MODEL ATOM NIELS BOHR (1885-1962)
PIONER MEKANIKA KUANTUM
Gambar 12 Niels Bohr
Di dalam fisika atom, model Bohr adalah model atom
yang diperkenalkan oleh Niels Bohr pada 1913 Model ini menggambarkan
atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh
elektron yang bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti mirip
sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan oleh gaya
elektrostatik. Model ini adalah pengembangan dari model puding
rem(1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena
model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber
mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model
Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan
formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen;
walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi
tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr
diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk
struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil
empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai
atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai
sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika
kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap
sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena
kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu,
model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Berdasarkan analisis spektrum atom, Niels Bohr mengajukan model atom sebagai berikut :
- Dalam elektron terdapat lintasan-lintasan tertentu tempat elektron dapat mengorbit inti tanpa disertai pemancaran atau menyerap energi. lintasan itu, yang juga disebut kulit atom, adalah orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. tiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n), mulai dari 1, 2, 3, 4, dan seterusnya, yang dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, dan seterusnya. Lintasan pertama, dengan n = 1, dinamai kulit K, dan seterusnya. makin besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang mengorbit pada kulit itu.
- Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan yang
diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada di antara dua
lintasan. lintasan yang akan ditempati oleh elektron bergantung pada
energinya. pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati
tingkat energi terendah. keadaan seperti itu disebut tingkat dasar (ground state).
- elektron dapat berpindah dari satu kulit ke kulit lain disertai
pemancaran atau penyerapan sejumlah tertentu energi. perpindahan
elektron ke kulit lebih dalam akan disertai penyerapan energi.
sebaliknya, perpindahan elektron ke kulit lebih dalam akan disertai
pelepasan energi.
Gambar 13 Model Atom Niels Bohr
Sejarah
Di awal abad 20 percobaan oleh Ernest rutherford
telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus
elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan
bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika
fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang
diterapkan pada atom, model Rtherford tahun 1911, dengan
elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit
matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui
beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian)
memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika
sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron
kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju
ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang
dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan
bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas
bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom
gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam
frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.
Untuk mengatasi hal ini dan kesulitan-kesulitan
lainnya dalam menjelaskan gerak elektron di dalam atom, Niels Bohr
mengusulkan, pada 1913 dua gagasan kunci adalah:
- Elektron-elektron bergerak di dalam orbit-orbit dan
memiliki momenta yang terkuantisasi, dan dengan demikian energi yang
terkuantisasi. Ini berarti tidak setiap orbit, melainkan hanya beberapa
orbit spesifik yang dimungkinkan ada yang berada pada jarak yang
spesifik dari inti.
- Elektron-elektron tidak akan kehilangan energi secara
perlahan-lahan sebagaimana mereka bergerak di dalam orbit, melainkan
akan tetap stabil di dalam sebuah orbit yang tidak meluruh.
Arti penting model ini terletak pada pernyataan bahwa hukum mekanika klasik tidak berlaku pada gerak elektron di sekitar inti.
Bohr mengusulkan bahwa satu bentuk mekanika baru, atau mekanika
kuantum, menggambarkan gerak elektron di sekitar inti. Namun demikian,
model elektron yang bergerak dalam orbit yang terkuantisasi
mengelilingi inti ini kemudian digantikan oleh model gerak elektron
yang lebih akurat sekitar sepuluh tahun kemudian oleh fisikawan Austria
Erwin Schrodinger dan fisikawan Jerman Werner Heisenberg
Point-point penting lainnya adalah:
- Ketika sebuah elektron meloncat dari satu orbit ke orbit
lainnya, perbedaan energi dibawa (atau dipasok) oleh sebuah kuantum
tunggal cahaya (disebut sebagai foton) yang memiliki energi sama dengan
perbedaan energi antara kedua orbit.
- Orbit-orbit yang diperkenankan bergantung pada harga-harga terkuantisasi (diskret) dari momentum sudut orbital, L menurut persamaan
dimana n = 1,2,3,… dan disebut sebagai bilangan kuantum utama, dan h adalah konstanta Plank.
Point (2) menyatakan bahwa harga terendah dari n
adalah 1. Ini berhubungan dengan radius terkecil yang mungkin yaitu
0.0529 nm. Radius ini dikenal sebagai radius Bohr. Sekali elektron
berada pada orbit ini, dia tidak akan mungkin bertambah lebih dekat lagi
ke proton.
selamat mengerjakan PR anak kelas x - 7
Previous Article
