Sejarah Singkat Model Atom Niels Bohr

Model Atom Niels Bohr

Model Atom Niels Bohr dari atom hidrogen menggambarkan elektron-elektron bermuatan negatif mengorbit pada kulit atom dalam lintasan tertentu mengelilingi inti atom yang bermuatan positif. Ketika elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya selalu disertai dengan pemancaran atau penyerapan sejumlah energi elektromagnetik.

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.

Pada tahun 1913, NIELS BOHR menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum unsur. Berdasarkan pengamatan, unsur-unsur dapat memancarkan spektrum garis dan tiap unsur mempunyai spektrum yang khas.  Menurut Bohr,

Spektrum garis dapat menunjukkan elektron dalam atom yang hanya dapat beredar pada lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Pada lintasannya elektron dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Oleh karena itu, energi elektron tidak berubah sehingga lintasannya tetap.
Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah energi yang harganya sama dengan selisih kedua tingkat energi tersebut.

Namun teori Bohr ini memiliki kelemahan, yaitu:

• Bohr hanya dapat menjelaskan spektrum gas hidrogen, tidak dapat menjelaskan spektrum dari unsur yang jumlah elektronnya lebih dari satu.

• Tidak dapat menjelaskan adanya garis-garis halus pada spektrum gas hidrogen.

Isi dan Persamaan Hipotesis Louis de Broglie

Hipotesis yang dikemukakan oleh Louis Victor de Broglie (perancis, 1924)    yaitu suatu partikel (proton dan elektron) juga dapat bersifat sebagai gelombang. Salah satu besaran yang merupakan ciri gelombang adalah panjang gelombangnya. Panjang gelombang (λ) partikel mempunyai hubungan yang sama berpengaruh terhadap momentum (p) dalam radiasi elektromagnetik. Besarnya panjang gelombang dirumuskan :

λ = h / p
λ : panjang gelombang (m)
h : konstanta Planck (6,63 x 10^-34 J.s)
p : momentum partikel (kg.m/s)

Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping sifat partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas/prinsip ketidakpastian Heisenberg.

          Sifat partikel dan gelombang suatu materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya. Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh ERWIN SCHRODINGER pada tahun1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.

          Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Atau ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar.

MODEL ATOM MEKANIKA KUANTUM

Keadaan partikel-partikel penyusun atom (proton, netron, dan elektron yang berada di dalam atom digambarkan dengan struktur atom. Kedudukan elektron di sekitar inti atom atau konfigurasi elektron di sekitar inti atom berpengaruh terhadap sifat fisis dan kimia atom yang bersangkutan.

Pemancaran energi ini menyebabkan elektron kehilangan energinya, sehingga lintasannya berbentuk spiral dengan jari-jari yang mengecil, laju elektron semakin lambat dan akhirnya dapat tertarik ke inti atom. Jika hal ini terjadi maka atom akan musnah, akan tetapi pada kenyataannya atom stabil.

Prinsip/Asas Ketidakpastian Heisenberg

          Beradasarkan teori mekanika kuantum, keberadaan elektron dalam lintasan tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat diketahui hanya daerah kebolehjadian ditemukannya elektron. Teori tersebut dinamakan dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.

Dalam pernyataan elektron bersifat partikel dan dapat bersifat  gelombang, posisi elektron ditentukan oleh posisi paket gelombang. Akan tetapi paket gelombang tidaklah menempati ruang yang cukup sempit, melainkan mempunyai lebar. Jika posisi mengandung ketidak pastian, maka kecepatan juga mengandung ketidakpastian karena :

v = dx / dt

Jika kecepatan mengandung ketidakpastian maka momentum pun mengandung ketidak pastian. Heisenberg memberikan hubungan ketidak pastian momentum dan posisi sebagai _p _x ≥ h yang dapat kita pahami sebagai berikut. Momentum elektron adalah p = hk yang berarti perubahan momentum _p = h_k  memberikan relasi _k _x = 2π (ingat bahwa kita agak bebas menentukan _x). Dari kedua relasi ini dapat kita peroleh  relasi ketidakpastian Heizenberg yang terkenal.

         

          Relasi ini menunjukkan bahwa ketidakpastian posisi elektron terkait dengan ketidakpastian momentum. Jika kita hendak mengetahui posisi elektron dengan teliti maka ketidakpastian momentum akan besar, demikian pula sebaliknya jika kita hendak mengetahui momentum dengan teliti maka ketidakpastian posisi akan besar. Karena perubahan momentum terkait pada perubahan energi maka terdapat pula ketidakpastian energi. Dari relasi energi E = hf , kita mendapatkan bahwa perubahan energi sebanding dengan perubahan frekuensi.