MATERI MEKANIKA KUANTUM

BAB 2

STRUKTUR

ATOM

MODEL ATOM MEKANIKA KUANTUM

ORBITAL Peluang di temukannya elektron

s,p ,d,f

Bilangan kuantum

Bilangan bulat sederhana yang menunjukan peluang adanya elektron

di sekeliling inti atom.

n  bilangan kuantum utama (ukuran, tingkat energi)

l  bilangan kuantum angular (bentuk orbital)

m_l  bilangan kuantum magnetik

(orientasi orbital terhadap sumbu x, y dan z)

Bilangan kuantum utama (n)

Tingakt energi utama elektron dan sebagai ukuran kebolehjadian ditemukannya elektron

dari inti atom

Bilangan kuantum utama (n)

1 2 3 … . Lambang kulit K L M …

.

1. Orbital berada dala tingkat-tingkat energi sesuai dengan bilangan kuantum utama (n)

2. Pada setiap tingkat energi terdapat satu atau lebih bentuk orbital

3. jumlah orbital dalam setiap kulit sama dengan 2n pangkat 2

Nama-nama sub kulit

Bilangan kuantum

orbital Subkulit

01 23

s (sharp = tajam)

p (principal = utama) d (diffuse = kabur) f (fundamental =

pokok)

Bilangan kuantum azimut (l)

Bilangan yyang menunjukan jumlah

orbital dalam setiap orbitnya.

Karena n terkecil adalah 1 maka nilai l adalah 0

Nilai I 0 1 2 3 …

. Lambang orbital s p d f …

Bilangan kuantum Azimut (l)

○ Menunjukkan letak elektron dalam subkulit, serta juga menggambarkan jumlah subkulit.

○ Nilai (l) adalah dari 0 sampai (n-1) untuk :

■ n = 1 maka = 0  l = 0, disebut subkulit s

■ n = 2 maka = 0, 1  l = 1, disebut subkulit p

■ n = 3 maka = 0, 1, 2  l = 2, disebut subkulit d

■ n = 4 maka = 0, 1, 2, 3  l = 3, disebut subkulit f

Kul

it Nilai n Nilai l Subkulit

K 1 0 1s

L 2 0 dan 1 2s, 2p

M 3 0,1 dan 2 3s,3p,3d

N 4 0,1,2, dan 3 4s,4p,4d,4f

Bilangan kuantum magnetik

1. Bilangan kuantum orientasi sebab bilangan kuantum ini menunjukan orientasi (arah orbital dalam orbitnya

2. nilai bilangan kuantum mmagnetikberupa deret bilngan bulat -I , 0,+l

Bilangan Kuantum Spin (s)

Menyatakan arah rotasi elektron.

Nilainya + ½ dan - ½

+ ½

- ½

Bil. Kuantum

Utama Bil. Kuantum

Azimut (l) Bil.

Kuantum Magnetik

Bil.

Kuantum Spin n =1 (Kulit

K) 0 (sub kulit s) 0 - ½ , +½

n =2 (Kulit

L) 0 (sub kulit s) 0 - ½ , +½

1 (Sub kulit p) -1 - ½ , +½

0 - ½ , +½

+1 - ½ , +½ n =3 (Kulit

M) 0 (sub kulit s) 0 - ½ , +½

1 (Sub kulit p) -1 - ½ , +½

0 - ½ , +½

+1 - ½ , +½ n =4 (Kulit N) 2 (sub Kulit d) -2 - ½ , +½ -1 - ½ , +½

0 - ½ , +½

+1 - ½ , +½ +2 - ½ , +½

Penyebaran elektron tiap kulit atom

Bentuk dan orientasi orbital

Orbital

s Orbita

l p dan f Orbita

l p

Orbital s

Orbital 1s Orbital 2s

Bent uk Orbit

al s

Orbita l p

Tiga pengambaran orbital 2p

Ketiga

orbital p

Orbital p

Orbital d

Orbital d

Penempatan elektron: Larangan Pauli

Berapa banyak elektron dapat terikat, atau menempati suatu orbital?

Prinsip Larangan: tidak ada 2 elektron dalam suatu atom dapat memiliki ke-4 bilangan kuantum sama.

Helium pada keadaan dasar memiliki 2 elektron dalam orbital 1s, tetapi dengan spin yang berlawanan

-½

Nars-KD-3-07 20

Penempatan elektron: Larangan Pauli

Berapa banyak elektron dapat terikat, atau menempati suatu orbital?

Prinsip Larangan Pauli menyatakan: tidak ada 2 elektron dalam suatu atom dapat memiliki ke-4 bilangan kuantum sama.

Helium pada keadaan dasar memiliki 2 elektron dalam orbital 1s, tetapi dengan spin yang berlawanan

n l m_l m_s elektron 1 1 0 0 +½ elektron 2 1 0 0 -½

Nars-KD-3-07 21

● Cara yang mudah untuk menghitung jumlah

elektron total yang terdapat dalam suatu tingkatan energi adalah 2n².

Konfigurasi Elektron

● Merupakan susunan elektron dalam atom atau molekul.

● Suatu subkulit dituliskan dalam notasi” nx^y”, dimana:

○ n melambangkan jumlah kulit atom

○ x melambangkan subkulit atom

○ y menunjukkan jumlah elektron pada subkulit atom

● Subkulit atom akan dituliskan berurutan sesuai dengan peningkatan energi.

● Contoh: Helium (He)

1s

²

○ Angka 1 menunjukkan prinsip bilangan kuantum (n) yang menggambarkan tingkatan energi.

○ Huruf “s” merupakan bilangan kuantum momentum angular yang menggambarkan bahwa ada 2 elektron atom helium menempati orbital “s”.

○ Eksponen 2 menunjukkan jumlah elektron total pada orbital atau subkulit.

KONFIGURASI ELLEKTRON

● Untuk mengetahui susunan atom - atom tata ruang elektron dalam atom perlu diikuti aturan sebagai berikut :

a. Prinsip Aufbau b. Prinsip Hund c. Prinsip Pauli

A. Prinsip Aufbau

● Bila suatu atom pada kondisi ‘ground state’ (energi orbitalnya paling rendah), konfigurasi elektronnya mengikuti prinsip

Aufbau.

● Pengisian orbital atom oleh elektron sesuai dengan energi relatifnya; orbital dengan energi lebih rendah akan terisi elektron lebih dahulu.

Contoh:

11Na : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

21Sc : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

b. Prinsip Hund

● Berdasarkan susunan elektronnya: suatu atom stabil apabila orbitalnya terisi elektron penuh atau

setengah penuh

● Contoh:

● Subkulit d yang berisi setengah penuh atau penuh (5 elektron) akan lebih stabil

dibandingkan subkulit s atau subkulit berikutnya.

● Hal ini dikarenakan energi yang dibutuhkan elektron untuk mempertahankan elektron setengah penuh pada subkulit d lebih kecil daripada subkulit s yang penuh.

c. Prinsip Pauli

● Tidak ada dua elektron dalam suatu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.

● Bila 2 elektron dalam suatu atom memiiki nilai

bilangan n, l dan m yang sama, maka kedua elektron tersebut pasti memiliki nilai bilangan s yang

berbeda.

Contoh soal

● Buatlah list cara penulisan yang berbeda untuk menuliskan bilangan-bilangan kuantum untuk elektron yang berada pada orbital 3p!

● Jawab:

(3, 1, -1, +1/2) (3, 1, -1, -1/2) (3, 1, 0, +1/2) (3, 1, 0, -1/2) (3, 1, 1, +1/2) (3, 1, 1, -1/2)

● Suatu atom oksigen mempunyai 8 elektron. Tuliskan keempat bilangan kuantum untuk masing-masing elektron pada ground state!

● Gambarkan diagram orbital untuk elemen Cr dan Cu!

● Tuliskan konfigurasi elektron untuk potassium dan kalsium!

● Oksigen

1s² 2s² 2p⁴ Elektron n l m s Orbital

1 1 0 0 +1/2 1s

2 1 0 0 -1/2

3 2 0 0 +1/2 2s

4 2 0 0 -1/2

5 2 1 -1 +1/2

6 2 1 0 + 1/2 2p^x, 2p^y, 2p^z

7 2 1 1 +1/2

8 2 1 -1 -1/2

●Potasium (K)  19 elektron 1s

²

2s

²

2p

⁶

3s

²

3p

⁶

4s

¹

●Kalsium (Ca)  20 elektron

1s

²

2s

²

2p

⁶

3s

²

3p

⁶

4s

²

Konfigurasi Elektron dan Tabel Periodik

● Periode Pertama

Hidrogen hanya memiliki satu elektron pada orbital 1s, kita dapat menuliskannya dengan 1s¹ dan helium memiliki dua elektron pada orbital 1s sehingga dapat dituliskan dengan 1s²

● Periode kedua

Level kedua, yaitu periode kedua. Elektron litium

memenuhi orbital 2s karena orbital ini memiliki energi yang lebih rendah daripada orbital 2p. Litium memiliki konfigurasi elektron 1s² 2s¹. Berilium memiliki elektron kedua pada level yang sama - 1s² 2s².

Level 2p. Pada level ini seluruhnya memiliki energi yang sama, sehingga elektron akan menempati tiap orbital satu persatu.

B 1s² 2s² 2p_x¹

C 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹

N 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹

● Elektron selanjutnya akan membentuk sebuah pasangan dengan elektron tunggal yang

sebelumnya menempati orbital.

O 1s² 2s² 2p_x² 2p_y¹ 2p_z¹ F 1s² 2s² 2p_x² 2p_y² 2p_z¹

Ne 1s² 2s² 2p_x² 2p_y² 2p_z²