Soal-soal latihan

Masa relatif atom

Latihan 2.1 Perhitungan massa elektron.

1. Hitung massa elektron dengan menggunakan nilai yang didapat Millikan dan Thomson.

Jawab: Anda dapat memperoleh penyelesaian dengan mensubstitusikan nilai yang didapat Millikan pada hubungan: muatan/massa = 1,76 x 10⁸ (C g^-1). Maka, m = e/(1,76 x 10⁸ C g^-1) = 1,6 x 10^-19 C/(1,76 x 10⁸C g^-1) = 9,1 x 10^-28 g.

Latihan 2.2 Rasio massa elektron dan atom hidrogen.

2. Hitung rasio massa elektron dan atom hidrogen.

Jawab: Massa m_H atom hidrogen atom adalah: m_H = 1 g/6 x 10²³ = 1,67 x 10^-24g. Jadi, m_e : m_H = 9,1 x 10^-28g : 1,67 x10^-24g = 1 : 1,83 x 10³.

Stoikiometri

3. Soal Latihan 1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan menggunakan satu tempat desimal.

Jawab.

Massa atom hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0

4. Contoh Soal 1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan distribsui isotop berikut: ²⁴Mg: 78,70%; ²⁵Mg: 10,13%, ²⁶Mg: 11,17%.

Jawab:

0,7870 x 24 + 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))

Massa atom Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).

5. Contoh Soal 1.3 Massa molekular mokelul yang mengandung isotop.

Hitung massa molekular air H₂O dan air berat D₂O (²H₂O) dalam bilangan bulat.

Jawab

Massa molekular H₂O = 1 x 2 + 16 = 18, massa molekular D₂O = (2 x 2) + 16 = 20

Latihan

1.1 Isotop. Karbon alami adalah campuran dua isotop, 98,90(3)% ¹²C dan 1,10(3)% ¹³C. Hitung massa atom karbon.

1.1 Jawab. Massa atom karbon = 12 x 0,9890 + 13 x 0,0110 = 12,01(1)

1.2 Konstanta Avogadro. Intan adalah karbon murni. Hitung jumlah atom karbon dalam 1 karat (0,2 g) intan.

1.2 Jawab. Jumlah atom karbon = [0,2 (g)/12,01 (g mol^-1)] x 6,022 x 10²³(mol^-1) = 1,00 x 10²²

1.3 Hukum perbandingan berganda. Komposisi tiga oksida nitrogen A, B dan C diuji. Tunjukkan bahwa hasilnya konsisten dengan hukum perbandingan berganda: massa nitrogen yang bereaksi dengan 1 g oksigen dalam tiap oksida: Oksida A: 1,750 g, oksida B: 0,8750 g, oksida C: 0,4375 g.

1.3 Jawab. Bila hukum perbandingan berganda berlaku, rasio massa nitrogen yang terikat pada 1 g oksigen harus merupakan bilangan bulat.

Hasilnya cocok dengan hukum perbandingan berganda.

1.4 Massa atom. Tembaga yang ada di alam dianalisis dengan spektrometer massa. Hasilnya: ⁶³Cu 69,09%， ⁶⁵Cu 30,91%. Hitung massa atom Cu. Massa ⁶³Cu dan ⁶⁵Cu adalah 62,93 dan 64,93 sma.

1.4 Jawab: Massa atom Cu=62,93x (69,09/100) + 64,93x (30,91/100) = 63,55 (sma)

1.5 Mol. Bila kumbang menyengat korbannya, kumbang akan menyalurkan sekitar 1 mg (1x 10^-6 g) isopentil asetat C₇H₁₄O₂. Senyawa ini adalah komponen fragrant pisang, dan berperan sebagai materi pentransfer informasi untuk memanggil kumbang lain. Berapa banyak molekul dalam 1 mg isopentil asetat?

1.5 Jawab. Massa molekular isopentil asetat adalah M = 7 x 12,01 + 14 x 1,008 + 2 x 16,00 = 130.18 (g mol^-1). Jumlah mol: 1,0 x 10^-6(g)/130,18(g mol^-1) = 7,68 x 10^-9(mol) Jumlah molekul 1 mg isopentil asetat: 7,68 x 10^-9(mol) x 6,022 x 10²³ (mol^-1) = 4,6 x10¹⁵

1.6 Massa molekul hidrogen. Massa atom hidrogen adalah 1,008. Hitung massa molekul hidrogen.

1.6 Jawab. Massa molar hidrogen adalah 2,016 x 10^-3 kg mol^-1. Massa satu molekul hidrogen = [2,016 x 10^-3 (kg mol^-1)]/[6,022 x 10²³(mol^-1) = 3,35 x 10^-27(kg).

Dasar-dasar teori kuantum klasik

6. Latihan 2.4 Jari-jari orbit elektron dalam hidrogen

Turunkan persamaan untuk menentukan jari-jari orbit r elektron dalam atom hidrogen dari persamaan 2.3 dan 2.4. Jelaskan makna persamaan yang anda turunkan.

Jawab: mvr = nh/2π dapat diubah menjadi v = nh/2πmr. Dengan mensubstitusikan ini ke persamaan 2.4, anda akan mendapatkan persamaan: e²/4πε₀r² = mn²h²/4π²m²r³

Jadi r = n²ε₀h²/(2π)²me², n = 1, 2, 3,… (2.5) Persamaan 2.5 menunjukkan batasan bahwa jari-jari elektron diizinkan pada nilai tertentu saja (diskontinyu). Di sini n disebut bilangan kuantum.

7. Latihan 2.5 Energi elektron dalam atom hidrogen.

Dengan menggunakan persamaan 2.3 dan 2.4, turunkan persamaan yang tidak mengandiung suku v untuk mengungkapkan energi elektron dalam atom hidrogen.

Jawab: Persamaan 2.4 dapat diubah menjadi mv² = e²/4πε₀r. Dengan mensubstitusikan persamaan ini kedalam persamaan 2.7, anda dapat mendapatkan persamaan berikut setelah penyusunan ulang:

8. Latihan 2.6 Perkiraan nomor atom (hukum Moseley)

Didapatkan bahwa sinar-X khas unsur yang tidak diketahui adalah 0,14299 x 10^-9 m. Panjang gelombang dari deret yang sama sinar-X khas unsur Ir (Z = 77) adalah 0,13485 x 10^-9 m. Dengan asumsi s = 7,4, perkirakan nomor atom unsur yang tidak diketahui tersebut.

Jawab: Pertama perkirakan √c dari persamaan (2.1).

[1/0,13485x10^-9(m)]^1/2= √ c. (77 x 7.4) = 69,6 √c; jadi √c = 1237,27, maka

[1/0,14299x10^-9(m)]= 1237 (z x 7.4) dan didapat z = 75

Penumuan componen materi

Soal 2:

1 . komponen materi terdiri atas 3 aspek Atom, molekul dan ion, sebutkan sejarah penemuan teori atom?

2. di dalam inti terdiri atas proton dan neutron, jelaskan secara singkat hingga terbentuknya proton ?

3. jelaskan secara singkat hingga terbentuknya proton ?

4. jenis ikatan antara atom didalam molekul poliatomik disebut ikatan kovalen. Apakah ikatan kovalen itu?

5. jelaskan bagaimana terjadinya ikatan ion?

jawaban :

sejarah penemuan teori atom :

1801 : young mendemonstrasikan sifat- sifat gelombang cahaya.

1888 : hertz menemukan gelombang radio yang di hasilkan oleh muatan listrik yang di percepat.

1900 : rayleigh dan jeans berusaha menghitung energi distribusi untuk radiasi benda hitam, tapi persamaan yang mereks hasilkan menimbulkan “bencana ultraviolet”.

1905 : Einstein beranggapan bahwa gelombang cahaya juga menunjukan perilaku seperti partikel.

1909 : ruterford, geiger dan marsden menunjukan bahwa ketika partikel alfa ditembakan pada lempengan emas tipis sebagian kecil dipantulkan, Rutherford berpendapat bahwa atom mengandung inti kecil bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negative.

1911 : Rutherford mengusulakn bahwa atom terdri atas atom bermuatan positif dikelilingi oleh electron yang bergerak pada orbit berbentuk lingkaran.

1913 : bohr mengusulkan model untuk atom hydrogen yaitu electron bergerak mengelilingi inti dalam orbit dengan tingkat energi tertentu.

1924 : de borglie beranggapan bahwa semua partikel, termaksud elektron, menunjukkan sifat-sifat partikel sekaligus gelombang.

1926 : persamaan gelombang schrodinger diperkanalkan.

1927 : davission dan germer mencoba menguji teori de broglie.

pada tahun 1987, Goldstein melakukan serangkaian eksperimen denagn mengugunakan tabung sinar katode. Eksperimen itu dilakukan denagn cara memvariasikan katode dari rapat ke renggang. pada saat dibuat rapat, gas dibelakang katode tetap gelap. Akan tetapi, setelah dibuat rennggang( diberi lubang), gas dibelakang katode menjadi berpijar. Hal ini menunjukkan adanya sinar yang menerobos lubang katode hingga gas yang dibelakangnya menjadi berpijar. Sinar itu berasal dari anode dan disebut sinar anode. salah satu sifat sinar anode adalah ukuran partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung. Ukuruan terkecil terjadi jika dalam tabung menggunakan gas hydrogen. Selanjutnya partikel anode tersebut disebut proton.

penemuan neutron diawali dari eksperimen Rutherford dan dikembangkan oleh J.Chadwick penemuan itu didasarkan pada eksperimennya menembakkan partikel alfa pada lempeng berilium. Eksperimen itu menunjukan bahwa setelah ditembakkan partikel alfa, beilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus tinggi dan tidak berpengaruh oleh medanlistrik dan medan magnet. Partikel itu oleh Chadwick dinamakan neutron.

ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena penggunaan pasangan electron bersama. Pasangan electron itu berasal dari kedua atom yang berikata. Ikatan kovalen cenderung terjadi pada atom nonlogam.

menurut teori Lewis dan Kossel, Ikatan ion terjadi antara ion positif( atom yang melepaskan electron) dan ion negative (atom yang menangkap electron).

Soal 1:

Sebutkan siapa sebenarnya yang menemukan oksigen?

Siapakah yang menemukan kimia modern?

Apakah yang disebut dengan atom adalah entitas abstrak?

Apa yang dimaksud dengan teori atom tetap in hertikal?

Jelaskan pejalanan dari filosofi yunani kuno ke teori atom modern?

Jawab:

1. Sebenarnya oksigen ditemukan secara independen oleh dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804) dan kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di penghujung abad ke-18. Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun sebelum kimia modern lahir. Dengan demikian, kimia merupakan ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan dengan fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun.

2. Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Ia menemukan hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia, dan mengungkap peran oksigen dalam pembakaran. Berdasarkan prinsip ini, kimia maju di arah yang benar.

3. Atom memiliki bentuk yang khas dengan fungsi yang sesuai dengan bentuknya. ”Atom anggur bulat dan mulus sehingga dapat melewati kerongkongan dengan mulus sementara atom kina kasar dan akan sukar melalui kerongkongan”. Teori struktural modern molekul menyatakan bahwa terdapat hubungan yang sangat dekat antara struktur molekul dan fungsinya.

4. (berlwanan dengan teori yang umum diterima) sebab teori empat unsur (air, tanah, udara dan api) yang diusulkan filsuf Yunani kuno Aristotole (384 BC-322 BC) menguasi.

5. Jalan dari filosofi Yunani kuno ke teori atom modern tidak selalu mulus. Di Yunani kuno, ada perselisihan yang tajam antara teori atom dan penolakan keberadaan atom. Sebenarnya, 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. Bahkan setelah kelahirannya kembali ini, tidak semua ilmuwan menerima teori atom. Tidak sampai awal abad 20 teori ato, akhirnya dibuktikan sebagai fakta, bukan hanya hipotesis. Hal ini dicapai dengan percobaan yang terampil oleh kimiawan Perancis Jean Baptiste Perrin (1870-1942). Jadi, perlu waktu yang cukup panjang untuk menetapkan dasar kimia modern.

mekanika kuantum

Latihan 2.8 Ketidakpastian posisi elektron.

Anggap anda ingin menentukan posisi elektron sampai nilai sekitar 5 x 10^-12 m. Perkirakan ketidakpastian kecepatan pada kondisi ini.

Jawab: Ketidakpastian momentum diperkirakan dengan persamaan (2.13). p = h/x = 6,626 x 10^-34 (J s)/5 x 10^-12 (m) = 1,33 x 10^-22 (J s m^-1). Karena massa elektron 9,1065 x 10^-31 kg, ketidakpastian kecepatannya v akan benilai: v = 1,33 x 10^-22(J s m^-1) / 9,10938 x 10^-31 (kg) = 1,46 x 10⁸ (m s^-1).

Latihan 2.9 Jumlah orbital yang mungkin.

Berapa banyak orbital yang mungkin bila n = 3. Tunjukkan kumpulan bilangan kuantumnya sebagaimana yang telah dilakukan di atas.

Jawab: Penghitungan yang sama dimungkinkan untuk kumpulan ini (n = 3, l = 0) dan (n = 3, l = 1). Selain itu, ada lima orbital yang betkaitan dengan (n =3, l =2). Jadi, (n = 3, l = 0), (n = 3, l = 1, m = -1), (n =3, l = 1, m =0), (n =3, l = 1, m = +1) � (n =3, l =2, m = -2), (n =3, l = 2, m = -1), (n = 3, l = 2, m = 0), (n = 3, l = 2,m =+1), (n = 3, l = 2, m = +2). Semuanya ada 9 orbital.