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
Y
m
ђ
E
V
|
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= 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.
|
|
Model atom mutakhir atau model atom mekanika gelombang
|
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
1. 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)
2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
3.
Posisi
elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya
sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar
ditemukannya elektron

Kelemahan Model Atom Modern
Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal
Salah satu kelemahan model atom Bohr hanya
bisa dipakai untuk menjelaskan model atom hydrogen dan atom atau ion
yang memiliki konfigurasi elektron seperti atom hydrogen, dan tidak bisa
menjelaskan untuk atom yang memiliki banyak elektron.
Werner
heinsberg (1901-1976), Louis de Broglie (1892-1987), dan Erwin
Schrödinger (1887-1961) merupakan para ilmuwan yang menyumbang
berkembangnya model atom modern atau yang disebut sebagai model atom mekanika kuantum .
Pernyataan
de Broglie yang menyatakan bahwa partikel dapat bersifat seperti
gelombang telah menginspirasi Schrödinger untuk menyusun model atomnya
dengan memperhatikan sifat elektron bukan hanya sebagai partikel tapi
juga sebagai gelombang, artinya dia menggunakan dualisme sifat elektron.
Menurut
Schrödinger elektron yang terikat pada inti atom dapat dianggap
memiliki sifat sama seperti “standing wave”, anda bisa membayangkan
gelombang standing wave ini seperti senar pada gitar (lihat gambar).
Ciri standing wave ini ujung-ujungnya harus memiliki simpul sehingga ½
gelombang yang dihasilkan berjumlah bilangan bulat.
Hal
yang sama dapat diterapkan apabila kita menganggap elektron dalam atom
hydrogen sebagai “standing wave”. Hanya orbit dengan dengan jumlah ½
gelombang tertentu saja yang diijinkan, orbit dengan jumlah ½ gelombang
yang bukan merupakan bilangan bulat tidak diijinkam. Hal inilah penjelasan yang rasional mengapa energi dalam atom hydrogen terkuantisasi.
Schrödinger kemudian mengajukan persamaan yang kemudian dikenal dengan nama “persamaan gelombang Schrödinger” yaitu :
H? = E?
?disebut sebagai fungsi gelombang, H adalah satu set intruksi persamaan
matematika yang disebut sebagai operator, dan E menunjukan total energi
dari atom. Penyelesaian persamaan ini menghasilkan berbagai bentuk
penyelesaian dimana setiap penyelesain ini melibatkan fungsi gelombang ?
yang dikarakteristikkan oleh sejumlah nilai E. Fungsi gelombang ? yang
spesisfik dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger disebut
sebagai “orbital”
Apakah
orbital itu? Orbital adalah daerah kebolehjadian kita menemukan
elektron dalam suatu atom atau bisa dikatakan daerah dimana kemungkinan
besar kita dapat menemukan elektron dalam suatu atom.
Bedakan
dengan istilah orbit yang dipakai di model atom Bohr. Orbit berupa
lintasan dimana kita bisa tahu lintasan dimana elektron mengelilingi
inti, tapi pada orbital kita tidak tahu bagaimana bentuk lintasan
elektron yang sedang mengelilingi inti. Yang dapat kita ketahui adalah
dibagian mana kemungkinan besar kita dapat menemukan elektron dalam
atom.
Werner
Heisenberg menjelaskan secara gamblang tentang sifat alami dari
orbital, analisis matematika yang dihasilkannya menyatakan bahwa kita
tidak bisa secara pasti menentukan posisi serta momentum suatu partikel
pada kisaran waktu tertentu. Secara matematis azas ketidakpastian
Heisenberg ditulis sebagai berikut:
?x . ?(mv) ? h/4?
?x
adalah ketidakpastian menentukan posisi dan ?(mv) adalah ketidakpastian
momentum dan h adalah konstanta Plank. Arti persamaan diatas adalah
semakin akurat kita menentukan posisi suatu partikel maka semakin tidak
akurat nilai momentum yang kita dapatkan, dan sebaliknya.
Pembatasan
ini sangat penting bila kita memmpelajari partikel yang sangat kecil
seperti elektron, oleh sebab itulah kita tidak bisa menentukan secara
pasti posisi elektron yang sedang mengelilingi inti atom seperti yang
ditunjukan oleh model atom Bohr, dimana elektron bergerak dalam orbit
yang berbentuk lingkaran. Disinilah mulai diterimanya model atom
mekanika kuantum yang diajukan oleh Schrödinger.
Sesuai
dengan azaz Heisenberg ini maka fungsi gelombang tidak dapat
menjelaskan secara detail pergerakan elektron dalam atom, kecuali fungsi
gelombang kuadrat (?2) yang dapat diartikan sebagai probabilitas
distribusi elektron dalam orbital. Hal ini bisa dipakai unutk
menggambarkan bentuk orbital dalam bentuk distribusi elektron, atau
dikenal sebagai peta densitas.