Model Atom Hidrogen Oleh: Kunjaya

Penemuan Elektron Pada pertengahan abad 19 fisikawan Jerman melakukan eksperimen memasang tegangan tinggi pada sepasang keping logam di dalam tabung kaca yang dibuat hampa udara. Ternyata di dalam ruang hampa itu bisa muncul berkas sinar. Sinar itu disebut sinar katoda, atau sinat Beta

Tabung Sinar Katoda Sumber : www.chem.uiuc.edu

Penemuan Elektron Jika kutub magnet didekatkan pada tabung yang sedang bersinar itu, sinar katoda membelok. Hal ini membuktikan bahwa sinar katoda itu bukan gelombang elektromagnetik melainkan partikel bermuatan negatif. Dari besarnya pembelokan dapat ditaksir perbandingan massa dan muatan partikel, ternyata ribuan kali lebih kecil dari atom bermuatan.

Tabung Sinar Katoda Gaya Lorentz Sinar membelok karena magnet → Sumber : www.chem.uiuc.edu

Penemuan Elektron JJ Thomson pada tahun 1897 berspekulasi bahwa partikel itu adalah salah satu komponen dasar pembentuk atom dan disebut elektron.

Model Atom Jika elektron yang bermuatan negatif dapat lepas dari materi, maka di dalam materi mesti ada muatan positif Kelvin dan Thomson mengusulkan bahwa muatan positif dan negatif tercampur merata di dalam benda. Ketika partikel alpha ditembakkan ke lapisan tipis emas dalam eksperimen Geiger – Marsden sebagian besar tembus dan ada yang terpantul, Rutherford berkeyakinan bahwa di dalam lempeng emas ada inti-inti bermuatan positif

Model Atom Rutherford Maka Rutherford mengusulkan bahwa struktur atom berupa inti positif dikelilingi oleh elektron, seperti Matahari dikelilingi oleh planet. Gaya sentripetalnya adalah gaya listrik antara elektron dan inti atom Jadi elektron mengalami percepatan sentripetal. Sumber : education.jlab.org

Model Atom Bohr Berdasarkan teori gelombang elektromagnetik partikel bermuatan yang mengalami perubahan kecepatan akan memancarkan energi elektromagnetik. Elektron akan segera jatuh ke dalam inti atom. Tapi itu tidak terjadi. Rutherford tidak mampu menjawab hal itu Bohr mengemukakan model atom yang sama dengan model Rutherford, dengan catatan bahwa elektron berada tetap dalam orbitnya dan tidak memancarkan gelombang EM kecuali kalau pindah orbit.

Model Atom Bohr Bohr juga tidak menjawab mengapa elektron dalam orbitnya tidak memancarkan gelombang EM dan jatuh ke dalam inti atom. Tapi dia hanya berusaha menunjukkan kecocokan modelnya dengan fakta pada garis-garis Hidrogen Balmer. Bohr juga menyadari bahwa cara berfikir elektrodinamika klasik tidak dapat digunakan untuk benda seukuran elektron dan inti atom, melainkan harus berfikir bahwa dalam dunia sekecil itu segala sesuatu terkuantisasi sesuai dengan pemikiran Max Planck

Model Atom Bohr Meskipun demikian dengan menggunakan cara mekanika klasik yang dikombinasi dengan syarat kuantisasi, Bohr masih dapat menurunkan rumus Rydberg untuk garis-garis spektrum hidrogen dan menghitung diameter atom hidrogen e-  r Jarak Elektron – Proton r adalah jejari atom H

Fakta dari spektrum Atom H Spektrum Matahari dan bintang menunjukkan adanya garis-garis gelap yang sama dengan garis-garis unsur hidrogen Posisi garis-garis itu antara lain pada panjang gelombang 6563Å, 4861Å, 4340Å, 4101Å dan seterusnya. Posisi garis garis ini dapat dinyatakan dengan baik oleh rumus Balmer, bahkan garis-garis lainnya. Maka garis-garis itu disebut garis Balmer.

Fakta dari spektrum Atom H Rydberg membuat rumus yang lebih umum : Dengan n>m ; m=1,2,3,4,......... Bagaimana model atom Bohr bisa sampai ke rumus ini?

Model Atom Bohr Andaikan jarak antara proton dan elektron di dalam atom H (=radius atom) adalah r. Muatan proton dan elektron sama, sebesar e, hanya berlawanan tanda. Maka gaya tarik antara Proton dan elektron : Kita dapat memilih satuan agar harga k = 1, sehingga

Model Atom Bohr Anggap orbit elektron berbentuk lingkaran, yang menjadi gaya sentripetalnya adalah gaya elektrostarik, maka : Sehingga kecepatan dapat dinyatakan sebagai :

Model Atom Bohr Buktikan ! Dari sini kita dapat menyatakan Energi Kinetik, Energi Potensial dan Energi Total. Kemudian dengan memasukkan syarat bahwa momentum sudut hanya boleh merupakan kelipatan bulat dari h/(2π), dapat diperoleh rumus untuk radius atom H dan radius orbit elektron di berbagai tingkat energi. Dari harga-harga radius itu dapat dihitung besarnya energi total elektron di tiap tingkat energi. Besarnya beda tingkat energi sama dengan energi foton yang diterima/dipancarkan. Dari sanalah didapat rumus Balmer dan Rydberg. Buktikan !