Teori Bohr

1. Hitung energi yang diserap oleh elektron yang tereksitasi dari (n= 1) ke (n = 3). Tentukan panjang gelombang radiasi elektromagnetik yang berkaitan. Teori Bohr mengasumsikan energi elektron atom hidrogen adalah -2,718 x 10–18/n2 (J)

Jawab: Energinya dapat dihitung dengan persamaan (2.9).

Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang elektromagnetik ν= c/λ. Jadi E = hc/λ, panjang gelombang dapat diperoleh sebagai berikut:

2. Hitung jumlah energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari atom hidrogen yang dieksitasi dari (n=2)?

Jawab:

Persamaan De Broglie

3. Hitung panjang gelombang yang berkaitan dengan elektron (m= 9,11 x 10-31 kg) yang bergerak dengan kecepatan 5,31x 106 m s-1.

Jawab:

Potensial kotak satu dimensi

4. Elektron dijebak dalam kotak satu dimensi dengan lebar 0,3 nm. Tentukan tingkat energinya. Hitung frekuensi dan panjang gelombang bila elektron berpindah dari (n = 2) ke (n = 1).

Jawab:

Prinsip ketidakpastian

5. Posisi elektron dalam atom akan ditentukan dengan ketepatan sampai 0,02 nm. Perkirakan ketidakpastian yang berkaitan dengan kecepatan elektronnya

Jawab:

Menarik untuk membandingkannya dengan kecepatan cahaya (3,0 x 108 m s-1).

Konfigurasi elektron atom

6. Umumnya energi orbital atom poli-elektron meningkat dengan urutan 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p. Tentukan konfigurasi elektron 26Fe, 40Zr, 52Te di keadaan dasarnya. Bila Anda tidak dapat menyelesaikan soal ini, kembali kerjakan soal ini setelah menyelesaikan Bab 5.

Jawab:26Fe; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)6(4s)2

40Zr; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)2(5s)2

52Te; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(5s)2(5p)4

7. Jelaskan kelemahan dari model atom Rutherford!

Jawab :

(1)      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.

(2)      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 spectrometer atom hidrogen menunjukkan spectrum garis.

8. Jelaskan hipotesis Rutherford yang didapatkan dari percobaan hamburan sinar alfa melalui penembakan lempeng emas tipis !

Jawab :Pada percobaan hamburan sinar alfa melalui penembakan lempeng emas tipis, Rutherford memperoleh hipotesis bahwa Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral.

9. Tentukan panjang gelombang terpanjang dan terpendek deret Balmer atom hidrogen jika konstanta Rydberg R = 1,097 × 107 m-1!

Penyelesaian:

Panjang gelombang terpanjang terjadi jika elektron mengalami transisi dari kulit n = 3 ke n = 2. Sesuai dengan persamaan (4) diperoleh:

10. Spektrum deret Paschen menghasilkan panjang gelombang 1,28 × 10-6 m. Tentukan nilai n pada deret Paschen tersebut, jika konstanta Rydberg R = 1,097 × 107 m-1!

Penyelesaian:

Pada deret Paschen berlaku:

11. Elektron atom hidrogen berada pada orbit Bohr n = 2. Jika k = 9 × 109 Nm2/c2, dengan e = 1,6 × 10-19 C, me = 9,1 × 10-31 kg, tentukan:

a. jari-jari orbit,b. gaya elektrostatik yang bekerja pada elektron,c. kelajuan elektron!

Penyelesaian:

a. Jari-jari orbit (rn)

rn = 0,53 . n2 = (0,53)(22) = 2,12

b. Gaya elektrostatik yang bekerja pada elektron (FC)

c. Kelajuan elektron (ve)

12. Sebuah elektron berpindah lintasan dari n = 2 ke n = 1 dengan memancarkan energi. Tentukan:

a. energi foton yang dipancarkan,b. frekuensi foton,c. panjang gelombang foton!

Penyelesaian:

a. Energi foton yang dipancarkan

ΔE = -1,632 × 10-18 joule (tanda (-) menyatakan pemancaran energi)

b. Frekuensi foton (f )

c. Panjang gelombang foton

13. Jika bilangan kuantum orbital l = 3, tentukanlah:

a. besar momentum sudut elektron yang mungkin,b. momentum sudut elektron dalam arah sumbu z!

Penyelesaian:

Bilangan kuantum magnetik ml yang mungkin untuk l = 3 ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

a. Besar momentum sudut elektron untuk l = 3

b. Momentum sudut elektron dalam arah sumbu z untuk:ml = -3 → Lz = (-3)  ħ = -3 ml = -2 → Lz = (-2)  ħ = -2 ml = -1 → Lz = (-1)  ħ = - ħml = 0 → Lz = (-0)  ħ = 0ml = 1 → Lz = (1)  ħ = ħml = 2 → Lz = (2)  ħ = 2 ml = 3 → Lz = (3)  ħ = 3

14. Jelaskan kelemahan dari teroi atom Dalton!Jawab :

model atom dalton tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materi. model atom dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antar atom yang satu

dengan atom yang lain. model atom dalton tidak dapat menjelaskan bagaimana cara atom saling

berkaitan. atom sebenarnya dapat dilainkan membikin partkel yang kian kecil., hal ini

tentunya bertentangan dengan yang dikemukakan teori dalton bahwa atom tidak dapat dibagi lagi.

15. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini :

1H1 + 1H1 → 1d2 + 1e0 + E

Massa 1H1 = 1,0078 smaMassa 1d2 = 2,01410 sma Massa 1e0 = 0,00055 sma 1 sma = 931 MeV

Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah

Jawab :Energi reaksi: E = Δ m × 931 MeVΔ m = mreaktan – mprodukΔ m = (1,0078 + 1,0078) − (2,01410 + 0,00055) = 0,00095 smaE = 0,00095 × 931 MeV = 0,88445 MeV