Chemistry Homework

CHEMISTRY HOMEWORK

1.       Give the description about Dalton’s atomic theory and model !

Jawaban : Pada sekitar tahun 1803, John Dalton mengemukakan postulat-postulat sebagai berikut.

·         Setiap unsur atas partikel yang sudah tak terbagi bernama atom.

·         Atom-atom dari suatu unsur adalah identik. Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula.

·         Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain, tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Reaksi kimia hanya merupakan penataan ulang atom-atom.

·         Senyawa terbentuk ketika atom-atom dari dua jenis unsur atau lebih bergabung dengan perbandingan tertentu.

Dalton menggambarkan atom sebagai sebuah bola pejal seperti pada tolak peluru namun ukurannya sangat kecil.

Kelemahan teori atom Dalton :

·         Tidak dapat menjelaskan gejala listrik dari materi

·         Ditemukan partikel yang lebih kecil dari atom, yaitu partikel katoda (elektron) dengan massa  9,11 x 10^-28 gram jauh lebih ringan dibanding massa atom yang paling sederhana yaitu atom Hidrogen.

2.       Give the description about Thomson’s atomic theory and model !

                Jawaban : Berdasarkan penemuan tabung katoda oleh William Crookers, maka Sir Joseph John Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katoda dan dapat dipastikan bahwa sinar katoda merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan di antara katoda dan anoda. Dari hasil percobaan ini, maka pada tahun 1897 Thomson menyatakan bahwa sinar katoda merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif (selanjutnya disebut elektron).

                Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom Dalton dan mengemukakan teori atom Thomson yang menyatakan bahwa ATOM MERUPAKAN BOLA PEJAL YANG BERMUATAN POSITIF DAN DI DALAMNYA TERSEBAR MUATAN NEGATIF ELEKTRON, SEPERTI KISMIS DI DALAM ROTI KISMIS.

3.       Give the description about Rutherford’s atomic theory and model !

        Jawaban : Ernest Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan beberapa berikut:

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, pada tahun 1911 Rutherford mengungkapkan model inti suatu atom. Pada model ini atom digambarkan sebagai ruangan kosong dengan inti padat yang mengandung muatan positif dan terletak di pusat.

Teori atom Rutherford adalah sebagai berikut :

·         Massa atom terpusat pada inti atom.

·         Elektron beredar mengelilingi inti pada jarak yang relatif jauh dari inti.

·         Ukuran atom sekitar 10^-8 cm dan inti atom 10^-13 cm.

Atau  dapat dikatakan bahwa ATOM TERDIRI DARI INTI ATOM YANG SANGAT KECIL DAN BERMUATAN POSITIF, DIKELILINGI OLEH ELEKTRON YANG BERMUATAN NEGATIF.

4.       Why the Thomson’s atomic model is called by plum pudding model (model roti kismis)?

Jawaban : Karena Thomson menggambarkan atom sebagai bola pejal yang bermuatan positif dan di dalamnya tersebar muatan negatif elektron. Maka dari itu dapat diumpamakan  atom yang bermuatan positif sebagai roti dan elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti sebagai kismisnya.

5. Give the description about cathode rays !

Bagaimana sifat berikut dapat diketahui ?

a.       Cathode rays is particle radiation

b.      Cathode rays is told as negatively charged particle

Jawaban : Sinar katoda adalah suatu radiasi yang memancar dari permukaan katoda menuju anoda dalam percobaan tentang hantaran listrik melalui tabung hampa udara yang dilakukan Rutherford.

a. Dalam percobaan sinar katoda yang dilakukan Thomson, sinar katoda merambat lurus dari katoda menuju anoda. Sinar katoda yang dapat memutar kincir menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan radiasi partikel.

b. Dalam percobaan yang sama dengan yang di atas, sinar katoda dibelokkan ke kutub listrik positif sehingga menunjukkan bahwa partikel sinar katoda bermuatan listrik negatif.  

6.       Explain the suitability of Rutherford’s atomic theory and result of alpha scattering (penghamburan sinar alfa) experiment !

(In the alpha scattering experiment, most of alpha particles are continued, and the other small parts are being turned and reflected. Explain your answer)

Jawaban : Rutherford bersama kedua asistennya melakukan eksperimen dengan cara menembaki lempeng emas yang sangat tipis dengan partikel sinar alfa berenergi tinggi. Hasilnya, ternyata sebagian besar partikel alfa dapat menembus lempeng, beberapa mengalami pembelokan yang cukup besar, dan bahkan beberapa di antaranya dipantulkan. Rutherford berpikir bahwa partikel alfa yang terpantul tersebut pastilah telah menabrak sesuatu yang sangat padat dalam atom. Fakta ini tidak sesuai dengan model yang dikemukakan oleh J.J. Thomson di mana atom digambarkan bersifat homogen pada seluruh bagiannya (tidak mengindikasikan adanya bagian yang lebih padat). Pada tahun 1911, Rutherford dapat menjelaskan penghamburan sinar alfa dengan mengajukan gagasan tentang inti atom. Dengan teori atom Rutherford yang disebutkan pada soal no. 3, penghamburan sinar alfa oleh lempeng emas tipis dapat dijelaskan sebagai berikut.

·         Sebagian besar partikel sinar alfa dapat tembus karena melalui daerah hampa.

·         Partikel alfa yang mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

·         Partikel alfa yang menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat pejal.

7.       Explain the weakness of  Rutherford’s atomic theory !

Jawaban : Kelemahan dari teori atom Rutherford adalah Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Menurut hukum fisika klasik, gerakan elektron mengitari inti akan disertai pemancaran energi berupa radiasi elektromagnet. Jika demikian, maka energi elektron akan semakin berkurang sehingga gerakannya akan melambat. Sementara, jika gerakan elektron melambat, maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akhirnya ia akan jatuh ke inti atom.

8.       How the Bohr’s atomic theory can be corrected  the weakness of  Rutherford’s atomic theory ?

(The weakness of  Rutherford’s atomic theory was successfully corected by Niels Bohr, Explain your answer)

              Jawaban : Untuk menutupi kelemahan teori atom Rutherford, Bohr mengemukakan empat postulat. Kesimpulannya, teori atom Bohr menyatakan bahwa elektron harus mengorbit di sekeliling inti atom seperti planet mengorbit matahari. Teori ini disambut sebagai langkah maju yang penting karena dengan cara memberi jarak pada orbit elektron, maka spektrum cahaya dari sebuah atom dapat dijelaskan. Elektron dapat berpindah dari satu orbit ke orbit lain dengan cara lompatan kuantum, dan lompatannya selalu melibatkan emisi atau absorpsi kuantum utuh dengan jumlah energi ekuivalen dengan hf atau kelipatannya,tapi tidak pernah ada nilai diantaranya. Keberhasilan teori ini juga terletak pada kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam spektrum hidrogen. Salah satu penemuannya yang cukup berguna adalah sekumpulan garis halus, terutama jika atom-atom yang dieksitasikan diletakkan pada medan magnet.

9. Explain the Bohr’s atomic theory !

              Jawaban : Bohr mengungkapkan sebagai berikut :

•       Elektron dengan jumlah energi tertentu akan tetap ada pada tingkat energi tertentu.

•       Elektron dapat pindah dari tingkat energi yang satu ke yang lain dengan melepaskan atau menyerap energi.

Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah di sekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

10.   Tentukan apakah perpindahan elektron berikut disertai pelepasan atau penyerapan energi:

a.       dari kulit K ke kulit M

b.      dari kulit L ke kulit K

Jawaban : a. Perpindahan elektron dari kulit K ke kulit M disebut eksitasi karena elektron berpindah dari kulit dalam ke kulit luar. Pada proses ini elektron akan menyerap energi.

b.  Perpindahan elektron dari kulit L ke kulit K disebut transisi karena elektron berpindah dari kulit luar ke kulit dalam. Pada proses ini elektron akan melepaskan energi.

       11.   Explain the weakness of  Bohr’s atomic theory !

               

                Jawaban : Kelemahan dari teori atom Bohr adalah :

• Struktur garis halus ini dijelaskan melalui modifikasi teori Bohr tetapi teori ini tidak pernah berhasil memerikan spektrum selain atom hidrogen.
• Belum mampu menjelaskan adanya stuktur halus (fine structure) pada spektrum, yaitu 2 atau lebih garis yang sangat berdekatan.
• Belum dapat menerangkan spektrum atom kompleks.
• Intensitasnya bersifat relatif dari tiap garis spektrum emisi.
• Efek Zeeman, yaitu terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet.

Selain itu, lintasan elektron yang sebenarnya masih mempunyai subkulit orbital bukan hanya berupa lingkaran, jadi tidak sesederhana teori Bohr. Model atom Bohr hanya dapat menerangkan model atom hihdrogen, belum dapat menerangkan model atom berelektron banyak. Teori Bohr tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, termasuk pengaruh medan magnetik terhadap atom.

      12. Diketahui massa sebuah elektron adalah 9,11x10^-28 gram dan muatannya 1,6x10^-19 coulomb.

a.       Berapakah total muatan listrik yang terkandung dalam 1 gram elektron?

                      b.    Sebuah baterai dapat menghasilkan muatan listrik sebanyak 6.000 coulomb. Berapa baterai seperti itu yang dibutuhkan sehingga menghasilkan muatan yang setara dengan muatan dalam 1 gram elektron?

Jawaban : a. Muatan listrik dalam 1 gram elektron = 1 gr / 9,11 x 10 (pangkat) -28 gr dikali 1,6 x 10 

                                                                                 (pangkat) -19 C

            

                                                                              = 1 / 14,576 x 10 (pangkat) -47 C

                                                                              = 14,576 x 10 (pangkat) 47 C

                  b. Baterai yang dibutuhkan untuk menghasilkan muatan yang setara dengan muatan 1 gram 

                      elektron =  14,576 x 10 (pangkat) 47 C / 6 x 10 (pangkat) 3 C

                = 2,4293 x  10 (pangkat) 44 baterai

   

               = 242.930.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 baterai

  13. Tentukan panjang gelombang bola tenis yang bergerak dengan kecepatan 200 Km/detik dan masa bola 20 gram, tentukan pula apakah termasuk spektrum elektromagnet gerak bola tersebut. (Panjang gelombang elektromagnet mulai dari sinar gama hingga gelombang radio)

Jawaban : ? = h /m.v

                    = 6,63 x 10 (pangkat) -34 J/detik : 0,02 kg x 2 x 10 (pangkat) 5 m/detik

                    = 6,63 x 10 (pangkat) -34 J : 4 x 10 (pangkat) 3 kg/m

 

                    = 1,6575 x 10 (pangkat) -37 m

                    = 1,6575 x  10 (pangkat) -28 nm

Gerak bola tersebut tidak termasuk spektrum elektromagnet karena gelombangnya terlalu kecil sehingga sulit untuk diamati.