Terjadinya Spektrum dan Kaitannya dengan Teori Bohr

Pada tahun 1913 Niels Bohr mencoba menjelaskan model atom Bohr melalui konsep elektron yang mengikuti orbit mengelilingi inti atom yang mengandung proton dan neutron. Menurut Bohr, hanya terdapat orbit dalam jumlah tertentu, dan perbedaan antar orbit satu dengan yang lain adalah jarak orbit dari inti atom. Keberadaan elektron baik di orbit yang rendah maupun yang tinggi sepenuhnya tergantung oleh tingkatan energi elektron.

Menurut Max Planck radiasi elektro magnetik bersifat diskontinyu atau dalam bentuk kuanta. Diskontinyuitas radiasi elektromagnetik dikuatkan oleh efek fotolistrik yang dikembangkan oleh Albert Einstein. Sedangkan kuantisasi / kuanta energi digunakan oleh Niel Bohr dalam momentum sudut elektron untuk pengembangan teorinya tentang atom hidrogen.

Antar aksi antara radiasi dan atom tercakup dalam metode spektroskopi, ada dua susunan percobaan yaitu spektroskopi yang didasarkan pada radiasi yang diemisi oleh cuplikan yang dipanaskan dan spektroskopi yang didasarkan pada absorpsi radiasi yang dilewatkan suatu cuplikan. Yang pertama disebut spektroskopi emisi dan yang terakhir disebut spektroskopi absorpsi.

Alat yang digunakan untuk mendeteksi berbagai frekuensi radiasi berupa suatu plat foto disebut spektrograf. Bila yang digunakan adalah sistem elektronik, maka alatnya disebut spektrometer 1. Alat yang dapat memisahkan berbagai panjang gelombang atau frekuensi di daerah ultra lembayung, tampak. Dan infra merah adalah prisma atau kisi. Karena indeks bias bahan prisma berbeda untuk berbagai frekuensi radiasi akan mengalami bermacam-macam pembiasan. Sebagai hasilnya maka radiasi akan tersebar menurut frekuensinya.

Spektrum Atom Hidrogen

Spektrum paling sederhana adalah dari atom hidrogen, kalau atom diberi energi hingga atom dalam keadaan tereksitasi, atom dapat memancarkan sinar. Salah satu cara untuk membuat atom dalam keadaan tereksitasi ialah dengan melewatkan bunga api listrik pada gas dengan tekanan yang direndahkan. Atom hidrogen yang dikenai keadaan ini akan memancarkan sinar. Bila sinar ini dilewatkan pada spektroskop, maka sinar itu akan terbagi menjadi beberapa komponen dengan panjang gelombang berbeda, dengan membentuk spektrum yang dapat difoto.

Balmer menunjukka npada tahun 1885 bahwa panjang gelombang dari garis-garis ini dapat dinyatakan oleh suatu persamaan empirik.


Keterangan =
λ = panjanggelombang
b = tetapanberupaangka
n = bilanganbulatseperti 3, 4,5….dst

Ungkapan ini dapat dinyatakan dengan frekuensi lewat hubungan dengan kecepatan cahaya (c), yaitu :


Dengan R = tetapanRyberg (10.967.758 cm-1 percobaan Balmer)

Penelitian yang lebih lanjut mengungkapkan bahwa frekuensi dari semua garis dari spektrum hidrogen dapat dinyatakan oleh suatu persamaan umum :


Dengan ketentuan nilai n sebagai berikut :


TeoriAtom Bohr untuk Hidrogen
Menurut teori elektro magnetik klasik, apabila ada elektron bergerak mengelilingi inti, seperti halnya dalam model atom Rutherford, maka elektron mengalami kecepatan dan harus disertai dengan energi yang diradiasi. Hal ini menyebabkan elektron akan bergerak seperti spiral dan akhirnya akan jatuh keinti. Maka model atom Bohr dapat mengatasinya dengan menggunakan dasar-dasar teori planck,


Teori atom Bohr didasarkan atas postulat sebagai berikut :
  1. Elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan berlingkar.
  2. Lintasan yang dibolehkan adalah lintasan yang elektronnya mempunyai momentum sudut sebesar kelipatan integral h⁄2n.
  3. Elektron tak meradiasi energi bila terdapat dalam lintasan yang dibolehkan. Tetapi apabila elektron ini loncat dari lintasan satu ke lintasan lain yang dibolehkan, maka elektron dapat mengalami penambahan atau pengurangan energi π.
Atas dasar postulat ini Bohr menghitung jari-jari dan energi dari lintasan yang dibolehkan, dan dari data ini ia menunjukkan bahwa spektrum yang didapat secara eksperimental dapat diterangkan secara teori.

Momentum sudut dari suatu partikel yang berotasi dinyatakan sebagai ω , sehingga :


Keterangan :
I = momen inersia (mr2)
ω = kecepatan sudut (v/r)
m = massa partikel yang berotasi
v = kecepatan linier
r = jarak antara partikel kepusat rotasi.

Berdasarkanpostulat Bohr yang keduadidapat : m v r = n h/2π dengan n =1,2,3,….

Bilangan bulat n adalah bilangan kuantum utama. Hanya momentum sudut tertentu yang di bolehkan, dan besaran ini dikatakan terkuantisasi dalam satuan h/2π.

Ukuran lintasan yang dibolehkan dapat dihitung sebagai berikut. Gaya sentrifugal rotasi harus diimbangi oleh gaya tarik listrik ke inti. Gaya sentrifugal dinyatakan sebagai = m a, dengan a berupa percepatan ke inti. Gaya tarik Coulomb 1 antara inti dan elektron e adalah e2/r2. Pada keadaan setimbang berlaku:


Untuk mendapatkan nilai energi dari lintasan Bohr maka terlebih dahulu dicari nilai tetapan Rydberg (R). Energi kinetik dari elektron dalam lintasan dinyatakan oleh 1⁄2mv2. Energi potensial dari elektron sebagai fungsi dari jarak 1 inti dinyatakan oleh hukum Coulomb sebagai –e2/r. Energi total dari elektron adalah:

E = energi kinetik + energi potensial
1⁄2mv2–e2/r

Dari percobaan Balmer didapatkan R = 10.967.758 m-1, yang tak jauh dari nilai yang didapatkan Bohr sehingga teori bohr dapat dibenarkan.

Kelebihan Teori Bohr
  1. Keberhasilan teori Bohr terletak pada kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam spektrum atom hidrogen.
  2. Salah satu penemuan adalah sekumpulan garis halus, terutama jika atom-atom yang dieksitasikan diletakkan pada medan magnet.

KelemahanTeori Bohr
  1. Struktur garis halus ini dijelaskan melalui modifikasi teori Bohr tetapi teori ini tidak pernah berhasil memberikan spektrum selain atom Hidrogen.
  2. Tidak dapat menerangkan terjadinya garis spektra tambahan ketika atom hidrogen diletakkan pada medan listrik atau medan magnet (efek Zeeman).
  3. Tidak mampu menghitung besarnya panjang gelombang spektra tambahan tersebut bahkan tidak mampu meramalkan sama sekali keberadaan garis itu.

Subscribe this Blog:

Belum ada Komentar untuk "Terjadinya Spektrum dan Kaitannya dengan Teori Bohr"

Posting Komentar

Silahkan tuliskan komentar Anda sesuai dengan topik postingan halaman ini. Centang "Beri tahu saya" untuk mendapatkan pemberitahuan balasan komentar anda.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel