jendela ilmu

Teori Atom Mekanika Kuantum

Spektrum atom dan mekanika kuantum

• Bohr merupakan orang yang pertama menghubungkan teori struktur atom dengan tingkat energi elektron untuk menjelaskan spektrum.
• Teori atom Bohr berhasil menjelaskan struktur atom hidrogen, tetapi belum dapat menerangkan atom berelektron banyak.
• Masih ada kekurangan yang mendasar pada model atom Bohr.
• Kekurangan model atom Bohr disempurnakan dengan model atom mekanika kuantum.

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”..
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.
Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger

x,y dan z = Posisi dalam tiga dimensi
Y = Fungsi gelombang
m = massa
ђ = h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
E = Energi total
V = Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.

Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Ciri khas model atom mekanika gelombang

• Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
• Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
• Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

Bilangan kuantum dan orbital atom

• Schrodinger berhasil menyelesaikan seperangkat persamaan matematis yang menghasilkan tiga bilangan kuantum yang menunjukkan daerah kebolehjadian menemukan elektron di sekeliling inti.
• Ketiga bilangan kuantum itu adalah bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (ml).
• Bilangan kuantum utama (n) menunjukkan tingkat energi.
• Bilangan kuantum azimut (l) menentukan bentuk orbital dan sub tingkatan energi.
• Bilangan kuantum magnetik (ml) menyatakan orientasi orbital atau sikap orbital terhadap orbital lain.
• Selain tiga bilangan kuantum yang berasal dari penyelesaian persamaan Schrodinger, masih ada satu bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum spin (ms).
• Bilangan kuantum spin menentukan arah perputaran (spin) tiap elektron.
• Menggambarkan bentuk orbital s, p, dan d.

Konfigurasi elektron dan sistem periodik

• Menurut prinsip Aufbau, konfigurasi elektron dimulai dari subkulit yang memiliki tingkat energi terendah dan diikuti dengan subkulit yang memiliki tingkat energi  lebih tinggi.
• Asas larangan Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam sebuah atom apa pun dapat mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.
• Menurut aturan Hund, dalam subtingkatan energi tertentu, tiap orbitaldihuni oleh satu elektron terlebih dahulu sebelum ada orbital yang memiliki sepasang elektron. Elektron-elektron tunggal dalam orbital itu mempunyai spin searah (paralel).
• Dalam sistem periodik unsur, unsur dikelompokkan dalam empat blok, yaitu blok s, blok p, blok d, dan blok f.