BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Susunan dalam atom-atom suatu zat sangat mempengaruhi sifat kimia dan sifat

fisika dari zat tersebut. Susunan elektron ini juga berpengaruh pada pembentukan

molekul yang akan kita pelajari. Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri

atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom

terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral

(kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron

pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan

atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah

molekul.

Menurut model Bohr untuk atom hidrogen, lintasan elektron dalam atom

hidrogen berbentuk lingkaran. Dengan model ini kita telah menurunkan rumus

tingkat-tingkat energi elektron atom hidrogen yang dinyatakan dalam bilangan

kuantum n. Aggapan bahwa lintasan elektron berbentuk lingkaran terlalu sederhana.

Gerakan elektron mengelilingi atom dipengaruhi oleh gaya yang merupakan fungsi 1/

r2.

Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya

elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya

membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron

yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron

yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan

berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada

atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop

unsur tersebut.

Susunan elektron yang dinyatakan oleh ke-4 bilangan kuantum. Dalam

penyusunan ini kita akan berpedoman pada asas larangan Pauli yang menyatakan

tidak ada dua elektron sejenis yang menempati keadaan (state) yang sama. Kita juga

akan mempelajari tentang spektrum emisi dan absorpsi suatu zat. Bab ini akan

diakhiri pembahasan tentang kopel LS Dan kopel JJ.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apakah pengertian dari atom berelektron ?

2. Sebutkan struktur Inti Atom ?

3. Sebutkan susunan Elektron ?

4. Apakah Bilangan Atom Berelektron Banyak itu ?

C. Tujuan

1. Mengetahui pengertian tentang atom berelektron

2. Mengetahui struktur inti atom

3. Mengetahui susunan elektron

4. Mengetahui bilangan atom berelektron banyak

BAB II

PEMBAHASAN

1.1. ATOM ELEKTRON

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti

tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom

sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para

filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan

dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat

dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad

ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan

komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah

tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para

fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri

atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif

yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton

yang bermuatan positif, dan neutron yang

bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-

1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron

pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya

elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya,

dan membentuk sebuah molekul.

Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat

netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda

bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan

berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah

proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron

menentukan isotop unsur tersebut.

A. Partikel subatom

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Partikel subatom walaupun awalnya kata

atom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagi menjadi partikel

yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusun atas

berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalah elektron,

proton, dan neutron. Namun hidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula

halnya pada ion hidrogen positif H+.

Dari kesemua partikel subatom ini, elektron adalah yang paling ringan, dengan

massa elektron sebesar 9,11 × 10−31 kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran

elektron sangatlah kecil sedemikiannya tiada teknik pengukuran yang dapat

digunakan untuk mengukur ukurannya.[32] Proton memiliki muatan positif dan massa

1.836 kali lebih berat daripada elektron (1,6726 × 10−27 kg). Neutron tidak bermuatan

listrik dan bermassa bebas 1.839 kali massa elektron[33] atau (1,6929 × 10−27 kg).

Dalam model standar fisika, baik proton dan neutron terdiri dari partikel

elementer yang disebut kuark. Kuark termasuk kedalam golongan partikel fermion

dan merupakan salah satu dari dua bahan penyusun materi dasar (yang lainnya adalah

lepton). Terdapat enam jenis kuark dan tiap-tiap kuark tersebut memiliki muatan listri

fraksional sebesar +2/3 ataupun −1/3. Proton terdiri dari dua kuark naik dan satu

kuark turun, manakala neutron terdiri dari satu kuark naik dan dua kuark turun.

Perbedaan komposisi kuark ini memengaruhi perbedaan massa dan muatan antara dua

partikel tersebut. Kuark terikat bersama oleh gaya nuklir kuat yang diperantarai oleh

gluon. Gluon adalah anggota dari boson tolok yang merupakan perantara gaya-gaya

fisika.

B. Inti atom

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Inti atom

Energi pengikatan yang diperlukan oleh

nukleon untuk lolos dari inti pada berbagai

isotop. Inti atom terdiri atas proton dan neutron

yang terikat bersama pada pusat atom. Secara

kolektif, proton dan neutron tersebut disebut

sebagai nukleon (partikel penyusun inti).

Diameter inti atom berkisar antara 10−15 hingga 10−14m. Jari-jari inti diperkirakan

sama dengan   fm, dengan A adalah jumlah nukleon. Hal ini sangatlah kecil

dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh

gaya tarik-menarik potensial yang disebut gaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil

daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripada gaya elektrostatik yang menyebabkan

proton saling tolak menolak.

Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebut

nomor atom. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini

disebut sebagai isotop. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukan

nuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan

menentukan stabilitas inti atom, dengan isotop unsur tertentu akan menjalankan

peluruhan radioaktif.

Neutron dan proton adalah dua jenis fermion yang berbeda. Asas

pengecualian Pauli melarang adanya keberadaan fermion yang identik (seperti

misalnya proton berganda) menduduki suatu keadaan fisik kuantum yang sama pada

waktu yang sama. Oleh karena itu, setiap proton dalam inti atom harusnya menduduki

keadaan kuantum yang berbeda dengan aras energinya masing-masing. Asas Pauli ini

juga berlaku untuk neutron. Pelarangan ini tidak berlaku bagi proton dan neutron

yang menduduki keadaan kuantum yang sama.

Untuk atom dengan nomor atom yang rendah, inti atom yang memiliki jumlah

proton lebih banyak daripada neutron berpotensi jatuh ke keadaan energi yang lebih

rendah melalui peluruhan radioaktif yang menyebabkan jumlah proton dan neutron

seimbang. Oleh karena itu, atom dengan jumlah proton dan neutron yang berimbang

lebih stabil dan cenderung tidak meluruh. Namun, dengan meningkatnya nomor

atom, gaya tolak-menolak antar proton membuat inti atom memerlukan proporsi

neutron yang lebih tinggi lagi untuk menjaga stabilitasnya. Pada inti yang paling

berat, rasio neutron per proton yang diperlukan

untuk menjaga stabilitasnya akan meningkat

menjadi 1,5. Gambaran proses fusi nuklir yang

menghasilkan inti deuterium (terdiri dari satu proton

dan satu neutron). Satu positron (e+) dipancarkan

bersamaan dengan neutrino elektron.

Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini

memerlukan energi yang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi

nuklir terjadi ketika banyak partikel atom bergabung membentuk inti yang lebih

berat. Sebagai contoh, pada inti Matahari, proton memerlukan energi sekitar 3–10

keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar sesamanya dan bergabung menjadi

satu inti.[41] Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir, inti

dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan

radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom

berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut

akan berubah unsurnya.

Jika massa inti setelah terjadinya reaksi fusi lebih kecil daripada jumlah massa

partikel awal penyusunnya, maka perbedaan ini disebabkan oleh pelepasan pancaran

energi (misalnya sinar gamma), sebagaimana yang ditemukan pada rumus kesetaraan

massa-energi Einstein, E = mc2, dengan m adalah massa yang hilang dan c adalah

kecepatan cahaya. Defisit ini merupakan bagian dari energi pengikatan inti yang baru.

C. Struktur Atom

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta

awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung

campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral

(terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada

sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula

sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul.

Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral,

sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat

positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah

proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan

unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat

kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau

menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari

99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang

bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti

yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat

mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti.

Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital,

yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap

ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras.

Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi

sifat-sifat magnetis atom tersebut.

D. Elektron

Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis

sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang

diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa

sekitar 1/1836 massa proton. Momentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah

setengah nilai integer dalam satuan ħ, yang berarti bahwa ia termasuk fermion.

Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan elektron, tapi

bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya

kemungkinan dapat saling berhambur ataupun musnah total, menghasilan sepasang

(atau lebih) foton sinar gama.

Elektron, yang termasuk ke dalam generasi keluarga partikel lepton pertama,

berpartisipasi dalam interaksi gravitasi, interaksi elektromagnetik dan interaksi

lemah. Sama seperti semua materi, elektron memiliki sifat bak partikel maupun bak

gelombang (dualitas gelombang-partikel), sehingga ia dapat bertumbukan dengan

partikel lain dan berdifraksi seperti cahaya. Oleh karena elektron termasuk fermion,

dua elektron berbeda tidak dapat menduduki keadaan kuantum yang sama sesuai

dengan asas pengecualian Pauli.

Konsep muatan listrik yang tidak dapat dibagi-bagi lagi diteorikan untuk

menjelaskan sifat-sifat kimiawi atom oleh filsuf alam Richard Laming pada awal

tahun 1838; nama electron diperkenalkan untuk menamakan muatan ini pada tahun

1894 oleh fisikawan Irlandia George Johnstone Stoney. Elektron berhasil

diidentifikasikan sebagai partikel pada tahun 1897 oleh J. J. Thomson.

Dalam banyak fenomena fisika, seperti listrik, magnetisme dan konduktivitas

termal, elektron memainkan peran yang sangat penting. Suatu elektron yang bergerak

relatif terhadap pengamat akan menghasilkan medan magnetik dan lintasan elektron

tersebut juga akan dilengkungkan oleh medan magnetik eksternal. Ketika sebuah

elektron dipercepat, ia dapat menyerap ataupun memancarkan energi dalam bentuk

foton. Elektron bersama-sama dengan inti atom yang terdiri dari proton dan neutron,

membentuk atom. Namun, elektron hanya mengambil 0,06% massa total atom. Gaya

tarik Coulomb antara elektron dengan proton menyebabkan elektron terikat dalam

atom. Pertukaran ataupun perkongsian elektron antara dua atau lebih atom merupakan

sebab utama terjadinya ikatan kimia.

Menurut teorinya, kebanyakan elektron dalam alam semesta diciptakan pada

peristiwa Big Bang (ledakan besar), namun ia juga dapat diciptakan melalui

peluruhan beta isotop radioaktif maupun dalam tumbukan berenergi tinggi, misalnya

pada saat sinar kosmis memasuki atmosfer. Elektron dapat dihancurkan melalui

pemusnahan dengan positron, maupun dapat diserap semasa nukleosintesis bintang.

Peralatan-peralatan laboratorium modern dapat digunakan untuk memuat ataupun

memantau elektron individual. Elektron memiliki banyak kegunaan dalam teknologi

modern, misalnya dalam mikroskop elektron, terapi radiasi, dan pemercepat partikel.

E. Awan elektron

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Orbital atom

dan Konfigurasi elektron Sumur potensial yang

menunjukkan energi minimum V(x) yang diperlukan untuk mencapai tiap-tiap posisi

x. Suatu partikel dengan energi E dibatasi pada kisaran posisi antara x1 dan x2.

Elektron dalam suatu atom ditarik oleh proton dalam inti atom melalui gaya

elektromagnetik.

Gaya ini mengikat elektron dalam sumur potensi elektrostatik di sekitar inti.

Hal ini berarti bahwa energi luar diperlukan agar elektron dapat lolos dari atom.

Semakin dekat suatu elektron dalam inti, semakin besar gaya atraksinya, sehingga

elektron yang berada dekat dengan pusat sumur potensi memerlukan energi yang

lebih besar untuk lolos.

Elektron, sama seperti partikel lainnya, memiliki sifat seperti partikel maupun

seperti gelombang (dualisme gelombang-partikel). Awan elektron adalah suatu

daerah dalam sumur potensi di mana tiap-tiap elektron menghasilkan sejenis

gelombang diam (yaitu gelombang yang tidak bergerak relatif terhadap inti) tiga

dimensi. Perilaku ini ditentukan oleh orbital atom, yakni suatu fungsi matematika

yang menghitung probabilitas suatu elektron akan muncul pada suatu lokasi tertentu

ketika posisinya diukur. Hanya akan ada satu himpunan orbital tertentu yang berada

disekitar inti, karena pola-pola gelombang lainnya akan dengan cepat meluruh

menjadi bentuk yang lebih stabil.

Fungsi gelombang dari lima orbital atom

pertama. Tiga orbital 2p memperlihatkan

satu biidang simpul. Tiap-tiap orbital atom

berkoresponden terhadap aras energi

elektron tertentu. Elektron dapat berubah

keadaannya ke aras energi yang lebih tinggi

dengan menyerap sebuah foton.

Selain dapat naik menuju aras energi yang lebih tinggi, suatu elektron dapat pula

turun ke keadaan energi yang lebih rendah dengan memancarkan energi yang

berlebih sebagai foton.

Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron

(energi pengikatan elektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon.

Sebagai contohnya, hanya diperlukan 13,6 eV untuk melepaskan elektron dari atom

hidrogen. Bandingkan dengan energi sebesar 2,3 MeV yang diperlukan untuk

memecah inti deuterium. Atom bermuatan listrik netral oleh karena jumlah proton

dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan ataupun kelebihan elektron

disebut sebagai ion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat ditransfer

ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat saling

berikatan membentuk molekul.

F. Elektron valensi

Dalam bidang kimia, elektron valensi adalah elektron-elekron sebuah atom yang

dapat ikut membentuk ikatan kimia dengan atom lainnya. Elektron-elektron valensi

yang terdapat di sebuah atom netral bebas dapat berikatan dengan elektron-elektron

valensi atom lain untuk membentuk ikatan kimia. Dalam ikatan kovalen tunggal,

kedua atom menyumbang satu elektron valensi untuk membentuk pasangan bersama.

Untuk unsur golongan utama, elektron-elektron dalam kulit terluar merupakan

elektron valensinya. Untuk logam transisi, beberapa elektron kulit yang lebih dalam

juga merupakan elektron valensi.

Elektron valensi dapat menentukan bagaimana ciri-ciri kimia unsur tersebut dan

apakah unsur tersebut dapat berikatan dengan yang lain atau tidak. Elektron valensi

memiliki kemampuan, seperti elektron dalam kulit yang lebih dalam, untuk menyerap

atau melepas energi dalam bentuk foton. Terserapnya atau terlepasnya energi dapat

membuat sebuah elektron berpindah (melompat) ke kulit yang lain atau bahkan

terlepas dari atom dan kulit valensinya.

G. Konfigurasi elektron

Orbital-orbital molekul dan atom elektron

Dalam fisika atom dan kimia kuantum, konfigurasi elektron adalah susunan

elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya. Sama

seperti partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantum dan

menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang. Secara formal, keadaan

kuantum elektron tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi

ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Menurut interpretasi mekanika kuantum

Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi

pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi

pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah

proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang pada titik tersebut.

Elektron-elektron dapat berpindah dari satu aras energi ke aras energi yang

lainnya dengan emisi atau absorpsi kuantum energi dalam bentuk foton. Oleh karena

asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati

sebuah orbital atom, sehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke

orbital yang lainnya hanya jika terdapat kekosongan di dalamnya.

1.2. ATOM BERELEKTRON BANYAK

A. Bilangan kuantum

Menurut model Bohr untuk atom hidrogen, lintasan elektron dalam atom hidrogen

berbentuk lingkaran. Dengan model ini kita telah menurunkan rumus tingkat-tingkat

energy electron atom hydrogen yang dinyatakan dalam bilangan kuantum n.

Aggapan bahwa lintasan elektron berbentuk lingkaran terlalu sederhana. Gerakan

elektron mengelilingi atom dipengaruhi oleh gaya yang merupakan funsi 1/r2. Telah

dipelajari hokum Keppler bahwa gaya jenis ini akan memberikan lintasan elips.

Itulah sebab nya lasan elektron lebih tepat mengatakan bahwa lintasan elektron

berupa elips bukan lingkaran.

Lintasan elips elektron memerlukan 3 bilangan kuantum:

1. Bilangan kuantum utama (n) mengatur besar kecilnya lintasan (berhubungan

dengan jari-jari rata-rata lintasan).

2. Bilangan kuantum orbital (l) mengatur kepipihan elips.

3. Bilangan kuantum magnetic (m) mengatur kemiringan elips.

Bilangan kuantum utama n, rumus jari-jari orbit rn = n2 a0 menunjukkan bahwa n

menentukan jari-jari lintasan elektron (a0 adalah jari-jari atom Bohr). Bilangan

kuantum orbital l dan bilangan kuantum magnetic m akan kita bahas dibawah ini.

B. Bilangan kuantum orbital

Bilangan orbital berhubungan erat dengan besar momentum sudut. Momentum

sudut ini lah yang mengatur kepipihan elips. Pada lintasan lingkaran dalam model

atom Borh, besar momentum sudut elektron adalah L = nh di mana h (baca: h-bar) =

h/2π dan h adalah konstantas Planck. Menurut Schrodinger rumus diatas tidak

berlaku jika lintasan elektron berbentuk elips. Dengan menganggap elektron

berkelakuan seperti gelombang, Schrodinger menurunkan rumus momentum sudut

elektron.

L = h √ l(l+1) = (h/2π)√ l ( l+1 ) …………………….(1.1)

Dengan l menyatakan bilangan kuantum orbital yang merupakan bilangan bulat

dari 0 sampai n – 1 (n = bilangan kuantum utaman)

l = 0, 1, 2, ……….. , n – 1

Pada Gambar 1.1, ditunjukan lintasan elips

untuk berbagai nilai l pada kulit n = 4. Jari-jari

rata-rata elips (r = (a + b)/2, a = panjang sumbu

mayor; b = panjang sumbu minor), dari keempat

elips tersebut sama besar. Besar r ditentukan

oleh bilangan kuantum n.

Orbit dengan nilai l terbesar (l = n -1)

memiliki momentum sudut terbesar (momentum sudut diukur terhadap inti

atom). Orbitnya terbentuk lingkaran.

Semua nila l yang lebih kecil akan memberikan elips yang lebih pipih.

Pada l = 0 elips sangat pipih. Sumbuh minor lintasan ini hamper sama dengan

jari-jari inti atom. Jika inti atom dianggap titik, lintasan l = 0 berbentuk garis

lurus. Ini sesuai dengan konsep momentum sudut di mana ketika L = 0,

partikel bergerak lurus melewati titik awan.

Besar momentum sudut untuk tiap nilai l adalah:

l = 0 memberikan L = 0

l = 1 memberikan L = h √2

l = 2 memberikan L = h√2 (2+1 ) = h√6

l = 3 memberikan L = h√3 (3+1 ) = h√12

C. Bilangan kuantum magnetik

Momentum sudut merupakan besaran vector yang mempunyai komponen x, y,

dan z. Membuat para tokoh pengembang fisika kuantum (Schrodinger, Heisenberg),

komponen x dan y dari momentum sudut dapat mempunyai besar sembarang

tetapikomponen z tidak. Komponen z dari momentum sudut terkuantisasi, dan

besarnya adalah:

LZ = mlh ………………….......…………………………..(1.2)

ml dinamakan bilangan kuantum magnetik (atau bilangan kuantum magnetic orbital)

yang nilanya dibatasi dari –l sampai + 1 yaitu,

ml = -l, -l + 1, … , 0, … l – 1, l ..………………...….(1.3)

Banyaknya ml yang mungkin adalah 2l + dan tiap ml berhubungan dengan satu

kemungkinan proyeksi L pada arah sumbu z. Misalnya, lintasan elektron dengan l =

1 dan L = h√ l(l+1) = √2h memilih 3 kemungkinan proyeksi L yaitu ml= 1; ml = 0 ml

= -1. Jadi 3 kemungkinan proyeksi momentum sudut pada sumbu z, yaitu:

Cos θ1= LZ/ L = 1/√2 ; cos θ1 = 45o

Cos θ2 = LZ/ L = 0 ; Cos θ2 = 90o

Cos θ3= LZ/ L = 1/√2 ; Cos θ3= 135o

Bilangan ml dinamakan bilangan kuantum magnetic karena bilangan kuantum ini

sangat erat hubungannya dengan medan magnetic yang dapat memiringkan lintasan

elektron.

D. Bilangan kuantum spin

Dalam tahun 1925, S.A Goudsmit dan G. E. Uhlenbec mengusulkan bahwa

sebuah elektron memiliki momentum sudut intrinsic yang disebut spin. Momen

magnetic spin ( μs ) berkaitan dengan momentum sudut spin (S) dan komponen S

terhadap sumbu Z (SZ). Arah dari setiap SZ ditentukan oleh bilangan kuantum

magnetic spin (ms). Elektron inilah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan

berkas atom yang menyimpang kearah kutub magnetic S, seperti yang diamati oleh

Stren-Gerlach. Oleh karena orientasi dari ms hanyan dua buah, dapat ditulis

persamaan

2s + 1 = 2

S = 12

………..……………................................................(1.4)

Vector momentum sudut spin S adalah

S = √s (s+1) h……..………………………………(1.5)

Komponen S terhadap sumbu-z adalah

Sz = ms h ……..…………………………………..…..(1.6)

Harga-haraga ms yang mungkin adalah dari +s sampai –s tanpa melalui 0, yaitu

ms = 12

dan ms = - 12

………………………………..…...(1.7)

E. Konfigurasi elektron

Kaidah yang menentukan struktur elektron dari atom berelktron banyak.

Sebuah system zarah mantap (stabil) bila energy totalnya minimum

Hanya satu elektron yand dapat berada dalam keadaan kuantum tertentu

dalam atom.

Elektron yang memiliki bilangan kuantum utama yang sama terletak pada jarak

rata-rata yang sama dari inti. Secara konvensional dikatakan bahwa elektron

menempati kulit yang sama.

Kulit atom n = 1 2 3 4 5 …..

K L M N O ……

Energi elektron pada kulit tertentu disamping bergantung pada bilangan kuantum

utama n, juga bergantung kuantumorbital l. elektron dalam masing-masing kulit akan

bertambah besar enrginya jika l bertambah besar.

Elektron-elektron yang memiliki harga l yang sama dalam satu kulit dikatakan

menempati subkulit dikatakan menempati subkulit yang sama, karena

kepergantungan energy elektron pada ml dan ms sangat kecil. Keadaan pada bilangan

kuantum orbital l dinotasikan dengan huruf kecil sebagai berikut:

l = 0 1 2 3 4 5 ….

s p d f g h ….

Lambang-lambang tersebut diperoleh dari klarifikasi empiris spektrum deret

sharp (tajam), principal (utama), diffuse (kabur), dan fundamental (pokok) yang

terjadi sebelum teori atom dikembangkan.

Aturan Aufbau dalam konfigurasi elektron dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 1.2. Urutan Pengisian Elektron dalam Subkulit

Konfigurasi elektron pada atom Na bernomor atom 11 dapat dituliskan sebagai

berikut:

1 s22 s2 2 p6 3 s1

Hal ini berarti bahwa subkulit 1s (n = 1, l = 0) dan subkulit 2s (n = 2, l = 0)

masing-masing berisi dua elektron, subkulit 2p (n = 2, l = 1) berisi enam elektron,

dan subkulit 3s (n = 3,l = 0) berisi satu elektron. Sebuah subkulit bercirikan bilangan

kuantum utama n dan bilangan kuantum orbital l dengan:

l = 0, 1, 2, 3, … , (n-1)

Untuk setiap I terdapat 2l+1 bilangan kuantum magnetik ml yang berbeda sebagai

berikut:

ml = 0, ±1, ±2, ±3, … , , ±l

Dan untuk setiap ml terdapat 2 bilangan kuantum spin yang berbeda yakni

ms = +1/2 dan ms = -1/2. Masing-masing subkulit dapat berisi maksimum 2(2l + 1)

elektron. Dan jumlah maksimum elektron dalam kulit ke-n adalah 2 n2.

Aturan Hund

Aturan ini menyatakan : pada umumnya electron dalam atom tetap tak berpasangan

(spinnya sejajar) bila memungkinkan.

N :

O :

Gambar 1.3. Penerapan Aturan Hund pada Atom N dan O

Aturan ini timbul karena elektron atomik saling tolak menolak. Karena

tolakkan ini elektron akan saling berjauhan sehingga energy atomnya akan mengecil.

Elektron berspin sejajar lebih terpisah dalam ruang dibandingkan dengan jika

elektron itu berpasangan., sehingga konfigurasi semacam ini mempunyai energy yang

lebih kecil dan lebih mantap.

F. Momentum sudut total

Setiap elektron dalam sebuah atom memiliki momentum sudut orbital L dan

momentum sudut spin S tertentu, keduanya memberikan sumbangan pada momentum

sudut total J dari atom.

Momentum sudut total dari atom terkuantisasi dengan persamaan:

J = √J (J+1 )h ……………………………….….…(1.8)

Komponen z dari momentum sudut totala atom memenuhi:

Js = M Jh ……………………………………………..(1.9)

dengan J danM J menyatakan bilangan kuantum yang mengatur J dan J z. Besar L dari

momentum sudut orbital L ditentukan oleh bilangan kuantum l menurut persamaan:

L = √ l(l+1) h …………………………………....(1.10)

Komponen momentum sudut orbital pada sumbuh z, L z ditentukan oleh bilangan

kuantum magnetik ml:

L z = mlh …………………………………………...(1.11)

Besar S dari momentum sudut spin S ditentukan oleh bilangan kuantum spin s (yang

harganya +1/2 saja) menurut persamaan:

S = √s (s+1 ) h …………………………………....(1.12)

Komponen momentum sudut spin pada sumbu z, Sz ditentukan dari bilangan kuantum

magnetic spin ms :

SZ = msh …………………………………..……….(1.13)

Momentum sudut total J merupakan jumlah dari L dan S:

J = L + S ……………………………………………(1.14)

Biasanya dipakai lambing j dan m j untuk J dan J z untuk elektron tunggal.

J = √ j ( j+1 ) h

JZ = m jh ……………………………………..……(1.15)

Hubungan antara berbagai bilangan kuantummomentum sudut:

JZ = L z ± sz

m jh = mlh ± msh

m j = ml ± ms ……………………………………(1.16)

Harga m yang mungkin berkisar antara +j melewati 0, sampai ke-j dalam langkah

bilangan bulat. Untuk setiap harga l, bilangan kuantum j memenuhi:

J = l ± s ……………………………………………(1.17)

Harga m j dan j adalah setengah bulat

Karena kuantitas setentak dari J, L, dan S, maka vector itu hanya bias

memiliki orientasirelatif yang khusus. Dalam kasus atom dengan satu elektron,

hanya terdapat 2 orientasi relative yang diizinkan. Pertama bersesuaian dengan

j = l + s sehingga J > L dan kedua, bersesuaian dengan j = l – s, sehingga J < L.

S S

J L J L

J = l + s = 3/2 j = l – s = 1/2

Gambar 1.3. Cara penjumlahan L dan S menjadi J pada l = 1 dan s = ½

J

Kerucut orbit L

L

S

Kerucut orbit S

Atom

Gambar 1.4. Vektor momentum sudut orbital L dan momentum sudut

spin S berprestasi disekitar momentum sudut total J

Momentum sudut L dan S berinteraksi dengan medan magnet eksternal B.

Akibatnya momentum sudut total J akan berpresisi disekitar medan magnet B,

sedangkan L dan S berpresisi disekitar J.

Koper LZ

Kopel ini berlaku pada hampir semua atom dan pada medan lemah. Pola yang

umum selain pada atom sangat berat adalah: momentum sudut orbital Li dari berbagai

elektron terkoper bersama secara elektrik menjadi resultan tunggal L. Momentum

sudut spin Si terkoper bersama menjadi resultan tunggal S secara bebas. Momentum

L dan S berinteraksi magnetis melalui efek spin-orbit untuk membentuk momentum

sudut total J. Skema kopel LS dapat dituliskan secara singkat sebagai berikut:

L = ∑ Li

L = ∑ Si

J = L + S ……………………………………………(1.18)

Kuntisasi pada kopel LS :

L = √ L ( L+1 ) h

L z = M Lh

S = √S (S+1) h

Sz = M Sh

J = √J (J+1)h

J z = M Jh ……………………………………...…….(1.19)

L dan M L adalah bilangan bulat, sedangkan bilangan kuantum lainnya ialah

setengah bulat bila menyangkut jumlah elktron ganjil, dan bilangan bulat atau nol jika

jumlah elektron genap.

Kopel JJ

Kopel ini berlaku pada atom berat dan medan magnet kuat. Prinsip dari

pengkopelan ini adalah momentum sudut total J i dari masing-masing elektron dapat

dijumlahkan membentuk momentum sudut total keseluruhan atom J. Masing-masing

J diberikan dengan bilangan kuantum J.

J i = Li + Si

J = ∑ J i ……………………………………………(1.20)

BAB II

PENUTUP

KESIMPULAN

1. Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta

awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri

atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral

(kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron).

2. Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom

beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom

mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang

bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron).

3. Susunan elektron yang dinyatakan oleh ke-4 bilangan kuantum. Dalam

penyusunan ini kita akan berpedoman pada asas larangan Pauli yang

menyatakan tidak ada dua elektron sejenis yang menempati keadaan

(state) yang sama. Kita juga akan mempelajari tentang spektrum emisi

dan absorpsi suatu zat.

4. Bilangan-bilangan atom berelektron banyak terdiri dari:

a. Bilangan kuantum

b. Bilangan kuantum orbital

c. Bilangan kuantum magnetik

d. Bilangan kuatum spin

SARAN

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan

elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang

bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom

Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron).

DAFTAR PUSTAKA

Wiyatmo, Y. (2010). Fisika Atom Dalam Perpektif Klasik, Semiklasik dan Kuantum. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

Krane, K.(2006). Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia.

 http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/03/model-dan-kelemahan-teori-atom-thomson-pengertian gambar.html#ixzz2oY5M1nhB