Spektrometer Atom [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum



‘Spektrometer Atom’



Oleh : Anggreiny M. Rori 10 312 985 Kelas D-PGMIPABI Semester V M.K. Laboratorium Fisika-1



Dosen Pembimbing : Dra. J. Tumangkeng, M.Si



Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Manado September 2012



Data Praktikan



Nama



: Anggreiny M. Rori



NIM



: 10 312 985



Kelas



: D-PGMIPABI



Semester



:V



Mata Kuliah



: Laboratorium Fisika-1



Tempat Percobaan



: Laboratorium Fisika Lanjut lt.2, Jurusan Fisika, FMIPA, UNIMA.



Tanggal Percobaan



: 18 September 2012



Tanggal Seminar



:



SPEKTROMETER ATOM A. TUJUAN PERCOBAAN 1.



Mengkalibrasi Spektrometer Hilger dengan spektrum neon dan spektrum merkuri.



2.



Menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum emisi dari berbagai atom yang dimiliki gas dalam tabung lampu



(Neon dan Merkuri)serta menentukan transisi



elektronnya. B. ALAT DAN BAHAN 1.



Spektrometer Hilger



2.



Lampu tabung gas Neon dan Merkuri.



3.



Clamp Holder



4.



Kumparan Rumkorf



5.



Power Suplay



6.



Prisma



C. DASAR TEORI Setiap atom mempunyai konfigurasi elektron tertentu. Sebagai contoh atom sodium mempunyai 11 elektron, hal itu berarti kulit pertamanya n = 1 dan kulit keduanya n = 2 terisi penuh oleh elektron sementara kulit ketiga n = 3 baru terisi 1 elektron. Elektron – elektron stasioner dalam atom mempunyai tenaga tertentu yang secara lengkap dinyatakan dengan bilangan – bilangan kuantum, yakni : n = 1,2,3,......... l



( disebut sebagai bilangan kuantum utama )



= 0,1,2,......(n-1) ( disebut sebagai bilangan kuantum orbital )



ml = - l,(-l + 1),..... l-1, l (disebut bilangan kuantum magnetik orbital) ms = ± s Tenaga elektron –elektron dalam atom membentuk semacam aras – aras tenaga, disebut sebagai aras tenaga atom, yang untuk atom – atom dengan elektron tunggal. Menurut teori kuantum Bohr dinyatakan sebagai : ( ) Dengan : R = 1, 097 x 107 m-1 disebut sebagai tetapan Rydberg h = 6,625 x 10-34 J.s disebut sebagai tetapan Planck c = 3 x 108 m/s sebagai kecepatan cahaya.



Z sebagai nomor atom Elektron –elektron dalam atom dapat berpindah dari aras tenaga (tingkatan energi) ke aras tenaga yang lain dengan mengikuti aturan seleksi yaitu : l =± 1



dan



= 0, ± 1 ...............................(2)



Perpindahan elektron didalam atom dari satu aras tenaga ke aras tenaga yang lebih tinggi dapat terjadi dengan menyerap energi dari luar ( dapat berupa panas, tenaga kinetik, tenaga radiasi dll ). Sedangkan perpindahan elektron ke aras yang lebih rendah pada umumnya disertai dengan pancaran tenaga radiasi. Radiasi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh elektron yang berpindah dari aras tenaga ( yang memiliki bilangan kuantum utama n ) kearas tenaga dengan bilangan kuantum m < n mempunyai bilangan gelombang yang dapat dinyatakan dengan persamaan : (



)



Dimana : = panjang gelombang radiasi Dengan adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan karena transisi elektron – elektron dalam atom muncullah spektrum sebagai pancaran / emisi dalam atom, yang dapat member informasi mengenai adanya kuantitasi dan aras – aras tenaga elektron dalam atom. Peristiwa dispersi cahaya dapat diamati melalui spektrofotometer. Sinar cahaya yang digunakan berupa lampu gas yang diberi tegangan tinggi, sehingga lampu akan memancarkan sinar-sinar dengan panjang gelombang yang spesifik (tergantung jenis gas yang digunakan).



Dalam hal spektrum pancaran atom terletak pada daerah cahaya tampak memudahkan dilakukan pengamatan dan pengukuran – pengukuran panjang gelombangnya. Panjang gelombang spektrum sebagai panjang gelombang atom dapat diukur dengan menggunakan Spektrometer Higler, yang sudah dilengkapi dengan skala panjang gelombang.Atau dapat juga menggunakan spektrometer yang baru dilengkapi dengan skala sudut dalam orde menit.



Dengan menggunakan spektrum Merkuri, yang panjang gelombangnya sudah diketahui dari pustaka : merah



= 6907 Å



hijau 1 = 5460,6 Å



kuning 1= 5789,7Å



hijau 2 = 4916



kuning 2= 5769 Å



biru



λ ungu = 4046,6 Å



Å



= 4358,4 Å



untuk atom – atom kompleks tetapan Rydberg telah memasukkan korelasi pada bilangan kuantum utama dalam rumus Bohr sehingga rumus (3) berubah menjadi : (



)



Dimana a dan b adalah penyimpangan dari bilangan bulat n dan m, disebut cacat kuantum.



D. JALANNYA PERCOBAAN 1.



Mengatur spektrometer agar pada lensa mata gari silang nampak jelas dengan cara mengarahkan teropong pada kolimator juga kearah lampu Merkuri atau lampu Helium (dalam suatu posisi lurus)



2.



Mengatur juga lensa okulernya agar benda yang diamati jelas kelihatan .



3.



Mengatur kolimator agar cahaya dari sumber tampak tajam dengan menyetel lebar celah pada kolimator setipis mungkin.



4.



Meletakkan prisma dimeja Spektrometer dengan posisi samping prisma yang bening terarah ketengah-tengah lensa objektif pada kolimator.



5.



Kemudian menarik kesamping teropong sambil mengamati lensa terjadinya spektrum.



6.



Sambil mengamati lewat lensa pada teropong putar meja prisma sehingga spektrum yang diamati bergerak searah putaran prisma dan memutar lagi sampai arah putar spektrum membalik. Carilah posisi titik balik putaran spektrum.(sebagai sudut deviasi sudut minimum spektrum).



7.



Dengan meletakkan garis silang dalam lensa mata pada posisi tiap garis spektrum warna maka diukur berapa sudut yang dibentuk tiap garis warna spektrum tersebut.



8.



Ganti lampu merkuri dengan lampu gas Helium kemudian lakukan langkah 4 – 7.



9.



Setiap pengukuran sudut deviasi.



E. HASIL PENGAMATAN  Untuk gas Merkuri (Hg) Sudut pelurus spektrometer: Pelurus Kiri : 18,5o6’ Pelurus Kanan : 201,5o15’ SPEKTRUM GARIS



Merah



Kuning 1



Kuning 2



Hijau 1



Hijau 2



Biru



Ungu



SUDUT KIRI



330O20’ 330O23’ 330O20’ 330O5’ 330O6’ 330O5’ 330O4’ 330O4’ 330O4’ 329O6’ 329O7’ 329O5’ 328,5O25’ 328,5O28’ 328,5O27’ 327,5O25’ 327,5O20’ 327,5O24’ 326,5O27’ 326,5O27’ 326,5O20’



SUDUT KANAN



150O5’ 150O5’ 150O5’ 149,5O5’ 149,5O6’ 149,5O5’ 149,5O4’ 149,5O5’ 149,5O4’ 149O10’ 149O12’ 149O11’ 148,5O6’ 148,5O7’ 148,5O14’ 146O26’ 146O20’ 146O23’ 146O26’ 146O27’ 146O20’



 Untuk Gas Neon (Ne) Sudut pelurus spektrometer: Kanan : 19101’, 1910, 1910 =191,010 0 0 0 Kiri : 11,5 , 11,5 , 11,5 1’ =11,510 SPEKTRUM GARIS



Kuning 1



Kuning 2



Hijau



Ungu



SUDUT KIRI



59,5011’ 59,5010’ 59,5011’ 59,5021’ 59,5020’ 59,5021’ 6004’ 6003’ 6004’ 61,5019’ 61,5018’ 61,5019’



SUDUT KANAN



239011’ 239011’ 239010’ 239,5020’ 239,5021’ 239,5021’ 24005’ 24004’ 24005’ 241,501’ 241,502’ 241,501’



F. PENGOLAHAN DATA Untuk gas Merkuri (Hg) Teropong di tarik ke kiri



Sudut pelurus spektrometer: Pelurus Kiri : 18,5o6’ Pelurus Kanan : 201,5o15’ SPEKTRUM GARIS



Merah



Kuning 1



Kuning 2



Hijau 1



Hijau 2



Biru



Ungu



SUDUT KIRI



330O20’ 330O23’ 330O20’ 330O5’ 330O6’ 330O5’ 330O4’ 330O4’ 330O4’ 329O6’ 329O7’ 329O5’ 328,5O25’ 328,5O28’ 328,5O27’ 327,5O25’ 327,5O20’ 327,5O24’ 326,5O27’ 326,5O27’ 326,5O20’



Rata-rata



SUDUT KANAN



150O5’ 330 21’ 150O5’ 150O5’ 149,5O5’ 330O5,33’ 149,5O6’ 149,5O5’ 149,5O4’ O 330 4’ 149,5O5’ 149,5O4’ 149O10’ 329O6’ 149O12’ 149O11’ 148,5O6’ O 328,5 26,67’ 148,5O7’ 148,5O14’ 146,5O26’ O 327,5 23’ 146,5O20’ 146,5O23’ 146O26’ 326,5O24,67’ 146O27’ 146O20’ O



Rata-rata 150O5’ 149,5O5,33’ 149,5O4,33’ 149O11’ 148,5O9’ 146,5O23’ 146O24,33’



Untuk Gas Neon (Ne) Teropong ditarik ke kanan dengan spektrometer yang skala utamanya berputar. Sudut pelurus spektrometer: Kanan : 19101’, 1910, 1910 =191,010 Kiri : 11,50 , 11,50, 11,501’ =11,510 SPEKTRUM GARIS



SUDUT KIRI



Kuning 1



59,5011’ 59,5010’ 59,5012’



Kuning 2



59,5020’ 59,5020’ 59,5021’



Rata-rata 0



59,683



59,84



0



SUDUT KANAN



Rata-rata



239011’ 239011’ 239010’



239,680



239,5020’ 239,5021’ 239,5021’



239,840



Hijau



6004’ 6003’ 6004’



Ungu



61,5019’ 61,5018’ 61,5019’



0



60,06



61,810



24005’ 24004’ 24005’



240,080



241,501’ 241,502’ 241,501’



241,530



 Sudut Deviasi Minimum (δm) pada Lampu Merkuri. Sudut yang di pergunakan adalah sudut pelurus kiri , dari data percobaan karena pelurus kiri lebih besar dari sudut spektrum maka sudut pelurus di sesuaikan dengan sudut spektrum menjadi = 18,5o6’ + 360o = 378,5o6’ = 378,6osehingga sudut deviasi minimum tiap Warna adalah :



Merah δm



: 330O21’ = 330,35O = 378,6o - 330,35O = 48,25O



Kuning 1 δm



: 330O5,33’ = 330,09O = 378,6o - 330,0833O = 48,51O



Kuning 2 δm



: 330O4’ = 330,07O = 378,6o - 330,07O



Hijau 1 δm



= 48,53O



: 329O6’= 329,10O = 378,6o - 329,10O



=49,50O



Hijau 2 δm



: 328,5O26,67’= 328,94O = 378,6o - 328,94O = 49,66O



Biru δm



: 327,5O23’ = 327,88O = 378,6o - 327,88O = 50,72O



Ungu δm



: 326,5O27’ = 326,91O = 378,6o - 326,91O = 51,69O



Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas Neon (Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius sebelah/posisi kanan) Sudut Deviasi = Sudut pada spektrometer -Sudut pelurus Kuning 1 δm



: 239,680 = 239,680- 191,010



Kuning 2



: 239,840



= 48,670



δm



=239,840- 191,010



= 48,830



Hijau δm



: 240,080 = 240,080- 191,010



= 49,070



: 241,530 = 241,530- 191,010



= 50,520



Ungu δm



Setelah diperoleh deviasi minimum dari tiap garis spektrum maka akan di peroleh tujuan percobaan yaitu untuk mengkalibrasi spektrometer hilger dengan spektrum atom, dilakukan dengan memasukkan data deviasi minimum dan panjang gelombang dengan menggunakan gas Merkuri (terdapat pada tabel) untuk menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum didalam tabung lampu Neon. Dengan menggunakan spektrum Merkuri, yang panjang gelombangnya sudah diketahui dari pustaka : λ jingga = 5780,7 Å



λ ungu = 4046,6 Å



λ hijau = 5460,6Å



λ biru= 4358,4 Å



Denganmenggunakan kertas milimeter blok. Data deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum mercuri dimasukkan ke koordinat Cartesian (ordinat dan absis). Pada sumbu x ( panjang gelombang ), sumbu y ( sudut deviasi minimum). Pada pengolahan data ini menggunakan data deviasi minimum dari hasil pengukuran deviasi pada nonius kiri untuk gas Merkuri dan nonius kanan untuk gas Neon. Setelah diperoleh grafik



panjang gelombang spektrum Merkuri dam deviasi minimum,



kemudian masukkan deviasi minimum masing – masing warna spektrum Neon pada bidang koordinat, tarik garis dari titik tersebut sampai berpotongan dengan kurva panjang gelombang spektrum Mercuri, selanjutnya dari perpotongan tersebut tarik garis searah sumbu y, plotkan titik tersebut pada sumbu x. Itulah panjang gelombang spektrum Neon untuk masing – masing garis spektrum.



Data hasil pengamatan panjang gelombang spektrum gas neon dengan metode grafik : Warna



Panjang Gelombang



Kuning I



5833Å



Kuning II



5762Å



Hijau



5657Å



Ungu



4428Å



G. Teori Kesalahan Di dalam suatu pengukuran tentu dengan berbagai faktor seperti di laboratorium dengan ketersediaan alat yang terbatas pastinya tidak lepas dari ketidaktepatan/ketelitian pengukuran. Hal ini dapat disebabkan oleh berbagai macam faktor yang menjadi penyebab kesalahan dalam pengukuran contohnya : kondisi alat yang kurang baik, kondisi dari si pengamat, dll. Untuk itu agar suatu pengukuran dapat di jamin kebenarannya maka di pergunakan teori kesalahan atau lebih di kenal dengan teori ketidakpastian. Pada laporan kali ini presentase kesalahan dalam pengukuran dapat di hitung dengan menggunakan persamaan;



Presentase ketidakpastian =



Spektrum



Hasil Pengukuran ( λ



Nilai ( λ ) He



Presentase



Warna



) He



Berdasarkan Pustaka



Kesalahan



Dalam (Å)



dalam ( Å )



Dalam ( % )



Kuning I



5833Å



5882



0,84



Kuning II



5762Å



5852



1,56



Hijau



5657Å



5401



4,53



Ungu



4428Å



-



-



Sumber Pustaka : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1)



H. Pembahasan Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan untuk gas Merkuri didapat tujuh garis warna yaitu merah, kuning 1, kuning 2, hijau 1, hijau 2, biru, dan ungu dan untuk gas Neon didapat empat garis warna yaitu kuning 1, kuning 2, hijau, dan ungu. Dengan sudut deviasi terbesar untuk gas Merkuri yaitu warna ungu dengan 51,69O dan sudut deviasi terkecilnya yaitu warna merah dgn 48,25O. Sedangkan untuk gas Neon sudut deviasi terbesarnya yaitu warna ungu dengan 50,52O, dan sudut deviasi terkecilnya yaitu warna kuning 1 dengan 48,67O. Dengan



menggunakan



metode



grafik



didapatkan



Data



hasil



pengamatan



panjanggelombang spektrum gas neon : Warna



Panjang Gelombang



Kuning I



5833Å



Kuning II



5762Å



Hijau



5657Å



Ungu



4428Å



Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa panjang gelombang spectrum yang terbesar yaitu warna kuning 1 dengan panjang gelombang 5833Å, sedangkan panjang gelombang spectrum yang terkecil yaitu warna ungu dngan pnjang gelombang 4428Å. Presentase kasalahan dalam pengukuran ini dapat di hitung dengan menggunakan persamaan;



Presentase ketidakpastian =



Spektrum



Hasil Pengukuran ( λ)



Nilai ( λ ) He



Presentase



Warna



He



Berdasarkan Pustaka



Kesalahan



Dalam (Å)



dalam ( Å )



Dalam ( % )



Kuning I



5833Å



5882



0,84



Kuning II



5762Å



5852



1,56



Hijau



5657Å



5401



4,53



Ungu



4428Å



-



-



I.



Kesimpulan Dari pengamatan yang diperoleh dapat ditentukan panjang gelombang spektrum Merkuri dan Neon. Pengolahan data dilakukan dengan mengkalibrasi spektrometer atom yang digunakan dengan spektrum Merkuri seperti yang ada pada tabel. Dari pengamatan dengan menggunakan gas merkuri diperoleh 5 warna dan 7 spektrum garis dengan panjang gelombang terbesar pada spektrum merah dan panjang gelombang terkecilnya spektrum ungu. Sedangkan saat menggunakan gas neon, spektrum warna yang terbentuk ada 3 warna dan 4 spektrumgaris dengan panjang gelombang terbesarnya pada spectrum garis warna kuning dan panjang gelombang terkecil pada spektrum warna ungu dan persentase kesalahan untuk tiap spektrum, kuning 1 0,84 %, kuning 2 1,56 % dan Hijau 4,53 %.



Referensi 



Penuntun praktikum lab. Fis 1. Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Manado. 2012







Http://anitanurdianingrum.blogspot.com/2011/08/laporan-spektrometer-sederhana.html diakses tanggal 28 Agustus 2012, Jam 10.00







http://4.bp.blogspot.com/_h2Ws43OOgCQ/TOUt_G70prI/AAAAAAAAAio/X8c2XyZKmM/s400/prisma1.jpg di akses 19 September 2012, Jam 09.22







http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1)di akses 1 Oktober 2012, Jam 20.25