Pada artikel ini akan dibahas mengenai Model Atom Bohr. Satu abad setelah penemuan Bohr, James Clerk Maxwell merumuskan teori radiasi elektromagnetik, dalam upaya menggantikan teori elektromagnetik yang tidak efektif pada zamannya, yaitu listrik elektrostatik. Secara khusus, Maxwell mengklaim bahwa medan listrik membentuk ‘medan foton’ ketika gelombang elektromagnetik melewati suatu objek. Menurut teori ini, ukuran partikel dan posisinya dalam suatu medan menentukan jumlah radiasi yang dipancarkannya. Panjang gelombang radiasi elektromagnetik berbanding terbalik dengan kekuatan medan karena panjang gelombang panjang [seperti cahaya tampak] terlalu redup untuk dirasakan. Tetapi untuk panjang gelombang yang lebih pendek [seperti sinar gamma] efeknya diperbesar secara eksponensial. Model atom Bohr memecahkan persamaan radiasi energi dengan memberikan deskripsi lengkap. Model asli Bohr hanya memiliki satu sistem radiasi elektromagnetik, yaitu medan elektromagnetik yang diciptakan oleh elektron yang bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Model tersebut gagal menjelaskan elektron yang dipercepat, sehingga tidak memprediksi keberadaan lubang hitam atau Big Bang. Itu juga tidak memprediksi keberadaan beberapa panjang gelombang cahaya.Model atom Bohr memecahkan persamaan radiasi energi dengan memberikan deskripsi lengkap. Model asli Bohr hanya memiliki satu sistem radiasi elektromagnetik, yaitu medan elektromagnetik yang diciptakan oleh elektron yang bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Model tersebut gagal menjelaskan elektron yang dipercepat, sehingga tidak memprediksi keberadaan lubang hitam atau Big Bang. Itu juga tidak memprediksi keberadaan beberapa panjang gelombang cahaya.
Teori model atom Bohr mendalilkan bahwa semua atom memiliki pusat virtual, yang tidak ditempati dalam atom tertentu, seperti halnya semua atom lain yang dimiliki oleh atom hidrogen Planck lainnya. Dengan demikian pusat maya tidak kehilangan nilainya, tidak seperti pusat maya yang ada pada kebanyakan model atom. Atom Bohr tidak membuat prediksi tentang perilaku materi, melainkan menjadi ilmu yang lengkap. Ini tidak mencegah beberapa orang menggunakan atom Bohr sebagai titik acuan dalam banyak situasi.
Bagian dari apa yang membuat Bohr’s Atom begitu populer adalah bahwa ia menyediakan cara yang baik untuk menguji model standar. Astronom radio menggunakan teleskop yang disebut Very-Luxury Antennas [VLA] dapat mendeteksi fluktuasi kekuatan radiasi elektromagnetik yang berasal dari materi putih padat, seperti atom dan bintang. Variasi ini memungkinkan peneliti untuk membatasi sifat-sifat sumber atom ini. Selain itu, dengan sumber radiasi elektromagnetik latar belakang yang kuat, VLAS dapat mengamati lubang hitam di ujung alam semesta – sesuatu yang tidak dapat dicapai bahkan oleh teleskop yang paling kuat sekalipun.
Banyak penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan model atom, dan ada banyak versi atom yang berbeda. Teori model yang dibangun Bohr relatif sederhana dan tidak memiliki banyak komplikasi, sehingga sangat cocok untuk penelitian eksperimental. Atom Bohr telah dikembangkan dan disempurnakan, dan ada banyak jenis model Bohr yang telah dibuat dan digunakan. Seiring berjalannya waktu, teori model telah dikembangkan dan disempurnakan sehingga dapat lebih akurat menggambarkan perilaku atom nyata. Sementara banyak orang masih tetap skeptis terhadap atom Bohr, ada orang-orang yang melihatnya sebagai model yang cocok untuk mempelajari struktur atom dan molekul atom.
fisikastudycenter.com- Soal dan pembahasan UN fisika SMA tahun 2015. Pembahasan soal nomor 36-40. 5 soal terakhir tentang teori atom bohr, efek fotolistrik, reaksi ini, relativitas dan manfaat penggunaan radioisotop dalam kehidupan sehari-hari.
Soal No. 36 Perhatikan pernyataan tentang teori atom berikut! [1] Orbit elektron mengelilingi inti selalu tetap. [2] Elektron tidak memancarkan energi pada keadaan dasar. [3] Spektrum emisi atom hidrogen bersifat kontinu.
[4] Pada saat elektron berpindah lintasan akan dilepaskan / diserap sejumlah foton.
Pernyataan di atas yang benar berkaitan dengan model atom Bohr adalah... A. [1], [2], dan [3] B. [1] dan [3] saja C. [1], [3], dan [4] saja D. [2] dan [4] saja
E. [2], [3], dan [4] saja
Pembahasan Pada teori atom bohr: [1] Orbit elektron mengelilingi inti selalu tetap. SALAH, elektron dapat berpindah-pindah lintasan hingga bisa dikatakan orbitnya tidaklah selalu tetap. [2] Elektron tidak memancarkan energi pada keadaan dasar. BENAR, Keadaan dasar saat n = 1 disebut juga ground state, atau keadaan tanpa radiasi. [3] Spektrum emisi atom hidrogen bersifat kontinu. SALAH, spektrum atom hidrogen akan bersifat KONTINU jika mendasarkan pada teori atom rutherford. Penjelasan dengan teori bohr atom hidrogen memiliki spektrum GARIS.[4] Pada saat elektron berpindah lintasan akan dilepaskan / diserap sejumlah foton. BENAR, elektron akan menyerap energi untuk berpidah ke lintasan dengan energi lebih tinggi dan sebaliknya melepas energi saat berpindah ke lebih rendah
Jawaban: D. 2, 4
Soal No. 37 Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! [1] terjadi saat logam target disinari infra merah [2] energi lebih besar dari fungsi kerja logam [3] frekuensi foton yang mengenai logam di atas frekuensi ambang
[4] intensitas cahaya yang digunakan selalu menentukan jumlah elektron yang lepas dari logam target
Pernyataan yang benar terkait efek fotolistrik adalah... A. [1], [2], dan [3] B. [1], [2], dan [4] C. [1] dan [3] saja D. [2] dan [3] saja
E. [3] dan [4] saja
Pembahasan Pada efek fotolistrik: -energi yang diberikan harus lebih besar dari energi ambang logam -> 2 -agar energi lebih besar, maka frekuensi foton juga lebih besar [E = hf] -> 3
Jawaban: D
Soal No. 38 Sebuah peristiwa diamati oleh seseorang yang diam berlangsung selama 8 s. Jika peristiwa tersebut menurut pengamat yang bergerak terhadap peristiwa tersebut adalah 10 s, maka kecepatan [c = kecepatan cahaya] pengamat yang bergerak adalah... A. 0,2 c B. 0,3 c C. 0,6 c D. 0,8 c
E. 0,9 c
Soal No. 39 Perhatikan reaksi inti di bawah ini!
23892U → 23490Th + AZX
Pada reaksi inti di atas, X adalah... A. proton B. elektron C. netron D. detron
E. partikel alfa
Pembahasan Pada suatu reaksi inti: jumlah nomor massa di ruas kiri = jumlah nomor massa di ruas kanan. jumlah nomor atom di ruas kiri = jumlah nomor atom di ruas kanan A = 238 - 234 = 4
Z = 92 - 90 = 2
42X adalah partikel alfa 42α
atau inti atom helium 42He
Jawaban: E
Soal No. 40 Radioisotop dimanfaatkan antara lain untuk: [1] menentukan usia fosil [2] terapi penyakit asma [3] membunuh sel kanker
[4] mengukur curah hujan
Pernyataan yang benar adalah... A. [3] dan [4] B. [2] dan [4] C. [2] dan [3] D. [1] dan [3]
E. [1] dan [2]
Pembahasan Radioisotop dapat dimanfaatkan diantaranya untuk menentukan usia fosil dengan pancaran sinar beta dari Carbon C-14 [Carbon dating] dan membunuh sel kanker / mengontrol pertumbuhan beberapa jenis kanker melalui sinar gamma yang dihasilkan Co-60.
Jawaban: D
Model atom Rutherford memiliki kelemahan, sehingga digantikan oleh model atom Niels Bohr. Simak penjelasan selengkapnya di bawah ini, yuk!
Halo, Sobat Zenius! Malam tahun baru memang paling asik melihat kembang api yang berwarna-warni di langit malam. Tapi, pernah nggak sih elo kepikiran gimana kembang api bisa berwarna-warni, padahal awalnya cuma batang yang kemudian disulut api?
Jadi, di dalam kembang api itu ada yang namanya black powder sebagai bahan peledak, terdiri dari potasium nitrat, charcoal, dan sulfur. Selain itu, ada juga garam logam yang berperan memberikan warna kembang api.
Jadi, ketika kembang api disulut api, maka terjadi pemanasan bahan peledak yang bisa memberikan energi pada atom-atom garam logam. Elektron-elektron dalam atom tersebut akan mengalami transisi antar kulit, sesuai dengan postulat atom Bohr hingga memancarkan energi dalam bentuk foton.
Yap, jadi kasus kembang api yang bisa memancarkan warna-warni itu nggak jauh dari aplikasi ilmu Fisika, khususnya model atom Niels Bohr.
Baca Juga: 5 Contoh Model Atom dan Ciri-Cirinya – Materi Kimia Kelas 10
Teori Atom Niels Bohr
Duh, apa sih model atom Niels Bohr itu? Kalau elo diminta untuk jelaskan teori atom menurut Niels Bohr, maka elo bisa menjawabnya seperti ini.
“Atom Bohr merupakan model struktur atom pertama yang dengan benar menjelaskan spektrum radiasi atom hidrogen. Bisa dikatakan juga sebagai pencetus atom bergerak.”
Maksudnya atom bergerak itu apa ya? Jadi, model atom Bohr itu mirip sama tata surya, guys. Suatu atom memiliki inti dan muatannya, yang kemudian ada elektron berputar mengelilingi inti atom tersebut sesuai dengan orbitnya dengan tingkat energi tertentuーselanjutnya dikenal sebagai kulit atom.
Berikut adalah gambar model atom Niels Bohr:
Kulit paling dalam atau yang paling dekat dengan inti atom memiliki tingkat energi paling rendah, sedangkan yang memiliki tingkat energi paling tinggi terletak pada kulit paling luar atau paling jauh dari inti atom. Nah, suatu elektron bisa berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain tergantung dari tingkat energi yang dimilikinya dengan catatan sebagai berikut:
- Perpindahan tersebut akan menyebabkan adanya pancaran energi ketika suatu elektron berpindah dari lintasan tinggi ke rendah.
- Perpindahan tersebut akan menyebabkan penyerapan energi ketika suatu elektron berpindah dari lintasan rendah ke tinggi.
Oke, sampai sini paham ya. Singkatnya, atom Bohr punya 3 postulat atau bisa kita sebut juga dengan gagasan utama dalam teori atom Niels Bohr sebagai berikut:
- Elektron mengitari inti bermuatan positif dalam lintasan lingkaran.
- Momentum angular elektron dalam orbit terkuantisasi.
- Elektron bisa mengalami transisi dari orbit dengan energi En ke orbin dengan Em.
Rumus Perhitungan Atom Bohr
Elo juga bisa menghitung dan memperkirakan berapa energi yang dibutuhkan suatu elektron untuk berpindah ke kulit yang lain. Rumus atom Bohr untuk menentukan energi level adalah sebagai berikut:
Keterangan:
En: energi level ke-n
n: kulit atom
eV: satuan energi pada atom [elektronvolt]
Besaran energi pada keadaan dasar adalah -13,6 eV.
Nah, sekarang gini, kalau ada pertanyaan berapa energi yang dibutuhkan untuk suatu elektron berpindah dari kulit atom 1 ke kulit atom 2? Gampang kok, elo hitung dulu energi level pada kulit ke 2, setelah itu cari selisihnya.
Kita udah tahu kalau besaran energi pada keadaan dasar adalah -13,6 eV, kita hitung menggunakan rumus di atas, maka akan menghasilkan nilai energi pada kulit ke-2.
Selanjutnya, mari kita hitung selisihnya → E1 – E2 = -13,6 – [-3,4] = – 10,2 eV.
Jadi, untuk berpindah dari kulit 1 ke kulit 2, suatu elektron membutuhkan energi sebesar 10 eV.
Baca Juga: Konsep dan Proses Efek Fotolistrik – Materi Fisika Kelas 12
Kenapa Teori Atom Bohr Digantikan?
Oke, kita tahu nih kalau teori atom Bohr itu bagus banget dalam menjelaskan spektrum atom hidrogen [H]. Ia bisa menjelaskan jari-jari dan kecepatan atomnya. Tapi, yang namanya teori pasti ada kelemahannya. Begitu pun dengan atom Bohr yang kemudian digantikan oleh teori atom mekanika kuantum.
Kelemahan teori atom Niels Bohr adalah:
- Hanya mampu menjelaskan tentang atom H dan atom yang seperti hidrogen.
- Gagal menjelaskan mengapa elektron yang terakselerasi nggak memancarkan energi.
- Gagal menjelaskan spektrum-spektrum pada atom hidrogen.
- Gagal menjelaskan efek Zeeman dan efek Stark.
Contoh Soal dan Pembahasan Model Atom Niels Bohr
Gimana nih, udah paham kan mengenai model atom Niels Bohr? Untuk menguji sejauh mana pemahaman elo mengenai materi di atas, gue ada beberapa contoh soal dan pembahasan yang bisa dijadikan sebagai referensi.
Contoh Soal 1
Energi yang dimiliki elektron pada tingkatan energi kedua adalah … eV.
a. 0
b. -3,4
c. 3,4
d. -13,6
e. 13,6
Jawab: b. -3,4
Pembahasan:
Contoh Soal 2
Jika suatu elektron bertransisi dari kulit atom ke-3 menuju kulit atom ke-2, maka elektron akan ….
a. Menyerap energi sebesar 1,89 eV
b. Menyerap energi sebesar 2,27 eV
c. Mengemisi energi sebesar 1,89 eV
d. Mengemisi energi sebesar 2,27 eV
e. Mengemisi energi sebesar 0 eV
Jawab: c. Mengemisi energi sebesar 1,89 eV
Pembahasan: Pertama, cari dulu energi yang dimiliki elektron pada kulit atom ke-2 [n=2].
Kemudian, cari energi yang dimiliki elektron pada tingkatan energi ke-3 [n=3].
Sehingga, energi eksitasi dari n=3 ke n=2 bisa dihitung sebagai berikut.
Baca Juga: Konsep Dilatasi Waktu dan Rumusnya – Materi Fisika Kelas 12
*****
Gimana nih, sampai sini udah paham kan tentang model atom Niels Bohr? Buat yang lebih menyukai belajar dengan nonton video, elo bisa mengakses materi ini di video belajar Zenius dengan klik banner di bawah ini menggunakan akun yang sudah didaftarkan di website dan aplikasi Zenius sebelumnya, ya!