Bilangan kuantum dan bentuk-bentuk Orbital.

 

BILANGAN  KUANTUM

             Elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan yang mempunyai tingkat energi tertentu yang disebut Kulitelektron . Lintasan (kulit) terdiri dari subkulit–subkulit yang masing-masing mengandung sejumlah energi. Di setiap sub-kulit elektron terdapat orbital, setiap orbital maksimal hanya dapat diisi oleh satu pasang elektron.

          Menurut Teori mekanika kuantum, untuk menggambarkan ruang dimana elektron mungkin ditemukan didalam atom ditentukan oleh empat bilangan kuantum.

1. Bilangan kuantum utama ( n )

Bilangan kuantum utama (n) untuk menentukan tingkat energi utama, yang menyatakan kebolehjadian di temukannya elektron. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai positif, dan bilangan bulat bukan nol. Semakin besar nilai n, semakin tinggi tingkat energi dan semakin jauh jaraknya dari inti atom.

Hargan  : 1,  2, 3, 4dan seterusnya.

Kulit        : K, L, M, N  dan seterusnya.

Di kelas X  telah di pelajari bahwa setiap Kulit, maksimal dapat ditempati sejumlah elektron dengan rumus :    2 n²

Dengan  menggunakan rumus di atas, hitunglah  banyaknya  elektron  maksimal pada setiap kulit pada tabel dibawah ini :

Tabel 1.2 Hubungan nomor kulit dengan jumlah elektron maksimum

No	KulitElektron	HargaBilangan KuantumUtama (n )	JumlahElektronmaksimal
1 2 3 4 5 6 7	K L …………. …………. …………… ……………. ……………..	1 2 …………. …………. …………… ……………. ……………..	2  . 1 2  = 2 elektron. 2 .  2 2  = 8 elektron. …………. …………. …………… ……………. ……………..

2. BilanganKuantum Azimuth ( ℓ )

Bilangankuantum azimuth (ℓ) menyatakanletakelektronpadasuatu sub kulit, menentukanjenis sub kulitdanbentuk orbital.

Hargaℓmerupakanbilanganbulat:mulaidari   0   s/d (n-1)

ℓ   =  0menyatakan sub kulits.  (s = sharp) = tajam

ℓ   =  1  menyatakan sub kulit p.  (p = principle) = utama

ℓ   =  2  menyatakan sub kulit d.  (d  =diffus) = kabur

ℓ   =  3  menyatakan sub kulit  f.  (f  = foundamental) = dasar

Analogi :

Amati lapisan yang terdapat pada telor, yang terdiri dari kulit luar (keras), kulit ari, putih telordan kuning telor

Contohsoal

1.Tentukan jumlah subkulit dan nama subkulit yang terdapat  pada kulit K

Jawab :

Kulit K   harga    n = 1.

      harga  ℓ = 0 s.d (n-1)

      Maka    harga ℓ  = 0 s/d ( 1 – 1 )

=  0   ( jumlahsubkulit = 1 ),namasubkulit     = s

2.Tentukan jumlah subkulit dan nama subkulit yang terdapat  pada kulit M

Jawab :

Kulit M  harga  n = 3.

               harga ℓ  = 0  s/d  ( 3 – 1 ) 

=  0, 1, 2  ( jumlah subkulit = 3 )

namasubkulit     =  s, p, d

Untukmembedakansubkulits, p, d  dan  f  yang adapadasetiapkulitmakadidepannamasubkulitditulisnomorkulitnya.

misal :subkulits  yang berada di kulitke 1 diberinama  1s.

subkulits  yang berada di kulitke 2 diberinama  2s.

subkulit pyang berada di kulit ke 2 diberi nama  2p.

subkulit p yang berada di kulit ke 3 diberi nama  3p.

dan seterusnya.

Latihan soal 1.1 (tugas individu)

Tentukanjumlahsubkulitdannamasubkulit yang terdapatpadakulit  L, N, O, P dan Q.

1. Tentukan harga Bilangan kuantum utama ( n ) dan Bilangan

Kuantum azimuth ( ℓ )untuk elektron yang terletak pada :

a.  2p                c. 4 f                        e. 7 s.

b. 3 d.              d. 6p

Latihan soal 1,2 (tugas kelompok)

LengkapilahTabelberikutini :

No	Harga n	Hargaℓ	NamaSubkulit
1 2 3 4 5 6 7	1.     2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0 0 dan 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1s 2s, 2p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Bilangan kuantum magnetik ( m )

Bilangan kuantum magnetik menggambarkan kebolehjadian  menemukanelektron dalam suatu orbital.

Catatan : dalam kulit mengandung subkulit, dalam subkulit mengandung orbital. Banyaknya bilangan kuantum magnetik (m) pada subkulit menyatakan banyaknya orbital kulit itu.

 

Untuk mempermudah pemahaman, orbital dapat digambarkan bentuk  kotak :

•Untukℓ = 0 ( subkulit s ) mempunyaihargam = - 0 s/d + 0  yaitu 0.

Jadi pada subkulit s  terdapat 1 Orbital.

• Untuk ℓ = 1 ( subkulit p )  mempunyai harga m = - 1 s/d  +1

    yaitu – 1 , 0, +1 . Jadi pada subkulit p  terdapat 3 Orbital.

• Untukℓ = 2 (subkulitd )mempunyaihargam = - 2 s/d+2

yaitu -2, -1, 0, +1, +2. Jadipadasubkulit d terdapat 5 orbital.

• Untukℓ = 3 ( subkulitf  ) mempunyaihargam = - 3 s/d  +3

yaitu : -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Jadipadasubkulitfterdapat 7 Orbital

 Tabel 1.3   Hubungan antara bilangan kuantum  n, ℓ dan m.

	Kuantum Utama (n ) Kuantum Azimuth  (ℓ)    Sub kulit Orbital Kuantummagnetik ( m ) Jumlah Orbital dalam sub kulit(2ℓ+ 1) 1 0 1s S 0 1 2 0 2s S 0 1 1 2p p -1,0,+1 3 3 0 3s S 0 1 1 3p p -1,0,+1 3 2 3d d -2,-1,0,+1,+2 5 4 0 3s S 0 1 1 3p p -1,0,+1 3 2 3d d -2,-1,0,+1,+2 5 3 3f f -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7

 

Bentuk Orbital

Bentuk orbital merupakan gambaran ruang lintasan elektron dalam suatu orbital. Bentuk-bentuk orbital berikut digambarkan berdasakan perhitungan persamaan matematis

1.  Bentuk Orbital s

           Orbital s tidak memiliki orientasi dalam ruang. Orbital s digambarkan  sebagai bola simetris di sekeliling inti.

 

2.  Bentuk Orbital p.

Orbital p dengan harga ℓ = 1, mempunyai harga m = -1, m= 0  dan

Z

z

m = +1. Karena itu ada tiga orbital p yaitu Orbital p_x dimana elektron berorientasi berdasarkan sumbu X_,  p_y dimana elektron berorientasi berdasarkan sumbu ydan p_z dimana elektron berorientasi berdasarkan sumbu z. Semua Orbital memiliki bentuk yang sama.

				x
			Py

 

y

                           

			x
					Pz

 

1.    Bentuk Orbital d

Orbitalddenganhargaℓ = 2, makahargam = -1,  m = -2, 

m = 0,  m =+1,  m =+2terdapatlima Orbital padasumbu yang berbeda, tetapimemilikibentuk yang samakecuali Orbital d _z2

 

 

4. Bilangankuantum Spin (s).

Bilangankuantum yang keempatinimenyatakanarahrotasielektronpadasumbunya.Elektron yang rotasinya searah dengan jarum jam (ke- arah atas ñ) harga s = + ½.  yang berlawanan dengan arah jarum jam

(ke arah bawah ò) harga s = - ½. Dengan demikian dalam satu

Orbital terdapat maksimal satu pasang elektron

 

S +1/2      s -1/2

 

   S = +1/2S = -1/2                        

 

w Orbital s :  

s¹                      s²

Orbital s yang memuat 1 elektron ditulis dengan notasi : s¹

Orbital s yang memuat 2 elektron ditulis dengan notasi : s²

w Orbital p p_x          p_y    p_z     p_x         p_y     p_z

ñ

ñ

ñ

ñò

ñò

ñ

	-1         0         +1       -1         0        + 1

 

                                      p³                                    p⁵

      Orbital p yang memuat 3 elektron ditulis dengan notasi : p³

Orbital p yang memuat  5 elektron ditulis dengan notasi : p⁵.

ñò

ñò

ñò

ñò

ñò

w Orbital d  :

-2             -1         0              +1             +2

Orbital d yang memuat 10 elektron ditulis dengan notasi : d¹⁰

ñò

ñò

ñò

ñò

ñò

ñò

ñò

w Orbital f :  

      -3           -2         -1         0          +1         +2         +3

Orbital f yang memuat 14 elektron ditulis dengan notasi : f ¹⁴

Aturan Hund

Menurut aturan Hund, Jika terdapat Orbital-Orbital dengan energi yang sama, maka elektron terlebih dahulu mengisi tiap Orbital sendiri-sendiri

(satu elektron), setelah itu baru elektron menempatinya secara berpasangan.

Contoh :

1. Pengisian Orbital untuk sub kulit  p³

Tigaelektrondisebarkedalam 3 orbital p

ñ

ñ

ñ

 2. Pengisian orbital untuksubkulit p⁴

Tigaelektrondisebarkedalam 3 orbital p, Kemudianbarudibuatberpasangan

Orbital p⁴

ñò

ñ

ñ

3     Pengisian Orbital untuk sub kulit d ⁸ .

ñò

ñò

ñò

ñ

ñ

Menggunakan prinsip Aufbau, aturan Hund dan azas larangan Pauli untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram Orbital.