STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK DAN IKATAN

KIMIAKasimin

Pendidikan Kimia UNS

Perkembangan Teori Atom

Pencetus Model Atom Bukti Kekurangan

Dalton Bola Pejal Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap

Tidak dapat membagi atom-atom

Thomson Bola dengan elektron

Tabung Sinar Katoda

Elektron tidak bergerak

Rutherford

Elektron mengorbit inti

Percobaan Lempeng Emas

Orbitnya tidak bulat

Bohr Orbit elektron Spektrum garis Hanya untuk hidrogen

Spektrum pita warna

Spektrum tampak pelangi sinar matahari merupakan gabungan dari berbagai warna secara sinambung (spektrum kontinu)

Spektrum diskontinu radiasi yang dihasilkan oleh unsur gas yang berpijar hanya mengandung beberapa panjang gelombang secara terputus-putus (spektrum atom)

Spektrum Atom

Sampai dengan 1900, ahli fisikamenganggap bahwa radiasi elektromagnetik bersifat kontinu (suatu benda dapat menerima atau memancarkan energi radiasi dalam ukuran berapa saja)

Teori ini tidak dapat menjelaskan pola radiasi yang dipancarkan benda panas (radiasi benda hitam)

Tahun 1900, Max Plank radiasi elektromagnetik bersifat diskontinu (tidak kontinu)

Suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnetik dalam ukuran atau paket dengan nilai tertentu (kuantum)

Teori Kuantum Max Plank

Dimulainya era fisika modern

Besarnya energi dalam satu paket (satu kuantum atau satu foton) bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang radiasinya, sesuai dengan persamaan berikut:

E= h x f atau E= h x c/ λ

dengan, E = energi radiasi h = tetapan Planck = 6,63 x 10-34 J detik

Memperbaiki teori Rutherford Berhasil menjelaskan spektrum atom

gas hidrogen: Elektron dalam atom hanya

dapat beredar pada lintasan dengan tingkat energi tertentu

Pada lintasan yang diijinkan, elektron tidak memancarkan atau menyerap energi

Perpindahan elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi lainnya disertai penyerapan atau pelepasan sejumlah energi tertentu

Teori atom Bohr

Tingkat-tingkat energi (En)

Dengan, RH = 2,18 x 10 -18 J n = bilangan bulat (1,

2, 3, …..) / bilangan kuantum

2

1

nRE Hn

Eksitasi elektron

Emisi Cahaya

Menurut Niels Bohr, elektron dapat meloncat dari satu lintasan ke lintasan lainnya dengan menyerap atau memancarkan energi yaitu sama dengan selisih dari tingkat energi akhir dengan tingkat energi awal

awalakhir EEE

Inti Atom

Pada tahun 1924, de Broglie mempertimbangkan sifat cahaya dan materi.

Partikel materi yang kecil kadang-kadang menunjukkan sifat seperti gelombang

Dengan persamaan:

Hipotesis de Broglie

mv

h

Kedudukan elektron tidak dapat diketahui dengan tepat

Heisenberg merumuskan hubungan ketidakpastian posisi dan ketidakpastian momentum:

Asas ketidakpastian Heisenberg

mvx

hpxX

1

4

Dikemukaakan oleh Erwin Schrodinger

Model mekanika kuantum

Mengajukan suatu persamaan yang disebut persamaan gelombang yang dilambangkan dengan psi (Ψ).Kuadrat psi (Ψ2) menyatakan daerah peluang menemukan elektron disebut orbital

Konsep Orbital

Orbital adalah peluang terbesar untuk menemukan suatu elektron dalam atom

Rapatan awan elektron berkurang dengan bertambahnya jarak dengan inti

Orbital digambarkan dengan pola titik-titik

ORBITAL

ENERGI

BENTUK

ORIENTASI TERTENTU

memiliki

Secara matematis dijelaskan melalui persamaan gelombang Schodinger Ψ

Bil. Kuantum

Utama (n)

Azimuth (l)

Magnetik (m)

Spin (s)

Kedudukan elektron dalam atom

Persamaan gelombang Schodinger Kuadrat psi (Ψ2)

Hasil pengamatan

Menyatakan kulit dimana orbital berada n = 1, 2, 3, 4, …. dst

Semua orbital dengan bilangan kuantum yang sama berada dalam kulit yang samaKulit atom dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, ………….. dstMis: untuk n=1 kulit atomnya adalah kulit K

Bilangan Kuantum Utama (n)

Membagi kulit menjadi kelompok-kelompok orbital yang lebih kecil yang disebut subkulit-subkulit

Menyatakan bentuk orbital Nilai l yang diijinkan berkaitan dengan bil.

Kuantum utamanya yaitu semua bil bulat mulai dari 0 hingga (n-1)

l= 0 sampai dengan (n-1)

Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Subkulit-subkulit dengan nilai l= 0, 1, 2, 3,…., (n-1) diberi lambang huruf s, p, d, f, …..

Mis: n= 1 l= 0 Subkulit = s

Bil. Kuantum azimuth (l)

Subkulit

0 s

1 p

2 d

3 f

Kulit Nilai n Nilai l Subkulit

K 1 0 1s

L 2 0, 1 2s, 2p

M 3 0, 1, 2 3s, 3p, 3d

N 4 0, 1, 2, 3 4s, 4p, 4d, 4f

… n 0, 1, 2, 3, ….,(n-1)

Menyatakan orientasi ruang orbital atau membagi subkulit menjadi orbital-orbital

Nilai m yang diijinkan dikaitkan dengan nilai bil. Kuantum azimuthnya, yaitu semua bil bulat mulai dari –l sampai dengan +l, termasuk nol (0)

Mis: untuk l=0 , subkulit=s nilai m=0 (hanya satu orbital yaitu orbital s)

Bilangan Kuantum Magnetik

Menyatakan arah rotasi dari elektron Arah: 1. Searah jarum jam

2. Berlawanan arah jarum jam

Nilai spin yang diijinkan : + ½ dan – ½ Bilangan kuantum spin membatasi pengisian elektron dalam orbital (maks 2 elektron dalam 1 orbital)

Bilangan Kuantum Spin

Bil. kuantum utama (n)

Bil. kuantum azimuth

(l)

Bil. Kuantun magneti

k (m)

Bil. Kuant

um spin (s)

Jumlah orbital

Jumlah elektron maksimal

n kulit l Sub kulit

m s

1. Tentukan jenis subkulit dari orbital yang memiliki bilangan kuantum:a. n=1, l=0b. n=2, l=1c. n=4, l=3d. n=5, l=2

Soal

2. Beri semua nilai l dan m yang memungkinkan untuk kulit L!

3. Berapa jumlah orbital yang ada dalam subkulit 3s, 2p, 5d, dan 4f?

4. a. Tentukan bilangan kuantum n, l, dan m dari orbital pada subkulit 4s!b. Berapa banyak elektron yang dapat

menempati orbital tersebut? Jelaskan alasannya?

5. Manakah diantara set bilangan kuantum ini yang tidak diperbolehkan? Jelaskan alasannya!a. n=2, l=2, m=+1, s=+1/2b. n=3, l=1, m=0, s= -1/2c. n=2, l=0, m=-1, s=0d. n=3, l=2, m=+2, s=-1/2

Bentuk Orbital

Orbital sOrbital p

Orbital d

Orbital f

Energi Orbital

n=1

1s

n=2

n=3

Tingkat energi relatif orbital atom hidrogen

1s

2s

2p

3s

4s

3p

3d

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p

7s