View
62
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
1/15
VI. Spektrum Emisi Atom Hidrogen
Halaman ini mengenalkan spektrum emisi atom hidrogen, menunjukkan bagaimana
spektrum ini muncul akibat perpindahan elektron diantara tingkat-tingkat energi dalam
atom. Bagian ini juga membahas bagaimana spektrum dapat digunakan untukmenentukan energi ionisasi hidrogen.
Mengamati spektrum emisi hidrogen
Tabung sinar hidrogen adalah suatu tabung tipis yang berisi gas hidrogen pada tekanan
rendah dengan elektroda pada tiap-tiap ujungnya. Jika anda melewatkan tegangan tinggi(katakanlah, 5 !olt", tabung akan menghasilkan sinar berwarna merah muda yang
terang.
Jika sinar tersebut dilewatkan pada prisma atau kisi di#raksi, sinar akan terpecah menjadi
beberapa warna. $arna yang dapat anda lihat merupakan sebagian kecil dari spektrumemisi hidrogen. %ebagian besar spektrum tak terlihat oleh mata karena berada pada
daerah in#ra-merah atau ultra-!iolet.
&ada #oto berikut, sebelah kiri menunjukkan bagian dari tabung sinar katoda, dan sebelah
kanan menunjukkan tiga garis yang paling mudah dilihat pada daerah tampak (!isible"dari spektrum. (mengabaikan 'pengotor' biasanya berada di sebelah kiri garis merah,
yang disebabkan oleh cacat pada saat #oto diambil. )ihat catatan di bawah"
Memperlebar spektrum emisi hidrogen hingga UV dan IR
*da lebih banyak lagi spektrum hidrogen selain tiga garis yang dapat anda lihat denganmata telanjang. Hal ini memungkinan untuk mendeteksi pola garis-garis pada daerah
ultra-!iolet dan in#ra-merah spektrum dengan baik.
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
2/15
Hal ini memunculkan sejumlah 'deret' garis yang dinamakan dengan nama penemunya.
+ambar di bawah menunjukkan tiga dari deret garis tersebut, deret lainnya berada di
daerah in#ra-merah, jika digambarkan terletak di sebelah kiri deret &aschen.
+ambar tersebut cukup rumit, sehingga kita akan membahasnya sedikit saja. &ertama
lihat deret )yman pada sebelah kanan gambar deret ini paling lebar dan paling mudahdiamati.
eret )yman merupakan deret garis pada daerah ultra-!iolet. &erhatikan bahwa garismakin merapat satu sama lain dengan naiknya #rekuensi. *khirnya, garis-garis makin
rapat dan tidak mungkin diamati satu per satu, terlihat seperti spektrum kontinu. Hal itu
tampak sedikit gelap pada ujung kanan tiap spektrum.
emudian pada titik tertentu, disebut sebagai deret limit (limit series", deret terhenti.
Jika anda melihat deret Balmer atau &aschen, anda akan melihat polanya sama, tetapi
deretnya menjadi makin dekat. &ada deret Balmer, perhatikan posisi tiga garis yang
tampak pada #oto di bagian atas.
Sesuatu yang mempersulit frekuensi dan panang gelombang
*nda akan sering mendapatkan spektrum hidrogen dinyatakan dengan panjanggelombang sinar bukan #rekuensi. %ayangnya, karena hubungan matematika antara
#rekuensi sinar dan panjang gelombangnya, anda mendapatkan dua gambaran spektrum
yang sangat berbeda jika mengalurkannya terhadap #rekuensi atau panjang gelombang.
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
3/15
Hubungan antara frekuensi dan panang gelombang
Hubungan matematisnya
&engaturan ulang persamaan tersebut akan menghasilkan persamaan baik untuk panjang
gelombang maupun #rekuensi.
*pakah ini berarti ada hubungan kebalikan antara keduanya #rekuensi yang tinggi
berarti panjang gelombangnya rendah dan sebaliknya./ 0p1
Menggambarkan spektrum hidrogen berdasarkan panang gelombang
%eperti inilah spektrum yang terlihat jika anda mengalurkannya berdasarkan panjanggelombang bukan #rekuensi
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
4/15
dan, hanya untuk mengingatkan anda bahwa spektrum berdasarkan #rekuensi akan
tampak seperti ini
*pakah ini membingungkan2 baik, menurut saya ini sangat membingungkan3 Jadi apa
yang anda lakukan dengan hal ini2
4ntuk halaman berikutnya saya hanya akan memperlihatkan spektrum yang dialurkanterhadap #rekuensi, karena lebih mudah untuk menghubungkannya dengan apa yang
terjadi dalam atom. Hati-hati, spektrum akan terlihat berbeda tergantung pada bagaimana
spektrum tersebut dialurkan, tetapi, selain itu, abaikan !ersi panjang gelombang, kecualipengujimu menghendakinya. Jika anda mencoba untuk mengetahui kedua !ersi, anda
hanya akan mendapatkan sesuatu yang membingungkan3
Menelaskan spektrum emisi hidrogen
!ersamaan "almer dan Rydberg
engan sedikit pengetahuan matematika yang mengagumkan, pada 665 Balmer
memberikan rumus sederhana untuk memperkirakan panjang gelombang dari beberapa
garis yang sekarang kita kenal dengan deret Balmer. Tiga tahun berikutnya, 7ydbergmembuat rumus yang lebih umum sehingga dapat diterapkan untuk memperkirakan
panjang gelombang beberapa garis pada spektrum emisi hidrogen.
7ydberg memberikan rumus
7H merupakan konstanta yang disebut dengan konstanta 7ydberg.
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
5/15
n dan n8 merupakan bilangan bulat (seluruh angka". n8 lebih besar daripada n. engan
kata lain, jika n, katakanlah 8, maka n8 dapat berupa seluruh angka antara 9 dan tak
hingga.
Berbagai kombinasi angka dapat anda masukkan ke dalam rumus, sehingga anda dapat
menghitung panjang gelombang dari suatu garis pada spektrum emisi hidrogen danterdapat kesamaan antara panjang gelombang yang anda dapatkan dengan menggunakan
rumus ini dengan yang diperoleh dari hasil analisis spektrum aslinya.
*nda dapat juga menggunakan !ersi yang dimodi#ikasi dari persamaan 7ydberg untuk
menghitung #rekuensi masing-masing garis. &ersamaan yang dimodi#ikasi dapat anda
peroleh dari persamaan sebelumnya dan rumus panjang gelombang dan #rekuensi pada
bagian sebelumnya.
Asal usul spektrum emisi hidrogen
+aris-garis pada spektrum emisi hidrogen membentuk pola yang umum dan dapat
ditunjukkan dengan persamaan yang (relati#" sederhana. :asing-masing garis dapat
dihitung dari kombinasi angka-angka sederhana.
:engapa hidrogen mengemisikan sinar ketika tereksitasi dengan adanya tegangan tinggi
dan apa arti dari semua angka-angka itu2
etika tak ada yang mengeksitasi, elektron hidrogen berada pada tingkat energi pertama tingkat yang paling dekat dengan inti. Tetapi jika anda memberikan energi pada atom,
elektron akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi atau bahkan dilepaskan dariatom.
Tegangan tinggi pada tabung sinar hidrogen menyediakan energi tersebut. :olekulhidrogen awalnya pecah menjadi atom-atom hidrogen (oleh karena itu disebut spektrum
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
6/15
emisi atom hidrogen" dan elektron kemudian berpromosi ke tingkat energi yang lebih
tinggi.
:isalkan suatu elektron tereksitesi ke tingkat energi ketiga. ;lektron akan cenderung
melepaskan energi lagi dengan kembali ke tingkat yang lebih rendah. Hal ini dapat
dilakukan dengan dua cara yang berbeda.
;lektron dapat turun, kembali lagi ke tingkat pertama, atau turun ke tingkat kedua dan
kemudian, pada lompatan kedua, turun ke tingkat pertama.
Mengikat suatu elektron untuk melompat ke garis tertentu pada spektrum
Jika suatu elektron turun dari tingkat-9 ke tingkat-8, akan melepaskan energi yang sama
dengan beda energi antara dua tingkat tersebut. ;nergi yang diperoleh dari lepasnya
elektron ini muncul sebagai sinar (dimana 'sinar' tersebut termasuk dalam daerah 4? dari 8,D8. %ehingga yang manakah dari dua nilai ini yang anda
alurkan terhadap ,5?2
Hal ini tak masalah, selama anda selalu konsisten dengan kata lain, anda selalumengalurkan perbedaan #rekuensi terhadap salah satu dari angka yang lebih tinggi atau
yang lebih rendah. &ada titik yang akan anda amati (dimana perbedaannya nol", nilaikedua #rekuensi sama.
%ebagaimana yang anda lihat pada gra#ik di bawah. engan mengalurkan kedua kur!ayang mungkin pada gra#ik yang sama, kur!a akan lebih mudah diekstrapolasikan. ur!a
lebih sulit untuk diektrapolasikan dibandingkan dengan garis lurus.
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
14/15
edua garis menunjukkan limit deret sekitar 9.86 E 5 HF.
Jadi sekarang kita akan menghitung energi yang diperlukan untuk melepaskan elektrontunggal dari atom hidrogen. =ngat persamaan pada halaman di atas
ita dapat menentukan perbedaan energi antara keadaan dasar dan titik dimana elektronmeninggalkan atom melalui substitusi nilai #rekuensi yang kita dapatkan dan mencari
nilai konstanta &lanck dari buku.
5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen
15/15
Hasil ini memberikan pada anda energi ionisasi untuk atom tunggal. 4ntuk menentukanenergi ionisasi yang normal, kita perlu mengalikannya dengan banyaknya atom pada satu
mol atom hidrogen (konstanta *!ogadro" dan kemudian membaginya dengan untuk
mengubahnya menjadi kilojoule.
Recommended