Minggu, 13 September 2009
5. Struktur Senyawa Karbon
Struktur Senyawa Karbon
a. Keisomeran karena atom karbon asimetrik, keisomeran optik
Sebelum ada teori valensi, kimiawan/fisiologis Perancis Louis Pasteur (1822-1895) telah mengenali pengaruh struktur molekul individual pada sifat gabungan molekul. Ia berhasil memisahkan asam rasemat tartarat (sebenarnya garam natrium amonium) menjadi (+) dan (-) berdasarkan arah mukaDi tahun 1860-an, kimiawan Jerman Johannes Adolf Wislicenus (1835-1902) menemukan bahwa dua jenis asam laktat yang diketahui waktu itu keduanya adalah asam α-hidroksipropanoat CH3CH(OH)COOH, bukan asam β- hidroksipropanoat HOCH2CH2COOH. hemihedral kristalnya (1848).
Di tahun 1874, van’t Hoff dan Le Bel secara independen mengusulkan teori atom karbon tetrahedral. Menurut teori ini, kedua asam laktat yang digambarkan di bawah ini:
adalah bayangan cermin asam laktat satunya. Dengan kata lain, hubungan kedua senyawa seperti hubungan tangan kanan dan tangan kiri, dan oleh karena itu disebut dengan antipoda atau enantiomer. Pada atom karbon pusat di asam laktat, empat atom atau gigus yang berbeda terikat. Atom karbon semacam ini dise.
(+)-asam tartarat (-)-asam tartarat meso-asam tartarat
Gambar 4.5 Stereoisomer asam tartarat(+)-asam tartarat dan (-)-asam tartarat membentuk pasangan enantiomer.
Namun karena adanya simetri, meso-asam tartarat secara optik tidak aktif.
but dengan atom karbon asimetrik.
Latihan.
I.Siapakah nama kimiawan perancis yang mengenali pengaruh struktur molekul individual pada sifat gabungan molekul ?
Jawab.
Louis Pasteur (1822-1895).
II.Siapakah yang mengusulkan teori atom karbon tetrahedral.?
Jawab.
Vant Hoff dan Le bel (1874)
III.apa hasil penemuan kimmiawan jerman Johannes Adolf Wislicenus di tahun 1835-1902 ?
Jawab.
Dia menemukan bahwa dua jenis asam laktat.
IV.apa gambaran hubungan bagi kedua asam laktat ?
Jawab.
Di gambarkan sebagaimana tangan kanan dan tangan kiri
V.simetri moso asam tartarat yang secara optic tidak aktif disebut juga dengan ?
Jawab.
Atom karbon asimetrik.
Senin, 07 September 2009
1. Lahirnya Kimia
Lahirnya Kimia
Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794).Ia menemukan hokum kekekalan massa dalam reksi kimia,dan mengungkap peran oksigen dalam pembakaran.
Kimia merupakan ilmu yang relative muda bila dibandingkan dengan fisika dan matematika,keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun lalu.
Akar kimia dapat ditemui di filosofi Yunani kuno.Filosofi Yunani kuno ke teori atom modern tidak selalu mulus. Di Yunani kuno, ada perselisihan yang tajam antara teori atom dan penolakan keberadaan atom.Teori atom tetap tidak ortodoks dalam dunia kimia dan sains. Orang-orang terpelajar tidak tertarik pada teori atom sampai abad ke-18. Di awal abad ke-19, kimiawan Inggris John Dalton (1766-1844) melahirkan ulang teori atom Yunani kuno.Tetapi tidak semua ilmuwan menerima teori atom.Tidak sampai awal abad 20,Teori atom dibuktikan sebagai fakta,bukan hanya hipotesis.Hal ini dicapai dengan percobaan yang termpil oleh kimiawan Perancis Jean Baptiste Perrin (1870-1942).Jadi,perlu waktu ang cukup panjang untuk menetapkan dasar kima modern.
a. Teori atom kuno
Akar kimia modern adalah teori atom yang dikembangkan oleh filosofi Yunani kuno. Filosofi atomik Yunani kuno sering dihubungkan dengan Democritos (kira-kira 460BC- kira-kira 370 BC). Namun, tidak ada tulisan Democritos yang tinggal. Oleh karena itu, sumber kita haruslah puisi panjang “De rerum natura” yang ditulis oleh seniman Romawi Lucretius (kira-kira 96 BC- kira-kira 55 BC)
Atom adalah entitas abstrak. Atom memiliki bentuk yang khas dengan fungsi yang sesuai dengan bentuknya
b. Teori atom Dalton
teori atom sebagai filosofi materi telah dikembangkan dengan baik oleh Dalton di awal abad ke-19.
Teori atom Dalton:
(i) partikel dasar yang menyusun unsur adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik.
(ii) massa atom yang berjenis sama akan identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain.
(iii) keseluruhan atom terlibat dalam reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom dalam senyawa tertentu tetap.
Dasar teoritik teori Dalton terutama didasarkan pada hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap.
1. Senyawa tertentu selalu mengandung perbandingan massa unsur yang sama.
2. Bila dua unsur A dan B membentuk sederet senyawa, rasio massa B yang bereaksi dengan sejumlah A dapat direduksi menjadi bilangan bulat sederhana.
Bukti keberadaan atom
Sains setelah abad ke-18 mengembangkan berbagai percobaan yang membuat banyak saintis menjadi skeptis pada hipotesis atom. Misalnya, kimiawan tenar seperti Sir Humphry Davy (1778-1829) dan Michael Faraday (1791-1867), keduanya dari Inggris, keduanya ragu pada teori atom.Berbagai kemajuan besar dibuta di berbagai bidang sains. Salah satunya adalah kemunculan termodinamika yang cepat di abad 19. Kimia struktural saat itu yang direpresentasikan oleh teori atom hanyalah masalah akademik dengan sedikit kemungkinan aplikasi praktis. Tetapi termodinamika yang diturunkan dari isu praktis seperti efisiensi mesin uap nampak lebih penting. Ada kontroversi yang sangat tajam antara atomis dengan yang mendukung termodinamika. Debat antara fisikawan Austria Ludwig Boltzmann (1844-1906) dan kimiawan Jerman Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) dengan fisikawan Austria Ernst Mach (1838-1916) pantas dicatat. Botanis Inggris, Robert Brown (1773-1858) menemukan gerak takberaturan partikel koloid dan gerakan ini disebut dengan gerak Brow, untuk menghormatinya. Fisikawan Swiss Albert Einstein (1879-1955) mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom. Menurut teori ini, gerak Brown dapat diungkapkan dengan persamaan yang memuat bilangan Avogadro.
D =(RT/N).(1/6παη)
D adalah gerakan partikel, R tetapan gas, T temperatur, N bilangan Avogadro, α jari-jari partikel dan η viskositas larutan.
Inti ide Perrin adalah sebagai berikut. Partikel koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. Kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi.
Soal
1. Siapakah kimiawan yang memulai kimia modern?
jawab: Antoine Laurent Lavoiser
2. Sebutkan inti ide Perrin!
jawab: Partikel koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. Kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi.
3. Berdasarkan hukum apa teoritik teora Dalton?
jawab: hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap.
4. Darimanakah sumber kimia modern?
jawab: teori atom yang dikembangkan oleh filosofi Yunani kuno
5. Siapakah yang melahirkan ulang teori atom yunani kuno?
Jawab: John Dalton
2. Komponen Materi
Komponen-komponen materi
a. Atom
Dunia Kimia berdasarkan teori atom, satuan terkecil materi adalah atom. Materi didefinisikan sebagai kumpulan atom. Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron Diameter inti sekitar 10–15-10–14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.
Massa proton sekitar 1,67 x 10–27 kg dan memiliki muatan positif, 1,60 x 10–19 C (Coulomb). Muatan ini adalah satuan muatan listrik terkecil dan disebut muatan listrik elementer. Inti memiliki muatan listrik positif yang jumlahnya bergantung pada jumlah proton yang dikandungnya. Massa neutron hampir sama dengan massa proton, tetapi neutron tidak memiliki muatan listrik. Elektron adalah partikel dengan satuan muatan negatif, dan suatu atom tertentu mengandung sejumlah elektron yang sama dengan jumlah proton yang ada di inti atomnya. Jadi atom secara listrik bermuatan netral. Sifat partikel-partikel yang menyusun atom dirangkumkan di Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Sifat partikel penyusun atom.
massa (kg) Massa relatif Muatan listrik (C)
proton 1,672623×10-27 1836 1,602189×10-19
neutron 1,674929×10-27 1839 0
elektron 9,109390×10-31 1 -1,602189×10-19
Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Karena massa proton dan neutron hampir sama dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan massa neutron dan proton, massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya.
Bila nomor atom dan nomor massa suatu atom tertentu dinyatakan, nomor atom ditambahkan di kiri bawah symbol atom sebagai subscript, dan nomor massa di kiri atas sebagai superscript. Misalnya untuk atom karbon dinyatakan sebagai 126 C karena nomor atom adalah 6 dan nomor massanya adalah 12. Kadang hanya nomor massanya yang dituliskan, jadi sebagai 12C.
Jumlah proton dan elektron yang dimiliki oleh unsure menentukan sifat Kimia unsure. Jumlah neutron mungkin bervariasi. Suatu unsure tertentu akan selalu memiliki nomor atom yang sama tetapi mungkin memiliki jumlah neutron yang berbeda-beda. Varian-varian ini disebut isotop. Sebagai contoh hydrogen memiliki isotop yang dituliskan di tabel berikut.
Tabel 1.2 Isotop-isotop hidrogen
simbol dan nama jumlah proton Jumlah neutron
1H hidrogen 1 0
2H deuterium, D 1
1 3H tritium, T 1 2
Banyak unsur yang ada alami di alam memiliki isotop-isotop. Beberapa memiliki lebih dari dua isotop. S b. Molekul
Komponen independen netral terkecil materi disebut molekul. Molekul monoatomik terdiri satu atom (misalnya, Ne). Molekul poliatomik terdiri lebih banyak atom (misalnya, CO2). Jenis ikatan antar atom dalam molekul poliatomik disebut ikatan kovalen .
Salah satu alasan mengapa diperlukan waktu yang lama sampai teori atom diterima dengan penuh adalah sebagai berikut. Dalam teorinya Dalton menerima keberadaan molekul (dalam terminologi modern) yang dibentuk oleh kombinasi atom yang berbeda-beda, tetapi ia tidak tidak menerima ide molekul diatomik untuk unsur seperti oksigen, hidrogen atau nitrogen yang telah diteliti dengan intensif waktu itu. Dalton percaya pada apa yang disebut “prinsip tersederhana”4 dan berdasarkan prinsip ini, ia secara otomatis mengasumsikan bahwa unsur seperti hidrogen dan oksigen adalah monoatomik.
Kimiawan Perancis Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) mengusulkan hukum reaksi gas yang menyatakan bahwa dalam reaksi gas, perbandingan volume adalah bilangan bulat. Teori atom Dalton tidak memberikan rasional hukum ini. Di tahun 1811, kimiawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856) mengusulkan unsur gas seperti hidrogen dan oksigen yang bukan monoatomik tetapi diatomik. Lebih lanjut, ia juga mengusulkan bahwa pada temperatur dan tekanan tetap, semua gas dalam volume tertentu mengandung jumlah partikel yang sama. Hipotesis ini awalnya disebut hipotesis Avogadro, tetapi kemudian disebut hukum Avogadro.
Hukum Avogadro memberikan dasar penentuan massa atom relatif, yakni massa atom (secara nal disebut berat atom). Pentingnya massa atom ini lambat disadari. Kimiawan Italia Stanislao Cannizzaro (1826-1910) menyadari pentingnya hipotesis Avogadro dan validitasnya di International Chemical Congress yang diselenggarakan di Karlsruhe, Germany, di tahun 1860, yang diadakan utuk mendiskusikan kesepakatan internasional untuk standar massa atom. Sejak itu, validitas hipotesis Avogadro secara perlahan diterima.
c. Ion
Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion. Kation adalah ion yang memiliki muatan positif, anion memiliki muatan negatif. Tarikan listrik akan timbul antara kation dan anion. Dalam kristal natrium khlorida (NaCl), ion natrium (Na+) dan ion khlorida (Cl¯) diikat dengan tarikan listrik. Jenis ikatan ini disebut ikatan ion.Sifat kimia isotop sangat mirip, hanya nomor massanya yang berbeda.
soal
1.Komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi kimia adalah...?
jawab: Atom
2.Apakah yang dimaksud dengan ion?
jawab: Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik
3.Apa isi dari hukum avogadro!
jawab: pada temperatur dan tekanan tetap, semua gas dalam volume tertentu mengandung jumlah partikel yang sama.
4.Disebut apakah jumlah proton dalam inti?
Jawab: nomor atom
5. disebut apakah jumlah proton dan neutron?
Jawab: nomor massa
3. Stoikiometri
Stoikiometri
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran adalah pelepasan zat dapat terbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”.
Filsuf dari Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow”. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Di akhir abad 18, kimiawan Jerman Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) menemukan konsep ekuivalenyakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam reaksi netralisasi. Pada saat yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat, Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom.
Massa atom relatif dan massa atom
Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom, Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia.
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jakob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Dalam metoda ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000.
Soal.
I.apkah yang di maksut fenomena pembakaran yang di jelaskan oleh flogistonis ?
Jawab.
Fenomena pembakaran adalahpelepasan zat dapat terbakar(dari zat yang terbakar).
II.siapakahyang melakukan percobaan willow ?
Jawab.
Seorang filsuf dari Flanders Jan Baptista Van Helmont.
III.pada tahun berapa percobaan willow dilakukan ?
Tahun 1579-1644.
Jawab.
IV.Sipakah ilmuan yang membuat tabrl masa atom?
Jawab.
Dalton
V.Apa kesimpulan dari percobaan willow ?
Jawab.
Akarsemua materi adalah air.
4. Penemuan Elektron
Penemuan electron.
Kemajuan yang sangat pesat dalam sains paruh pertama abad 20 ditandai dengan perkembangan paralel teori dan percobaan. dari penemuan elektron, penemuan elektron, penemuan inti atom Rutherford, teori Bohr, sampai dikenalkan teori mekanika kuantum
Menurut Dalton dan ilmuwan sebelumnya, atom tak terbagi, dan merupakan komponen mikroskopik utama materi. Keyakinan bahwa atom tak terbagi mulai goyah akibat perkembangan pengetahuan hubungan materi dan kelistrikan yang berkembang lebih lanjut.
Tabel 2.1 Kemajuan pemahaman hubungan materi dan listrik.
Tahun Peristiwa
1800 Penemuan baterai (Volta)
1807 isolasi Na dan Ca dengan elektrolisis (Davy)
1833 Penemuan hukum elektrolisis (Faraday)
1859 Penemuan sinar katoda (Plücker)
1874 Penamaan elektron (Stoney)
1887 Teori ionisasi (Arrhenius)
1895 Penemuan sinar-X (Röntgen)
1897 Bukti keberadaan elektron (Thomson)
1899 Penentuan e/m (Thomson)
1909-13 Percobaan tetes minyak (Millikan)
Faraday memberikan kontribusi yang sangat penting, bahwa jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap (96,500 C). Hubungan ini dirangkumkan sebagai hukum elektrolisis Faraday. kimiawan Irish George Johnstone Stoney (1826-1911), ia menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, dengan kata lain ada analog atom untuk kelistrikan. Ia memberi nama elektron pada satuan hipotetik ini.
Fisikawan Amerika Robert Andrew Millikan (1868-1953) berhasil membuktikadanya partikel kelistrikanan. Percobaan yang disebut dengan percobaan tetes minyak Millikan. Millikan menunjukkan dengan percobaan ini bahwa muatan tetesan minyak selalu merupaka kelipatan 1,6×10-19 C. Fakta ini berujung pada nilai muatan elektron sebesar 1Rasio muatan/massa partikel bermuatan yang telah diketahui selama ini sekitar 1/1000 (C/g). Ratio yang didapatkan Thomson jauh lebih tinggnilai tersebut (nilai akurat yang diterima adalah 1,76 x108 C/g), dan penemuan ini tidak masuk dalam struktur pengetahuan yang ada saat itu. Partikel ini bukan sejenis ion atau molekul, tetapi harus diangap sebagai bagian atau fragmen atom.
Soal.
I.Pada abad keberapakah kemajuan sains mulai terlihat ?
Jawab.
Paruh pertamaabad ke 20.
II.Atomtakterbagi dan merupakan komponen mroskopik materi,pernyataan demikian dikemukakanoleh ?
Jawab.
Dalton dan ilmuan sebelumnya.
III.siapakah yang menemukan teori ionisasi ?
Jawab.
Seorang ilmuan yang bernama Arrhenius pada tahun 1887.
IV.berapakah jumlah listrik yang di perlukan untuk menghasilkan 1mol zat di elektroda.?
Jawab
96500 C.
V.siapakah yang menemukan percobaan tetes minyak milikan.?
Jawab.
Seorang fisikawan amerika Robert Andrew Milikanpada tahun 1868-1963.
Minggu, 06 September 2009
5. Model Atom
Model Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atomErwin Schrodinger
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger
persamaan
x,y dan z
Y
m
ђ
E
V
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
model atom
Model atom mutakhir atau model atom mekanika gelombang
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
CIRI KHAS MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG
1.
Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
2.
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
3.
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron
Percobaan chadwick
percobaan Chadwick
Kelemahan Model Atom Modern
Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal
search
* Profil Penyusun
* Animasi
* Soal-Soal
* Home
Materi
* Model Atom Dalton
* Model Atom Thomson
* Model Atom Rutherford
* Model Atom Bohr
* Model Atom Modern
sOAL
1. sIAPAKAH PENGEMBANG mEKANIKA KUANTUM?
JAWAB: eRWIN Schrodinger
2. Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut ?
jAWAB : oRBITAL
3. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk?
jAWAB: sUB KULIT
Kamis, 03 September 2009
7. Kelahiran Mekanika Kuantum
Ridwan F. 09029tiumb@gmail.com
Kelahiran Mekanika Kuantum
Mekanika kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika kuantum pada tataran atom dan subatom. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang kimia dan fisika , termasukfisika atom,fisika molekuler, kimia kmputasi , dan fisika nuklir. Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan atom dan fisika kuantum umumnya, yang, bersama relativasi umum, merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini revolusioner bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.a. Sifat gelombang partike
Di paruh pertama abad 20, mulai diketahui bahwa gelombang elektromagnetik, yang sebelumnya dianggap gelombang murni, berperilaku seperti partikel (foton). Fisikawan Perancis Louis Victor De Broglie (1892-1987) mengasumsikan bahwa sebaliknya mungkin juga benar, yakni materi juga berperilaku seperti gelombang. Berawal dari persamaan Einstein, E = cp dengan p adalah momentum foton, c kecepatan cahaya dan E adalah energi, ia mendapatkan hubungan:
E = hν =ν = c/λ atau hc/ λ = E, maka h/ λ= p
De Broglie menganggap setiap partikel dengan momentum p = mv disertai dengan gelombang (gelombang materi) dengan panjang gelombang λ didefinisikan dalam persamaan(1924).tabel 2.2 memberikan beberapa contoh panjag gelombang materi yang dihitung dengan persamaan . Dengan meningkatnya ukuran partikel, panjang gelombangnya menjadi lebih pendek. Jadi untuk partikel makroskopik, particles, tidak dimungkinkan mengamati difraksi dan fenomena lain yang berkaitan dengan gelombang. Untuk partikel mikroskopik, seperti elektron, panjang gelombang materi dapat diamati. Faktanya, pola difraksi elektron diamati (1927) dan membuktikan teori De Broglie.
b. Prinsip ketidakpastian
Dari yang telah dipelajari tentang gelombang materi, kita dapat mengamati bahwa kehati-hatian harus diberikan bila teori dunia makroskopik akan diterapkan di dunia mikroskopik. Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg (1901-1976) menyatakan tidak mungkin menentukan secara akurat posisi dan momentum secara simultan partikel yang sangat kecil semacam elektron. Untuk mengamati partikel, seseorang harus meradiasi partikel dengan cahaya. Tumbukan antara partikel dengan foton akan mengubah posisi dan momentum partikel.
c. Persamaan Schrödinger
Fisikawan Austria Erwin Schrödinger (1887-1961) mengusulkan ide bahwa persamaan De Broglie dapat diterapkan tidak hanya untuk gerakan bebas partikel, tetapi juga pada gerakan yang terikat sepert elektron dalam atom. Dengan memperuas ide ini, ia merumuskan sistem mekanika gelombang. Pada saat yang sama Heisenberg mengembangkan sistem mekanika matriks. Kemudian hari kedua sistem ini disatukan dalam mekanika kuantum.
Dalam mekanika kuantum, keadaan sistem dideskripsikan dengan fungsi gelombang. Schrödinger mendasarkan teorinya pada ide bahwa energi total sistem, E dapat diperkirakan dengan menyelesaikan persamaan. Karena persamaan ini memiliki kemiripan dengan persamaan yang mengungkapkan gelombang di fisika klasik, maka persamaan ini disebut dengan persamaan gelombang Schrödinger.
Persamaan gelombang partikel (misalnya elektron) yang bergerak dalam satu arah (misalnya arah x) diberikan oleh:
(-h2/8π2m)(d2Ψ/dx2) + VΨ = EΨ
m adalah massa elektron, V adalah energi potensial sistem sebagai fungsi koordinat, dan Ψ adalah fungsi gelombang.
Soal
- Siapakah nama ilmuan yang berasumsi bahwa materi berperilaku seperti gelombang?
- Pada abad berapakah gelombang elektromagnetik mulai diketahui?
- Siapakah yang merumuskan sistem mekanika gelombang persamaan schrodinger?
- Apa itu mekanika kuantum?
- Siapa fisikiawan asal Jerman yang menentukan simultan partikel semacam elektron
Jawaban
- Louis Victor De Broglie
- Abad ke 20
- Erwin schrodinger
- Cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika kuantum pada tataran atom dan subatom
- Werner karl heisnberg
