LKM 2 ANORGANIK Kelompok 2

LEMBAR KERJA MAHASISWA 2

STRUKTUR ATOM MEKANIKA GELOMBANG

Nama Kelompok : 1. Fanidita Rihadatul Aisyi ( 2113023004) 2. Meddiya Nopa Sari (2113023078) 3. Andrie Wijaya (2113023048)

Fenomena Dualisme Cahaya 1. Cahaya sebagai partikel

a) Fenomena-fenomena apa sajakah yang mendukung bahwa cahaya tersusun dari partikel?

Jawab :

Fenomena radiasi benda hitam, fenomena efek fotolistrik dan efek compton.

b) Berikan penjelasan terkait fenomena-fenomena tersebut!

Jawab :

 Radiasi benda hitam

Benda hitam merupakan sebutan untuk benda yang menyerap seluruh radiasi termal yang diterima, dengan tidak memantulkan cahaya dan tidak memungkinkan cahaya apapun untuk melewati atau keluar dari sisimanapun. Energi yang terserap akan memanas dan memancarkan radiasinya, radiasi ini biasa disebut radiasi benda hitam.

 Fenomena foto listrik

Efek fotolistrik merupakan fenomena terlepasnya elektron dari permukaan logam karena disinari gelombang elektromagnetik tertentu, dan elektron yang terlepas disebut sebagai fotoelektron. Hasil percobaan efek fotolistrik ternyata berbeda dengan prediksi fisika klasik yang didasarkan pada anggapan cahaya adalah gelombang berikut ringkasannya:

1) Energi kinetik elektron yang terpancar tidak bergantung dengan intensitas sinar yang digunakan.

2) selang waktu antara datangnya sinar logam dengan terpancarnya elektron sangat singkat.

3) Lepasnya elektron bergantung pada frekuensi sinar yang digunakan.

4) Energi kinetik elektron bergantung pada frekuensi sinar yang digunakan.

 Efek compton

Efek compton adalah peristiwa terhamburnya foton atau yang lebih dikenal sebagai sinar X saat menumbuk elektron diam menjadi foton terhambur dan elektron. Efek compton ini diungkapkan ilmuwan yang bernama Compton pada tahun 1923 dengan eksperimennya. saat itu ia melakukan eksperimen dengan penembakan sinar-x yang dikeluarkan dari bahan radioaktif lempengan tipis Hasil eksperimen tersebut menunjukkan bahwa setelah keluar dari lempengan tersebut gelombang elektromagnetik akan mengalami hamburan.

Terlihat pada gambar dibawah ini :

Pada percobaan tersebut kita dapat melihat bahwa panjang gelombang foton datang lebih pendek dari pada foton yang terhambur. Kejadian ini merupakan suatu keanehan di mana seharusnya panjang gelombang datang dan yang terhambur itu sama. Dari situlah compton beranggapan bahwa foton tersebut dianggap sebagai gelombang elektromagnetik yaitu sebagai bentuk materi Bentuk materi itulah yang dapat menjelaskan perubahan panjang gelombang foton tersebut karena foton mengalami momentum sehingga berlakulah hukum kekekalan momentum.

2. Cahaya sebagai gelombang

a) Fenomena-fenomena apa sajakah yang mendukung bahwa cahaya tersusun dari gelombang?

Jawab :

Efek interfensi Cahaya, polarisasi cahaya, difraksi cahaya dan refraksi cahaya.

b) Berikan penjelasan terkait fenomena-fenomena tersebut!

Jawab :

 Efek interfensi Cahaya

Interferensi cahaya merupakan keadaan saat dua gelombang cahaya atau lebih berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Awalnya cahaya melewati satu celah, kemudian cahaya tersebut melewati dua celah sempit. Saat cahaya melewati dua celah sempit. gelombang cahaya akan saling berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Hal ini disebabkan karena gelombang gelombangnya menempuh panjang lintasan yang berbeda Perbedaan panjang lintasan ini mengakibatkan gelombang-gelombang mengalami perbedaan fase dan menciptakan pola interferensi.

 Polarisasi Cahaya

Polarisasi cahaya merupakan peristiwa ketika gelombang vektor membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi dapat terjadi karena refleksi (pemantulan), absorbs (penyerapan), refraksi (pembiasan), dan hamburan.

 Difraksi Cahaya

Difraksi cahaya dapat didefinisikan sebagai pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya melalui celah maka cahaya dapat terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat seperti cahaya baru. Sifat-sifat difraksi pada cahaya ini dapat dibuktikan dengan melihat pola interferensi yang terjadi pada layar saat dipasang dibelakang celah.

 Refraksi Cahaya

Refraksi cahaya dijabarkan dengan Hukum Snellius, terjadi secara bersamaan dengan refreksi gelombang cahaya tersebut. Seperti yang telah jelaskan oleh percobaan Fresnel pada masa transisi menuju era optik fisis. Tumbukkan yang terjadi antara gelombang cahaya dengan antarmuka dua medium menyebabkan kecepatan fase gelombang cahaya berubah. Panjang gelombang akan bertambah ataupun berkurang dengan frekuensi yang sama karena sifat gelombang cahaya transversal.

3. Hipotesis de Broglie

a) Tuliskan bunyi Hipotesis de Broglie!

Jawab :

Bunyi Hipotesis de Broglie :

"Tidak hanya cahaya yang memperlihatkan sifat-sifat partikel, tetapi partikel-partikel kecilpun pada saat tertentu dapat memperlihatkan sifat-sifat gelombang"

b) Tunjukkan dasar de Broglie mengemukakan hipotesisnya!

Jawab :

Dasar de Broglic mengemukakan hipotesisnya, de Broglie mengemukakan hipotesisnya yaitu didasari oleh dua pendapat yaitu menurut Newton dan Huygens.

Menurut Newton cahaya akan bergerak lebih cepat dan medium rapat akan tetapi sebaliknya. menurut Huygens cahaya akan bergerak lebih lambat dalam medium rapat pengukuran terhadap kecepatan cahaya yang akurat membuktikan kecepatan cahaya berkurang dalam medium rapat berdasarkan fenomena tersebut pada awal abad ke-20 timbul pendapatan pendapat bahwa cahaya. bersifat dualistis artinya cahaya kadang- kadang bersifat sebagai gelombang dan kadang-kadang bersifat sebagai partikel.

c) Jelaskan makna dari isi Hipotesis de Broglie!

Jawab :

Makna dari hipotesis de Broglie yaitu, bahwa tidak hanya cahaya yang memperlihatkan sifat dualisis, tetapi secara sama materi yang jelas menunjukkan sifat partikel yang dapat menunjukkan sifat gelombang.

d) Tunjukkan bukti kebenaran dari Hipotesis de Broglie Jawab :

Pada saat itu belum ada pembuktian eksperimen yang mendukung hipotesis de Broglie. Namun pada tahun 1927, Davisson dan Germer di Amerika Serikat serta Thomson di Inggris berhasil mengukur panjang gelombang dari gelombang yang menyertai gerakan seberkas elektron. Pada tahun yang sama, dengan menggunakan peralatan yang canggih ternyata pola difraksi cahaya (sinar-X) mirip dengan pola difraksi elektron. Dengan demikian hipotesis de Broglie terbukti kebenarannya.

e) Berdasarkan Hipotesis de Broglie, tunjukkan kelemahan teori Atom Bohr!

Jawab :

Berdasarkan Hipotesis de Broglie, kelemahan teori Atom Bohr adalah :

 Bohr tidak pernah berhasil menerangkan fenomena spektrum atom terlebih dalam spektrum tersebut muncul pembelahan garis spektrum sehinggal membentuk garis- garis halus akibat pengaruh medan magnet.

 Bohr dalam menerangkan spektrum atom hidrogen menganggap elektron sebagai partikel, karena selalu melibatkan massa elektron.

 Bohr tidak mampu menjelaskan fenomena terbentuknya pola difraksi cahaya atau(sinar X) yang mirip dengan pola difraksi electron.

Hubungan antara Fenomena Dualisme Cahaya dan Teori Atom Mekanika Gelombang 4. Persamaan gelombang Schrödinger

a) Dalam kaitannya dengan perilaku elektron, tuliskan persamaan gelombang Schrödinger!

Jawab :

Persamaan gelombang Schrödinger. Berdasarkan hipotesis de Broglie dapat dinyatakan bahwa elektron dalam atom juga bersifat sebagai gelombang. Dengan demikian perilaku elektron dalam atom harus digambarkan dengan persamaan gelombang. Pada tahun 1926, Schrödinger menyusun dasar-dasar mekanika gelombang atau mekanika kuantum yang digunakan untuk menggambarkan partikel sebagai gelombang.

−h 8π m adalah operator Lapl

+ )

Persamaan diferensial tingkat kedua untuk gelombang elektromagnetik satu dimensi:

∅ = 1 ∅

(Di mana ∅ adalah fungsi amplitudo gelombang dan c adalah kecepatan cahaya) Untuk elektron yang bergerak dengan kecepatan (v), digunakan lambang Ψ untuk fungsi amplitudonya. Dengan demikian persamaan gelombang untuk elektron dapat dituliskan:

∂ ψ

= 1 ∂ ψ

∂x c ∂t

Dalam persamaan tersebut, fungsi gelombang merupakan fungsi koordinat ruang dan waktu. Menurut Schrödinger, gelombang elektron dalam atom harus bebas-waktu, artinya gelombang harus membentuk gelombang berdiri atau gelombang stasioner.

Karena gelombang elektron dalam atom harus bebas-waktu, untuk menyusun persamaan diferensialnya harus dilakukan pemisahan variabel.

Dimisalkan :

∅( , ) = ψ (x) sin 2πvt Maka dapat dituliskan

: ∂ ψ

+ 4π v ψ

∂x v = 0

Persamaan ini merupakan persamaan bebas-waktu. Apabila hipotesis de Broglie dimasukkan ke dalam persamaan tersebut (dengan pengertian energi total merupakan jumlah dari energi kinetik dan energi potensial), maka diperoleh persamaan:

∂ ψ + 8π m

(E − v)ψ = 0

∂x h

h ∂ ψ

+ (E − v)ψ = 0 8π m ∂x

−h ∂ ψ

+ vψ = Eψ 8π m ∂x

Persamaan di atas merupakan persamaan gelombang Schrödinger untuk sistem satu dimensi. Untuk sistem tiga dimensi, persamaannya dapat dituliskan menjadi :

∇ + vψ = Eψ (dimana

∇

berbentuk

ace untuk sistem sumbu kartesian

b) Komponen apa sajakah yang ada di dalam persamaan gelombang Schrödinger?

Jawab :

Komponen yang ada dalam persamaan gelombang Schrödinger adalah sebagai berikut:

Ψ

n, l ,m (r, θ, ^ɸ)

= R

_{n, l}

(r).

Θ_{l, m}

(θ).

Φ_m

(

ɸ

)

Komponen terdiri dari komponen radial Rn,l (r) dan komponen sudut Θ ^l,m (θ)^. Φ^m(ϕ)

5. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg a) Tuliskan persamaan Heisenberg!

Jawab :

Heisenberg dapat menunjukkan bahwa kedua besaran ketidakpastian tidak pernah lebih kecil dari harga . Apabila dituliskan menjadi :

∆x. ∆v ≈ h

∆x. ∆mv ≈ hm

∆x. ∆p ≈ h

b) Apa makna dari persamaan tersebut kaitannya dengan Prinsip Ketidakpastian!

Jawab :

Makna dari persamaan tersebut menunjukkan bahwa posisi dan momentum elektron, keduanya tidak dapat ditentukan dengan tepat secara bersamaan. Menurut Heisenberg yang dapat ditentukan dengan pasti adalah kebolehjadian terbesar menemukan elektron dalam suatu ruang pada jarak tertentu di sekitar inti atom.

c) Berikan penjelasan terkait orbital?

Jawab :

Orbital adalah volume ruang atau daerah di sekitar inti atom dengan kebolehjadian terbesar menemukan elektron.

6. Penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger dan Bilangan kuantum

a) Tuliskan postulat-postulat terkait penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger!

Jawab :

Dalam menyelesaikan persamaan gelombang Schrodinger terdapat beberapa postulat yaitu :

1. Postulat pertama

Segala sesuatu yang berhubungan dengan sistem mekanika kuantum dapat dinyatakan dengan fungsi gelombang (

Ψ).

Ψ ≈ A

Karena fungsi gelombang tidak dapat diukur secara langsung jadi tidak dapat diamati berdasarkan teori elektromagnetik yang dapat diukur adalah intensitas gelombang.

I

≈ A

I

≈ Ψ

I

≈ A

²

≈ Ψ

2. Postulat kedua

Setiap sistem yang dapat diamati, terdapat suatu hubungan linear dengan operator Hamilton dan sifat-sifat fisik yang teramati dapat dirujuk dari sifat-sifat matematis operator yang terasosiasi.

3. Postulat ketiga Persamaan Eigen

(operator) (fungsi) = (nilai Eigen) (fungsi)

Ĥ' Ψ = Ê Ψ

(Di mana

Ĥ'

merupakan operator Hamilton yang menyatakan energi total,

Ψ

merupakan fungsi gelombang, dan

Ê

merupakan nilai Eigen yang menyatakan harga numerik untuk setiap fungsi gelombang.)

4. Postulat keempat

Apabila fungsi gelombang bukan atau tidak memenuhi fungsi Eigen, maka akan diperoleh nilai rata-rata.

5. Postulat kelima

Persamaan gelombang Schrödinger yang bergantung waktu dapat diturunkan dari persamaan gelombang Schrödinger yang bebas-waktu.

b) Adakah perbedaan antara fungsi gelombang dengan kuadrat fungsi gelombang Schrödinger? Manakah yang memiliki makna fisis? Manakah yang memiliki kaitan dengan orbital?

Jawab :

Berdasarkan postulat pertama diperoleh informasi bahwa fungsi gelombang (

Ψ

) sesungguhnya tidak mempunyai arti fisis yang bermakna, melainkan aspek matematis terutama yang berkaitan dengan sifat simetri. Aspek kimia yang fundamental adalah besaran kuadrat fungsi gelombang elektron yang sebanding dengan intensitas elektron.

Sehingga

Ψ

^atau

Ψ

.

Ψ

* atau

Ψ

*

Ψ

dipahami sebagai ukuran kebolehjadian dari keberadaan suatu elektron pada suatu daerah. Hal ini merujuk pada istilah orbital.

c) Variabel apa sajakah yang ada di dalam fungsi gelombang Schrödinger?

Berikan penjelasan!

Jawab :

Persamaan gelombang Schrödinger untuk sistem 3 dimensi setelah ditransformasikan ke dalam koordinat polar dapat dituliskan menjadi :

Ψ

(r, θ, ɸ)

= R(r).Θ(θ). Φ(

^ɸ

)

Persamaan tersebut menunjukkan produk dari tiga macam fungsi (R, Θ, Φ) dengan tiga macam variabel (r, θ, ɸ) yang tersusun secara terpisah. Pemeriksaaan lebih lanjut menunjukkan adanya besaran-besaran tertentu yang mengontrol harga masing-masing, fungsi radial (R(r)) dan fungsi sudut (Θ(θ)) dan Φ(ɸ). Besaran ini selanjutnya disebut sebagai bilangan kuantum yang muncul secara matematis-alamiah sebagai konsekuensi penyelsaian persamaan gelombang Schrödinger untuk sistem 3 dimensi.

Persamaan fungsi gelombang Schrödinger menjadi lebih informatif bila dituliskan sebagai berikut :

Ψ

n, l ,m (r, θ, ^ɸ)

= R

_{n, l}

(r).

^Θ_{l, m}

(θ).

^Φ_m

(

^ɸ

)

Berdasarkan persamaan tersebut, fungsi gelombang elektron dapat diformulasikan sebagai produk tiga fungsi gelombang, masing-masing terdiri atas satu variabel yang berbeda satu dengan yang lain, yaitu :

1. Fungsi gelombang radial

Ψ

(r) = Rn,l (r) bergantung pada variabel r dan harganya ditentukan oleh bilangan kuantum n dan l.

2. Fungsi gelombang sudut

Ψ

(θ)= Θl,m(θ) bergantung pada variabel θ dan harganya ditentukan oleh bilangan kuantum l dan m.

3. Fungsi gelombang sudut

Ψ

(ɸ)= Φm(ɸ) bergantung pada variabel ɸ dan harganya ditentukan oleh bilangan kuantum m.

d) Bilangan kuantum apa sajakah yang dapat diturunkan dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger?

Jawab :

Bilangan kuantum yang dapat diturunkan dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger adalah :

 Bilangan kuantum utama (n)

 Bilangan kuantum azimuth (l)

 Bilangan kuantum magnetik (m) 7. Bilangan kuantum utama

a) Apa makna dari bilangan kuantum utama?

Jawab :

Bilangan kuantum utama (n) berupa bilangan yang terkait dengan tingkat energi utama orbital dan volume efektif orbital (ukuran orbital). Dalam atom hidrogen, nilai n menentukan energi orbital, tetapi untuk atom yang berelektron banyak tidak berlaku. Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar pula rata-rata elektron dalam orbital terseut dari inti sehingga semakin besar pula orbitalnya.

b) Berapa harga yang diizinkan? Apa makna dari harga-harga tersebut?

Jawab :

Harga yang diizinkan untuk bilangan kuantum utama adalah berupa bilangan bulat bukan nol, yaitu n = 1,2,3,4,5,….dst. Harga bilangan n ini menentukan energi orbital.

Apabila n=1, elektron pada tingkat energi terendah. Harga n= 2,3,…dst menunjukkan tingkat energi semakin tinggi. Selain itu, semakin besar harga n maka akan semakin besar pula ukuran orbital.

8. Bilangan kuantum azimuth

a) Apa makna dari bilangan kuantum azimuth Jawab :

Bilangan kuantum azimuth dilambangkan dengan (l) bermakna sebagai bilangan yang menunjukkan bentuk orbital. Nilai (l) bergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Pada atom hidrogen, tingkat energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n), jadi orbital-orbital yang sama merupakan orbital dengan tingkat energi yang setingkat. Tetapi, pada atom berelektron banyak, tingkat energi orbital ditentukan pula dengan bilangan kuantum azimuth (l).

b) Berapa harga yang diizinkan? Apa makna dari harga-harga tersebut? Jelaskan dengan disertai gambar!

Jawab :

Bilangan kuantum azimuth (l) diperoleh dengan harga (l) berupa bilangan bulat positif, yaitu 0,1,2,3,…, (n-1) untuk setiap harga n, yang terkait dengan sub tingkat energi orbital dan bentuk awan elektron dalam orbital.

Pada tingkat energi pertama (n=1) hanya terdapat satu harga (l), yaitu 0. Pada tingkat energi kedua (n=2) hanya terdapat dua harga (l), yaitu 0 dan 1. Pada tingkat energi ketiga (n=3) terdapat tiga harga (l), yaitu 0, 1, dan 2. Pada tingkat energi keempat (n=4) terdapat empat harga l, yaitu 0, 1, 2. dan 3. Begitu seterusnya.

Untuk orbital dengan l = 0 diberi lambang s (sharp), berikut gambar orbital s :

Untuk orbital dengan l = 1 diberi lambang p (principal), berikut gambar orbital p :

Untuk orbital dengan l = 2 diberi lambang d (diffuse), berikut gambar orbital d :

Untuk orbital dengan l = 3 diberi lambang f (fundamental), berikut gambar orbital f :

x y z

9. Bilangan kuantum magnetik

a) Apa makna dari bilangan kuantum magnetik?

Jawab :

Makna bilangan kuantum magnetik menggambarkan orientasi orbital dalam ruang.

Di dalam satu subkulit nilai m bergantung pada nilai kuantum momentum sudut l.

b) Berapa harga yang diizinkan? Apa makna dari harga-harga tersebut? Jelaskan dengan disertai gambar.

Jawab :

Berdasarkan penyelesaian matematis terhadap persamaan:

Ψ

n, l ,m (r, θ, ^ɸ)

= R

_{n, l}

(r).

^Θ_{l, m}

(θ).

^Φ_m

(

^ɸ

)

Diperoleh harga m yakni –l, …., -1, 0, +1 …., +l untuk setiap harga l, yang berkaitan dengan orientasi ruang orbital. Untuk setiap harga l, ada sejumlah (2l + 1) harga m.

Orbital s (l = 0) m = 2.0 + 1 m = 1

Artinya orbital s hanya memiliki satu harga m, yakni 0. Hal ini menginformasikan bahwa orbital s hanya memiliki satua arah orientasi yang diperbolehkan,yakni orientasi ke segala arah.

Orbital p (l = 1) m = 2.1 + 1 m = 3

Artinya orbital p memiliki tiga harga m, yakni -1,0, dan +1. Hal ini menginformasikan bahwa orbital p memiliki tiga arah orientasi yang diperbolehkan, yaitu ke arah sumbu x, sumbu y, dan sumbu z pada sistem koordinat kartesian. Ketiga orbital p tersebut bersifat degenerate dan diberi lambang px, py , dan pz.

Orbital d (l = 2) m = 2.2 + 1 m = 5

Artinya orbital d memiliki lima harga m, yakni -2, -1, 0, +1, dan +2. Hal ini menginformasikan bahwa orbital d memiliki lima arah orientasi yang dibolehkan.

Kelima orbital bersifat degenerate dan diberi lambang dxy, dxz, dyz, d ²- ², dan d ². Orbital f (l = 3)

m = 2.3 + 1 m = 7

Artinya orbital f memiliki tujuh harga m, yakni -3, -2, -1, 0, +1, +2, dan +3. Hal ini menginformasikan bahwa orbital f memiliki tujuh arah orientasi yang dibolehkan.

Ketujuh orbital f tersebut bersifat degenerate dan diberi lambang f ³, f ³, f ³, f ²- ² f ²- ₂

, f ²- ² , dan f . ^{x y}_z ^{z ( x y ),}

y ( z x ) x( z y ) xyz

10. Hubungan bilangan kuantum dengan diagram tingkat energi orbital

a) Tuliskan kombinasi harga-harga dari bilangan kuantum yang diizinkan!

Jawab : Jawab:

 Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) berkaitan dengan ukuran orbital. Semakin besar harga n, maka semakin besar pula ukuran orbital.

Contoh:

Bilangan kuantum utama n = 1 dibanding dengan n = 2 maka urutan dari orbital yang terbesar adalah n = 2 dan seterusnya apabila n = 2 dibanding dengan n = 3 maka yang paling besar adalah n = 3.

 Bilangan kuantum azimuth (l)

Harganya bergantung pada bilangan kuantum utama suatu orbital yaitu dari 0 sampai n = 1. Misal bilangan kuantum utama 2 berarti bilangan kuantum azimuth 0 dan 1. Bilangan kuantum utama 2 maka terdapat bilangan kuantum azimuth yang arahnya bentuk orbitalnya pejal (s) dan orbital l nya memiliki bentuk bola berpilin.

 Bilangan kuantum magnetic (m)

Bilangan kuantum magnetic (m) berkaitan dengan orientasi ruang orbital. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital dalam sub tingkat energy dengan nilai tertentu. Misal untuk l = 0 berarti jumlah orbital (2l + 1) hanya memiliki 1 orbital s.

b) Gambarkan diagram tingkat energi orbital atom berelektron satu dan atom berelektron banyak! Identifikasilah persamaan dan perbedaannya!

Jawab :

 Diagram atom berelektron satu.

 Diagram atom berelektron banyak.

 Persamaannya tidak ada urutan energi orbital yang berlaku umum untuk semua unsur.

 Perbedaan pada atom berelektron satu atau hydrogen tingkat energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama sedangkan pada atom elektron banyak ditentukan oleh bilangan kuantum utama juga bilangan kuantum azimuth. Energi pada atom berlektron satu lebih besar daripada energi dalam atom berelektron banyak. Hal ini disebabkan oleh bertambahnya jumlah proton untuk atom yang berelektron satu. Pada orbital s dan orbital p menunjukkan orbital yang degenerate yang artinya orbital s merupakan orbital yang lebih rendah daripada orbital p. contohnya dalam atom berelektron banyak.

Orbital 2s memiliki tingkat energi yang lebih rendah daripada orbital 2p. sedangkan untuk orbital 4s dan 3p, 4s memiliki tingkat energy lebih rendah dari 3d.

11. Bilangan kuantum spin

a) Tuliskan fenomena yang melatarbelakangi ditemukannya bilangan kuantum spin!

Jawab :

Bilangan kuantum spin diusulkan oleh Uhlenbeck dan Groundsmith. Bilangan kuantum spin diperoleh untuk menerangkan hasil penyamaran Stern dan Gerlach (1922) terkait pemisahan berkas uap atom perak yang dilewatkan dalam medan magnetik, homogensi dan hasil pengamatan pauli (1925) atas spectrum unsur alkali yang terdiri dari dua garis yang berdekatan, tidak sesuai ramalan bohr yang menyatakan bahwa spectrum unsur alkali yang seharusnya terdiri dari satu garis.

Berdasarkan hasil pengamatannya, Stern dan Gerlach berpendapat bahwa atom perak (Z= 47) pasti ada paling tidak sebuah elektron tidak berpasangan. Sementara pauli berdasarkan pengamatannya mengusulkan postulat bahwa elektron dapat berada dalam dua kemungkinan keadaan atau tingkat yang ditandai bilangan kuantum spin +1/2 atau -1/2. Dengan kata lain setiap orbital hanya ditempati oleh dua elektron dengan spin yang berbeda (antipararel).

b) Apa makna dari bilangan kuantum spin?

Jawab :

Makna bilangan kuantum spin adalah bilangan kuantum yang menyatakan rotasi elektron pada sumbunya.

c) Berapa harga yang diizinkan? Apa makna dari harga-harga tersebut?

Jawab :

Harga momen spin ± munculnya nilai dapat dipikirkan sebagai akibat adanya dua kemungkinan arah Spin elektron searah dan berlawanan arah dengan jarum jam.

12. Konfigurasi elektron

a) Apa yang dimaksud dengan konfigurasi elektron?

Jawab :

Konfigurasi elektron adalah pendistribusian elektron elektron ke dalam orbital orbital suatu atom

b) Uraikan aturan-aturan yang mengatur tentang distribusi elektron dalam orbital!

Jawab :

 Prinsip Aufbau

Kata Aufbau berasal dan berasal dari bahasa Jerman yang berarti membangun prinsip Aufbau menyatakan bahwa orbital ditempati oleh elektron sesuai dengan urutan tingkat energi orbital nya pendistribusian elektron dimulai dari orbital dengan tingkat energi terendah.

 Eksklusi (larangan) Pauli

Didasarkan pada postulat Pauli terkait bilangan kuantum spin dinyatakan bahwa total fungsi gelombang termasuk bilangan kuantum spin dalam suatu sistem harus bersifat anti simetris terhadap saling tertukarnya tiap dua elektron dalam sistem tersebut hal ini berarti bahwa dalam satu sistem tidak boleh ada dua elektron mempunyai harga yang sama terhadap keempat bilangan kuantum dengan kata lain dua elektron dalam satu atom dapat memiliki bilangan kuantum utama bilangan kuantum azimut dan bilangan kuantum magnetik yang sama (yang berarti menempati orbital yang sama) tetapi harus memiliki bilangan kuantum spin yang berlawanan. Dua elektron dengan spin yang berlawanan elektron yang berpasangan. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa satu orbital hanya dapat ditempati oleh 1 pasang elektron

 Kaidah hund

Kaidah Hund dikenal sebagai asas multiplisitas maksimum menyatakan bahwa apabila elektron menempati orbital yang degenerate, maka elektron itu tidak membentuk pasangan. Sebagai contoh apabila tiga elektron menempati orbital p, maka ketiga elektron tersebut masing-masing akan mengisi orbital px, py, dan pz.

Berdasarkan ketiga aturan tersebut, konfigurasi elektronik atom semua unsure dapat dituliskan. Pada penulisan konfigurasi elektronik atom unsure-unsur, elektron didistribusikan satu demi satu dalam orbital dimulai orbital dengan energi terendah mengikuti prinsip Aufbau, selanjutnya mengikuti eksekusi Pauli.

x y z

x y x z y z

x y z

x y z x y z x y z

x y z x y z x y z

x y z

c) Berikan contoh secara konstruktif terkait konfigurasi elektron!

Jawab :

Berdasarkan hal tersebut, konfigurasi elektronik empat unsur pertama (Z = 1-4) adalah sebagai berikut:

1H = 1s¹

2He = 1s²

3Li = 1s² 2s¹

4Be = 1s² 2s²

Kaidah Hund harus mulai diperhatikan pada penulisan konfigurasi elektronik suatu atom apabila elektron mulai menempati orbital p, d, dan f. Hal ini mulai teramati pada unsur kelima dan seterusnya.

Berdasarkan hal tersebut, konfigurasi elektronik unsure kelima dan seterusnya adalah sebagai berikut:

5B : 1s² 2s² 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹

6C: 1s² 2s² 2p ¹ 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹ 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹ 2p ¹

7N: 1s² 2s² 2p ¹ 2p ¹ 2p ¹

8O: 1s² 2s² 2p ² 2p ¹ 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹ 2p ² 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ¹ 2p ¹ 2p ²

9F: 1s² 2s² 2p ² 2p ² 2p ¹ atau 1s² 2s² 2p ² 2p ¹ 2p ² atau 1s² 2s² 2p ¹ 2p ² 2p ²

10Ne: 1s² 2s² 2p ² 2p ² 2p ² atau 1s² 2s² 2p⁶

Penulisan di atas berulang pada unsure-unsur dengan nomor atom 11 sampai 18. Pada unsure ke-19, yaitu kalium, elektron terakhir masuk ke orbital 4s tidak ke orbital 3d.

hal ini seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa pada atom tersebut energy orbital 4s lebih rendah daripada orbital 3d. dengan demikiannornital 3d baru mulai terisi elektron apabila orbital 4s telah terisi penuh.

Berdasarkan hal tersebut, konfigurasi elektronik unsure ke-19 sampai ke-3o adalah sebagai berikut:

19K : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

20Ca: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²21Sc:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²22Ti:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s²

. .

. .

30Zn: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s²

Walaupun pada beberapa unsure orbital 3d merupakan tingkat energy yang lebih tinggi daripada orbital 4s, sebaiknya dalam penulisan konfigurasi elektroniknya orbital 3d dituliskan terlebih dahulu daripada orbital 4s. cara penulisan ini lebih menguntungkan karena beberapa alasan berikut:

1. Kemudahan dalam membaca Misalnya:

30Zn: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² lebih mudah dibaca dari pada membaca 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰

2. Tidak ada urutan energy orbital yang berlaku umum untuk semua unsure 3. Kemudahan dalam menerangkan pembentukan ion positif.

Penulisan konfigurasi elektronik atom berelektron banyak dengan seperti diatas dapat dilakukan untuk semua unsure. Akan tetapi data eksperimen, kimia dan spektroskopi, menunjukkan adanya penyimpangan seperti:

24Cr : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹

29Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹

57La: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p² 5d¹ 6s²

13. Struktur atom mekanika gelombang

Bagaimanakah struktur atom mekanika gelombang?

Jawab :

Menurut teori atom modern atau bisa disebut juga mekanika kuantum atau mekanika gelombang, dimana atom terdiri atas inti yang mengandung proton, elektron dan neutron.

Proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan (netral).neutron dan proton menjadi satu membentuk inti yang padat atau disebut juga inti atom. Sedangkan elektron mempunyai sifat dualistik yaitu dapat bersifat sebagai partikel dan gelombang sehingga kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat dikatakan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti. Oleh karena itu kebolehjadian menemukan elektron digambarkan berupa awan, tebal tipisnya awan menyatakan besar kecilnya kebolehjadian menemukan elektron didaerah itu yang disebut orbital.

Adapun dasar dari teori atom modern ini adalah teori-teori dualisme partikel gelombang, asas ketidakpastian Heisenberg, dan persamaan schrodinger. Model atom modern ini disebut juga model awan elektron, dimana model atom modern ini berkaitan dengan apa itu ilmu kimia.