Teori atom mekanika kuantum
Teori Atom Mekanika Kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel.
Menurut de Broglie, cahaya dapat berperilaku sebagai materi dan berperilaku sebagai gelombang (dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel). Menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan, tetapi yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti.
Erwin Schrodinger mengajukan teori yang disebut teori atom mekanika kuantum "Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti yang dapat ditentukan adalah kemungkinan menemukna elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom".
Daerah dangan kemungkinan terbesar ditemukan elektron disebut orbital. Orbital digambarkan berupa awan, yang tebal tipisnya menyatakan besar kecilnya kemungkinan ditemukan elektron di daerah tersebut. Kemudian Werner Heisenberg mengemukakan bahwa metode eksperimen yang digunakan untuk menemukan posisi atau momentum suatu partikel seperti elektron dapat menyebabkan perubahan, baik pada posisi, momentum atau keduanya.
Teori Schrodinger dan prinsip ketidakpastian Heisenberg melahirkan model atom mekanika kuantum sebagai berikut:
Posisi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti.
Atom mempunyai kulit elektron.
Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron.
Setiap subkulit elektron memiliki sub-sub kulit elektron.
a) Bilangan Kuantum
Untuk menyatakan kedudukan, bentuk, serta orientasi suatu orbital digunakan empat bilangan kuantum, sebagai berikut Bilangan kuantum utama (n)
Menyatakan tingkat energi utama/ kulit atom Bilangan kuantum utama paling banyak ditempati oleh 2n2 elektron (n = jumlah kulit). Ex : Jumlah elektron maksimum yang ditempati kulit N adalah 2n2 = 2.(42) = 32 elektron.
Bilangan Kuantum Azimut (l)
Menyatakan subkulit tempat elektron berada. Nilai bilangan Azimut yaitu dari 0 sampai (n-1). Nilai l = 0, 1, 2, …(n–1 )
Ex : Tentukan notasi elektron, apabila diketahui elektron menempati: Kulit n = 1 dan subkulit = 0
Jawab : Kulit n = 1
Subkulit = 0, menunjukkan subkulit s
Sehingga, notasi elektronnya adalah 1s
Bilangan Kuantum magnetik (m)
Menyatakan orbital mana yang ditempati elektron pada suatu subkulit.
Bilangan Kuantum Spins (s)
Menyatakan ke arah mana elektron beredar. Selain mengutari inti elektron berputar pada sumbunya. Ada 2 kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu
v s = + ½ , digambarkan dengan tanda panah ke atas (searah jarum jam)
v s = -½, digambarkan dengan tanda panah ke bawah (berlawanan arah jarum jam)
b) Bentuk Orbital
Bentuk orbital bergantung pada bilangan kuantum azimut (l). Orbital dengan bilangan kuantum azimut yang sama akan mempunyai bentuk yang sama.
Orbital s
Bentuk orbital subkulit s seperti bola, di manapun elektron beredar akan mempunyai jarak yang sama terhadap inti
Orbital p
Rapatan elektron terdistribusi pada bagian yang saling berlawanan dengan inti atom.inti terletak pada simpul dengan kerapatan elektron adalah nol. Orbital p mempunyai bentuk seperti balon terpilin. Dengan memiliki 3 harga m (-1, 0, +1), maka orbital p ada 3 macam yaitu px, py, pz
Orbital d
Subkulit d mempunyai 5 orbital , yaitu dxy, dzx, dyz, dx2, dx2– y2.
Orbital f
Orbital f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara. Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.
c) Konfigurasi elektron
Konfigurasi elektron menggambarkan distribusi elektron dalam orbital atom. Elektron tersusun dalam atom menurut tiga aturan:
Asas Aufbau
Mempunyai prinsip bahwa pengisian elektron pada orbital di mulai dari tingkat energi terendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Urutan energi dari tingkat yang terendah ke tingkat yang tertinggi, yaitu :
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d ………………
Ex : Tentukan konfigurasi elektron berdasarkan asas Aufbau pada 36Kr
Jawab : 36Kr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
Aturan Hund
Menurut aturan Hund, pada pengisian orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama, yaitu orbital-orbital dalam satu subkulit, mula-mula elektron akan menempati orbital secara sendiri-sendiri dengan spin yang paralel, baru kemudian berpasangan.
Ex : Tentukan diagram orbital untuk unsur 7N
Jawab : 7N = 1s2 2s2 2p3 , diagram orbitalnya adalah
Asas Larangan Pauli
Asas larangan Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam sebuah atom apa pun dapat mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.
Ex :Tentukan bilangan kuamtum dan diagram orbital yang dimiliki oleh atom 19K
Jawab : 19K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 atau (Ar) 4s1
` n = 4, l = 0, m = 0, dan s = + ½
d) Hubungan konfigurasi elektron dan letak unsur dalam Sistem Periodik
Sistim periodik unsur terdiri dari dua golongan besar, yaitu golongan utama (A) dan golongan transisi (B). Konfigurasi elektron atom-atom unsur dapat dikelompokkan ke dalam blok sebagai berikut:
Unsur Blok s
Unsur yang konfigurasi elektron yang diakhiri dengan subkulit s. Unsur-unsur yang termasuk blok s adalah unsur-unsur golongan IA dan IIA.
Unsur Blok p
Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan subkulit p. Unsur yang termasuk golongan p adalah unsur-unsur golongan IIIA sampai VIIIA.
Uusur Blok d
Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan subkulit d. Unsur yang termasuk blok d adalah unsur golongan IB sampai golongan VIIIB.
Unsur blok f
Konfigurasi elektron yang diakhiri subkulit f. Unsur yang termasuk blok f adalah unsur-unsur golongan Lantanida dan golongan Aktinida.Ex : Tentukan golongan dan perioda pada usur 14Si
Jawab : konfigurasi elektron 14Si = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 atau (Ne) 3s2 3p2
Jumlah elektron valensi = 4, subkulit s dan p, termasuk golongan IV A
Subkulit ke-3 sehingga termasuk perioda 3
5. Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu "Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom".
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger
x,y dan z
Y
m
ђ
E
V
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Ciri khas model atom mekanika gelombang
Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.
6. Mekanika Kuantum (Model Atom Modern)
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1927). Suatu elektron dalam atom digambarkan sebagai suatu gelombang. Dengan demikian, elektron dalam atom tidak mempunyai lintasan yang pasti seperti gambaran Rutherford-Bohr. Elektron berkedudukan dalam ruang yang dinyatakan dengan gelombang. Oleh karena lintasan elektron tidak jelas, disebut dengan kebolehjdian untuk menemukan elektron pada berbagai jarak dari inti dan pada berbaai gerak dalam ruang.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi. Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini.
Awan elektron di sekitar inti menunjukkan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk subkuli. Beberapa subkulit bergabung membentuk kulit. Dengan demikian, kulit terdiri atas beberapa subkulit dan subkulit terdiri atas beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama, tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Model dan Teori Atom Modern
08.37 Diposkan oleh BiF admin
Model dan Teori Atom Modern. Ketidak mampuan teori atom Bohr menerangkan model atom selain atom hidrogen dan gejala atom dalam medan magnet disempurnakan pada tahun 1924 oleh ahli fisika Prancis, Louis de Broglie. Menurut Broglie, selain bersifat partikel, elektron dapat bersifat gelombang, sendangkan Neils Bohr berpendapat bahwa elektron adalah partikel. Pendapan de Broglie yang dikembangkan oleh Edwin Schrodinger dan Werner Heisenberg melahirkan teori atom modern yang dikenal dengan teori mekanika kuantum. Prinsip dasar teori tersebut adalah gerakan elektron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang. Teori mekanika kuantum digunakan untuk menjelaskan sifat atom dan molekul.
Berdasarkan teori mekanika kuantum, keberadaan elektron dalam lintasan tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat diketahui hanya daerah kebolehjadian ditemukan elektron. Teori tersebut dikemukakan oleh ahli fisika Jerman, Werner Heinsenberg yang dinamakan prinsip ketidakpastian Heinsenberg.
Persamaan gelombang de Broglie dan prinsip ketidakpastian Heisenberg dijadikan dasar oleh Erwin Schrodinger saat merumuskan persamaan Schrodinger. Persamaannya adalah sebagai berikut :
Menurut Heisenberg, elektron yang bergerak menimbulkan perubahan dalam posisi dan momentum setiap saat sehingga posisi dan kecepatan elektron yang sedang bergerak secara bersama-sama tidak dapat diukut dan dilakukan secara tepat.
Jika suatu senyawa dielektrolisis dengan arus listrik searah maka akan terionisasi. Partikel dari senyawa yang terionisasi ini disebut ion.
Ion adalah partikel yang bermuatan listrik. Anion merupakan ion yang bermuatan listrik negatif, sedangkan kation merupakan ion yang bermuatan listrik positif.
Pengertian Ion
Elektron yang mengelilingi inti atom terus bergerak sambil berputar pada sumbunya. Akan tetapi, elektron dapat meninggalkan atom karena sesuatu hal, seperti pemanasan, medan listrik, dan medan magnet. Elektron yang keluar dari suatu atom dapat masuk ke atom lainnya.
Akibatnya, atom yang kehilangan elektron akan menjadi atom yang bermuatan listrik positif karena jumlah proton menjadi lebih besar daripada jumlah elektronnya, sedangkan atom yang kedatangan elektron menjadi atom bermuatan listrik negatif karena jumlah elektronnya melebihi jumlah protonnya.
Peristiwa terurainya suatu zat menjadi ion–ion disebut ionisasi. Hasil ionisasi disebut ion. Elektron yang dapat keluar atau masuk ke suatu atom adalah elektron yang berada di kulit terluar.
Ionisasi atom hanya terjadi pada atom-atom yang jumlah elektron paling luarnya tidak sama dengan 8, 18, atau 32. Atom-atom yang jumlah elektronnya sama dengan bilangan-bilangan tersebut sangat sulit terionisasi sehingga disebut unsur gas mulia.
Jumlah elektron yang terlepas atau masuk tergantung pada jumlah elektron pada kulit terluar dengan ketentuan sebagai berikut.
Jika jumlah elektron terluar kurang dari 4 elektron maka atom ini cenderung melepaskan elektron;
jika jumlah elektron terluar antara 4 dan 8 maka atom ini cenderung menerima elektron;
jumlah elektron yang diterima atau dilepaskan membuat jumlah elektron di kulit itu menjadi 8;
jika jumlah elektron pada kulit terluar sama dengan 4 maka atom ini dapat melepas atau menerima elektron, tergantung dengan unsur apa atom itu berinteraksi;
jika jumlah elektron pada kulit terluar sama dengan 8 maka atom itu sangat sukar melepas maupun menerima elektron.
