Pengertian Model Atom Awan Elektron

Diposting pada

Pengertian Model Atom Awan Elektron – Model atom awan elektron adalah model atom, di mana atom terdiri dari inti kecil tapi masif yang dikelilingi oleh awan elektron yang bergerak cepat . Model cloud electron/awan elektron mengatakan bahwa kita tidak dapat mengetahui dengan pasti di mana elektron berada pada waktu tertentu, tetapi elektron lebih mungkin berada hanya di area tertentu. Model awan elektron menentukan zona probabilitas yang menggambarkan lokasi elektron, karena prinsip ketidakpastian.

Apa itu Model Electron Cloud/Awan Elektron?

Abad ke-20 awal adalah waktu yang sangat menguntungkan bagi sains. Selain Ernest Rutherford dan Niels Bohr melahirkan Model Standar fisika partikel, tahun itu juga merupakan periode terobosan di bidang mekanika kuantum. Berkat penelitian yang sedang berlangsung tentang perilaku elektron, para ilmuwan mulai mengusulkan teori-teori di mana partikel-partikel dasar ini berperilaku dengan cara-cara yang menentang fisika klasik Newton.

Salah satu contohnya adalah Model Awan Elektron yang diajukan oleh Erwin Schrodinger. Berkat model ini, elektron tidak lagi digambarkan sebagai partikel yang bergerak mengelilingi inti pusat dalam orbit tetap. Sebaliknya, Schrodinger mengusulkan sebuah model di mana para ilmuwan hanya bisa membuat dugaan tentang posisi elektron. Oleh karena itu, lokasi mereka hanya dapat digambarkan sebagai bagian dari ‘awan’ di sekitar nukleus di mana elektron mungkin ditemukan.

Fisika Atom Hingga Abad ke-20:

Contoh teori atom paling awal yang diketahui berasal dari Yunani dan India kuno, di mana para filsuf seperti Democritus mendalilkan bahwa semua materi terdiri dari unit-unit kecil, tak terpisahkan dan tidak bisa dihancurkan. Istilah “atom” diciptakan di Yunani kuno dan memunculkan sekolah pemikiran yang dikenal sebagai “atomisme”. Namun, teori ini lebih merupakan konsep filosofis daripada konsep ilmiah.

Baru pada abad ke-19 teori atom menjadi terartikulasi sebagai masalah ilmiah, dengan eksperimen berbasis bukti pertama yang dilakukan. Sebagai contoh, pada awal 1800-an, ilmuwan Inggris John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur kimia bereaksi dengan cara-cara tertentu yang dapat diamati dan diprediksi. Melalui serangkaian eksperimen yang melibatkan gas, Dalton terus mengembangkan apa yang dikenal sebagai Teori Atom Dalton.

Baca:  Pengertian Gas Karbon Dioksida

Penemuan Elektron

Pada akhir abad ke-19, para ilmuwan juga mulai berteori bahwa atom terdiri dari lebih dari satu unit dasar. Pada akhir abad ke-19, melalui serangkaian percobaan menggunakan tabung sinar katoda (dikenal sebagai Crookes ‘Tube ), J.J Thomson mengamati bahwa sinar katoda dapat dibelokkan oleh medan listrik dan magnet. Dia menyimpulkan bahwa alih-alih terdiri dari cahaya, mereka (atom) terdiri dari partikel bermuatan negatif yang 1000 kali lebih kecil dan 1800 kali lebih ringan dari hidrogen.

Pengertian Model Atom Awan Elektron
Model Plum Pudding dari atom yang diusulkan oleh John Dalton. Kredit: britannica.com

Penemuan ini secara efektif membantah anggapan bahwa atom hidrogen adalah satuan terkecil materi pada tahun itu, dan Thompson melangkah lebih jauh untuk menyatakan bahwa atom dapat dibagi. Untuk menjelaskan muatan keseluruhan atom, yang terdiri dari muatan positif dan negatif, Thompson mengusulkan sebuah model di mana “corpuscles/sel sel kecil” bermuatan negatif didistribusikan dalam lautan muatan positif yang dikenal sebagai Plum Pudding Model .

Sel-sel ini kemudian diberi nama “elektron”, berdasarkan partikel teoretis yang diprediksi oleh fisikawan Anglo-Irlandia George Johnstone Stoney pada tahun 1874.

Dan dari sini, Model Plum Pudding lahir, dinamakan demikian karena mirip dengan makanan di Inggris yang terdiri dari kue plum dan kismis. Konsep ini diperkenalkan ke dunia dalam edisi Maret 1904 Majalah Filosofi Inggris , untuk mendapat pengakuan luas.

Pengembangan Model Standar

Percobaan selanjutnya mengungkapkan sejumlah masalah ilmiah dengan model Plum Pudding. Sebagai permulaan, ada masalah menunjukkan bahwa atom memiliki muatan latar belakang positif yang seragam, yang kemudian dikenal sebagai “Masalah Thomson”. Lima tahun kemudian, model itu dibantah oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden, yang melakukan serangkaian percobaan menggunakan partikel alfa dan foil emas yang dinamakan percobaan foil emas .”

Dalam percobaan ini, Geiger dan Marsden mengukur pola hamburan partikel alfa dengan layar fluoresen. Jika model Thomson benar, partikel alfa akan melewati struktur atom foil tanpa hambatan. Namun, mereka mencatat bahwa meskipun sebagian besar ditembak lurus, beberapa dari mereka tersebar di berbagai arah, dengan beberapa kembali ke arah sumber.

Baca:  Pengertian Ikatan Molekul dan Jenis Ikatan Molekul
Gambaran struktur atom dari atom helium. Kredit: Creative Commons
Gambaran struktur atom dari atom helium.

Geiger dan Marsden menyimpulkan bahwa partikel telah mengalami gaya elektrostatik yang jauh lebih besar daripada yang diizinkan oleh model Thomson. Karena partikel alfa hanya inti helium (yang bermuatan positif) ini menyiratkan bahwa muatan positif dalam atom tidak tersebar luas, tetapi terkonsentrasi dalam volume kecil. Selain itu, fakta bahwa partikel-partikel yang tidak dibelokkan melewati tanpa hambatan berarti bahwa ruang-ruang positif ini dipisahkan oleh ruang kosong yang luas.

Pada 1911, fisikawan Ernest Rutherford menafsirkan eksperimen Geiger-Marsden dan menolak model atom Thomson. Sebaliknya, ia mengusulkan model di mana atom terdiri dari sebagian besar ruang kosong, dengan semua muatan positifnya terkonsentrasi di pusatnya dalam volume yang sangat kecil, yang dikelilingi oleh awan elektron. Ini kemudian dikenal sebagai Model Atom Rutherford

Percobaan selanjutnya oleh Antonius Van den Broek dan Niels Bohr menyempurnakan model lebih lanjut.

Model Awan Elektron

Gambaran model awan elektron
Konsep dari model awan elektron, yang menggambarkan kemungkinan lokasi orbital elektron dari waktu ke waktu | MasterIPA.com

Selama 1920-an, fisikawan Austria Erwin Schrodinger menjadi terpesona oleh teori Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Arnold Sommerfeld, dan fisikawan lainnya. Selama waktu ini, ia juga terlibat dalam bidang teori atom dan spektra, meneliti di Universitas Zurich dan kemudian Universitas Friedrich Wilhelm di Berlin (di mana ia menggantikan Planck pada tahun 1927).

Pada tahun 1926, Schrödinger menangani masalah fungsi gelombang dan elektron dalam serangkaian makalah. Selain menggambarkan apa yang kemudian dikenal sebagai persamaan Schrodinger. Ia juga menggunakan persamaan matematika untuk menggambarkan kemungkinan menemukan elektron dalam posisi tertentu. .

Ini menjadi dasar dari apa yang kemudian dikenal sebagai Model Awan Elektron. Berdasarkan teori kuantum, yang menyatakan bahwa semua materi memiliki properti yang terkait dengan fungsi gelombang, Electron Cloud Model berbeda dari Model Bohr karena ia tidak menentukan jalur pasti elektron.

Sebaliknya, teori itu memprediksi posisi kemungkinan lokasi elektron berdasarkan fungsi probabilitas. Fungsi probabilitas pada dasarnya menggambarkan wilayah seperti awan di mana elektron mungkin ditemukan. Di mana awan paling padat, kemungkinan menemukan elektron paling besar; dan di mana elektron kurang berada di awan yang kurang padat.

Baca:  Pengertian Aspirin (Asam Asetilsalisilat)

Daerah padat ini dikenal sebagai “orbital elektron”, karena mereka adalah lokasi yang paling mungkin di mana elektron yang mengorbit akan ditemukan. Berkat kerja Schrodinger, para ilmuwan mulai memahami bahwa dalam bidang mekanika kuantum, mustahil untuk mengetahui posisi dan momentum yang tepat dari sebuah elektron pada saat yang bersamaan. Terlepas dari apa yang pengamat ketahui awalnya tentang sebuah partikel, mereka hanya dapat memprediksi lokasi atau momentumnya yang berhasil dalam hal probabilitas.

Pada waktu tertentu tidak akan dapat memastikan salah satunya. Bahkan, semakin mereka tahu tentang momentum sebuah partikel, semakin sedikit mereka akan tahu tentang lokasinya, dan sebaliknya. Inilah yang dikenal saat ini sebagai “Prinsip Ketidakpastian”.

Perhatikan bahwa orbital yang disebutkan dalam paragraf sebelumnya dibentuk oleh atom hidrogen (yaitu hanya dengan satu elektron). Ketika berhadapan dengan atom yang memiliki lebih banyak elektron, daerah orbital elektron menyebar secara merata. Di sinilah istilah ‘awan elektron’ paling tepat.

Kontribusi ini secara universal diakui sebagai salah satu kontribusi penting dari abad ke-20, dan kontribusi yang memicu revolusi di bidang fisika, mekanika kuantum, dan memang semua sains. Sejak itu, para ilmuwan tidak lagi hanya bekerja di alam semesta yang dicirikan oleh kemutlakan waktu dan ruang, tetapi dalam ketidakpastian kuantum dan relativitas ruang dan waktu!

Daftar Pustaka

Nuclear and Reactor Physics:

  1. J. R. Lamarsh, Introduction to Nuclear Reactor Theory, 2nd ed., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta, Introduction to Nuclear Engineering, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. W. M. Stacey, Nuclear Reactor Physics, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0- 471-39127-1.
  4. Glasstone, Sesonske. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4th edition, 1994, ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C. Williams. Nuclear and Particle Physics. Clarendon Press; 1 edition, 1991, ISBN: 978-0198520467
  6. G.R.Keepin. Physics of Nuclear Kinetics. Addison-Wesley Pub. Co; 1st edition, 1965
  7. Robert Reed Burn, Introduction to Nuclear Reactor Operation, 1988.
  8. U.S. Department of Energy, Nuclear Physics and Reactor Theory. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. January 1993.
  9. Paul Reuss, Neutron Physics. EDP Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *