Kimia & Pengetahuan Lingkungan Industri

1. Teori Quantum
Fakultas Tehnik Industri
Universitas Mercu Buana

2. PENGERTIAN DASAR TEORI QUANTUM
Secara linguistik, kuantum atau "quantum" [jamak: quanta], berasal dari
bahasa Latin, "quantus:, yang berarti berapa banyak, atau ukuran banyak
sesuatu, yang juga menjadi asal kata kuantitas (quantity), memiliki arti
lebih-kurang sama dengan "qadarun" dalam bahasa Arab, yang
berarti kadar atau ukuran tertentu.
Secara terminologi, kuantum atau "quantum" [jamak: quanta] dalam
fisika, mengandung arti kantong, kadut, paket, atau bungkusan.
Berdasarkan pada Teori Kuantum (Quantum Theory, QT, QUT) dalam
fisika, tenaga atau energi hadir dalam satuan terpisah atau
unit diskrit (discrete), sebagai paket energi yang disebut kuantum.
Sebagai misal, kuantum dari tenaga cahaya atau energi radiasi
elektromagnetik, dinamakan foton (photon), sedangkan dalam konteks
tertentu, kuantum dari energi nuklir, dinamakan meson.

3. SEJARAH DASAR TEORI QUANTUM
Teori Kuantum (Quantum Theory, QT, QUT) bermula di 1900 ketika fisikawan Jerman, Max
Karl Erns Ludwig Planck (1858–1947), menjelaskan fenomena pancaran badan hitam (black
body radiation, BBE, BABOR), bahwa energi tak dipancarkan secara rata dan sinambung,
tapi terputus-putus dalam paket-paket dengan jeda tertentu, yang disebut kuantum,
sehingga disebut Teori Kuantum Planck (Planck Quantum Theory, PQT, PLAQUT), dimana
kuantitas energi sebanding dengan suatu konstanta, dan sebanding dengan frekuesi radiasi
atau berbanding terbalik dengan perioda waktu radiasi, yang dapat dinyatakan secara
matematik dalam formula fisika.
E = h . f = h / T
dimana,
E, kuantitas energi radiasi, dalam unit Joule (J), 5 dimensi
h, konstanta Planck = 6,625.196 x 10^-34 Joule.second (J.s), 6 dimensi
f, frekuensi radiasi, dalam unit Hertz (Hz) atau siklus per sekon (cps), 1 dimensi
T, perioda waktu radiasi, dalam unit second (s), 1 dimensi

4. Di 1905, fisikawan Jerman, Albert Einstein (1879–1955), menggunakan teori kuantum Planck untuk
menjelaskan efek fotolistrik (photoelectric effect, PEE). Di 1907, ia juga menggunakan teori kuantum
untuk teori tampungan panas khas (theory of specific heat capacity, TOSHC).
Di 1913, fisikawan Denmark, Neils Bohr (1885–1962) menggunakan teori kuantum Planck dalam teori
atomik Bohr (Bohr atomic theory, BAT).
Sukses teori kuantum berlanjut, di 1923, efek teori tumbukan dan pencaran partikel oleh fisikawan
Amerika Serikat, Arthur Holly Compton (1892–1962) [Compton Effect].
efek pergeseran spektra oleh fisikawan Jerman, Johannes Stark (1874–1957) [Stark Effect].
Kemudian di 1927, pernyataan bahwa tak ada elektron atau partikel meson dalam satu atom dapat
berada dalam status kuantum sama oleh fisikawan Austria, Wolfgang Pauli (1900–1958) [Azas
Pengecualian Pauli (Pauli Exclusion Principle, PEP), 1927] juga ditemukan bahwa status kuantum tak
dapat secara eksak oleh fisikawan Jerman, Werner Karl Heisenberg (1901–1976) [Azas Ketaktentuan
| Ketakpastian Heisenberg (Heisenberg's Uncertainty Principle, HUP), 1927)], dan lain sebagainya

5. TEORI KUANTUM MEMILIKI 3 DASAR
1.Sifat gelombang materi yang dikembangkan oleh De Broglie (1924)
2.Persamaan gelombang yang dikembangkan oleh Schrodinger (1927)
3.Prinsip ketidakpastian yang dikembangkan oleh Heisenberg (1927).

6. SIFAT GELOMBANG MATERI YANG DIKEMBANGKAN
OLEH DE BROGLIE
Tahun 1923 seorang fisikawan Perancis, Louis De Broglie
mengusulkan bahwa elektron mempunyai sifat gelombang dan sebagai
partikel.
De Broglie menghitung bahwa setiap partikel mempunyai panjang
gelombang yang sama dengan konstanta plank (h) yang dibagi dengan
momentum partikel (p).

7. PERSAMAAN GELOMBANG YANG DIKEMBANGKAN
OLEH SCHRODINGER
Planck dan Einstein menyatakan bahwa radiasi energi selain bersifat gelombang juga bersifat partikel.Planck dan Einstein menyatakan bahwa radiasi energi selain bersifat gelombang juga bersifat partikel.
SchrodingerSchrodinger mengemukakan teorinya bahwa materi yang bergerak selalu disertai gelombang. Jadi, partikelmengemukakan teorinya bahwa materi yang bergerak selalu disertai gelombang. Jadi, partikel
selain bersifat materi juga dapat bersifat gelombang.selain bersifat materi juga dapat bersifat gelombang.

8. PRINSIP KETIDAKPASTIAN YANG DIKEMBANGKAN
OLEH HEISENBERG
Werner Heisenberg (1927) membuktikan bahwa kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukanWerner Heisenberg (1927) membuktikan bahwa kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukan
dengan pasti pada saat yang sama. Konsep Heisenberg itu dikenal sebagai konsep ketidakpastian Heisenberg.dengan pasti pada saat yang sama. Konsep Heisenberg itu dikenal sebagai konsep ketidakpastian Heisenberg.
Elektron tidak mungkin mempunyai orbit (kulit) yang pasti dalam mengelilingi inti, yang mungkin dapatElektron tidak mungkin mempunyai orbit (kulit) yang pasti dalam mengelilingi inti, yang mungkin dapat
ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron di daerah tertentu dalam atom. Daerah atau ruangditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron di daerah tertentu dalam atom. Daerah atau ruang
tempat elektron dapat ditemukan disebut orbital. Orbital merupakan tingkat energi tertentu dalam atom.tempat elektron dapat ditemukan disebut orbital. Orbital merupakan tingkat energi tertentu dalam atom.
Besar, bentuk, dan kedudukan dalam ruang suatu orbital ditentukan berdasarkan teori mekanika gelombangBesar, bentuk, dan kedudukan dalam ruang suatu orbital ditentukan berdasarkan teori mekanika gelombang
atau mekanika kuantum.atau mekanika kuantum.

9. MODEL ATOM BOHRMODEL ATOM BOHR

10. SEJARAH PERKEMBANGAN MODEL ATOM
Pada tahun 400 SM seorang filsuf Yunani bernama Democritus,
mengemukakan bahwa pembagian materi bersifat diskontinu, jika suatu
materi dibagi dan dibagi lagi maka pada akhirnya akan diperoleh partikel
terkecil yang tidak dapat dibagi lagi, partikel kecil tersebut disebut atom (a =
tidak ; tomos = terbagi) .
Namun demikian teori tentang atom tersebut hanya merupakan spekulasi
filsafat saja dan pengertiannya masih sangat kabur.
Model atom mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan
ilmu pengetahuan dan berdasarkan fakta-fakta eksperimen

11. MODEL ATOM BOHR
Niels bohr menyempurnakan teori Rutherford yang telah ada sebelumnya.
Kelemahan teori atom Rutherford yaitu: tidak mampu untuk menerangkan
mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom sebagai akibat gaya elektrostatik
inti terhadap electron
Berdasarkan asas fisika klasik, elektron sebagai partikel bermuatan bila
mengitari inti yang muatannya berlawanan, lintasannya akan berbentuk
spiral sehingga akhirnya jatuh ke inti

12. Pada tahun 1913, Niels Henrik David Bohr melalui percobaannya tentang
spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran
keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan
Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari
Rutherford dan teori kuantum dari Planck
A. Model atom bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti
atom berukuran sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh
elektron , yang mempunyai orbit (kulit atom).

13. • Huruf K,L,M dst menyatakan lintasan atua orbit electron pada setiap tingkat.
Tingkat 1 (n=1) disebut orbit K, n=2 disebut orbit L, dst.
Tiap tingkatan energi akan diisi oleh sejumlah electron tertentu
Jumlah electron maksimal setiap tingkatan energi adalah 2n2
Misalnya : pada tingkat energi 1, jumlah electron maksimalnya adalah 2x12
=2, dst

14. B. Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan tertentu yang
diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada diantara dua
lintasan.
Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi
terendah. Keadaan seperti itu disebut tingkat dasar.
C. Elektron bisa berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Apabila elektron
berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan
sebaliknya akan menyerap energi.

15. Jika suatu atom dipanaskan atau disinari, elektron akan menyerap energi
dalam bentuk foton cahaya yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi
yang lebih tinggi. Keadaan itu disebut keadaan tereksitasi.

16. MODEL ATOM BOHR IV

17. KELEMAHAN TEORI ATOM BOHR
a. Melanggar asas asas ketidakpastian heisenberg karena elektron
mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
b. Model atom Niels Bohr hanya dapat menerangkan spektrum dari
atom atau ion yang mengandung satu elektron
c. Tidak dapat menjelaskan efek zeeman (tambahan garis-garis
spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan dalam medan magnet)

18. Terima Kasih