A. Model Atom Bohr dan Mekanika Kuantum

Model Atom Modern

Model Atom Bohr Elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu/tingkat energi tertentu. Pada lintasannya elektron tidak menyerap atau memancarkan energi. Pada kedaan ini elektron mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah disebut tingkat dasar (ground state). Elektron dapat pindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Jika elektron pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi elektron tersebut dikatakan dalam keadaan tereksitasi (excited state). Perpindahan elektron dari tingkat energi lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi disertai penyerapan energi. Sebaliknya, perpindahan elektron dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi lebih rendah disertai pelepasan energi, yaitu berupa radiasi elektromagnet.

Model Atom Modern E = h.v Teori Kuantum Max Planck Atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum. Planck menemukan bahwa energi foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya. E = h.v E = energi (J) h = konstanta Planck (6,626 x 10-34 J.s) v = frekuensi radiasi (s-1)

Hipotesis de Broglie: Sifat dualisme gelombang materi de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya: Materi/cahaya memiliki sifat sebagai partikel dan gelombang. Panjang gelombang de Broglie: λdB = h/m v = h/p h = konstanta Planck m = massa partikel (g) v = kecepatan partikel (m/s)

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg Pengukuran posisi dan momentum partikel secara serentak, selalu menghasilkan ketidakpastian yang lebih besar dari konstanta Planck". Atau Hampir tidak mungkin untuk mengukur dua besaran secara bersamaan, misalnya posisi dan momentum suatu partikel. ∆x . ∆p = h ∆x = ketidakpastian posisi partikel ∆p = ketidakpastian momentum partikel

Erwin Shrodinger Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk menemukan elektron disebut orbital. orbital atom (bukan orbit) adalah volume ruang yang memiliki kebolehjadian terbesar untuk menemukan 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. Kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital.

B. Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital a. Bilangan Kuantum Pada teori atom mekanika kuantum , untuk menggambarkan posisi elektron, digunakan bilangan kuantum. Daerah kemungkinan terbesar ditemukan elektron di sebut orbital. Orbital memiliki bentuk yang berbeda-beda. 1. Bilangan Kuantum Utama (n) = kulit tempat ditemukannya elektron dinyatakan dengan bilangan bulat positif. Nilai bilangan kuantum utama dimulai dari n = 1, 2, 3, sampai ke n.

2. Bilangan kuantum azimut/orbital (l) Jenis Kulit Nilai (n) K 1 L 2 M 3 N 4 2. Bilangan kuantum azimut/orbital (l) = tingkat energi elektron pada sub kulit dan bentuk orbital, serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti. Banyaknya subkulit tempat elektron berada tergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Bilangan azimut mempunyai harga : l = 0, 1, 2, 3,… sampai n - 1 (untuk setiap harga n). Harga l = n - 1 Jumlah harga-harga l sesuai dengan harga n : untuk n=1, ada satu harga dari l (l = 0); untuk n = 2, ada dua harga l ( l = 0, l = 1) dan seterusnya.

Setiap harga l dinyatakan dengan huruf-huruf s, p, d, dan f untuk notasi spektroskopi deret-deret spektrum unsur alkali. l = 0 adalah orbital s (sharp ) l = 1 adalah orbital p (principal) l = 2 adalah orbital d (diffuse ) l = 3 adalah orbital f (fundamental ) Kulit K (n = 1) mengandung hanya orbital 1s Kulit L (n = 2) mengandung orbital 2s dan 2p Kulit M (n = 3) mengandung orbital 3s, 3p dan 3d Kulit N (n = 4) mengandung orbital 4s, 4p, 4d dan 4f Maka urutan subkulit/orbital pada kulit ke 4 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f atau berdasarkan urutan tingkat energi orbital : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

3. Bilangan kuantum magnetik (m) = jumlah orbital pada subkulit elektron dan menunjukkan arah orbital elektron. Harga m = -l, 0, +l. Subkulit Harga l Harga m Jumlah orbital S 1 p -1. 0. +1 3 d 2 -2, -1, 0, +1, +2 5 f -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 7

4. Bilangan Kuantum Spin (s) Dengan spektroskop yang daya pisahnya tinggi, tampak setiap garis spektrum terdiri dari sepasang garis yang sangat berdekatan. Untuk hal ini Uhlenbeck dan Goldsmit (1925) menjelaskan bahwa elektron memiliki momen magnetik sehingga elektron berputar pada sumbunya dan menghasilkan momentum sudut spin. Bilangan kuantum suatu elektron dalam orbital dapat memiliki harga spin + ½ dan – ½ , dan untuk elektron pertama di dalam orbital harga spinnya + ½ . + ½ = perputaran elektron searah jarum jam - ½ = perputaran elektron berlawanan arah jarum jam ms = +1/2 ms = -1/2

2. Bentuk Orbital Elektron-elektron bergerak pada setiap orbitalnya. Orbital-orbital mempunyai bentuk yang berbeda-beda sesuai dengan arah gerakan elektron di dalam atom. Bentuk berbagai orbital adalah sebagai berikut. a. Orbital s 1s 2s 3s

b. Orbital p Orbital p terdiri atas 3 orbital , masing-masing berbentuk balon terpilin dalam arah ruang sesuai sumbu x, y, dan z.

c. Orbital d Orbital d terdiri atas lima orbital yaitu dyz , dxz , dxy , dx2- y2, dan dz2.

d. Orbital f Orbital f mempunyai 7 orbital, yaitu orbital fxyz, fx(z2-y2), fy(z2-x2), fz(x2-y2), fx3, fy3, dan fz3.

Latihan 1 Tentukan harga keempat bilangan kuantum elektron terakhir dari unsur-unsur dengan nomor atom 7, 12, 14, 19, 22, 27, dan 32. Elektron terakhir dari suatu atom unsur mempunyai harga bilangan kuantum n=3, l=1, m=+1, s=+1/2. tentukan nomor atom tersebut ? Elektron terakhir dari atom suatu unsur mempunyai bilangan kuantum n=3, l=2, m=-1, s=-1/2. tentukan nomor atom unsur tersebut ? Nomor atom S = 16, tentukan harga n, l, m, dan s untuk ion S2- ? Elektron terakhir dari unsur logam X mempunyai bilangan kuantum n=3, l=2, m=+2, s=-1/2. Jika 6,5 gram logam X direaksikan dengan H2SO4 sampai habis bereaksi ternyata dihasilkan senyawa XSO4 dan gas H2 sebanyak 2,24 liter pada keadaan STP, tentukan jumlah neutron yang terkandung dalam unsur X ?

C. Konfigurasi Elektron = susunan elektron yang terletak pada kulit, subkulit dan orbital. a. Aturan Penulisan Konfigurasi Elektron 1. Prinsip Aufbau Elektron dalam atom harus terlebih dahulu menempati orbital dengan energi terendah. Kecenderungan Pengisian elektron Urutan subkulit dari energi terendah sampai tertinggi yaitu sebagai berikut. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 6f, 7d 80Hg : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10

2. Asas Larangan Pauli 3. Aturan Hund Tidak ada dua elektron di dalam atom memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Dua elektron yang mempunyai bilangan n, l, m, yang sama dalam satu orbital, harus mempunyai spin yang berbeda. Setiap orbital mampu menampung maksimum dua elektron. 3. Aturan Hund Pengisian elektron ke dalam orbital-orbital yang tingkat energinya sama, cenderung tidak berpasangan terlebih dahulu (spin sejajar). Karbon , 6C : 1s 2s 2p Energi lebih tinggi Seharusnya ; 1s 2s 2p Energi lebih rendah

4. Orbital penuh dan setengah penuh Hasil eksperiman menunjukkan bahwa orbital yang terisi penuh dan orbital terisi setengah penuh merupakan struktur yang relatif lebih stabil. Contoh untuk atom dan : : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 bukan : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 Atom Cr akan berada dalam keadaan yang lebih stabil apabila subkulit 4s dan 3d keduanya terisi elektron setengah penuh. : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 bukan : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 Atom Cu akan berada dalam keadaan yang lebih stabil apabila subkulit 3d terisi penuh dan subkulit 4s terisi setengah penuh.

5. Menyingkat penulisan konfigurasi elektron Konfigurasi elektron atom yang berelektron banyak dapat dituliskan dengan singkat, dengan menuliskan lambang unsur gas mulia yang sesuai (2He, 10Ne, 18Ar, 36Kr, 54Xe, 86Rn). Tuliskan konfigurasi elektron untuk : 13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ditulis 13Al : [Ne] 3s2 3p1 27Co : [Ar] 4s2 3d7 35Br : [Ar] 4s2 3d10 4p5 50Sn : [Kr] 5s2 4d10 5p2 56Ba : [Xe] 6s2

6. Konfigurasi ion Terbentuknya ion pada suatu atom akibat penambahan dan pengurangan elektronnya. Tuliskan konfigurasi ion, F- , Ca2+, Fe3+ (Nomor atom F = 9, Ca = 20, Fe = 26? 9F : 1s2 2s2 2p5 F- : 1s2 2s2 2p6 20Ca : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Ca2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d5

D. Hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur pada tabel periodik Cara menentukan letak unsur dalam tabel periodik. Menentukan periode : harga n tertinggi. Contoh : 21Sc : 4s2 3d1 , maka periode 4. Menentukan golongan : - Golongan utama A ( IA s.d. VIIIA) nsx golongan xA, blok s nsx npy golongan (x + y)A, blok p - Golongan B (IB s.d. VIIIB) nsx (n-1)dz golongan (x + z)B, blok d untuk x + z = 8 = 9 VIIIB = 10 - Golongan Lantanida dan aktinida Contoh : 57La : [Xe] 6s2 4f1 blok f, gol. IIIB, periode 6.

Ciri khas elektron valensi menurut golongan Golongan Utama Elektron Valensi Golongan Transisi IA ns1 IIIB ns2 (n-1)d1 ns2 (n-2)f1 IIA ns2 IVB ns2 (n-1)d2 IIIA ns2 np1 VB ns2 (n-1)d3 IVA ns2 np2 VIB ns1 (n-1)d5 VA ns2 np3 VIIB ns2 (n-1)d5 VIA ns2 np4 VIIIB ns2 (n-1)d6,7,8 VIIA ns2 np5 IB ns1 (n-1)d10 VIIIA ns2 np6 IIB ns2 (n-1)d10

Latihan 2 Tuliskan konfigurasi elektron, tentukan harga n, l, m, s elektron terakhir dan periode, golongan pada tabel periodik untuk unsur-unsur berikut : 17Cl, 28Ni, 33As, 47Ag, 79Au. Diketahui 5,2 gram logam L (trivalen) direaksikan dengan asam klorida encer dan terbentuk gas hidrogen sebanyak 3,36 liter (O0C, 1 atm). Bila logam tersebut memiliki jumlah neutron 25, tentukan : a. Konfigurasi elektron dari logam L tersebut ! b. Bilangan kuantum dari elektron terakhir ! c. Letak unsur L dalam SPU ! Tuliskan konfigurasi ion berikut ; Al3+, P3-, V5+, Mn2+, Sr2+ ? Diketahui nomor atom Al=13, P=15, V=23, Mn=25, Sr=38. Konfigurasi X 3- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4. a. Tentukan harga keempat bilangan kuantum elekton terakhir dari unsur X. b. Tentukan golongan dan periode atom X.