struktur elektron atom -...

EXPERT COURSE

#bimbelnyamahasiswa

STRUKTUR ELEKTRON ATOM

GELOMBANG

Panjang gelombang (l) menyatakan jarak di antara titik-titik yang identik pd

gelombang-gelombang yang berurutan.

Amplitudo adalah jarak vertikal dari garis tengah gelombang ke puncak atau

lembah.

Frekuensi (n) adalah jumlah gelombang yang melewati titik tertentu dalam 1 dtk

(Hz = 1 siklus/dt).

laju (u) gelombang = l x

n

SIFAT GELOMBANG

Maxwell (1873), menyatakan bahwa cahaya yang terlihat terdiri dari

gelombang elektromagnetik.

Radiasi Elektromagnetik

adalah emisi dan transmisi

energi dalam bentuk

gelombang

elektromagnetik.

Kecepatan cahaya (c) dlm tabung = 3,00 x 108 m/dt

Seluruh radiasi

elektromagnetik

l x n = c

l x n = c

l = c/n

l = 3,00 x 108 m/dt / 6,0 x 104 Hz

l = 5,0 x 103 m

Gelombang

radio

Foton memiliki frekuensi (v) 6,0 x 104 Hz. Ubahlah

frekuensi ini menjadi panjang gelombang (nm). Apakah

frekuensi ini dapat terlihat?

l = 5,0 x 1012 nm

l

n

Masalah #1, “Black Body Problem”

Diselesaikan oleh Planck pada tahun 1900

Energi (cahaya) dapat dipancarkan atau

diserap hanya dalam kuantitas diskrit

(kuantum).

E = h x n

Konstanta Planck (h)

h = 6,63 x 10-34 J•s

Caya memiliki:

1. Sifat-sifat gelombang

2. Sifat-sifat partikel

hn = EK + EB

Masalah #2, “Efek Fotolistrik”

Ditemukan Einstein di th 1905

foton merupakan “partikel” cahaya

EK = hn - EB

hn

KE e-

E = h x n

E = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 10 8 (m/s) / 0,154 x 10-9 (m)

E = 1,29 x 10 -15 J

E = h x c / l

Jika tembaga disinari dengan elektron berenergi tinggi,

Sinar X akan dipancarkan. Hitung energi foton (dlm

joule) jika panjang gelombang sinar X 0,154 nm.

1. e- hanya dapat memiliki

besaran energi yg spesifik

(terkuantisasi).

2. cahaya dipancarkan

sebagai gerakan e- dari

suatu tingkat energi level

tingkat energi yg lebih

rendah.

En = -RH ( )1

n2

n (bilangan kuantum utama) = 1,2,3,…

RH (konstanta Rydberg) = 2,18 x 10-18J

MODEL ATOM BOHR (1913)

Efoton = DE = Ef - Ei

Ef = -RH ( )1

n2f

Ei = -RH ( )1

n2i

i f

DE = RH( )1

n2

1

n2

Efoton = 2,18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9)

Efoton = DE = -1,55 x 10-19 J

l = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 108 (m/dt)/1,55 x 10-

19J

l = 1.280 nm

Hitung panjang gelombang (dlm nm) dari suatu foton yang dipancarkan oleh

atom hidrogen ketika elektron turun dari kondisi n = 5 menjadi kondisi n = 3.

Efoton = h x c /

ll = h x c /

Efoton

i f

DE = RH ( )1

n2

1

n2Efoton =

KONFIGURASI ELEKTRON

In 1926 Schrodinger menulis suatu rumusan yang

mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan gelombang dari e-

Fungsi gelombang (Y) menyatakan:

1. energi e- memiliki jml tertentu Y

2. probabilitas memperoleh e-

dalam suatu volume ruang

Rumus Schrodinger hanya dapat memprediksi atom

hidrogen. Untuk sistem dengan banyak elektron hanya dapat

dilakukan perkiraan.

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

Y = fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum utama n

n = 1, 2, 3, 4, ….n=1 n=2 n=3

jarak e- dari inti

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

Bilangan kuantum momentum sudut l

Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1

n = 1, l = 0

n = 2, l = 0 or 1

n = 3, l = 0, 1, or 2

Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e-

l = 0 orbital s

l = 1 orbital p

l = 2 orbital d

l = 3 orbital f

Y = fn(n, l, ml, ms)

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

l = 0 (orbital s) l = 1 (orbital p)

l = 2 (orbital d)

Y = fn(n, l, ml, ms)

Bilangan kuantum magnetik ml

Untuk nilai tertentu l

ml = -l, …., 0, …. +l

orientasi orbital dlm ruang

Jika l = 1 (orbital p), ml = -1, 0, or 1

Jika l = 2 (orbital d), ml = -2, -1, 0, 1, or 2

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

ml = -1 ml = 0 ml = 1

ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 2

Y = fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum spin elektron ms

ms = +½ or -½

ms = -½ms = +½

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikan

oleh fungsi gelombang khas Y.

Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron dalam satu

atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yg sama.

Tiap kursi teridentifikasi secara khusus (E, R12, S8)

Tiap posisi hanya dapat menampung satu individu pada

suatu waktu

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

Kulit – elektron dengan nilai n yang sama

Subkulit – elektron dengan nilai n dan l yang sama

Orbital – elektron dg nilai n, l, dan ml yang sama

Berapa banyak elektron yg dapat ditampung orbital?

Jika n, l, dan ml tetap, maka ms = ½ or - ½

Y = (n, l, ml, ½) or Y = (n, l, ml, -½)

Satu orbital dapat menampung 2 elektron

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

Berapa banyak orbital 2p terdapat pada

atom?

2p

n=2

l = 1

jika l = 1, maka ml = -1, 0, or +1

3 orbital

Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada subkulit 3d?

3d

n=3

l = 2

If l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, or +2

5 orbital dapat menampung total 10 e-

Energi di orbital pada atom dengan satu elektron

Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n

En = -RH( )

1

n2

n=1

n=2

n=3

Energi di orbital pd atom dg banyak elektron

Energi ditentukan oleh n dan l

n=1 l = 0

n=2 l = 0n=2 l = 1

n=3 l = 0n=3 l = 1

n=3 l = 2

“Tata cara pengisian” elektron pada orbital dengan energi terendah

(prinsip Aufbau)

H 1 elektron

H 1s1

He 2 elektron

He 1s2

Li 3 elektron

Li 1s22s1

Be 4 elektron

Be 1s22s2

B 5 elektron

B 1s22s22p1

C 6 elektron

Susunan elektron yang paling stabil dalam

subkulit adalah susunan dengan jumlah

spin paralel terbanyak (aturan Hund).

C 6 elektron

C 1s22s22p2

N 7 elektron

N 1s22s22p3

O 8 elektron

O 1s22s22p4

F 9 elektron

F 1s22s22p5

Ne 10 elektron

Ne 1s22s22p6

Urutan pengisian

subkulit pada atom

berelektron banyak

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

Konfigurasi electron merupakan bagaimana elektron

tersebar di antara berbagai orbital atom.

1s1

Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantuk

momentum sudut l

jumlah elektron

pd orbital atau subkulit

diagram orbital

H

1s1

Paramagnetik

Elektron tdk

berpasangan

2p

Diamagnetik

Seluruh elektron

berpasangan

2p

Berapakah konfigurasi elektron

Mg?

Mg 12 elektron

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron

Tersusun menjadi [Ne]3s2 [Ne] 1s22s22p6

Berapakah nomor kuantum yang mungkin bagi

elektron subkulit terluar Cl?

Cl 17 elektron 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron

Elektron terakhir ditambahkan pd orbital 3p

n = 3 l = 1 ml = -1, 0, or +1 ms = ½ or -½