teori atom fisika dan spektrum hidrogen soal dan pembahasan

untuk rangkuman rumus dan tabel perhitungan deret lyman, balmer, pfund bisa dilihat atau download disini: 

Download

Daftar Isi

• TEORI ATOM
• SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

TEORI ATOM

Contoh soal dan pembahasan

1.  Pernyataan yang benar tentang teori atom adalah ….

A. dalam atom hidrogen terdapat satu elektron yang bergerak mengelilingi inti atom adalah teori atom Rutherford

B.  sebagian besar atom adalah ruang kosong, merupakan teori atom Niels Bohr

C.  elektron-elektron seperti bintang di langit mengelilingi matahari adalah teori atom Thompson

D. muatan positif berkumpul di tengah-tengah atom yang dinamakan inti atom adalah teori atom Rutherford

E. atom berbentuk bola bermuatan positif dan elektron tersebar merata merupakan teori atom Dalton

Jawaban: D

Pernyataan yang benar mengenai teori atom adalah muatan positif berkumpul di tengah-tengah atom yang dinamakan inti atom adalah teori atom Rutherford.

2. Perbedaan utama antara model atom Rutherford dan model atom Bohr adalah ….

A. elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi

B. elektron merupakan bagian atom yang bermuatan negatif

C. atom berbentuk bola kosong dengan inti berada di tengah

D. secara keseluruhan atom bersifat netral

E. massa atom terpusat pada inti atom

Jawaban: A

Model atom Bohr adalah model atom yang dibuat atas dasar penyempurnaan model atom Rutherford. Kelemahan model atom Rutherford adalah elektron mengelilingi inti akan terus memancarkan energi berupa gelombang elektromagnet. Oleh karena itu, perbedaan utama antara model atom Rutherford dan model atom Bohr adalah elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi.

 

2. Perbedaan pendapat tentang model atom menurut Rutherford dan Bohr adalah ….

A.	Rutherford : Atom terdiri atas inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi inti
	Bohr : Elektron bergerak mengelilingi inti dan massa atom terpusat pada intinya
B.	Rutherford : Elektron mengelilingi inti sambil melepas energi
	Bohr : Elektron mengelilingi intinya pada lintasan tertentu
C.	Rutherford : Elektron pada lintasan stasionernya menyerap energi
	Bohr : Elektron dapat berpindah lintasan dengan menyerap/melepas energi
D.	Rutherford : Elektron adalah bagian atom bermuatan negatif
	Bohr : Elektron tersebar merata di dalam inti atom
E.	Rutherford : Massa atom terpusat pada satu tempat kecil yang disebut inti
	Bohr : Massa atom merata dalam atom

Jawaban: B

Ciri-ciri model atom Rutherford seperti berikut.

a. Inti atom bermuatan positif mengandung hampir seluruh massa atom.

b. Elektron bermuatan negatif selalu mengelilingi inti.

c. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron yang mengelilinginya.

d. Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti dibentuk gaya tarik elektrostatis (gaya Coulomb) oleh inti atom dan elektron.

Ciri-ciri model atom Bohr seperti berikut.

a. Elektron mengelilingi inti atom hanya dalam lintasan lingkaran tertentu. Selama gerakannya ini elektron tidak menyerap atau memancarkan energi.

b. Elektron memiliki energi tertentu pada setiap orbit dan bergerak dalam orbit tanpa meradiasikan energi.

c. Elektron dapat berpindah ke lintasan yang energinya lebih rendah disertai pelepasan energi (foton). Elektron dapat berpindah ke lintasan yang energinya lebih tinggi (eksitasi) dengan cara menyerap energi. 

3. Kelamahan dari teori atom bohr adalah

A. saat mengitari inti, atom dapat berpindah lintasan

B. selama mengeliling inti, atom kehilangan energi

C. hanya bisa menjelaskan atom berelektron tunggal

D. tidak bisa menjelaskan kestabilan atom

E. tidak bisa menjelaskan deret Balmer

 Jawaban: C

Kelemahan teori atom Bohr:

a.       Lintasan orbit elektron masih dijelaskan dengan sangat sederhana

b.      Teori Bohr belum bisa menjelaskan pengaruh medan magnet terhadap atom, ikatan kimia, dan spektrum atom berelektron banyak.

4. Perhatikan pernyataan tentang teori atom berikut ini!

(1)   Orbit elektron mengelilingi inti selalu tetap

(2)   Elektron tidak memancarkan energi pada keadaan dasar

(3)   Spektrum emisi atom hidrogen bersifat kontinu

(4)   Pada saat elektron berpindah lintasan akan dilepaskan/diserap sejumlah foton

Pernyataan di atas yang benar berkaitan dengan model atom Bohr adalah ….

A.    (1), (2), dan (3)

B.     (1) dan (3) saja

C.     (1), (3) dan(4) saja

D.    (2) dan (4) saja

E.     (2), (3), dan (4) saja

Jawaban: D

Pernyataan yang berkaitan dengan model atom Bohr adalah electron tidak memancarkan energi

pada keadaan dasar dan pada saat elektron berpindah lintasan akan dilepas/diserap sejumlah foton.

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

6. Garis merah pada spektrum deret Balmer terbentuk dari n_B = 3. Tentukan panjang gelombang garis merah tersebut!

Pembahasan:

656 nm (lihat tabel perhitungan)

 

7.        Tentukan panjang gelombang garis kedua pada spektrum atom hidrogen deret Balmer!

Pembahasan:

486 nm (lihat tabel perhitungan)

 

8. Akibat transisi elektron yang tergolong deret Paschen, dipancarkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 1,28 x 10^-6 m. Tentukan asal lintasan elektron yang bertransisi tersebut!

Pembahasan:

n_B = 5 (lihat tabel perhitungan)

 

9. Tentukan perbandingan panjang gelombang oleh transisi elektron dari kulit n = 3 dan n = 4 pada deret Balmer!

Pembahasan:

656 : 486

(lihat tabel perhitungan)

 

10. Tentukan panjang gelombang terpanjang dan terpendek dari deret Lyman!

Pembahasan:

Terpanjang saat n = 4

122 nm

Terpendek saat n = tak hingga:

94 nm

 

11. Tentukan momentum sudut sebuah elektron atom hidrogen pada lintasan n = 2!

Pembahasan:

12. Tentukan jari-jari lintasan elektrn atom pada lintasan n = 4 jika jari-jari pada lintasan pertama adalah 5,3 x 10^-11 m!

Pembahasan:

r₄ = n² . r_{1 =}  4² . 5,3 . 10^-11 = 84,8 .10^-11 m  

13. Tentukan energi total sebuah elektron yang mengelilingi inti atom hidrogen dengan jari-jari lintasan 84, 8 x 10^-11 m!

Pembahasan:

Dari pembahasan soal diatas diketahui bahwa berada di kulit n = 4

E = -13,6 / n²  = 0,00189 . 10^-11   eV = 1,89 .10^-8 eV

14. Tentukan frekuensi foton yang dipancarkan ketika sebuah elektron atom hidrogen berpindah lintasan dari n = 4 pada deret Balmer!

Pembahasan:

hf = E₁ – E₄

6,62 . 10^-34 . f = -13,6 ( 1/1 – 1/4² )

6,62 . 10^-34 . f = -13,6 . (15/16)

6,62 . 10^-34 . f = 12,75

f = 1,926 . 10³⁴ Hz

 

15. Tentukan energi yang dipancarkan sebuah elektron atom hidrogen yang berpindah dari lintasan n = 5 ke lintasan n = 1!

Pembahasan:

E = -13,6 [1 /na²  - 1/nb² ] = -13.6 . [ 1/1 – 1/5²]

E = -13,6 . [24/25] = - 13,056 eV