Atom Bhor-Sommerfelo

Teori Bohr telah membahas garis-garis spektrum hidrogen, tetapi tidak memberi penjelasan tentang peruraian garis-garis spektrum menjadi garis-garis yang lebih lembut (stuktur lembut) jika percobaan dilakukan dengan spektroskop dengan daya urai yang lebih kuat.

Karena itulah Sommerfeld menetapkan bahwa orbit-orbit elektron tidak hanya berbentuk lingkaran tetapi mungkin juga berbentuk elips dan bentuk lingkaran itu hanyalah suatu bentuk khusus dari pada elips. Dalam gerakan suatu elektron mengelilingi inti atom, maka gerakan itu akan terganggu oleh pengaruh muatan positif inti atom , sehingga berbentuk elips. Kecepatan elektron adalah terbesar pada posisi terdekat   dari inti atom dan terkecil bila terjauh dari inti atom.  Kecepatan yang terus-menerus  berubah itu menyebabkan massa efektif dari elektron juga berubah-ubah dan ini semua mengakibatkan  orbit elektron bergeser. Pergeseran orbit menyebabkan energi  dari elektron agak berubah sehingga  terjadi stuktur lembut pada spektrumnya.

Akibat-akibat modifikasi teori Bohr oleh Sommerfeld:

a.       Orbit-orbit stasioner dari Bohr (tingkatan energi) masih terbagi lagi atas beberapa sub level yang masing-masing energinya berselisih sedikit karena perbedaan bentuk orbit.

b.      Adanya orbit-orbit elektron yang saling berpenetrasi.

Distribusi Elektron Menurut teori Bohr-Sommerfeld

Meskipun teori Bohr-Sommerfeld tidak dapat dipakai untuk menerangkan keadaan energi dari atom-atom yang berisi lebih dari satu elektron, namun masih berharga untuk menerangkan secara kualitatif sifat-sifat kimia dan sifat-sifat fisika dari atom-atom yang kompleks sebab dapat memberi gambaran  yang mudah dan jelas tentang keadaan atom , meskipun sebenarnya gambaran itu kurang teliti.

Sebagai bahan pelengkap untuk menyusun  distribusi elektron atom-atom unsur berdasarkan model atom hidrogen dari Bohr digunakan:

1.       Penemuan Moseley tentang spektrum sinar X dari berbagai unsur yang terdiri dari garis-garis spektrum K, L, M, dst dan adanya hubungan kuantitatif antara frekuensi dari garis-garis tesebut dengan nomor atom unsur-unsur yang diperiksa.

2.       Lewis dan Kossel yang menyatakan bahwa gas-gas mulia bersifat inaktif karena kulit elektronnya yang terluar berisi 8 elektron dan isi elektron dari kulit-kulit dalamnya telah mencapai maksimum. Kecuali Helium yang hanya mempunyai 2 elektron.

3.       Langmuir yang menyempurnakan pernyataan dari Lewis dan Kossel tersebut.

4.       Postulat-postulat  Bury  yang menyatakan :

a.       Isi elektron maksimum suatu kulit adalah 2n²  untuk n = nomor kulit

Kulit ke-1 = kulit K berisi maksimal 2 elektron

Kulit ke-2 = kulit L berisi maksimal 8 elektron

Kulit ke-3 = kulit M berisi maksimal 18 elektron

Kulit ke-4 = kulit N berisi maksimal 32 elektron, dst

b.      Kulit elektron terluar suatu atom tidak dapat berisi lebih dari 8 elektron

c.       Suatu kulit elektron tidak mungkin berisi lebih dari 8 elektron sebelum kulit elektron berikutnya terbentuk.

5.       Sistem periodik unsur.

(penjelasan lebih lanjut tentang stuktur atom akan dibahas di artikel Struktur Atom)

Teori Atom Mekanika Kuantum

Menurut Niels Bohr, elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu dan elektron dapat berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi lain. Model atom Bohr ini ternyata memiliki dua kelemahan yaitu : pertama, Hanya dapat menerangkan spektrum atom yang sederhana seperti hidrogen, tetapi tidak dapat menerangkan lebih rumit (nomor atom lebih dari 1), misalnya atom helium. Spektrum Helium yang bernomor atom 2 tidak dapat di jelaskan oleh teori atom Bohr ini. Kedua, teori Bohr tidak dapat menjelaskan pengaruh medan magnet dalam atom hidrogen, seperti mengapa spektrum hidrogen memiliki garis-garis tambahan ketika di pengaruhi medan magnet.

Ketidakmampuan model atom Bohr menerangkan struktur atom selain Hidrogen dan gejala atom dalam medan magnet di sempurnakan oleh ahli Fisika Prancis, Louis de Broglie pada tahun 1924. Menurut de Broglie, Selain bersifat partikel, elektron dapat bersifat gelombang, sedangkanNiels Bohr berpendapat bahwa elektron adalah partikel. Teori de Broglieini berlandaskan pada persamaan Einstein untuk foton (E = hf) dan di kenal dengan nama teori gelombang de broglie. Secara matematika, Teori gelombang de Broglie dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.

λ = h/mv

λ = panjang gelombang partikel

h = tetapan Planck = 6,63 x 10_­­­_­^-34 J.s

v = kecepatan partikel yang bergerak

m = massa partikel

Pendapat de Broglie kemudian di kaji lebih mendalam oleh fisikawanAustria Erwin Schrodinger pada 1926. Ia mengutak-atik teori gelombang de Broglie ke dalam suatu bentuk persamaan matematika dan berhasil merumuskan persamaan Schrodinger.

Berdasarkan teori Schrodinger ini, posisi elektron dalam kulit elektrontidak dapat di tentukan dengan pasti. Jadi, berdasarkan teori Schrodinger,gerak jatuh elektron tidak mengikuti persamaan gerak newton yang menjadi rujukan model atom Bohr.

Persamaan Schrodinger di dukung oleh Werner Heisenberg yang menyatakan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. Berdasarkan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg, Sifat alam semesta tidak memungkinkan posisi suatu partikel yang sedang bergerak dapat di tentukan dengan pasti. Persamaan Schrodinger dan prinsip ketidakpastian Heisenberg ini melahirkan Model atom Mekanika Kuantum. Menurut Model atom ini,Struktur atom dapat di simpulkan sebagai berikut.

1.       Posisi elektron dalam atom tidak dapat di tentukan dengan pasti

2.       Atom mempunyai kulit elektron

3.       Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron

4.       Setiap subkulit elektron memiliki sub-subkulit elektron (orbital)

5.       Elektron memiliki arah rotasi terntentu.

Jadi, model atom mekanika kuantum dapat di analogikan dengan ilustrasi sebagai berikut :

“suatu perumahan (kulit) terdiri atas rumah-rumah (subkulit), setiap rumah terdiri atas kamar-kamar (sub-subkulit/orbital)”