Perkembangan Mekanika Kuantum

                               PERKEMBANGAN MEKANIKA KUANTUM

          Pada teori atom dilakukan perkembangan untuk menyempurnakan teori atom sebelumnya. Perkembangan teori atom tersebut dimulai dari teori john Dalton hingga ke teori mekanika kuantum. Bermula pada gagasan teori John Dalton (1766-1844) yang menyatakan bahwa teori ini lebih spesifik dibandingkan dengan teori atom sebelumnya, yaitu teori yang dikemukakan oleh democritus. Hal ini menandai dimulainya era kimia modern. Dalam gagasannya dalton mengemukakan pendapat tentang atom berdasarkan hukum kekekalan massa dari lavoisier dan hukum perbandingan tetap dari proust. 

Adapun teori atom dalton berisi : 

1. Atom adalah bagian paling kecil dari sebuah materi yang tidak dapat dibagi lagi.

 2. Dalton memperkenalkan teori atomnya dengan nama "teori atom bola pejal" , atom diibaratkan seperti bola pejal yang sangat kecil, unsur yang sama memiliki atom yang identik (unsur berbeda memiliki atom yang berbeda)

 3. Reaksi kimia adalah reaksi penggabungan atau reaksi pemisahan kembali dari atomatom. Sehingga atom tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.

          Setelah diketahui gagasan terkait teori Dalton tersebut ternyata teori atomya masih memiliki kekurangan yaitu tidak dapat menerangkan suatu larutan yang dapat menghantarkan listrik seerti suatu bola pejal yang tidak bisa menghantarkan listrik, padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Sehingga pasti ada partikel lain yang dapat menimbulkan daya hantar listrik. Akan tetapi meskipun banyak hipotesis dalton yang dinilai salah karya karyanya merupakan langkah yang penting untuk karakterisasi sebuah atom.

          Kemudian pada tahun 1898-1903 muncul teori dari JJ Thompson menyatakan Postulat Thompson tentang sinar katoda menjelaskan bahwasannya aliran negatif dari partikel yang berasal dari sinar katode dicirikan sebagai elektron. e/m = -1.76×10⁸ C/g dimana e sama dengan muatan elektron (coulumb) dan m sebagai massa elektron (g). Karena harga e/m tidak bergantung dengan jenis logam pada katode, dan tidak bergantung.pula pada jenis gas yang ada di dalam tabung, sehingga dapat ditetapkan elektron sebagai partikel dasar yang menyusun sebuah atom. Dan dapat diketahui juga awal pemahaman para ilmuwan-ilmuwan dahulu tentang komposisi dari atom diawali karena adanya teori atomThompson.

Dari teori Thompshon sitemuan hipotesis: 

1. Thompson berpendapat bahwasanya seluruh atom terdapat elektron didalamnya, karena elektron dapat diproduksi. 

2. Tidak hanya muatan negatif, terdapat muatan positif pula guna menetralkan dari atom tersebut.

 3. Thompson memperkenalkan struktur dari teori atomnya dengan nama "teori atom roti kismis" dimana awan elektron dan proton menyebar di seluruh atom seperti kismis menyebar di sebuah roti.

          Ternyata sama juga dengan teori sebelumnya, bahwa teori dari Thompshon ini masih memiliki kekurangan yaitu model atomnya yang tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

         Berlanjut Pada tahun 1913 Niels Bohr mengembangkan model atom hidrogen berdasarkan teori atom. Teori kuantum oleh Rutherford dan Planck. Dalam atom Rutherford, Fisika klasik bertentangan dengan stabilitas atom hidrogen yang diamati. model atom Rutherford, yang memiliki model atom yang mirip dengan tata surya, mengalami beberapa kesulitan Masalah utama adalah hilangnya energi karena radiasi. Partikel bermuatan yang dipercepat memancarkan radiasi elektromagnetik. Elektron dalam atom harus berputar di sekitar nukleus untuk menopang diri mereka sendiri namun, agar elektron tidak tertarik ke inti, mereka juga harus memancarkan radiasi. Konstanta elektromagnetik. Elektron ini secara bertahap mendekati nukleus Itu berputar dan akhirnya jatuh ke inti.

          Pada teori ini ditemuan kekurangan bahwa Pengamatan oleh Bohr ternyata energi yang dipancarkan tidak berubah, jadi Bohr membantu mengembangkan teorinya tetapkan empat prinsip dasar: Kesulitan lain adalah teori Rutherford tidak ada penjelasan mengapa atom memiliki masa hidup yang begitu lama (stabilitas atom).Model atom Rutherford juga gagal menjelaskan spektrum atom diskrit yaitu eksperimen pelepasan dalam gas yang dilakukan pada akhir abad ke-19 Sebuah atom gas dimasukkan ke dalam tabung kaca bertekanan rendahmemancarkan foton pada frekuensi tertentu.

         Sedangkan Pada tahun 1913 juga , Niels Bohr mencoba menjelaskan garis spektrum atom hidrogen menggunakan teori kuantisasi. Bohr mengusulkan bahwa ketika sebuah elektron dalam orbital atom menyerap energi kuantum, electron bergerak ke orbital yang lebih tinggi. Di sisi lain, ketika elektron melepaskan kuantum energi, ia jatuh ke orbit yang dekat dengan nukleus. Dia mengajukan teori ini untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana struktur atom terkandung dalam materi. Namun, ternyata terdapat kekurangan pada teori ini yaitu Bohr tidak dapat menjelaskan bagaimana interaksi atom-atom penyusun tersebut dapat membentuk rakitan makroskopik dengan sifat fisika dan kimia. 

          Teori Rutherford tidak memprediksi muatan listrik inti, tetapi data massa elektron, sinar-X dan spektrum sinar-X menunjukkan bahwa pasti inti bermuatan listrik positif, dan elektron terdistribusi di sekitarnya untuk membentuk atom netral. Ketergantungan hamburan partikel alpha kepada defleksi angular, ketebalan lapisan yang dilalui, muatan listrik inti, energi sinarX dapat diprediksikan oleh teori Rutherford dan prediksi ini tepat dikonfirmasikan oleh eksperimen Geiger dan Marsden (19l3) selanjutnya. Sesuai dengan hasil penelitian Barkla mengenai hamburan sinar-X dan dengan basil spektrurn sinar-X oleh Moseley (19l3, 1914).

         Pada tahun 1924 Louis de Broglie memberikan teorinya tentang gelombang benda. Menurutnya gerakan partikel memiliki ciri dari gelombang. Louis meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Melalui hasil penelitian inilah ia mengusulkan bahwa "materi mempunyai sifat gelombang dan juga partikel" yang sering disebut dengan prinsip dualisme gelombang dan partikel. Menurut Louis de Broglie sifat partikel dan juga gelombang pada suatu materi tidak dapat tampak sekaligus l, sifat yang tampak bergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya juga dimensi sesuatu hal yang berinteraksi dengannya. Menurutnya partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang, teori tersebut didukung oleh fakta adanya petir dan kilat.

         Dan hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C.Davidson an LH Giermer dan juga GP Thomas dalam eksperimen difraksi berkas elektron pada tahun 1927 dan pada tahun 1929 ia mendapatkan hadiah Nobel fisika atas penelitiannya. Dan prinsip dualitas inilah yang menjadi cikal bakal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger. Akan tetapi setelah ditelusuri kembali ternata teori de Brroglie masih mempunyai kekurangan yaitu hanya dapat menerangkan spektrum atom dengan nomer atom lebih besar 1 serta tidak dapatmenjelaskan pengaruh medan magnet dalam atom hidrogen.

         Kemudian pada tahun 1972, Heisenberg mengembangkan suatu teori yang ditentang Einstein habis-habisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori Heisenberg ini semakin akurat kita menentukan posisi suatu benda, maka makin tidak akurat momentum nya (atau kecepatannya) begitupun sebaliknya. Jadi kita tidak dapat menentukan letak benda secara akurat yang artinya benda mempunyai kemungkinan berada dimana saja. 

         Walaupun ditentang oleh fisikawan seterkenal Einstein, rupanya Heisenberg tidak merasa jera, Ia maju terus mengembangkan teorinya. Usahanya pun tidak sia-sia, karena pada akhirnya teori Heisenberg ini menjadi salah satu fondasi dari teori mekanika kuantum. Kini mekanika kuantum menjadi primadonanya fisika. Dan juga berkat adanya mekanika kuantum inilah orang dapat mengembangkan berbagai teknologi mutakhir yang ada sekarang ini, mulai dari TV, kulkas, mainan elektronika dll.

          Kemudian berlanjut pada tahun 1927 yaitu teori Erwin Schrodinger yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan posisi atau kedudukan electron dalam atom. Konsep teori mekanika kuantum schrodinger bisa disebut dengan mekanika gelombang. Menurut Schrodinger kedudukan electron dalam suatu ataom tidak dapat ditentukam secara pasti, tetapi yang dapat ditentukan ialah kebolehjadian menemukan electron pada suatu titik dengan jarak tertentu dari inti, hal itu sependapat dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Scrhodinger merumuskan persamaan gelombang pergerakan electron dalam bentuk fungsi ruang tiga dimensi. Ruangan yang memiliki kebolehjadian ditemukannya electron diosebut dengan orbital. Schrodinger juga merumuskan bentuk dan tingkat energi dari suatu orbital. 

          Model orbital dari mekanika kuantum Scrhodinger digambarkan menyerupai awan. Semakin rapat awan electron maka kebolehjadian menemukanw electron akan semakin mudah. Sedangkan semakin renggang awan electron, kebolehjadian menemukan electron akan semakin sulit. Orbital menggambarkan tingkat energi electron. Orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk subkulit, dan subkulir akan bergabung membentuk kulit. Dengan kata lain, kulit terdiri dari gabungan subkulit, dan subkulit terdiri dari gabungan orbital.

        Persamaan gelombang Scrodinger dapat menyatakan kedudukan suatu orbital dengan bilangan gelombang, yaitu bilangan utama (n) untuk menyatakan tingkat energi, bilangan azimuth (l) untuk menyatakan bentuk orbital dan bilangan kuantum magnetic untuk menyatakan orientasi dari bentuk dan tingkat energi orbital. Keuntungan dari teori persamaan gelombang Scrhodinger yaitu dapat menyebutkan kedudukan serta pergerakan electron di dalam atom. Sedangkan kelemahannya yaitu persamaan gelombang hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak atau atom dengan electron tunggal.

        Dan setelah munculnya berbagai macam teori maka semuanya dapat disempurnakan oleh teori Mekanika Kuantum. Yang mana pada akhir abad ke 19 dan awal abad ke 20, semakin jelas bahwa konsep-konsep fisika memerlukan penyempurnaan. Hal ini disebabkan karena mekanika klasik dianggap tidak mampu menjelaskan banyaknya fakta eksperimen yang menyangkut perilaku sistem yang berukuran atom, bahkan teori mekanika klasik memberi distribusi spektral yang salah radiasi dari suatu rongga yang dipanasi. Maka dari itu munculah teori Mekanika Kuantum yang dikembangakan melalui pendekatanpendekatan oleh Erwin Schrodinger, Warner Heisenberg dan lain-lain pada tahun 1952-1926 di tempat yang terpisah.

        Pada Mekanika kuantum ini menghasilkan hubungan antara kuantitas yang teramati, tetapi prinsip ketidaktentuan menyebutkan bahwa kuantitas teramati bersifat berbeda dalam kawasan atomik dan dalam mekanika kuantum kedudukan dan momentum awal partikel tidak dapat diperoleh dengan ketelitian yang cukup Maka dari itu teori kuantum merupakan gagasan paling cemerlang yang pernah di buat manusia, karena teori ini berhasil menjelaskan ribuan gejala fisika seperti susunan berkala unsur unsur dan terjadinya reaksi kimia, kestabilan DNA dan terjadinya reaksi kimia.

DAFTAR PUSTAKA 

Aini, N.R..2020.Sejarah Perkembangan Fisika (Kuantum) Dari Klasik Hingga Modern.Universitas Lampung. 

Beiser, A. The Houw Liong. 1990. Konsep Fisika Modern, edisi keempat (Diterjemahkan oleh The Houw Liong). Jakarta: Erlangga

 Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Jilid 1Edisi 3. Jakarta: Erlangga. 

Keenan, dkk. 1986. Kimia Untuk Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga. 

McEvoy, J.P.,& Zarate, O.1996. Teori Kuantum For Beginners. Bandung.Penerbit Mizan 

Sudiarta, I. W. 2019. Mekanika Kuantum. CV. Garuda Ilmu. 

Sulastri,& Rahmadhani, F. 2017. Buku Ajar-Dasar Kimia I.Aceh: Syiah Kuala University press.

 Vilmala, B.K..2020.Revolusi saintifik dalam perkembangan mekanika.jurnal filsafat Indonesia. Vol 3 no 1. 

Wiyatmo, Y. 2010. Fisika Modern. Yogyakarta: Pustaka Pelajar . Yosi A. Pendalaman Materi Fisika: Mekanika Kuantum. Jurdik Fisika UNY, 1-22.