makalah pemicu iii kimia fisika kelompok 2 redoks
DESCRIPTION
https://www.dropbox.com/s/tyuxga6lqtfjvmm/133363365-Fundamentals-of-Engineering-Thermodynamics-4th-Ed-Solutions-Manual-M-J-Moran-H-N-Shapiro.pdf?dl=0TRANSCRIPT
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
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
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
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
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.
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
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:
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:
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 :
(
)
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.
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?
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
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.
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
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,
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
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
√
√
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
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
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.
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
(
) (
)
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.
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
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.
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 :
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 :
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
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.
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%
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.
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.
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.
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.
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
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]