TEORI ATOM MEKANIKA GELOMBAN


Model atom Niels Bohr dapat menjelaskan inti atom yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain dengan  menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom tersebut tidak berkurang.

Model atom Bohr ini merupakan model atom yang mudah dipahami, namun Bohr hanya dapat menjelaskan untuk atom berelektron sedikit dan tidak dapat menjelaskan bagaimana adanya sub lintasan-lintasan yang terbentuk diantara lintasan-lintasan elektron. Karena itu dalam perkembangan selanjutnya, teori atom dikaji dengan menggambarkan pendekatan teori atom mekanika kuantum.
1.      Teori Kuantum
A.    Max Planck
Teori kuantum dari Max Planck mencoba menerangkan radiasi karakteristik yang dipancarkan oleh benda mampat. Radiasi inilah yang menunjukan sifat partikel dari gelombang. Radiasi yang dipancarkan setiap benda terjadi secara tidak kontinyu (discontinue) dipancarkan dalam satuan kecil yang disebut kuanta (energi kuantum).
Planck menganggap hawa energi elektromagnetik yang diradiasikan oleh benda, timbul secara terputus-putus walaupun penjalarannya melalui ruang merupakan gelombang elektromagnetik yang kontinyu.
B.     Einstein
Einstein mengusulkan bukan saja cahaya yang dipancarkan menurut suatu kuantum pada saat tertentu tetapi juga menjalar menurut kuanta individual. Hipotesis ini menerangkan efek fotolistrik, yaitu elektron yang terpancar bila frekuensi cahaya cukup tinggi, terjadi dalam daerah cahaya tampak dan ultraviolet.
C.    Louis De Broglie
Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas.
Sifat partikel dan gelombang suatu  materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya.
Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Pernahkan Anda mendengar bunyi petir dan melihat kilat ketika hujan turun? Manakah yang lebih dulu terjadi, kilat atau petir? . Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.
Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an LH Giermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris). Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger.
Louis de Broglie mengemukakan bahwa partikel juga bersifat sebagai gelombang. Dengan demikian, partikel mempunyai panjang gelombang yang dinyatakan dengan persamaan berikut.
Lamda = h/P = h/m.v 
Keterangan:
l = panjang gelombang (m)
h = tetapan Planck (6,63 10-34 J.s)
p = momentum (m2s-1)
m = massa partikel (kg)
v = kecepatan partikel (ms-1)
D.    Werner Heisenberg
Pada tahun 1927, Werner Heisenberg mengemukakan bahwa posisi atau lokasi suatu elektron dalam  atom  tidak dapat ditentukan dengan pasti. Heisenberg berusaha menentukan sifat-sifat subatomik dan variabel yang digunakan untuk menentukan sifat atom. Sifat ini adalah kedudukan partikel dan momentum. Kesimpulan dari hipotesisnya adalah bahwa pengukuran subatomik selalu terdapat ketidakpastian dan dirumuskan sebagai hasil kali antara ketidakpastian kedudukan dengan ketidak pastian momentum.
Kemungkinan (kebolehjadian) menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya disebut sebagai Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. Artinya gerakan lintasan elektron beserta kedudukannya tidak dapat diketahui dengan tepat.
Hasil analisis Heisenberg, yaitu selalu terdapat ketidakpastian dalam menentukan kedudukan elektron yang dirumuskan sebagai hasil kali ketidakpastian kedudukan x dengan momentum p. Satu hal yang perlu diingat adalah hasil kali keduanya harus sama atau lebih besar dari tetapan Planck. Persamaan ini dikenal sebagai prinsip ketidakpastian Heisenberg yang dirumuskan sebagai berikut:
Δx.Δp >= h
Keterangan:
Δx = ketidakpastian kedudukan
Δp = ketidakpastian momentum
h    = tetapan Planck

E.     Erwin Schrodinger
Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg  merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.
Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron  pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut Orbital.
Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai “awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit.
Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang (bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital, yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m). Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat dan sederhana yang memberi petunjuk kebolehjadian diketemukannya electron dalam atom. Sedangkan untuk menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya para ahli menggunakan bilangan kuantum spin (s).

1.      Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama, diberi lambang dengan huruf n memiliki nilai 1,2,3, …n. Bilangan kuantum ini menyatakan letak suatu electron pada suatu kulit atau lintasannya(nomor kulit).
Jika electron terletak di kulit K, maka bilangan kuantum utama, n = 1
Jika electron terletak di kulit L, maka bilangan kuantum utama, n = 2
Jika electron terletak di kulit M, maka bilangan kuantum utama, n =3,dan seterusnya.Makin besar harga n, berarti makin jauh letaknya dari inti atom, sehingga tingkat energinya makin tinggi.
2.      Bilangan Kuantum Azimuth (l)
Bilangan kuantum azimut, diberi lambing dengan huruf l. Bilangan kuantum azimut adalah bilangan kuantum yang menyatakan letak suatu electron pada orbital atau subkulit.
Harga yang dibolehkan untuk bilangan kuantum azimuth adalah, l. = n – 1. Karena nilai n merupakan bilangan bulat dan paling kecil sama dengan satu, maka harga l. juga merupakan bilangan bulat mulai dari 0, 1, 2, 3…, (n-l).
Jika      l. = 0, maka elektron terletak di subkulit s
Jika      l. = 1, maka elektron terletak di subkulit p
Jika      l. = 2, maka elektron terletak di subkulit d
Jika      l. = 3, maka elektron terletak di subkulit f
Jika      n = 1, maka harga l. = 0
Jika      n = 2, maka harga l. = 0 dan atau 1
Jika      n = 3, maka harga l. = 0, dan atau 1, dan atau 2
3.      Bilangan Kuantum Magnetik
Bilangan kuantum magnetic (m) menggambarkan orientasi orbital dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit, atau dengan kata lain menyatakan jumlah orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetik memiliki harga berupa deret bilangan bulat dari –m melalui 0 sampai dengan +m, dimana hubungan antara m dan l dapat dinyatakan dengan rumus :
m = -l s.d. +l.
Contoh:
untuk harga l. = 0, maka terdiri dari satu harga m (1 orbital), yaitu 0
untuk harga l. = 1, maka terdiri dari tiga harga m (3 orbital), yaitu -1, 0, +1
untuk harga l. = 2, maka terdiri dari lima harga m(5 orbital), yaitu -2, -1, 0, +1, +2
untuk harga l. = 3, maka terdiri dari tujuh harga m (7 orbital), yaitu -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
dan seterusnya.
4.      Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin dilambangkan dengan huruf s. Bilangan kuantum ini muncul dari hasil pengamatan terhadap sinar dari uap atom-atom perak yang dilewatkan melalui medan magnet yang dilakukan oleh O. Stren dan W. Gerlach. Dari percobaan dapat diketahui bahwa bilangan kuantum spin (s) menyatakan arah perputaran electron pada sumbu orbital, dimana perputaran electron ini akan menimbulkan medan magnet.
Jika 2 (dua) electron dalam satu orbital berputar dengan arah yang berlawanan, maka medan magnet yang ditimbulkan akan saling meniadakan, sehingga hanya ada 2 kemungkinan harga bilangan kuantum spin, yaitu + ½ untuk perputaran electron yang searah dengan jarum jam, dan – ½ untuk perputaran electron yang berlawanan dengan arah jarum jam. Sehingga tiap orbital hanya dapat ditempati maksimum oleh 2 buah electron.

HASIL PERCOBAAN TEORI MEKANIKA KUANTUM
1.      SPEKTROSKOPI SINAR-X KARAKTERISTIK
Pada 1900, fisikawan berkebangsaan Jerman Max Planck (1858-1947) melakukan studi untuk mempelajari radiasi benda hitam. Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data percobaan yang diperolehnya. Persamaan tersebut selanjutnya disebut Hukum Radiasi Benda Hitam Planck, yang menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan dari suatu benda hitam berbeda-beda sesuai dengan panjang gelombang cahaya. Teori Planck ini dikenal juga sebagai "teori kuantum"
2.      Eksperimen Difraksi Eleketron oleh Davisson dan Germer
Difraksi elektron dan percobaan Davisson-Germer adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel. Percobaan pertama untuk mengamati difraksi dilakukan oleh CJ.Davisson dan L.H Germer di Bell Telephone Laboratories meyakinkan hipotesis de Broglie dengan menunjukkan berkas elektron terdifraksi jika berkas itu dihamburkan oleh kisi (segi empat kecil) atom yang teratur dari suatu kristal.
Difraksi Elektron adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan cahaya pada saat melintas melalui celah atau ujung penghalang. Difraksi merupakan metode yang unggul untuk memahami apa yang terjadi pada level atomis dari suatu material kristalin. Sinar X, elektron dan neutron memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan dimensi atomik sehingga radiasi sinar tersebut sangat cocok untuk menginvestigasi (penyelidikan dan penelitian tentang suatu masalah dengan cara mengumpulkan data di lapangan) material kristalin. Teknik difraksi mengeksploitasi (mengusahakan) radiasi yang terpantul dari berbagai sumber seperti atom dan kelompok atom dalam kristal.
Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar atau pun substruktur apa pun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton.
Hipotesis de Broglie mendorong tafsiran bahwa gelombang elektron didifraksikan oleh target sama seperti sinar X didifraksikan oleh bidang-bidang atom dalam kristal. Dari beberapa percobaan yang dilakukan pada akhirnya terbukti bahwa eksperimen Davisson dan Germer merupakan bukti langsung dari hipotesis de Broglie mengenai sifat gelombang benda bergerak.
3.      Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Prinsip ketidakpastian Heisenberg adalah salah satu prinsip matematis dalam fisika kuantum (cabang ilmu fisika yang mengkususkan kajiannya pada struktur dan dinamika materi berukuran atom) yang menyatakan bahwa tingkat keakurasian (ketepatan) kita dalam mengukur posisi suatu benda akan berbanding terbalik dengan tingkat keakurasian kita dalam mengukur kecepatan benda itu sendiri: semakin akurat posisi koordinat suatu benda kita ukur, maka akan semakin tidak akuratlah kita mengukur tingkat kecepatannya, dan sebaliknya, senakin akurat kita mampu mengukur tingkat kecepatan suatu benda, maka akan semakin tidak akuratlah kita mengukur posisi koordinatnya. Sejak ketidakakurasian dalam pengukuran tersebut akan membuat kita tidak dapat mengetahui secara pasti posisi dan kecepatan benda secara bersamaan, maka prinsip ketidakpastian Heisenberg dapat juga didefinisikan secara singkat sebagai prinsip yang menyatakan bahwa semakin pasti posisi suatu benda kita ketahui, akan semakin tidak pastilah kita mengetahui tingkat kecepatannya, dan sebaliknya.
Prinsip ketidakpastian Heisenberg ditemukan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1927 (oleh sebab itulah dinamakan prinsip ketidakpastian Heisenberg, berdasarkan nama penemunya) dan telah menjadi salah satu postulat pilar dalam fisika kuantum. Berkat penemuannya itu, Werner Heisenberg sendiri meraih penghargaan Nobel bidang fisika pada tahun 1932





CIRI KHAS MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG
A.      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)
B.      Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
C.      Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron

Kelebihan Model Atom Modern
1.      Mengetahui dimana keboleh jadian menemukan elektron (orbital) 
2.      Mengetahui dimana posisi elektron yang sedang mengorbit 
3.      BIsa ngukur perpindahan energi eksitasi dan emisinya 
4.      BIsa teridentifikasi kalau di inti terdapat proton dan netron kemudian dikelilingi oleh elektron yang berputar diporosnya/ di orbitalnya

Kelemahan Model Atom Modern
Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal


Referensi:
http://penjagahati-zone.blogspot.com/2011/01/eksperimen-davison-germer.html
https://danangpriambodo.wordpress.com/tag/prinsip-ketidakpastian-heisenberg/
http://brainly.co.id/tugas/403308
https://rinioktavia19942.wordpress.com/kimia-kelas-xi/semester-i/struktur-atom/teori-atom-mekanika-kuantum/
http://www.storygame.tk/2012/02/model-atom-mekanika-kuantum-modern.html

Comments

Popular posts from this blog

Sarana Berpikir Ilmiah

Cabang - Cabang Filsafat (Pembagian Filsafat)