Yuk Belajar Tentang Teori Atom Mekanika Kuantum

Teori Mekanika Kuantum disebut juga dengan teori atom modern karena teori ini paling terbaru di antara teori-teori atom lainnya dan masih digunakan hingga saat ini. Teori ini singkatnya menjelaskan bahwa suatu materi tersusun dari satuan terkecil yang disebut dengan atom. 

Dalam perjalanannya, teori mekanika kuantum ini dijelaskan oleh beberapa ilmuwan. Mereka memiliki argumen-argumen tersendiri terkait dengan model atom.

Perkembangan Teori Atom

Sebelum memahami teori atom mekanika kuantum, alangkah lebih baiknya jika kalian memahami lebih dulu mengenai perkembangan teori atom yang telah dipaparkan oleh sejumlah ilmuwan. 

1. Teori Atom Dalton

John Dalton merupakan salah satu pelopor dari teori atom di dunia. Teori atom versi John Dalton ini diklaim sebagai teori atom tertua di dunia. 

Dengan dasar teori atom dari Demokritus dan Leucippus, John Dalton memberikan pembuktian bahwa atom tidak bisa terbagi menjadi zat yang lebih kecil lagi. Argumen tersebut lantas dikembangkan oleh ilmuwan lainnya, karena dianggap terlalu sederhana untuk menjelaskan atom.

2. Teori Atom Thomson

Seorang ilmuwan bernama Sir Joseph John Thomson kemudian turut melakukan penelitian mengenai atom. Thomson berusaha untuk menyempurnakan sekaligus memperbaiki argumen yang sebelumnya telah disampaikan oleh John Dalton.

Thomson mengatakan bahwa atom berbentuk seperti bola pejal yang di dalamnya tersusun atas materi yang bermuatan positif dimana didalamnya tersebar elektron-elektron seperti roti kismis. 

3. Teori Atom Rutherford

Teori atom kemudian berlanjut lagi diteliti oleh ilmuwan asal Selandia Baru bernama Ernest Rutherford. Ernest Rutherford ingin menyempurnakan lagi teori atom yang telah disampaikan oleh ilmuwan-ilmuwan sebelumnya termasuk Thomson.

Menurut Rutherford, atom tersusun atas beberapa elemen, yaitu inti atom yang berukuran sangat kecil dengan muatan positif, kemudian inti itu dikelilingi dengan elektron bermuatan negatif.

4. Teori Atom Niels Bohr

Lebih lanjut lagi, giliran Niels Bohr yang masih terus berusaha untuk menyempurnakan konsep mengenai atom. Bohr sedikit memperbaiki teori atom yang dipaparkan ilmuwan sebelumnya dengan argumennya yang menyatakan bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan inti tersebut dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang berbentuk seperti lintasan. 

Bohr menemukan bahwa elektron yang mengelilingi atom itu bisa bergerak dengan berpindah tempat dari satu jalur ke jalur lain. 

5. Teori Atom Mekanika Kuantum

Setelah setidaknya ada empat ilmuwan yang berusaha menjelaskan soal atom, akhirnya munculah sebuah model yang dinamakan model mekanika kuantum atau teori mekanika kuantum. Teori ini juga disebut dengan teori atom modern karena memang teori ini yang paling baru di antara teori-teori sebelumnya.  Teori ini kemudian dijelaskan oleh beberapa ahli.

Pengertian Teori Atom Mekanika Kuantum Menurut Para Ahli

1. Louis de Broglie

Ilmuwan yang pertama kali memberikan pendapatnya mengenai mekanika kuantum adalah sosok ahli asal Prancis bernama Louis Victor de Broglie. Louis menjelaskan bahwa model atom mekanika kuantum ini merupakan suatu gerakan dari partikel yang menyerupai elektron dan memiliki sifat panjang gelombang. 

2. Werner Heisenberg

Setelah Louis de Broglie, ada ilmuwan kedua yang memaparkan pendapatnya mengenai teori atom mekanika kuantum, yaitu ilmuwan asal Jerman, Werner Heisenberg. 

Heisenberg mengaitkan model mekanika kuantum dengan asas ketidakpastian, dimana kedudukan dan momentum elektron sulit bahkan tidak bisa ditentukan dengan benar secara bersamaan. 

3. Erwin Schrodinger

Ketiga, ada ilmuwan asal Austria bernama Erwin Schrodinger yang ikut membahas soal teori atom mekanika kuantum. Schrodinger menyatakan pendapatnya bahwa elektron juga bisa disebut sebagai gelombang materi yang memiliki gerakan sama seperti gerakan gelombang. Pendapat dari Schrodinger ini dikenal dengan sebutan mekanika gelombang alias mekanika kuantum. 

Pendapat Schrodinger juga sedikit serupa dengan pendapat Heisenberg dimana ia menjelaskan bahwa kedudukan elektron tidak bisa ditentukan secara pasti secara bersamaan, tetapi  kedudukan elektron hanya bisa ditentukan melalui kemungkinan keberadaannya saja. Menurutnya kemungkinan terbesar dalam menemukan elektron berada di orbital.

Perbedaan Teori Atom Mekanika Kuantum dengan Teori Atom Niels Bohr

Teori atom mekanika kuantum kemudian dibandingkan dengan argumen dari Niels Bohr yang dicetuskan memang sebelum teori mekanika kuantum muncul. Setelah ditelaah, ternyata memang model dari Bohr dan mekanika kuantum berbeda. 

Teori Atom Bohr	Teori Atom Mekanika Kuantum
Elektron bergerak mengitari inti atom lewat suatu lintasan yang memiliki kandungan energi tertentu.	Elektron mengelilingi inti atom melalui suatu orbital yang membentuk kulit atom.
Elektron bergerak seperti planet yang mengitari matahari berbentuk lingkaran.	Elektron bergerak di dalam suatu orbital dengan gerakan gelombang.
Pergerakan elektron yang mengitari inti atom dapat ditentukan.	Pergerakan elektron yang mengelilingi inti atom tidak bisa ditentukan secara pasti dalam waktu bersamaan. .
Mampu menjelaskan mengenai pengaruh medan magnet dalam atom hidrogen.	Mampu menjelaskan sifat atom dan molekul yang mengandung lebih dari satu elektron.

 

Model Atom Mekanika Kuantum

Dalam model mekanika kuantum, atom dijelaskan bahwa memiliki elektron yang bergerak seperti suatu gelombang yang mengelilingi orbit tertentu seperti planet yang mengitari matahari. Elektron atau gelombang tersebut tidak memiliki posisi tertentu di dalam suatu ruang sehingga sulit untuk ditentukan. Posisi dari elektron itu hanya bisa ditemukan di suatu ruangan melalui probabilitas atau peluangnya saja. Makin besar peluang yang ada, maka akan ditemukan pula elektronnya. Kedudukan tersebut kemudian digambarkan melalui bilangan kuantum. 

Sehingga dapat disimpulkan bahwa model atom dengan dasar prinsip elektron bergerak seperti gelombang  merupakan model atom mekanika kuantum.

Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum merupakan suatu bilangan yang dicetuskan oleh Schrodinger untuk menggambarkan kedudukan elektron di dalam mekanika kuantum. bilangan kuantum itu terbagi menjadi empat jenis, yaitu. 

• Utama (n)

Bilangan kuantum utama atau disimbolkan dengan huruf n itu menggambarkan kulit dari elektron dan tingkat energi dari atom. Tingkat energi itu merupakan jumlah orbital yang dimiliki oleh atom. 

Energi tersebut ditentukan oleh banyaknya elektron yang terkandung di dalam atom. Semakin besar tingkat energi atom, maka bilangan kuantum utama atau n yang dimiliki semakin besar. 

Bilangan kuantum utama digambarkan dengan angka 1,2,3,4, dan seterusnya. 

• Azimut (I)

Bilangan kuantum azimut menyatakan bentuk orbital dan subkulit dari atom. Subkulit atom merupakan gambaran mengenai penyebaran elektron.  Bilangan kuantum azimut akan memberikan gambaran mengenai orbital dari atom. Bilangan kuantum azimut dapat digambarkan dengan angka mulai dari 0, 1, 2, 3, dan seterusnya.

• Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik menggambarkan soal orientasi elektron di dalam suatu ruangan orbital tiga dimensi. Kuantum magnetik ini terletak di medan magnet.

Kuantum magnetik ini menggambarkan pendistribusian elektron ke dalam ruangan-ruangan yang bertingkat. 

Penentuan bilangan kuantum magnetik bergantung pada bilangan kuantum azimut, Misalnya, ketika bilangan kuantum azimut sama dengan 1, maka bilangan kuantum magnetik akan bernilai -1, 0, +1

• Spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan soal arah perputaran dari elektron. Bilangan kuantum spin tidak ada kaitannya dengan bilangan kuantum lainnya. 

Bilangan kuantum spin dibagi menjadi dua arah rotasi, dimana ada yang searah dengan jarum jam, dan ada juga yang tidak searah atau berlawanan dengan jarum jam. Atau dapat dilambangkan dengan -½ ketika searah dengan jarum jam atau ke arah bawah, dan +½ ketika berlawanan dengan jarum jam atau ke arah atas. 

Bentuk Orbital Atom

Bentuk orbital atom terbagi menjadi empat jenis. 

• Orbital s

Ketika I = 0 maka orbital akan berbentuk seperti bola. Artinya posisi elektron akan selalu memiliki jarak yang sama dengan inti atom. 

• Orbital p

Kemudian ketika I = 1 akan berbentuk seperti balon terpilin yang memiliki dua cuping. Dimana kedua cuping itu saling berseberangan di antara dua sisi inti atom.

• Orbital d

Ketika I = 2 akan berbentuk daun semanggi yang mempunyai empat cuping, selain itu pada orbital d terdapat 5 orientasi. 

• Orbital f

I=3 akan berbentuk lebih kompleks dibanding yang lainnya. Jika orbital d mempunyai 5 orientasi, maka berbeda dengan orbital f yang memiliki 7 orientasi. 

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah penyusunan elektron di dalam orbital kulit atom. Untuk menentukan konfigurasi elektron terdapat tiga aturan, yaitu: 

• Asas Aufbau

Asas ini menyatakan bahwa elektron akan menempati berbagai orbital dimulai dari orbital yang tingkat energinya rendah.

• Larangan Pauli

Larangan Pauli berupaya menjelaskan ketika ada satu atom yang mengandung bilangan kuantum yang sama, tidak mungkin atom itu terdapat dua elektron. Setiap orbital maksimal hanya bisa memiliki 2 elektron dengan  bilangan kuantum spin yang berlawanan

• Kaidah Hund

Kaidah hund menyatakan bahwa ketika ada orbital yang memiliki tingkat energi yang sama, maka jumlah elektron yang tidak berpasangan dengan bilangan kuantum spin paling banyak adalah konfigurasi elektron dengan energi yang paling rendah.

Kelebihan Teori Atom Mekanika Kuantum

1. Model atom mekanika kuantum bisa menjelaskan posisi elektron dengan melihat probabilitas atau kemungkinan letak dari orbit. 
2. Mampu menjelaskan posisi elektron ketika sedang bergerak melintasi orbit.
3. Teori atom mekanika kuantum mampu mengukur perpindahan emisi dan energi eksitasi.
4. Teori ini juga bisa merincikan soal  proton dan neutron di dalam inti atom dan elektron pada orbit.

Kelemahan Teori Atom Mekanika Kuantum

1. Persamaan model atom mekanika kuantum terbatas dan hanya bisa diterapkan pada atom yang berelektron tunggal dan partikel di dalam suatu ruang.
2. Pada sistem makroskopis yang ada di dalam suatu kumpulan atom, model atom mekanika kuantum akan sulit diterapkan. 

Demikianlah pembahasan mengenai pengertian teori atom mekanika kuantum.

Materi seperti teori atom mekanika kuantum ini memang terkesan rumit, tetapi di Sampoerna Academy akan memberikan kesempatan pada siswa untuk menguasai pelajaran sesuai dengan waktu mereka sendiri. 

Sampoerna Academy mengerti bahwa kemampuan setiap siswa berbeda, oleh sebab itu, Sampoerna Academy memberikan pendekatan yang unik tersebut supaya pembelajaran dan pengembangan siswa akan berjalan lebih baik. Dengan demikian siswa yang kesulitan akan mendapatkan sumber daya tambahan dan waktu untuk bisa menguasai pelajaran.

Referensi
Kompas – teori atom mekanika kuantum