Model atom mekanika kuantum merupakan model atom paling mutakhir yang digunakan dalam dunia sains hingga saat ini. Dalam model ini, atom digambarkan sebagai suatu sistem yang terdiri dari inti atom di tengah—yang berisi proton dan neutron—sementara elektron mengelilingi inti tersebut dalam jalur-jalur tertentu yang disebut orbital.
Konsep ini pertama kali dikembangkan oleh fisikawan Erwin Schrödinger. Ia menyusun model ini berdasarkan Prinsip Ketidakpastian dari Heisenberg dan hipotesis Louis de Broglie mengenai sifat gelombang partikel. Berbeda dengan model atom sebelumnya yang menggambarkan lintasan elektron secara pasti, mekanika kuantum justru menyatakan bahwa keberadaan elektron hanya bisa diperkirakan dalam suatu area tertentu (orbital), bukan pada titik tertentu yang pasti.
Untuk mempermudah pemahaman, model ini bisa dianalogikan seperti sirkuit balap mobil. Inti atom diibaratkan sebagai pusat lintasan atau pit stop, sementara orbital adalah jalur sirkuit tempat mobil balap (elektron) bergerak. Kita tidak bisa menentukan di mana persisnya mobil berada saat waktu tertentu, namun kita tahu mobil itu selalu berada di jalurnya, bukan di luar lintasan seperti bangku penonton.
Dalam menentukan posisi relatif elektron, digunakan bilangan kuantum. Bilangan-bilangan ini muncul dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger dan memiliki arti fisik tertentu:
1. Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan ini menunjukkan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron. Semakin besar nilai n, semakin tinggi tingkat energinya dan semakin jauh elektron dari inti atom. Nilai bilangan kuantum utama dimulai dari 1 dan bertambah seterusnya (n = 1, 2, 3, dst). Nilai ini juga merepresentasikan jumlah orbital atau “jalan” yang dapat dimiliki suatu atom.
2. Bilangan Kuantum Azimut (l)
Bilangan kuantum ini menunjukkan bentuk dari orbital dan sering disebut sebagai bilangan subkulit. Nilai l bergantung pada nilai bilangan kuantum utama, yaitu berkisar dari 0 hingga n-1. Misalnya, untuk n = 2, maka l bisa bernilai 0 (subkulit 2s) atau 1 (subkulit 2p).
3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan ini menunjukkan orientasi orbital dalam ruang, terutama saat berada dalam medan magnet. Nilainya bergantung pada bilangan kuantum azimut dan berkisar dari -l hingga +l. Misalnya, jika l = 1, maka m bisa bernilai -1, 0, atau +1.
4. Bilangan Kuantum Spin (s)
Berbeda dari bilangan kuantum lainnya, spin tidak muncul dari persamaan gelombang Schrödinger, namun merupakan sifat intrinsik elektron yang menggambarkan arah rotasinya. Spin hanya memiliki dua kemungkinan: +1/2 (berlawanan arah jarum jam) atau -1/2 (searah jarum jam).
Model atom mekanika kuantum telah merevolusi pemahaman kita tentang struktur atom dan perilaku partikel subatomik. Meskipun kompleks, model ini memberikan penjelasan yang lebih akurat mengenai fenomena-fenomena fisika dan kimia di tingkat mikroskopis, termasuk pembentukan ikatan kimia dan spektrum energi atom.