Teori atom Niels Bohr

Teori Atom Niels Bohr (1885-1963)

Niels Henrik David Bohr yang lahir tahun 1885 di Kopenhagen. Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari Universitas Copenhagen.

Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge, Inggris. Di situ dia belajar di bawah asuhan J.J. Thompson, ilmuwan kenamaan yang menemukan elektron. Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester, belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus (bagian inti) atom Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong, dengan bagian pokok yang berat pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya. Tak lama sesudah itu Bohr segera mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom.

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planet mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tetapi dengan perbedaan yang sangat penting yaitu bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu.

Dimana teori Bohr ini tentang struktur atom yang menjelaskan bagaimana ukuran atom  seperti adanya. Ditilik dari semua kejadian yang meyakinkan ini, pada tahun 1922 Bohr dapat hadiah Nobel untuk bidang fisika. Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang lampau, dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20. Ada beberapa alasannya yaitu gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom berikutnya. Hal lainnya lagi, gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat menemukan sesuatu untuk diri sendiri, meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu secara harfiah benar. Yang paling penting dari semuanya itu, mungkin, adalah gagasan Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan "teori kuantum." Meskipun beberapa gagasannya telah kedaluwarsa, namun jelas secara historis teori-teorinya sudah membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan berikutnya bidang mekanika kuantum.

Menurut hukum mekanika klasik bentuk atom yang demikian itu memiliki kelemahan yaitu pada saat electron mengelilingi inti, elektron ini akan terus menerus mengeluarkan radiasi elektromagnetik. Dengan demikian elektron akan kehilangan energi dan gerakannya akan secara gradual menjadi spiral dan sampai akhirnya electron akan jatuh ke inti. Model atom seperti ini tidak dapat diterima disebabkan dengan teori ini maka semua atom yang ada di alam adalah tidak stabil.

Niels Bohr selanjutnya menyempurnakan model atom yang dikemukakan oeh Rutherford. Penjelasan Bohr didasarkan pada penelitiannya tentang spektrum garis atom hidrogen. Beberapa hal yang dijelaskan oleh Bohr adalah

·       Elektron mengorbit pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit.

·       Tiap elektron mempunyai energi tertentu yang cocok dengan tingkat energi kulit.

·       Dalam keadaan stasioner, elektron tidak melepas dan menyerap energi.

·       Elektron dapat berpindah posisi dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah dan sebaliknya dengan menyerap dan melepas energi.

Model Atom Niels Bohr

Kekurangan model Rutherford yang lain yaitu ketika elektron mulai bergerak spiral menuju inti, gerakan elektron akan semakin cepat dan frekuensi emisinnya akan bertambah besar karena orbit elektron semakin kecil. Hal ini akan menghasilkan spectrum emisi kontinu, padahal kenyatannya emisi atom yang telah diteliti pada saat itu hanya melibatkan emisi pada frekuensi-frekuensi tertentu (spektrum garis).

Kekurangan ini akhirnya  disempurnakan oleh Niels Bohr yang mengajukan model atom sebagai berikut:

·       Elektron mengelilingi inti atom dengan lintasan-lintasan tertentu. Lintasan-lintasan ini berjarak tertentu terhadap inti atom dan setiap lintasan memiliki tingkat energi yang tertentu pula.

·       Elektron tidak kehilangan energi secara kontinu pada saat dia mengelilingi inti atom. Elektron akan mengeluarkan atau meyerap gelombang radiasi dengan frekuensi tertentu. Dimana besarnya energi dinyatakan dalam E = hv

Model atom Bohr merupakan model primitif atom hidrogen. Dan model ini hanya dapat diterapkan pada atom hidrogen dan atom atau ion lain yang mirip seperti atom hidrogen seperti atom helium yang terionisasi dan atom litium yang terionisasi dua kali.

Walaupun  model atom Bohr memiliki kekurangan, namun karena kesederhanaan dan beberapa perhitungan pada sistem tertentu adalah benar maka sampai sekarang model atom Bohr masih diajarkan. Hal penting dari model atom Bohr adalah aplikasi hukum mekanika klasik pada elektron yang bergerak mengelilingi inti dapat diterapkan dengan batasan-batasan hukum kuantum. Seperti momentum angular (L) dinyatakan sebagai bilangan bulat dikalikan dengan suatu unit yang sudah tertentu pula:

L = n.h/2

Dengan “n” disebut sebagai bilangan kuantum utama. Dengan nilai n terkecil adalah 1 Bohr menghitung bahwa lintasan terkecil elektron adalah sekitar 0.0529 nm yang dikenal sebagai “jari-jari Bohr”.  Dengan menggunakan persamaan momentum engular diatas Bohr juga mampu menghitung besarnya energi yang ada di setiap lintasan elektron pada atom hidrogen atau atom atom ion seperti hidrogen. Jumlah elektron dalam setiap lintasan dinyatakan dalam persamaan :

2n²

Yang dimana n adalah nomor kulit/lintasan atom. Untuk kulit pertama kita biasanya menyebut sebagai kulit K, L untuk kedua, M untuk ulit ketiga dan seterusnya.

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.

Kelebihan teori atom Neils Bohr :

·         Dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen

·         Menjawab kesulitan teori atom Rutherford

Kelemahan teori atom Neils Bohr :

·         Tidak dapat menjelaskan atom berelektron banyak

·         Tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.