Aufbauadalah kata dalam bahasa jerman "Aufbauen" yang punya makan membangun. Saat sobat menulis bangunan konfigurasi elektron, sobat harus membangunnya atom by atom mulai dari tingkat energi yang paling rendah (dekat dengan inti) ke tingkat energi yang lebih tinggi (jauh dari inti).
Tentu kalian telah mengetahui apa itu konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron menggambarkan penataan elektron-elektron dalam suatu atom. Sebagai contoh, walaupun sama-sama subkulit 1s tetapi tingkat energi dari subkulit 1s untuk atom natrium tidak sama dengan tingkat energi 1s untuk atom magnesium. Meskipun demikian terdapat suatu aturan yang bersifat umum untuk memperkirakan penataan elektron dalam suatu atom. Pada penulisan konfigurasi elektron perlu dipertimbangkan tiga aturan asas, yaitu prinsip Aufbau, asas Larangan Pauli, dan kaidah Hund. Aturan yang akan dibahas saat ini adalah Aturan Aufbau Aufbau berarti membangun. Menurut prinsip Aufbau ini elektron di dalam suatu atom akan berada dalam kondisi yang stabil bila mempunyai energi yang rendah, sedangkan elektron-elektron akan berada pada orbital-orbital yang bergabung membentuk subkulit. Jadi, elektron mempunyai kecenderungan akan menempati subkulit yang tingkat energinya rendah. Secara kasar besarnya tingkat energi dari suatu subkulit dapat diketahui dari nilai bilangan kuantum utama n dan bilangan kuantum azimut l dari orbital tersebut. Secara umum, orbital yang mempunyai harga n+l lebih besar akan mempunyai tingkat energi yang lebih tinggi, dan sebaliknya bila n+l kecil tingkat energinya juga kecil. Untuk harga n+l yang sama, maka orbital dengan harga n lebih besar akan mempunyai tingkat energi yang besar. Langkah-langkah penulisan konfigurasi elektron Menentukan jumlah elektron dari atom tersebut. Jumlah elektron dari atom unsur sama dengan nomor atom unsur jenis subkulit yang dibutuhkan secara urut berdasarkan diagram curah hujan pada gambar 2 yaitu 1s- 2s- 2p- 3s- 3p- 4s- 3d- 4p- 5s- 4d- 5p- 6s- 4f- 5d- 6p- 7s- 5f- 6p- 7p- 8sMengisikan elektron pada masing-masing subkulit dengan memperhatikan jumlah elektron maksimumnya, maka sisa elektron dimasukan pada subkulit berikutnya. Cara lain untuk mengetahui urutan tingkat energi adalah dengan menggunakan deret pancaran cahaya seperti pada gambar utama artikel ini dengan mengikuti arah panah.
1 Pernyataan yang benar tentang model atom mekanika kuantum adalah . a. atom adalah partikel terkecil dari zat b. atom terdiri dari inti atom dan elektron c. atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dikelilingi elektron negatif d. elektron dan atom dipandang sebagai partikel dari gelombang e. inti atom bermuatan positif yang
Modern tidak dapat menjelaskan Spektrum atom H dalam medan listrik dan magnet Spektrum atom dengan banyak e– Utama tingkat energi Azimut bentuk orbital Magnetik orientasi orbital Spin arah rotasi elektron Konfigurasi elektron Sistem periodik Periode Golongan Aturan Aufbau Aturan Hund Aturan Pauli disusun berdasarkan nilai tertinggi menunjukkan menghasilkan menunjukan posisi atom unsur dalam terbagi ke dalam terdiri atas Teori atom Bohr Teori atom mekanika kuantum penyelesaian persamaannya menghasilkan Bilangan kuantum terdiri atas elektron valensi menunjukkan Apakah Anda merasa kesulitan dalam mempelajari bab ini? Bagian manakah dari materi Struktur Atom yang belum Anda kuasai? Jika Anda mengalami kesulitan, diskusikan dengan teman atau guru Anda. Refleksi Dengan memahami struktur atom, Anda akan lebih mengetahui perkembangan teori atom dan susunan elektron dalam atom. Dapatkah Anda tuliskan manfaat apa lagi yang Anda peroleh setelah mempelajari bab struktur atom ini? 1. Perbedaan model atom Bohr dengan model atom Rutherford terletak pada .... A. massa atom yang terpusat pada inti atom B. jumlah proton dengan jumlah elektron C. muatan proton sama dengan muatan elektron D. elektron dalam mengelilingi inti berada pada tingkat-tingkat energi tertentu E. proton dan neutron berada dalam inti, elektron bergerak mengelilingi inti 2. Jika logam tembaga dipanaskan dalam bunsen, nyala biru kehijauan diemisikan akibat .... A. emisi energi oleh elektron dalam atom tembaga yang tereksitasi B. penguapan atom tembaga karena pemanasan C. serapan energi oleh elektron dalam atom tembaga D. ionisasi atom tembaga membentuk ion Cu+ E. peralihan elektron dari tingkat energi rendah ke tingkat energi lebih tinggi 3. Kelemahan teori atom Bohr adalah .... A. atom bersifat tidak stabil B. tidak dapat menerangkan efek Zeeman dan efek Strack C. spektra atom hidrogen bersifat kontinu D. tidak melibatkan orbit berupa elips E. tidak dapat menjelaskan keadaan tereksitasi dari elektron 4. Efek Zeeman adalah .... A. terurainya atom hidrogen menjadi proton dan elektron. B. pengaruh medan magnet dalam medan listrik. C. terbentuknya beberapa spektrum halus dari atom hidrogen dalam medan magnet. D. terbentuknya beberapa spektrum halus dari atom hidrogen dalam medan listrik. E. pengaruh medan listrik pada atom hidrogen. 5. Pandangan yang menjadi dasar timbulnya model atom mekanika kuantum adalah dari .... A. Rutherford, Neils Bohr, dan Broglie B. Pauli, Neils Bohr, dan de Broglie C. Rutherford, de Broglie, dan Hund D. Schrodinger, de Broglie, dan Heisenberg E. Dalton, de Broglie, dan Heisenberg 6. Model matematika yang diajukan oleh Schrodinger menyatakan persamaan .... A. energi potensial elektron B. energi total elektron C. energi kinetik elektron D. pergerakan atom dalam ruang E. energi antaraksi antara elektron dan inti 7. Definisi yang tepat tentang orbital adalah .... A. lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom B. kebolehjadian ditemukannya elektron dalam atom C. tempat elektron dalam mengelilingi inti atom D. bentuk lintasan elektron mengelilingi inti atom E. jenis-jenis elektron dalam suatu atom 8. Bilangan kuantum utama menurut teori atom mekanika kuantum menyatakan .... A. energi atom hidrogen B. tingkat energi elektron dalam atom C. kecepatan pergerakan elektron D. kedudukan elektron terhadap elektron lain E. keadaan elektron tereksitasi 9. Bilangan kuantum magnetik menurut teori atom mekanika kuantum menentukan .... A. tingkat energi elektron B. arah putaran elektron C. peluang menemukan elektron D. orientasi orbital dalam ruang E. bentuk orbital 10. Bilangan kuantum azimut menurut teori atom mekanika kuantum menentukan .... A. tingkat energi elektron B. arah putaran elektron C. peluang menemukan elektron D. orientasi orbital dalam ruang E. bentuk orbital 11. Bilangan kuantum spin menunjukkan .... A. arah putaran elektron mengelilingi inti B. arah putaran elektron pada porosnya C. orientasi orbital dalam subkulit D. arah putaran inti atom pada porosnya E. kedudukan elektron dalam atom 12. Bentuk orbital ditentukan oleh bilangan kuantum .... A. n D. s B. m E. m dan A C. A 13. Orbital-s berbentuk bola. Hal ini disebabkan oleh .... A. bentuk kerapatan elektron di dalam atom B. aturan dalam teori atom mekanika kuantum C. subkulit berharga nol D. bilangan kuantum magnetik nol E. bilangan kuantum spin berharga 1 2 14. Untuk n = 3, memiliki bilangan kuantum azimut dan subkulit .... A. 0s D. 0s, 1p B. 1p E. 0s, 1p, 2d C. 2d Evaluasi Kompetensi Bab 1 15. Jumlah orbital dalam suatu atom yang memiliki empat kulit n = 4 adalah .... A. 8 D. 20 B. 12 E. 32 C. 16 16. Jumlah maksimum elektron yang dapat menghuni orbital dengan n = 3 adalah .... A. 8 D. 18 B. 9 E. 32 C. 10 17. Jumlah orbital dalam subkulit 2p adalah .... A. 2 D. 10 B. 4 E. 14 C. 6 18. Jumlah maksimum elektron yang dapat menghuni subkulit d adalah .... A. 2 D. 14 B. 6 E. 18 C. 10 19. Jumlah maksimum elektron dalam subkulit f adalah .... A. 2 D. 14 B. 6 E. 18 C. 10 20. Jumlah orbital yang terdapat dalam atom Ne dengan nomor atom 10 adalah .... A. 2 D. 7 B. 3 E. 10 C. 5 21. Jumlah orbital yang terdapat dalam atom Mn dengan nomor atom 25 adalah .... A. 4 D. 13 B. 7 E. 15 C. 10 22. Bilangan kuantum yang tidak diizinkan menurut aturan Pauli adalah .... A. n = 3, A= 0, m= 0, dan s =+1 2 B. n = 3, A= 1, m = 1, dan s = –1 2 C. n = 3, A= 2, m = –1, dan s =+1 2 D. n = 3, A=1, m = 2, dan s = –1 2 E. n = 3, A = 2, m = 2, dan s = +1 2 23. Berikut ini yang berturut-turut merupakan bilangan kuantum n, A, m, dan s yang menerangkan konfigurasi elektron terluar atom 5B pada keadaan dasar adalah .... A. 2, 1, –1, 1 2 D. 2, 0, 0, 1 2 B. 2, 1, 0, 1 2 E. Opsi a, b, c benar C. 2, 1, +1, 1 2 24. Bilangan kuantum yang diizinkan menurut aturan Pauli adalah .... A. n = 2, A= 0, m = 0, dan s = +1 2 B. n = 2, A= 1, m = 2, dan s = –1 2 C. n = 2, A= 2, m = –1, dan s = +1 2 D. n = 2, A= 1, m = 2, dan s = +1 2 E. n = 2, A= 2, m = 2, s = +1 2 25. Unsur X memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6. Harga keempat bilangan kuantum elektron valensi dari atom X adalah .... A. n = 2,A= 0, m = 0, dan s = –1 2 B. n = 2,A= 1, m = 1, dan s = –1 2 C. n = 3,A= 0, m = 0, dan s = +1 2 D. n = 3,A= 1, m = –1, dan s = +1 2 E. n = 3,A= 2, m = 0, dan s = +1 2 26. Diagram tingkat energi orbital untuk atom hidrogen adalah .... A. 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d < 4s B. 1s = 2s < 2p = 3p < 3d = 4s C. 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s D. 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d = 4s E. 1s = 2s = 2p = 3s = 3p = 3d = 4s 27. Diagram tingkat energi atom berelektron banyak menurut aturan aufbau adalah .... A. 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d B. 1s = 2s < 2p = 3p < 3d = 4s C. 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s D. 1s = 2s < 2p = 3p < 3d = 3f < 4s E. 1s = 2s = 2p = 3s = 3p = 3d = 4s 28. Konfigurasi elektron yang tidak sesuai dengan aturan Hund adalah .... A. 1s2 B. 1s2 2s2 2p x1 C. 1s2 2s2 2p x1 2py2 D. 1s2 2s1 E. 1s2 2s2 2p z1 29. Andaikan larangan Pauli membolehkan terdapat tiga elektron dalam satu orbital, seperti berikut 1. 1s3; 2. 1s3 2s3 2p6; 3. 1s3 2s3 2p9; 4. 1s3 2s3 2p9 3s3. Konfigurasi elektron gas mulia adalah .... A. 1, 2, 3 D. 3 B. 1, 3 E. 1, 4 30. Unsur 19K memiliki konfigurasi elektron .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4d1 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 3d5 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 4s2 31. UMPTN 99/A Nomor atom unsur X sama dengan 26. Konfigurasi elektron ion X3+ adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 32. Konfigurasi elektron pada keadaan dasar dari atom 29Cu adalah .... A. [Ar]18 3d9 4s2 D. [Ar]18 3d5 4s2 4p4 B. [Ar]18 4s2 3d9 E. [Ar]18 3d6 4s2 4p3 C. [Ar]18 3d10 4s1 33. Konfigurasi elektron pada keadaan dasar dari ion 26Fe3+ adalah .... A. [Ar]18 3d3 4s2 D. [Ar]18 3d4 4s1 B. [Ar]18 3d6 4s2 E. [Ar]18 3d6 C. [Ar]18 3d5 34. Nomor atom belerang adalah 16. Dalam ion sulfida, S2–, konfigurasi elektronnya adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 4s2 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 35. Konfigurasi elektron yang lebih stabil adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d6 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s1 E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 4s2 36. Jika unsur M dapat membentuk senyawa MHSO42 yang stabil maka konfigurasi elektron unsur M adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 E. 1s2 2s2 2p4 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 37. Jumlah elektron valensi dari unsur dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 adalah .... A. 1 D. 7 B. 3 E. 8 C. 5 38. Jumlah elektron valensi untuk atom dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 adalah .... A. 1 D. 7 B. 3 E. 8 C. 5 39. UMPTN 97/A Masing-masing unsur P, Q, R, S, dan T berikut ini memiliki konfigurasi elektron berikut P 1s2 2s2 2p6 3s2 Q 1s2 2s2 2p6 3s1 R 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 T 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 3d10 4s2 4p6 5s2 Pasangan yang merupakan unsur-unsur dari satu golongan yang sama adalah .... A. P dan T D. P dan R B. P dan Q E. S dan T C. P dan S 40. UMPTN 97/C Di antara unsur-unsur 4A, 12B, 18C, dan 16D yang terletak dalam golongan yang sama pada tabel periodik adalah .... A. A dan B D. B dan D B. A dan C E. A dan D C. B dan C 41. Konfigurasi elektron ion L3+ adalah sebagai berikut. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 Pada sistem periodik atom unsur L terletak pada .... A. periode ke-3 golongan VIA B. periode ke-3 golongan VIIA C. periode ke-4 golongan IVB D. periode ke-4 golongan VIA E. periode ke-4 golongan VIB 42. Unsur X berada dalam golongan IIA periode ke-4. Konfigurasi elektron unsur tersebut adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 3d1 4s2 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 E. 1s2 2s2 2p4 3s2 3p6 3d2 4s0 43. Unsur X berada dalam golongan IA periode ke-4. Konfigurasi elektron unsur tersebut adalah .... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 3d1 4s2 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 E. 1s2 2s2 2p4 3s2 3p6 3d2 4s0 44. Pasangan ion-ion berikut yang keduanya memiliki konfigurasi elektron tidak sama adalah A. Mg2+ dan Na+ B. N– dan F+ C. O– dan Na+ D. O2– dan Mg2+ E. Ne+ dan O– 45. UMPTN 95/C Unsur X termasuk golongan oksigen, tidak dapat membentuk senyawa atau ion .... A. X2– D. XH 3 B. H2X E. ZnX 46. UMPTN 95/A Unsur X memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 dapat bereaksi dengan unsur Y yang terletak pada golongan oksigen membentuk senyawa .... A. XY D. X3Y B. X2Y E. XY2 C. X2Y3 47. Unsur M memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Senyawa yang dapat dibentuk dengan atom klor dari unsur tersebut adalah .... A. MCl D. MCl4 B. MCl2 E. MCl5 C. MCl3 48. UMPTN 96/A Unsur X memiliki nomor atom 20. Senyawa garamnya jika dipanaskan akan menghasilkan gas yang dapat mengeruhkan air barit BaCl2. Rumus senyawa garam itu adalah .... A. X2SO4 D. XCO3 B. XSO4 E. XCl2 C. X2CO3 49. UMPTN 98/B Unsur X terdapat dalam golongan karbon dan unsur Y memiliki nomor atom 17. Senyawa yang dapat terbentuk dari kedua unsur tersebut adalah .... A. XY D. XY3 B. X2Y E. XY4 C. XY2 50. UMPTN 98/B Suatu unsur X memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. Rumus senyawa yang mungkin akan terbentuk antara unsur X dengan kalsium 20Ca adalah .... A. CaX D. Ca2X3 B. Ca2X E. Ca3X2 C. CaX2 8. Tuliskan konfigurasi elektron untuk setiap atom berikut a. 27 13Al d. 40 20Ca b. 3216S e. 4822Ti c. 4018Ar 9. Tuliskan konfigurasi elektron untuk setiap ion berikut a. N3– d. Cl– b. Mg2+ e. Sc3+ c. Al3+ 10. Manakah konfigurasi elektron yang dibolehkan dan yang dilarang menurut aturan Pauli? a. 1s2 2s1 2p3 d. 1s2 2s2 2p5 b. 1s2 2s2 2p4 e. 1s2 2s2 2p2 c. 1s2 2s3 2p3 f. 1s2 2s2 2p6 3s1 3d9 11. Andaikan bilangan kuantum spin memiliki tiga harga yang dibolehkan s = 0, +1 2, – 1 2. Tuliskan nomor atom unsur neon. 12. Dalam hal apakah orbital 1s dan 2s berbeda dan keduanya mirip? 13. Mengapa pada periode pertama hanya tedapat 2 unsur; periode kedua dan ketiga 8 unsur; pada periode keempat dan kelima 18 unsur; dan pada periode keenam 32 unsur? Jelaskan. 14. Bagaimanakah cara untuk menentukan golongan dan periode unsur-unsur golongan utama, transisi dan transisi dalam? 15. Jika ditemukan unsur dengan nomor atom 121, pada golongan dan periode berapakah unsur tersebut ditempatkan dalam sistem periodik? B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar. 1. Dalam hal apakah model atom bohr berbeda dengan model atom mekanika kuantum? 2. Apakah yang dapat diketahui tentang keberadaan elektron dalam dengan model atom mekanika kuantum? 3. Tuliskan keempat bilangan kuantum yang digunakan dalam model atom mekanika kuantum dan berikan uraiannya. 4. Tuliskan semua set keempat bilangan kuantum yang mungkin untuk elektron dalam orbital 3p. 5. Berapakah jenis orbital yang dihuni oleh elektron dengan bilangan kuantum n = 4, A= 1? Berapakah jumlah orbital yang ditemukan di dalam atom K? 6. Tuliskan bilangan kuantum untuk setiap elektron yang ditemukan dalam atom oksigen. Contohnya, bilangan kuantum untuk satu elektron dalam 2 s adalah n = 2; A= 0; m = 0; s = +1 2. 7. Bilangan kuantum yang mengkarakterisasi elektron pada tingkat energi terendah dari atom hidrogen adalah n = 1; A = 0, m =0; dan s = +1 2. Eksitasi elektron dapat mempromosikan ke tingkat energi lebih tinggi. Set bilangan kuantum manakah yang dilarang untuk elektron tereksitasi? a. n = 1, A = 0, m = –1, s = +1 2 b. n = 3, A = 1, m = 0, s = +1 2 c. n = 3, A = 2, m = –2, s = –1 2 d. n = 7, A = 4, m = –2, s = +1 2 Struktur dan Gaya
27 Diagram tingkat energi atom berelektron banyak menurut aturan aufbau adalah . A. 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d B. 1s = 2s 2p = 3p 3d = 4s C. 1s 2s = 2p 3s = 3p = 3d 4s D. 1s = 2s 2p = 3p 3d = 3f 4s E. 1s = 2s = 2p = 3s = 3p = 3d = 4s 28. Konfigurasi elektron yang tidak sesuai dengan aturan Hund adalah . A. 1s2 B. 1s2 2s2 2px1
ATOM BERELEKTRON BANYAK A. MODEL ATOM BOHR * Keunggulan Dapat menjelaskan adanya 1. Kestabilan atom 2. Spektrum garis pada atom hidrogen deret Lyman, Balmer, Paschen, Brackett, Pfund * Kelemahan Tidak dapat menjelaskan 1. Efek Zeeman yaitu, gejala tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnet. 2. Spektrum garis yang dipancarkan oleh atom berelektron banyak. 3. Pada spektrum suatu atom, beberapa garis spektrum memiliki intensitas lebih besar dari garis spektrum yang lain. B. MODEL ATOM MEKANIKA KUANTUM * Dikembangkan oleh Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg * Dikenal dengan Teori Mekanika Kuantum 1. Bilangan kuantum utama n Menentukan besar energi total elektron Energi total elektron atom hidrogen E=− 13,6 n2 eV Energi total elektron ion He+, Li2+ E=− 13,6 ⋅ z 2 n2 z = nomor atom He + → z = 2 Li2+ → z = 3 - Energi total elektron banyak E=− 2. 13,6 ⋅ z ef 2 n2 z ef = nomor atom efektif Jumlah elektron maksimum pada orbit ke-n adalah 2n 2 jadi ∑ e = 2n2 Bilangan Kuantum Orbital/Azimuth Penemu Arnold Sommerfeld → orbit ellips menentukan besar momentum anguler/sudut orbital elektron l = n – 1 jadi l = 0, 1, 2, 3, ... besar momentum sudut L © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -1- h h = h 2π 2π h tetapan Planck l makin kecil → L makin kecil bentuk orbit semakin pipih. L = ll + 1 - l=2 l=0 l=1 inti l=3 3. Bilangan kuantum magnetik ml Menunjukkan arah dari momentum sudut orbital ml = − l , ..., 0, ... + l Banyaknya nilai yang diperbolehkan jumlah orbital ml = 2l + 1 - Arah momentum sudut dikuantisasi dengan acuan ke medan magnet luar kuantisasi ruang Lz L z = ml h Contoh l = 2 z 2h h 0 −h L= 22 + 1h = 6h 6h 6h 6h −2 h - 4. 6h Anomali efek Zeeman AEZ pengecualian gejala tambahan garis spektrum yang tidak sesuai dengan jumlah yang diperkirakan. Contoh garis pertama deret Balmer dari atom hidrogen yang menunjukkan sebuah struktur halus oleh Phipps dan Taylor Bilangan Kuantum Spin ms Menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya Ada 2 nilai, ms = ± 1 2 - Pauli berhasil menjelaskan adanya AEZ penyebab → rotasi tersembunyi Goudsmit & Uhlenbeck → rotasi tersembunyi disebabkan oleh momentum sudut intrinsik momentum sudut spin Besar momentum sudut spin S S = ms ms + 1 h © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -2- - Arah vektor momentum sudut spin S z S z = ms h Nama kulit Bilangan kuantum utama n Nama subkulit Bilangan kuantum orbital l Banyak orbital ml = 2l + 1 Jumlah elektron l = 2 × m * K 1 s 0 1 L 2 p 1 3 M 3 d 2 5 N 4 f 3 7 O 5 g 4 9 2 6 10 14 18 KONFIGURASI ELEKTRON Yaitu susunan elektron-elektron dalam atom yang sesuai dengan tingkat energinya. Aturan-aturan 1. Prinsip Aufbau Elektron mengisi orbital dari tingkat energi yang paling rendah sampai yang paling tinggi. Contoh Atom K → z = 19, konfigurasi elektronnya 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s * 2p 3p 5p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 2. Aturan Hund • Dalam orbital yang setingkat, elektron-elektron tidak boleh berpasangan sebelum seluruh orbital setingkat terisi oleh sebuah elektron. • Contoh tidak boleh 3. Larangan Pauli dalam satu atom tidak boleh ada elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama harganya. SPEKTRUM EMISI & ABSORPSI Adanya spektrum menunjukkan adanya tingkat energi. 1. Spektrum Emisi • Dihasilkan dari zat yang memancarkan gelombang elektromagnetik • Dapat diamati denan spektroskop • Ada 3 jenis a. spektrum garis - dihasilkan oleh gas-gas bertekanan rendah yang dipanaskan - terdiri dari garis-garis cahaya monokromatik dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan karakteristik dari unsur yang menghasilkan spektrum tersebut © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -3- b. c. 2. * spektrum pita - dihasilkan oleh gas dalam keadaan molekuler Contoh gas H2, O2, N2 dan CO - spektrum yang dihasilkan berupa kelompok-kelompok garis yang sangat rapat sehingga membentuk pita-pita. spektrum kontinue - spektrum kontinue terdiri atas cahaya dengan semua panjang gelombang, walaupun dengan intensitas yang berbeda - dihasilkan oleh zat padat, zat cair dan gas yang berpijar Spektrum Absorpsi - terjadi karena penyerapan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat terhadap radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki spektrum kontinue - terdiri dari sederetan garis-garis hitam pada spektrum kontinue - Contoh spektrum matahari sepintas spektrum matahari tampak seperti spektrum kontinue, tetapi jika dicermati akan tampak garis-garis gelap terang yang disebut garis-garis Fraunhofer. Hal ini disebabkan cahaya putih dari bagian inti matahari diserap oleh atom-atom atau molekul-molekul gas dalam atmosfer matahari maupun atmosfer bumi. ENERGI IONISASI DAN AFINITAS ELEKTRON Apabila suatu atom menerima energi dari luar yang cukup untuk mengeksitasi elektron melampaui tingkat energi tertinggi, maka elektron tersebut akan meninggalkan atom. Energi ionisasi energi terendah yang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron dari ikatan atomnya +13,6 Contoh energi ionisasi atom hidrogen pada kulit ke-n adalah En = eV n2 Ø Energi ionisasi merupakan ukuran kestabilan konfigurasi elektron terluar dari suatu atom Ø Makin besar energi ionisasi, makin sukar atom tersebut untuk melepaskan elektron Ø Dalam satu periode dari kiri ke kanan energi ionisasinya makin besar Ø Dalam satu golongan dari atas ke bawah energi ionisasinya makin § § § Jumlah elektron pada orbit terluar disebut ELEKTRON VALENSI Elektron valensi kurang dari 4 cenderung melepaskan elektron, sedangkan yang lebih dari 4 cenderung menerima elektron Atom-atom yang menangkap elektron membentuk Ion negatif disertai dengan pembebasan sejumlah energi AFINITAS ELEKTRON energi yang dibebaskan pada saat suatu atom menangkap sebuah elektron © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -4- MOLEKUL, ZAT PADAT PITA ENERGI A. MOLEKUL molekul terbentuk karena adanya gaya tarik-menarik antara 2 atom atau lebih gaya coulomb Ikatan molekul 1. Ikatan Ion - disebabkan oleh gaya coulomb, atom satu melepas satu elektron terluarnya dan yang lain menerima. - Contoh NaCl + + Na Cl + Na+ + Cl− Na → Na + + e membutuhkan energi Cl + e → Cl− melepaskan energi 2. Ikatan Kovalen - ikatan yang terjadi di antara dua atom dengan memakai satu atau dua elektron bersama. - Contoh H2 H → H+ + e 3. H2 Ikatan Hidrogen - terjadi akibat gaya tarik-menarik elektrostatik kuat antara hidrogen pada satu molekul dengan atom N, O atau F dari molekul lain. B. ZAT PADAT Zat padat terbentuk karena antaratomnya terikat oleh ikatan - ionik garam padat - kovalen intan - Van der Waals H2O padat - hidrogen hidrogen padat - logam 1. Ikatan Van der Waals Ikatan yang terjadi karena gaya tarik-menarik antar dipol H2O dengan H2O, N2 padat, CH4 padat. © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -5- 2. Ikatan Logam Ikatan terjadi antara awan elektron dengan ion-ion positif C. PITA ENERGI Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki energi. Bila atom-atom berdekatan, maka elektron-elektron pada atom mengalami pergeseran/perubahan energi. E E E 2s pita energi E 1s atom tunggal Banyak atom berdekatan Pita Energi sekumpulan energi-energi yang besarnya tidak jauh berbeda. Banyak elektron pada setiap pita energi adalah ∑ e = 22l + 1N Keterangan l = bilangan kuantum orbital 0, 1, 2, 3, ... N = banyaknya atom yang saling berdekatan Pita Valensi PV pita energi terakhir yang terisi penuh elektron Pita Konduksi PK pita energi yang terisi sebagian atau tidak terisi elektron Celah Energi CE selisih energi pada pita valensi dan konduksi Contoh Na11 N 2p 6N 2s 1s 2N 2N Pada Na 11 pita konduksi terisi sebagian oleh sebab itu elektron-elektron pada PK akan bergerak bebas yang memungkinkan Na sebagai konduktor yang baik. Ditinjau dari konduktivitas zat pada yang berkaitan dengan pita energi dibagi sebagai berikut 1. 2. Konduktor • PV penuh • CE sempit • PK sebagian Isolator • PV penuh • CE lebar • PK kosong © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -6- 3. Semikonduktor • PV penuh • CE sedang • PK kosong SEMIKONDUKTOR Si, Ge Berdasarkan kemurniannya, semikonduktor dibedakan menjadi 1. Intrinsik • Semikonduktor yang belum dikotori • Bersifat isolator pada suhu rendah • Bersifat konduktor pada suhu sedang 300 K 2. Ekstrinsik • Semikonduktor yang telah dikotori golongan IIIA, VA • Bersifat isolator pada suhu rendah • lebih bersifat konduktor jika dibanding intrinsik Ada dua macam semikonduktor Ekstrinsik, yaitu a. Semikonduktor ekstrinsik tipe N - dibuat dengan mengotori kristal Si IVA dengan atom golongan VAAs, Sb, P Si elektron bebas Si As Si Si - Atom-atom golongan VA As disebut atom donor menyumbangkan sebuah elektron bebas - Pembawa muatan mayoritas elektron - Pembawa muatan minoritas hole - Untuk menjadi konduktor hanya dibutuhkan sedikit energi ± 0,05 eV b. Semikonduktor ekstrinsik tipe P - dibuat dengan mengotori kristal Si IVA dengan atom golongan IIIBoron, Al, Ga, I, Tl Si Si B Si hole Si - Pembawa muatan mayoritas hole - Pembawa muatan minoritas elektron © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -7- Kegunaan semikonduktor 1. Thermistor Thermally Sensitive Resistor - thermometer hambat yang sangat peka - dasar kerja kenaikan suhu, hambat jenis semikonduktor turun sehingga kuat arus naik. 2. Penunda arus 3. Pengukur intensitas cahaya - semakin besar intensitas cahaya semakin banyak fotonnya sehingga semakin besar energi yang dibawa berkas cahaya itu. Hal ini menyebabkan penurunan hambat jenis sehingga menaikkan kuat arus listrik pada rangkaian. 4. Penyaring - energi foton sinar inframerah sesuai dengan celah energi germanium, sehingga apabila sinar putih dilewatkan pada kristal Ge, hanya sinar inframerah saja yang lolos sedangkan sinar-sinar yang lain diserap. SOAL-SOAL LATIHAN Atom Berelektron Banyak, Molekul, Zat Padat dan Pita Energi 1. Salah satu konsep atom menurut Dalton adalah ... a. molekul terdiri dari atom-atom b. massa keseluruhan atom berubah c. atom tidak bergabung dengan atom lainnya d. atom tidak dapat membentuk suatu molekul e. atom dapat dipecah-pecah lagi 2. Percobaan hamburan Rutherford menghasilkan kesimpulan ... a. atom adalah bagian terkecil dari unsur b. elektron adalah bagian atom yang bermuatan listrik negatif c. atom memiliki massa yang tersebar secara merata d. massa atom terpusat di suatu titik yang disebut inti e. elektron mengelilingi inti pada lintasan tertentu 3. Berikut ini beberapa kesamaan antara model atom Rutherford dan model atom Bohr, kecuali ... a. elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi b. elektron merupakan bagian atom yang bermuatan negatif c. atom berbentuk bola kosong dengan inti berada di tengah d. secara keseluruhan atom bersifat netral e. massa atom terpusat pada inti atom © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -8- 4. Salah satu model atom menurut Bohr adalah ... a. elektron bergerak dengan lintasan stasioner b. energi foton yang terpancar berbanding terbalik dengan f c. tidak memiliki momentum anguler d. atom merupakan bola pejal bermuatan positif e. atom tidak dapat dipecah-pecah lagi 5. Dalam postulat Bohr tentang momentum sudut, tersirat sifat gelombang elektron, panjang gelombang λ elektron yang bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r memenuhi ... . n bilangan bulat a. r = nλ b. 2πr = nλ c. 2πr = n2λ λ d. r = n λ e. 2πr = 2 n 6. Menurut Bohr, elektron bergerak mengelilingi inti hanya pada lintasan tertentu dan besarnya momentum anguler elektron pada lintasan itu adalah ... a. berbanding terbalik dengan tetapan Planck b. berbanding lurus dengan tetapan Planck c. berbanding lurus dengan tetapan Rydberg d. berbanding terbalik dengan tetapan Rydberg e. berbanding terbalik dengan momentum linier 7. Sebuah atom akan memancarkan foton, apabila salah satu elektronnya ... . a. meninggalkan atom itu b. bertumbukan dengan elektron lainnya c. bertukar tingkat energi dengan elektron yang lain d. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih rendah e. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih tinggi © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -9- 8. Menurut teori atom Bohr, elektron bermassa 9 × 10−31 kg pada atom hidrogen dengan jari-jari 0,53 Å akan mempunyai kecepatan sebesar ... 1c 1 c a. d. 100 b. c. 9. 2 1 5 c 1 13 e. 1 137 c c Pemancaran sinar ultraviolet pada atom hidrogen terjadi apabila elektron berpindah dari ... . a. lintasan 1 ke lintasan 2 b. lintasan 2 ke lintasan 4 c. lintasan 3 ke lintasan 2 d. lintasan 4 ke lintasan 1 e. lintasan 4 ke lintasan 2 10. Berdasarkan model atom Bohr, tetapan Rydberg 1, m−1 jika terjadi transisi elektron dari lintasan n = 4 ke lintasan n = 2 dipancarkan foton dengan panjang gelombang ... . a. 1,82 × 10−7 b. 2,43 × 10−7 c. 3,65 × 10−7 d. 4,86 × 10−7 e. 7,29 × 10−7 11. Jika konstanta Rydberg 1, maka panjang gelombang terbesar dari deret Balmer adalah ... a. 1215 Å d. 6563 Å b. 4050 Å e. 8752 Å c. 5127 Å 12. Energi foton sinar tampak yang dipancarkan atom hidrogen ketika terjadi transisi elektron dari kulit ke-4 ke kulit ke-2 adalah ... a. 13,6 eV d. 2,55 eV b. 6,8 eV e. 54,4 eV c. 3,4 eV 13. Jika energi elektron atom hidrogen pada tingkat dasar 13,6 eV, maka energi yang diserap atom hidrogen agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah ... . a. 6,82 eV d. 10,20 eV b. 8,53 eV e. 12,09 eV c. 9,07 eV © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -10- 14. Bila elektron berpindah dari kulit M ke kulit K pada atom hidrogen dan R adalah tetapan Rydberg, maka panjang gelombang yang terjadi besarnya ... 8 a. 9R 9 b. 8R 17 c. 9R 9 d. 17R 1 e. R 15. Elektron atom hidrogen model Bohr mengelilingi intinya dengan bilangan kuantum n, bila energi ionisasi atom itu 1 kali energi ionisasi atom itu bernilai 16 dalam keadaan dasarnya, maka nilai n itu adalah ... . a. 2 b. 4 c. 8 d. 16 e. 32 16. Dalam model atom Bohr, elektron atom hidrogen yang mengorbit di sekitar inti atom membangkitkan kuat arus listrik rata-rata sebesar 0,8 mA pada suatu titik di orbit lintasannya, bila besar muatan elektron adalah 1, C maka jumlah putaran per sekon elektron tadi mengelilingi inti adalah ... a. 5 × 1012 b. 5 × 1013 c. 5 × 1015 d. 5 × 1016 e. 5 × 1018 17. Pada model atom Bohr, elektron atom hidrogen bergerak dengan orbit lingkaran dengan laju sebesar 2, m/s, jika e = 1, c dan me = 9, kg, maka besarnya arus pada orbit tersebut adalah ... . a. 1,06 pA b. 1,06 nA c. 1,06 µA d. 1,06 mA e. 1,06 A © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -11- 18. Diagram di bawah ini menunjukkan empat tingkatan energi suatu atom logam -5,2 . 10-19 J -9,0 . 10-19 J -16,4 . 10-19 J -24,6 . 10-19 J dari pengolahan data di atas, dengan mengendalikan transisi ke tingkatan energi yang lebih rendah selalu mungkin, dapat ditarik kesimpulan bahwa 1. ada 6 garis spektrum yang mungkin terjadi akibat transisi elektron 2. panjang gelombang minimum spektrum emisinya 3. panjang gelombang maksimum spektrum emisinya 4. adanya komponen spektrum emisi yang merupakan sinar tampak 19. Perbandingan frekuensi yang dipancarkan foton apabila elektron pindah dari orbit 2 ke orbit 1 dengan elektron yang pindah dari orbit 4 ke orbit 1 adalah ... a. 4 5 d. 2 4 b. 4 2 e. 1 4 c. 4 1 20. Atom A dapat mengadakan ikatan ionik dengan atom B jika ... a. atom A dan atom B saling melepaskan sejumlah elektron terluar yang sama jumlahnya b. atom A dan atom B merupakan atom dari suatu unsur yang sejenis c. atom A dan atom B memakai sejumlah elektron secara bersamasama d. atom A dan atom B membentuk dipol-dipol listrik e. atom A melepaskan sejumlah elektron dan atom B menerima elektron tersebut 21. Ikatan antaratom dengan pemakaian bersama sejumlah elektron pada kulit terluar atom-atom penyusun disebut ... . a. ikatan Van der Waals b. ikatan ionik c. ikatan kovalen d. ikatan logam e. ikatan hidrogen © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -12- 22. Semikonduktor tipe-n memiliki ... a. tingkat energi akseptor yang terletak di dekat pita konduksi b. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita valensi c. tingkat energi akseptor yang terletak di dekat pita valensi d. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita konduksi e. tingkat energi donor yang terletak di bawah pita valensi 23. Pengotoran doping pada bahan semikonduktor intrinsik dimaksudkan untuk ... a. menurunkan daya hantar listriknya b. menurunkan resistivitasnya c. menurunkan harga jualnya d. memperbesar celah energinya e. memperbesar hambatan jenisnya 24. Semikonduktor intrinsik pada OK bersifat sebagai isolator, karena ... . a. jarak celah energi antara pita valensi dan pita konduksi terlalu besar b. tidak ada tingkat energi akseptor pada pita energi c. tidak ada tingkat energi donor pada pita energi d. tidak cukup energi bagi elektron untuk pindah ke pita konduksi e. tidak ada pembawa muatan yang diberikan dari luar 25. Yang berfungsi sebagai pembawa muatan mayoritas dalam bahwa semikonduktor ekstrinsik tipe n adalah ... a. elektron b. proton c. hole d. elektron dan hole e. proton dan hole 26. Beberapa sifat sinar-X adalah ... 1. dapat menghitamkan film 2. mampu menembus keping kayu 3. bergerak menurut garis lurus 4. menimbulkan ion-ion dalam udara yang dilaluinya © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -13-
Kimia· Bab 1 Teori Atom dan Mekanika Kuantum Nenden. 24/08/2021 14:07:38. SMA 11 KTSP Baca Tanpa Internet Lihat Katalog Lainnya. Informasi Download. Fitur ini belum tersedia untuk sementara waktu, Nantikan fitur download aplikasi katalog buku IbuIM secara gratis, hemat data, mudah digunakan. Terima kasih.
– Paradigma atom mekanika kuantum menyatakan bahwa elektron subur puas orbital-orbital elemen. Atom-partikel tersebut menempati orbital sesuai dengan susunannya, atau nan disebut andai konfigurasi elektron. Kebiasaan n domestik konfigurasi elektron terdiri berasal tiga yakni Cara Aufbau, Aturan Hund, dan Larangan Pauli. Prinsip Aufbau Dilansir dari Encyclopaedia Britannica, Kaidah Aufbau dikemukaan maka itu fisikawan Denmark bernama Niels Bohr pada tahun 1920. Baca juga Ideal Partikel Bohr Pendirian Aufbau menyatakan bahwa sreg kondisi radiks, elektron akan menempati indra peraba elektron dengan energi yang makin kurang menuju energi yang kian hierarki. Prinsip Aufbau digambarkan intern diagram berikut aturan Aufbauf Sreg gambar terlihat bahwa konfigurasi elektron dengan Mandu Aufbau bergantung pada penjumlahan kodrat kuantum utama n dan kodrat kuantum azimuth l. Sa-puan energi orbital atom dari nan minimal abnormal ke yang minimum tinggi yakni 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, dan seterusnya. Maka elektron akan menempati sub alat peraba 1s malar-malar silam mentah menempati sub alat peraba 2s. Pada subkulit s hanya boleh ditempati oleh 2 elektron. Pada subkulit p hanya boleh ditempati 6 elektron. Pada sub alat peraba d hanya boleh ditempati 10 elektron, dan sreg indra peraba f hanya boleh ditempati 14 elektron. Baca sekali lagi Lengkap Atom Mekanika Kuantum Larangan Pauli Seperti namanya, Pemali Pauli melarang adanya sepasang elektron dengan kredit takdir kuantum spin yang sama dalam satu orbital. Misalkan suatu atom memiliki 2 elektron yang mendiami orbital 1s, maka konfigurasi elektronnya menurut larangan pauli ditunjukkan makanya gambar a, b atau c? silmi larangan pauli Jawabannya, konfigurasi elektronnya ditunjukkan maka itu bagan c, karena dagi elektron tidak dapat memiliki arah spin elektron nan sama. Kebiasaan Hund Dilansir pecah Chemistry LibreTexts, pada Aturan Hund, dijelaskan bahwa intern kondisi stabil, elektron akan menempati subkulit secara sendiri-sendiri dengan nilai kuantum spin yang sama. Baca juga Komplet Molekul Rutherford Jika orbital mutakadim terisi, barulah elektron tersebut berapasangan dengan elektro yang mempunyai spin berbeda. Misalkan lega atom oksigen yang memiliki 8 elektron. Konfigurasinya berdasarkan aturan Aufbau ialah 1s2 2s2 2p4. Hal ini berarti suka-suka 2 elektron yang meninggali subkulit 1s, 2 elektron menghuni subkulit 2s, dan 4 elektron menghuni subkulit 2p. Sementara menurut Aturan Hund, konfigurasinya bagaikan berikut Bersumber gambar tersebut terlihat bahwa elketron mengisi subkulit secara seorang-seorang dengan spin yang sama terlebih dahulu. Dapatkan update berita saringan dan breaking news setiap hari berpokok Mari bergabung di Grup Benang kuningan “ News Update”, caranya klik link kemudian join. Anda harus install tuntutan Telegram bahkan dulu di ponsel.
Elektronelektron dalam mengelilingi inti atom berada pada tingkat-tingkat energi atau orbit tertentu. Tingkat-tingkat energi ini dilambangkan dengan n=1, n=2, n=3, dan seterusnya. Bilangan bulat ini dinamakan bilangan kuantum (perhatikan Gambar 1.). Gambar 1. Menurut Bohr, elektron berada pada tingkat energi tertentu.
Struktur Atom Atomic Structure adalah teori terhadap nukleus, di pusat atom, terdiri dari proton dan neutron. Mengorbit di sekitar nukleus adalah mekanika klasik seperti Hukum Newton dapat menjelaskan materi berukuran makro dengan akurat. Akan tetapi, hukum tersebut tidak mampu menjelaskan gejala yang ditimbulkan oleh materi berukuran mikro, seperti elektron, atom, atau molekul. Materi berukuran mikro hanya dapat dijelaskan dengan teori mekanika atom berdasarkan mekanika kuantum dirumuskan oleh Werner Heisenberg dan Erwin Schrodinger. Selain itu, sumbangan pemikiran terhadap teori ini diberikan juga oleh Paul Dirac, Max Born, dan teori atom mekanika kuantum dapat menjelaskan materi berskala mikro seperti elektron dalam atom sehingga penyusunan keberadaan elektron dalam atom dapat digambarkan melalui penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital. Bagaimanakah menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital? Simak Materi berikut Teori Atom ModernTeori atom Bohr cukup berhasil dalam menjelaskan gejala spektrum atom hidrogen, bahkan dapat menentukan jari-jari atom hidrogen dan tingkat energi atom hidrogen pada keadaan dasar berdasarkan postulat momentum sudut dengan perkembangan ilmu pengetahuan, ditemukan fakta-fakta baru yang menunjukkan adanya kelemahan pada teori atom Bohr. Oleh karena itu, dikembangkan teori atom mekanika kuantumTeori Atom BohrSebagaimana telah Anda ketahui, teori atom Bohr didasarkan pada empat postulat sebagai dalam mengelilingi inti atom berada pada tingkattingkat energi atau orbit tertentu. Tingkat-tingkat energi ini dilambangkan dengan n=1, n=2, n=3, dan seterusnya. Bilangan bulat ini dinamakan bilangan kuantum perhatikan Gambar elektron berada pada tingkat energi tertentu, misalnya n=1, energi elektron tetap. Artinya, tidak ada energi yang diemisikan dipancarkan maupun dapat beralih dari satu tingkat energi ke tingkat energi lain disertai perubahan energi. Besarnya perubahan energi sesuai dengan persamaan Planck, E= energi elektron yang dibolehkan memiliki momentum sudut tertentu. Besar momentum sudut ini merupakan kelipatan dari h/2p atau nh/2p, n adalah bilangan kuantum dan h tetapan Peralihan Antartingkat EnergiModel atom Bohr dapat menerangkan spektrum atom hidrogen secara memuaskan. Menurut Bohr, cahaya akan diserap atau diemisikan dengan frekuensi tertentu sesuai persamaan Planck melalui peralihan elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Jika atom hidrogen menyerap energi dalam bentuk cahaya maka elektron akan beralih ke tingkat energi yang lebih jika atom hidrogen mengemisikan cahaya maka elektron akan beralih ke tingkat energi yang lebih rendah. Pada keadaan stabil, atom hidrogen memiliki energi terendah, yakni elektron berada pada tingkat energi dasar n=1. Jika elektron menghuni n>1, dinamakan keadaan tereksitasi. Keadaan tereksitasi ini tidak stabil dan terjadi jika atom hidrogen menyerap sejumlah hidrogen bohrAtom hidrogen pada keadaan tereksitasi tidak stabil sehingga energi yang diserap akan diemisikan kembali menghasilkan garis-garis spektrum perhatikan Gambar Kemudian, elektron akan turun ke tingkat energi yang lebih rendah. Nilai energi yang diserap atau diemisikan dalamtransisi elektron bergantung pada transisi antartingkat energi dirumuskan sebagai berikut b. Kelemahan Model Atom BohrGagasan Bohr tentang pergerakan elektron mengitari inti atom seperti sistem tata surya membuat teori atom Bohr mudah dipahami dan dapat diterima pada waktu itu. Akan tetapi, teori atom Bohr memiliki beberapa kelemahan, di antaranya sebagai atom ditempatkan dalam medan magnet maka akan terbentuk spektrum emisi yang rumit. Gejala ini disebut efek Zeeman perhatikan Gambar atom ditempatkan dalam medan listrik maka akan menghasilkan spektrum halus yang rumit. Gejala ini disebut efek fisika Jerman, Sommerfeld menyarankan, disamping orbit berbentuk lingkaran juga harus mencakup orbit berbentuk elips. Hasilnya, efek Zeeman dapat dijelaskan dengan model tersebut, tetapi model atom Bohr-Sommerfeld tidak mampu menjelaskan spektrum dari atom berelektron tahun setelah teori Bohr lahir, muncul gagasan de Broglie tentang dualisme materi, disusul Heisenberg tentang ketidakpastian posisi dan momentum partikel. Berdasarkan gagasan tersebut dan teori kuantum dari Planck, Schrodinger berhasil meletakkan dasar-dasar teori atom terkini, dinamakan teori atom mekanika Atom Mekanika KuantumKegagalan teori atom Bohr dalam menerangkan spektra atom hidrogen dalam medan magnet dan medan listrik, mendorong Erwin Schrodinger mengembangkan teori atom yang didasarkan pada prinsipprinsip mekanika atom mekanika kuantum mirip dengan yang diajukan oleh model atom Bohr, yaitu atom memiliki inti bermuatan positif dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif. Perbedaannya terletak pada posisi elektron dalam mengelilingi inti atom dari inti menurut bohrMenurut Bohr, keberadaan elektron-elektron dalam mengelilingi inti atom berada dalam orbit dengan jarak tertentu dari inti atom, yang disebut jari-jari atom perhatikan Gambar diatas.Menurut teori atom mekanika kuantum, posisi elektron dalam mengelilingi inti atom tidak dapat diketahui secara pasti sesuai prinsip ketidakpastian Heisenberg. Oleh karena itu, kebolehjadian peluang terbesar ditemukannya elektron berada pada orbit atom tersebut. Dengan kata lain, orbital adalah daerah kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron dalam model atom mekanika kuantum, gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom memiliki sifat dualisme sebagaimana diajukan oleh de Broglie. Oleh karena gerakan elektron dalam mengelilingi inti memiliki sifat seperti gelombang maka persamaan gerak elektron dalam mengelilingi inti harus terkait dengan fungsi gelombang. Dengan kata lain, energi gerak kinetik elektron harus diungkapkan dalam bentuk persamaan fungsi SchrodingerPersamaan yang menyatakan gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom dihubungkan dengan sifat dualisme materi yang diungkapkan dalam bentuk koordinat ini dikenal sebagai persamaan Schrodinger. Dari persamaan Schrodinger ini dihasilkan tiga bilangan kuantum, yaitu - bilangan kuantum utama n, - bilangan kuantum azimut A , - dan bilangan kuantum magnetikm.Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat sederhana yang menunjukkan peluang adanya elektron di sekeliling inti atom. Penyelesaian persamaan Schrodinger menghasilkan tiga bilangan kuantum. Orbital diturunkan dari persamaan Schrodinger sehingga terdapat hubungan antara orbital dan ketiga bilangan kuantum Bilangan Kuantum Utama nBilangan kuantum utama n memiliki nilai n = 1, 2, 3, …, n. Bilangan kuantum ini menyatakan tingkat energi utama elektron dan sebagai ukuran kebolehjadian ditemukannya elektron dari inti atom. Jadi, bilangan kuantum utama serupa dengan tingkat-tingkat energi elektron atau orbit menurut teori atom Bohr. Bilangan kuantum utama merupakan fungsi jarak yang dihitung dari inti atom sebagai titik nol. Jadi, semakin besar nilai n, semakin jauh jaraknya dari karena peluang menemukan elektron dinyatakan dengan orbital maka dapat dikatakan bahwa orbital berada dalam tingkat-tingkat energi sesuai dengan bilangan kuantum utama n. Pada setiap tingkat energi terdapat satu atau lebih bentuk orbital. Semua bentuk orbital ini membentuk kulit shell. Kulit adalah kumpulan bentuk orbital dalam bilangan kuantum utama yang ini diberi lambang mulai dari K, L, M, N, …, dan seterusnya. Hubungan bilangan kuantum utama dengan lambang kulit sebagai Bilangan Kuantum Azimut A Bilangan kuantum azimut disebut juga bilangan kuantum momentum sudut, dilambangkan dengan A. Bilangan kuantum azimut menentukan bentuk orbital. Nilai bilangan kuantum azimut adalah A= n–1. Oleh karena nilai n merupakan bilangan bulat dan terkecil sama dengan satu maka harga A juga merupakan deret bilangan bulat 0, 1, 2, …, n–1. Jadi, untuk n=1 hanya ada satu harga bilangan kuantum azimut, yaitu 0. Berarti, pada kulit K n=1 hanya terdapat satu bentuk orbital. Untuk n=2 ada dua harga bilangan kuantum azimut, yaitu 0 dan 1. Artinya, pada kulit L n=2 terdapat dua bentuk orbital, yaitu orbital yang memiliki nilai A=0 dan orbital yang memiliki nilai A=1Pada pembahasan sebelumnya, dinyatakan bahwa bentuk-bentuk orbital yang memiliki bilangan kuantum utama sama membentuk kulit. Bentuk orbital dengan bilangan kuantum azimut sama dinamakan subkulit. Jadi, bilangan kuantum azimut dapat juga menunjukkan jumlah subkulit dalam setiap kulit. Masing-masing subkulit diberi lambang dengan s, p, d, f, …, dan seterusnya. Hubungan subkulit dengan lambangnya adalah sebagai berikutcontoh kuantum azimut c. Bilangan Kuantum Magnetik mBilangan kuantum magnetik disebut juga bilangan kuantum orientasi sebab bilangan kuantum ini menunjukkan orientasi arah orbital dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit. Nilai bilangan kuantum magnetik berupa deret bilangan bulat dari –m melalui nol sampai +m. Untuk A=1, nilai m=0, ±l. Jadi, nilai bilangan kuantum magnetik untuk A=1 adalah –l melalui 0 sampai + kuantum magnetikSubkulit-s A =0 memiliki harga m=0, artinya subkulit-s hanya memiliki satu buah orbital. Oleh karena m=0, orbital-s tidak memiliki orientasi dalam ruang sehingga bentuk orbital-s dikukuhkan berupa bola yang A=1 memiliki nilai m= –1, 0, +1. Artinya, subkulit-p memiliki tiga buah orientasi dalam ruang 3 orbital, yaitu orientasi pada sumbu-x dinamakan orbital px , orientasi pada sumbu-y dinamakan orbital py , dan orientasi pada sumbu-z dinamakan orbital pz .Subkulit-d A=2 memiliki harga m= –2, –1, 0, +1, +2. Artinya, subkulit-d memiliki lima buah orientasi dalam ruang 5 orbital, yaitu pada bidang-xy dinamakan orbital dxy, pada bidang-xz dinamakan orbital dxz, pada bidang-yz dinamakan orbital dyz, pada sumbu x2 –y2 dinamakan orbital −2 2 dx y , dan orientasi pada sumbu z2 dinamakan orbital 2 dz .Contoh orientasi orbital dapat dilihat pada Gambar d. Bilangan Kuantum Spin sDi samping bilangan kuantum n, A , dan m, masih terdapat satu bilangan kuantum lain. Bilangan kuantum ini dinamakan bilangan kuantum spin, dilambangkan dengan s. Bilangan kuantum ini ditemukan dari hasil pengamatan radiasi uap perak yang dilewatkan melalui medan magnet, oleh Otto Stern dan W. medan magnet, berkas cahaya dari uap atom perak terurai menjadi dua berkas. Satu berkas membelok ke kutub utara magnet dan satu berkas lagi ke kutub selatan magnet perhatikan Gambar Berdasarkan pengamatan tersebut, disimpulkan bahwa atom-atom perak memiliki sifat magnet. Pengamatan terhadap atom-atom unsur lain, seperti atom Li, Na, Cu, dan Au selalu menghasilkan gejala yang tersebut memiliki jumlah elektron ganjil. Munculnya sifat magnet dari berkas uap atom disebabkan oleh spin atau putaran elektron pada porosnya. Berdasarkan percobaan Stern-Gerlach, dapat disimpulkan bahwa ada dua macam spin elektron yang berlawanan arah dan saling atom yang jumlah elektronnya ganjil, terdapat sebuah elektron yang spinnya tidak ada yang meniadakan. Akibatnya, atom tersebut memiliki medan elektron dinyatakan dengan bilangan kuantum spin. Bilangan kuantum ini memiliki dua harga yang berlawanan tanda, yaitu +½ dan –½ . Tanda + menunjukkan putaran searah jarum jam dan tanda – arah sebaliknya perhatikan Gambar Adapun harga ½ , menyatakan fraksi elektron. B. Bentuk OrbitalBentuk orbital ditentukan oleh bilangan kuantum azimut. Bilangan kuantum ini diperoleh dari suatu persamaan matematika yang mengandung trigonometri sinus dan cosinus. Akibatnya, bentuk orbital ditentukan oleh bentuk trigonometri dalam memiliki bilangan kuantum azimut, A= 0 dan m= 0. Oleh karena nilai m sesungguhnya suatu tetapan tidak mengandung trigonometri maka orbital-s tidak memiliki orientasi dalam ruang sehingga orbital-s ditetapkan berupa bola simetris di sekeliling bola menyatakan peluang terbesar ditemukannya elektron dalam orbital-s. Hal ini bukan berarti semua elektron dalam orbital-s berada di permukaan bola, tetapi pada permukaan bola itu peluangnya tertinggi ≈ 99,99%, sisanya boleh jadi tersebar di dalam bola, lihat Gambar sOrbital-pOrbital-p memiliki bilangan kuantum azimut, A= 1 dan m= 0, ±l. Oleh karena itu, orbital-p memiliki tiga orientasi dalam ruang sesuai dengan bilangan kuantum magnetiknya. Oleh karena nilai m sesungguhnya mengandung sinus maka bentuk orbital-p menyerupai bentuk sinus dalam ruang, seperti ditunjukkan pada Gambar orbital-p memiliki bentuk yang sama, tetapi berbeda dalam orientasinya. Orbital-px memiliki orientasi ruang pada sumbu-x, orbital-py memiliki orientasi pada sumbu-y, dan orbital-pz memiliki orientasi pada sumbu-z. Makna dari bentuk orbital-p adalah peluang terbesar ditemukannya elektron dalam ruang berada di sekitar sumbu x, y, dan z. Adapun pada bidang xy, xz, dan yz, peluangnya memiliki bilangan kuantum azimut A = 2 dan m = 0, ±1, ±2. Akibatnya, terdapat lima orbital-d yang melibatkan sumbu dan bidang, sesuai dengan jumlah bilangan kuantum magnetiknya. Orbital-d terdiri atas orbital- 2 dz , orbital- xz d , orbital- xy d , orbital- yz d , dan orbital- −2 2 dx y perhatikan Gambar dxy, dxz, dyz, dan −2 2 dx y memiliki bentuk yang sama, tetapi orientasi dalam ruang berbeda. Orientasi orbital-dxy berada dalam bidang xy, demikian juga orientasi orbital-orbital lainnya sesuai dengan tandanya. Orbital −2 2 dx y memiliki orientasi pada sumbu x dan sumbu y. Adapun orbital 2 dz memiliki bentuk berbeda dari keempat orbital yang orbital ini berada pada sumbu z dan terdapat “donat” kecil pada bidang-xy. Makna dari orbital-d adalah, pada daerah-daerah sesuai tanda dalam orbital xy, xz, yz, x2 –y2 , z2 menunjukkan peluang terbesar ditemukannya elektron, sedangkan pada simpul-simpul di luar bidang memiliki peluang paling kecil. Bentuk orbital-f dan yang lebih tinggi dapat dihitung secara matematika,tetapi sukar untuk digambarkan atau diungkapkan kebolehjadiannya sebagaimana orbital-s, p, dan d. Kesimpulan umum dari hasil penyelesaian persamaan Schrodinger dapat dirangkum sebagai berikut C. Konfigurasi Elektron Atom PolielektronPersamaan Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk atom berelektron tunggal seperti hidrogen, sedangkan pada atom berelektron banyak tidak dapat utama pada atom berelektron banyak adalah bertambahnya jumlah elektron sehingga menimbulkan tarikmenarik antara elektron-inti dan tolak-menolak antara elektron-elektron semakin rumit. Oleh karena itu, untuk atom berlektron banyak digunakan metode pendekatan berdasarkan hasil penelitian dan teori para Energi OrbitalPada atom berelektron banyak, setiap orbital ditandai oleh bilangan kuantum n, A, m, dan s. Bilangan kuantum ini memiliki arti sama dengan yang dibahas sebelumnya. Perbedaannya terletak pada jarak orbital dari inti. Pada atom hidrogen, setiap orbital dengan nilai bilangan kuantum utama sama memiliki tingkat-tingkat energi sama atau terdegenerasi. Misalnya, orbital 2s dan 2p memiliki tingkat energi yang sama. Demikian pula untuk orbital 3s, 3p, dan atom berelektron banyak, orbital-orbital dengan nilai bilangan kuantum utama sama memiliki tingkat energi yang sedikit berbeda. Misalnya, orbital 2s dan 2p memiliki tingkat energi berbeda, yaitu energi orbital 2p lebih tinggi. Perbedaan tingkat energi elektron pada atom hidrogen dan atom berelektron banyak ditunjukkan pada Gambar tingkat energiPerbedaan tingkat energi ini disebabkan oleh elektron yang berada pada kulit dalam menghalangi elektron-elektron pada kulit bagian luar. Sebagai contoh, elektron pada orbital 1s akan tolak-menolak dengan elektron pada orbital-2s dan 2p sehingga orbital-2s dan 2p tidak lagi sejajar terdegenerasi seperti pada atom ini menyebabkan elektron-elektron dalam orbital-2s memiliki peluang lebih besar ditemukan di dekat inti daripada orbital-2p orbital-2s lebih dekat dengan inti.Distribusi Elektron dalam AtomKulit terdiri atas subkulit yang berisi orbital-orbital dengan bilangan kuantum utama yang sama. Jumlah orbital dalam setiap kulit dinyatakan dengan rumus n2 dan jumlah maksimum elektron yang dapat menempati setiap kulit dinyatakan dengan rumus 2n²contoh distribusi elektronSubkulit terdiri atas orbital-orbital yang memiliki bilangan kuantum azimut yang sama. Jumlah orbital, dalam setiap subkulit dinyatakan dengan rumus 2 A + 1. Oleh karena setiap orbital maksimum dihuni oleh dua elektron maka jumlah elektron dalam setiap subkulit dinyatakan dengan rumus 22 A + 1.Aturan dalam Konfigurasi ElektronPenulisan konfigurasi elektron untuk atom berelektron banyak didasarkan pada aturan aufbau, aturan Hund, dan prinsip larangan Pauli. Untuk menentukan jumlah elektron dalam atom, perlu diketahui nomor atom unsur Aturan Membangun AufbauAturan pengisian elektron ke dalam orbital-orbital dikenal dengan prinsip Aufbau bahasa Jerman, artinya membangun. Menurut aturan ini, elektron dalam atom harus memiliki energi terendah, artinya elektron harus terlebih dahulu menghuni orbital dengan energi terendah lihat diagram tingkat energi orbital pada Gambar tingkat energi orbital aufbauTingkat energi elektron ditentukan oleh bilangan kuantum utama. Bilangan kuantum utama dengan n = 1 merupakan tingkat energi paling rendah, kemudian meningkat ke tingkat energi yang lebih tinggi, yaitu n = 2, n = 3, dan seterusnya. Jadi, urutan kenaikan tingkat energi elektron adalah n = 1 < n = 2 < n =3 < … < n = n.Setelah tingkat energi elektron diurutkan berdasarkan bilangan kuantum utama, kemudian diurutkan lagi berdasarkan bilangan kuantum azimut sebab orbital-orbital dalam atom berelektron banyak tidak terdegenerasi. Berdasarkan bilangan kuantum azimut, tingkat energi terendah adalah orbital dengan bilangan kuantum azimut terkecil atau A= 0. Jadi, urutan tingkat energinya adalah s < p < d < f < [ A = n–1].Terdapat aturan tambahan, yaitu aturan n+ A. Menurut aturan ini, untuk nilai n+ A sama, orbital yang memiliki energi lebih rendah adalah orbital dengan bilangan kuantum utama lebih kecil,contoh2p 2+1 = 3 < 3s 3+0 =3, 3p 3+1 = 4 < 4s 4+0 =4, dan nilai n+ A berbeda maka orbital yang memiliki energi lebih rendah adalah orbital dengan jumlah n+ A lebih kecil,contoh4s 4+0 = 4 < 3d 3+2 =5.Dengan mengacu pada aturan aufbau maka urutan kenaikan tingkat energi elektron-elektron dalam orbital adalah sebagai < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < …b. Aturan HundAturan Hund disusun berdasarkan data spektroskopi atom. Aturan ini menyatakan sebagai elektron ke dalam orbital-orbital yang tingkat energinya sama, misalnya ketiga orbital-p atau kelima orbital-d. Oleh karena itu, elektron-elektron tidak berpasangan sebelum semua orbital dihuni. Elektron-elektron yang menghuni orbital-orbital dengan tingkat energi sama, misalnya orbital pz , px , py . Oleh karena itu, energi paling rendah dicapai jika spin elektron Prinsip Larangan PauliMenurut Wolfgang Pauli, elektron-elektron tidak boleh memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Aturan ini disebut Prinsip larangan Pauli. Makna dari larangan Pauli adalah jika elektron-elektron memiliki ketiga bilangan kuantum n, A, m samamaka elektron-elektron tersebut tidak boleh berada dalam orbital yang sama pada waktu bersamaan. Akibatnya, setiap orbital hanya dapat dihuni maksimum dua elektron dan arah spinnya harus konsekuensi dari larangan Pauli maka jumlah elektron yang dapat menghuni subkulit s, p, d, f, …, dan seterusnya berturut-turut adalah 2, 6, 10, 14, …, dan seterusnya. Hal ini sesuai dengan rumus 22 A + 1Penulisan Konfigurasi ElektronUntuk menuliskan konfigurasi elektron, bayangkan bahwa inti atom memiliki tingkat-tingkat energi, dan setiap tingkat energi memiliki orbitalorbital yang masih kosong. Kemudian, elektron-elektron ditempatkan pada orbital-orbital sesuai dengan urutan tingkat energinya aturan Aufbau, dan tingkat energi paling rendah diisi terlebih orbital dengan tingkat energi sama, seperti px , py , pz , diusahakan tidak berpasangan sesuai aturan Hund, tempatnya boleh di mana saja, px , py , atau pz . Jika setelah masing-masing orbital dihuni oleh satu elektron masih ada elektron lain maka elektron ditambahkan untuk membentuk pasangan dengan spin setiap orbital maksimum dihuni oleh dua elektron, sesuai aturan Pauli perhatikan Gambar Penulisan konfigurasi elektron dapat diringkas sebab dalam kimia yang penting adalah konfigurasi elektron pada kulit terluar atau elektron valensi. Contoh konfigurasi elektron atom natrium dapat ditulis sebagai11Na [Ne] 3s1 .Lambang [Ne] menggantikan penulisan konfigurasi elektron bagian dalam10Ne 1s2 2s2 2p6 .
. 281 235 108 396 196 207 41 137
diagram tingkat energi atom berelektron banyak menurut aturan aufbau adalah
