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 :

1. 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.

2. 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).

3. 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:

1. 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.

2. 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:

1. 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.

2. 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.  

Niels Bohr (lahir di Kopenhagen, Denmark, 7 Oktober 1885 – meninggal di Kopenhagen, Denmark,18

November 1962 pada umur 77 tahun) adalah seorang ahli fisika dari Denmark dan pernah meraihhadiah

Nobel Fisika pada tahun 1922.

Pada tahun 1913, Bohr menerapkan konsep mekanika kuantum untuk model atom yang telah

dikembangkan oleh Ernest Rutherford, yang menggambarkan bahwa atom tersusun dari inti

atom(nukleus) yang dikelilingi oleh orbit elektron.

Anak laki-lakinya, Aage Niels Bohr, juga penerima Hadiah Nobel.

Teori Atom Niels Bohr.

Teori Atom Niels Bohr

Bohr adalah orang pertama di dunia yang menerapkan teori kuantum untuk mengatasi problem

struktur atom. Ia menggunakan teori berkas cahaya Planck dan model atom Rutherfrod untuk

menjelaskan cahaya yang muncul pada atom hydrogen.

Menurut Bohr, electron menggelilingi inti pada orbit tertentu. Di dalam atom terdapat orbit luar

dan orbit dalam. Orbit dalam adalah orbit electron didekat inti Orbit luar dapat menampung lebih

banyak electron. Elektron pada orbit luar menentukan sifat-sifat kimia atom.Kadang-kadang

electron pada orbit luar melompat ke orbit dalam. Pada waktu melompat electron itu

mengeluarkan cahaya.

Niels Bohr mengusulkan, pada 1913, apa yang sekarang disebut model atom Bohr. Gagasan itu

adalah

1. 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. Setiap 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.

Bilangan kuantum (n)

1 2 3 4 Dan seterusnya

Lambing kulit K L M N Dan seterusnya

Semakin besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang mengorbit pada

kulit itu. Jadi tingkat energi kulit L lebih besar daripada kulit K,tingkat energi kulit M lebih besar

daripada kulit L dan seterusnya. Kulit yang ditempati electron apakah kulit K,L,M atau yang

lainnya bergantung pada energi electron itu.

2. 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). Apabila suatu

atom mendapatkan energi dari luar (misalnya dipanaskan atau disinari), maka electron akan

menyerap energi yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan

demikian disebut keadaan tereksitasi (excited state).

Keadaan tereksitasi merupakan keadaan yang tidak stabil dan hanya berlangsung dalam waktu

yang singkat. Elektron akan segera kembali ke tingkat energi yang lebih rendah disertai

pelepasan energi berupa gelembong electromagnet.Oleh karena perpindahan electron ini

berlangsung antara kulit yang sudah tertentu tingkat energinya, maka ataom hanya akan

memancarkan radiasi dengan tingkat energi tertentu pula. Dengan demikian dapat dijelaskan

mengapa unsure berupa spectrum garis.

3. 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 1. Model Atom Niels Bohr

Dalam penjelasannya bohr, menggunakan ataom hidogen sebagai model. Bohr berhasil

merumuskan jari-jari lintasan dan energi electron pada tom hydrogen sebagai berikut

Lintasan yang diizinkan untuk elektron dinomori n = 1, n = 2, n =3 dst. Bilangan ini

dinamakan bilangan kuantum, huruf K, L, M, N juga digunakan untuk menamakan

lintasan

Jari-jari orbit diungkapkan dengan 12, 22, 32, 42, …n2. Untuk orbit tertentu dengan jari-

jari minimum a0 = 0,53 Å

Jika elektron tertarik ke inti dan dimiliki oleh orbit n, energi dipancarkan dan energi

elektron menjadi lebih rendah sebesar

Gambar 2. Model atom Hidrogen menurut Niels Bohr

Model atom hidrogen Bohr dapat menjelaskan spektrum gas hidrogen yang ditemukan dari

percobaan. Misalnya pemancaran sinar merah oleh gas hidrogen terjadi ketika elektron berpindah

dari kulit ketiga (n=3) ke kulit kedua (n=2).

Meskipun model atom Bohr dapat menjelaskan spektrum hidrogen dan spektrum dari spesi lain

berelektron tunggal tetapi model tersebut tidak dapat menjelaskan spektrum dari atom yang lebih

kompleks. Oleh karena itu para ahli tetap berupaya mencari penjelasan yang lebih sempurna. Ide

penting yang sangat berharga dari teori Bohr adalah gagasab tentang tingkat energi dalam atom

yaitu gagasab tentang kulit-kulit atom

Dalam mengemukakan teorinya, Niels Bohr tidaklah 100% sempurna, sedikitnya ada 3 kelemahan dari teori atom Niels Bohr, berikut ini kelemahannya :a. Menurutnya kedudukan dalam mengelilingi atom dinyatakan dengan pasti.b. Gerakan elektron digambarkan sebagai lingkaran/elipc. Tidak dapat menerangkan intensitas spektrum lebih lanjut

TENTU SAJA, kelemahannya ini tidak diketahui saat Bohr menemukan teori spektrum, tetapi kelemannya teori Bohr ini diketahui setelah beberapa ahli mengemukakan penelitiannya lebih lanjut. Berikut ini beberapa ilmuan yang dianggap sebagai penyempurna teori atom Niels Bohr :

a. Werner Heisenberg ==> menurut teori ketidak pastian Werner Heisenberg, kecepatan dan kedudukan elektron adalah suatu ketidakpastian, kedudukan elektron makin melenceng ketika kecepatannya meningkatb. Erwin Schordinger ==> elektron-elektron melaju dalam lintasan-lintasan dalam kecepatan tertentu  dimana lintasan tersebut yang dinamakan orbitalc. Summer Field ==> elektron tidak ditentukan oleh kuantum utamanya saja. Kedudukan elektron pada atom ditentukan oleh 4 bilangan kuantum

del Atom Niels Bohr : Kelemahan dari Rutherford diperbaiki oleh Niels Bohr dengan percobaannya menganalisa spektrum warna dari atom hidrogen yang berbentuk garis.Hipotesis Bohr adalah;a. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.b. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang.Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi maka elektron akan menyerap

energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah maka akan memancarkan energi.Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. Kelemahan model atom ini adalah: tidak dapat menjelaskan spekrum warna dari atom berelektron banyak. Sehingga diperlukan model atom yang lebih sempurna dari model atom Bohr.

Niels Bohr

Teori atom menurut Bohr adalah:a. Elektron bergerak mengelilingi inti pada lintasan tertentu yang disebut orbit atau kulit atom.b. Selama elektron mengelilingi inti tidak terjadi perubahan energi atau berada pada keadaan stasioner.c. Elektron berpindah dari orbit satu ke orbit yang lain dengan melepas atau menyerap energi.d. Lintasan elektron berupa lingkaran dengan jari-jari tertentu yang disebut orbit. Setiap orbit dilambangkan oleh bilangan kuantum di mana n=1 (kulit K), n=2 (kulit L), n=3 (kulit M) dan seterusnya. Dalam model atom Bohr dikenal istilah konfigurasi elektron yaitu susunan elektron pada masing-masing kulit.

Kelebihan:• Menerangkan dengan jelas garis spektrum atom hidrogen.

• Menjawab kelemahan teori atom Rutherford mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.Kelemahan:• Hanya dapat menerangkan spektrum atom yang memiliki satu elektron yaitu hidrogen.• Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron hanya boleh berada pada tingkat energi tertentu.