Materi Kimia - Teori Atom Mekanika Kuantum, Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti yang dapat ditentukan adalah kemungkinan menemukna elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom”. Daerah di dalam atom dengan kemungkinan terbesar ditemukan elektron disebut orbital. Orbital digambarkan berupa awan, yang tebal tipisnya menyatakan besar kecilnya kemungkinan ditemukan elektron di daerah tersebut.
1. Mekanika Kuantum
Teori Atom Mekanika Kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron, yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel. Menurut de Broglie, cahaya dapat berperilaku sebagai materi dan berperilaku sebagai gelombang (dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel). Menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan, tetapi yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti.
Erwin Schrodinger mengajukan teori yang disebut teori atom mekanika kuantum ”Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti yang dapat ditentukan adalah kemungkinan menemukna elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom”. Daerah di dalam atom dengan kemungkinan terbesar ditemukan elektron disebut orbital. Orbital digambarkan berupa awan, yang tebal tipisnya menyatakan besar kecilnya kemungkinan ditemukan elektron di daerah tersebut.
Kemudian, Werner Heisenberg mengemukakan bahwa metode eksperimen yang digunakan untuk menemukan posisi atau momentum suatu partikel seperti elektron dapat menyebabkan perubahan, baik pada posisi, momentum atau keduanya.
Teori Schrodinger dan prinsip ketidakpastian Heisenberg melahirkan model atom mekanika kuantum sebagai berikut.
1. Posisi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti.
2. Atom mempunyai kulit elektron.
3. Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron.
4. Setiap subkulit elektron memiliki sub-subkulit elektron.
2. Radiasi Elektromagnetik
Semua jenis radiasi elektromagnetik bergerak melalui ruang hampa dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3,00 x 108 m/s atau 300.000 kilometer tiap detik. Kecepatannya dapat berubah bila melalui medium tertentu seperti udara, air, atau zat padat. Gelombang yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik, seperti sinar matahari, sinar-X, gelombang radio, dan lainnya disebut dengan gelombang elektromagnetik.
Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik dengan ukuran panjang gelombang (λ) yang besar, dan dapat dipancarkan dari antena radio. Sementara itu, gelombang yang lebih pendek, misalnya gelombang cahaya, dapat dipancarkan dari atom atau molekul, sedangkan gelombang yang sangat pendek atau mempunyai frekuensi sangat tinggi seperti sinar gamma berasal dari zat radioaktif (nuklir).
Apabila unsur dipanaskan, akan membara dan selanjutnya akan memancarkan cahaya dengan warna tertentu. Uap natrium dan uap raksa (merkuri) bila dipanaskan, akan menghasilkan warna kuning dan dimanfaatkan untuk lampu penerangan jalan yang berwarna kuning (lampu merkuri). Percobaan yang dilakukan dengan cara membakar kristal garam korida dari unsul alkali (LiCI, KCI), alkali tanah (CaCI2), dan kristal garam yang lain menunjukkan bahwa setiap unsur akan memancarkan cahaya dengan warna tertentu. Hal itu berarti setiap unsur hanya akan menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelomban tertentu. Hal ini berbeda dengan cahaya yang dihasilkan oleh sinar untuk menghasilkan spektrum yang lengkap. Spektrum lengkap yang dihasilkan oleh cahaya matahari dikenal sebagai spektrum kontinu. Sementara itu, spektrum yang dihasilkan oleh unsur hanya mengandung beberapa garis warna yang terpisah satu sama lain, sehingga dikenal sebagai spektrum garis.
Spektrum warna pada pemanasan unsur-unsur tersebut terjadi karena atom-atomnya dapat memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik berupa cahaya. Besarnya energi yang dipancarkan dari radiasi tersebut bergantung pada panjang gelombangnya. Menurut Max Planck, terdapat hubungan antara panjang gelombang dengan energi dari suatu gelombang elektromagnetik, tetapi penjelasannya tidak berdasarkan teori fisika klasik.
Menurut teori fisika klasik, atom-atom dalam zat padat dapat menyerap atau memancarkan energi berapa pun besarnya. Akan tetapi, menurut Planck, atom-atom dalam suatu zat hanya dapat menyerap atau memancarkan energi pada paket-paket gelombang tertetu yang disebut “kuantum”. Oleh karena itu, teori dari Max Planck ini disebut dengan teori mekanika kuantum. Besarnya energi kuantum ini oleh Planck dinyatakan sebagai:
E = hf
dengan E adalah energi dan h adalah tetapan Planck yang besarnya 6,63 x 10-34 J s. Menurut Planck, energi yang dipancarkan oleh suatu atom merupakan kelipatan dari hf, misalnya hf, 2 hf, 3 hf, dan seterusnya tetapi tidak bisa 12 hf, 37hf, dan angka pecahan lainnya.
Teori atom dari Niels Bohr sementara dapat digunakan untuk menjelaskan terjadinya spektrum pada atom hidrogen. Menurut Niels Bohr, terjadinya garis warna (spektrum) pada atom hidrogen tersebut karena eksitasi atau perpindahan elektron dari kulit dalam (energi rendah) ke kulit yang lebih luar (energi tinggi), karena adanya penyerapan energi oleh elektron pada saat atom dipanaskan. Elektron yang tereksitasi ini tidak stabil dan segera kembali ke kulit sebelumnya (kondisi energi sebelumnya) sambil memancarkan energi tertentu yang tampak sebagai garis-garis warna. Besarnya energi yang dipancarkan dalam bentuk garis-garis warna tersebut ternyata merupakan selisih energi dari tingkat elektron lintasa semula dengan lintasan yang baru.
1. Mekanika Kuantum
Teori Atom Mekanika Kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron, yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel. Menurut de Broglie, cahaya dapat berperilaku sebagai materi dan berperilaku sebagai gelombang (dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel). Menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan, tetapi yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti.
Erwin Schrodinger mengajukan teori yang disebut teori atom mekanika kuantum ”Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti yang dapat ditentukan adalah kemungkinan menemukna elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom”. Daerah di dalam atom dengan kemungkinan terbesar ditemukan elektron disebut orbital. Orbital digambarkan berupa awan, yang tebal tipisnya menyatakan besar kecilnya kemungkinan ditemukan elektron di daerah tersebut.
Kemudian, Werner Heisenberg mengemukakan bahwa metode eksperimen yang digunakan untuk menemukan posisi atau momentum suatu partikel seperti elektron dapat menyebabkan perubahan, baik pada posisi, momentum atau keduanya.
Teori Schrodinger dan prinsip ketidakpastian Heisenberg melahirkan model atom mekanika kuantum sebagai berikut.
1. Posisi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti.
2. Atom mempunyai kulit elektron.
3. Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron.
4. Setiap subkulit elektron memiliki sub-subkulit elektron.
2. Radiasi Elektromagnetik
Semua jenis radiasi elektromagnetik bergerak melalui ruang hampa dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3,00 x 108 m/s atau 300.000 kilometer tiap detik. Kecepatannya dapat berubah bila melalui medium tertentu seperti udara, air, atau zat padat. Gelombang yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik, seperti sinar matahari, sinar-X, gelombang radio, dan lainnya disebut dengan gelombang elektromagnetik.
Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik dengan ukuran panjang gelombang (λ) yang besar, dan dapat dipancarkan dari antena radio. Sementara itu, gelombang yang lebih pendek, misalnya gelombang cahaya, dapat dipancarkan dari atom atau molekul, sedangkan gelombang yang sangat pendek atau mempunyai frekuensi sangat tinggi seperti sinar gamma berasal dari zat radioaktif (nuklir).
Apabila unsur dipanaskan, akan membara dan selanjutnya akan memancarkan cahaya dengan warna tertentu. Uap natrium dan uap raksa (merkuri) bila dipanaskan, akan menghasilkan warna kuning dan dimanfaatkan untuk lampu penerangan jalan yang berwarna kuning (lampu merkuri). Percobaan yang dilakukan dengan cara membakar kristal garam korida dari unsul alkali (LiCI, KCI), alkali tanah (CaCI2), dan kristal garam yang lain menunjukkan bahwa setiap unsur akan memancarkan cahaya dengan warna tertentu. Hal itu berarti setiap unsur hanya akan menghasilkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelomban tertentu. Hal ini berbeda dengan cahaya yang dihasilkan oleh sinar untuk menghasilkan spektrum yang lengkap. Spektrum lengkap yang dihasilkan oleh cahaya matahari dikenal sebagai spektrum kontinu. Sementara itu, spektrum yang dihasilkan oleh unsur hanya mengandung beberapa garis warna yang terpisah satu sama lain, sehingga dikenal sebagai spektrum garis.
Spektrum warna pada pemanasan unsur-unsur tersebut terjadi karena atom-atomnya dapat memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik berupa cahaya. Besarnya energi yang dipancarkan dari radiasi tersebut bergantung pada panjang gelombangnya. Menurut Max Planck, terdapat hubungan antara panjang gelombang dengan energi dari suatu gelombang elektromagnetik, tetapi penjelasannya tidak berdasarkan teori fisika klasik.
Menurut teori fisika klasik, atom-atom dalam zat padat dapat menyerap atau memancarkan energi berapa pun besarnya. Akan tetapi, menurut Planck, atom-atom dalam suatu zat hanya dapat menyerap atau memancarkan energi pada paket-paket gelombang tertetu yang disebut “kuantum”. Oleh karena itu, teori dari Max Planck ini disebut dengan teori mekanika kuantum. Besarnya energi kuantum ini oleh Planck dinyatakan sebagai:
E = hf
dengan E adalah energi dan h adalah tetapan Planck yang besarnya 6,63 x 10-34 J s. Menurut Planck, energi yang dipancarkan oleh suatu atom merupakan kelipatan dari hf, misalnya hf, 2 hf, 3 hf, dan seterusnya tetapi tidak bisa 12 hf, 37hf, dan angka pecahan lainnya.
Teori atom dari Niels Bohr sementara dapat digunakan untuk menjelaskan terjadinya spektrum pada atom hidrogen. Menurut Niels Bohr, terjadinya garis warna (spektrum) pada atom hidrogen tersebut karena eksitasi atau perpindahan elektron dari kulit dalam (energi rendah) ke kulit yang lebih luar (energi tinggi), karena adanya penyerapan energi oleh elektron pada saat atom dipanaskan. Elektron yang tereksitasi ini tidak stabil dan segera kembali ke kulit sebelumnya (kondisi energi sebelumnya) sambil memancarkan energi tertentu yang tampak sebagai garis-garis warna. Besarnya energi yang dipancarkan dalam bentuk garis-garis warna tersebut ternyata merupakan selisih energi dari tingkat elektron lintasa semula dengan lintasan yang baru.