Atom berelektron banyak

12
ATOM BERELEKRON MODUL 5 BANYAK PENDAHULUAN Dalam modul ini anda akan mempelajari atom berelektron banyak, spin elektron dan larangan pauli, keadaan elektron dalam atom berelektron banyak, sifat-sifat unsur, momentum sudut total, kopling LS, kopling JJ, spektrum satu elektron, spektrum dua elektron, dan spektrum sinar X. Setelah mempelajari modul ini anda diharapkan memiliki kemampuan untuk dapat: 1. Menjelaskan spin elektron dan larangan pauli 2. Menjelaskan jenis-jenis reaksi inti 3. Menjelaskan keadaan elektron dalam atom berelektron banyak 4. Menjelaskan sifat-sifat unsur 5. Menjelaskan momentum sudut total 6. Menjelaskan kopling LS 7. menjelaskan kopling JJ 8. menjelaskan spektrum satu elektron 9. Menjelaskan spektrum dua elektron 10. Menjelaskan spektrum sinar X anda lebih berhasil mempelajari modul ini ikuti petunjuk belajar berikut ini: 1. Baca dan pahami konsep dasar materi ini, lalu kaitkan dengan kehidupan nyata. 2. Tulis peta konsep tentang materi tersebut, lalu coba jelaskan dengan kata- kata sendiri. 3. Kerjakan soal-soal latihan dengan tuntas. 4. Jika ada soal yang belum bisa dikerjakan, coba perhatikan rumus dasar tentang materi tersebut. 5. Mantapkan pemahaman anda, dengan cara berdiskusi dengan teman sejawat.

Transcript of Atom berelektron banyak

Page 1: Atom berelektron banyak

ATOM BERELEKRON MODUL 5 BANYAK

PENDAHULUAN

Dalam modul ini anda akan mempelajari atom berelektron banyak, spin elektron

dan larangan pauli, keadaan elektron dalam atom berelektron banyak, sifat-sifat

unsur, momentum sudut total, kopling LS, kopling JJ, spektrum satu elektron,

spektrum dua elektron, dan spektrum sinar X. Setelah mempelajari modul ini anda

diharapkan memiliki kemampuan untuk dapat:

1. Menjelaskan spin elektron dan larangan pauli

2. Menjelaskan jenis-jenis reaksi inti

3. Menjelaskan keadaan elektron dalam atom berelektron banyak

4. Menjelaskan sifat-sifat unsur

5. Menjelaskan momentum sudut total

6. Menjelaskan kopling LS

7. menjelaskan kopling JJ

8. menjelaskan spektrum satu elektron

9. Menjelaskan spektrum dua elektron

10. Menjelaskan spektrum sinar X

anda lebih berhasil mempelajari modul ini ikuti petunjuk belajar berikut ini:

1. Baca dan pahami konsep dasar materi ini, lalu kaitkan dengan kehidupan

nyata.

2. Tulis peta konsep tentang materi tersebut, lalu coba jelaskan dengan kata-

kata sendiri.

3. Kerjakan soal-soal latihan dengan tuntas.

4. Jika ada soal yang belum bisa dikerjakan, coba perhatikan rumus dasar

tentang materi tersebut.

5. Mantapkan pemahaman anda, dengan cara berdiskusi dengan teman

sejawat.

Page 2: Atom berelektron banyak

Kegiatan Belajar 8

ATOM BERELEKTRON BANYAK

7.1 Pendahuluan

Mekanika kuantum dapat menerangkan sifat tertentu atom hydrogen (1H1),

tetapi tidak bisa menjelaskan atau menyusun suatu model untuk atom

berelektron banyak. Kesulitan tersebut terletak pada perumusan

matematik, misalnya atom helium z = 2, hal ini berarti kita harus memasok

2 elektron. Ketika electron pertama kita masukkan, tingkat energinya

berada atau mencapai tingkat dasar. Hasil ini sesuai dengan tingkat-tingkat

energi pada atom hidrogen yang sudah kita pelajari. Tetapi ketika kita

memasukkan electron kedua, selain merasakan tarikan dari inti atom

dengan z = 2, ia juga mengalami tolakan elektrik dari electron pertama.

Sedangkan ē pertama mengalami tolakan akibat masuknya ē kedua, hal ini

mengubah tingkat energi electron pertama. Pemecahan persamaan yang

bersangkutan guna memperoleh tingkat enegi, suatu atom dengan dua atau

lebih electron merupakan suatu hal yang tidak mungkin tercapai.

Jika suatu atom dengan z lebih dari satu electron, kecenderungan

menempati tingkat energi terendah yang paling mungkin. Ini berarti semua

electron akan menempati tingkat 1s. Perlu diketahui bahwa unsur gas

mulia cenderung tidak reaktif dan hampir semua keadaan tidak dapat

membentuk senyawa kimia.

7.2 Spin Elektron dan Larangan Pauli

Teori atom hydrogen tidak dapat memberikan atom yang berelektron

banyak secara lengkap tanpa memasukkan spin electron dan prinsip

ekslusi yang berpautan dengannya.

Menurut pandangan Goudsmit dan Uhlenbeck tentang gambaran klasik

dari ē sebagai bola yang berpusing pada sumbunya, pusingan ini berkaitan

dengan momentum sudut dan arena electron bermuatan negatif, ē

bermomen magnertik (μs) yang arahnya berlawanan dengan momentum

sudut (Ls).

Supaya ē memiki momentum sudut yang berpautan dengan spin electron,

benda sekecil itu harus berpusing dengan kecepatan ekuatorial

(katulistiwa) yang besarnya beberapa kali kecepatan cahaya. Ide ini tidak

bersesuaian dengan kehidupan sehari-hari karena tidak sesuai dengan

konsep klasik.

Pada tahun 1929 sifat pokok spin ē dikokohkan oleh pengembangan

mekanika kuantum Paul Dirac, dari persamaan energi non relativistic.

E = Vm

P

2

2

Page 3: Atom berelektron banyak

Dan energi relativistik

E = 21

2242

0 Vcpcm

Dari persamaan di atas Paul Dirac mendapatkan sebuah partikel yang

mempunyai massa dan muatan seperti electron, harus memiliki momentum

sudut intrinsic dan momen magnetic.

Bilangan kuantum s digunakan untuk memerikan momentum sudut spin ē.

Harga s yang diperbolehkan ialah s = +2

1 , besarnya sudut spin ē adalah:

S = 1ss ћ

S = 2

3 (momentum sudut spin)

L = 1 ћ (momentum sudut ē)

Dengan memasukkan spin ē dengan prinsip pauli, maka dua ē dalam

sebuah atom tidak boleh memiliki himpunan bilangan kuantum (n, , m ,

sm ) yang sama. Asas Larangan Pauli merupakan aturan paling penting

yang mengatur struktur atom.

Berikut ini akan digambarkan bagaimana asas pauli bekerja dalam suatu

atom yang memiliki ē banyak, misal z = 3 ilustrasi struktur atomnya

sebagai berikut: karena ē pertama akan memliki himpunan bilangan

kuantum (n, , m , sm ) = (1,0,0,+2

1) dan (1,0,0, -

2

1), ē ketiga tidak

boleh memiliki himpunan bilangan kuantum yang sama seperti kedua ē

pertama, akibatnya ia tidak boleh menempati tingkat n = 1. oleh karena itu

ē ketiga harus pergi ke tingkat n = 2 (2s atau 2p), dengan bilangan

kuantum (n, , m , sm ) = (1,0,0,+2

1) atau (1,0,0,-

2

1). Untuk z = 5 (n,

, m , sm ) = (2,1,0,+2

1) atau (2,1,0,-

2

1) atau (2,1,1,+

2

1) atau (2,1,1,-

2

1) atau (2,1,-1,+

2

1) atau (2,1,-1,-

2

1), karena z = 5 maka n = 2, = 0,1

m = 1,0. Dengan z = 5 (Boron) ē tidak dapat lagi menempati keadaan

2s, tetapi menempati sub tingkat 2p. oleh karena itu dapat kita perkirakan

bahwa sifat Boron dengan tambahan 1 ē 2p akan berbeda dari sifat Litium

yang hanya memiliki ē 2s.

Proses menggunakan habis semua bilangan kuantum yang mungkin bagi

satu tingkat, dan kemudian menempatkan ē pada tingkat berikutnya. Hal

inilah yang menyebabkan berbedanya berbagai sifat kimia dan fisika.

7.3 Keadaan Elektron dalam Atom Berelektron Banyak

Page 4: Atom berelektron banyak

Berikut ini akan diberikan tingkat-tingkat energi dalam atom ē banyak,

seiring dengan penambahan nomor atom tersebut.

6p

5d

6s

5s

4p

3d

4s

3p

3s

2p energi

2s

1s

gambar 7.1. Sub kulit atom dalam urutan pertambahan energi dan tidak

di dasarkan pada suatu skala tertentu.

Tingkat 1s memiliki tingkat energi terendah. Enegi tingkat 2s selalu selalu

sedikit lebih rendah dari pada 2p (struktur halus antara 2s dan 2p sangat

kecil, sehingga tidak dapat diperlihatkan pada slaka diagram ini). Elektron

2s merasakan daya tarik yang lebih besar dari inti atom di bandingkan

dengan tarikan yang dirasakan oleh ē 2p, karena itu ē 2s terikat lebih kuat

pada atom, sehingga energinya lebih rendah.

Semua nilai tingkat n dan tertentu, misal (2s atau 3d) dikenal sebagai

sub kulit. Jumlah ē yang dapat ditempatkan pada setiap sub kulit adalah

2(2 +1). Faktor (2 +1) berasal dari nilai m yang berbeda untuk setiap

, factor 2 datang dari kedua nulai m yang berbeda untuk sm = +2

1.

Kulit atomik atau sub kulit atomik yang berisi penuh jatah elektronnya

disebut tertutup. Sebuah sub kulit s ( =0) yang tertutup mengandung 2 ē,

sub kulit p ( =1) tertutup mempunyai 6 ē, d ( =0) mempunyai 10 ē dan

seterusnya.

Momentum sudut orbital total dan spin total dalam sub kulit tertutup

adalah nol. ē dalam kulit tertutup semuanya terikat kuat karena muatan inti

yang positif lebih besar dari pada muatan negative ē perisai (terhalang)

yang di dalam. Sehingga atom ini tidak menarik ē lain dan electron-

elektronnya tidak mudah terlepas, atom semacam itu bersifat kimiawi

pasif, seperti pada gas mulia.

Page 5: Atom berelektron banyak

s d

f d p

f d p s

d p s

energi d p s

p s

p s

s s

n = 1 2 3 4 5 6 7

gambar 7.2 Urutan keadaan kuantum dalam atom.

7.4 Sifat-Sifat Unsur

Struktur atom atau konfigurasi dari suatu atom membantu kita untuk memahami

sifat-sifat fisika dan kimia bebagai unsur.

1. Sub-kulit yang terisi penuh merupakan konfigurasi paling mantap.

2. Sub-kulit yang terisi penuh tidak memberi saham pada sifat fisika dan

kimia.

Sifat fisika dari berbagai unsur berdasarkan teori atom.

1. Jari-jari atom

Jari-jari sebuah atom bukan suatu besaran yang tertentukan secara pasti,

hal ini karena ukuran sebuah atom oleh rapat probabilitas ē. Jari-jari atom

tidak dapat diukur melalui peercobaan. Pengukurannya dilakukan dengan

mengukur jarak antara atom dalam sebuah kristal yang mengandung unsur

itu.

2. Energi ionisasi

Energi minimum yang diperlukan untuk membebaskan sebuah electron

dari atomnya. Misal atom Hidrogen (E = 13,6 eV) Helium E = 24,6 eV

untuk ē pertama dan E = 54,4 eV untuk ē kedua.

3. Resistivitas elektrik ()

= 1,7 .10-6

Ω Cm resistivitas paling kecil bagi tembaga.

= 2 . 1017

Ω Cm resistivitas bagi belerang.

Dari sudut pandang atom, arus bergantung pada aliran ē yang relative

lemah ikatannya yang mudah dibebaskan dari atomnya dengan

mengenakan beda potensial.

4. Suseptibilitas (X)

Bila suatu bahan ditempatkan dalam suatu medan magnet dengan

intensitas B , maka bahannya termagnetisasi yang besarnya sebanding

dengan B.

Page 6: Atom berelektron banyak

Suatu bahan yang tadinya tidak termagnetisasi, jika diberi magnet B,

maka bahan tersebut bersifat magnet, bahan ini disebut paramagnetik (X >

0) dan apabila suatu untai listrik dikenakan suatu medan magnet, maka

akan mengalir arus imbas dalam untai tersebut. Arus imbas ini

menimbulkan medan magnet yang cendrung melawan medan yang

dikenakan. Untai elektrik adalah ē yang mengorbit dan arus imbas sedikit

penambahan atau pengurangan laju ē dalam orbitnya, ini yang

menghasilkan medan B . Bahan dengan arah melawan medan B yang

dikenakan, maka (X < 0) disebut diamagnetic. Sedangkan fotomagnetik

tidak bergantung pada medan magnet B luar, sehingga X tidak

terdefinisikan.

7.5 Momentum Sudut Total ( J )

Elektron dalam sebuah atom selalu memiliki:

Momentum sudut orbital L tertentu

Momentum sudut spin S tertentu

Kedua momentum sudut ini memberi sumbangan pada momentum sudut

total J dari atom tersebut. Setiap momentum sudut total J harus

terkuantisasi yang besarnya:

J = 1JJ ћ (momentum sudut atomik total)

Dan besarnya momentum sudut dalam komponen z adalah:

Jz = Mj ћ (komponen dari momentum sudut atomik

total)

dengan Mj merupakan bilangan kuantum yang mengatur J dan Jz.

Momentum sudut tetap diberikan oleh elektron tunggal. Atom unsur group

I dalam tabel periodik, seperti Hidrogen (H), Litium (Li), Natrium (Na).

Besar momentum sudut orbital untuk sebuah elektron atomik sangat

ditentukan oleh bilangan kuantum orbital .

L = 1 ћ

Lz = m ћ

Demikian pula halnya dengan momentum sudut spin.

S = 1ss ћ

Sz = sm ћ

Karena L dan S merupakan vector, keduanya harus dijumlahkan secara

vector, sehingga menghasilkan momentum sudut total J dari suatu atomik.

SLJ

biasanya digunakan lambing j dab mj untuk bilangan kuantum yang

memberikan J dan Jz untuk electron tunggal, sehingga:

J = 1jj ћ

Jz = mj ћ

Mo M = X B

Page 7: Atom berelektron banyak

Sehingga:

Jz = Lz ± Sz

mj = m ± sm .

Momentum sudut L dan S berinteraksi secara magnetis seperti yang kita

lihat dalam pasal 7.2, dan sebagai hasil timbul torka terhadap masing-

masing. Jika tidak terdapat medan magnetic eksternal, momentum sudut

total J kekal baik arah maupun besarnya, dan efek torka internal hanya

menimbulkan prosesi dari L dan S di sekitar arah resultannya J. Namun

jika terdapat medan magnetic eksternal B, maka J berpresesi di sekitar

arah B, sedangkan L dfan S meneruskan berpresesi di sekitar J.

7.6 Kopling LS

Pola yang biasa untuk semua atom, kecuali atom yang sangat berat ialah,

bahwa momentum sudut orbital Ldari berbagai electron terkopel bersama

secara listrik menjadi resultan tunggal, dan momentum sudut spin Si

terkopel bersama menjadi

resultan tunggal lainnnya S secara bebas. Kita akan memeriksa penyebab

kelakuan ini kemudian dalam pasal berikut. Momentum L dan S

berinteraksi magnetis melalui efek spin untuk membentuk momentum

sudut total J.

Bila momentum sudut total J terbentuk oleh lebih dari satu electron

yang menyumbang momentum sudut orbital dan spin. J merupakan tetap

jumlah vector dari momentum individual. Skema ini disebut kopling LLS

(sambatm LS) yang dapat diringkas sebagai berikut:

iLL

iSS

SLJ

momentum sudut L dan S berinteraksi magnetic melalui efek spin orbit

untuk membentuk momentum sudut total J .

Skema LS ditentukan oleh kuat relative gaya listrik yang mengkopel

momentum sudut orbital individual menjadi suatu resultan L dan

momentum sudut spin individual menjadi suatu resultan S. Kopling antara

berbagai L, biasanya sedemikian sehingga konfigurasi energi terendah

adalah konfigurasi dengan L maksimum. Efek ini mudah dimengerti jika

kita membayangkan terdapat dua electron dalam orbit Bhor yang sama.

Karena electron saling tolak menolak secara listrik, electron cenderung

untuk berputar mengelilingi inti dengan arah yang sama sehingga

memaksimumkan L.

7.7 Kopling JJ

Page 8: Atom berelektron banyak

Gaya listrik yang terkopel dalam Li menjadi vector tunggal L dan Si

menjadi vector S , ini lebih kuat dari gaya spin orbit magnetic yang

mengkopel L dan S membentuk J dalam atom ringan. Gaya listrik yang

mengkopel Li menjadi L mendominasi, walaupun terdapat medan magnet

eksternal yang agak besar. Dalam kasus ini presesi J dalam mengelilingi

B lebih lambat dari pada presesi L dan S yang mengelilingi J .

Namun, dalam atom berat muatan inti cukup besar untuk menghasilkan

interaksi spin-orbit yang orde besarnya sama dengan interaksi listrik antara

Li dan Si, dan skema kopling LLS mulai tidak berlaku. Ketakberlakuan

serupa juga terjadi dalam medan magnetic eksternal kuat (> 1T), yang

menimbulkan efek Paschen-Back dalam spectrum atomic.

Dalam batas kegagalan kopling L S , momentum sudut total Ji dari

electron masing-masing dapat dijumlahkan langsung membentuk

momentum sudut J dari keseluruhan atom itu, situasi ini dikenal sebagai

kopling j-j (sambatan j-j) karena masing-masing Ji diperikan dengan

bilangan kuantum j. maka:

SiLiJi

JiJ

7.8 Spektrum Satu Elektron

Faktor-faktor tambahan ini memecah keadaan energi tertentu menjadi sub-

keadaan garis spectral. Kaidah seleksi untuk transisi yang diizinkan di sini

ialah Δl = ±1.

Efek yang kedua ini jelas terlihat untuk keadaan dengan n dan I kecil, dan

pertama kaliu di temukan dalam tahun 1947 dalam “pergeseran Lamb”

dari keadaan 22 S ½. Berbagai pemisdahan yang memecahkan garis

spectral Hot

(n = 3 n) menjadi tujuh komponen yang berjarak berdekatan.

Jadi dalam aproksimasi (hampiran) pertama kita harapkan, tingkat energi

natrium akan sama dengan tingkat energi hydrogen, kecuali tingkat yang

terendah yang bersesuaian dengan n = 3 alih-alih n = 1 karena prinsip

ekslusi.

7.9 Spektrum Dua Elektron

Elektron tunggal merupakan penyebab timbulnya tingkat energi dari

keduanya, hidrogen dan natrium. Namun terdapat dua electron 1s dalam keadaan

dasar helium dan sangat menarik untuk membahas efek kopling LS dalam sifat

dan kelakuan atom helium. Untuk melakukan hal itu, mula-mula kita perhatikan

kaidah seleksi untuk transisi terizinkan di bawah kopling LS:

ΔL = 0, ±1

ΔJ = 0, ±1 (kaidah seleksi LS)

ΔS = 0

Page 9: Atom berelektron banyak

Bila hanya satu electron yang terkait, ΔL = 0 dilarang dan ΔL = ± I

merupakan satu-satunya kemungkinan. Selanjutnya, J harus berubah jika

keadaan awal memiliki J, sehingga J = 0 ± J = 0 terlarang.

7.10 Spektrum Sinar X

Sewaktu mempelajari pemijaran gas bertekanan rendah W.C. Roentgen

pada tahun 1895 melihat terjadinya fluoresensi atau pendaran pada kertas

yang dilapisi bahan pendar barium platino cyanida yang di tempatkan

menghadap tabung gas pijar, meskipun permukaan kertas yang menghadap

tabung adalah yang tidak berlapiskan bahan pendar, dan bahkan pada jarak

sejauh 2 meter. Lebih lanjut Roentgen berkesimpulan bahwa: radiasi yang

menghasilkan pendaran itu berasal dari bagian tabung yang ditumbuk sinar

katoda.

Beberapa kesimpulan hasil penelitian Roentgen tentang radiasi sinar

Roentgen atau sinar X adalah sebagai berikut:

Hampir semua bahan dapat ditembus sinar X. Sinar itu dapat

menembus balok kayu setebal 3 cm, tetapi menjadi cukup lemah

setelah menembus alumunium setebal 1,5 cm. dengan

menempatkan tangan di antara tabung sinar X dan tabir berlapiskan

bahan pendar, akan terlihat bayangan tulang tangan di tabir

flouresensi itu.

Sinar X dapat menghitamkan kertas potret.

Sinar X tidak dapat dikumpulkan oleh lensa.

Sinar X ini didapatkan menjalar menurut garis lurus walaupun

melalui medan listrik dan magnetik, tetap dapat menembus bahan

dengan mudah, menyebabkan bahan fosforesen berkilau dan terjadi

perubahan flat fotografik.

Sinar x dapat menetralkan muatan pada benda bermuatan listrik

positif maupun negative. Ini berarti sinar X dapat menghasilkan

muatan listrik sewaktu melintasi medium.

Sinar X terjadi apabila sinar katode membentur bahan padat

terutama logam.

Spektrum sinar X yang malar merupakan hasil dari kebalikan efek foto

listrik, dengan energi kinetik electron tertransformasi menjadi foton

berenergi hv. Spektrum diskritnya, dipihak lain penyebabnya adalah

transisi elektronik dalam atom yang telah diganggu oleh electron yang

datang.

Jika electron berenergi tinggi menumbuk atom dan melepaskan sebuah

elektron kulit K (electron K juga dapat dinaikkan kekeadaan kuantum

yang lebih atas yang tak terisi, tetapi perbedaan energi yang diperlukan

untuk hal itu dan perbedaan energi untuk melepaskan elektron tidak

penting, hanya 0,2 persen untuk natrium dan lebih kecil lagi untuk atom

yang lebih berat).

Kita mudah mendapatkan hubungan aproksimasi antara frekuensi garis

sinar X Kα dari suatu unsure dan nomor atomiknya Z. Foton K (x

Page 10: Atom berelektron banyak

dipancarkan jika electron L (n = 2) melakukan transisi ke keadaan K yang

kosong (n = 1). Untuk mendapatkan frekuensi foton Kα dengan

mengambil ni = 2 dan nf = 1, dan mengganti e4 dengan (Z – 1)

2 e

4 ,

sehingga:

4

)1(3

2

1

1

1

4

)1(11

8

1 2

22

2

2232

42

ZcRZcR

nnh

eZmv

ifo

dengan R = 32

4

8 ch

me

= 1,097 x 10

7 m

-1 menyatakan konstanta Rydberg.

Energi foton sinar X Kα diberikan dalam elektron-volt bergantung dari (Z

- 1), menurut rumus E (Kα) = 10.2 eV x (Z – 1)2.

Dalam tahun 1913 – 1914 Fisikawan Inggris yang masih muda H.G.

Moseley membenarkan persamaan di atas dengan mengukur frekuensi Kα

untuk banyak sekali unsur dengan memakai metode difraksi.

Spectrum sinar X yang malar, merupakan hasil dari kbalikan efek foto

listrik, dengan energi kinetic electron transformasi menjadi foton berenergi

hv. Spectrum diskritnya, dipihak lain penyebabnya ialah transisi elektronik

dalam atom yang telah diganggu oleh electron yang dating.

Kita tinjau apa yang terjadi bila electron berenergi tinggi menumbuk atom

dan melepaskan sebuah electron kulit-K. (Elektron K juga dinaikkan

kekeadaan kuantum yang lebih atas yang tak terisi, tetapi perbedaan energi

yang diperlukan untuk melepaskan electron tidak penting, hanya 0,2

persen untuk natrium, yang lebih kecil lagi untuk atom yang lebih berat).

7.11 Contoh Soal

1. Hitung ketiga tingkat energi pertama untuk elektron-elektron bebas

dalam suatu sumur empat persegi panjang tak hingga yang lebarnya 6 Å

Jawab :

Tingkat-tingkat energinya diberikan oleh

En = eVn04,1)6)(eV10511,0(8

).eV104,12(n

a)mc(8

)hc(n

ma8

hn 2

26

232

22

22

2

22

Oleh karena itu, E1 = 1,04 eV, E2 = 4,16 eV, E3 = 9,36 eV.

2. Tentukan jumlah elektron maksimum yang dapat menempati suatu

subkulit d

Jawab :

Untuk suatu subkulit d, l = 2. seperti yang telah ditunjukan, maka jumlah

elektron maksimum dalam suatu subkulit diberikan oleh

2(2l + 1) = 2(2 x 2 + 1 ) = 10

yang berhubungan dengan 10 kombinasi dari m1 dan m2 seperti

ditunjukan dalam tebel di bawah ini.

L 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

m1 2 2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2

Page 11: Atom berelektron banyak

m2

2

1 -

2

1

2

1 -

2

1

2

1 -

2

1

2

1 -

2

1

2

1 -

2

1

3. Pada tabel diatas ditunjukan keadaan-keadaan energi hidrogen (l = L).

Tentukan transisi dipol listrik yang mungkin bagi keadaan-keadaan ini

Jawab :

Transisinya harus memenuhi aturan seleksi Δl = ±1. jadi hanya pada

gambar no 2 saja yang dapat diperkenankan.

S P D

L = 0 l = 1 l = 2

- -1,5 n

= 3

- -3,4 n

= 2

- -13,6 n

= 1

S P D

L = 0 l = 1 l = 2

- -1,5 n

= 3

- -3,4 n

= 2

- -13,6 n

= 1

4. Sebuah tabung TV beroperasi dengan potensial pemercepat 20 keV.

Berapakah energi maksimum sinar-X pesawat tersebut?

Jawab : Elekteon-elektron dalam tabung TV memiliki energi 20 keV, bila elektron-elektron ini pada akhirnya diam

karena mengalami tumbukan dengan satu foton sinar-X yang dipancarkan maka energi fotonnya adalah 20 keV. Panjang gelombang yang bersangkutan adalah

62,0keV20

.keV4,12

h

hcc

Page 12: Atom berelektron banyak

5. Sebuah bahan yang tepi absorpsinya 0,15 Å disinari dengan sebuah sinar-

X 0,10 Å. Berapakah energi kinetik elektron-elektron foto yang

dipancarkan kulit K?

Jawab : Energi ikat kulit K adalah

keV7,8215,0

.keV4,12hcE

K

k

Energi foton yang datang adalah

keV12410,0

.keV4,12hcE

Energi kinetik maksimum adalah selisih antara kedua nilai ini,

Kmaks = keV3,41keV7,82keV124EE K

7.11.1 Soal-soal

1. Tentukan jumlah elektron maksimum yang menempati suatu subkulit p ?

2. Tentukan jumlah elektron maksimum yang dapat menempati suatu

subkulit f dan daftarkan nilai-nilai m1 dan m2 bagi elektron-elektron ini ?

3. Sebuah elektron dipercepat melalui sebuah potensial 105 V. tentukan

panjang gelombang terpendek yang mungkin akan dihasilkan apabila

elektron ini berinteraksi dengan suatu sasaran berat ?

4. Energi kinetik sebuah elektron Auger yang dipancarkan oleh sebuah sinar-

X Kά dari kulit L suatu bahan dengan tepi absorpsi K 0,827 Å adalah 10,2

keV. Tentukan energi sinar-X Kά dan panjang gelombang tepi absorpsi L.