makalah Teori atom bohr

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Atom adalah satuan unit terkecil dari sebuah unsur yang memiliki sifat-sifat dasar tertentu. Setiap atom terdiri dari sebuah inti kecil yang terdiri dari proton dan neutron dan sejumlah elektron pada jarak yang jauh.Pada tahun 1913 Neils Bohr pertama kali mengajukan teori kuantumuntuk atom hydrogen. Model ini merupakan transisi antara modelmekanika klasik dan mekanika gelombang. Karena pada prinsip fisika klasik tidak sesuai dengan kemantapan hidrogen atom yang teramati.

Model atom Bohr memperbaiki kelemahan model atom Rutherford.Untuk menutupi kelemahan model atom Rutherford, Bohr mengeluarkan empat postulat. Gagasan Bohr menyatakan bahwa elektron harus mengorbit di sekeliling inti. Namun demikian, teori atom yang dikemukakan oleh Neils Bohr juga memiliki banyak kelemahan. Model Bohr hanyalah bermanfaat untuk atom-atom yang mengandung satu elektron tetapi tidak untuk atom yang berelektron banyak.

1.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

a.       Dapat mengetahui sejarah Teori Atom Bohr.

b.      Dapat mengetahui model Atom Bohr.

c.       Dapat memahami konsep gelombang elektron dalam atom.

1.3  Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada penulisan ini adalah sebagai berikut :

a.       Bagaimana sejarah Teori Atom Bohr?

b.      Apakah yang dimaksud dengan Model Atom Bohr?

c.       Bagaimana konsep konsep gelombang elektron dalam atom?

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1     Sejarah Teori Atom Bohr

          Niels Bohr (1885-1962) dilahirkan dan menjalani hampir seluruh masa hidupnya di Copenhagen, Denmark. Setelah ia memperoleh gelar Doktor di Universitas disana  pada tahun 1911, Bohr pergi ke Inggris untuk bekerja di Cambridge dengan J.J Thomson yang menemukan elektron pada tahun 1897, kemudian ia bekerja di Manchester bersama Rutherford, yang baru saja menunjukkan bahwa atom terdiri dari inti yang kecil yang dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak tertentu. Pada tahun 1913 Bohr kembali ke Copenhagen, dan ia menemukan bahwa garis spektral hidrogen dapat dijelaskan dengan memakai model Rutherford dengan mengambil dua anggapan yang revolusioner yang mencampurkan konsep klasik dengan konsep kuantum. Yang pertama menyatakan bahwa elektron atomik dapat mengelilingi inti tanpa memancarkan gelombang elektromagnetik hanya jika berada pada orbit yang momentum sudutnya merupakan kelipatan  dari h/2π. (Sewindu kemudian de Broglie mengemukakan penjelasan mengenai anggapan kuantisasi momentum sudut ini dengan memakai bilangan gelombang elektron yang bergerak). Anggapan kedua menyatakan bahwa elektron atomik melompat dari suatu orbit ke orbit lainnya jika elektron itu memancarkan atau meyerap proton. Bohr memakai panduan persyaratan bahwa dalam limit bilangan kuantum besar, teorinya harus memberi hasil yang sama dengan fisika klasik. Prinsip ini dikenal sebagai prinsip korespondensi. Bohr dan ilmuan lain telah memperluas model ini untuk atom dengan elektron banyak dengan hasil kadang-kadang baik – misalnya ramalan teori yang benar mengenai sifat unsur yang pada waktu itu tidak dikenal, yaitu hafnium – tetapi kemajuan yang sejati harus menunggu prinsip eksklusi Pauli yang diajukan pada tahun 1925. Kemajuan utama lain yang diawali oleh Bohr ialah model tetes cairan dari inti yang diterapkan pada 1939 untuk fisi nuklir.

2

3

Institute of Theoretical Physics dibangun di Copenhagen untuk Bohr pada tahun 1920. Bohr membuatnya sebagai pusat pertukaran gagasan bagi semua ahli fisika terkemuka di dunia. Selama perang dunia II Bohr bekerja untuk mengembangkan bom atom di Los Alamos, New Mexico. Ia menerima hadiah nobel pada tahun 1922

            Niels Bohr mengembangkan teori tentang spektrum radiasi atom atom hidrogen yang berhasil dan juga mengembangkan gagasan mengenai keadaan mantap (stasioner) dan asas melengkapi (complementarity) bagi mekanika kuantum. Ia kemudian mengembangkan pula teori fisi inti. Institut fisika teorinya di Copenhagen hingga kini tetap menarik kunjungan para fisikawan seluruh dunia.

            Setelah Rutherford mengemukakan bahwa massa dan muatan positif atom terhimpun pada suatu daerah kecil di pusatnya, fisikawan Denmark Niels Bohr pada 1913 mengemukakan bahwa atom ternyata mirip sistem panet bumi, dengan elektron-elektron mengedari inti atom seperti halnya planet-planet mengedari matahari. Dengan alasan yang sama bahwa sistem tata surya tidak runtuh karena tarikan gravitasi antara matahari dan tiap planet, atom juga tidak runtuh karena tarikan elektrostatik Coulomb antara inti atom dan tiap elektron. Dalam kedua kasus ini gaya tarik berperan memberikan percepatan sentripetal yang dibutuhkan untuk mempertahankan gerak edar.

2.2     Model Atom Bohr

”Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron hanya menempati orbit-orbit tertentu disekitar inti atom, yang masing-masing terkait sejumlah energi kelipatan dari suatu nilai kuantum dasar. (John Gribbin, 2002)”

Model 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 hf.

4

Menurut Bohr :

” Ada aturan fisika kuantum yang hanya mengizinkan sejumlah tertentu elektron dalam tiap orbit. Hanya ada ruang untuk dua elektron dalam orbit terdekat dari inti. (John Gribbin, 2005)”

                  Gambar 1. Model Atom Bohr

Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (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.

2.3    Gelombang Elektron dalam Atom

Prinsip fisika klasik tidak sesuai dengan kemantapan hidrogen atom yang teramati. Elektron dalam atom ini diharuskan berputar mengelilingi inti untuk mempertahankan diri supaya jangan tertarik kedalam inti,tetapi elektron itu juga harus memancarkan radiasi energi elektromagnetik terus-menerus. Dengan alasan bahwa terdapat juga gejala paradoks yang lain, seperti efek fotolistrik dan difraksi elektron yang mendapatkan penjelasannya dengan konsep kuantum, sangat wajar untuk mempertanyakan apakah hal ini berlaku juga

5

untuk atom. Walaupun jalan menuju model Bohr pada tahun 1913 yang dilakukannya 10 tahun sebelum de Broglie memperkenalkan konsep gelombang materi, namun hasilnya akan sama. Marilah kita mulai dengan memeriksa perilaku elektron dalam orbit sekitar inti hidrogen. Panjang gelombang de Broglie untuk elektron ini adalah        

dengan v menyatakan kecepatan elektron. Jadi panjang gelombang elektron orbital

Keliling orbital sama dengan panjang gelombang. Dengan mensubstitusikan 5,3 x  m untuk jari-jari r dari orbit elektron, kita dapatkan panjang gelombang elektron adalah

Panjang gelombang ini tepat sama dengan keliling orbit elektron

 m

Orbit elektron dalam atom hidrogen sesuai dengan satu gelombang elektron yang titik ujung pangkalnya dihubungkan (gambar 1)

Kenyataan bahwa orbit elektron dalam atom hidrogen ialah satu ppanjang gelombang elektron merupakan peetunjuk yang diperlukan untuk membangun teori atom. Jika kita tinjau vibrasi (getaran) sebuah sosok kawat (gambar 2), kita dapatkan bahwa kelilingnya tepat sama dengan bilangan bulat dikali dengan panjang gelombang, sehingga setiap gelombang tersambung secara malar dengan gelombang. Jika kawatnya elastis sempurna vibrasi gelombang ini akan berlangsung terus menerus. Mengapa hanya vibrasi seperti itu yang mungkin terjadi dalam kawat? Jika bilangan pecahan dikali panjang gelombang terdapat dalam kawat itu sepeerti gambar 3 interperensi destruktif akan terjadi ketika gelombang menjalar ke sekeliling kawat itu, dan vibrasinya akan berhenti dengan cepat.

Dengan menganggap perilaku gelombang elektron dala atom hidrogen seerupa dengan vibrasi pada kawat, kita dapat mengambil postulat bahwa sebuah elektron dapat mengelilingi inti hanya dalam orbit yang mengandung bilangan bulat kali panjang gelombang de Broglie.

GAMBAR 2. Vibrasi sosok kawat. Dalam setiap kasus, keliling, sama dengan kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang.

GAMBAR 3. Pecahan kali panjang gelombang tidak dapat brerlangsung terus karena terjadi interperensi destruktif.

Postulat ini menggabungkan sifat gelombang dan sifat partikel elektron dalam satu pertanyaan tunggal, karena panjang gelombang elektronnya diturunkan dari kecepatan orbital yang diperlukan untuk mengimbangi tarikan inti. Walaupun kita tidak pernah mampu untuk mengamati sifat yang antitesis ini secara serentak, sifat ini tak dapat dipisahkan secara alamiah. Tentu saja, analogi antara elektron atomik dengan gelombang berdiri Gambar 2 bukanlah akhir dari penyelesaian persoalan tersebut, tetapi merupakan langkah yang memberi penjelasan lebih mendalam dan komprehensif, tetapi lebih abstrak yaitu teori mekanika kuantum dari atom.

Hal yang mudah bagi kita untuk menyatakan syarat bahwa orbit elektron mengandung kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang de Broglie. Keliling orbit lingkaran berjari-jari r ialah  , jadi dapat kita tuliskan syarat kemantapan orbit sebagai berikut:

    Syarat Kemantapan Orbit           nλ = 2 r_n       n = 1, 2, 3,...

dengan r_n menyatakan jari-jari orbit yang mengandung n panjang gelombang. Bilangan bulat n disebut bilangan kuantum dari orbit. Substitusikan λ, panjang gelombang elektron yang diberikan pada persamaan 1, didapatkan

(4.11)

    n=1,2,3,...     ...(4.13)

sehingga orbit elektron yang diizinkan jari-jarinya diberikan dalam rumus :

         =5,292 x 10^-11m

Jadi

Jari-jari Orbit dalam Atom Bohr

       

Jari-jari orbit terdalam biasa disebut jari-jari Bohr dari atom hydrogen dan dinyatakan dengan lambang a_0.

Jari-jari Bohr        a_{0 =} r_{1 =} 5,292 x 10^-11 m

Jari-jari yang lain dapat dinyatakan dengan a₀:

                                R_{n =} n² a₀

Sehingga jarak antara orbit yang berdekatan bertambah besar.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Jadi dapat disimpulkan bahwa Niels Bohr mengembangkan teori tentang spektrum radiasi atom atom hidrogen yang berhasil dan juga mengembangkan gagasan mengenai keadaan mantap (stasioner) dan asas melengkapi (complementarity) bagi mekanika kuantum yang ia sempurnakan berdasarkan teori para ahli sebelumnya. Sehingga dapat kita ketahui bahwa Model 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 hf. Dengan begitu kita dapat mengetahui gelombang elektron dalam atom melalui beberapa persamaan yang sudah disedderhanakan berdasarkan gelombang yang didapat dalam Teori Atom Bohr

3.2 Saran

            Dari penjelasan tersebut diharapkan pembaca dapat memahami lebih dalam mengenai Teori Atom Bohr tersebut. Dimulai dari sejarah terbentuknya Teori Model Atom Bohr hingga beberapa rumus pada teori Bohr yang digunakan pada hitungan secara matematis.

DAFTAR PUSTAKA

Ariyanto, Sudi. 2000. Lintasan Sejarah Perkembangan Konsep Atom. Jurnal “Widyanuklid”. Vol 3 No 2

Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga

Gribbin, John. 2005. Fisika Kuantum. Jakarta : Erlangga

Krane, Kenneth. 1988. Fisika Modern. Jakarta : UI Press

iv