Perkembangan teknologi komputasi modern berutang pada kemajuan dalam fisika. Terobosan dalam fisika solid state membuat penciptaan chip komputer menjadi mungkin. Selain itu, kemajuan dalam kimia memicu pengembangan obat yang menyelamatkan banyak nyawa serta pembuatan berbagai bahan kimia untuk keperluan industri. Semua perkembangan dalam fisika dan kimia tersebut antara lain didorong oleh pemahaman tentang struktur atom.
Lantas apa hubungan semua itu
dengan awan elektron (electron cloud)?
Sifat-sifat kimia dan
semikonduktor dalam fisika solid state terkait dengan awan elektron, yang
merupakan istilah lain untuk orbital atom, yang menentukan konfigurasi elektron
terluar atom.
Prinsip Ketidakpastian
Heisenberg
Semua fisika kuantum didasarkan
pada prinsip tunggal yang disebut prinsip ketidakpastian Heisenberg. Prinsip
ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa tidak mungkin untuk mengetahui
momentum dan posisi partikel pada saat yang sama dengan presisi yang mutlak. Semakin
akurat kita mengetahui posisi, semakin tidak akurat hasil pengukuran momentum. Oleh
karena itu, partikel tidak dapat dianggap memiliki posisi tepat pada satu
titik. Yang bisa ditentukan hanyalah probabilitas dalam menemukan sebuah
elektron di sekitar inti atom.
Awan Elektron
Model awan muncul dari
implikasi atas prinsip ketidakpastian. Ide-ide kita tentang struktur utama
sebuah atom yang terdiri dari inti, dikelilingi oleh elektron yang berputar di
lintasan kecil yang rapi (seperti planet-planet yang mengorbit mengelilingi
matahari) tidak akan menemukan relevansinya dalam kacamata mekanika kuantum. Prinsip
ketidakpastian memaksa kita untuk meninggalkan konsep lintasan atom tetap.
Sebaliknya, konsep awan elektron harus diadopsi sebagai gantinya.
Konsep ini menyatakan adanya
semacam awan imajiner di sekitar inti atom, dimana terdapat probabilitas untuk
menemukan elektron. Untuk menghitung probabilitas elektron pada berbagai
tingkat energi di berbagai kulit atom, lazim digunakan persamaan Schrodinger
mekanika kuantum. Persamaan Schrodinger menghitung potensi atom hidrogen.
Solusi untuk atom dan molekul lainnya ditemukan melalui perkiraan fungsi
gelombang atom hidrogen. Dari solusi persamaan Schrodinger untuk hidrogen, kita
akan mendapatkan fungsi gelombang untuk atom hidrogen yang merupakan produk
dari fungsi matematika.
Setiap elektron berputar di
sekitar inti dalam orbital atom dengan berbagai variasi nomor kuantum. Awan
probabilitas di sekitar inti atom ditentukan dengan modulus kuadrat fungsi
gelombang. Bentuk awan ini ditentukan oleh fungsi matematika yang terdapat pada
solusi persamaan Schrodinger. Singkatnya, awan elektron (electron cloud)
merupakan orbital atom yang menunjukkan kemungkinan terdapatnya elektron pada
suatu tempat tertentu.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar