1. Teori Atom Bohr
Pada waktu duduk di kelas X (satu) telah dipelajari berbagai model atom mulai dari model atom Thomson, Rutherford, dan akhirnya disempurnakan oleh Neils Bohr.
Model atom yang dikemukakan oleh Bohr mampu menjelaskan terjadinya garis- garis spektrum pada atom hidrogen, tetapi gagal untuk meramalkan terjadinya spektrum yang dipancarkan atom-atom unsur lain. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu. Masing-masing lintasan mempunyai tingkatan energi yang berbeda-beda. Jika lintasan energi semakin jauh, maka semakin tinggi energinya.
Elektron-elektron dapat pindah dari lintasan tingkat energi satu ke lintasan energi lain dengan cara menyerap atau melepaskan energi. Jika elektron pindah dari lintasan energi yang tinggi ke lintasan energi yang lebih rendah, maka akan melepaskan energi, sebaliknya elektron memerlukan energi untuk dapat pindah dari lintasan dengan energi rendah ke lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi.
Masih ingatkah kalian mengapa jika suatu senyawa tertentu memiliki warna yang berbeda-beda jika dibakar dalam nyala api? Perbedaan nyala yang dihasilkan oleh senyawa atau unsur tertentu dikarenakan terjadinya loncatan elektron dari lintasan energi yang lebih tinggi menuju lintasan energi yang lebih rendah.
2. Teori Atom Mekanika Kuantum
Model atom Bohr telah berhasil menerangkan terjadinya spektrum yang terjadi pada suatu unsur atau senyawa. Namun demikian model atom Bohr menjadi lemah karena munculnya teori ahli fisika lain.
Berkas cahaya jika dilewatkan prisma akan dibiaskan menjadi spektrum.
Max Planck (dikenal Planck) pada tahun 1900 mengemukakan pendapatnya bahwa gelombang cahaya memiliki sifat sebagaimana partikel. Hipotesis Planck tersebut kemudian dikembangkan oleh Louis de Broglie (dikenal de Broglie). Sekitar tahun 1923 de Broglie menjelaskan bahwa pada tingkatan partikel yang elementer, maka partikel mempunyai dua sifat, yaitu sebagai gelombang dan partikel. Sifat partikel ditunjukkan oleh kemampuan partikel yang dapat menumbuk suatu materi dan memenuhi hukum Einstein (E = mc2). Sifat sebagai gelombang memenuhi hukum E = hv yang merupakan persamaan gelombang. Teori de Broglie ini kemudian terkenal dengan teori dualisme partikel.
Elektron sebagai partikel mempunyai massa sangat kecil. Planck dan de Broglie berpendapat elektron bersifat sebagai partikel dan gelombang. Oleh karena elektron bersifat sebagai gelombang, maka teori atom Bohr yang mengatakan bahwa elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan dengan tingkat energi yang berbeda- beda menjadi kurang benar. Mengapa?
Gelombang/Ombak laut
Coba kalian lihat sifat gelombang, misalnya gelombang air, gelombang tali, atau gelombang yang lain. Terlihat bahwa gelombang-gelombang tersebut tidak bergerak dalam suatu lintasan yang berbentuk garis, melainkan dalam suatu daerah tertentu. Namun demikian, daerah tersebut tetap merupakan daerah yang diskontinu dan dapat dikuantifikasikan. Inilah yang merupakan awal dari munculnya teori mekanika kuantum.
Banyak teori yang memberikan sumbangan terhadap lahirnya teori mekanika kuantum. Namun, yang dianggap sebagai dasar lahirnya adalah karya Heisenberg dan Schrödinger. Pada tahun 1926 berdasarkan karya de Broglie, Schrödinger mengembangkan suatu persamaan yang mengkaitkan sifat-sifat gelombang dengan energi elektron. Persamaan Schrödinger berbentuk sebagai berikut:
Persamaan tersebut merupakan persamaan diferensial kedua yang menyatakan energi total (E) dan energi potensial (Ep) dari suatu partikel dalam massa m dan sebagai fungsi dari posisinya dalam tiga dimensi (x, y, dan z). Persamaan tersebut jelas menunjukkan bahwa elektron tidak berada dalam satu garis (dimensi satu) sebagaimana teori atom Bohr, melainkan dalam suatu ruang (dimensi tiga).
Teori mekanika kuantum menjelaskan bahwa elektron yang bersifat sebagai gelombang tidak mungkin berada dalam suatu lintasan sebagaimana teori atom Bohr. Jika elektron berada dalam suatu daerah atom, maka posisi atau lokasi elektron tidak dapat ditentukan secara pasti. Keberadaan elektron hanya dapat dikatakan di daerah yang kebolehjadiannya paling besar. Daerah yang mempunyai kebolehjadian terdapatnya elektron dikenal dengan istilah orbital. Orbital didefinisikan sebagai daerah atau ruang di sekitar inti yang kemungkinan ditemukannya elektron terbesar. Sekarang jangan kalian bingung, perbedaan antara teori atom klasik dengan teori atom mekanika kuantum. Walau bagaimanapun teori atom Bohr tetap dapat digunakan, karena ini merupakan teori yang sederhana untuk dipahami sebelum mempelajari teori atom mekanika gelombang.
Lautan elektron.
Lokasi elektron yang tepat tidak dapat ditentukan, tetapi kebolehjadian elektron berada di lokasi tertentu dapat dihitung dari persamaan Schrödinger. Suatu elektron bisa menempati seluruh orbital, meskipun kebolehjadian elektron pada tiap posisi dalam orbital tidak sama. Agar lebih mudah dimengerti coba kalian bayangkan bahwa elektron merupakan partikel yang bergerak dari suatu tempat ke tempat lain dengan sangat cepat, sehingga elektron agak menyerupai lautan elektron atau ruangan yang rapatannya beranekaragam dalam orbital tersebut. Kebolehjadian terbesar menemukan elektron pada suatu posisi tertentu ditafsirkan sebagai kuadrat fungsi gelombang ( < 2 ) pada suatu titik.