TEORI ATOM BOHR DAN MEKANIKA KUANTUM
A.
Atom Bohr
Dilihat
dari kandungan energi elektron, ternyata model atom Rutherford mempunyai
kelemahan. Ketika elektron-elektron mengelilingi inti atom, mereka mengalami
percepatan terus-menerus, sehingga elektron harus membebaskan energi. Lama
kelamaan energi yang dimiliki oleh elektron makin berkurang dan elektron akan
tertarik makin dekat ke arah inti, sehingga akhirnya jatuh ke dalam inti.
Tetapi pada kenyataannya, seluruh elektron dalam atom tidak pernah jatuh ke inti.
Jadi, model atom nuklir Rutherford harus disempurnakan.
Dua
tahun berikutnya, yaitu pada tahun 1913, seorang ilmuwan dari Denmark yang
bernama Niels Henrik David Bohr (1885-1962) menyempurnakan model atom
Rutherford.
Model
atom yang diajukan Bohr dikenal sebagai model atom Rutherford-Bohr, yang dapat
diterangkan sebagai berikut.
1. Elektron-elektron dalam atom hanya dapat melintasi
lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit-kulit atau tingkat-tingkat
energi.
2. Elektron yang beredar pada lintasannya tidak
memancarkan energi, lintasan elektron ini disebut lintasan / keadaan stasioner.
3.
Kedudukan elektron
dalam kulit-kulit, tingkat-tingkat energi dapat disamakan dengan kedudukan
seseorang yang berada pada anak-anak tangga. Seseorang hanya dapat berada pada
anak tangga pertama, kedua, ketiga, dan seterusnya, tetapi ia tidak mungkin
berada di antara anak tangga-anak tangga tersebut.
Apabila
elektron dengan tingkat energi rendah pindah ke lintasan dengan tingkat energi
lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi, peristiwa ini disebut
eksitasi. Sebaliknya, apabila elektron pindah dari lintasan dengan tingkat
energi lebih tinggi ke lintasan dengan tingkat energi lebih rendah maka
elektron akan memancarkan energi, peristiwa ini disebut deeksitasi. Baik eksitasi
maupun deeksitasi disebut peristiwa transisi elektron. Energi yang diserap atau
dipancarkan pada peristiwa transisi elektron ini dinyatakan dengan persamaan:
ΔE = hv
Keterangan:
ΔE = perbedaan tingkat energi
h = tetapan Planck = 6,6
× 10–34 J/s
v = frekuensi radiasi
4.
Energi yang
dipancarkan/diserap ketika terjadi transisi elektron terekam sebagai spektrum
atom.
Menjawab kelemahan dalam
model atom Rutherford dengan mengaplikasikan teori kuantum.
Menerangkan dengan jelas garis spektrum
pancaran (emisi) atau serapan (absorpsi) dari atom hidrogen.
Terjadi penyimpangan
untuk atom yang lebih besar dari hidrogen.
Tidak dapat menerangkan efek Zaeman, yaitu
spektrum atom yang lebih rumit apabila atom ditempatkan pada medan magnet.
B.
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.
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:
1. Posisi elektron dalam atom tidak
dapat ditentukan dengan pasti.
2. Atom mempunyai kulit elektron.
3. Setiap kulit elektron memiliki
subkulit elektron.
4. 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar