Awan Elektron

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.