Atom Niels Bohr adalah salah satu konsep dasar dalam fisika modern. Dikembangkan oleh Niels Bohr pada awal abad ke-20, teori tersebut menggambarkan struktur atom dan bagaimana elektron berinteraksi dengan inti atom. Salah satu inovasi penting yang diperkenalkan oleh Bohr adalah ide bahwa elektron hanya dapat menjalankan orbit-nya dalam level energi tertentu, juga disebut sebagai “kulit”. Konsep atom Niels Bohr ini sangat penting karena membantu menjelaskan banyak fenomena di alam semesta dan memberikan fondasi bagi penelitian lebih lanjut dalam fisika nuklir dan kuantum.
Pengertian Atom Menurut Niels Bohr
Niels Bohr adalah seorang fisikawan Denmark yang menjadi salah satu tokoh utama dalam pengembangan konsep atom pada awal abad ke-20. Penelitiannya mengenai struktur atom berasal dari penemuan spektroskopi oleh Hendrik Lorentz dan Joseph Thomson, yang membuka jalan bagi para ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat dari partikel atom.
Dalam pencariannya, Bohr berhasil menciptakan teori yang revolusioner tentang struktur atom, yaitu model atom Bohr. Menurut Bohr, atom adalah sebuah sistem planetarium mini yang terdiri dari inti yang terdiri dari proton dan biasanya neutron, dan elektron yang berputar mengelilingi inti. Dalam model atom Bohr, Bohr juga menyatakan bahwa partikel elektron hanya dapat mengambil orbit tertentu dalam sistem planetarium itu.
Melalui teorinya, Bohr berhasil memberikan penjelasan terhadap kenyataan yang selama ini membingungkan para ilmuwan, yaitu mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Ini disebabkan oleh kombinasi kecepatan elektron yang tepat dan jaraknya dari inti atom yang memungkinkannya berada dalam orbit tetap, yang kemudian disebut sebagai kulit elektron.
Bagaimana Perkembangan Teori Atom?
Sebelum Bohr, J.J.Thomson mengusulkan model kue kismis dari struktur atom. Model ini mengasumsikan bahwa atom adalah bola positif yang berisi elektron yang tersebar di dalamnya seperti kismis. Kemudian, Ernest Rutherford mengusulkan model atom yang serupa. Namun, Rutherford mencatat bahwa kue kismis yang diusulkan Thomson harus menjadi bola padat yang dikemas rapat.
Bohr berbeda dengan Rutherford dalam pandangannya tentang elektron bergerak sekeliling inti. Rutherford memandang bahwa ada suatu kekuatan yang menarik antara elektron dan proton yang memungkinkan elektron bergerak mengelilingi inti. Namun, Bohr berpendapat bahwa elektron bergerak sekeliling inti hanya bisa terjadi dalam orbit orbital tertentu.
Melalui teorinya, Bohr juga berhasil memberikan penjelasan terhadap serangkaian garis spektrum dalam spektroskopi atom. Garis-garis ini menunjukkan bahwa atom memancarkan cahaya hanya pada panjang gelombang tertentu, namun tidak pada panjang gelombang lain. Bohr menyatakan bahwa setiap elektron hanya bisa memancarkan energi dalam jumlah tetap, yang kemudian terjadi ketika elektron beralih dari satu orbit ke orbit yang lain.
Apa Itu Kulit Elektron?
Menurut model atom Bohr, elektron dapat mengambil orbit tertentu dalam sistem planetarium, yang kemudian disebut sebagai kulit elektron. Setiap kulit elektron memiliki jumlah energi yang berbeda. Kulit yang paling dalam memiliki energi yang paling rendah, sedangkan kulit yang lebih luar memiliki energi yang lebih tinggi.
Ada batas jumlah elektron yang dapat ditempatkan pada setiap kulit. Kulit pertama hanya bisa menampung 2 elektron, sementara kulit kedua dan selanjutnya bisa menampung hingga 8 elektron. Elektron yang berada pada kulit yang lebih dalam memiliki energi yang lebih rendah daripada elektron yang berada pada kulit yang lebih luar.
Kulit elektron sangatlah penting, karena ini yang menyebabkan reaksi kimia terjadi di antara atom-atom. Atom akan mencoba mencapai konfigurasi kulit yang lebih stabil. Jika suatu atom memiliki 7 elektron pada kulit terluar, maka akan cenderung membagikan 1 elektron ke dalam kulit bawahnya agar mencapai konfigurasi kulit yang lebih stabil.
Perbedaan Antara Atom Bohr dan Atom Modern
Meskipun model atom Bohr telah memberikan kontribusi besar bagi perkembangan ilmu pengetahuan, namun dulunya diketahui bahwa model ini masih bermasalah. Model ini tidak bisa menjelaskan beberapa sifat atom yang lain, terutama sifat-sifat kimia atom.
Penemuan revolusioner tentang berbagai elemen dan kejadian yang berbeda dalam dunia kuantum memunculkan model atom baru yang diterima secara universal, yaitu model atom modern. Model ini menganggap bahwa elektron tidak hanya mengorbitkan inti dalam orbit tetap, melainkan diyakini bahwa elektron “menempati” wilayah yang disebut sebagai orbital yang membentuk wujud tertentu dalam gelombang elektron.
Dalam model atom modern, orbital adalah gambaran spasial dari kemungkinan keberadaan elektron dalam suatu atom. Bentuk ini menunjukkan wilayah dimana elektron yang terkait dengan atom kemungkinan besar ditemukan. Konfigurasi elektron pada orbital ini adalah yang penting bagi sifat-sifat kimia atom.
Apakah Ada Teori Atom Lain Selain Atom Bohr dan Modern?
Fisikawan Max Planck telah menemukan bahwa energi suatu partikel tidak terbagi dengan merata, melainkan dalam sejumlah kecil paket kecil yang disebut sebagai kuantum. Teori ini kemudian memunculkan teori atom yang dikenal sebagai atom kuantum, dimana konfigurasi elektron dipercayai terdiri dari sejumlah energi yang terkait dengan kuantum tersebut.
Teori atom kuantum kebanyakan sangat abstrak dan seringkali sulit untuk memvisualisasikan dalam konsep fisik yang dapat dimitigasi secara substansial. Meskipun begitu, ini sudah terbukti sebuah teori atom yang sangat efektif dalam menerangkan berbagai macam fenomena fisika dan kimia.
Bagaimana Sejarah Atom Dirangkum?
Sejarah atom dimulai dari zaman kuno, ketika para filosof Yunani menemukan bahwa segala sesuatu di dunia terdiri dari elemen dasar yang disebut sebagai atomos. Ini adalah elemen terkecil yang tidak dapat dibagi lebih lanjut. Akan tetapi, konsep ini tidak memiliki dasar ilmiah yang kuat.
Setelah diusulkan lebih dari 2.000 tahun yang lalu, pengembangan konsep atom baru muncul pada abad ke-19. Pada tahun 1803, ilmuwan Inggris John Dalton mengembangkan teori atom awal, mengagumkan bahwa atom adalah bola padat dengan mereka yang diatur untuk membentuk berbagai macam zat. Pada tahun 1897, J.J. Thomson menemukan elektron, dan pada tahun 1911, Ernest Rutherford menemukan proton.
Teori atom Bohr kemudian dikembangkan pada awal abad ke-20, yang kemudian digantikan oleh teori atom modern yang berbasis pada mekanika kuantum. Meskipun teori ini melampaui apa yang diketahui oleh Bohr, kontribusinya tetap signifikan dalam pengembangan konsep atom, dan menjadi batu loncatan penting menuju pemahaman kita saat ini tentang sifat atom.
Dalam Sejarah Kehidupan Niels Bohr
Sejarah kehidupan Niels Bohr berawal dari keluarga Bohr yang memiliki latar belakang pendidikan di bidang ilmu fisika dan matematika. Ayah Bohr, Christian Bohr, adalah seorang profesor anatomi di Universitas Kopenhagen, sementara ibunya, Ellen Adler Bohr, berasal dari keluarga pengusaha tekstil. Niels dilahirkan pada tanggal 7 Oktober 1885 di Kopenhagen, Denmark.
Sejak kecil, Niels Bohr sudah menunjukkan ketertarikan yang besar pada ilmu fisika dan matematika. Pada usia 18 tahun, ia masuk ke Universitas Kopenhagen dan mendaftar di jurusan Fisika. Ia berhasil meraih gelar doktor pada tahun 1911 dengan disertasi mengenai struktur atom.
-
Mengenal Teori Atom Rutherford
-
Hukum Kuantum Planck
-
Atom Hidrogen
-
Teori Atom Bohr dalam Fisika Kuantum
-
Bilangan Kuantum
-
Spektrum Atom Hidrogen
-
Prestasi Niels Bohr
-
Penerapan Atom Bohr
-
Kritik terhadap Teori Atom Bohr
-
Kesimpulan
- Elektron hanya dapat menempati orbit yang telah ditentukan dengan jarak tertentu dari inti atom
- Elektron yang berada di orbit yang lebih jauh dari inti memiliki energi yang lebih tinggi daripada elektron dalam orbit yang lebih dekat
- Elektron dapat berpindah dari orbit yang satu ke orbit yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi yang tepat
Sebelum Bohr mengembangkan teori atomnya, terlebih dahulu kita perlu mengenal teori atom Rutherford. Pada tahun 1911, seorang ahli fisika bernama Ernest Rutherford melakukan percobaan menembakkan partikel alfa ke dalam sebuah logam emas. Dari hasil percobaan itu, Rutherford menyimpulkan bahwa atom terdiri dari inti kecil yang memuat muatan positif dan elektron-elektron yang berputar di sekeliling inti tersebut.
Namun teori atom Rutherford tidak mampu menjelaskan beberapa fenomena seperti spektrum sinar katode dan spektrum sinar X. Inilah yang kemudian menjadi penggalian Bohr untuk mengembangkan teorinya.
Dalam mengembangkan teorinya, Niels Bohr terinspirasi oleh hukum kuantum Planck. Hukum ini menjelaskan bahwa energi radiasi elektromagnetik terdiri dari kuantum-kuantum yang disebut foton. Kuantum-kuantum ini memiliki energi yang sebanding dengan frekuensi radiasi. Hal ini dicetuskan oleh Max Planck pada tahun 1900.
Bohr kemudian mengajukan bahwa elektron-elektron dalam atom hanya bisa berada pada tingkat energi tertentu dan tidak bisa berada di antara tingkat-tingkat energi itu. Tingkat-tingkat energi ini memperlihatkan perbedaan secara kuantum dan disebut sebagai diskrit.
Bohr mengembangkan teori atomnya dengan menggunakan atom hidrogen sebagai objek penelitian. Atom ini adalah atom yang paling sederhana dan memiliki satu proton dan satu elektron. Dengan menggunakan pendekatan klasik dalam fisika, Bohr berhasil membuat model atom yang memperlihatkan bagaimana elektron-elektron berputar di sekitar inti atom.
Namun, model atom Bohr ini juga masih memiliki kelemahan. Model ini belum bisa diaplikasikan pada atom-atom yang lebih kompleks seperti atom He, yang memiliki dua elektron. Hal ini kemudian memotivasi Bohr untuk mengambil pendekatan kuantum dalam teorinya.
Latar belakang pendidikan Bohr dalam fisika kuantum memotivasinya untuk mengembangkan teorinya dengan pendekatan kuantum. Dalam teorinya, Bohr menganggap bahwa elektron-elektron dalam atom hidrogen memiliki sifat gelombang dan partikel yang saling terkait.
Bohr berhasil menjelaskan bahwa elektron pada atom hidrogen hanya bisa berada pada tingkat energi tertentu dan tidak bisa berada di antara tingkat-tingkat energi yang disebut sebagai diskrit. Tingkat-tingkat energi ini memiliki bilangan kuantum utama n yang dapat direpresentasikan dalam bilangan bulat mulai dari 1,2,3,…
Teori atom Bohr juga menunjukkan bahwa ada tiga bilangan kuantum yang dapat digunakan untuk menggambarkan keadaan total sebuah elektron dalam sebuah atom. Ketiga bilangan kuantum tersebut adalah bilangan kuantum utama n, bilangan kuantum momentum sudut l, dan bilangan kuantum magnetik m.
Bilangan kuantum n menunjukkan besarnya energi dasar dari suatu keadaan elektron dan juga jarak elektron terhadap inti atom. Bilangan kuantum l menunjukkan bentuk orbital elektron dalam atom, sedangkan bilangan kuantum m menunjukkan orientasi dari orbital tersebut dalam ruang.
Dalam teorinya, Bohr juga berhasil menjelaskan mengenai spektrum atom hidrogen yang hanya terdiri atas serangkaian garis bermotif. Serangkaian garis-garis tersebut dikenal sebagai spektrum emisi atom hidrogen. Spektrum atom hidrogren ini terdiri dari serangkaian garis spektral yang kemudian diberikan notasi sebagai serangkaian lamda yang merupakan bilangan kuantum utama n.
Teori atom Bohr tidak hanya memberi kontribusi terhadap pemahaman kita mengenai struktur atom, namun juga menjadi fondasi bagi perkembangan fisika kuantum selanjutnya. Bohr sendiri memperoleh penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1922 atas kontribusinya dalam mengenalkan fisika kuantum ke dalam masyarakat luas.
Bohr juga menjadi pendiri Institut Fisika Teoretis di Copenhagen pada tahun 1920 dan terus bekerja di sana hingga wafatnya pada tahun 1962.
Teori atom Bohr telah menjadi fondasi bagi fisika modern dan sejumlah aplikasi penting. Salah satu aplikasi penting dari teori ini adalah dalam bidang ilmu medis. Contohnya adalah pemakaian unggas radioaktif isotop dalam proses diagnosa dan terapi kanker.
Teori atom Bohr juga memiliki aplikasi dalam bidang keramik dan material dimana terdapat hubungan antara energi dan struktur atomik pada material tersebut.
Tentunya tak ada teori yang sempurna dan begitu pula dengan teori atom Bohr ini. Teori ini memiliki beberapa kelemahan, seperti ketidakmampuannya menjelaskan fenomena-fenomena yang lebih kompleks. Misalnya, teori ini tidak bisa menjelaskan sifat magnetik atom.
Namun keragaman ini tidak mengubah fakta bahwa teori atom Bohr tetap menjadi kontribusi yang besar bagi fisika kuantum dan menjadi fondasi bagi perkembangan fisika modern.
Dalam sejarah pengembangan konsep atom, teori atom Bohr memperlihatkan sebuah titik penting dalam pemahaman kita mengenai struktur atom. Niels Bohr didorong oleh kegagalan teori atom Rutherford dalam menjelaskan beberapa fenomena fisika, seperti spektrum sinar X.
Dalam teorinya, Bohr menunjukkan bahwa elektron-elektron dalam atom hidrogen hanya bisa berada pada tingkat energi tertentu dan hanya bisa melompat dari satu tingkat ke tingkat yang lebih tinggi dengan menyerap energi atau sebaliknya. Teori atom Bohr menjadi dasar bagi fisika kuantum dan banyak memberikan kontribusi bagi bidang teknologi dan ilmu pengetahuan lainnya.
Section 3: Model Atom Bohr
Setelah mempelajari struktur atom pada pengertian atom sebelumnya, kita akan membahas tentang model atom Bohr yang dikembangkan oleh Niels Bohr pada tahun 1913.
1. Latar Belakang Penemuan Atom Bohr
Sebelum Bohr mengembangkan model atomnya, para ilmuwan telah mengetahui bahwa atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan elektron yang bermuatan negatif. Namun, mereka belum memiliki pemahaman yang jelas tentang orbit elektron di sekitar inti atom.
Bohr kemudian melakukan eksperimen dan mengamati spektrum cahaya atom hidrogen. Dari hasil pengamatannya, dia menyimpulkan bahwa elektron hanya dapat menempati orbit tertentu di sekitar inti atom.
2. Karakteristik Model Atom Bohr
Model atom Bohr memiliki beberapa ciri khas, di antaranya adalah:
Model atom Bohr kemudian menjadi dasar bagi pengembangan model atom yang lebih kompleks.
3. Cabang Spektrum Atom Hidrogen
Bohr menemukan bahwa saat elektron di atom hidrogen berpindah dari orbit yang lebih jauh ke orbit yang lebih dekat, ia memancarkan sejumlah energi dalam bentuk cahaya. Cahaya yang dipancarkan ini membentuk cabang spektrum yang unik dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis atom.
Terdapat tiga jenis cabang spektrum atom hidrogen, yaitu seri Lyman, Balmer, dan Paschen. Seri Lyman terdiri dari transisi elektron dari orbit yang lebih jauh ke orbit dasar, sementara seri Balmer dan Paschen terdiri dari transisi elektron dari orbit yang lebih jauh ke orbit kedua dan ketiga.
4. Keterbatasan Model Atom Bohr
Meskipun model atom Bohr telah memberikan penjelasan yang lebih jelas tentang struktur atom, namun model ini juga memiliki keterbatasan. Model atom Bohr hanya berlaku untuk atom hidrogen dan atom dengan satu elektron saja.
Selain itu, model atom Bohr juga tidak dapat menjelaskan sifat-sifat atom yang lebih kompleks seperti ikatan kimia, reaktivitas kimia, dan reaksi nuklir.
5. Perkembangan Model Atom
Setelah model atom Bohr, banyak model atom lain yang dikembangkan, seperti model atom tiga dimensi oleh Schrodinger, model atom kuantum, dan model atom terbaru yaitu model atom bubur elektron. Setiap model atom memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing dan berguna dalam menjelaskan sifat-sifat atom yang berbeda.
| Model Atom | Karakteristik |
|---|---|
| Model Atom Bohr | Elektron hanya dapat menempati orbit tertentu yang telah ditentukan |
| Model Atom Kuantum | Menjelaskan sifat-sifat atom dengan mempertimbangkan keadaan kuantum partikel |
| Model Atom Bubur Elektron | Menunjukkan bahwa elektron tidak berada pada orbit tetapi tersebar secara acak di sekitar inti atom |
Dalam penelitian selanjutnya, ilmuwan masih terus mengembangkan model atom yang lebih tepat untuk menjelaskan sifat-sifat atom yang kompleks.
Sampai Jumpa Lagi!
Itulah mengenai pengertian atom menurut Niels Bohr. Semoga artikel ini bermanfaat bagi Anda yang ingin memperluas pengetahuan tentang dunia kimia. Jangan lupa untuk terus belajar dan membaca artikel-artikel menarik di situs ini, dan kami sangat mengapresiasi kunjungan Anda. Sampai jumpa lagi!