Teori Atom Mekanika Kuantum

Teori Atom Bohr

Pada tahun 1913, berdasarkan analisis spektrum atom dan teori kuantum  yang dikemukakan oleh Max Plank, Niels Bohr mengajukan model atom hidrogen, yaitu atom yang hanya mengandung satu elektron. Menurut Bohr elektron beredar mengitari pada dasarnya pada tingkat-tingkat energi tertentu, bagaikan planet-planet mengitari matahari dan elektron sanggup berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi yang lain.

Model Atom Bohr mempunyai beberapa kelemahan:

1. Teori atom Bohr hanya sanggup mengambarkan spektrum atom yang saderhana, misal Hidrogen, dan tidak sanggup mengambarkan yang lebih rumit (nomor atom > 1)
2. Teori Bohr tidak sanggup menjelaskan efek medan magnet dalam atom hidrogen.

Oleh alasannya ialah itu, mustahil membayangkan elektron beredar mengitari inti berdasarkan suatu orbit berbentuk bulat dengan jari- jari tertentu.

Kekurangan model atom Bohr disempurnakan dengan model atom mekanika kuantum yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1927, seorang ilmuan dari Austria.

 Teori atom mekanika kuantum

Perhatikan Video dibawah ini, 

Teori Atom Mekanika Kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel.

Menurut de Broglie, cahaya sanggup berperilaku sebagai materi dan berperilaku sebagai gelombang (dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel). Menurut Heisenberg, mustahil memilih kecepatan dan posisi elektron setutorial bersamaan, tetapi yang sanggup 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 sanggup ditentukan dengan niscaya yang sanggup ditentukan ialah 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 kawasan tersebut. Kemudian Werner Heisenberg mengemukakan bahwa metode eksperimen yang dipakai untuk menemukan posisi atau momentum suatu partikel ibarat elektron sanggup menjadikan 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 sanggup ditentukan dengan pasti.
2. Atom mempunyai kulit elektron.
3. Setiap kulit elektron mempunyai subkulit elektron.
4. Setiap subkulit elektron mempunyai sub-sub kulit elektron.

a) Bilangan Kuantum

Untuk menyatakan kedudukan, bentuk, serta orientasi suatu orbital dipakai 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 hingga (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, menawarkan subkulit s

Sehingga, notasi elektronnya ialah 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 ibarat bola, di manapun elektron beredar akan mempunyai jarak yang sama terhadap inti

Orbital p

Rapatan elektron terdistribusi pada bab yang saling berlawanan dengan inti atom.inti terletak pada simpul dengan kerapatan elektron ialah nol. Orbital p mempunyai bentuk ibarat balon terpilin. Dengan mempunyai 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 dipakai untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.

c)  Konfigurasi elektron

Konfigurasi elektron menggambarkan distribusi elektron dalam orbital atom. Elektron tersusun dalam atom berdasarkan 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 hukum Hund, pada pengisian orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama, yaitu orbital-orbital dalam satu subkulit, mula-mula elektron akan menempati orbital setutorial sendiri-sendiri dengan spin yang paralel, gres lalu 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 sanggup 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 sanggup dikelompokkan ke dalam blok sebagai berikut:

Unsur Blok s

Unsur yang  konfigurasi elektron yang  diakhiri dengan subkulit s. Unsur-unsur yang termasuk blok s ialah unsur-unsur golongan IA dan IIA.

Unsur Blok p

Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan subkulit p. Unsur yang termasuk golongan p ialah unsur-unsur golongan IIIA hingga VIIIA.

Uusur Blok d

Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan subkulit d. Unsur yang termasuk blok d ialah unsur golongan IB hingga golongan VIIIB.

Unsur blok f

Konfigurasi elektron yang diakhiri subkulit f. Unsur yang termasuk blok f ialah 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