Teori Atom dan Mekanika Kuantum

Teori Atom dan Mekanika Kuantum

atom adalah partikel terkecil dari suatu materi yang sebenarnya tidak dapat kita lihat dengan kasat mata, tetapi para ilmuwan tak pernah menyerah untuk selalu mempelajari dan berusaha mengetahui bagaimana mereka tersusun, berinteraksi satu sama lain, baik ketika sebagai atom tunggal ataupun ketika membentuk senyawa.

Mekanika Kuantum dan Model Atom Bohr

Erwin Schrödinger (1926) mengemukakan pemikiran tentang partikel sub-atom, yang dikenal sebagai teori mekanika gelombang atau mekanika kuantum. Pada model Bohr, elektron berada pada garis edar tertentu, pada model Schrödinger kemungkinan untuk tingkat energi elektron yang diberikan.

Lintasan dan bilangan kuantumnya

Pada model atom Bohr, energi elektron yang sama, tetapi dengan garis edar tertentu. Pemecahan persamaan Schrödinger atom hidrogen menghasilkan beberapa fungsi gelombang atau kebolehjadian menemukan elektron dan tingkatan energi yang terkait.

Model atom Bohr menggunakan satu bilangan kuantum (n) untuk menerangkan garis edar atau orbit, sedangkan model Schrödinger menggunakan tiga bilangan kuantum: n, l dan m untuk menerangkan orbital.

1.      Bilangan Kuantum Utama ‘n’

v  Mempunyai nilai 1, 2, 3 dan seterusnya

v  Semakin naik nilai n maka kerapatan elektron semakin jauh dari inti

v  Semakin besar nilai n, maka semakin tinggi energi elektron dan ikatan kepada inti semakin longgar

2.      Bilangan kuantum Azimut ‘l’

v  Memiliki nilai dari 0 sampai dengan (n-1) untuk tiap nilai n, dimana n adalah bilangan kuantum utama

v  Dilambangkan dengan huruf (‘s’=0, ‘p’=1, ‘d’=2, ‘f’=3)

v  Menunjukkan bentuk dari tiap orbital

3.      Bilangan kuantum magnetik (ketiga) ‘m’

v  Memiliki nilai bulat antara ‘ l ’ dan ‘ -l ’, termasuk 0

v  Menunjukkan arah orbital dalam ruangnya

Contohnya :

orbital elektron dengan bilangan kuantum utama 3 (misalnya n = 3) akan memiliki nilai ‘l’ dan ‘m’ sebagai berikut :

 

Gabungan orbital yang memiliki nilai ‘n’ yang sama disebut kulit elektron. Orbital yang memiliki nilai ‘n’ dan ‘l’ yang sama terdapat pada sub-kulit yang sama. Maka:

v  Kulit elektron yang ketiga (‘n’ = 3) terdiri dari sub-kulit 3s, 3p dan 3d

v  Sub-kulit 3s terdiri dari 1 orbital, sub-kulit 3p terdiri dari 3 orbital dan sub-kulit 3d terdiri 5 orbital

v  Jadi, kulit elektron yang ketiga terdiri dari 9 orbital yang berbeda, meski tiap orbital memiliki energi yang sama.

Pembatasan pada nilai yang mungkin untuk tiap bilangan kuantum yang berbeda (n, l, m) menghasilkan pola-pola untuk mengukur tiap kulit yang berbeda:

v  Tiap kulit dibagi menjadi beberapa sub-kulit yang jumlahnya sama dengan bilangan kuantum utama (misalnya kulit keempat dibagi menjadi 4 sub-kulit: s, p, d, dan f)

v  Tiap sub-kulit dibagi menjadi beberapa orbital (meningkat dengan bilangan ganjil)

 Jumlah orbital pada subkulit s, p, d dan f

Sub-kulit	Jumlah Orbital
S	1
P	3
D	5
F	7

Bentuk dan Orientasi Orbital

Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang (ϕ = psi), sedangkan besaran pangkat dua (ϕ2) dari persamaan gelombang menyatakan rapatan muatan atau peluang menemukan elektron pada suatu titik dan jarak tertentu dari inti. Bentuk orbital tergantung pada bilangan kuantum azimuth (l), artinya orbital dengan bilangan kuantum azimuth yang sama akan mempunyai bentuk yang sama. Orbital 1s, 2s, dan 3s akan mempunyai bentuk yang sama, tetapi ukuran atau tingkat energinya berbeda.

1.    Orbital s

Orbital yang paling sederhana untuk dipaparkan adalah orbital 1s. Sebuah orbital s berbentuk bulat seperti ditunjukkan pada Gambar diatas. Hal ini menunjukkan bahwa pada keadaan dasar, elektron tidak mungkin berada jauh dari inti.

2.    Orbital p 

Sebuah orbital p memiliki dua bagian terpisah oleh bidang simpul dimana probabilitasnya nol. Terdapat tiga orientasi yang mungkin, yaitu yang disebut pz, py dan pxdan ditunjukkansebagai mana pada Gambar diatas. Orbital p adalah orbital yang berbentuk dua bola yang masing-masing memiliki setengahnya dari kerapatan elektron, dengan simpul pada inti.

Konfigurasi Elektron

Suatu cara penulisan yang menunjukkan distribusi elektron dalam orbitalorbital pada kulit utama dan sub kulit disebut konfigurasi elektron. Pada penulisan konfigurasi elektron perlu dipertimbangkan tiga aturan (asas), yaitu prinsip Aufbau, asas larangan Pauli, dan kaidah Hund.

1.     Prinsip Aufbau

Elektron-elektron dalam suatu atom berusaha untuk menempati subkulitsubkulit yang berenergi rendah, kemudian baru ke tingkat energi yang lebih tinggi. Dengan demikian, atom berada pada tingkat energi minimum. Inilah yang disebut prinsip Aufbau.

2.     Kaidah Hund

Untuk menyatakan distribusi elektron-elektron pada orbital-orbital dalam suatu subkulit, konfigurasi elektron dapat dituliskan dalam bentuk diagram orbital. Suatu orbital dilambangkan dengan strip, sedangkan dua elektron yang menghuni satu orbital dilambangkan dengan dua anak panah yang berlawanan arah. Jika orbital hanya mengandung satu elektron, anak panah dituliskan mengarah ke atas.

3.     Larangan Pauli

Pada tahun 1928, Wolfgang Pauli (1900 – 1958) mengemukakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetik yang sama dalam satu orbital, harus mempunyai spin yang berbeda. Kedua elektron tersebut berpasangan.

Related Posts:

Tweet