TEORI KUANTUM PLANK DAN TEORI BOHR TENTANG ATOM SERTA PERKEMBANGAN TABEL PERIODIK

 oleh : Waskito Sandy Utomo (@T01-Waskito)

Abstrak

Pembuatan artikel ini bertujuan untuk mempermudah kita dalam pembelajaran tentang atom khususnya dalam materi teori kuantum plank dan teori Bohr tentang atom itu sendiri. Adapun informasi atau ilmu yang saya dapatkan berasal dari hasil saya menoton video berjudul kimia dasar I : Struktur atom. Di video tersebut menjelaskan tentang kesetimbangan. Serta kita akan mempelajari perkembangan tabel periodik.

Kata kunci : artikel,atom,kuantum,tabel periodik

Abstract

The purpose of this article is to make it easier for us to learn about atoms, especially in the material of Plank's quantum theory and Bohr's theory of the atom itself. The information or knowledge that I got came from the results I watched a video entitled Basic Chemistry I: Atomic Structure. This video explains about equilibrium. And we will study the development of the periodic table.

Keywords: article, atom, quantum, periodic table

 

PENDAHULUAN

Latar belakang

            Perkembangan teori atom merupakan suatu perubahan yang terjadi akibat dari pemikiran atau  para ahli yang berbeda-beda sesuai dengan perubahan zaman yang terjadi. Perkembangan teori atom terdiri dari beberapa macam yaitu teori atom Dalton, teori atom Thomson, teori atom Rutherford, teori atom Bhor. Semua teori tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing masing.

            Perkembangan tabel periodik di kemukakan kimiawan pada abad 19 yang disusun oleh Mendeleve. Tabel periodik menggolongkan unsur unsur secara akurat dan dapat meramalkan sifat-sifat beberapa unsur pada saat itu. Penggolongan periodic unsur-unsur digolongkan menurut konfigurasi elektron luarnya yang menetukan kemiripan perilaku kimianya. Nama nama khusus ini dibuat untuk berbagai golongan ini.

Permasalahan

1.      Apa itu teori kuantum Planck?

2.      Isi teori Bohr tentang atom?

3.      Seperti apa perkembangan tabel periodik?

Tujuan

            Tujuan di buatnya artikel ini untuk memahami apa itu teori kuantum planck  dan mengetahui apa yang dimaksud teori Bohr tentang atom itu sendiri beserta isinya, serta melihat perkembangan tabel periodik dari abad kesembilan belas.

 

SOLUSI DAN PEMBAHASAN

A.    Teori Kuantum Planck

Menurut Raymond Chang bila padatan dipanaskan, padatan akan memancarkan berbagai Panjang gelombang dalam rentang yang lebar. Pijar merah pucat dari pemanas listrik dan cahaya putih terang dari bola lampu tungsten adalah contoh-contoh radiasi dari padatan yang dipanaskan pada suhu yang berbeda.

            Pengukuran yang dilakukan pada akhir abad ke 19 meunjukkan bahwa jumlah energi radiasi yang dipacarkan bergantung pada panjang gelombangnya. Usaha-usaha untuk menjelaskan kebergantungan ini mnggunakan teori gelombang dan hukun-hukum termodinamika yang telah mapan hanya Sebagian saja yang berhasil. Salah satunya menjelaskan kebergantungan di daerah panjang-gelombang pendek namun gagal untuk menjelaskan di daerah panjang-gelombag panjang. Teori lain menjelaskan didaerah panjang-gelombang panjang tatapi gagal untuk menjelaskan di daerah panjang-gelombang pendek. Nampak bahwa ada hal-hal yang mendasar yang terlewatkan dalam hukum-hukum fisika klasik.

            Planck meyelesaikan masalah ini dengan sebuah asumsi yang sangat berbeda dari konsep-konsep yang telah diterima. Planck menyatakan bahwa atom dan molekul dapat memancarkan (atau menyerap) energi hanya dalam kuantitas disket. Planck menamai Kuantum (Quantum) untuk kuantitas energi terkecil yang dapat dipancarkan (atau diserap) dalam bentuk radiasai elektromagnetik. Energi E dari satu kuantum energi dinyatakan oleh

E = hv

Di mana h adalah konstata Planck dab v adalh frekuensi radiasi. Nilai konstata Planck adalah 6,63 x 10^-34 J s.

            Menurut teori kuantum Planck, energi selalu dipancarkan dengan kelipatan hv. Saat Planck mengemukakan teorinya, ia tidak dapat menjelaskan mengapa energi harus ditetapkan atau terjukuantisasi dengan cara ini. Namun berasal dari hipotesis ini, ia dapat dengan mudah menghubungkan data pancaran padatan yang diperoleh dalam percobaan di seluruh rentang Panjang-gelombang ; hasil-hasil tersebut semuanya mendukung teori kuantum.

1.      Efek Fotolistrik

Hipotesis dari Planck yang menyatakan bahwa energi terkuantisasi dengan kelipatan bilangan bulat memerlukan pembuktian secara eksperimen agar kedudukannya dapat diterima dalam ilmu alam modern. Pembuktian pertama pada tahun 1905, Ketika Einsten menejelaskan gejala yang terjadi dalam efek fotolistrik.

Jika berkas cahaya mengiluminasi permukaan logam, maka elektron dari permukaan logam terlepas dan permukaan logam menjadi bermuatan posotif. Menurut hasil pengamatan efek fotolistrik pernyataan itu tidak benar. Berkas cahaya biru, walaupun teriknya sangat lemah mampu melepaskan elektron dari permukaan logam, sementara berkas cahaya merah tidak mampu melepaskan elektron dari permukaan logam yang sama walaupun teriknya dibuat lebih tinggi.

Einsten mengemukakan bahwa radiasi elektromagnetik mempunyai sifat seperti partikel. Partikel ini disebet foton yang memiliki energi dengan nilai tertentu sesuai persamaan Planck, E = n h v. Hal ini mengisayaratkan bahwa energi suatu gelombang cahaya terpusat pada foton.

Dalam efek fotolistrik, pada saat cahaya bertumbukan dengan elektron-elektron pada permukaan logam, foton-foton cahaya mengalihkan energinya kepada electron. Pada saat setiap kali tumbukan, energi yang di hasilkan sebanyak satu kuantum. Makin banyak energi sebuah futon, maikn besar energi yang dialihkan kepada electron, sehingga makin tinggi energi kinetik elektron yang dilepaskan dari permukaan logam. Besarnya energi kinetic maksimum adalah :

EKmaks = 1/2 m v² = h (v-va)

 

B.     Teori Bohr tentang Atom Hidrogen

Menurut Yayan Suryana pada tahun 1913 seorang pakar fisika Denmark, yaitu Neils Bohr menyatakan tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck. Diungkapkan dalam empat postulat, yaitu :

1.      Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi elektron dalam atom hydrogen. Orbit ini merupakan keadaan stasionir (menetap) elektron dan merupakan lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom. Gerakan elektron dalam lintasan stasioner dijelaskan melalui hukum mekanika klasik.

2.      Selama elektron berada pada lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan atau diserap oleh atom.

3.      Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain disertai perubahan energi yang besarnya sama dengan persamaan Planck E = hv.

4.      Lintasan stasioner yang dibolehkan memiliki besaran dengan sifat-sifat tertentu, yang disebut momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2π atau nh/2π, dengan n adalah bilangan bulat ; dan h tetapan Planck.

 

a.       Energi dan Jari-Jari Atom Bohr

Besaran-besaran elektron pada atom hidrogen dapat dihitung dengan model ini, di antaranya jari-jari orbit, kecepatan elektron pada setiap orbit, dan energi setiap orbit. Dengan kata lain, besaran-besaran elektron dalam atom dapat dikuantisasikan.

Oleh karena elektron dalam atom berada pada keadaan stasioner, maka kestabilan mekanik elektron dalam orbitnya memerlukan gaya ataraksi Coulumb anatara elektron dan inti atom yang diimbangi oleh gaya sentrifugal akibat Gerakan melingkar dari elektron mengelilingi inti.

b.      Peralihan Antar Tingkat Energi

Menurut modek atom Bohr, energi akan diserap atau di pancarkan pada frekuensi tertentu akibat perpindahan elektron dari satu orbit ke orbit lain. Pada keadaan stabil atom hidrogen memiliki energi terendah atau elektron berada pada tingkat dasar. Untuk atom hydrogen, tingkat dasarnya pada n = 1. Keadaan dimana n >1 tidak stabil, keadaan ini dinamakana tereksitasi. Elektron yang berada pada keadaan tereksitasi akan memancarkan energi Ketika Kembali ke tingkat dasar, menghasilkan garis garis spectra.

 

 

c.       Kelemahan Atom Bohr

Gagasan elektron mengelilingi inti atom dalam orbit tertentu, seperti halnya sistem tatasurya sehingga teori atom Bohr dapat diterima pada waktu itu dan mudah dipahami. Pada perkembangan berikutnya, banyak gejala fisika tidak dapt dijelaskan oleh teori atom Bohr. Misalnya, jika atom ditempatkan dalam medan magnet terbentuk spektrum emisi yang lebih rumit. Gejala ini disebut Zeeman. Gejala tersebut tidak dapat dijelaskan dengan model atom Bohr, sehingga model atom Bohr perlu disempurnakan Kembali.

 

C.     Perkembangan Tabel Periodik

Di abad kesembilan belas, Ketika para kimiawan masih samar-samar dalam memahami gagasan atom dan molekul, dan belum mengetahui adanya elektron dan proton, mereka menyusun table periodic dengan menggunakan pengetahuannya tentang massa atom. Pada tahun 1864 kimiawan John Newlands memperhatikan bahwa jika unsur-unsur yang telah dikenla pada waktu itu disusun menurut massa atom, maka setiap unsur kedelapan memiliki sifat-sifat yang mirip.

Dalam waktu yang bersamaan, Lothar Meyer dan Mendeleyev menemukan hubungan massa atom dan sifat unsur secara lebih umum. Meyer mempelajari sifat berkala unsur berdasarkan pada volume atom yang diperoleh dari massa jenis atom. Lain halnya dengan Mendeleyev, dia Menyusun table periodik unsur berdasarkan massa atom sama seperti para pendahulunya. Keunggulan Mendeleyev adalah kemampuan memprediksi sifat unsur unsur yang belum ditemukan pada waktu itu.

a.       Sifat-Sifat Periodik Unsur

Pada tabel periodik menunjukkan sifat-sifat unsur yang cenderung beraturan baik dalam golongan yang sama maupun dalam periode yang sama. Keteraturan ini dampak dari konfigurasi elektronnya. Pada bagian berikut akan dipelajari beberapa sifat unsur yang penting berkaitan dengan kecebderungan unsur-unsur dalam tabel periodik.

1.      Jari-Jari Atom dan Ion

Ukuran atom sangat kecil, diperkirakan diameternya sekira 10^-10 m. untuk menentukan ukuran atom, terdapat masalah mendasar tentang batas paling luar. Sebab jarak kerapatan elektron paling luar terhadap inti tidak diketahui secara pasti, yang diketahui hanya kebolehjadian terbesar elektron berada pada jarak tertentu dari inti.

Jari-jari ion adalah jari-jari anion atau kation dalam senyawa kristal ionik. Jari-jari ion positif selalu lebih kecil dari pada jari-jari atomnya, sedangkan jari-jari anion selalu lebih besar dari jari-jari atomnya.

2.      Factor yang Memengaruhi Jari-jari Atom/Ion

Jari-jari suatu atom atau ion dipengaruhi terutama oleh muatan inti efektif dan jumlah tingkat energi yang dihuni oleh elektron. Disamping itu, lingkungan ikatan atom juga dapat mempengaruhi jari-jari.

3.      Kecenderungan Periodik Jari-Jari Atom

Pada periode yang sama dari kiri ke kanan, unsur-unsur golongan utama menunjukkan kecenderungan penurunan jari-jari atomnya. Hal ini disebabkan jumlah elektron valensi bertambah demikian pula jumlah muatan inti bertambah.

4.      Energi Ionisasi

Energi ionisasi disebut juga potensial ionisasi adalah perubahan entalpiyang diperlukan untuk melepaskan elektron valensi dari suatu atom atau ion dalam wujud gas. Energi ionisasi dinyatakan per mol atau per mol ion energi ionisasi pertama adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron dari atom netral.

5.      Kecenderungan Periodik Energi Ionisasi

Energi ionisasi seperti halnya jari-jari dipengaruhi oleh muatan inti efektif dan konfigurasi elektron. Umunya muatan inti efektif besar, energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom atau ion juga besar. Pada umunya, energi ionisasi pertama meningkat dari kiri ke kanan dalam periode yang sama dan menurun  dalam golongan yang sama dari atas ke bawah.

6.      Afinitas Elektron

Afinitas elekrton adalah perubahan entalpi Ketika lebih besar dari pada keadaan gas menerima elektron dari luar membentuk suatu anion. Umumnya kecenderungan periodik dari afinitas elektron kebalikan dari jari-jari atom. Jika jari-jari atom makin kecil, maka afinitas elektronnya makin besar. Sebaliknya makin besar ukuran atom, afinitas elektron makin kecil.

 

KESIMPULAN DAN SARAN

            Kesimpulan yang di dapat adalah Planck memiliki asumsi yang sangat berbeda dari konsep-konsep yang telah diterima. Planck menyatakan bahwa atom dan molekul dapat memancarkan (atau menyerap) energi hanya dalam kuantitas disket. Pada tahun 1905 Einsten menjelaskan gejala yang terjadi dalam efek fotolistrik. Einsten mengemukakan bahwa radiasi elektromagnetik mempunyai sifat seperti partikel. Partikel ini disebet foton yang memiliki energi dengan nilai tertentu sesuai persamaan Planck. Lalu tentang teori Bohr tentang atom, Bohr menyatakan atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck. Diungkapkan dalam empat postulat. Kemudian di dalam teori Bohr terdapat penjelasan energi dan jari-jari atom Bohr, peralihan antar tingkat energi, dan kelemahan atom Bohr. Kemudian perkembangan tabel periodik di buat pertama kali pada abad ke 19. Pada tahun 1864 kimiawan John Newlands memperhatikan bahwa jika unsur-unsur yang telah dikenla pada waktu itu disusun menurut massa atom, maka setiap unsur kedelapan memiliki sifat-sifat yang mirip. Dan pada waktu yang bersamaan Lothar Meyer dan Mendeleyev menemukan hubungan massa atom dan sifat unsur secara lebih umum.

            Saran saya jika kita ingin mempelajari materi ini lebih baik kita mempelajarinya dengan seksama. Karena pada materi ini butuh ketelitian dan fokus untuk memahami. Maka dari itu gunakan lah metode belajar yang menurut kalian nyaman dan mudah dipahami. Dan pastikan lingkungan atau keadaan sekitar tempat kamu belajar nyaman dan tentram, karena dengan lingkungan yang nyaman dapat menunjang dalam pembelajaran materi ini.

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Chang Reymond. 2004. Kimia Dasar konsep-konsep inti edisi ketiga jilid 1. Indonesia. Penerbit Erlangga.

Ismunandar. 2013. Kimia Dasar I : Struktur Atom. ITB. Dalam https://youtu.be/aLVrlGdYmEA (di tonton 24 September 2021)

Sunarya Yayan. 2016. Kimia Dasar 1. Berdasarkan Prinsip-prinsip Kimia Terkini. Bandung : CV Yrama Widya.