Model Atom Mekanika Kuantum

Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.

Efek Zeeman

Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lecutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.

pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet

pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet

Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.

Model Atom Mekanika Kuantum

Sebelumnya kita sudah membahas tentang dualisme gelombang-partikel yang menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang.

Demi mendapatkan penjelasan yang lengkap dan umum dari struktur atom, prinsip dualisme gelombang-partikel digunakan. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.

posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom

posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.

Bilangan Kuantum Utama

Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

bilkuantum01Adapun untuk atom berelektron banyak (terdiri atas lebih dari satu elektron), energi elektron pada kulit ke-n adalah

bilkuantum02Dimana Z adalah nomor atom. Nilai-nilai bilangan kuantum utama n adalah bilangan bulat mulai dari 1.

n = 1, 2, 3, 4, ….

Bisa dikatakan bahwa bilangan kuantum utama berkaitan dengan kulit elektron di dalam atom. Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu lintasan atau kulit berdasarkan persamaan berikut.

Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n2

Bilangan Kuantum Orbital

Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

zeeman_8k_400_3001Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

bilkuantum03Dimana

bilkuantum04Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah

l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)

misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.

Bilangan Kuantum Magnetik

Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudutL diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai Lz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar Lz adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.

m = −l, … , 0, … , +l

misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.

Gambar

Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.

garis spektra atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron

garis spektra atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron

Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika ms adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai

Sz = msћ

Dimana

bilkuantum05

Spin ke atas dinyatakan dengan

bilkuantum06

Spin ke bawah dinyatakan dengan

bilkuantum07

Atom Berelektron Banyak

Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan ms =−½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.

About these ads

Tags: , , , , ,

About duniakufisika

Sesuatu yang besar berawal dari sesuatu yang kecil. From zero to hero

39 responses to “Model Atom Mekanika Kuantum”

  1. ries says :

    bang,mau tanya..operator buat schrodinger eq tu apa ja bang??aku disuruh belajar operator ma observabel..pusing kepalaku bang..tolong kirim pencerahannya via email ya bang..thanks

  2. mary says :

    thanks yahh..data di blog kamu bikin aku terbantu ngerjain tugas..

  3. duniakufisika says :

    wah ini materi tentang fisika kuantum ya. waktu kuliah dulu fisika kuantum salah satu kuliah favorit saya. operator dalam fisika kuantum yang paling penting adalah operator momentum dan energi. setiap operator memiliki observabel yaitu gejala atau besaran yang dapat diamati. Jadi, operator momentum memiliki sebuah observabel berupa besaran fisika momentum. operator biasanya bekerja pada suatu fungsi gelombang.

    kalau untuk materi fisika kuantum bisa dibaca bukunya yang berbahasa Indonesia dengan judul “Mekanika Kuantum” karangan M O Tjia penerbit ITB.

    terima kasih atas kunjungannya

  4. Kimia dahsyat says :

    wah materinya fisika kuantumnya lengkap banget pak….
    jadi ingat waktu ujian gak bisa ngerjain soal fisika kuantumnya dosenku…
    hehehehe..maklum yah..
    maksih ya mas

  5. qarrobin djuti says :

    wah hebat banget, sungguh penjelasan yang lengkap, bisa jadi rujukan nih sambil ngerujak hehehe… koment ke blog saya yah

    @duniakufisika: penjelasan arti operator dan observabel yang anda jelaskan sangat membantu pemahaman saya.

    Kayaknya fisika kuantum, penjelasannya mirip dengan filsafat nietzsche. Apa yang kita amati adalah gejala(daya). Nietzsche juga tidak suka dengan teori partikel yang fixed, dengan adanya ketidakpastian heisenberg, maka filsafat nihilisme akan punah dan menjadi fosil.

  6. Alan Maris says :

    Salut buat kmu..
    Jadi pengen kuliah mekanika kuantum lagi..

  7. wong2ateis says :

    Perkenalkan nama saya adhiet dari surabaya. saya adalah salah satu dari peminat dari sains meski itu baru beberapa bulan ini ketika saya terus berbicara dan banyak mendapatkan masukan dan ilmu sains dari teman saya.

    ada banyak hal yang ingin saya lakukan untuk bangsa indonesia lewat sains. salah satunya adalah dalam group saya di Membangun Indonesia Lewat Sains.

    Saya harapkan kehadiran rekan-rekan di dalam group saya. sebab dalam group itu adalah sebuah keseriusan anak bangsa dalam membangun negaranya lewat sains.

    Terimakasih. Salam Sains Indonesia

  8. wong2ateis says :

    Maaf tambahan maksud saya adalah itu gour dari salah satu group di face book saya. Thank’s

  9. safrizal says :

    maaf saya mamfir karena saya pingin minta bantuan untuk cari bahan atau materi kuantum atom hidrogen,serta orbital-orbital kuantum

  10. rera says :

    saya sudah menempuh mata kuliah mekanika, sekarang sedanag menempuh mata kulih fisika kuantum, kalau mekanika kuantum akankah lebih sulit
    akan tetapi saya sangat penasaran, mugkin semester depan akan saya ambil mata kuliah ini, terimakasih ertikel diatas sangat menarik..

  11. pengagum schrodinger says :

    wah…. penjelasannya bagus, saya ingin skali mempelajarinya lebih lanjut

  12. tony says :

    Lebih dalam lagi bahas kuantumnya yahh

  13. nesty says :

    bank mau nanya….gimana cara memahami fisika kuantum dengan cepat…????

  14. si bodok says :

    artikelnya penjelasan umum ja ya..

  15. Randy says :

    artikelnya pake gambar bergerak dong (yang .gif) soalnya disuruh ngumpulin 20 gambar bergerak tentang pelajaran fisika… buat remedial :D

  16. Dhahat says :

    ka… lo teori tentang & penjelasan tntang pembengkokan ruang dan waktu akibat gravitasi, (Relativitas) tc ad ga??

  17. Nugie says :

    sungguh… Quanta ialah sebuah vibrasi Hidup yang menysun seluruh benda di alam semesta ini

  18. kurniawan says :

    mnta tlong contoh soal mekanika kuantum untuk anak SMA dan juga lebih dijelaskan tentang bilangan kuantum spin

  19. kurniawan says :

    thanx

  20. ana sr says :

    wah ne bisa bantu q buat persentaasiiii..

  21. indra says :

    skarng zaman telah muda utk belajar fisika tinggal klik internet langsung materi fisika muncul. tolong terangkan tentang teori relatifitas secara khusus atau umum

  22. Fahmiy Ayatillah says :

    cool !!!!!!!
    you help me understand zeeman effect.
    do you have matter about time-independent schrodinger equation???

  23. ATOEL says :

    tolong jelaskan masalah kuantum secara rinci, beserta contoh soal dan jawabannya

  24. Farida Thesa Hibran says :

    asyiky belajar mekanika

  25. zany auliya says :

    i love kimia..
    schrodinger is the best.

  26. fendyrisman says :

    siapakah yang pertama kali yang menemukan atom?

  27. bautinja says :

    makasih udh menambah wawasan

  28. lili says :

    maksih dah mempermudah tugas saya

  29. anty podungge says :

    Minta ya pak materi struktur dan spektrum atom dan pengenalan struktur molekul buku Atkins terjemahan. Makasih sebelumnya

  30. jeany tanggela says :

    m kasi bngtz buat materi fisika kuantumnya….,soalnya skrng saya lagi ambl materi nie….,

  31. hidrogen maniac says :

    kawan2 referensi buat penurunan atom hidrogen secara lengkap apa ya ? boleh di share?

  32. sabam simbolo says :

    Mengapa kita harus belajar kuantum??????

  33. jee says :

    alhamdulillah tugas slesae mkaseh ia

  34. Yesy says :

    T0loNg donk kalo jelaskan lbh singkat lg cpek bgtz nie udahan, tol0nk tUliz inti nya aZa. Ok

  35. widya silaban says :

    apakah model mekanika kuantum ini sudah sempurna?
    masih mungkinkah ada model atom yang lebih sempurna?
    tolong dijelaskan

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 750 other followers

%d bloggers like this: