makalah pemicu iii kimia fisika kelompok 2 redoks

35
MAKALAH PEMICU III KIMIA FISIKA TEORI KUANTUM, SPEKTROSKOPI, DAN DIFRAKSI KELOMPOK 2 - REDOKS ANISSA LARASATI / 1306405761 AULIA RAHMI H. / 1306370631 MUTIARA PRIMASTER / 1306405723 PUTRI ROKHMAYATI / 1306370543 RAUDINA / 1306370594 TEKNIK KIMIA S1 REGULER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA JURUSAN TEKNIK KIMIA DEPOK, NOVEMBER 2014

Upload: annisa-larasati

Post on 23-Dec-2015

61 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

https://www.dropbox.com/s/tyuxga6lqtfjvmm/133363365-Fundamentals-of-Engineering-Thermodynamics-4th-Ed-Solutions-Manual-M-J-Moran-H-N-Shapiro.pdf?dl=0

TRANSCRIPT

Page 1: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

MAKALAH PEMICU III KIMIA FISIKA

TEORI KUANTUM, SPEKTROSKOPI, DAN DIFRAKSI

KELOMPOK 2 - REDOKS

ANISSA LARASATI / 1306405761

AULIA RAHMI H. / 1306370631

MUTIARA PRIMASTER / 1306405723

PUTRI ROKHMAYATI / 1306370543

RAUDINA / 1306370594

TEKNIK KIMIA S1 REGULER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

DEPOK, NOVEMBER 2014

Page 2: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi ii

Kelompok 2

DAFTAR ISI

Daftar Isi..............................................................................................................ii

Bab 1 Pendahuluan ........................................................................................... 1

Bab 2 Jawaban Pemicu

Topik 1 ...................................................................................................4

Topik 2 ...................................................................................................12

Topik 3 ...................................................................................................15

Topik 4 ...................................................................................................18

Topik 5 ...................................................................................................21

Topik 6 ...................................................................................................28

Topik 7 ...................................................................................................30

Bab 3 Kesimpulan ..............................................................................................32

Daftar Pustaka .....................................................................................................33

DAFD15

Page 3: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 1

Kelompok 2

BAB I

PENDAHULUAN

Menurut model atom mekanika kuantum, gerakan elektron dalam

mengelilingi inti atom memiliki sifat dualisme sebagaimana diajukan oleh de

Broglie. Oleh karena gerakan elektron dalam mengelilingi inti memiliki sifat

seperti gelombang maka persamaan gerak elektron dalam mengelilingi inti harus

terkait dengan fungsi gelombang. Dengan kata lain, energi gerak (kinetik)

elektron harus diungkapkan dalam bentuk persamaan fungsi gelombang.

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet

yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke

tempat lain. Radiasi elektromagnetik adalah salah satu bentuk energi yang

ditransmisikan melalui ruang dengan kecepatan yang sangat besar. Persamaan

Maxwell adalah persamaan yang mendasari medan listrik dan medan magnet, yaitu

radiasi elektromagnetik adalah gelombang yang berosilasi tegak lurus terhadap medan

lsitrik dan medan magnet.

Persamaan Maxwell menunjukkan bahwa osilasi medan listrik dan medang

magnet berada pada spectrum elektromagnetik. Spektrum elektromagnetik

dikelompokkan tetapi tidak ada batasan yang akurat. Adapun gelombang yang

dikelompokkan dalam spektrum elektromagnetik ialah gelombang radio, microwave,

inframerah, visible, x-ray, gamma ray dan lainnya.

Padatan terdiri dari dua bentuk yaitu kristal dan amorf. Kristal merupakan

padatan dengan partikel penyusun yang teratur dan simetris sedangkan amorf

merupakan padatan yang memiliki struktur tidak teratur. Kristal diklasifikasikan

menjadi kristal Ionik, kristal Kovalen, kristal Molekul dan kristal Logam. Sedangkan

menurut Bravais, terdapat 7 sistem kristal yang terdiri dari 14 kisi kristal. Pada amorf,

salah satu contohnya adalah kaca.

Kristal adalah bahan padat yang atom-atomnya tersusun dalam satu pola yang

berulang dalam tiga dimensi yang juga disebut sebagai padatan kristalin (Crystaline

solid). Susunan atom-atom yang beraturan tersebut disebut struktur kristal.

Keteraturan atau kekristalan suatu struktur tidak dapat dijumpai pada gas atau cairan.

Diantara padatan, logam, keramik dan polimer dapat berupa kristalin ataupun kristalin

Page 4: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 2

Kelompok 2

tergantung pada proses pembuatannya atau parameter komposisinya. Sebagai contoh,

logam jika didinginkan dari keadaan cairnya dengan kecepatan pendinginan yang

sangat cepat akan terbentuk amorph (bukan kristal).

Ikatan logam dapat divisualisasikan secara sederhana sebagai sebaran ion

positif yang terikat satu sama lain oleh elektron yang seolah-olah berfungsi sebagai

perekat. Ionion positif yang saling tolak-menolak ini tertarik oleh perekat tersebut

yang dikenal dengan istilah awan elektron. Struktur kristal yang umumnya terdapat

pada logam murni adalah SC (simple cubic), BCC (body centered cubic), dan FCC

(face centered cubic).Namun untuk logam paduan dan senyawa non logam struktur

kristalnya sangat kompleks.

Metode perhitungan keelektronegatifan yang sering digunakan adalah Metode

Pauling. Metode ini mengamati mengenai energi ikatan yang berbeda (missal A-B)

memiliki nilai yang lebih besar dari rata-rata nilai energy ikatan dari ikatan A-A dan

B-B, dengan jumlah selisih yang semakin meningkat seiring dengan polaritas dari A

dan B. dari sini, pauling menjabarkan sebuah persamaan elektronegativitas

berdasarkan energi disosiasi ikatan dari atom yang bersangkutan. Persamaan pauling

dapat ditulis adengan:

Dimana,

= perbedaan keelektronegativitas antara atom A dan B

Ed = Energi disosiasi ikatan A-B , A-A, dan B-B (eV)

(eV)−½

= Faktor untuk menghasilkan nilai yang tidak berdimensi

Dalam kimia, ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antarmolekul yang

terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun

lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari

ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat,

ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama. dan berperan

sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.

Ikatan hidrogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau F

yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair electron). Hidrogen dari molekul

lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan

hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ mol-1) hingga

Page 5: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 3

Kelompok 2

tinggi (>155 kJ mol-1).

Berdasarkan adanya ikatan hidrogen pada senyawa, terdapat 2 jenis:

a. Ikatan Hidrogen Intermolekular

yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada molekul yang berbeda

(antar molekul). Contohnya reaksi antara H2O dengan Cl-(aq) terdapat beberapa

ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul, yaitu Hδ+ dan Clδ- sebanyak pasangan

elektron bebas disekitar ion Cl. (4 pasang elektron bebas).

b. Ikatan Hidrogen Intramolekular

yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada satu molekul(dalam

satu senyawa). Contohnya molekul air (H2O), dalam air terdapat ikatan hidrogen

sejumlah pasangan elektron bebas pada pusat senyawa.

Ikatan hidrogen intramolekular banyak ditemukan dalam

makromolekul seperti protein dan asam nukleat dimana ikatan hidrogen terjadi antara

dua bagian dari molekul yang sama yang berperan sebagai penentu bentuk molekul

keseluruhan yang penting.

Page 6: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 4

Kelompok 2

BAB II

ISI

Jawaban Pemicu

Topik 1 :

A. Jelaskan secara singkat perbedaan teori fisika klasik dan teori kuantum ?

Jawab :

Perbedaan fisika klasik dengan fisika modern yaitu fisika klasik tidak mampu

menjelaskan fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil (fenomena

mikroskopis). Fenomena mikroskopis yaitu fenomena-fenomena yang tidak dapat

dilihat secara langsung, seperti elektron, proton, neutron, atom, dan sebagainya.

Sedangkan fisika modern mampu menjelaskan fenomena-fenomena tersebut

karena para fisikawan telah menemukan ilmu-ilmu baru dalam teori- teori baru.

Fisika Klasik

Cahaya digambarkan sebagai gelombang

Teori ini tidak dapat menerangkan spektrum radiasi benda hitam

Energi kinetik bertambah jika intensitas cahaya diperbesar .Efek fotolistrik

terjadi pada tiap frekuensi asal intensitasnya memenuhi

Tidak dapat menjelaskan Energi kinetik maksimal jika frekuensi cahaya

diperbesar

Fisika klasik dibagi atas 3 fase, yakni padat, cair, gas.

Fisika Modern

Cahaya digambarkan sebagai partikel

Terdiri dari paket-paket energi yang disebut kuanta atau foton

Energi kinetik tidak bergantung pada intensitas cahaya

Efek fotolistrik terjadi diperlukan frekuensi minimum (frekuensi ambang)

Dapat menjelaskan Energi kinetik maksimal jika frekuensi cahaya diperbesar

Radiasi kalor tergantung pada suhu

Makin tinggi suhu, makin besar energi kalor yang dipancarkan

Fisika Modern terbagi atas 4 fase padat, cair, gas, dan plasma.

Dapat membuktikan adanya fenomena efek fotolistrik dan efek Compton

Page 7: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 5

Kelompok 2

cahaya tersusun dari paket-paket energi diskret yang diberi nama foton

Masing-masing foton memiliki energi sesuai dengan frekuensinya.

Persamaan energi foton Einstein adalah sebagai berikut: E = hυ atau E = hc/λ

plasma adalah gas yg terionisasi sempurna, sering disebut keadaan materi yg

keempat (di samping keadaan padat, cair, dan gas).

B. Apa ciri – ciri orbital terkait dengan masing – masing bilang kuantum

berikut Principal number (n), Angular momentum number (l), Magnetic

quantum number(m)

Jawab :

Bilangan kuantum

Lintasan elektron dalam dalam model mekanika kuantum adalah berupa orbital.

Untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk serta orientasi ) suatu

orbital digunakan tiga bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n),

bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuntum magnetik (m). Selain ketiga

bilangan kuantum tersebut ada bilangan kuantum spin (s) yang menunjukkan

perputaran elektron pada sumbunya.

1. Bilangan kuantum utama

Bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkat energi utama atau kulit atom.

Harga n untuk berbagai kulit elektron yaitu sebagai berikut.

Elektron pada kulit ke-1, memiliki harga n = 1.

Elektron pada kulit ke-2, memiliki harga n = 2.

Elektron pada kulit ke-3, memiliki harga n = 3.

Elektron pada kulit ke-4, memiliki harga n = 4.

2. Bilngan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth menyatakan subkulit. Harga l untuk beberapa subkulit

adalah sebagai berikut:

Page 8: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 6

Kelompok 2

Nilai-nilai untuk bilangan kuantum azimuth dikaitkan dengan bilangan kuantum

utamanya, yaitu semua bilangan bulat dari 0 (nol), hingga (n-1).

Contoh:

Jika n = 1 maka l = 0.

Jika n = 2 maka l = 0, 1.

Jika n = 3 maka l = 0, 1, 2.

Jika n = 4, maka l = 0, 1, 2, 3.

3. Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital khusus mana yang ditempati

elektron pada suatu subkulit. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada

nilai bilangan kuantum azimuth, yaitu semua bilangan bulat mulai dari –l sampai

dengan +l, termasuk 0.

Harga m untuk berbagai l atau subkulit dapat dilihat pada Tabel 2

Susunan orbital-orbital dalam satu subkulit dapat dinyataka dengan diagram

orbital sebagai berikut:

Page 9: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 7

Kelompok 2

4. Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuatum spin dengan lambang s, menyatakan

arah perputaran elektron pada sumbunya. Bilangan

kuantum suatu elektron di dalam orbital dapat memiliki

harga spin +1/2 dan -1/2 , tetapi berdasarkan kesepakatan

para tokoh kimia, untuk elektron pertama di dalam orbital

harga spinnya +1/2 .

Bentuk Orbital

Bentuk orbital bergantung pada bilangan kuantum azimuth (l) artinya orbital

dengan bilangan kuantum azimuth yang sama akan mempunyai bentuk yang sama.

C. Bagaimana n1 dalam persamaan Rydberg terkait dengan bilangan kuantum

n dalam model Bohr?

Jawab :

Model atom Bohr merupakan suatu teori atom yang mengemukakan bahwa atom

terdiri dari inti berukuran sangat keci dan bermuatan positif, dikeliingi oleh

electron bermuatan negatif yang memiliki orbit.

Pada teori atom Bohr terdapat suatu

persamaan yang mengemukakan

momentum sudut suatu electron

diizinkan bergerak, yaitu :

(

)

dimana n pada teori atom Bohr

merupakan orital electron pada jarak

yang berbeda dari atom.

Gambar 1. Model atom Bohr

Persamaan Rydberg berbentuk :

(

)

Page 10: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 8

Kelompok 2

dimana,

: panjang gelombang yang dipancarkan dari radiasi elektromagnetik pada

kondisi vakum,

: konstanta Rydberg (1,097 x 107 m

-1)

n1 dan n2 : bilangan bulat lebih besar atau sama dengan 1 (n1< n2)

Energi spektral dipancarkan dalam transisi dari n1 ke n2, dimana n1 dan n2

merupakan orbital dimana elektron melompat dari dan tempat akhir elektron.

D. Bedakan antara spektrum serapan dan spektrum emisi tunjukkan yang

mana model Bohr bekerja?

Jawab :

Spektrum serapan merupakan spectrum yang terjadi karena penyerapan

panjang gelombang tertentu oleh suatu zat terhadap radiasi gelombang

electromagnet yang memiliki spektrum kontinu. Spektrum serapan terdiri dari

sederetan garis hitam pada spektrum kontinu. Contoh dari spektrum ini adalah

cahaya matahari, dimana jika dicermati, dari cahaya matahari akan ada garis

terang-gelap yang disebut garis franhoufer. Garis ini disebabkan karena cahaya

putih dari bagian inti matahari diserap oleh oatom / molekul gas dalam atmosfer.

Pada spektrum inilah model Bohr bekerja.

Sementara, spektrum emisi dihasilkan oleh suatu zat yang memancarkan

gelombang elektromagnetik dan dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu

spektrum garis, spektrum pita, dan spektrum kontinu. Spektrum garis dihasilkan

oleh gas-gas bertekanan rendah yang dipanaskan dan terdiri dari garis-garis

cahaya monokromatis dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan

karakteristik dari unsur yang menghasilkan spektrum tersebut. Spektrum pita

dihasilkan oleh gas-gas dalam keadaan molekuler, misalnya H2, O2, dan CO.

Spektrum yang dihasilkan berupa kelompok-kelompok garis yang sangat rapat

sehingga membentuk pita-pita. Spektrum kontinu adalah pektrum yang terdiri

atas cahaya dengan semua panjang gelombang dihasilkan oleh zat padat, zat cair,

dan gas berpijar.

Page 11: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 9

Kelompok 2

E. Kenapa model Bohr tidak memprediksi garis spektra untuk atom selain

hidrogen?

Model Bohr tidak bisa memprediksi garis spectra untuk atom selain atom

hydrogen dikarenakan :

1. Model Bohr menjelaskan secara detail mengenai emisi dan penyerapan

spektrum atom hidrogen. Model Bohr tidak memprediksi emisi atau

penyerapan panjang gelombang unsur lain dengan benar. Untuk penetuan

panjang gelombang digunakan persamaan dibawah ini, yang dapat dipakai

untuk semua atom dan molekul.

2. Model Bohr elum mampu menjelaskan adanya stuktur halus (fine structure)

pada spectrum, yaitu 2 atau lebih garis yang sangat berdekatan.

3. Model Bohr hanya berlaku untuk atom elektron tunggal. Bahkan hanya untuk

model tingkat energi utama, yaitu perbedaan energi dalam prinsip kuantum

nomor "n". Hal tersebut tidak memberikan perubahan besar yang benar –

benar berpengaruh pada massa inti atom. Namun, spektrum atom hidrogen

jauh lebih rumit di bawah resolusi tinggi.

F. Sebuah atom H pada keadaan dasar menyerap foton dari panjang

gelombang 94,91 nm dan elektron mencapai tingkat energi yang lebih tinggi.

Atom kemudian memancarkan dua foton ; salah satu panjang

gelombangnya pada 1281 nm untuk mencapai tingkat menengah

(intermediate), dan yang kedua untuk mencapai keadaan dasar (ground

state).

a. What the higher level did to reach electron ?

b. What intermediate level did to reach electron ?

c. Berapa panjang gelombang dari foton kedua tersebut

dipancarkan?

Page 12: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 10

Kelompok 2

Jawab :

Bohr :

Planck : Eph =

Untuk proses absorpsi maka energi pada sistem akan meningkat akibat Eph

sehingga dapat ditulis menjadi

Untuk proses emisi maka energi sistem akan menurun akibat Eph ;

Langkah awal adalah absorpsi

(

) = Eph =

Mencari nilai nf dengan ni = 1

Dengan memasukkan nilai h sebesar 6,626 x 10 -34

Js, nilai c sebesar 3 x 108, nilai

sebesar 9,491 x 10-8

m dan nilai RH sebesar 2,179 x 10-18

J kedalam persamaan

diatas maka diperoleh nilai n sebesar

(

)

(

)

(

)

nf = 5

Langkah kedua adalah emisi

(

) = - Eph = -

Mencari nilai nf dengan = 1281 nm dan ni = 5

Dengan memasukkan nilai yang sama seperti pengerjaan untuk a, maka diperoleh

hasil n adalah 3

Langkah terakhir adalah dari tingkatan n = 3 ke tingkatan n= 1 maka energi foton

dapat diperoleh dengan persamaan

Page 13: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 11

Kelompok 2

Eph = - ΔEsys = (

) = 2,179 x 10

-18 J (

) = 1,937 x 1018

J

= 1,026 x 10

-7 m = 102,6 nm

G. Teori molecular orbital mekanikan kuantum menawarkan model kedua

ikatan dalam padatan sebagai perluasan atau penjabaran teori orbital

molekul (MO) yang disebut Teori Band. Teori Band menjelaskan perbedaan

– perbedaan dalam hal ukuran energi gaps antara band valensi dan band

konduksi seperti terlihat pada gambar dibawah ini ? Bandingkan

ukurannya dalam superkonduktor, konduktor, semikonduktor dan isolator

dengan melihat gambar dibawah ini dan berikan masing – masing

contohnya.

Jawab :

Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi. Pada tingkat energi

yang sama akan saling berimpit dan membentuk pita – pita energi terbagi menjadi

2 yaitu pita valensi (Valence Band) dan pita konduksi (Conduction Band). Atom

pada daerah pita valensi terikat sangat erat dengan inti atom sedangkan atom pada

daerah pita konduksi mudah sekali terlepas dari inti atom. Setiap material

memiliki jarak tertentu antar pita valensi dengan pita konduksi yang disebut

energi gap. Berdasarkan energi gap inilah sifat material dibeda – bedakan.

Berikut adalah perbedaannya :

Material logam (superkonduktor & konduktor) memiliki energi gap yang

saling tumpang tindih (overlap), sehingga atom – atom dapat dengan

sangat mudah bergerak ke daerah pita konduksi. Sehingga, material ini

memili sifat yang sangat konduktif dan dikenal sebagai bahan

superkonduktor & konduktor

Material non – logam (isolator) memliki energi gap yang sangat

berjauhan, sehingga atom sulit untuk bergerak ke daerah pita konduksi.

Sehingga, material ini memiliki sifat yang sukar untuk mengkonduksi dan

dikenal sebagai bahan isolator.

Page 14: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 12

Kelompok 2

Terdapat material yang memiliki energi gap yang berdekatan. Namun,

pada kondisi normal atom sulit untuk bergerak ke daerah pita konduksi

dan bersifat isolator. Tetapi dengan sedikit tambahan energi, atom tersebut

dapat bergerak ke daerah pita konduksi sehingga bersifat konduktor.

Karena bahan ini bersifat demikian maka bahan ini dikenal sebagai bahan

semikonduktor.

Topik 2.

Laser adalah singkatan dari light amplification by stimulated emission of

radiation. Dengan demikian laser pertama pada 1960, laser benar-benar telah

merevolusi ilmu, obat-obatan, dan teknologi.

A. Sebuah percobaan fotolistrik dilakukan oleh secara terpisah bersinar laser

pada 450 nm (biru) dan laser pada 560 nm (lampu kuning) pada permukaan

logam bersih dan mengukur jumlah dan energi kinetik yang dikeluarkan

elektron. Dimana cahaya akan mengeluarkan banyak elektron? Dimana

cahaya akan mengeluarkan elektron dengan energi kinetik yang lebih

besar? Asumsikan bahwa jumlah energi yang sama dikirim ke permukaan

logam oleh masing-masing laser dan bahwa frekuensi dari lampu laser yang

melebihi frekuensi ambang.

Jawab :

Efek fotolistrik adalah pengeluaran elektron dari suatu permukaan ketika

dikenai dan mnyerap radiasi elektromagnetik yang berada di atas freakuensi

ambang, tergantung pada jenis permukaannya. Efek fotolistrik membutuhkan

foton dengan energi dari beberapa elektronvolts sampai lebih dari 1 MeV unsur

yang nomor atomnya tinggi. Studi efek fotolistrik menyebabkan langkah-langkah

penting dalam memahami sifat kuantum cahaya, elektron dan mempengaruhi

pembentukan konsep dualitas gelombang partikel.

Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi

cahaya. Dalam proses fotoemisi, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap

energi dari 1 foton dan dengan demikian memiliki lebih banyak energi daripada

fungsi kerja dari materi, maka dikeluarkan. Jika energi foton terlalu rendah,

elektron tidak bisa keluar dari materi. Peningkatan intensitas sinar meningkatkan

jumlah foton dalam berkas cahaya, dan denan demikian meningkatkan jumlah

Page 15: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 13

Kelompok 2

elektron, tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang dimiliki. Energi

dari elektron yang dipancarkan tidak tergantung pada intensitas cahaya yang

masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton individual sebagai reaksi

antara foton dengan elektron terluar. Elektron dapat menyerap energi dari foton

ketika disinari, tetapi mereka biasanya mengikuti prinsip “semua atau tidak sama

sekali”, dimana semua energi dari 1 foton harus diserap dan digunakan untuk

membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk eneri kinetic

elektron sebagai partikel bebas.

Efek fotolistrik banyak membantu proses penduaan gelombang-partikel,

dimana sistem fisika dapat digunakan untuk menunjukkan kedua sifat dan

kelakuan seperti gelombang dan seperti partikel, sebuah konsep yang banyak

digunakan oleh penemu mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara

matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan

oleh Max Planck.

Hukum emisi fotolistrik :

Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan

berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.

Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah

frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan.

Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak

bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.

Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil,

kurang dari 10-9

detik.

Maksimum energi kinetik K maks dari sebuah elektron yang dikeluarkan

dituliskan sebagai berikut :

dimana,

Kmax = energi kinetik dari sebuah elektron yang dikeluarkan,

h = konstanta Planck; 6,626 x 10-34

Js,

Page 16: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 14

Kelompok 2

f = frekuensi radiasi s-1

φ = fungsi kerja yang memberikan energi minimum yang diperlukan untuk

memindahkan elektron terdelokalisasi dari permukaan logam.

Dimana, φ didapatkan dari :

Dari pertanyaan yang terdapat pada pemicu, dapat disimpulkan bahwa cahaya

yang akan menghasilkan lebih banyak elektron dan energi kinetik yang lebih

besar dihasilkan pada panjang gelombang yang lebih kecil yaitu lampu biru. Hal

ini berdasarkan pada teori bahwa panjang gelombang berbanding terbalik

terhadap frekuensi.

B. Sebuah laser yang menghasilkan sumber koheren yang hampir

monokromatik cahaya intensitas tinggi. Laser digunakan dalam operasi

mata, VCD/DVD player, penelitian dasar dan lain-lain. Beberapa laser

pewarna modern dapat diatur untuk memancarkan panjang gelombang

yang diinginkan. Tuliskan dalam tabel berikut sifat dari beberapa laser

yang umum digunakan?

Jawab :

Type (nm) v (s-1

) E (Joule) Warna

He-Ne 632.8 4,741 x 1011

3,143 x 10-22

Oranye-Merah

Ar 454.6 6,148 x 10-14

4,076 x 10-47

Biru

Ar-Kr 647,1 4,636 x 1011

3,499 x 10-19

Merah

Dye 663.7 4,520 x 1011

2,997 x 10-22

Merah

Page 17: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 15

Kelompok 2

Topik 3.

Karakter ikatan ionik dan kovalen dalam ikatan kimia dapat dihubungkan

dengan perbedaan elektronegativitas pada atom yang berikatan.

Elektronegativitas juga berhubungan dengan energi ionisasi dan afinitas

electron.

A. Dengan menggunakan data energi ikatan hitunglah berdasarkan metode

Pauling, perbedaan elektronegativitas antara H dan Br dan juga antara H

dan C. Asumsikan nilai untuk H=2,2; hitunglah nilai elektronegativitas

untuk Br dan untuk C

Jawab :

1 electron volt, 1eV, = 96.48 kJ mol-1

Data energi ikatan (kJ/mol):

1. Elektronegativitas Br

Page 18: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 16

Kelompok 2

2. Elektronegativitas C

B. Hitunglah perbedaan elektronegativitas pada Br dan C secara langsung dari

data energi ikatan. Cari tabelnya di buku kimia fisika atau kimia umum

Jawab :

Nilai elektronegativitas Br dengan C seusai dengan tabel

=2,96-2,55

=0.41

Page 19: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 17

Kelompok 2

C. Gambarkan tren vertical dan horizontal elektronegativitas (EN) antara

unsur-unsur pada golongan utama. Menurut skala pauling, sebutkan dua

unsur yang paling elektronegatif! Apa hubungan umum antara energi

ionisasi dan EN untuk unsur

Jawab:

Secara umum , elektronegativitas meningkat dari kiri ke kanan sepanjang

periode , dan menurun pada golongan yang menurun . Oleh karena itu , fluor

adalah yang paling elektronegatif dari unsur-unsur ( tidak termasuk gas mulia ) ,

sedangkan cesium adalah yang paling elektronegatif , setidaknya dari elemen-

elemen yang data substansialnya tersedia.

Ada beberapa pengecualian untuk aturan umum ini . Gallium dan

Germanium memiliki elektronegativitas lebih tinggi dari aluminium dan silikon ,

masing-masing, karena perbedaan pada blok d . Unsur periode keempat setelah

baris pertama dari logam transisi memiliki jari-jari atom luar biasa kecil karena

elektron 3-d yang tidak efektif melindungi muatan inti, sehingga muatan inti

meningkat , dan ukuran atom yang semakin kecil sebanding dengan

elektronegativitas yang lebih tinggi.

Variasi Periodik dan Golongan pada Elektronegativitas Pauling

Page 20: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 18

Kelompok 2

Topik 4.

A. Ada beberapa jenis radiasi elektromagnetik, yaitu (1) microwave, (2)

ultraviolet, (3) gelombang radio, (4) inframerah, (5) x-ray, dan (6) visible. (a)

Aturlah mereka dalam urutan peningkatan panjang gelombang, (b) Aturlah

mereka dalam urutan peningkatan frekuensi, (c) Aturlah mereka dalam

urutan peningkatan energi?

Jawab :

Gambar 2. Spektrum Elektromagnetik

a. Dapat diketahui melalui spektrum elektromagnetik bahwa urutan panjang

gelombang dari rendah ke tinggi adalah x-ray, ultraviolet, visible,

inframerah, microwave, radio.

b. Dapat diketahui melalui spektrum elektromagnetik bahwa urutan

frekuensi dari rendah ke tinggi adalah radio, microwave, inframerah,

visible, ultraviolet dan x-ray.

c. Dapat diketahui melalui spektrum elektromagnetik bahwa urutan energi

dari rendah ke tinggi adalah radio, microwave, inframerah, visible,

ultraviolet dan x-ray.

Page 21: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 19

Kelompok 2

B. TV dan stasiun radio mengirimkan dalam pita frekuensi tertentu dari

wilayah radio dari spektrum elektromagnetik. (a) saluran TV sinyal 2 – 13

(VHF) siaran antara frekuensi dari 59,5 dan 215,8 MHz sedangkan stasiun

radio FM sinyal siaran dengan panjang gelombang antara 2,78 dan 3,41 m.

Apakah jalur sinyal ini akan tumpang tindih? (b) sinyal radio AM memiliki

frekuensi antara 550 dan 1600 kHz. Mana yang memiliki jalur transmisi

yang lebih luas, apakah AM atau FM? Jelaskan.

Jawab:

a.

Pada saat λ = 2,78 m

(

) (

)

Pada saat λ = 3,41 m

(

) (

)

Sinyal akan dikatakan tumpang tindih jika berada pada frekuensi yang sama.

Sinyal VHF berada pada frekuensi 88 – 108 MHz dan sinyal FM berada pada

frekuensi 59,5 MHz – 215,8 MHz. Terdapat irisan frekuensi pada kedua sinyal

sehingga dapat dikatakan bahwa sinyal VHF dan sinyal FM tumpang tindih.

b. Pada sinyal AM, untuk f = 550 kHz

(

) (

)

untuk f = 1600 kHz

(

) (

)

Page 22: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 20

Kelompok 2

Dibandingkan dengan sinyal FM yang memiliki panjang gelombang

2,78 – 3,41 m akan terlihat bahwa sinyal AM memiliki jalur transmisi yang

lebih luas. Hal ini dikarenakan pada metode transmisi AM, gelombang

frekuensi rendah (gelombang audio) dimodulasi (ditumpang) pada gelombang

frekuensi tinggi (gelombang radio) dengan mengubah-ubah amplitudo

gelombang pembawa tanpa mengubah frekuensinya. Hal ini memungkinkan

frekuensi audio dipancarkan ke jarak yang jauh.

C. Sarana komunikasi antara manusia dan kuar (probe) di planet lain sedang

ramai dikembangkan untuk eksplorasi luar angkasa yang semakin

meningkat. (a) Berapa banyak waktu yang dibutuhkan untuk gelombang

radio frekuensi 8,93 x 107 per detik untuk mencapai Mars yang jaraknya 8,1

x 107 km dari Bumi? (b) Jika dibutuhkan radiasi ini 1,2 detik untuk

mencapai Bulan. Seberapa jauh jarak Bulan dari Bumi?

Jawab :

a.

b.

Page 23: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 21

Kelompok 2

Topik 5.

A. Jelaskan empat jenis Kristal (Ionik, kovalen, molekul dan logam), tuliskan

perbedaan atau sifat umum dan contohnya dalam sebuah tabel.

Jawab :

Jenis Kristal Ionik Kovalen Molekul Logam

Sifat Umum Dibentuk oleh gaya tarik

menarik antar ion

bermuatan positif dan

negatif. Ikatan terbentuk

antara kation dan anion.

Kristal ionic tidak

memiliki arah khusus

sehingga ion akan

berinteraksi dengan

seluruh ion dengan

intensitas interaksi yang

beragam. Memiliki

hantaran listrik rendah,

namun dalam larutan

atau lelehan, kristal

memiliki ion yang dapat

menghantarkan listrik.

Struktur mirip

molekul raksasa

atau polimer.

Atom penyusun

kristal secara

berulang saling

terikat dengan

ikatan kovalen

sehingga gugus

yang dihasilkan

dapat terlihat

kasat mata.

Kristal dengan

molekul yang

terikat dengan

gaya Van der

Waals. Dapat

terbentuk

tanpa bantuan

ikatan

melainkan

interaksi

lemah antar

molekulnnya.

Terdiri dari atom logam

yang berikatan.

Elektron valnsi

berpindah-pindah untuk

menghasilkan kation

yang selanjutnya dapat

membentuk orbital

molekul yang

merupakan penyusun

kristal. Kristal logam

dapat ditempa dan

dalam ikatan logam,

terjadi interaksi antar

atom.ion dengan

elektron bebas di

sekitarnya sehingga

dapat membuat logam

mempertahankan

strukturnya bila

diberikan suatu gaya

yang kuat.

Titik Leleh Tinggi Sangat tinggi Rendah Tinggi

Kisi Terdiri dari ion yang

terikat satu sama lain

dengan ikatan ion.

Terdiri dari

atom yang

saling berikatan

dengan ikatan

kovalen.

Terdiri dari

molekul yang

saling

berikatan

dengan gaya-

gaya

antarmolekul.

Terdiri atas atom logam

yang terikat dengan

ikatan logam.

Contoh NaCl, NsCl, KBr, NaI ZnS, C (intan),

Si, Ge, Sn,

CuCl, GaSb,

InAs, SiC

SO2, NH3,

H2O, Ar, CO2,

CO, O2, HF

Fe, Li, Na, Cu, Ag, Pb,

Co, Zn, Cd

Page 24: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 22

Kelompok 2

B. Definisikan istilah berikut: crystalline solid, lattice point, unit cell,

coordination number, closest packing? Tuliskan sistem Kristal (7) dan

simetrinya dalam sebuah tabel. Bagaimana cara penentuan pusat simetri

atau point group?

Jawab :

Crystalline solid adalah sebuah bentuk Kristal dengan susunan struktur

molekular yang rapi dengan pola yang terus berulang. Kekuatan kristalnya relatif

kuat.

Kristal ideal disusun oleh satuan-satuan yang identik secara berulang-ulang

yang tidak berhingga di dalam ruang. Semua struktur Kristal dapat digambarkan

dalam istilah Lattice (kisi) dan sebuah basis yang ditempelkan pada setiap Lattice

Point.

Lattice adalah sebuah susunan titik-titik yang teratur dan periodic di dalam

ruang yang merupakan penyusun padatan kristallin. Posisi dimana Lattice berada

disebut Lattice Point.

Gambar 3. Unit Sel Kristal

Pada gambar, daerah yang berwarna biru disebut unit cell yang dapat

dikatakan struktur terkecil dalam Kristal yang terdiri dari atom-atom.

Coordination number atau bilangan koordinasi adalah suatu bilangan yang

menunjukkan berapa jumlah atom-atom tetangga terdekat (atom-atom yang

bersentuhan).

Sedangkan closest packing adalah unit cell yang paling mampat/rapat pada

susunan atom Kristal.

Auguste Bravais (1811 – 1863) mengklasifikasikan sisi Kristal berdasarkan

simetrinya, dan menemukan bhawa terdapat 14 jenis Kristal. Ke-14 kisi ini

disebut kisi Bravais dan diklasifikasikan menjadi 7 sistem Kristal.

Page 25: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 23

Kelompok 2

Gambar 4. 7 Sistem Kristal

Pusat simetri adalah titik dalam kristal dimana dapat dibentuk garis

sedemikian rupa, sehingga pada sisi yang satu dengan yang lain pada jarak yang

sama terdapat wajah/sisi yang sama (tepi, sudut, bidang kristal, dsb). Penentun

pusat simetri didasarkan pada jumlah unsur-unsur simetri yang dikandung pada

kristal tersebut.

C. Jelaskan Geometri sel unit simple cube, body-centered cube, face-centered

cube. Manakah dari struktur ini akan memberikan kepadatan tertinggi

untuk jenis atom yang sama? Untuk jenis atom yang sama, berapa banyak

atom yang terkandung dalam kubus BCC dan FCC?

Jawab :

Page 26: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 24

Kelompok 2

Kristal adalah bahan padat yang atom-atomnya tersusun dalam satu pola yang berulang

dalam tiga dimensi yang juga disebut sebagai padatan kristalin (Crystaline solid).

Susunan atom-atom yang beraturan tersebut disebut struktur kristal.

1. Kubik Sederhana (Simple Cubic)

Simple cube memiliki lattice point pada tiap sudutnya. Pada Simple Cube, hanya

terdapat 1 atom pada tiap unit cellnya

2. Kubik Berpusat Badan (body centered cubic/BCC)

Gambar di atas menunjukkan sel satuan dari BCC dan contoh logam

yang mempunyai struktur kristal BCC antara lain Fe , Cr, Li, Mo, W, V. Dari

gambar atomic site unit cell terlihat bahwa atom pusat dikelilingi oleh 8 atom

terdekat dan dikatakan mempunyai bilangan koordinasi 8. Dari gambar isolated

unit cell terlihat bahwa ada satu atom utuh terletak di tengah sel satuan dan 1/8

atom terdapat pada tiap-tiap sudut sel satuan, sehingga dalam satu sel satuan

BCC terdapat 2 atom. Berdasarkan gambar di bawah dapat ditentukan jari-jari

atomnya dengan menggunakan formula :

3 a = 4R atau a = 4/3R

dari gambar hard sphere unit cell dimana sel satuan BCC digambarkan sebagai

bola, faktor penumpukan atom (atomic facking factor) dapat dihitung dengan

formula :

Page 27: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 25

Kelompok 2

Dari hasil perhitungan diperoleh harga APF untuk sel satuan BCC adalah

68%, artinya 68% dari volume sel satuan BCC tersebut ditempati oleh atom-atom

dan sisanya sebesar 32% merupakan tempat kosong. Jadi struktur kristal BCC

bukan merupakan struktur yang padat.

3. Kubik Berpusat Muka (face centered cubic /FCC)

Gambar di atas menunjukkan sel satuan dari FCC dan contoh logam yang

mempunyai struktur kristal FCC antara lain Fe , Al, Cu, Ni, Pb. Dari gambar di

bawah terlihat bahwa sel satuan FCC terdiri dari satu titik lattice pada setiap

sudut dan satu titik lattice pada setiap sisi kubus. Setiap atom pada struktur kristal

FCC dikelilingi oleh 12 atom, jadi bilangan koordinasinya adalah 12. Dari

gambar di bawah hard sphere unit cell terlihat bahwa atom-atom dalam struktur

kristal FCC tersusun dalam kondisi yang cukup padat. Ini terbukti dengan

tingginya harga APF dari sel satuan FCC yaitu 74% dibandingkan denag APF sel

satuan BCC. Sel satuan FCC mempunyai 8 x 1/8 (pada sudut kubus) + 6 x ½ (

pada pusat sisi kubut) = 4 atom per sel satuan. Hubungan antara panjang sisi

kubus a, dengan jari-jari R dapat ditentukan dengan menggunkan formula :

√ a = 4R atau a = 2 √ R

Page 28: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 26

Kelompok 2

Jadi, ringkasan dari ketiga jenis geometri Kristal adalah sebagai berikut:

Jenis Geometri Jumlah Atom/Sel

satuan

Kepadatan

(%APF)

Kubik

Sederhana

1 52%

Kubik Berpusat

Badan (BCC)

2 68%

Kubik Berpusat

Muka (FCC)

4 74%

D. Ikatan koordinasi partikel dalam kristal adalah jumlah tetangga terdekat

yang mengelilinginya. Berapakah ikatan koordinasi dari simple cube, BCC

dan FCC?

Jawab :

Dari tabel pada pertanyaan sebelumnya dapat dijawab pertanyaan ini

SC=6, BCC=8, dan FCC=12

E. Ikatan koordinasi partikel dalam kristal adalah jumlah tetangga terdekat

yang mengelilinginya. Berapakah ikatan koordinasi masing-masing lingkup

dalam (a) sederhana kubik , (b) berpusat badan kubik, (c) berpusat muka

kubik . Asumsikan bola semua sama

Jenis Geometri Jumlah Atom/Sel satuan Ikatan Koordinasi

Kubik Sederhana 1 6

Kubik Berpusat

Badan (BCC)

2 8

Kubik Berpusat

Muka (FCC)

4 12

F. Europium mengkristal dalam kisi kubus berpusat badan (BCC) (atom Eu

hanya menempati satu titik kisi). Densitas Eu adalah 5,26 gr/cm3. Calculate

the unit cell edge length.

Page 29: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 27

Kelompok 2

Jawab:

Sisi = √

G. Dalam sel unit BCC, atom pusat terletak pada diagonal internal sel dan

menyentuh atom sudut .(a) Tentukan panjang diagonal dalam hal r (jari-jari

atom) (b) Jika panjang tepi kubus adalah a berapa panjang wajah diagonal

(c) turunkan ekspresi untuk a dalam r (d) Berapa banyak atom dalam sel

unit ini (e) Berapa fraksi volume sel unit yang diisi dengan bola

Jawab:

Panjang diagonal dan Panjang wajah diagonal

√ a = 4r atau a =

√ r

Atom per satuan sel

Terlihat bahwa ada satu atom utuh terletak di tengah sel satuan dan 1/8 atom

terdapat pada tiap-tiap sudut sel satuan, sehingga dalam satu sel satuan BCC

terdapat 2 atom

%APF

Persentase kepadatan (%APF) dari kubus BCC adalah 68%

Page 30: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 28

Kelompok 2

Topik 6

A. Manakah dari senyawa di atas yang dapat membentuk ikatan hydrogen?

Gambar struktur dalam setiap kasus

Jawab :

Furfural merupakan senyawa aldehid yang memiliki struktur furan dengan

rumus kimia C5H4O2 dapat diproduksi dari sisa-sisa makanan atau limbah

pertanian seperti kulit jeruk, kulit pisang, kulit labu, bongkol jagung, tangkai

bunga matahari, daun kering, jerami, gabus, kulit kacang dan kulit tumbuhan-

tumbuhan melalui percobaan sederhana.

Dalam keadaan murni, furfural merupakan cairan seperti oli yang tidak

berwarna dengan harum buah badan (almonds. Jika permukaan furfural

beinteraksi langsung dengan udara maka warna cairan akan berubah menjadi

kuning, dan bila dibiarkan lebih lama warnanya akan berubah menjadi coklat.

Ikatan hydrogen adalah Ikatan hidrogen adalah sebuah interaksi tarik-

menarik (dipol-dipol) antara atom yang bersifat elektronegatif dengan atom

hidrogen yang terikat pada atom lain yang juga bersifat elektronegatif. Jadi,

ikatan hidrogen tidak hanya terjadi pada satu molekul, melainkan bisa antara

molekul satu dengan molekul yang lainnya. Ikatan hidrogen selalu melibatkan

atom hidrogen. Apabila atom hidrogen terikat pada atom lain, terutama F, O, N,

atau Cl, sedemikian sehingga ikatan X-H bersifat sangat polar dengan daerah

positif pada atom H, maka atom H ini dapat berinteraksi dengan spesies negatif

lain atau spesies kaya elektron membentuk ikatan hidrogen (Xδ-

- Hδ+

•••Y ; H•••Y

= ikatan hidrogen).

Ketiga senyawa di atas mengandung ikatan hydrogen. Asam-2-furoic dan

furfural alcohol mempunyai gugus OH yang menunjukkan adanya ikatan

hydrogen karena atom H berikatan dengan atom O. sedangakan furfural

mempunyai atom C yang mengikat atom H dan atom O.

Page 31: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 29

Kelompok 2

B. Molekul pada beberpa senyawa dapat membentuk ikatan “internal” H yaitu

ikatan H dalam sebuah molekul. Manakah dari molekul-molekul di atas

yang kemungkinan dapat membentuk ikatan H internal yang stabil?

Gambarkan strukturnya.

Jawab :

Ikatan Hidrogen Intramolekular yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada satu

molekul(dalam satu senyawa). Contohnya molekul air (H2O), dalam air terdapat

ikatan hidrogen sejumlah pasangan elektron bebas pada pusat senyawa.

Ikatan hidrogen intramolekular banyak ditemukan dalam makromolekul

seperti protein dan asam nukleat dimana ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian

dari molekul yang sama yang berperan sebagai penentu bentuk molekul

keseluruhan yang penting.

Salah satu ciri-ciri senyawa yang dapat membentuk ikatan intramolekular

hydrogen adalah senyawa yang mempunyai gugus OH. Dari ketiga senyawa di

atas yang mempunyai gugus OH dan dapat membentuk ikatan intramolekular

hydrogen adalah Asam-2-furoic dan furfural alcohol.

C. Bagaimana kita dapat mengkarakterisasi struktur gugus fungsi komposisi

dari ketiga senyawa di atas. Apakah dengan XRD, NMR, ESR, FTIR, atau

dapat dengan instrument lain? Jelaskan secara singkat.

Jawab :

Furfural dapat diuji sifat fisik dan sifat kimianya, antara lain dengan indeks

bias, kelarutan, analisis adanya gugus aldehid dengan oksidator (Pereaksi

Tollens). Pereaksi Tollens (suatu larutan basa (dari) ion kompleks perak

ammonia) digunakan sebagai pereaksi uji untuk senyawa aldehid. Furfural

dioksidasi menjadi anion furoik ; ion Ag+ dalam pereaksi Tollens direduksi

menjadi logam Ag. Uji positif ditandai oleh terbentuknya cermin perak pada

dinding dalam tabung reaksi.

Analisis struktur molekul dengan fourier transform infra red (FTIR), analisis

adanya ikatan rangkap terkonyugasi (UV), analisis kemurnian (GC) dan analisis

massa molekul (GC-MS). Karakterisasi furfural merupakan bagian yang sangat

penting karena hasil karakterisasi akan menentukan aplikasi furfural terutama

mensintesis senyawa-senyawa turunannya.

Page 32: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 30

Kelompok 2

Topik 7

A. Electron tidak berpasangan menunjukkan sifat magnetic atau sifat

paramagnetic. Elektron tidak berpasangan dapat diberikan keadaan spin

dengan energy yang berbeda dengan penerapan medan magnet. Apa yang

dapat anda terangkan dari penyataan tersebut?

Jawab :

Resonansi spin elektron (ESR) adalah cabang spektroskopi penyerapan

dimana radiasi yang memiliki frekuensi di daerah gelombang mikro diserap oleh

zat paramagnetik untuk mendorong transisi antara tingkat energi magnetik

elektron dengan spin berpasangan. Pemisahan energi magnetic dilakukan dengan

menggunakan medan magnet statis.

ESR digunakan untuk mengkarakterisasi sifat suatu sistem makro molekul

dalam kepentingan biologis dengan memberikan akses informasi mengenai sifat

struktural dan dinamik. Beberapa atom dan molekul yang berisi satu atau lebih

elektron dengan spin berpasangan dapat menunjukkan spectrum ESR. Prinsip

interaksi dari sebuah berkas elektron dengan paramagnetic digunakan untuk

generasi gelombang mikro. Prosesnya dijelaskan sebagai sebuah sinar yang

mengandung komponen electron dipancarkan dan dipercepat akibat perbedaan

potensial beberapa kVolt dan dibuat untuk berinteraksi dengan elektron dengan

daya hantar berkas yang tinggi.

ESR merupakan partikel bermuatan yang berputar di sekitar sumbu dan ini

menyebabkan ia bertindak seperti sebuah magnet batang kecil. Dalam bahasa

teknis kita mengatakan bahwa ia memiliki momen magnetik, yang disebut dengan

magneton Bohr. Jika medan magnet luar tehubung dengan sistem, electron akan

menjadi sejajar sendiri dengan arah bidang dan proses disekitar sumbu ini.

Perilaku ini analog dengan berputar dalam medan gravitasi bumi. Meningkatkan

medan magnet akan mendorong elektron berproses lebih cepat dan memperoleh

lebih banyak energi.

Pada atom berelektron ganjil seperti besi, adanya keberadaan elektron yang tak

berpasangan menyebabkan atom tersebut bersifat feromagnetik. Orbital-orbital

atom di sekeliling atom tersebut saling bertumpang tindih dan penurunan keadaan

energi dicapai ketika spin elektron yang tak berpasangan tersusun saling berjajar.

Page 33: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 31

Kelompok 2

Proses ini disebut sebagai interaksi pertukaran. Ketika momen magnetik atom

feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atom ini dapat

menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi. Bahan-bahan yang

bersifat paramagnetik memiliki atom dengan momen magnetik yang tersusun

acak, sehingga tiada medan magnet yang dihasilkan. Namun, momen magnetik

tiap-tiap atom individu tersebut akan tersusun berjajar ketika diberikan medan

magnet.

B. Perhatikan gambar dibawah ini mengenai spectrum ESR. Apa yang dapat

anda jelaskan, apabila anda membaca data spectrum dibawah ini? Apa

hubungan antara G (Magnetic Field) dengan intensity? Jelaskan pengaruh

waktu apabila diamati oleh spectrum ESR?

Jawab :

Spektra ESR

Spektra absopsi pada umumnya diperoleh dari radiasi sebuah gembang mikro

monokromatik, kemudian dengan menvariasikan medan magnet yang dilakukan

dengan memvariasikan frekuensi. Kebanyakan hasil spectra berbentuk garis yang

berdempet sehingga sulit untuk diinterprestasikan terhadap suatu jenis frekuensi

gelombang spectrum. Hubungan dari intensitas spectrum yang keluar tiap

percobaan akan timbul dengan perbedaannya akibat variasi medan magnet. Pada

perbedaan waktu akan terjadi kesenjangan yang cukup terlihat akibat intensitas

yang makin meningkat, pada diagram terlihat grafik menjadi banyak akibat dari

tiap waktu yang terhitung nilai intensitas akan terus berubah.

Page 34: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 32

Kelompok 2

BAB III

KESIMPULAN

Teori kuantum mempelajari asal – usul dari sifat unsur kimia, memprediksi

struktur molekul, spektra dari molekul, panas dari suatu reaksi dan hasil serta

bagaimana reaksi tersebut berlangsung.

Model Bohr tidak dapat memprediksi garis spektra untuk atom selain hidrogen.

Persamaan Rydberg merupakan ersamaan yang digunakan untuk menjelaskan

panjang gelombang garis spektrum dari bermacam-macam elemen kimia.

Efek fotolistrik menerangkan bagaimana keadaan elekron ketika dikenai oleh

gelombang elektromagnetik, efek fotolistrik ini kemudian menjadi prinsip dasar

dari berbagai piranti fotonik salah satunya adalah laser.

Dapat diketahui melalui spektrum elektromagnetik bahwa panjang gelombang

berbanding terbalik dengan energi dan frekuensi

Sinyal dikatakan tumpang tindih bila berada pada frekuensi yang sama

Sinyal AM memiliki jalur transmisi yang lebih besar dibandingkan sinyal FM

Padatan terdiri dari padatan kristal dan padatan amorf

Padatan kristal memiliki struktur molekul yang teratur sedangkan amorf tidak

teratur

Furfural merupakan senyawa aldehid yang memiliki struktur furan dengan

rumus kimia C5H4O2 dapat diproduksi dari sisa-sisa makanan atau limbah

pertanian seperti kulit jeruk, kulit pisang, kulit labu, bongkol jagung, tangkai

bunga matahari, daun kering, jerami, gabus, kulit kacang dan kulit tumbuhan-

tumbuhan melalui percobaan sederhana

Ikatan hydrogen adalah Ikatan hidrogen adalah sebuah interaksi tarik-menarik

(dipol-dipol) antara atom yang bersifat elektronegatif dengan atom hidrogen

yang terikat pada atom lain yang juga bersifat elektronegatif

Resonansi spin elektron (ESR) adalah cabang spektroskopi penyerapan dimana

radiasi yang memiliki frekuensi di daerah gelombang mikro diserap oleh zat

paramagnetik untuk mendorong transisi antara tingkat energi magnetik elektron

dengan spin berpasangan

Page 35: Makalah Pemicu III Kimia Fisika Kelompok 2 Redoks

Makalah Pemicu 3 Kimia Fisika – Teori Kuantum, Spektroskopi, dan Difraksi 33

Kelompok 2

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2014. http://calistry.org/calculate/paulingScaleElectronegativityCalculator,

diakses pada 15 November 2014

Atkins, Peter, De Paula, Julio. (2006). Physical Chemistry 8th

Ed. New York: Oxford

University Press.

Chang, Raymond. 2004.Konsep Konsep Inti Kimia Dasar Jilid 2.Jakarta: Erlangga.

Kartini. Perbedaan fisika klasik dengan fisika kuantum. [online]:

http://www.academia.edu/8860393/Perbedaan_fisika_klasik_dengan_fisika_k

uantum [14 November 2014]

Ladelta, Viko. (2007). Beberapa Fakta Seputar Kaca. [Online]: http://www.chem-is-

try.org/artikel_kimia/kimia_organik/beberapa-fakta-seputar-kaca/ [13

November 2014]

Levine, Ira N. (2009). Physical Chemistry. New York: The McGraw-Hill Companies,

Inc.

Marfuah, Evi. 2010. Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital. [online]:

http://www.goesmart.com/index.php/umum/show_materi/4/626/3/10/87 [14

November 2014]

Maron, S.H., Lando, J.B., Prutton, C.F. (1974) Fundamentals of Physical Chemistry.

London: Macmillan

Sukardjo. 1989. Kimia Fisika.Yogyakarta: Rineka Cipta.

Takeuchi, Yoshito. (2008). Padatan Kristallin dan Amorf. [Online]: http://www.chem-

is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/padatan1/padatan-kristallin-dan-amorf/ [13

November 2014]

Takeuchi, Yoshito. (2008). Berbagai Kristal. [Online]: http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia_dasar/padatan1/berbagai-kristal/ [13 November

2014]

Winarto, Dwi.(2013). Teori Kuantum Kimia. [online]:

http://www.ilmukimia.org/2013/04/teori-mekanika-kuantum.html [14

November 2014]