Apa kelemahan dari teori atom Rutherford menurut Niels Bohr?

Model Atom Bohr adalah kerangka kerja yang terdiri dari inti kecil dan tebal yang dikelilingi oleh elektron yang berputar-putar—seperti struktur Tata Surya, namun dengan daya tarik yang diberikan oleh kekuatan elektrostatik alih-alih gravitasi.

Table of Contents Show

Apa itu Model Atom Bohr?
Postulat Model Atom Bohr
Tingkat Energi
Persamaan Rydberg
Kelemahan Teori Atom Bohr
Video yang berhubungan

Model Atom Bohr adalah perbaikan model Rutherford dan dapat dianggap sebagai penjelasan fisika kuantum untuk itu. Pencapaian kunci model Bohr terletak pada klarifikasi persamaan Rydberg untuk garis pelepasan hidrogen nuklir.

Sementara persamaan Rydberg telah diketahui secara tentatif, itu tidak meningkatkan dukungan hipotetis sampai model Bohr disajikan.

Model Bohr menjelaskan tujuan persamaan Rydberg dan membenarkan konstanta fisik dasar persamaan.

Model atom Neil Bohr dan keseluruhan penggantinya menggambarkan sifat-sifat elektron sehubungan dengan sekelompok nilai potensial. Atom memperoleh atau melepaskan energi ketika elektron melompat di antara tingkat energi atau kulit.

Apa itu Model Atom Bohr?

Model atom Thomson dan model atom Rutherford gagal menjawab pertanyaan apa pun yang terkait dengan energi atom dan stabilitasnya.

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengusulkan model struktur atom, menggambarkan sebuah atom sebagai inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam orbit melingkar di sekitar inti bermuatan positif sebagai planet di sekitar matahari di tata surya kita, dengan daya tarik yang disediakan oleh gaya elektrostatik, dikenal sebagai model atom Bohr.

Pada dasarnya itu adalah versi yang lebih baik dari model atom Rutherford yang mengatasi keterbatasannya. Pada sebagian besar poin, dia setuju dengannya, seperti konsep inti dan elektron yang mengorbitnya.

Ada dua model dari struktur atom yang digunakan saat ini: model tom Bohr dan model mekanika kuantum. Dari dua model tersebut, model tom Bohr sederhana dan relatif mudah dipahami. Sebuah model berguna karena membantu Anda memahami apa yang diamati di alam.

Penggunaan model tidak biasa lebih dari satu untuk mewakili dan membantu orang memahami topik tertentu. Apakah Anda pernah membeli kristal warna untuk perapian Anda – untuk membuat api warna yang berbeda? Atau apakah Anda pernah menyaksikan kembang api dan bertanya-tanya dari mana datangnya warna-warna tersebut?

Warna berasal dari unsur yang berbeda. Jika Anda taburi garam meja di atas api, Anda mendapatkan warna kuning. Garam yang mengandung tembaga memberikan api biru kehijauan. Dan jika Anda melihat api melalui spektroskop, instrumen yang menggunakan prisma untuk memecah cahaya ke dalam berbagai komponennya, Anda melihat sejumlah baris dari berbagai warna. Garis yang berbeda warna membuat spektrum garis. Niels Bohr, seorang ilmuwan Denmark, menjelaskan spektrum garis ini ketika mengembangkan sebuah model untuk atom:

Model atom Bohr menunjukkan bahwa elektron dalam atom berada dalam orbit yang berbeda energi di sekitar inti (bayangkan planet yang mengorbit mengelilingi matahari).
Bohr menggunakan istilah tingkat energi (atau kulit) untuk menggambarkan orbit yang berbeda-beda dari energi. Dia mengatakan bahwa energi elektron terkuantisasi, artinya elektron dapat memiliki satu tingkat energi atau yang lain tetapi tidak ada di antara dua energi.
Tingkat energi elektron yang ditempati biasanya disebut keadaan dasar. Tapi itu bisa pindah ke energi yang lebih tinggi, tingkat kurang stabil, atau kulit, dengan menyerap energi. Tingkat energi yang lebih tinggi, keadaan kurang-stabil disebut keadaan elektron tereksitasi.
Setelah elektron tereksitasi, elektron dapat kembali ke keadaan dasar semula dengan melepaskan energi yang telah diserap, seperti yang ditunjukkan dalam diagram di bawah.
Kadang-kadang energi yang dilepaskan oleh elektron menempati bagian dari spektrum elektromagnetik (kisaran panjang gelombang energi) sehingga manusia dapat mendeteksi sebagai cahaya tampak. Sedikit perbedaan dalam jumlah energi akan terlihat sebagai cahaya dengan warna yang berbeda.

Bohr menemukan bahwa semakin dekat sebuah elektron adalah inti, lebih sedikit energi yang dibutuhkan, tetapi lebih jauh akan semakin banyak energi yang dibutuhkan. Jadi Bohr memberi nomor untuk tiap tingkat energi elektron. Semakin tinggi jumlah tingkat energi, semakin jauh elektron adalah dari inti – dan semakin tinggi energi.

Bohr juga menemukan bahwa berbagai tingkat energi dapat menahan jumlah elektron yang berbeda: tingkat energi 1 dapat menahan sampai 2 elektron, tingkat energi 2 dapat menyimpan hingga 8 elektron, dan seterusnya.

Model Bohr bekerja dengan baik untuk atom yang sangat sederhana seperti hidrogen (yang memiliki 1 elektron) tetapi tidak untuk atom yang lebih kompleks. Meskipun model Bohr masih digunakan saat ini, terutama di buku pelajaran SD, tetapi model yang lebih canggih (dan kompleks) yaitu model mekanik kuantum – lebih sering digunakan.

Postulat Model Atom Bohr

Berikut ini adalah postulat utama yang dijelaskan oleh teori atom Neils Bohr.

Model menunjukkan bahwa elektron dalam atom berada di orbit tingkat energi yang berbeda di sekitar inti (seperti planet yang mengelilingi matahari).
Neils menggunakan istilah tingkat energi (atau cangkang) untuk menggambarkan orbit energi yang bervariasi ini. Dia mengatakan bahwa energi elektron terkuantisasi, yang berarti elektron dapat memiliki tingkat energi tetap, tetapi tidak ada di tengah.
Sebuah elektron biasanya melibatkan tingkat energi yang disebut keadaan dasarnya. Namun, ia dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, tingkat yang kurang stabil, atau cangkang, dengan memperoleh energi. Energi yang lebih tinggi ini, keadaan yang kurang stabil, dikenal sebagai keadaan berenergi elektron.
Setelah fase eksitasi selesai, elektron dapat memperoleh kembali keadaan dasarnya dengan melepaskan energi yang diperolehnya.
Energi yang dilepaskan oleh elektron memiliki segmen rentang elektromagnetik (ruang lingkup frekuensi energi) yang dikenali orang sebagai cahaya. Perubahan kecil dalam ukuran energi dipandang sebagai cahaya dari berbagai panjang gelombang.

Tingkat Energi

Teori atom Bohr memberikan hasil yang praktis akurat hanya untuk kerangka kerja di mana dua titik bermuatan melingkari satu sama lain dengan kecepatan yang jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya. Ini tidak hanya mencakup kerangka satu elektron, misalnya atom hidrogen, helium terionisasi terpisah, dan litium terionisasi ganda. Namun, ia menggabungkan kondisi positronium dan Rydberg dari setiap molekul di mana satu elektron jauh dari yang lainnya.

Tingkat energi elektron pada orbit yang berbeda diwakili oleh n = 1, 2, 3…. (bilangan bulat) dan dikenal sebagai bilangan kuantum.

Angka-angka ini ditetapkan ke kulit berurutan seperti K, L, M, N untuk 1, 2, 3, 4, masing-masing. Tingkat energi terendah sebuah elektron adalah n=1 yang paling dekat dengan inti dan umumnya dikatakan sebagai keadaan dasarnya.

Persamaan Rydberg

Persamaan Rydberg, yang diketahui persis sebelum rumus Bohr, ditemukan dalam hipotesis Bohr sebagai penggambaran energi perubahan atau pantulan kuantum antara tingkat energi orbital.

Persamaan Bohr memberikan estimasi matematis dari konstanta Rydberg yang diketahui dan diperkirakan, tetapi mengenai konstanta alam yang lebih sentral, termasuk muatan elektron dan konstanta Planck.

Pada titik ketika elektron dipindahkan dari tingkat energi dasarnya ke tingkat yang lebih tinggi, ia mulai melompat ke belakang setiap tingkat hingga mencapai posisi pertama, yang mengarah pada pelepasan energi.

Dengan menggunakan persamaan yang disimpulkan untuk tingkat energi khas atom hidrogen, seseorang dapat memutuskan frekuensi cahaya yang dapat ditransmisikan oleh atom hidrogen.

Energi yang ditransmisikan oleh atom hidrogen diberikan oleh perbedaan dua tingkat energi hidrogen:

Efoton = E0(1/nh2 1/nj2)

Di mana,

nh adalah tingkat energi terakhir, dan nj adalah tingkat energi yang mendasarinya.

Rumus berikut memberikan panjang gelombang foton.

[overline{v}] = [frac{1}{λ}] = [R(frac{1}{n_1^2} – frac{1}{n_2^2}) ]

Kelemahan Teori Atom Bohr

Berikut ini adalah kelemahan utama dari model atom Bohr:

Itu tidak bisa memperjelas spektrum yang diperoleh dari atom yang lebih besar.
Itu tidak sesuai dengan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.
Ini juga gagal untuk menjelaskan dampak nyata dari medan listrik pada spektrum atom.
Model atom Niels Bohr gagal menjelaskan Efek Zeeman pada spektrum atom.

Teori Atom Bohr Serta Kelebihan dan Kelemahannya - Niels Bohr mengajukan teori atom Bohr ini pada tahun 1915. Karena model atom Bohr merupakan modifikasi (pengembangan) dari model atom Rutherford, beberapa ahli kimia menyebutnya dengan teori atom Rutherford-Bohr.

Niels Bohr

Walaupun teori atom Bohr ini mengalami perkembangan, namun kenyataannya model atom Bohr masih mempunyai kelemahan. Namun demikian, beberapa poin dari model atom Bohr dapat diterima. Tidak seperti teori atom Dalton maupun teori atom Rutherford, keunggulan teori atom Bohr dapat menjelaskan tetapan Rydberg untuk garis spektra emisi hidrogen. Itulah salah satu kelebihan teori atom Niels Bohr.

Teori Atom Bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti berukuran sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang mempunyai orbit. Inilah gambar teori model atom Bohr berikut:

Model atom Bohr berbentuk seperti tata surya, dengan elektron yang berada di lintasan peredaran (orbit) mengelilingi inti bermuatan positif yang ukurannya sangat kecil. Gaya gravitasi pada tata surya secara matematis dapat diilustrasikan sebagai gaya Coulomb antara nukleus (inti) yang bermuatan positif dengan elektron bermuatan negatif.

Teori atom Bohr kiranya dapat dijelaskan seperti berikut:

Elektron mengitari inti atom dalam orbit-orbit tertentu yang berbentuk lingkaran. Orbit-orbit ini sering disebut sebagai kulit-kulit elektron yang dinyatakan dengan notasi K, L, M, N ... dst yang secara berututan sesuai dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.
Elektron dalam tiap orbit mempunyai energi tertentu yang makin tinggi dengan makin besarnya lingkaran orbit atau makin besarnya harga n. Energi ini bersifat terkuantisasi dan harga-harga yang diijinkan dinyatakan oleh harga momentum sudut elektron yang terkuantisasi sebesar n (h/2π) dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.
Selama dalam orbitnya, elektron tidak memancarkan energi dan dikatakan dalam keadaan stasioner. Keberadaan elektron dalam orbit stasioner ini dipertahankan oleh gaya tarik elektrostatik elektron oleh inti atom yang diseimbangkan oleh gaya sentrifugal dari gerak elektron.
Elektron dapat berpindah dari orbit satu ke orbit lain yang mempunyai energi lebih tinggi bila elektron tersebut menyerap energi yang besarnya sesuai dengan perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan, dan sebaliknya bila elektron berpindah ke orbit yang mempunyai energi lebih rendah akan memancarkan energi radiasi yang teramati sebagai spektrum garis yang besarnya sesuai dengan perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan.
Atom dalam molekul dikatakan dalam keadaan tingkat dasar (ground state) apabila elektron-elektronnya menempati orbit-orbit sedemikian sehingga memberikan energi total terendah. Dan apabila elektron-elektron menempati orbit-orbit yang memberikan energi lebih tinggi daripada energi tingkat dasarnya dikatakan atom dalam tingkat tereksitasi (excited state). Atom dalam keadaan dasar lebih stabil daripada dalam keadaan tereksitasi.

Contoh paling sederhana dari model atom hidrogen Bohr (Z = 1) atau sebuah ion mirip hidrogen (Z >1), yang mempunyai elektron bermuatan negatif mengelilingi inti bermuatan positif. Energi elektromagnetik akan diserap atau dilepaskan ketika sebuah elektron berpindah dari lintasan satu ke lintasan lain. Jari-jari dari lintasan bertambah sebagai n2, dimana n adalah bilangan kuantum utama. Transisi dari 3 ke 2 menghasilkan garis pertama dalam deret Balmer. Untuk hidrogen (Z = 1) akan menghasilkan foton dengan panjang gelombang 656 nm (cahaya merah).

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

Walaupun dinilai sudah revolusioner, tetapi masih ditemukan kelemahan teori atom Bohr yaitu:

Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah.
Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.
Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.
Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.
Belum dapat menerangkan spektrum atom kompleks, Intensitas relatif dari tiap garis spektrum emisi, serta Efek Zeeman, yaitu terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet.
Struktur garis halus ini dijelaskan melalui modifikasi teori Bohr tetapi teori ini tidak pernah berhasil memerikan spektrum selain atom hydrogen
Belum mampu menjelaskan adanya stuktur halus(fine structure) pada spektrum, yaitu 2 atau lebih garis yang sangat berdekatan.

Demikian penjelasan mengenai Teori Atom Bohr Serta Kelebihan dan Kelemahannya, semoga penjelasan di atas dapat dengan mudah dipahami dan memberikan manfaat. RumusKimia.net