STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

I. TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM

       a.       Teori yang mendasari

1. Teori / hukum Einstein dikenal dengan energi foton

E= mc2

artinya suatu materi yang bermasa 1 gram mempunyai energi sebasar 8.9874 x 10 10 kj.

Menurut Einstein radiasi gelombang elktromagnetik mempunyai sifat partikel dan radiasi ituDikenal dengan energi foton.

 2. Teori Max Planck

Menurut planck radiasi gelombang elektromagnetik bersifat diskrit artinya suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnetik dalam ukuran paket-paket kecil yang disebut dengan kuanta/kuantum.

Besarnya energi itu tergantung kepada frekuensi dan panjang gelombang radiasinya.

E = hv

E= hc/λ

E = Energi foton

h = tetapan planck (h= 6.63×10-34 js)

energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, semakin besar panjang gelombang semakin kecil energi fotonnya.

3. Hipotesis Louis de Broglie

Menurut de Broglie suatu benda bermasa m yang bergerak dengan kecepatan v membentuk gelombang sebesar

 λ = h/mv

Sehingga de Broglie menyimpulkan bahwa materei dapat btersifat sebagai partikel dan dapat bersifat sebagai gelombang . electron sebagai partikel juga mempunyai sifat gelombang. Hal inilah yang mendasari lahirnya teori atom mekanika kuantum atau teori mekanika gelombang. Teori ini membantah teori Borh yang menyatakan bahwa gerakan partikel berbentuk lintasan tetapi gerakan partikel berbentuk gelombang.

4. Azas ketidak pastian Heisenberg

Menurut Werner Heisenberg posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat ditentukan secara bersamaan. Semakin dapat ditentukan posisi suatu partikel maka semakintidak dapat ditentukan momentum suatu partikel dan sebaliknya, keadaan itu ditulisnya dalam suatu persamaan sebagai berikut:

(Δx)(Δp) ≥ h/2π

Δp = kesalahan momentum

Δx = kesalahan posisi

Semakin kecil Δp maka semakin besar Δx, semakin besarΔp maka semakin kecil Δx

        b.      Bilangan Kuantum

Erwin schrodinger menggunakan empat jenis bilangan kuantum yang mempunyai fungsi tertentu untuk menentukan bentuk dan ukuran orbital.

     v  Bilangan kuantum utama (n).

Bilangan kuantum utama merupakan bilangan yang menunjukan tingkat energi orbital

n merupakan bilangan bulat positif dan tidak termasuk nol. n = 1,2,3,….

Semakin tinggi harga n, maka semakin semakin besar orbitalnya.

Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth menyatakan bentuk orbital.

l = 0 orbital s (Sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

Nilai l dimulai dari 0 sampai (n-1). Hubungan antara kulit, tingkat energi dan bentuk orbital dapat digambarkan sebagai berikut.

Kulit K n = 1, l = 0 , orbital s

Kulit L n = 2, l = 0 , 1 , orbitas s ,p

Kulit M n = 3, l = 0, 1, 2 orbital s, p, d

Kulit N n = 4, l = 0, 1, 2, 3 orbital s, p, d, f

Dan seterusnya.

Bilangan kuantum magnetic (m)

Bilangan kuantum magnetic menunjukan arah orbital dalam sumbu x, y, z atau orientasi orbital dalam ruang.

m bernilai negative, nol, dan positif.

Missal : jika l = 0 maka m = 0 orbital s

l = 1 maka m = –1, 0, 1 orbital px, py, pz

l = 2 maka m = –2–1, 0, 1, 2 orbitalnya dx2 –y2, dz2, dxy, dxz, dyz

    v  Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran electron dalam orbital.Arah perputaran yang searah dengan jarum jam nilainya +1/2 dan arah perputaran yang berlawanan arah jarum jam nilainya -1/2. Tingkat energinya sama, tanda hanya untuk membedakan yang satu dengan yang lain.

      c.       Bentuk dan Orientasi Orbital

1.Orbital s

Bentuk orbital s memiliki satu orbital dengan bentuk seperti bola, sehingga tidak tergantung pada sudut manapun. Orbital s hanya terdapat 1 nilai m , sehingga hanya terdapat 1 orientasi, yaitu sama ke segala arah.

2.Orbital p

Orbital p berbentuk cuping-dumbbell (bagai balon terpilin).Sub kulit p memiliki tiga orbital. Pada sub kulit ini terdapat 3 nilai m(–1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang satu dan lainnya membentuk sudut 9o.

3.Orbital d

Orbital d memiliki 5 orbital dengan bentuk yang komplek sdan orientasi yang berbeda. Empat orbital pertama memiliki bentuk yang sama, sedangkan satu orbital memiliki bentuk yang berbeda.Kelima orbital itu adalah dxy ,dxz ,dyz,dx2y2,dan dz2.

4.Orbital f

Orbital f(mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tigakelompok, yaitu :

1) kelompok pertama: fxyz

2) kelompok kedua : fx(z2-y2),fy(z2-y2),fz(x2-y2)

3) kelompok ketiga : fx3,fy3,fz3

II.KONFIGURASI ELEKTRON BERDASARKAN KONSEP BILANGAN KUANTU

Konfigurasi elektron menggambarkan penataan/susunan elektron dalam atom. Dalam menentukan konfigurasi elektron suatu atom, ada 3 aturan yang harus dipakai, yaitu : Aturan Aufbau, Aturan Pauli, dan Aturan Hund.

1. Aturan Aufbau

Pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang tinggi. Elektron mempunyai kecenderungan akan menempati dulu subkulit yang energinya rendah. Besarnya tingkat energi dari suatu subkulit dapat diketahui dari bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimuth ( l ) dari orbital tersebut. Orbital dengan harga (n + l) lebih besar mempunyai tingkat energi yang lebih besar. Jika harga (n + l) sama, maka orbital yang harga n-nya lebih besar mempunyai tingkat energi yang lebih besar. Urutan energi dari yang paling rendah ke yang paling tinggi sebagaimana digaram yang dibuat oleh Mnemonik Moeler adalah sebagai berikut:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d ….

Aturan Pauli (Eksklusi Pauli)

Aturan ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1926. Yang menyatakan “Tidak boleh terdapat dua elektron dalam satu atom dengan empat bilangan kuantum yang sama”. Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n, l, m, yang sama tetapi yang membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). Dengan demikian, setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan. Jadi, satu orbital dapat ditempati maksimum oleh dua elektron, karena jika elektron ketiga dimasukkan maka akan memiliki spin yang sama dengan salah satu elektron sebelumnya.

Contoh :

Pada orbital 1s, akan ditempati oleh 2 elektron, yaitu :

Elektron Pertama à n=1, l=0, m=0, s= +½

Elektron Kedua à n=1, l=0, m=0, s= – ½

3. Aturan Hund

Aturan ini dikemukakan oleh Friedrick Hund Tahun 1930. yang menyatakan “elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan”.

Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital kosong.

Untuk menyatakan distribusi elektron-elektron pada orbital-orbital dalam suatu subkulit, konfigurasi elektron dituliskan dalam bentuk diagram orbital.

Suatu orbital digambarkan dalam bentuk kotak, sedangkan elektron yang menghuni orbital digambarkan dengan dua anak panah yang berlawanan arah. Jika orn=bital hanya mengandung satu elektron, maka anak panah yang ditulis mengarah ke atas.

Dalam menerapkan aturan hund, maka kita harus menuliskan arah panah ke atas terlebih dahulu pada semua kotak, baru kemudian diikuti dengan arah panah ke bawah jika masih terdapat elektron sisanya