Teori atom berkembang dari masa ke masa seiring berkembangnya ilmu pengetahuan. Terdapat beberapa teori atom seperti teori atom Dalton, teori atom Thomson, teori atom Rutherford, teori atom Niels Bohr, dan disempurnakan oleh teori atom modern atau mekanika kuantum yang digunakan hingga saat ini.
Terdapat beberapa permasalahan yang tidak dapat diselesaikan oleh teori atom Niels Bohr. Teori atom Bohr tidak mampu menjelaskan tentang pengaruh medan magnet saat elektron berputar mengelilingi inti atom. Oleh karena itu, teori atom dikembangkan dalam model mekanika kuantum.
Daftar ISI
Teori Atom Modern
Teori atom modern atau mekanika kuantum adalah teori atom yang paling baru di antara teori yang sudah ada sebelumnya. Berbeda dengan teori atom sebelumnya, mekanika kuantum menggagas tentang atom memiliki elektron yang berputar mengelilingi atom pada orbitnya dan membentuk kulit membentuk kulit atom.
Terdapat beberapa ahli yang berpendapat tentang teori ini, di antaranya adalah Louis de Broglie, Werner Heisenberg, dan Erwin Schrodinger.
1. Louis de Broglie
Louis de Broglie merupakan ilmuwan asal Perancis yang mengemukakan bahwa partikel kecil yang bergerak sangat cepat seperti elektron memiliki sifat seperti gelombang. Partikel yang bergerak dapat menghasilkan panjang gelombang, sehingga persamaan panjang gelombang berlaku.
2. Werner Heisenberg
Menurut Heisenberg dalam teori ini, kedudukan dan momentum elektron sulit untuk ditentukan secara bersamaan. Oleh karena itu, teori ini biasa disebut dengan Asas Ketidakpastian Heisenberg.
3. Erwin Schrodinger
Erwin Schrodinger merupakan seorang fisikawan asal Austria. Beliau mengungkapkan bahwa pergerakan elektron bisa disebut juga gelombang materi karena memiliki sifat yang sama dengan sifat gelombang. Oleh karena itu, teori ini biasa dikenal dengan mekanika gelombang atau mekanika kuantum.
Dalam model mekanika kuantum, kedudukan dan momentum elektron tidak mungkin ditentukan, akan tetapi terdapat probabilitas untuk menemukan elektron. Daerah yang memiliki kemungkinan ditemukannya elektron disebut orbital.
Konsep Mekanika Kuantum
Mekanika kuantum menjelaskan bahwa partikel kecil seperti elektron yang bergerak cepat mengelilingi atom dalam orbitnya memiliki sifat yang sama dengan sifat gelombang. Peristiwa ini sering dikenal sebagai dualisme gelombang.
Perlu diketahui, dualisme gelombang merupakan salah satu prinsip dasar mekanika kuantum. Dualisme gelombang menjelaskan bahwa partikel semisal elektron dan neutron menunjukkan sifat yang mirip seperti gelombang.
Selain dualisme gelombang, asas ketidakpastian Heisenberg juga menjadi salah satu prinsip dasar mekanika kuantum. Sulit untuk menemukan kedudukan dan momentum elektron secara bersamaan dalam ruangan.
Kedudukan dan momentum elektron hanya dapat ditemukan melalui probabilitas dalam orbitalnya. Kedudukan tersebut dapat diketahui menggunakan bilangan kuantum.
Bilangan Kuantum
Bilangan kuantum digunakan untuk menggambarkan sifat partikel subatomik dalam sebuah sistem kuantum, seperti elektron. Bilangan kuantum dapat membantu menjelaskan struktur elektronik atom dan molekul.
Terdapat empat jenis bilangan kuantum yang digunakan untuk menjelaskan sifat partikel dalam sistem kuantum. Bilangan tersebut antara lain:
- Bilangan kuantum utama (n): bilangan ini menggambarkan tingkat energi utama atau orbit utama elektron dalam atom. Semakin besar energi elektron yang dihasilkan, maka nilai n juga semakin besar. Nilai n harus menjadi bilangan bulat positif (1, 2, 3, dst).
- Bilangan kuantum azimut (l): bilangan ini menjelaskan tentang momentum sudut atau orbital elektron dalam atom. Nilai l berkisar dari 0 hingga (n-1). Ini juga memberikan informasi mengenai bentuk orbital, dimana l = 0 menunjukkan orbital sferis, l = 1 menunjukkan orbital berbentuk seperti dumbbell (p-orbital), dan seterusnya.
- Bilangan kuantum magnetik (m): bilangan ini menggambarkan tentang orientasi ruang orbital elektron. Nilai m berkisar dari -1 hingga +1, termasuk nol.
- Bilangan kuantum spin (s): bilangan ini menggambarkan arah putaran spin elektron. Nilai s bisa menjadi +½ (spin atas) atau -½ (spin bawah).
Bilangan kuantum ini membantu dalam memprediksi dan menggambarkan perilaku elektron dalam atom dan dalam pembentukan ikatan kimia antara atom-atom yang berbeda.
Perbedaan Teori Atom Niels Bohr dengan Teori Atom Modern
Perbedaan utama antara teori atom Niels Bohr dan teori atom modern atau mekanika kuantum terletak pada konsepsi keduanya tentang perilaku partikel dalam atom dan pendekatan matematis yang digunakan.
Teori Atom Niels Bohr
- Menurut teori atom Bohr, elektron-elektron dalam atom bergerak dalam orbit yang tetap dan memiliki tingkat energi yang berbeda. Elektron hanya dapat bergerak dalam orbit dengan energi yang diskrit dan tetap pada orbit tersebut. Elektron dalam atom Bohr hanya dapat melakukan transisi antara orbit dengan melepaskan atau menyerap energi yang kuantis.
- Dalam model Bohr, elektron dikonseptualisasikan sebagai partikel yang bergerak dalam orbit melingkar dengan posisi dan momentum pasti pada saat tertentu. Model ini mengabaikan sifat gelombang elektron dan tidak memperhitungkan ketidakpastian terkait posisi dan momentum elektron.
- Teori atom Bohr berdasarkan pada prinsip kekekalan energi klasik, dimana elektron dalam atom hanya mengalami perubahan energi diskrit saat melakukan transisi antara orbit yang berbeda. Model ini tidak dapat menjelaskan sifat gelombang dan ketidakpastian yang terkait dengan partikel subatomik.
Teori Atom Mekanika Kuantum
- Teori atom mekanika kuantum menggabungkan sifat gelombang dan partikel elektron. Elektron dalam atom dikonseptualisasikan sebagai gelombang materi yang memiliki sifat partikel tertentu. Fungsi gelombang digunakan untuk menggambarkan distribusi probabilitas elektron di sekitar inti atom.
- Elektron tidak memiliki posisi atau momentum yang pasti pada saat tertentu. Sebaliknya, mereka dapat berada dalam banyak keadaan secara simultan, yang dinyatakan dalam bentuk fungsi gelombang. Hanya ketika pengukuran dilakukan, keadaan elektron tersebut “runtuh” ke satu keadaan yang spesifik.
- Teori atom mekanika kuantum memperhitungkan ketidakpastian terkait dengan posisi dan momentum elektron. Prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa tidak mungkin untuk secara simultan mengetahui dengan presisi yang mutlak posisi dan momentum sebuah partikel. Hal ini menunjukkan adanya keterbatasan dalam pengetahuan kita tentang keadaan partikel subatomik.
Dalam rangka menjelaskan perilaku partikel subatomik, teori atom Bohr mendasarkan diri pada konsep orbit tersejajar dan prinsip kekekalan energi klasik.
Sementara itu, teori atom mekanika kuantum menggabungkan sifat gelombang dan partikel elektron, memperhitungkan ketidakpastian, dan menggunakan fungsi gelombang Schrodinger. Teori mekanika kuantum telah terbukti jauh lebih luas dalam menjelaskan berbagai fenomena atom dan sistem subatomik.
Kelebihan Teori Atom Mekanika Kuantum
Teori atom modern (mekanika kuantum) memiliki beberapa kelebihan sebagai berikut:
- Teori atom mekanika kuantum dapat menyebutkan dan menjelaskan posisi ditemukannya elektron pada atom.
- Dapat menjelaskan posisi elektron ketika mengorbit pada intinya.
- Teori atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk mengukur perpindahan energi eksitasi dan emisinya.
- Dengan teori ini, kita dapat mengetahui penjelasan bagaimana elektron dalam atom bereaksi satu sama lain dalam suatu reaksi kimia.
- Dapat mengenali proton dan neutron pada inti atom, sementara elektron berada pada orbitnya.
- Teori atom mekanika kuantum juga dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena kuantum yang tidak dapat dijelaskan oleh model atom klasik seperti efek fotolistrik dan efek tunneling.
Kekurangan Teori Atom Mekanika Kuantum
Selain kelebihannya, teori atom modern (mekanika kuantum) juga memiliki kelemahan sebagai berikut:
- Teori atom modern tidak dapat menjelaskan posisi elektron secara tepat. seperti pada pernyataan Heisenberg mengenai terdapat batasan pada ketepatan posisi dan momentum elektron dalam atom sehingga tidak memungkinkan apabila dapat menentukan posisi elektron secara tepat.
- Persamaan gelombang hanya dapat digunakan secara eksak untuk partikel yang ada dalam kotak dan atom yang memiliki elektron tunggal.
- Atom modern sulit diterapkan dengan kumpulan atom dalam sistem mikroskopis (skala yang lebih besar) seperti pada manusia, tumbuhan, dan juga hewan.
- Teori atom mekanika kuantum tidak dapat digunakan untuk menjabarkan sifat benda padat atau fenomena di skala makroskopik.
- Teori ini menerapkan sistem matematika yang cukup rumit dan kompleks sehingga sulit untuk dipahami oleh sebagian orang.
Sudah Paham Mengenai Apa itu Teori Atom Modern?
Teori atom berkembang dari masa ke masa. Teori atom klasik kini disempurnakan oleh teori atom modern atas penelitian para ilmuwan. Teori atom modern memiliki peran penting untuk kehidupan kita. Banyak teknologi yang berkembang saat ini yang bekerja sesuai dengan konsep mekanika kuantum seperti teknologi kuantum.
