Teori atom mekanika kuantum dan bentuk molekul

TEORI ATOM MEKANIKA

KUANTUM DAN BENTUK

MOLEKULBy:

RIDHANTY HUSNIAH, S.Pd

A2L014029

PETA KONSEP

TEORI ATOM a. Spektrum Unsur

Spektrum dari suatu unsur hanya mengandung beberapa panjang gelombang (warna) secara terputus-putus atau garis-garis, sehingga sering disebut dengan Spektrum Diskontinu / Spektrum Garis / Spektrum Atom.

B. TEORI KUANTUMMax Planck menyatakan energi radiasi yang dipancarkan atau diserap suatu benda bersifat diskrit, dalam satuan energi tertentu yang disebut Kuantum. Energi suatu kuantum berbanding lurus dengan frekuensi radiasi yang dipancarkan atau diserap.

E = h x f atau

C. TEORI ATOM BOHR Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti

pada lintasan-lintasan tertentu tidak memancarkan energi. Lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron.

Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain. Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran energi. Sedangkan perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disertai dengan penyerapan energi (keadaan tereksitasi).

Elektron yang bergerak pada lintasannya berada dalam keadaan stasioner, artinya elektron tidak memancarkan atau menyerap energi.

Keterangan: Lintasan n1 mempunyai tingkat

energi E1

Lintasan n2 mempunyai tingkat energi E2



Jika elektron berpindah dari lintasan n2 dengan energi sebesar E2 ke lintasan n1 yang mempunyai energi sebesar E1, maka energi yang dipancarkan ( E) sebesar: Δ

D. TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM Louis Victor de Broglie berpendapat bahwa:

gerakan partikel seperti elektron mempunyai sifat-sifat panjang gelombang , sehingga berlaku hukum-hukum gelombang, yaitu:

Werner Heisenberg berpendapat bahwa: kedudukan dan momentum elektron tidak dapat ditentukan dengan tepat secara bersamaan (dikenal dengan istilah Asas Ketidakpastian). Jadi elektron yang mengelilingi inti, jaraknya dari inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan-kemungkinan saja

Erwin Schrodinger mengemukakan teori yang menyatakan bahwa elektron dapat dianggap sebagai gelombang materi yang gerakannya dapat disamakan dengan gerakan gelombang, pernyataan ini disebut mekanika gelombang (mekanika kuantum).

Menurut Erwin Schrodinger kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanya probabilitasnya (daerah kemungkinan keberadaan) saja. Ruangan yang mempunyai probabilitas terbesar ditemukan elektron disebut orbital.

BILANGAN KUANTUM

Kedudukan elektron dalam atom dapat dinyatakan dengan bilangan kuantum, yaitu:

a. Bilangan Kuantum Utam (n)b. Bilangan Kuantum Azimut (l)c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)d. Bilangan Kuantum Spin (s)

BILANGAN KUANTUM UTAMA (N) menunjukkan kulit atom dan menentukan

tingkat energi elektron. Bilangan ini juga menentukan ukuran orbital.

Semakin besar harga n, maka ukuran orbital akan semakin besar.

Elektron-elektron yang paling dekat dengan inti memiliki tingkat energi utama paling rendah

n = 1 → kulit Kn = 2 → kulit L

n = 3 → kulit M

n = 4 → kulit N dan seterusnya.

BILANGAN KUANTUM AZIMUT (L) menunjukkan kedudukan elektron pada sub

tingkat energi (sub kulit). Bilangan ini juga menentukan bentuk orbital. Harga bilangan kunatum azimut bergantung pada

harga n , yaitu dari 0 sampai (n-1)Untuk l = 0, dinamakan subkulit s (sharp)Untuk l = 1, dinamakan subkulit p (principle)Untuk l = 2, dinamakan subkulit d (diffuse)Untuk l = 3, dinamakan subkulit f

(fundamental)Untuk l = 4, 5 dan seterusnya (jika

mungkin), dinamakan subkulit g, h dan seterusnya.

Jadi :

Jika n = 1, maka harga l yang mungkin adalah l = 0 (ada satu subkulit)

Jika n = 2, maka harga l yang mungkin adalah l = 0 dan 1 (ada dua subkulit)

Jika n = 3, maka harga l yang mungkin adalah l = 0, 1 dan 2 (ada tiga subkulit)

Jika n = 4, maka harga l yang mungkin adalah l = 0, 1, 2 dan 3 (ada empat subkulit)

dan seterusnya.

BILANGAN KUANTUM MAGNETIK menunjukkan banyaknya orbital yang terdapat di

dalam tiap-tiap subkulit. Harga bilangan ini (m) = antara –l sampai +l

Jika l = 0 (subkulit s), maka m = 0 dan terdapat 1 orbitalJika l = 1 (subkulit p), maka m = -1, 0, +1 dan

terdapat 3 orbitalJika l = 2 (subkulit d), maka m = -2, -1, 0, +1, +2 dan terdapat 5 orbitalJika l = 3 (subkulit f), maka m = -3, -2, -1, 0, +1,

+2, +3 dan terdapat 7 orbital. Dan seterusnya.

BILANGAN KUANTUM SPIN (S) menunjukkan arah putaran elektron

terhadap sumbunya (spin) atau berotasi.

Bila arah putar elektron berlawanan dengan arah putar jarum jam, maka harga s = +1/2 dan arah medan magnet ke atas. Sedangkan bila arah putar elektron searah dengan arah putar jarum jam, maka harga s = -1/2 dan arah medan magnet ke bawah.

HARGA MASING-MASING BILANGAN KUANTUM

BENTUK ORBITALa. Orbital s

Orbital s adalah orbital yang paling sederhana dan terdapat di semua kulit atom, sesuai dengan harga l = 0.Ukuran orbital s semakin besar dengan bertambahnya harga bilangan kuantum utama.

B. ORBITAL P Orbital p mulai terdapat di kulit kedua (n = 2),

sesuai harga l = 1. Ada tiga jenis orbital p yang berbeda

orientasinya sesuai dengan tiga harga m, yaitu px, py, dan pz.

Kerapatan elektron tiap orbital p terpusat pada dua daerah yang terletak pada dua sisi inti yang berlawanan. Orbital p dapat digambarkan seperti balon terpilin.

C. ORBITAL D Orbital d mulai terdapat di kulit ketiga (n = 3),

sesuai harga l = 2. Ada lima jenis orbital d yang berbeda orientasinya sesuai dengan lima harga m, yaitu dxy, dyz, dxz, dx2-y2 dan dz2

KONFIGURASI ELEKTRON Melalui konfigurasi elektron dapat diketahui

bagaimana elektron-elektron menempatkan diri di dalam orbital atom.

Elektron menempati orbital sesuai dengan tingkat energi yang dimiliki.

Konfigurasi elektron biasa digambarkan dengan diagram orbital yang berbentuk kotak. Jumlah kotak untuk tiap subkulit sesuai dengan jumlah orbital pada masing-masing subkulit tersebut.

PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRONa. Prinsip Aufbau : pengisian elektron dalam

orbital dimulai dari subkulit dengan tingkat energi terendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.

b. Prinsip Larangan Pauli : tiap orbital hanya boleh ditempati oleh dua elektron. Jadi, jumlah maksimum elektron pada tiap subkulit adalah dua kali jumlah orbitalnya.

c. Aturan Hund : pada tiap-tiap orbital diisi satu elektron dengan arah putaran (spin) yang sama. Setelah semua orbital terisi satu elektron, elektron sisanya akan mengisi orbital dengan arah putaran (spin) yang berlawanan, sehingga orbital terisi pasangan elektron.

PENYIMPANGAN PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRON

Penyimpangan terjadi disebabkan karena subkulit d yang terisi setengah penuh (3d5) atau penuh (3d10) lebih stabil. Oleh karena itu, satu elektron pada orbital 4s akan mengisi orbital 3d untuk membentuk konfigurasi elektron penuh atau setengah penuh.

Contohnya adalah unsur kromium (Z = 24) dan tembaga (Z = 29). Menurut prinsip Aufbau, konfigurasi elektronnya sebagai berikut.

24Cr : [Ar] 3d4 4s2

29Cu : [Ar] 3d9 4s2

Sedangkan dari hasil percobaan diketahui konfigurasi elektronnya adalah:

24Cr : [Ar] 3d5 4s1

29Cu : [Ar] 3d10 4s1

HUBUNGAN KONFIGURASI ELEKTRON DENGAN TABEL PERIODIK

a. Golongan utama Letak unsur pada tabel periodik dapat ditentukan

dengan mengetahui nomor golongan dan nomor periode.

Nomor golongan dan nomor periode dapat ditentukan dari konfigurasi elektron. Nomor golongan ditentukan dari jumlah elektron pada kulit terluar. Nomor periode ditentukan dari nomor kulit terbesar.

b. Golongan Transisi Nomor golongan unsur transisi ditentukan dari

jumlah elektron 3d dengan 4s. Untuk golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, dan VIIIB,

nomor golongan diambil dari jumlah elektron pada subkulit 3d dan 4s. Golongan IB dan IIB diambil dari jumlah elektron pada subkulit 4s. Nomor periode tetap diambil dari nomor kulit (bilangan kuantum utama) terbesar. Pada unsur transisi ada tiga kolom yang diberi nomor golongan yang sama yaitu golongan VIIIB.

BENTUK MOLEKUL1. Linier : atom-atom berada dalam suatu

garis lurus dengan sudut ikatan 180°.

2. Trigonal Planar : terterdapat empat buah atom dan semua atom berada pada bidang yang sama. Atom pusat dikelilingi oleh tiga atom lain yang berada pada sudut-sudut segitiga. Sudut ikatan yang dibentuk di antara dua ikatan melalui atom pusat sama besar yaitu 120°.

3. Trigonal Piramidal : suatu bentuk molekul dengan empat buah muka segitiga sama sisi. Atom pusat ditempatkan pada sudut puncak limas, dan atom lainnya berada pada sudut-sudut limas yang berada pada bidang datar segitiga.

4. Bujur Sangkar : molekul terdapat lima buah atom dan semua atom berada pada bidang datar yang sama. Atom pusat dikelilingi oleh empat atom lain yang berada pada sudutsudut segiempat. Sudut ikatan yang dibentuk antara dua ikatan yang melalui pusat sama besar, yaitu 90°.

5. Tetrahedral : segiempat dengan muka segitiga sama sisi. Atom pusat ditempatkan pada pusat tetrahedral dan empat atom lain berada pada sudut-sudut tetrahedral yang terlihat pada ujung-ujung bidang segitiga sama sisi. Sudut ikatan yang dibentuk sama besar, yaitu 109,5°.

6. Trigonal Bipiramidal : 2 buah limas yang bagian alasnya berimpit. Atom pusat ditempatkan pada pusat alas yang berimpit dan dikelilingi oleh lima atom lain yang ditempatkan pada sudut-sudut trigonal bipiramidal. Dalam bentuk molekul ini sudut ikatan tidak sama. Sudut ikatan yang terletak pada pusat bidang datar segitiga masing-masing 120°, sedangkan sudut ikatan antara bidang pusat dan titik sudut atas serta bawah bidang adalah 90°.

7. Oktahedral : bentuk yang memiliki delapan muka segitiga, dibentuk dari dua buah limas alas segiempat yang berimpit. Atom pusat ditempatkan pada pusat bidang segiempat yang berimpit.Enam atom lain terletak pada sudut-sudut oktahedral. Sudut antarikatan yang terbentuk sama besar, yaitu 90°.

TEORI TOLAKAN PASANGAN ELEKTRON KULIT VALENSI (VALENCE SHELL ELEKTRON PAIR REPULSION, VSEPR)

Suatu teori atau cara untuk dapat menentukan bentuk suatu molekul, yaitu dari jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat.

Pasangan elektron tersebut cenderung saling bertolakan satu sama lain dalam membentuk molekulnya, sehingga teori ini dikenal sebagai teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR) atau juga dikenal dengan teori domain elektron.

Pasangan elektron yang berada di sekitar atom pusat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB).


Pasangan elektron bebas dalam molekul memiliki gaya tolak yang lebih besar daripada pasangan elektron ikatan.

Urutan tolak-menolak antara pasangan elektron pada atom pusat dapat diurutkan sebagai: PEB-PEB > PEI-PEB > PEI-PEI.


Berdasarkan ada tidaknya pasangan elektron bebas dalam molekul, maka secara umum molekul dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu:

1. Molekul yang Atom Pusatnya Tidak Memiliki PEB

ABx 2. Molekul yang Atom Pusatnya Memiliki PEB

ABxEy

BERBAGAI KEMUNGKINAN BENTUK MOLEKUL

CARA MERAMALKAN BENTUK MOLEKUL Bentuk molekul dapat diramalkan dengan

mengetahui susunan pasangan elektron di sekitar atom pusat.

Langkah-langkahnya sebagai berikut:1. Gambar rumus titik elektron dari melokul.2. Hitung jumlah pasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebas di sekitaratom pusat.3. Tentukan bentuk molekulnya dengan mengacu pada Tabel

CONTOH Bentuk molekul CO2

Langkah 1. Rumus titik elektron dari CO2

Langkah 2. Di sekitar atom pusat terdapat 4 pasang elektron ikatan dan tidak

memiliki pasangan elektron bebas. Ikatan rangkap dua CO diperlakukan seperti ikatan tunggal sehingga dapat menganggap hanya ada 2 pasang elektron ikatan.Langkah 3. Sesuai Tabel, molekul CO2 memiliki

tipe AB2 sehingga molekul CO2 diramalkan memiliki bentuk linier.

BENTUK MOLEKUL CLF3

Langkah 1. Rumus titik elektron ClF3

Langkah 2. Di sekitar atom pusat terdapat 3 pasang elektron ikatan dan 2 pasang elektron bebas.

Langkah 3. Sesuai Tabel, molekul ClF3 memiliki tipe AB3E2 sehingga molekul ClF3 diramalkan memiliki bentuk T.

HIBRIDISASISelain dengan teori VSEPR, ada juga teori

yang dapat menjelaskan bentuk molekul yaitu berdasarkan bentuk orbital kulit terluarnya. Pada pembentukan molekul ini terjadi penggabungan beberapa orbital suatu atom membentuk orbital baru yang tingkat energinya sama atau orbital hibrid. Proses ini dikenal dengan istilah hibridisasi.

Bentuk Molekul Berdasarkan Teori Hibridisasi

BENTUK MOLEKUL CH4

Empat elektron yang tidak berpasangan pada orbital sp3 akan berpasangan dengan elektron dari atom H sehingga CH4 berbentuk tetrahedral.

BENTUK MOLEKUL PCL5

Lima elektron yang tidak berpasangan pada orbital sp3d akan berpasangan dengan elektron dari atom Cl. Bentuk orbital PCl5 adalah bipiramida trigonal.

GAYA ANTARMOLEKUL Di antara molekul-molekul dapat

mengalami gaya tarik-menarik walaupun sangat lemah.

Gaya-gaya ini disebut gaya van der Waals yang terdiri dari gaya dipol-dipol dan gaya dispersi. Selain gaya van der Waals ada gaya lain yang disebut ikatan hidrogen.

GAYA VAN DER WAALS1. Gaya London (Gaya Dispersi)

Gaya ini terjadi akibat adanya tarik-menarik antara molekul-molekul nonpolar.

Kekuatan gaya tarik London sebanding dengan polarisabilitas molekul. Polarisabilitas menunjukkan kemudahan terganggunya distribusi elektron dalam molekul.

Umumnya, makin besar Mr molekul→ jumlah elektron makin banyak → polarisabilitas makin tinggi → gaya london makin kuat, mengakibatkan titik didih molekul semakin tinggi

2. Gaya Dipol-Dipol

Gaya dipol-dipol terjadi akibat tarik-menarik antara molekul-molekul polar.

Gaya tarik ini menyebabkan molekul mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi.

Kekuatan gaya tarik dipol-dipol ini lebih kuat dibandingkan dengan Gaya London pada molekul non-polar.

IKATAN HIDROGEN Ikatan hidrogen terbentuk pada senyawa-

senyawa polar yang mengandung atom H dan atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi, seperti F, O dan N.

Unsur N, F, dan O sangat elektronegatif sehingga atom H dalam senyawa NH3, HF, dan H2O menjadi sangat positif.

Semakin tinggi skala keelektronegatifan atom yang mengikat atom hidrogen, semakin besar peluangnya untuk membentuk ikatan hidrogen. Akibatnya gaya tarik antarmolekulnya menjadi sangat kuat, sehingga ketiga molekul ini memiliki titik didih yang sangat tinggi jika dibandingkan dengan senyawa dalam deret yang sama.

GRAFIK TITIK DIDIH SENYAWA HIDRIDA GOLONGAN VA, VIA DAN VIIA

TERIMA KASIH.......

Teori atom mekanika kuantum dan bentuk molekul

Science

Transcript of Teori atom mekanika kuantum dan bentuk molekul