Ctes Eksakta: Model Bohr dari Atom Hidrogen

Model Bohr dari Atom Hidrogen - Persamaan, Rumus, Batasan

Atom Tereksitasi

Atom keadaan tereksitasi adalah atom di mana energi total elektron dapat diturunkan dengan mentransfer satu atau lebih elektron ke orbital yang berbeda. Artinya, dalam keadaan tereksitasi atom tidak semua elektron berada pada tingkat energi serendah mungkin.

Misalkan. Perhatikan atom karbon yang konfigurasi elektronnya sebagai berikut.

Energi total elektron dalam atom karbon ini dapat diturunkan dengan mentransfer elektron dari orbital 2P ke orbital 2S. Oleh karena itu, atom karbon ini adalah atom karbon keadaan tereksitasi.

Bimbel TES SMAKBO

Daftar

Bimbel SBMPTN / SIMAK UI

Daftar

Lamanya waktu yang dihabiskan partikel dalam keadaan tereksitasi sebelum jatuh ke keadaan energi yang lebih rendah bervariasi. Eksitasi durasi pendek biasanya menghasilkan pelepasan energi kuantum, dalam bentuk foton atau fonon. Kembali ke keadaan energi yang lebih rendah disebut peluruhan.

Fluoresensi adalah proses peluruhan yang cepat, sedangkan pendar terjadi dalam jangka waktu yang lebih lama.Keadaan Tereksitasi Non-Elektron

Keadaan Tereksitasi Non-Elektron

Meskipun keadaan tereksitasi dalam kimia dan fisika hampir selalu mengacu pada perilaku elektron, jenis partikel lain juga mengalami transisi tingkat energi. Misalnya, partikel dalam inti atom dapat tereksitasi dari keadaan dasar, membentuk isomer nuklir.

Model Planet Atom

Mekanika kuantum muncul pada pertengahan tahun 1920-an. Neil Bohr, salah satu pendiri mekanika kuantum, tertarik dengan topik yang banyak diperdebatkan saat itu, yaitu tentang struktur atomnya. Banyak model atom, termasuk teori yang didalilkan oleh J.J Thompson dan penemuan inti oleh Ernest Rutherford, telah muncul. Tapi Bohr mendukung model planet, yang menegaskan bahwa elektron berputar di sekitar inti bermuatan positif seperti planet mengelilingi matahari.

Model Planet Atom

Namun demikian, para ilmuwan masih memiliki banyak pertanyaan yang belum terjawab seperti seperti :

Mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti seperti yang diramalkan oleh fisika klasik?

Di mana elektron dan apa yang mereka lakukan di sana?

Bagaimana garis emisi diskrit yang dihasilkan oleh elemen tereksitasi berkorelasi dengan struktur internal atom?

Bohr menjawab semua pertanyaan ini dengan menggunakan asumsi yang tampaknya sederhana: Bagaimana jika orbit dan energi elektron, hanya dapat menunjukkan nilai tertentu? Anda dapat memeriksa Teori Atom untuk mempelajari berbagai teori atom yang dikemukakan oleh para ilmuwan di awal abad ke-20.

Persamaan Bohr

Model atom hidrogen Bohr pertama kali mengusulkan model planet, tetapi kemudian asumsi tentang elektron dibuat. Asumsinya adalah kuantisasi struktur atom. Bohr mengusulkan bahwa elektron mengorbit nukleus dalam orbit atau kulit tertentu dengan radius tetap. Hanya kulit-kulit dengan jari-jari yang diberikan oleh persamaan di bawah ini yang diizinkan, dan elektron tidak mungkin ada di antara kulit-kulit ini.

Secara matematis, nilai jari-jari atom yang diizinkan diberikan oleh persamaan:

\begin{array}{l}r(n)=n^2\times r(1)\end{array}

Where,

n adalah bilangan bulat positif

r(1) adalah jari-jari terkecil yang diizinkan untuk atom hidrogen yang juga dikenal sebagai jari-jari Bohr.

Jari-jari Bohr memiliki nilai:

\begin{array}{l}r(1)=0.529\times 10^{-10}\,m\end{array}

Bohr menghitung energi elektron di tingkat ke-n hidrogen dengan mempertimbangkan elektron dalam orbit melingkar dan terkuantisasi sebagai :

\begin{array}{l}E(n)=-\frac{1}{n^2}\times 13.6\,eV\end{array}

Dimana,

13.6 eV adalah energi serendah mungkin dari elektron hidrogen E(1).

Energi yang diperoleh selalu berupa bilangan negatif dan keadaan dasar n = 1, memiliki nilai paling negatif. Alasannya karena energi elektron pada orbitnya relatif terhadap energi elektron yang sepenuhnya terpisah dari intinya, \begin{array}{l}n=\infty\ end{array} dan diketahui memiliki energi 0 eV. Karena elektron dalam orbit tetap di sekitar nukleus lebih stabil daripada elektron yang sangat jauh dari nukleusnya, energi elektron dalam orbit selalu negatif.

Emisi & Absorbsi

Menurut model Bohr, sebuah elektron akan menyerap energi dalam bentuk foton untuk tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah lolos ke tingkat energi yang lebih tinggi, juga dikenal sebagai keadaan tereksitasi, elektron tereksitasi menjadi kurang stabil, dan oleh karena itu, akan dengan cepat memancarkan foton untuk kembali ke tingkat energi yang lebih rendah dan lebih stabil. Energi foton yang dipancarkan sama dengan perbedaan energi antara dua tingkat energi untuk transisi tertentu. Energi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan.

\begin{array}{l}hv=\Delta E=(\frac{1}{n_{low}^2}-{\frac{1}{n_{high}^2}})13.6\,eV\end{array}

Dalam model Atom Bohr, kita telah mengasumsikan gaya sentripetal disediakan oleh gaya elektrostatik antara proton dan elektron dan menurunkan jari-jari, energi orbit dan kecepatan elektron.

Namun jika elektron tidak diam, bagaimana kita menggunakan Hukum Coulomb untuk menemukan gaya elektro 'statis'?

Postulat Model Atom Bohr

Dalam sebuah atom, elektron (bermuatan negatif) berputar di sekitar inti bermuatan positif dalam jalur melingkar tertentu yang disebut orbit atau kulit.

Setiap orbit atau kulit memiliki energi tetap dan orbit melingkar ini dikenal sebagai kulit orbital.

Tingkat energi diwakili oleh bilangan bulat (n=1, 2, 3....) yang dikenal sebagai bilangan kuantum. Kisaran bilangan kuantum ini dimulai dari sisi inti dengan n=1 memiliki tingkat energi paling rendah. Orbit n=1, 2, 3, 4... ditetapkan sebagai K, L, M, N... . kulit dan ketika elektron mencapai tingkat energi terendah, dikatakan dalam keadaan dasar.

Elektron dalam atom bergerak dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan memperoleh energi yang dibutuhkan dan elektron bergerak dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah dengan kehilangan energi.

Nilai energi untuk keadaan tereksitasi pertama atom hidrogen adalah

Dari postulat Bohr, kita tahu energi total n^th orbit,

Membersihkan dengan Pelarut, John B. Durkee, dalam Perkembangan Kontaminasi dan Pembersihan Permukaan (Edisi Kedua), 2008

Pelepasan Statis

Listrik statis adalah listrik yang terperangkap di permukaan benda nonkonduktif. Listrik pada badan konduktor yang hanya bersentuhan dengan nonkonduktor juga dicegah agar tidak keluar dan oleh karena itu tidak bergerak atau "statis".

Dimana cairan mengalir melalui pipa, listrik statis dihasilkan. Pelepasan listrik statis adalah pelepasan energi. Listrik statis yang cukup dapat bertindak sebagai percikan dan menyebabkan penyalaan pelarut pembersih.

Jaringan pipa dapat berupa wadah pengiriman atau penyimpanan. Sifat konduktif cairan dan sistem jaringan pipa mempengaruhi proses pembangkitan (pengisian). Ketika cairan mengalir melalui pipa logam tertutup, listrik statis tidak berbahaya. Ini karena permukaan cairan sudah menyentuh pipa logam.

Namun, ini bisa menjadi bahaya, ketika cairan dipompa ke dalam tangki. Dalam beberapa kasus, perlu untuk membatasi laju aliran untuk mengontrol pembangkitan statis. Muatan yang dihasilkan dalam cairan selama pemompaan dapat menumpuk di permukaan cairan dan menyebabkan percikan antara permukaan cairan dan tangki atau proyeksi di dalam tangki.

Filter dalam pipa sangat meningkatkan pembangkitan listrik statis. Dalam satu uji pengisian bahan bakar pesawat, dilaporkan bahwa pengembangan muatan 10–200 kali lebih banyak dengan filter daripada tanpa filter.⁴⁵

Ada persyaratan dasar untuk pembumian (pembumian) peralatan proses untuk mencegah pengapian uap yang mudah terbakar oleh pelepasan statis.

Konstanta dielektrik (KD) pelarut adalah ukuran efektivitas relatif cairan itu sebagai isolator listrik. Sebuah isolator listrik yang baik akan memungkinkan muatan statis untuk membangun jaringan perpipaan, dan tidak hilang. Inilah yang tidak inginkan terjadi, untuk menghindari terjadinya penyalaan.

Pelarut dengan KD rendah lebih berbahaya daripada pelarut dengan KD tinggi. Disipasi muatan statis dapat menghasilkan percikan api yang dapat menyalakan campuran udara/pelarut. Isolator listrik yang sempurna adalah ruang hampa, yang memiliki KD 1.000000. Sebagai perbandingan, udara memiliki KD 1.00059, hampir sama dengan ruang hampa, dan air memiliki nilai KD 78,2. Untuk zat cair, air adalah isolator yang buruk. Pelarut dengan KD 10 akan memungkinkan disipasi 10 kali jumlah listrik statis seperti pelarut dengan KD 1.

Pengukur dielektrik mengukur KD relatif pelarut dengan mengukur perbedaan kapasitansi probe antara standar (biasanya sikloheksana, dengan nilai KD sebenarnya 2,025) dan sampel pelarut. Ingatlah bahwa sikloheksana adalah pelarut pembersih yang umum digunakan. Sebagai disipator listrik statis yang sangat buruk, penggunaannya menimbulkan masalah keamanan yang signifikan. Hal ini benar apakah sikloheksana digunakan sendiri atau azeotrop dengan bahan kimia lain seperti isopropil alkohol.

Kecenderungan untuk melepaskan listrik statis dapat dibandingkan antara berbagai pelarut dengan data KD di Tabel 11.15. Lebih tinggi Nilai DC berarti muatan statis lebih mudah dibuang sebagai percikan dan mewakili pelarut yang lebih aman untuk digunakan.

Tabel Data Konstanta Dielektrik

Solvent	Temp (°F)	KD
Acetone	77	1.4
n-Hexane	68	1.9
Heptane	68	1.9
Methylhexane	68	1.9
Cyclohexane	68	2.0
Cyclopentane	68	2.0
Toluene	77	2.0
Dichloroethane	77	2.0
Dichloromethane (Meth)	68	2.1
Dichloroethylene	68	2.2
Limonene	68	2.3
Xylene	68	2.4
Tetrachloroethylene (Perc)	70	2.5
Glycerol	77	2.5
Methanol	77	2.6
Freon 113	70	2.6
Isopropyl alcohol	75	4.2
Ethyl ether	68	4.3
Ethanol	77	4.3
Chloroform	68	4.8
Acetic acid	68	6.2
Methyl acetate	77	6.7
Propyl alcohol	77	6.7
Ethylene gylcol	68	7.0
Cyclohexene	68	8.3
Trichlorethylene (TCE)	68	8.5
Trichloroethane (TCA)	68	8.5