Awan elektron: definisi, model dan teori

Definisi

Sebagian besar waktu, ketika orang memvisualisasikan sebuah atom, mereka memikirkan inti kecil bermuatan positif yang mengorbit oleh elektron bermuatan negatif yang berjalan di jalur yang dapat diprediksi. Sayangnya, pergerakan elektron jauh lebih rumit dari ini.

Sejauh yang kita tahu, elektron berkerumun di sekitar inti atom dengan cara yang tidak dapat diprediksi. Paling-paling, para ilmuwan dapat menebak di mana kemungkinan besar elektron berada pada waktu tertentu. Perilaku elektron yang tidak menentu paling baik dijelaskan oleh model awan elektron. Menurut definisi, awan elektron adalah area di sekitar inti atom tempat elektron paling mungkin ditemukan.

Model

Gambar ini menunjukkan atom helium pada tingkat atom. Di tengah adalah nukleus, yang terdiri dari dua proton dan dua neutron. Ini sangat kecil, hanya sepermiliar milimeter. Mengelilingi nukleus adalah awan elektron, sebuah bentuk bola yang memanjang di ketiga dimensi dari nukleus.

Anda akan melihat bahwa awan elektron bukanlah warna yang seragam; itu paling gelap pada intinya dan secara bertahap semakin terang semakin jauh Anda pergi. Gradien warna ini didasarkan pada probabilitas elektron , probabilitas menemukan elektron di lokasi tertentu. Secara umum, peluang menemukan elektron berkurang saat Anda bergerak lebih jauh dari nukleus.

Teori

Sejak John Dalton menghidupkan model atom pada awal 1800-an, para ilmuwan telah berjuang untuk memahami seluk-beluk struktur atom. Pada pertengahan 1920-an, penelitian yang mendukung model awan elektron mulai mendapatkan momentum ketika fisika klasik gagal menjelaskan fenomena seperti bagaimana elektron dapat terlihat di mana-mana sekaligus, atau mengapa elektron tidak dapat menabrak nukleus ketika memperoleh atau kehilangan energi.

Penelitian oleh Max Planck, Albert Einstein, dan Niels Bohr menemukan beberapa sifat tak terduga dari cahaya dan energi: Cahaya terdiri dari paket energi terpisah yang disebut kuanta , dan energi berperilaku seperti partikel dan gelombang. Elektron adalah pemancar energi, sehingga sifatnya terkait erat dengan cahaya dan energi. Perilaku energi dan elektron pada tingkat atom disebut mekanika kuantum setelah satuan energi terkecil, sebuah kuantum.

Di tahun-tahun berikutnya, fisikawan Erwin Schrodinger, Werner Heisenberg, dan Louis de Broglie memelopori upaya untuk memahami dan mendeskripsikan perilaku elektron. Werner Heisenberg membuktikan dalam prinsip ketidakpastian Heisenberg bahwa tidak mungkin mengetahui lokasi dan kecepatan elektron pada waktu yang bersamaan. Berdasarkan teori de Broglie bahwa materi dapat menunjukkan sifat bergelombang, Schrodinger mengembangkan konsep fungsi gelombang , sebuah fungsi yang memberikan kemungkinan lokasi elektron dengan energi total elektron. Saat disusun, data dari persamaan Schrodinger dapat digunakan untuk membuat diagram probabilitas elektron, atau awan elektron, untuk atom tertentu.

Model awan elektron dibuat sebagai kompromi antara apa yang dipahami fisikawan tentang perilaku elektron dan apa yang tidak mereka pahami. Mungkin model perilaku elektron yang lebih konkret akan muncul saat fisikawan terus menjelajahi dunia kuantum.

Ringkasan Pelajaran

Awan elektron mewakili area di sekitar inti atom tempat elektron paling mungkin ditemukan. Ini adalah bola yang mengelilingi inti mikroskopis, meskipun sering direpresentasikan sebagai cincin dalam gambar dua dimensi. Awan lebih gelap di dalam nukleus dan lebih terang di luar, yang berarti bahwa elektron lebih cenderung lebih dekat ke nukleus daripada jauh darinya.

Mekanika kuantum , ilmu yang menjelaskan bagaimana elektron bergerak di dalam atom, dikembangkan dari karya fisikawan seperti Max Planck, Albert Einstein, dan Niels Bohr, yang menemukan bahwa cahaya terdiri dari paket energi diskrit, yang disebut kuanta, yang berperilaku seperti sebuah partikel. dan gelombang.

Berdasarkan karya fisikawan Louis de Broglie dan Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger mengembangkan persamaan yang memberikan kemungkinan lokasi elektron berdasarkan tingkat energinya. Persamaan ini, diterapkan pada setiap elektron yang mengorbit inti, menghasilkan bentuk awan elektron.

Terminologi Unggulan

hasil pembelajaran

Lanjutkan pelajaran ini dengan kecepatan Anda sendiri, lalu coba:

• Tentukan awan elektron dan cirikan penampilannya.
• Sebutkan beberapa ilmuwan terkenal yang mempelajari fenomena ini.
• Kenali arti istilah ‘mekanika kuantum’