Energi Atom dan Inti, NIRSAM

LOGO

Oleh : Nirsam, S.Pd

NIM. 13708259002

Energi Atom & Inti

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN SAINSPROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

MK. FISIKAProf. Jumadi

Energi Atom dan Inti

1. Energi Total Elektron

2. Tingkatan Energi Elektron

3. Energi Oleh Elektron saat Eksitasi dan saat Transisi

4. Energi Ionisasi

5. Energi Ikat Inti

Energi Total Elektron

Ingat kembali, bahwa Teori Atom Rutherford menyatakan:

1. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.

2. Atom bersifat netral

3. Selama mengelilingi inti, gaya sentripetal terbentuk dari gaya tarik menarik antara elektron dengan gaya inti atom (gaya Coulomb)

Energi Total Elektron

Berdasar Teori Atom Rutherford tersebut, maka berlaku :

spe FF

r

mv

r

ke 2

2

2

22

mvr

ke

Energi Total Elektron

Berdasarkan persamaan di atas akan didapat:

Sehingga Energi Total Elektron dengan:

E = Energi total elekton (joule)

k = konstanta gaya coulomb (k=9x109 Nm2/C2)

e = muatan elektron

r = jari-jari orbit elektron

2

2

r

keE

kE pEE

2

r

keEp

2

2

r

keEk

Tingkat Energi Elektron

Ingat kembali, Teori Atom Bohr: 1. Elektron-elektron pada atom

mengelilingi inti pada lintasan tertentu

2. Elektron akan melepaskan energi jika elektron berpindah dari lintasan luar ke lintasan dalam dan akan menyerap energi jika elektron berpindah dari lintasan dalam ke lintasan luar.

Tingkat Energi Elektron

Berdasarkan Teori Atom Bohr, maka tingkat energi elektron memenuhi persamaan:

dengan:

n = bilangan kuantum utama/ kulit ke n (n=1,2,3,..)

En = energi elektron pada kulit ke-n.

6,132n

eVEn

Tingkat Energi Elektron

Tingkat Energi Elektron pada atom Hidrogen (z=1) berlaku:

Dengan demikian, tingkat energi terendah untuk atom hidrogen (n = 1) adalah -13.6 eV. Tingkat energi berikutnya (n = 2) adalah -3.4 eV. Tingkat energi ketiga (n = 3) adalah -1.51 eV, dan seterusnya. Harga-harga energi ini adalah negatif, yang menyatakan bahwa elektron berada dalam keadaan terikat dengan proton.

2

6,13

n

eVEn

Energi Elektron saat Eksitasi dan Transisi

Perpindahan Elektron dari kulit dalam ke kulit luar disebut eksitasi , sedangkan perpindahan elektron dari kulit luar ke dalam disebut transisi.

Pada eksitasi, elektron menyerap energi Pada transisi, elektron melepaskan energi. Berlaku Persamaan:

awalakhir EEE

Energi Ionisasi

Energi Ionisasi adalah besarnya energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari kulit ke-n ke kulit tak hingga sehingga menyebabkan atom menjadi bermuatan/terionisasi.

Berlaku Persamaan:

awalakhirionisasi EEE

nionisasi EEE

nionisasi EE 0 nionisasi EE

Energi Ikat Inti

Sebelum dibahas lebih lanjut tentang energi ikat inti, perlu diingat kembali lambang atom suatu unsur sebagai berikut:

Dengan:

X = lambang unsur

Z = nomor atom

A = nomor massa

XAZ

Energi Ikat Inti

Contoh : Tentukan jumlah proton, neutron dan elektron dari unsur berikut!

Jawab :

A= 39, Z = 19

p=e=Z= 19 (atom K netral)

p+n= A, n=A-19 =39-19

=20

Jawab :

A= 9, Z = 4

p=Z =4

e=Z-2 = 4-2 = 2 (atom Be kekurangan 2 elektron)

p+n=A, n= A-p = 9-4

= 5

K3919

294Be

Energi Ikat Inti Atom

Energi Ikat Inti Atom adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan inti atom menjadi partikel-partikel pembentuknya (proton dan neutron )

Berdasarkan kesetaraan massa dan energi untuk konsep defek massa menurut Einstein, maka energi ikat inti dinyatakan dengan persamaan:

dengan

E = energi ikat inti (joule atau eV)

m = defek massa (sma atau kg)

c = kec. cahaya (3x108 m/s)

2mcE

Dengan memasukkan kesetaraan:

1 sma = 1,67 x 10-27 kg

1 eV = 1,6 x 10-19 joule

Maka diperoleh persamaan:

Dimana defek massa

Energi Ikat Inti Atom

smaMeVmxE /5,931

inp mmZAZmm int])([

Contoh Soal

Jawab. D

2

2

r

keE

2

2

r

keE

2

2

2r

keE

r

keE

2

2

r

keE

2

1. Energi total yang dimiliki elektron adalah ….

A. D.

B. E.

C.

1. Jawab. D

2

22

r

ke

r

keE

2

2

r

keE

Ek pEE

2

2

2 22

r

ke

r

keE

Contoh Soal

2. Energi elektron atom hidrogen pada

tingkat dasar adalah –13,6 eV. Energi

elektron pada lintasan L adalah ....

A. –54,4 eV D. –6,8 eV

B. –27,2 eV E. –3,4 eV

C. –13,6 Ev

Jawab. E

2. Jawab. E

Lintasan L , n = 2

2

6,13

n

eVEn

22

6,13 eVEn

eVeV

En 4,34

6,13

Contoh Soal

3. Elektron atom hidrogen model Bohr mengelilingi intinya dengan bilangan kuantum n. Bila energi elektron pada kulit itu bernilai 1/9 kali energi

elektron pada kulit pertama, maka nilai n itu adalah ....

A. 3 D. 16

B. 4 E. 32

C. 9

Jawab. A

3. Jawab A:

1: EEn

1:9

1

22 1

6,13:

6,13 eV

n

eV

1

1:

9

1

1

6,13:

6,1322

eV

n

eV

92 n

39 n

Contoh Soal

4. Sebuah atom akan memancarkan foton, apabila salah satu elektronnya....

A. meninggalkan atom

B. bertumbukan dengan elektron lainya

C. bertukar tingkat energi dengan elektron lain

D. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih rendah

E. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih tinggi

Jawab. D

4. Jawab.D

Elektron akan memancarkan atau melepaskan energi/foton jika mengalami transisi dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah (dari lintasan luar ke lintasan dalam)

Contoh Soal

5. Sebuah elektron bertransisi dari kulit ke-4 ke kulit ke-2, maka energi yang dilepaskan sebesar ….

A. 4,25 eV D. 2,35 eV

B. 3,40 eV E. 0,85 eV

C. 2,55 eV

Jawab. C

5. Jawab. C

Transisi dari nA =4 ke nB =2

BA nntransisi EEE

eVEtransisi ))4,3(85.0(

)2

6,13(

4

6,1322

eVeVEtransisi

eVeVEtransisi 55,2))4,385.0(

Contoh Soal

6. Afinitas elektron adalah ....A. energi yang dibebaskan pada saat

pembentukan ion positif

B. energi yang diserap pada saat pembentukan ion positif

C. sama dengan energi ionisasi.

D. energi yang dibebaskan pada saat pembentukan ion negatif

E. energi yang diserap pada saat pembentukan ion negatif

Jawab. D

Contoh Soal

7. Jika energi ionisasi atom 1/16 kali energi ionisasi atom tersebut pada keadaan dasarnya, maka nilai n adalah….

A. 2 D. 16

B. 4 E. 32

C. 8

Jawab. B

7. Jawab. B

nionisasi EE

161EEn

161

6,136,13 2

2

eV

n

eV

16

6,136,132

eV

n

eV

162 n

416 n

Contoh Soal

8. Energi yang diperlukan untuk mengeluarkan sebuah elektron dari sebuah atom atau molekul dan memindahkannya pada jarak tak hingga disebut ….

A. Energi Ikat Inti D. Energi Eksitasi

B. Energi Total Elektron E. Energi Ionisasi

C. Energi Transisi Elektron

Jawab. E

Contoh Soal

9.Jika massa inti = 7,01822 sma,

massa proton = 1,0078 sma, massa

neutron = 1,0086 sma, maka energi ikat inti adalah ....

A. 36,00 MeV D. 46,44 MeV

B. 36,87 MeV E. 46,87 MeV

C. 36,83 MeV

Li73

Li73

Jawab. B

9. Jawab. B

minti = 4,0020 sma, mp= 1,0078 sma,

mn = 1,0087 sma 1sma =930 MeV

A=7, z=3, maka energi ikat inti E= …. smaMeVmxE /5,931

smaMeVxmmZAZmE inp /5,931}])({[ int

smaMeVsE /5,931max}01822,7]0086,1)37(0078,1.3{[

MeVMeVxE 87,365,93103958,0

Li73

Contoh Soal

10. Jika massa proton=p, massa netron=n dan massa inti karbon=c maka energi ikat inti atom adalah ....

A. E= ( 6p + 6n –c ) 931,5 MeV B. E= ( 12p + 12n –c ) 931,5 MeV C. E= ( 6p + 6n +c ) 931,5 MeV D. E= ( 12p + 6n +c ) 931,5 MeV E. E= ( 6p - 6n –c ) 931,5 MeV

C126

Jawab. A

10. Jawab. A

minti = c, mp= p, mn = n

A=12, z=6, maka energi ikat inti E= ….

smaMeVxmmZAZmE inp /5,931}])({[ int

smaMeVscnpE /5,931max}])612(6{[

C126

MeVxcnpE 5,931)66(