Penyelidikan serupa dalam daerah
ultraviolet oleh Lymen menunjukkan bahwa spektra atom hidrogen yang dihasilkan
berhubungan secara matematik satu sama lain dalam deret matematik yang serupa,
yakni :
…………………………………………………..2.3
yang
juga merupakan bilangan bulat dengan harga: 2, 3, 4, dan seterusnya. Hubungan
itu kemudian disebut dengan DERET LYMEN, berada dalam daerah panjang gelombang
antara 200 nm sampai 350 nm.
Selain
itu, Paschen melakukan riset di daerah infra merah dengan hasil perumusan :
……………………………………………………………..2.4
Dengan
nilai b = 4, 5, 6, 7 dan seterusnya. Jika ditinjau dari ketiga deret spektra,
maka dapat dinyatakan bahwa ketiga deret matematik yang mewakili frekuensi spektra
atom hidrogen memiliki pola persamaan matematik yang sama. Tiga deret tersebut
hanya berbeda pada suku pertama yaitu ¼ (untuk deret balmer), 1/1 (untuk deret
Lymen) dan 1/9 (untuk deret Paschen). Karena frekuensi suatu garis spektra berbanding
lurus dengan energy radiasi, maka kaitan yang sangat erat antara spektra atom
dengan struktur energy partikel dalam atom.
2.3.
Model Atom Rutherford-Bhor.
Berdasarkan
hasil percobaan Thomson tentang electron dan percobaan Rrutherford tentang inti
atom, maka Neil Bohr mengungkapkan kaitan antara spektra atom dengan struktur
energy dalam atom. Untuk mengerjakan usaha itu, Bohr mengajukan postulat yang
kemudian dikenal dengan POSTULAT BOHR, yakni:
1. Dalam
suatu atom, electron bergerak menurut lintasan dengan tingkat energy tertentu,
sehingga mereka memiliki energy yang tertentu pula.
2.
Electron dalam atom berada dalam keadaan
stasioner, sehingga tidak akan terjadi pancaran cahaya selama bergerak. Jika
electron berpindah dari satu tingkat energy yang lebih rendah, maka akan
terjadi pancaran radiasi elektromagnetik (cahaya) dengan energy tepat sama
dengan selisih energy kedua tingkat tersebut.
3.
Jika suatu electron dalam atom menjalani
lintasan lengkung, maka ia akan mematuhi hukum-hukum mekanika biasa, sedangkan
momentum angular yang di timbulkan oleh gerakan ini selalu merupakan bilangan
bulat dari h/(2π).
Gambar. 2.5. Model atom
Bohr
Borh
menyusun model atom yang dikenal sebagai model atom Rutherford-Bohr. Bohr
menyatakan bahwa apabila suatu electron (massa m) dalam atom yang bermuatan +ze
( z = jumlah proton) maka electron itu akan mengalami gaya tarik elektrostatik
inti sebesar:
………………………………………………………………………………….2.5.
Ilustrasi
perpindahan electron menurut Bohr ditampilkan pada Gambar. 2.1.
Oleh karena electron bergerak melingkar,
maka jika electron bergerak dengan kecepatan v, electron itu akan mengalami
kecepatan v2/r. Gerakan electron akan mengikuti hukum Newton II
sesuai postulat Bohr ke tiga. Hukum Newton II yang diksud adalah gaya dan
percepatan suatu benda yang bergerak harus memenuhi hubungan: Gaya = massa x
percepatan.
…………………………………………………………………………..2.6
Gambar.
2.2. Ilustrasi atom hidrogen menurut Bohr. Satu electron ditampilkan dalam
orbit mengelilingi inti atom (satu proton)
Berdasarkan
perumusan2.6. maka electron seakan-akan dapat menduduki ruangan di sekitar inti
atom pada jarak r. Akan tetapi, Bohr memberikan pembatasan terhadap momentum
angular yang timbul karena gerakan itu melalui postulat ke tiganya, yang
secxara matematik dapat dinyatakan:
…………………………………………………………….………………2.7.
Dengan
nvr adalah momentum angular dan n merupakan bilangan bulat yang berharga 1, 2,
3, 4, dan seterusnya.
Apabila
batasan ini dikenakan pada persamaan 2.6. maka akan didapat:
………………………………………………2.8.
Dengan
……………………………………………………2.9.
Persmaan
itu sering disebut dengan Jari-Jari Atom
Bohr.
Tidak
setiap harga r dibolehkan untuk electron dalam atom, melainkan dibatasi oleh n.
sebagai contoh, untuk atom hidrogen (z = 1) hanya akan memiliki harga r sebesar
ao, 4 ao, 9 ao, 16 ao, dan
seterusnya. Electron dalam atom hanya boleh berada pada jarak tertentu dari
inti atom. Untuk menghitung energy suatu electron yang berjarak r dari inti
atom dapat dilakukan dengan menerapkan hukum kekekalan energy, yang menyatakan
bahwa energy total yang dimilki oleh suatu benda merupakan jumlah dari energy
kinetic dan energy potensial benda itu, sehingga:
……………………………………………………………………2.10
Dengan
memodifikasi persamaan 2.6. akan diperoleh ;
……………………………………………………………………………2.11
Yang
apabila disubtitusikan ke dalam persamaan 2.10. akan menghasilkan:
……………………………………………………………………………2.12.
Harga
r pada persamaan 2.8. disubtitusikan ke dalam persamaan 2.12 maka diperoleh:
……………………………………………...2.13
Dengan
n = 1, 2, 3, 4, dan seterusnya.
Persamaan
diatas menunjukkan bahwa energy suatu electron dalam suatu atom adalah
tertentu. Gambar. 2. 3. Menunjukkan tingkat yang dimungkinkan dimiliki oleh
electron-elektron dalam atom.
Kedudukan
elektrom dalam atom dinamakan Lintasan Elektron. Bohr menyatakan bahwa lintasan
dengan n = 1 dinamakan kulit K, untuk n = 2 dinamakan kulit L, selanjutnya n =
3 dinamakan kulit M dan seterusnya. Walaupun secara teoritis tingkat energy
setiap lintasan dapat dihitung, tetapi dalam percobaan dalam ini sama sekali
tidak mungkin. Berdasarkan postulat Bohr ke dua, maka spektra garis suatu atom
dapat ditafsirkan sebagai akibat terjadinya perpindahan electron dari suatu
tingkat energy electron ke tingkat energy yang lebih rendah. Oleh karena itu,
energy spektra itu merupakan selisih antara dua tingkat energy electron dalam
atom yang terlibat dalam perpindahan. Apabila dipilih dua tingkat energy yang
terlibat dalam perpindahan electron memilki harga n = a dan harga n = b
(a
………………………………………………………2.14
Apabila
dipilih a = 1, a = 2, dan a = 3 untuk atom hidrogen (z = 1) dan diadakan
subtitusi pada semua besaran konstan dalam persamaan 2.14., maka akan diperoleh
persamaan yang tepat dengan Deret Lymen, Deret Balmer dan Deret Paschen.
Gambar. 2.3. Tingkat energy electron dalam atom.
No comments:
Post a Comment