helium yang hanya memiliki 2 elektron. Gas Mulia biasa disebut dengan golongan O bukan golongan 8). Hal ini berlaku di seluruh golongan elemen pada tabel periodik (kecuali elemen-elemen transisi).
Jadi, jika kita mengetahui bahwa barium terletak pada golongan 2, berarti ia memiliki 2 elektron pada tingkat terluar; yodium merupakan golongan 7 yang berarti ia memiliki 7 elektron pada tingkat terluar.

* Gas mulia memiliki elektron penuh pada tingkat terluar.

4) Sebutkan postulat dasar dari teori atom dalton??

Jawab :

1) Setiap materi terdiri atas partikel yang disebut atom

2) Unsur adalah materi yang terdiri atas sejenis atom

3) Atom suatu unsur adalah identik tetapi berbeda dengan atom unsur lain ( mempunyai massa yang berbeda )

4) Senyawa adalah materi yang terdiri atas 2 atau lebih jenis atom dengan perbandingan tertentu

5) Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dan tidak dapat diubah menjadi atom lain melalui reaksi kimia biasa. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang ( reorganisasi ) atom-atom yang terlibat dalam reaksi tersebut.

5) Sebutkan kelamahan apa saja yang ada pada postulat dari teori atom dalton?!

Jawab :

1) Atom bukanlah sesuatu yang tak terbagi, melainkan terdiri dari partikel subatom

2) Atom-atom dari unsur yang sama, dapat mempunyai massa yang berbeda ( disebut Isotop )

3) Atom dari suatu unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain melalui Reaksi Nuklir

4) Beberapa unsur tidak terdiri dari atom-atom melainkan molekul-molekul

Dasar -dasar Teori Kuantum Klasik

soal dan jawaban

1. Apa yang akan terjadi apabila logam atau senyawanya dipanaskan dipembakar dan apa yang akan ditimbulkan dari peristiwa tersebut?

Jawab :
Bila logam atau senyawanya dipanaskan di pembakar, warna khas logam akan muncul. Ini yang dikenal dengan reaksi nyala. Bila warna ini dipisahkan dengan prisma, beberapa garis spektra akan muncul, dan panjang gelombang setiap garis khas untuk logam yang digunakan. Misalnya, garis kuning natrium berkaitan dengan dua garis kuning dalam spektrumnya dalam daerah sinar tampak, dan panjang gelombang kedua garis ini adalah 5,890 x 10-7 m dan 5,896 x 10-7 m.
2. Berapa panjang gelombang terbesar yang dipancarkan oleh atom hydrogen pada spectrum deret Balmer, terjadi bila electron berpindah dari lintasan dengan bilangan kuantum?

Jawab :

Panjang gelombang yang dipancarkan atom hydrogen adalah :



m : 1; n : 2,3…….. ( deret lyman )
m : 2; n : 3,4…….. ( deret balmer )
m : 3; n : 4,5…….. ( deret paschen )

Panjang gelombang terbesar yang dihasilkan pada deret balmer adalah bila electron loncat dari :
n : 3 ke m : 2

3. Apa penjelasan dari fungsi fisika klasik yang menjelaskan gerak electron pada orbit-orbit stasioner?

Jawab :

Electron tidak dapat berputar di sekitar inti melalui setiap orbit, tetapi electron hanya melalui orbit-orbit stabil tertentu tanpa meradiasikan energy. Orbit stabil ini disebut orbit stasioner yang memiliki energy tertentu yang tetap.

4. Apa arti penting dari spectrum atom hydrogen yang ditetapkan oleh postulat planck?
Jawab :
Garis-garis cahaya pada spectrum diatas berkorespondensi pada panjang gelombang tertentu, satu garis mewakili satu panjang gelombang yang menunjukan tingkatan energi tertentu.
Spektrum garis atom hydrogen mengindikasikan bahwa elektron dalam atom hydrogen menempati tingkatan energi tertentu, atau dengan kata lain energi elektron dalam atom hydrogen sudah terkuantisasi. Apabila semua tingakatn energi diperbolehkan dalam atom hydrogen maka tentunya spectrum atom hydrogen akan menghasilkan spectrum kontinu.
Hal ini tentu saja sangat sesuai dengan postulat Plank, yang menyatakan bahwa perubahan energi diantara tingkat energi atom hydrogen yang berbeda dihasilkan hanya pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan panjang gelombang cahaya yang diemisikan.
5. Apa yang didapat dari hasil penemuan pada hukum Moseley?

Jawab :
Dengan menggunakan spektrum sinar-X yang diperoleh dari difraksi dalam kristal, ia menemukan hubungan sistematis antara panjang gelombang dipikirkan sebagai nomor yang berubah-ubah, berdasar pada urutan berat atom, namun bisa berubah bila perlu (sebagai contoh, oleh Dmitri Mendeleyev) untuk menaruh unsur di tempat yang semestinya pada tabel periodik. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom itu tetap namun memiliki dasar yang bisa diukur melalui eksperimen. Di samping itu, Moseley menunjukkan bahwa ada pemisah dalam urutan pada nomor 43, 61 dan 75 (kini diketahui bersifat radioaktif, tidak terjadi secara alamiah, berturut-turut teknesium dan prometium, dan unsur rhenium yang terjadi secara alamiah dan ditemukan belakangan last). Sebelumnya Dmitri Ivanovich Mendeleyev telah memperkirakan teknesium, dan Bohuslav Brauner telah memprediksikan prometium; Moseley menyatakan prediksi mereka, memprediksikan sebuah unsur lain yang tak ditemukan, dan menyatakan tidak ada pemisah lain pada tabel periodik antara aluminum dan emas.




Pertanyaan subbab 5
1. Bagaimana bunyi dari pendapat yang dikemukakan oleh J. Dalton pada eksprimen-eksprimen mengenai atom?

Jawab :

John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap".

2. Mengapa Thomson menyimpulkan bahwa elektro adalah unsur pokok dari semua materi ?

Jawab :
Thomson berhasil menemukan nilai e/m dari electron dan menarik kesimpulan penting bahwa elektro pastilah partikel paling dasar dari setiap materi. Ini berarti bahwa electron bagian dari atom. Thomson menyatakan bahwa electron adalah bagian dari atom sehingga dia yakin bahwa massa electron pastilah jauh lebih kecil daripada massa atom. Walaupun demikian, ia sendiri tak dapat menentukan massa electron.
3. Mengapa model atom Rutherford dianalogikan dengan model tata surya ?

Jawab :
Karena Semua muatan positif dan sebagai besar masa atom berkumpul pada sebuah titik ditengah-tengah atom, yang disebut inti atom. Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan, seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari.
4. Apa yang disebabkan dari frekuensi foton cahaya yang dipancarkan berhubungan dalam energy atom ?

Jawab :

Karena sebagai ganti Radiasi dipancarkan oleh atom ketika electron “ melompat” dari suatu keadaan stasioner yang energinya lebih tinggi ke keadaan stasioner lain yang energinya lebih rendah. Lompatan ini tidak dapat digambarkan atau diperlakukan secara fisika klasik. Frekuensi dari foton yang dipancarkan dalam lompatan sama sekali tidak bergantung pada frekuensi gerak electron pada orbitnya.
5. Sebutkan dan jelaskan model atom modern ?

Jawab :

a) Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom.
b) Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
c) Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
• Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan.
Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan

Read more...

Dasar - dasar Teori Kuantum Klasik

DASAR-DASAR TEORI KUANTUM KLASIK

Dasar-dasar teori kuantum klasik

a. Spektrum atom
Bila logam atau senyawanya dipanaskan di pembakar, warna khas logam akan muncul. Ini yang dikenal dengan reaksi nyala. Bila warna ini dipisahkan dengan prisma, beberapa garis spektra akan muncul, dan panjang gelombang setiap garis khas untuk logam yang digunakan. Misalnya, garis kuning natrium berkaitan dengan dua garis kuning dalam spektrumnya dalam daerah sinar tampak, dan panjang gelombang kedua garis ini adalah 5,890 x 10-7 m dan 5,896 x 10-7 m.
Bila gas ada dalam tabung vakum, dan diberi beda potensial tinggi, gas akan terlucuti dan memancarkan cahaya. Pemisahan cahaya yang dihasilkan dengan prisma akan menghasilkan garis spektra garis diskontinyu. Karena panjang gelombang cahaya khas bagi atom, spektrum ini disebut dengan spektrum atom.
Fisikawan Swiss Johann Jakob Balmer (1825-1898) memisahkan cahaya yang diemisikan oleh hidrogen bertekanan rendah. Ia mengenali bahwa panjang gelombang λ deretan garis spektra ini dapat dengan akurat diungkapkan dalam persamaan sederhana (1885). Fisikawan Swedia Johannes Robert Rydberg (1854-1919) menemukan bahwa bilangan gelombang σ garis spektra dapat diungkapkan dengan persamaan berikut (1889).

Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 × 107 m−1.
Deret Lyman (m = 1)
dengan n = 2, 3, 4, ….
Deret Balmer (m = 2)
dengan n = 3, 4, 5 ….
Deret Paschen (m = 3)
dengan n = 4, 5, 6 ….
Deret Bracket (m = 4)
dengan n = 5, 6, 7, ….
- Deret Pfund (m = 5)
dengan n = 6, 7, 8 ….
Jumlah gelombang dalam satuan panjang (misalnya, per 1 cm)
ni dan nj bilangan positif bulat(ni < nj) dan R adalah tetapan khas untuk gas yang digunakan. Untuk hidrogen R bernilai 1,09678 x 107 m-1. Umumnya bilangan gelombang garis spektra atom hodrogen dapat diungkapkan sebagai perbedaan dua suku R/n2. Spektra atom gas lain jauh lebih rumit, tetapi sekali lagi bilangan gelombangnya juga dapat diungkapkan sebagai perbedaan dua suku. b. Teori Bohr Di akhir abad 19, fisikawan mengalami kesukaran dalam memahami hubungan antara panjang gelombang radiasi dari benda yang dipanaskan dan intesitasnya. Terdapat perbedaan yang besar antara prediksi berdasarkan teori elektromagnetisme dan hasil percobaan. Fisikawan Jerman Max Karl Ludwig Planck (1858-1947) berusaha menyelesaikan masalahyang telah mengecewakan fisikawan tahun-tahun itu dengan mengenalkan hipotesis baru yang kemudian disebut dengan hipotesis kuantum (1900). Berdasarkan hipotesisnya, sistem fisik tidak dapat memiliki energi sembarang tetapi hanya diizinkan pada nilai-nilai tertentu. Dengan radiasi termal, yakni radiasi energi gelombang elektromagnetik dari zat, gelombang elektromagnetik dengan frekuensi ν dari permukaan padatan akan dihasilkan dari suatu osilator yang berosilasi di permukaan padatan pada frekuensi tersebut. Berdasarkan hipotesis Planck, energi osilator ini hanya dapat memiliki nilai diskontinyu sebagaimana diungkapkan dalam persamaan berikut. ε=nhν(n = 1, 2, 3,….) … (2.2) n adalah bilangan bulat positif dan h adalah tetapan, 6,626 x 10-34 J s, yang disebut dengan tetapan Planck. Ide baru bahwa energi adalah kuantitas yang diskontinyu tidak dengan mudah diterima komunitas ilmiah waktu itu. Planck sendiri menganggap ide yang ia usulkan hanyalah hipotesis yang hanya diperlukan untuk menyelesaikan masalah radiasi dari padatan. Ia tidak bertjuan meluaskan hipotesisnya menjadi prinsip umum. Fenomena emisi elektron dari permukaan logam yang diradiasi cahaya (foto-iradiasi) disebut dengan efek fotolistrik. Untuk logam tertentu, emisi hanya akan terjadi bila frekuensi sinar yang dijatuhkan di atas nilai tertentu yang khas untuk logam tersebut. Alasan di balik gejala ini waktu itu belum diketahui. Einstein dapat menjelaskan fenomena ini dengan menerapkan hipotesis kuantum pada efek fotoelektrik (1905). Sekitar waktu itu, ilmuwan mulai percaya bahwa hipotesis kuantum merupakan prinsip umum yang mengatur dunia mikroskopik. Fisikawan Denmark Niels Hendrik David Bohr (1885-1962) berusaha mengkombinasikan hipotesis kunatum Planck dengan fisika klasik untuk menjelaskan spektra atom yang diskontinyu. Bohr membuat beberapa asumsi seperti diberikan di bawah ini. Teori Bohr 1. Elektron dalam atom diizinkan pada keadaan stasioner tertentu. Setiap keadaan stasioner berkaitan dengan energi tertentu. 2. Tidak ada energi yang dipancarkan bila elektron berada dalam keadaan stasioner ini. Bila elektron berpindah dari keadaan stasioner berenergi tinggi ke keadaan stasioner berenergi lebih rendah, akan terjadi pemancaran energi. Jumlah energinya, h ν, sama dengan perbedaan energi antara kedua keadaan stasioner tersebut. 3. Dalam keadaan stasioner manapun, elektron bergerak dalam orbit sirkular sekitar inti. 4. Elektron diizinkan bergerak dengan suatu momentum sudut yang merupakan kelipatan bilangan bulat h/2π, yakni mvr = n(h/2π), n = 1, 2, 3,. … (2.3) Energi elektron yang dimiliki atom hidrogen dapat dihitung dengan menggunakan hipotesis ini. Di mekanika klasik, gaya elektrostatik yang bekerja pada elektron dan gaya sentrifugal yang di asilkan akan saling menyetimbangkan. Jadi,
e2/4πε0r2 = mv2/r … (2.4)
Dalam persamaan 2.3 dan 2.4, e, m dan v adalah muatan, massa dan kecepatan elektron, r adalah jarak antara elektron dan inti, dan ε0 adalah tetapan dielektrik vakum, 8,8542 x 10-2 C2 N-1 m2.
c. Spektra atom hidrogen

Spektrum cahaya seperti gambar diatas disebut sebagai “spectrum kontinu”, spectrum jenis ini terdiri dari semua panjang gelombang cahaya tampak (visible light).
Hal yang berbeda terjadi apabila kita melihat spectrum dari gas hydrogen, gas hydrogen dalam wadah tertutup diberi percikan api yang bersal dari dari sumber listrik bertegangan tinggi, maka molekul-molekul gas hydrogen akan menyerap energi ini yang menyebabkan sebagian ikatan H-H dalam H2 terputus, sehingga dihasilkan atom hydrogen yang “tereksitasi”, yaitu atom hydrogen yang kelebihan energi.
Kelebihan energi ini nantinya akan di emisikan dalam bentuk cahaya dalam berbagai macam panjang gelombang, dan apabila cahaya tampak yang dihasilkan dari emisi atom hydrogen ini dilewatkan pada prisma akan dihasilkan spectrum seperti gambar dibawah:

Spectrum seperti gambar diatas disebut sebagai “spectrum garis” dan gambar diatas adalah spectrum atom hydrogen.
Suku tetapan yang dihitung untuk kasus nj = 2 dan ni = 1 didapatkan identik dengan nilai yang didapatkan sebelumnya oelh Rydberg untuk atom hidrogen (lihat persamaan 2.1). Nilai yang secara teoritik didapatkan oleh Bohr (1,0973 x 10-7 m -1) disebut dengan konstanta Rydberg R∞. Deretan nilai frekuensi uang dihitung dengan memasukkan nj = 1, 2, 3, … berkaitan dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan elektron yang kembali dari keadaan tereksitasi ke tiga keadaan stasioner, n = 1, n =2 dan n = 3. Nilai-nilai didapatkan dengan perhitungan adalah nilai yang telah didapatkan dari spektra atom hidrogen. Ketiga deret tersebut berturut-turut dinamakan deret Lyman, Balmer dan Paschen. Ini mengindikasikan bahwa teori Bohr dapat secara tepat memprediksi spektra atom hydrogen.

d. Hukum Moseley
Fisikawan Inggris Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915) mendapatkan, dengan menembakkan elektron berkecepatan tinggi pada anoda logam, bahwa frekuensi sinar-X yang dipancarkan khas bahan anodanya. Spektranya disebut dengan sinar-X karakteristik. Ia menginterpretasikan hasilnya dengan menggunakan teori Bohr, dan mendapatkan bahwa panjang gelombang λ sinar- X berkaitan dengan muatan listrik Z inti. Menurut Moseley, terdapat hubungan antara dua nilai ini.
1/λ = c(Z – s)2 … (2.11)
c dan s adalah tetapan yang berlaku untuk semua unsur, dan Z adalah bilangan bulat.
Bila unsur-unsur disusun dalam urutan sesuai dengan posisinya dalam tebel periodic, nilai Z setiap unsur berdekatan akan meningkat satu dari satu unsur ke unsur berikutnya. Moseley dengan benar menginterpretasikan nilai Z.
Pada 1913, dengan menggunakan spektrum sinar-X yang diperoleh dari difraksi dalam kristal, ia menemukan hubungan sistematis antara panjang gelombang dipikirkan sebagai nomor yang berubah-ubah, berdasar pada urutan berat atom, namun bisa berubah bila perlu (sebagai contoh, oleh Dmitri Mendeleyev) untuk menaruh unsur di tempat yang semestinya pada tabel periodik. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom itu tetap namun memiliki dasar yang bisa diukur melalui eksperimen. Di samping itu, Moseley menunjukkan bahwa ada pemisah dalam urutan pada nomor 43, 61 dan 75 (kini diketahui bersifat radioaktif, tidak terjadi secara alamiah, berturut-turut teknesium dan prometium, dan unsur rhenium yang terjadi secara alamiah dan ditemukan belakangan last). Sebelumnya Dmitri Ivanovich Mendeleyev telah memperkirakan teknesium, dan Bohuslav Brauner telah memprediksikan prometium; Moseley menyatakan prediksi mereka, memprediksikan sebuah unsur lain yang tak ditemukan, dan menyatakan tidak ada pemisah lain pada tabel periodik antara aluminum dan emas.
Pada 1914 ia berhenti di Manchester untuk kembali ke Oxford untuk meneruskan penelitiannya, namun saat PD I pecah, ia banting setir pekerjaan dengan menawarkan dan mendaftarkan diri pada Royal Engineers. Ia berperang di Gallipoli, di mana ia terbunuh oleh seorang sniper pada 1915. Banyak orang yang telah berspekulasi bahwa ia bisa memenangkan Haidh Nobel.

e. Keterbatasan teori Bohr
Keberhasilan teori Bohr begitu menakjubkan. Teori Bohr dengan sangat baik menggambarkan struktur atom hidrogen, dengan elektron berotasi mengelilingi inti dalam orbit melingkar. Kemudian menjadi jelas bahwa ada keterbatasan dalam teori ini. Seetelah berbagai penyempurnaan, teori Bohr mampu menerangkankan spektrum atom mirip hidrogen dengan satu elektron seperti ion helium He+. Namun, spektra atom atom poli-elektronik tidak dapat dijelaskan. Selain itu, tidak ada penjelasan persuasif tentang ikatan kimia dapat diperoleh. Dengan kata lain, teori Bohr adalah satu langkah ke arah teori struktur atom yang dapat berlaku bagi semua atom dan ikatan kimia. Pentingnya teori Bohr tidak dapat diremehkan karena teori ini dengan jelas menunjukkan pentingnya teori kunatum untuk memahami struktur atom, dan secara lebih umum struktur materi.

Read more...

Model Atom

Model atom

a. Ukuran atom

Sperti telah disebutkan di bagian sebelumnya, ketakterbagian atom perlahan mulai dipertanyakan. Pada saat yang sama, perhatian pada struktur atom perlahan menjadi semakin besar. Bila orang mempelajari struktur atom, ukurannya harus dipertimbangkan. Telah diketahui bahwa sebagai pendekatan volume atom dapat diperkirakan dengan membagi volume 1 mol padatan dengan konstanta Avogadro.

Latihan 2.3 Volume satu molekul air

Dengan menganggap molekul air berbentuk kubus, hitung panjang sisi kubusnya. Dengan menggunakan nilai yang didapat, perkirakan ukuran kira-kira satu atom (nyatakan dengan notasi saintifik 10^x).

Jawab: Volume 1 mol air sekitar 18 cm³. Jadi volume 1 molekul air: v = 18 cm³/6 x 10²³ = 3×10^-23 cm³ = 30 x 10^-24 cm³. Panjang sisi kubus adalah (30 x 10^-24)^1/3 cm = 3,1 x 10^-8 cm. Nilai ini mengindikasikan bahwa ukuran atom sekitar 10^-8 cm.

Thomson mengasumsikan bahwa atom dengan dimensi sebesar itu adalah bola seragam bermuatan positif dan elektron-elektron kecil yang bermuatan negatif tersebar di bola tersebut. Dalam kaitan ini model Thomson sering disebut dengan “model bolu kismis”, kismisnya seolah elektron dan bolunya adalah atom.

b. Penemuan inti atom

Setelah melakukan banyak kemajuan dengan mempelajari keradioaktifan, fisikawan Inggris Ernest Rutherford (1871-1937) menjadi tertarik pada struktur atom, asal radiasi radioaktif. Ia menembaki lempeng tipis logam (ketebalan 10⁴ atoms) dengan berkas paralel partikel α (di kemudian hari ditemukan bahwa partikel α adalah inti atom He). Ia merencanakan menentukan sudut partikel yang terhambur dengan menghitung jumlah sintilasi di layar ZnS (Gambar 2.2). Hasilnya sangat menarik. Sebagian besar partikel melalui lempeng tersebut. Beberapa partikel terpental balik. Untuk menjelaskan hal yang tak terduga ini, Rutherford mengusulkan adanya inti atom .

Sangat aneh mendapati sebagian besar partikel berbalik, dan beberapa bahkan 180 derajat. Rutherford menyatakan bahwa dalam atom harus ada partikel yang massa cukup besar sehingga patikel α yang memiliki massa sebesar massa atom helium tertolak, dan yang jari-jarinya sangat kecil.

Menurut ide Rutherford, muatan positif atom terpusat di bagian pusat (dengan jari-jari terhitung sekitar 10^-12 cm) sementara muatan negatifnya terdispersi di seluruh ruang atom. Partikel kecil di pusat ini disebut dengan inti. Semua model atom sebelumnya sebagai ruang yang seragam dengan demikian ditolak.

Namun, model atom Rutherford yang terdiri atas inti kecil dengan elektron terdispersi di sekitarnya tidak dapat menjelaskan semua fenomena yang dikenal. Bila elektron tidak bergerak, elektron akan bersatu dengan inti karena tarikan elektrostatik (gaya Coulomb). Hal ini jelas tidak mungkin terjadi sebab atom adalah kesatuan yang stabil. Bila elektron mengelilingi inti seperti planet dalam pengaruh gravitasi matahari, elektron akan mengalami percepatan dan akan kehilangan energi melalui radiasi elektromagnetik. Akibatnya, orbitnya akan semakin dekat ke inti dan akhirnya elektron akan jatuh ke inti. Dengan demikian, atom akan memancarkan spektrum yang kontinyu. Tetapi faktanya, atom yang stabil dan diketahui atom memancarkan spektrum garis (spektrum atom Bab 2.3(a) ) bukan spektrum kontinyu. Jelas diperlukan perubahan fundamenatal dalam pemikiran untuk menjelaskan semua fakta-fakta percobaan ini.

Struktur Atom Kimia

PARTIKEL MATERI

Bagian terkecil dari materi disebut partikel.

Beberapa pendapat tentang partikel materi :

1. Menurut Democritus, pembagian materi bersifat diskontinyu ( jika suatu materi dibagi dan terus dibagi maka akhirnya diperoleh partikel terkecil yang sudah tidak dapat dibagi lagi = disebut Atom )

2. Menurut Plato dan Aristoteles, pembagian materi bersifat kontinyu ( pembagian dapat berlanjut tanpa batas )

Postulat Dasar dari Teori Atom Dalton :

1) Setiap materi terdiri atas partikel yang disebut atom

2) Unsur adalah materi yang terdiri atas sejenis atom

3) Atom suatu unsur adalah identik tetapi berbeda dengan atom unsur lain ( mempunyai massa yang berbeda )

4) Senyawa adalah materi yang terdiri atas 2 atau lebih jenis atom dengan perbandingan tertentu

5) Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dan tidak dapat diubah menjadi atom lain melalui reaksi kimia biasa. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang ( reorganisasi ) atom-atom yang terlibat dalam reaksi tersebut

Kelemahan dari postulat teori Atom Dalton :

1) Atom bukanlah sesuatu yang tak terbagi, melainkan terdiri dari partikel subatom

2) Atom-atom dari unsur yang sama, dapat mempunyai massa yang berbeda ( disebut Isotop )

3) Atom dari suatu unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain melalui Reaksi Nuklir

4) Beberapa unsur tidak terdiri dari atom-atom melainkan molekul-molekul

Read more...

Pengenalan Dasar Srtuktur Atom

Pengenalan Dasar Struktur Atom

Partikel sub atom
Proton, neutron dan elektron

	massa relatif	muatan relatif
proton	1	+1
neutron	1	0
elektron	1/1836	-1

Nukleus
Nukleus berada di tengah atom; ia mengandung proton dan neutron. Kumpulan proton dan neutron disebut juga nukleon.

Pada hakekatnya, seluruh massa atom berpusat di nukleus, karena massa elektron sangat kecil.

Memahami jumlah proton dan neutron

Jumlah proton = NOMOR ATOM dari atom

Nomor atom sering disebut juga nomor proton.

Jumlah proton + Jumlah neutron = NOMOR MASSA dari atom

Nomor massa disebut juga nomor nukleon.

Isotop

Banyaknya neutron di dalam sebuah atom bisa bervariasi dalam skala kecil. Sebagai contoh, ada tiga variasi atom ¹²C, ¹³C, ¹⁴C. Mereka seluruhnya memiliki jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutronnya berbeda.

	proton	neutron	nomor massa
Karbon-12	6	6	12
Karbon-13	6	7	13
Karbon-14	6	8	14

Atom-atom ini disebut isotop, yaitu atom-atom yang memiliki nomor atom yang sama tetapi nomor massa yang berbeda. Mereka memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda.

Variasi jumlah neutron tidak mengubah reaksi kimia dari karbon.

Elektron

Memahami jumlah elektron

Atom bermuatan netral. Ke-positif-an proton diseimbangkan dengan ke-negatif-an elektron. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam atom netral :

banyaknya elektron = banyaknya proton

Memahami susunan dari sebuah atom
* Lihatlah nomor atom dari tabel periodik. Yakinkan Anda memilih nomor yang benar di antara dua nomor yang diterakan. Nomor atom selalu lebih kecil dari nomor massa.
* Nomor atom merupakan jumlah proton, dan karenanya nomor atom memberitahukan kita juga jumlah elektron.
* Susunlah elektron-elektron dalam level-level energi, selalu isi level terdalam sebelum mengisi level luar.

Susunan dari 20 elemen pertama

Setelah 20 elemen pertama ini kita akan memasuki elemen transisi tabel periodik.
Dua hal penting yang perlu diperhatikan

Jika kita melihat susunan dalam tabel periodik:

* Jumlah elektron pada tingkat terluar (atau kulit terluar) sama dengan nomor golongan. (Kecuali helium yang hanya memiliki 2 elektron. Gas Mulia biasa disebut dengan golongan O bukan golongan 8). Hal ini berlaku di seluruh golongan elemen pada tabel periodik (kecuali elemen-elemen transisi).
Jadi, jika kita mengetahui bahwa barium terletak pada golongan 2, berarti ia memiliki 2 elektron pada tingkat terluar; yodium merupakan golongan 7 yang berarti ia memiliki 7 elektron pada tingkat terluar.

* Gas mulia memiliki elektron penuh pada tingkat terluar.

Struktur dan diagram elektron

Dalam kimia dasar kita akan menemukan struktur elektronik dari hidrogen dan karbon, seperti gambar di bawah ini :

Lingkaran-lingkaran tersebut menggambarkan tingkat energi – yang sama dengan peningkatan jarak dari nukleus. Kita dapat membentangkan lingkaran tersebut dan menggambar struktur elektron tersebut dalam diagram elektron yang lebih sederhana.

Sebagai contoh, karbon dapat digambar sebagai berikut ini :

Read more...

Kelahiran mekanika kuantum

a. Sifat gelombang partikel

Di paruh pertama abad 20, mulai diketahui bahwa gelombang elektromagnetik, yang sebelumnya dianggap gelombang murni, berperilaku seperti partikel (foton). Fisikawan Perancis Louis Victor De Broglie (1892-1987) mengasumsikan bahwa sebaliknya mungkin juga benar, yakni materi juga berperilaku seperti gelombang. Berawal dari persamaan Einstein, E = cp dengan p adalah momentum foton, c kecepatan cahaya dan E adalah energi, ia mendapatkan hubungan:

E = hν =ν = c/λ atau hc/ λ = E, maka h/ λ= p … (2.12)

Tabel 2.2 Panjang-gelombang gelombang materi.

partikel	massa (g)	kecepatan (cm s-1)	Panjang gelombang (nm)
elektron (300K)	9,1×10-28	1,2×107	6,1
elektron at 1 V	9,1×10-28	5,9×107	0,12
elektron at 100 V	9,1×10-28	5,9×108	0,12
He atom 300K	6,6×10-24	1,4×105	0,071
Xe atom 300K	2,2×10-22	2,4×104	0,012

b. Prinsip ketidakpastian

Dari yang telah dipelajari tentang gelombang materi, kita dapat mengamati bahwa kehati-hatian harus diberikan bila teori dunia makroskopik akan diterapkan di dunia mikroskopik. Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg (1901-1976) menyatakan tidak mungkin menentukan secara akurat posisi dan momentum secara simultan partikel yang sangat kecil semacam elektron. Untuk mengamati partikel, seseorang harus meradiasi partikel dengan cahaya. Tumbukan antara partikel dengan foton akan mengubah posisi dan momentum partikel.

Heisenberg menjelaskan bahwa hasil kali antara ketidakpastian posisi x dan ketidakpastian momentum p akan bernilai sekitar konstanta Planck:

xp = h (2.13)

Hubungan ini disebut dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.

BILANGAN KUANTUM

Karena elektron bergerak dalam tiga dimensi, tiga jenis bilangan kuantum (Bab 2.3(b)), bilangan kuantum utama, azimut, dan magnetik diperlukan untuk mengungkapkan fungsi gelombang. Dalam Tabel 2.3, notasi dan nilai-nilai yang diizinkan untuk masing-masing bilangan kuantum dirangkumkan. Bilangan kuantum ke-empat, bilangan kuantum magnetik spin berkaitan dengan momentum sudut elektron yang disebabkan oleh gerak spinnya yang terkuantisasi. Komponen aksial momentum sudut yang diizinkan hanya dua nilai, +1/2(h/2π) dan -1/2(h/2π). Bilangan kuantum magnetik spin berkaitan dengan nilai ini (m_s = +1/2 atau -1/2). Hanya bilangan kuantum spin sajalah yang nilainya tidak bulat.

Tabel 2.3 Bilangan kuantum

Nama (bilangan kuantum)	simbol	Nilai yang diizinkan
Utama	n	1, 2, 3,…
Azimut	l	0, 1, 2, 3, …n – 1
Magnetik	m(ml)	0, ±1, ±2,…±l
Magnetik spin	ms	+1/2, -1/2

Simbol lain seperti yang diberikan di Tabel 2.4 justru yang umumnya digunakan. Energi atom hidroegn atau atom mirip hidrogen ditentukan hanya oleh bilangan kuantum utama dan persamaan yang mengungkapkan energinya identik dengan yang telah diturunkan dari teori Bohr.

Tabel 2.4 Simbol bilangan kuantum azimut

nilai	0	1	2	3	4
simbol	s	p	d	f	g

Singkatan untuk mendeskripsikan orbita dengan menggunakan bilangan kuantum utama dan simbol yang ada dalam Tabel 2.4 digunakan secara luas. Misalnya orbital dengan kumpulan bilangan kuantum (n = 1, l = 0) ditandai dengan 1s, dan orbital dengan kumpulan bilangan kuantum (n = 2, l = 1) ditandai dengan 2p tidak peduli nilai m-nya.

Sukar untuk mengungkapkan Ψ secara visual karena besaran ini adalah rumus matematis. Namun, Ψ² menyatakan kebolehjadian menemukan elektron dalam jarak tertentu dari inti. Bila kebolhejadian yang didapatkan diplotkan, anda akan mendapatkan Gambar 2.5. Gambar sferis ini disebut dengan awan elektron.

Bila atom mengnadung lebih dari dua elektron, interaksi antar elektron harus dipertimbangkan, dan sukar untuk menyelesaikan persamaan gelombang dari sistem yang sangat rumit ini. Bila diasumsikan setiap elektron dalam atom poli-elektron akan bergerak dalam medan listrik simetrik yang kira-kira simetrik orbital untuk masing-masing elektron dapat didefinisikan dengan tiga bilangan kuantum n, l dan m serta bilangan kunatum spin m_s, seperti dalam kasus atom mirip hidrogen.

Energi atom mirip hidrogen ditentukan hanya oleh bilangan kuantum utama n, tetapi untuk atom poli-elektron terutama ditentukan oleh n dan l. Bila atom memiliki bilangan kuantum n yang sama, semakin besar l, semakin tinggi energinya.

Read more...

Stokiometri

Stoikiometri

a. Tahap awal stoikiometri

Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.

Salah satu contoh melibatkan teori flogiston. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis, pembakaran adalah pelepasan zat dapat terbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar. Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun, perubahan massa logam ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta. Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston bermassa negatif.

Filsuf dari Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan pandangan saat ini, hipotesis dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului zamannya.

Pada saat yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.

b. Massa atom relatif dan massa atom

Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.

d. Kuantitas materi dan mol

Metoda kuantitatif yang paling cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi yang sedang dibahas. Namun, untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat sangat sukar. Alih-alih menghitung jumlah partikel secara langsung jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel. Kemudian, bagaimana sejumlah tertentu bilangan dipilih? Untuk

menyingkat cerita, jumlah partikel dalam 22,4 L gas pada STP (0℃, 1atm) dipilih sebagai jumlah standar. Bilangan ini disebut dengan bilangan Avogadro. Nama bilangan Loschmidt juga diusulkan untuk menghormati kimiawan Austria Joseph Loschmidt (1821-1895) yang pertama kali dengan percobaan (1865).

Sejak 1962, menurut SI (Systeme Internationale) diputuskan bahwam dalam dunia kimia, mol digunakan sebagai satuan jumlah materi. Bilangan Avogadro didefinisikan jumlah atom karbon dalam 12 g ¹²₆C dan dinamakan ulang konstanta Avogadro.

Ada beberapa definisi “mol”:

(i) Jumlah materi yang mengandung sejumlah partikel yang terkandung dalam 12 g ¹²C. (ii) satu mol materi yang mengandung sejumlah konstanta Avogadro partikel.

(iii) Sejumlah materi yang mengandung 6,02 x 10²³ partikel dalam satu mol.

e. Satuan massa atom (sma)

Karena standar massa atom dalam sistem Dalton adalah massa hidrogen, standar massa dalam SI tepat 1/12 massa ¹²C. Nilai ini disebut dengan satuan massa atom (sma) dan sama dengan 1,6605402 x 10^–27 kg dan D (Dalton) digunakan sebagai simbolnya. Massa atom didefinisikan sebagai rasio rata-rata sma unsur dengan distribusi isotop alaminya dengan 1/12 sma

Read more...

Penemuan elektron

Kemajuan yang sangat pesat dalam sains paruh pertama abad 20 ditandai dengan perkembangan paralel teori dan percobaan. Sungguh menakjubkan mengikuti perkembangan saintifik sebab kita dapat dengan jelas melihat dengan jelas berbagai lompatan perkembangan ini. Sungguh kemajuan dari penemuan elektron, sampai teori kuantum Planck, sampai penemuan inti atom Rutherford, teori Bohr, sampai dikenalkan teori mekanika kuantum merangsang kepuasan intelektual. Dalam kimia penemuan ide umum orbital dan konfigurasi elektron memiliki signifaksi khusus. Ide-ide ini dapat dianggap sebagai baik modernisasi dan pelengkapan teori atom.

2.1 Penemuan elektron

Menurut Dalton dan ilmuwan sebelumnya, atom tak terbagi, dan merupakan komponen mikroskopik utama materi. Jadi, tidak ada seorangpun ilmuwan sebelum abad 19 menganggap atom memiliki struktur, atau dengan kata lain, atom juga memiliki konponen yang lebih kecil. Keyakinan bahwa atom tak terbagi mulai goyah akibat perkembangan pengetahuan hubungan materi dan kelistrikan yang berkembang lebih lanjut. Anda dapat mempelajari perkembangan kronologis pemahaman hubungan antara materi dan listrik.

Tabel 2.1 Kemajuan pemahaman hubungan materi dan listrik.

Tahun	Peristiwa
1800	Penemuan baterai (Volta)
1807	isolasi Na dan Ca dengan elektrolisis (Davy)
1833	Penemuan hukum elektrolisis (Faraday)
1859	Penemuan sinar katoda (Plücker)
1874	Penamaan elektron (Stoney)
1887	Teori ionisasi (Arrhenius)
1895	Penemuan sinar-X (Röntgen)
1897	Bukti keberadaan elektron (Thomson)
1899	Penentuan e/m (Thomson)
1909-13	Percobaan tetes minyak (Millikan)

Faraday memberikan kontribusi yang sangat penting, ia menemukan bahwa jumlah zat yang dihasilkan di elektroda-elektroda saat elektrolisis (perubahan kimia ketika arus listrik melewat larutan elektrolit) sebanding dengan jumlah arus listrik. Ia juga menemukan di tahun 1833 bahwa jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap (96,500 C). Hubungan ini dirangkumkan sebagai hukum elektrolisis Faraday.

Faraday sendiri tidak bermaksud menggabungkan hukum ini dengan teori atom. Namun, kimiawan Irish George Johnstone Stoney (1826-1911) memiliki wawasan sehingga mengenali pentingnya hukum Faraday pada struktur materi; ia menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, dengan kata lain ada analog atom untuk kelistrikan. Ia memberi nama elektron pada satuan hipotetik ini.

Kemudian muncul penemuan menarik dari percobaan tabung vakum. Bila kation mengenai anoda bila diberikan beda potensial yang tinggi pada tekanan rendah (lebih rendah dari 10^-2 – 10^-4 Torr)), gas dalam tabung, walaupun merupakan insulator, menjadi penghantar dan memancarkan cahaya. Bila vakumnya ditingkatkan, dindingnya mulai menjadi mengkilap, memancarkan cahaya fluoresensi (Gambar 2.1). Fisikawan Jerman Julius Plücker (1801-1868) berminat pada fenomena ini dan menginterpreatsinya sebagai beikut: beberapa partikel dipancarkan dari katoda. Ia memmebri nama sinar katoda pada partikel yang belum teridentifikasi ini (1859).

Torr adalah satuan tekanan yang sering digunakan untuk mendeskripsikan tingkat vakum. (1 Torr = 133, 3224 Pa)

Patikel yang belum teridentifikasi ini, setelah dipancarakan dari katoda, akan menuju dinding atbung atau anoda. Ditemukan bahwa partikel tersebut bermuatan karena lintasan geraknya akan dibelokkan bila medan magnet diberikan. Lebih lanjut, sifat cahaya tidak bergantung jenis logam yang digunakan dalam tabung katoda, maupun jenis gas dalam tabung pelucut ini. Fakta-fakta ini menyarankan kemungkinan bahwa partikel ini merupakan bahan dasar materi.

Fisikawan Inggris Joseph John Thomson (1856-1940) menunjukkan bahwa partikel ini bermuatan negatif. Ia lebih lanjut menentukan massa dan muatan partikel dengan memperkirakan efek medan magnet dan listrik pada gerakan partikel ini. Ia mendapatkan rasio massa dan muatannya. Untuk mendapatkan nilai absolutnya, salah satu dari dua tersebut harus ditentukan.

Fisikawan Amerika Robert Andrew Millikan (1868-1953) berhasil membuktikan dengan percobaan yang cerdas adanya partikel kelistrikan ini. Percobaan yang disebut dengan percobaan tetes minyak Millikan. Tetesan minyak dalam tabung jatuh akibat pengaruh gravitasi. Bila tetesan minyak memiliki muatan listrik, gerakannya dapat diatur dengan melawan gravitasi dengan berikan medan listrik. Gerakan gabungan ini dapat dianalisis dengan fisikan klasik. Millikan menunjukkan dengan percobaan ini bahwa muatan tetesan minyak selalu merupaka kelipatan 1,6×10^-19 C. Fakta ini berujung pada nilai muatan elektron sebesar 1,6 x 10^-19 C.

Rasio muatan/massa partikel bermuatan yang telah diketahui selama ini sekitar 1/1000 (C/g). Ratio yang didapatkan Thomson jauh lebih tinggi nilai tersebut (nilai akurat yang diterima adalah 1,76 x10⁸ C/g), dan penemuan ini tidak masuk dalam struktur pengetahuan yang ada saat itu. Partikel ini bukan sejenis ion atau molekul, tetapi harus diangap sebagai bagian atau fragmen atom.

Read more...

Komponen-komponen materi

a. Atom

Dunia Kimia berdasarkan teori atom, satuan terkecil materi adalah atom. Materi didefinisikan sebagai kumpulan atom. Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron. Diameter inti sekitar 10^–15-10^–14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.

Massa proton sekitar 1,67 x 10^–27 kg dan memiliki muatan positif, 1,60 x 10^–19 C (Coulomb). Muatan ini adalah satuan muatan listrik terkecil dan disebut muatan listrik elementer. Inti memiliki muatan listrik positif yang jumlahnya bergantung pada jumlah proton yang dikandungnya. Massa neutron hampir sama dengan massa proton, tetapi neutron tidak memiliki muatan listrik. Elektron adalah partikel dengan satuan muatan negatif, dan suatu atom tertentu mengandung sejumlah elektron yang sama dengan jumlah proton yang ada di inti atomnya. Jadi atom secara listrik bermuatan netral. Sifat partikel-partikel yang menyusun atom dirangkumkan di Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Sifat partikel penyusun atom.

massa (kg)		Massa relatif	Muatan listrik (C)
proton	1,672623×10-27	1836	1,602189×10-19
neutron	1,674929×10-27	1839	0
elektron	9,109390×10-31	1	-1,602189×10-19

Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Karena massa proton dan neutron hampir sama dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan massa neutron dan proton, massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya.

Bila nomor atom dan nomor massa suatu atom tertentu dinyatakan, nomor atom ditambahkan di kiri bawah symbol atom sebagai subscript, dan nomor massa di kiri atas sebagai superscript. Misalnya untuk atom karbon dinyatakan sebagai ¹²₆ C karena nomor atom adalah 6 dan nomor massanya adalah 12. Kadang hanya nomor massanya yang dituliskan, jadi sebagai ¹²C.

Jumlah proton dan elektron yang dimiliki oleh unsure menentukan sifat Kimia unsure. Jumlah neutron mungkin bervariasi. Suatu unsure tertentu akan selalu memiliki nomor atom yang sama tetapi mungkin memiliki jumlah neutron yang berbeda-beda. Varian-varian ini disebut isotop. Sebagai contoh hydrogen memiliki isotop yang dituliskan di tabel berikut.

Tabel 1.2 Isotop-isotop hidrogen

simbol dan nama jumlah proton Jumlah neutron

¹H hidrogen 1 0

²H deuterium, D 1

1 ³H tritium, T 1 2

Banyak unsur yang ada alami di alam memiliki isotop-isotop. Beberapa memiliki lebih dari dua isotop. Sifat kimia isotop sangat mirip, hanya nomor massanya yang berbeda.

b. Molekul

Komponen independen netral terkecil materi disebut molekul. Molekul monoatomik terdiri datu atom (misalnya, Ne). Molekul poliatomik terdiri lebih banyak atom (misalnya, CO₂). Jenis ikatan antar atom dalam molekul poliatomik disebut ikatan kovalen (lihat bab 3.2(b)).

Salah satu alasan mengapa mengapa diperlukan waktu yang lama sampai teori atom diterima dengan penuh adalah sebagai berikut. Dalam teorinya Dalton menerima keberadaan molekul (dalam terminologi modern) yang dibentuk oleh kombinasi atom yang berbeda-beda, tetapi ia tidak tidak menerima ide molekul diatomik untuk unsur seperti oksigen, hidrogen atau nitrogen yang telah diteliti dengan intensif waktu itu. Dalton percaya pada apa yang disebut “prinsip tersederhana”4 dan berdasarkan prinsip ini, ia secara otomatis mengasumsikan bahwa unsur seperti hidrogen dan oksigen adalah monoatomik.

Kimiawan Perancis Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) mengusulkan hukum reaksi gas yang menyatakan bahwa dalam reaksi gas, perbandingan volume adalah bilangan bulat. Teori atom Dalton tidak memberikan rasional hukum ini. Di tahun 1811, kimiawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856) mengusulkan unsur gas seperti hidrogen dan oksigen yang bukan monoatomik tetapi diatomik. Lebih lanjut, ia juga mengusulkan bahwa pada temperatur dan tekanan tetap, semua gas dalam volume tertentu mengandung jumlah partikel yang sama. Hipotesis ini awalnya disebut hipotesis Avogadro, tetapi kemudian disebut hukum Avogadro.

Hukum Avogadro memberikan dasar penentuan massa atom relatif, yakni massa atom (secara nal disebut berat atom). Pentingnya massa atom ini lambat disadari. Kimiawan Italia Stanislao Cannizzaro (1826-1910) menyadari pentingnya hipotesis Avogadro dan validitasnya di International Chemical Congress yang diselenggarakan di Karlsruhe, Germany, di tahun 1860, yang diadakan utuk mendiskusikan kesepakatan internasional untuk standar massa atom. Sejak itu, validitas hipotesis Avogadro secara perlahan diterima.

c. Ion

Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion. Kation adalah ion yang memiliki muatan positif, anion memiliki muatan negatif. Tarikan listrik akan timbul antara kation dan anion. Dalam kristal natrium khlorida (NaCl), ion natrium (Na⁺) dan ion khlorida (Cl¯) diikat dengan tarikan listrik. Jenis ikatan ini disebut ikatan ion.

Read more...