Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum

A. Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengajukan suatu model atom untuk mengatasi kelemahan dari model atom Rutherford. Bohr melakukan serangkaian percobaan atas dasar postulat Planck tentang cahaya dan spektrum hidrogen yang terdiri dari garis-garis. Menurut Planck cahaya merupakan paket energi yang nilainya bergantung pada frekuensi gelombangnya serta hidrogen dapat menyerap dan memancarkan cahaya dengan energi tertentu. Dari keduanya lahirlah teori atom Bohr yang menyatakan:

1. Elektron dalam atom mempunyai tingkat energi tertentu atau elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu.

2. Pada lintasannya elektron tidak menyerap atau memancarkan energi.

3. Elektron dapat pindah dari satu tingkat ke tingkat energi yang lain. Jika elektron pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi elektron tersebut dikatakan dalam keadaan tereksitasi.

Teori atom Bohr ini belum mampu menjelaskan atom-atom berelektron banyak.

Spektrum garis hidrogen ternyata terdiri atas garis-garis kecil yang sangat berdekatan. Para ahli berusaha memecahkan masalah ini. Pada tahun 1923 Louis de Broglie mengemukakan bahwa semua materi memiliki sifat gelombang dan setiap partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang dengan panjang gelombang tertentu. Elektron yang bergerak mengelilingi inti, gerakannya seperti sebuah gelombang, keberadaan dalam lintasannya tidak pasti. Hal ini tidak sesuai dengan yang dikemukakan Bohr yaitu elektron bergerak pada lintasan tertentu.

B. Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital

Pada teori atom mekanika kuantum, untuk menggambarkan posisi elektron digunakan bilangan-bilangan kuantum. Daerah kemungkinan elektron berada disebut orbital. Orbital memiliki bentuk yang berbeda-beda. Untuk memahami bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital perhatikan uraian berikut.

1. Bilangan Kuantum

Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Ketiga bilangan kuantum tersebut menjelaskan tingkat energi, bentuk, dan orientasi elektron di dalam orbital. Selain ketiga bilangan kuantum tersebut ada bilangan kuantum spin (s) yang menunjukkan perputaran elektron pada sumbunya.

a. Bilangan Kuantum Utama

Bilangan kuantum utama memiliki lambang n. Harga n melambangkan tingkat energi elektron atau kulit elektron. Harga n untuk berbagai kulit elektron yaitu sebagai berikut.

Elektron pada kulit ke-1, memiliki harga n = 1.

Elektron pada kulit ke-2, memiliki harga n = 2.

Elektron pada kulit ke-3, memiliki harga n = 3.

Elektron pada kulit ke-4, memiliki harga n = 4.

b. Bilangan Kuantum Azimut

Bilangan kuantum azimut memiliki lambang l . Bilangan kuantum azimut menyatakan tingkat energi elektron pada subkulit. Subkulit elektron mempunyai lambang s, p, d, f. Huruf-huruf tersebut berasal dari kata sharp (s), principal (p), diffuse (d), dan fundamental (f) yang diambil dari nama-nama seri spektrum unsur. Harga l untuk berbagai subkulit yaitu sebagai berikut.

Elektron pada subkulit s memiliki harga l = 0

Elektron pada subkulit p memiliki harga l = 1

Elektron pada subkulit d memiliki harga l = 2

Elektron pada subkulit f memiliki harga l = 3

Hubungan harga n dengan l adalah harga l mulai dari 0 sampai dengan n-1.

Contoh:

Jika n = 1 maka l = 0.

Jika n = 2 maka l = 0, 1.

Jika n = 3 maka l = 0, 1, 2.

Jika n = 4, maka l = 0, 1, 2, 3.

c. Bilangan Kuantum Magnetik

Bilangan kuantum magnetik memiliki lambang m yang menunjukkan arah orbital elektron. Bilangan kuantum magnetik menyatakan jumlah orbital pada subkulit elektron. Bilangan kuantum ini bernilai negatif, nol, dan positif. Secara matematika harga m dapat ditulis mulai dari -l sampai dengan +l . Harga m untuk berbagai l atau subkulit dapat dilihat pada Tabel 1.1.

d. Bilangan Kuantum Spin

Elektron dalam orbital tidak hanya bergerak di sekitar inti tetapi berputar pada

sumbunya. Perhatikan Gambar 1.1.

Bilangan kuatum spin dengan lambang s, menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya. Bilangan kuantum suatu elektron di dalam orbital dapat memiliki harga spin + 1

2 dan – 1 2 , tetapi berdasarkan kesepakatan para tokoh kimia, untuk elektron pertama di dalam orbital harga spinnya = + 1

2 .