Model atom yang dikembangkan Bohr untuk atom hidrogen bertabrakan dengan prinsip Heisenberg, karena di dalamnya, posisi dan kecepatan elektron dihitung secara bersamaan. Karena keterbatasan caral Bohr , dan sifat seperti gelombang yang dimiliki elektron, perlu untuk mengembangkan caral atom yang berbeda, sebagai alternatif.
Model baru ini didasarkan pada mekanika kuantum gelombang . Dengan cara yang sama seperti mekanika klasik digunakan untuk mengajari kita dunia makroskopik, mekanika kuantum digunakan untuk membuat deskripsi tentang dunia mikroskopis, yaitu elektron dan partikel kecil. Mekanika kuantum memberitahu kita tentang perilaku elektron dalam atom dan molekul dan, oleh karena itu, adalah pengaturan teoritis yang ideal untuk studi ikatan dalam kimia.
Untuk mempelajari caral mekanika kuantum untuk atom hidrogen , diperlukan peralatan matematika yang cukup kompleks; itulah sebabnya kami hanya akan berbicara secara kualitatif untuk caral tersebut, dengan menekankan persamaan gelombang.
Dalam mekanika kuantum, sifat partikel seperti gelombang dipertimbangkan dan deskripsi dibuat dari perilaku yang diambil sistem, yang dikenal sebagai persamaan gelombang. Mekanika kuantum mewakili elektron melalui fungsi gelombang yang biasanya diwakili oleh huruf ψ . Fungsi gelombang berasal dari penyelesaian persamaan gelombang yang digunakan untuk mewakili atom tertentu, dan setiap fungsi gelombang diberi status energi.
Ilmuwan kelahiran Austria Erwin Schrödinger mempresentasikan persamaan gelombang yang dapat diterapkan pada atom hidrogen. Fungsi gelombang, atau solusi yang dimiliki persamaan gelombang untuk atom tersebut, ditentukan oleh nilai nilai yang dikenal sebagai bilangan kuantum , yang diwakili oleh huruf n, l dan ml. Nilai-nilai tersebut merupakan bilangan bulat yang diberikan dari hasil matematika persamaan gelombang. Masing-masing dikenal sebagai orbital , dan mereka memiliki tingkat energi yang diizinkan untuk elektron dalam atom.
Menjadi sulit untuk membayangkan caral atom di mana elektron adalah gelombang. Namun, caral mekanika kuantum memungkinkan untuk menggambarkan elektron dalam hal probabilitas, yaitu, tempat menunjukkan posisi di mana ia berada dalam elektron, ini berbicara tentang probabilitas yang ada untuk menemukan elektron dalam zona atau wilayah tertentu dari ruang di sekitar inti atom.
Fungsi gelombang sebenarnya tidak memiliki arti fisis yang spesifik. Namun, kuadrat dari, pada titik tertentu dalam ruang, mengacu pada probabilitas dalam arti matematis bahwa ada untuk menemukan elektron dengan energi tertentu pada titik itu.
Cara ideal untuk membayangkan elektron adalah dengan menganggapnya sebagai awan bermuatan negatif, yang tersebar di sekitar nukleus, yang dapat diwakili oleh diagram titik-titik. Area yang memiliki kerapatan titik yang tinggi dianggap sebagai kerapatan elektron yang tinggi, dan area inilah yang memiliki kemungkinan besar untuk menemukan elektron. Sebaliknya, jika peluang bertemu elektron tersebut di daerah tertentu sangat kecil, kerapatan elektron di daerah tersebut juga akan berkurang.