Model Atom Rutherford Fisika Kelas 12 Siswanto Sukaryadi 2009

Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2 135 Gambar 8.7 Pendekatan fisika klasik untuk menen- tukan kecepatan elektron F c F e r + - Ada dua kelemahan pada model atom Rutherford meskipun Rutherford dapat menjelaskan hasil percobaannya. 1. Rutherford menyatakan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom. Berdasarkan teori elektrodinamika elektron seharusnya memancarkan gelombang elektromagnetik. Akibatnya elektron kehilangan energi sehingga lintasannya semakin lama semakin kecil dan akhirnya menempel pada inti. Kenyataannya elektron tidak pernah jatuh ke inti. 2. Rutherford tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yang bersifat diskret. Menurut teori Rutherford, spektrum atom seharusnya bersifat kontinu.

D. Model Atom Bohr

Pada tahun 1913 Neils Bohr 1885–1962 mengemukakan model atom yang memadukan konsep fisika klasik seperti yang dikemukakan oleh Rutherford dengan konsep mekanika kuantum Planck dan Einstein. Neils Bohr mengemukakan bahwa atom ternyata menyerupai sistem tata surya mini dengan elektron-elektron mengitari inti atom seperti planet mengitari matahari. Jika sistem tata surya tidak runtuh karena tarikan gravitasi antara matahari dengan tiap planet maka atom juga tidak runtuh karena gaya elektrostatik gaya Coulomb antara inti dan tiap elektron. Model atom yang dikemukakan Bohr dilandasi oleh dua postulat. 1. Elektron dapat mengelilingi inti tanpa harus memancarkan gelombang elektromagnetik jika berada dalam orbit yang memiliki kelipatan bulat panjang gelombang elektron. Kita tinjau elektron yang berada pada orbit di sekitar inti hidrogen. Perhatikan gambar 8.7 di samping Kecepatan elektron pada orbit kita dekati dengan konsep fisika klasik berikut. F sentripetal = F coulomb SH mv e r r 2 2 2 1 = 4 SH e v mr 2 2 = 4 SH e v mr = 4 . . . 8.1 Panjang gelombang elektron menurut De Broglie adalah: O h mv = . . . 8.2 Dengan memasukkan persamaan 8.1 ke persamaan 8.2 serta memasukkan jari-jari lintasan elektron atom hidrogen sebesar 5,3 . 10 –11 m kita peroleh: Model Atom Rutherford v Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2 136 SH O 4 r h e m . . . 8.3 S O 12 11 34 19 31 . . 4 8,85 10 5,3.10 6,626 10 . . 1,602 10 9,1 10 O= 33 . 10 –11 m Panjang gelombang tersebut ternyata sama dengan keliling orbit elektron yaitu: 2 Sr = 33 . 10 –11 m Hal ini dapat diamati pada gambar 8.8 berikut. Gambar 8.8 Lintasan elektron untuk O = 2Sr Gelombang elektron Lintasan elektron O Syarat kemantapan orbit elektron akan terpenuhi jika: n O = 2Sr n . . . 8.4 Keterangan: O : panjang gelombang elektron m r n : jari-jari orbit yang mengandung n panjang gelombang m n : bilangan kuantum Jika persamaan 8.3 kita substitusikan ke persamaan 8.4 maka akan kita peroleh: H S 2 2 2 n n h r me . . . 8.5 Jari-jari orbit terdalam disebut jari-jari Bohr dan dinyatakan sebagai a o . Dari persamaan 8.5 besarnya jari-jari Bohr dapat ditentukan sebagai berikut. a o = r 1 = 5,292 . 10 -11 m Sedangkan jari-jari orbit lain dapat kita nyatakan: r n = n 2 a o . . . 8.6 Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal berikut