Teori Mekanika Kuantum
Kegagalan teori atom Bohr
dalam menerangkan spektra atom hidrogen dalam medan magnet dan medan listrik,
mendorong Erwin Schrodinger mengembangkan teori atom yang didasarkan pada
prinsip-prinsip mekanika kuantum. Teori
atom mekanika kuantum mirip dengan yang diajukan oleh model atom Bohr, yaitu
atom memiliki inti bermuatan positif dikelilingi oleh elektron-elektron
bermuatan negatif. Perbedaannya terletak pada posisi elektron dalam
mengelilingi inti atom.
Menurut Bohr, keberadaan
elektron-elektron dalam mengelilingi inti
atom berada dalam orbit dengan jarak tertentu
dari inti atom, yang disebut jari-jari atom (perhatikan Gambar 1.4). Menurut
teori atom mekanika kuantum, posisi elektron dalam mengelilingi inti atom tidak
dapat diketahui secara pasti sesuai prinsip ketidakpastian Heisenberg. Oleh
karena itu, kebolehjadian (peluang) terbesar ditemukannya elektron berada pada
orbit atom tersebut. Dengan kata lain, orbital adalah daerah kebolehjadian terbesar
ditemukannya elektron dalam atom.
Menurut model atom mekanika
kuantum, gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom memiliki sifat dualisme
sebagaimana diajukan oleh de Broglie. Oleh karena gerakan elektron dalam
mengelilingi inti memiliki sifat seperti gelombang maka persamaan gerak
elektron dalam mengelilingi inti harus terkait dengan fungsi gelombang. Dengan
kata lain, energi gerak (kinetik) elektron harus diungkapkan dalam bentuk
persamaan fungsi gelombang.
Persamaan yang menyatakan
gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom dihubungkan dengan sifat dualisme
materi yang diungkapkan dalam bentuk koordinat Cartesius. Persamaan ini dikenal
sebagai
persamaan Schrodinger.
Dari persamaan Schrodinger
ini dihasilkan tiga bilangan kuantum,
yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan
kuantum azimut(l), dan bilangan kuantum magnetik(m). Ketiga bilangan kuantum
ini merupakan bilangan bulat sederhana yang menunjukkan peluang adanya elektron
di sekeliling inti atom. Penyelesaian persamaan Schrodinger menghasilkan tiga
bilangan kuantum. Orbital diturunkan dari persamaan Schrodinger sehingga
terdapat hubungan antara orbital dan ketiga bilangan kuantum tersebut.
a. Bilangan
Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama (n)
memiliki nilai n = 1, 2, 3, ..., n. Bilangan kuantum ini menyatakan tingkat
energi utama elektron dan sebagai ukuran kebolehjadian ditemukannya elektron
dari inti atom. Jadi, bilangan kuantum utama serupa dengan tingkat-tingkat
energi elektron atau orbit menurut teori atom Bohr. Bilangan kuantum utama
merupakan fungsi jarak yang dihitung dari inti atom (sebagai titik nol). Jadi,
semakin besar nilai n, semakin jauh jaraknya dari inti.
Oleh karena peluang
menemukan elektron dinyatakan dengan orbital maka dapat dikatakan bahwa orbital
berada dalam tingkat-tingkat energi sesuai dengan bilangan kuantum utama (n).
Pada setiap tingkat energi terdapat satu atau lebih bentuk orbital. Semua
bentuk orbital ini membentuk kulit (shell). Kulit adalah kumpulan bentuk
orbital dalam bilangan kuantum utama yang sama.
Kulit-kulit ini diberi
lambang mulai dari K, L, M, N, ..., dan seterusnya. Hubungan bilangan kuantum
utama dengan lambang kulit sebagai berikut :
b. Bilangan
Kuantum Azimuth (l)
Bilangan kuantum azimut
disebut juga bilangan kuantum momentum sudut, dilambangkan dengan l (huruf el
kecil). Bilangan kuantum azimut menentukan bentuk orbital. Nilai bilangan
kuantum azimut adalah l = n–1. Oleh karena nilai n merupakan bilangan bulat dan
terkecil sama dengan satu maka harga l juga merupakan deret bilangan bulat 0,
1, 2, …, (n–1). Jadi, untuk n=1 hanya ada satu harga bilangan kuantum azimut,
yaitu 0. Berarti, pada kulit K (n=1) hanya terdapat satu bentuk orbital. Untuk
n=2 ada dua harga bilangan kuantum azimut, yaitu 0 dan 1. Artinya, pada kulit L
(n=2) terdapat dua bentuk orbital, yaitu orbital yang memiliki nilai l =0 dan
orbital yang memiliki nilai l=1.
n
|
Kulit
|
Bil. Kuantum
Azimuth (l)
|
1
|
K
|
0 (s)
|
2
|
L
|
0 (s), 1 (p)
|
3
|
M
|
0 (s), 1(p), 2(d)
|
4
|
N
|
0 (s), 1(p), 2(d),
3(f)
|
Hubungan subkulit dengan lambangnya adalah
sebagai berikut :
Bil. Kuantum
Azimuth (l)
|
0
|
1
|
2
|
3
|
...
|
Lambang Subkulit
|
s
|
p
|
d
|
f
|
...
|
c. Bilangan
Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik
menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada subkulit tertentu dan arah
momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan kuantum magnetik
berhubungan dengan bilangan kuantum azimut dan bernilai dari - l hingga + l (l
= nilai bilangan kuantum azimutnya).
Misalnya subkulit s
mempunyai nilai l = 0 maka bilangan kuantum magnetiknya (m) = 0. Angka nol ini
melambangkan satu-satunya orbital yang ada pada subkulit s. Sub kulit p
mempunyai nilai l = 1 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 1, 0, +1.
Angka-angka tersebut melambangkan 3 orbital yang ada pada subkulit p. Subkulit
d mempunyai nilai l = 2 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 2, - 1, 0, + 1, +
2. Angka-angka tersebut melambangkan 5 orbital yang ada pada subkulit d dan
demikian seterusnya.
d. Bilangan
Kuantum Spin (s)
menunjukkan arah perputaran elektron pada
sumbunya. Dalam satu orbital, maksimum
dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan
arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2.
Ket :
(s = sharp)
(p = principle)
(d = diffuse)
(f = fundamental)
(d = diffuse)
(f = fundamental)
Jika Masih Kurang Jelas :
Baca
=> Cara menentukan Bilangan Kuantum
Categories:
KIMIA Kelas XI IPA Semester 1
sangat bagus..
ReplyDelete