MODEL ATOM BOHR: KARAKTERISTIK DAN POSTULAT - FISIK - 2025

The Bohr model atom merupakan representasi dari atom yang diusulkan oleh fisikawan Denmark Neils Bohr (1885-1962). Model tersebut menetapkan bahwa elektron bergerak dalam orbit pada jarak tetap di sekitar inti atom, menggambarkan gerakan melingkar yang seragam. Orbit - atau tingkat energi, demikian dia menyebutnya - memiliki energi yang berbeda.

Setiap kali elektron mengubah orbitnya, ia memancarkan atau menyerap energi dalam jumlah tetap yang disebut "kuanta". Bohr menjelaskan spektrum cahaya yang dipancarkan (atau diserap) oleh atom hidrogen. Ketika sebuah elektron bergerak dari satu orbit ke orbit lain menuju inti, terjadi kehilangan energi dan cahaya dipancarkan, dengan karakteristik panjang gelombang dan energi.

Sumber: wikimedia.org. Penulis: Sharon Bewick, Adrignola. Ilustrasi model atom Bohr. Proton, orbit dan elektron.

Bohr memberi nomor pada tingkat energi elektron, dengan pertimbangan bahwa semakin dekat elektron ke inti, semakin rendah tingkat energinya. Dengan demikian, semakin jauh jarak elektron dari inti atom, jumlah tingkat energinya akan semakin besar dan, oleh karena itu, tingkat energinya akan semakin besar.

Fitur utama

Fitur model Bohr penting karena mereka menentukan jalur pengembangan model atom yang lebih lengkap. Yang utama adalah:

Ini didukung oleh model dan teori lain pada masa itu

Model Bohr adalah yang pertama memasukkan teori kuantum, berdasarkan model atom Rutherford dan ide yang diambil dari efek fotolistrik Albert Einstein. Faktanya Einstein dan Bohr adalah teman.

Bukti eksperimental

Menurut model ini, atom menyerap atau memancarkan radiasi hanya ketika elektron melompat di antara orbit yang diizinkan. Fisikawan Jerman James Franck dan Gustav Hertz memperoleh bukti eksperimental untuk negara bagian ini pada tahun 1914.

Elektron ada di tingkat energi

Elektron mengelilingi inti atom dan berada pada tingkat energi tertentu, yang terpisah dan dijelaskan dalam bilangan kuantum.

Nilai energi dari level-level ini ada sebagai fungsi dari bilangan n, yang disebut bilangan kuantum utama, yang dapat dihitung dengan persamaan yang akan dijelaskan nanti.

Tanpa energi tidak ada pergerakan elektron

Sumber: wikimedia.org. Penulis: Kurzon

Ilustrasi atas menunjukkan elektron membuat lompatan kuantum.

Menurut model ini, tanpa energi tidak ada pergerakan elektron dari satu tingkat ke tingkat lainnya, seperti halnya tanpa energi, tidak mungkin mengangkat benda jatuh atau memisahkan dua magnet.

Bohr menyarankan kuantum sebagai energi yang dibutuhkan oleh elektron untuk berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya. Dia juga menetapkan bahwa tingkat energi terendah yang ditempati elektron disebut "keadaan dasar". "Keadaan tereksitasi" adalah keadaan yang lebih tidak stabil, akibat lewatnya elektron ke orbital berenergi lebih tinggi.

Jumlah elektron di setiap kulit

Elektron yang cocok di setiap kulit dihitung dengan 2n ²

Unsur kimia yang merupakan bagian dari tabel periodik dan berada di kolom yang sama memiliki elektron yang sama di kulit terakhir. Jumlah elektron di empat lapisan pertama adalah 2, 8, 18, dan 32.

Elektron berputar dalam orbit melingkar tanpa energi radiasi

Menurut Postulat Pertama Bohr, elektron mendeskripsikan orbit melingkar di sekitar inti atom tanpa energi radiasi.

Orbit diperbolehkan

Menurut Postulat Kedua Bohr, satu-satunya orbit yang diperbolehkan untuk sebuah elektron adalah yang momentum sudut L elektronnya merupakan kelipatan bilangan bulat dari konstanta Planck. Secara matematis dinyatakan seperti ini:

Energi yang dipancarkan atau diserap dalam lompatan

Menurut Postulat Ketiga, elektron akan memancarkan atau menyerap energi dalam lompatan dari satu orbit ke orbit lainnya. Dalam lompatan orbit, foton dipancarkan atau diserap, yang energinya direpresentasikan secara matematis:

Model atom Bohr mendalilkan

Bohr melanjutkan model planet atom, yang menurutnya elektron berputar di sekitar inti bermuatan positif, seperti planet di sekitar Matahari.

Namun, model ini menantang salah satu dalil fisika klasik. Menurut ini, partikel dengan muatan listrik (seperti elektron) yang bergerak dalam jalur melingkar, harus terus menerus kehilangan energi dengan memancarkan radiasi elektromagnetik. Saat kehilangan energi, elektron harus mengikuti spiral sampai jatuh ke inti.

Bohr kemudian mengasumsikan bahwa hukum fisika klasik bukanlah yang paling cocok untuk menggambarkan stabilitas atom yang diamati dan mengemukakan tiga postulat berikut:

Postulat pertama

Elektron mengelilingi inti dalam orbit yang membentuk lingkaran, tanpa memancarkan energi. Dalam orbit ini momentum sudut orbital konstan.

Untuk elektron sebuah atom, hanya orbit dengan jari-jari tertentu yang diperbolehkan, sesuai dengan tingkat energi tertentu.

Postulat kedua

Tidak semua orbit memungkinkan. Tetapi begitu elektron berada dalam orbit yang diperbolehkan, ia berada dalam keadaan energi spesifik dan konstan dan tidak memancarkan energi (orbit energi stasioner).

Misalnya, dalam atom hidrogen, energi yang diperbolehkan untuk elektron diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini, nilai -2,18 x 10 ^–18 adalah konstanta Rydberg untuk atom hidrogen, dan n = bilangan kuantum dapat mengambil nilai dari 1 hingga ∞.

Energi elektron dari atom hidrogen yang dihasilkan dari persamaan sebelumnya adalah negatif untuk setiap nilai n. Ketika n meningkat, energinya menjadi kurang negatif dan, oleh karena itu, meningkat.

Jika n cukup besar - misalnya, n = ∞ - energinya nol dan menunjukkan bahwa elektron telah dilepaskan dan atom terionisasi. Keadaan energi nol ini memiliki energi yang lebih tinggi daripada keadaan energi negatif.

Postulat ketiga

Sebuah elektron dapat berubah dari satu orbit energi stasioner ke yang lain melalui emisi atau penyerapan energi.

Energi yang dipancarkan atau diserap akan sama dengan perbedaan energi antara kedua keadaan tersebut. Energi E ini dalam bentuk foton dan diberikan oleh persamaan berikut:

E = h ν

Dalam persamaan ini E adalah energi (diserap atau dipancarkan), h adalah konstanta Planck (nilainya 6,63 x 10 ^-34 joule-detik) dan ν adalah frekuensi cahaya, yang satuannya 1 / s .

Diagram Tingkat Energi untuk Atom Hidrogen

Model Bohr mampu menjelaskan spektrum atom hidrogen dengan memuaskan. Misalnya, dalam rentang panjang gelombang cahaya tampak, spektrum emisi atom hidrogen adalah sebagai berikut:

Mari kita lihat bagaimana frekuensi beberapa pita cahaya yang diamati dapat dihitung; Misalnya warna merah.

Menggunakan persamaan pertama dan mensubstitusi 2 dan 3 untuk n, hasil yang ditunjukkan pada diagram diperoleh.

Artinya:

Untuk n = 2, E ₂ = -5.45 x 10 ^-19 J

Untuk n = 3, E ₃ = -2.42 x 10 ^-19 J

Selanjutnya perbedaan energi untuk dua tingkat dapat dihitung:

ΔE = E ₃ - E ₂ = (-2,42 - (- 5,45)) x 10 ^{- 19} = 3,43 x 10 ^{- 19} J

Menurut persamaan yang dijelaskan dalam postulat ketiga ΔE = h ν. Jadi, Anda dapat menghitung ν (frekuensi cahaya):

ν = ΔE / jam

Artinya:

ν = 3,43 x 10 ^–19 J / 6,63 x 10 ^-34 Js

ν = 4,56 x 10 ¹⁴ s ^-1 atau 4,56 x 10 ¹⁴ Hz

Menjadi λ = c / ν, dan kecepatan cahaya c = 3 x 10 ⁸ m / s, panjang gelombang diberikan oleh:

λ = 6,565 x 10 ^{- 7} m (656,5 nm)

Ini adalah nilai panjang gelombang dari pita merah yang diamati pada spektrum garis hidrogen.

3 batasan utama model Bohr

1- Ini beradaptasi dengan spektrum atom hidrogen tetapi tidak dengan spektrum atom lain.

2- Sifat gelombang elektron tidak direpresentasikan dalam uraiannya sebagai partikel kecil yang berputar di sekitar inti atom.

3- Bohr tidak dapat menjelaskan mengapa elektromagnetisme klasik tidak berlaku untuk modelnya. Itulah mengapa elektron tidak memancarkan radiasi elektromagnetik ketika berada dalam orbit stasioner.

Artikel yang menarik

Model atom Schrödinger.

Model atom De Broglie.

Model atom Chadwick.

Model atom Heisenberg.

Model atom Perrin.

Model atom Thomson.

Model atom Dalton.

Model atom Dirac Jordan.

Model atom dari Democritus.

Model atom Sommerfeld.

Referensi

1. Brown, TL (2008). Kimia: ilmu pusat. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). Fisika kuantum atom, molekul, padatan, inti, dan partikel. New York: Wiley
3. Model atom Bohr-Sommerfeld. Diperoleh dari: fisquiweb.es
4. Joesten, M. (1991). Dunia kimia. Philadelphia, Pa.: Saunders College Publishing, hlm. 76-78.
5. Model Bohr de l'atome d'hydrogène. Dipulihkan dari fr.khanacademy.org
6. Izlar, K. Rétrospective sur l'atome: le modèle de Bohr a cent ans. Diperoleh dari: home.cern