BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Dari waktu ke waktu model atom mengalami pekembangan yang cukup pesat. Model atom yang digunakan pada saat sekarang ini adalah model atom modern (teori mekanika kuantum). Dalam teori ini dikenal bilangan kuantum yang dapat menentukan letak elektron di dalam atom dan menentukan konfigurasi elektron. Bagaimanakah sejarahnya sehingga muncul bilangan kuantum tersebut? Apa sajakah jenis dari bilangan kuantum itu? Lalu bagaimana hubungannya dengan konfigurasi elektron? Hal inilah yang akan kami bahas dalam makalah ini.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Siapakah yang pertama kali menggunakan bilangan kuantum?
2. Apa saja jenis-jenis bilangan kuantum?
3. Bagaimana penggunaan bilangan kuantum dan hubungannya dengan konfigurasi elektron?
C. TUJUAN
1. Mengetahui orang yang pertama kali menggunakan bilangan kuantum.
2. Mengetahui jenis-jenis bilangan kuantum.
3. Menjelaskan penggunaan bilangan kuantum dan hubungannya dengan konfigurasi electron.
BAB II
PEMBAHASAN
A. KEMUNCULAN BILANGAN KUANTUM
Selama ini telah diketahui bahwa atom terdiri dari proton, elektron dan neutron. Partikel positif ditemukan oleh E. Goldstein dan W.Wien menggunakan tabung sinar katoda yang dimodifikasi dan dinamakan proton oleh Rutherford. Elektron ditemukan oleh J.J Thomson (1887) berdasarkan percobaan dengan tabung sinar katoda sedangkan netron ditemukan oleh J. Chadwick. Dengan adanya penemuan ketiga partikel dasar penyusun atom tersebut (proton, netron, dan elektron) maka terjadi pula perubahan mendasar pada mengenai model atom. Dikenal beberapa model atom, antara lain model atom Dalton, model atom Thomson, model atom Rutherford, model atom Bohr dan model atom mekanika gelombang.
Neils Bohr, seorang fisikawan Denmark melakukan percobaan mengenai spektrum pancar pada atom hidrogen. Menurut Bohr, elektron dalam mengelilingi inti berada pada lintasan dengan jarak tertentu dari inti. Lintasan elektron ini disebut orbit. Bohr mengembangkan model atom hidrogen dimana energi dari sebuah elektron yang mengelilingi inti adalah terkuantisasi atau terbatas pada nilai energi tertentu yang ditentukan oleh bilangan bulat. Elektron yang memiliki keadaaan energi paling stabil disebut dalam keadaan dasar, dan elektron yang memiliki energi lebih besar dari energi stabilnya dikatakan berada dalam keadaan tereksitasi. Dalam model Bohr, elektron akan memancarkan foton bila elektron tersebut loncat dari orbit yang berenergi lebih tinggi (keadaan tereksitasi) ke orbit yang bernergi lebih rendah (keadaan tereksitasi). Model ini dapat menjelaskan energi-energi tertentu yang diwakili oleh garis-garis dalam spektrum pancar hidrogen.
Berdasarkan sifat dualisme elektron dari de Broglie dan prinsip ketaktentuan Heisenberg sekitar tahun 1926, Heisenberg dan Schrodinger secara terpisah mengembangkan teori gelombang (wave mechanics) atau mekanika kuantum (quantum mechanics). Menurut model atom modern keberadaan elektron dalam mengelilingi inti tidak dapat diketahui secara tepat, sesuai dengan ketidakpastian. Tetapi yang dapat ditentukan hanya peluang menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti. Prinsip dasar dari model atom modern menyatakan bahwa gerakan elektron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang sesuai dengan hipotesis de Broglie, yang menyatakan bahwa materi bersifat seperti partikel juga bersifat seperti gelombang. Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti sambil bergetar, sehingga menghasilkan gerakan dalam bentuk 3 (tiga) dimensi. Oleh karena itu tidaklah mungkin menentukan posisi serta momentum yang pasti dari elektron dalam atom. Sehingga yang dapat ditentukan adalah suatu kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya.
Daerah dalam ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian menemukan elektron disebut orbital. Sedangkan untuk menggambarkan kedudukan atau posisi suatu elektron dalam suatu atom digunakan bilangan kuantum. Menurut teori atom modern, elektron berada dalam orbital dan setiap orbital mempunyai tingkat energi atau bentuk tertentu. Satu atau beberapa orbital yang memiliki tingkat energi sama membentuk subkulit. Untuk menentukan tingkat energi dari elektron serta menyatakan kedudukan elektron pada suatu orbital digunakan bilangan kuantum. Niels Bohr hanya menggunakan satu bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n) sedangkan Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetik (m). Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat dan sederhana yang memberi petunjuk kebolehjadian diketemukannya elektron dalam atom. Sedangkan untuk menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya para ahli menggunakan bilangan kuantum spin (s). Spin elektron melengkapi bilangan kuantum terutama setelah Wolfgang Pauli mencetuskan azas larangan Pauli yang menyatakan bahwa dalam suatu atom tidak ada yang memiliki 4 bilangan kuantum yang sama.
B. BILANGAN-BILANGAN KUANTUM
Istilah Quanta (plural: quantum) dipopulerkan oleh fisika, yang merujuk pada satuan terkecil dari cahaya (foton). Kuantum juga merupakan satuan terkecil energi. Jadi bilangan kuantum adalah bilangan yang menyatakan tingkat energi dari elektron suatu atom. Bilangan kuantum juga digunakan untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom. Dalam hal ini bilangan kuantum dibagi menjadi 4:
1. Bilangan Kuantum Utama
Bilangan kuantum utama menyatakan kulit atom. Orbital-orbital dengan bilangan kuantum utama yang sama akan menempati kulit atom yang sama. Bilangan kuantum utama dapat memiliki nilai semua bilangan bulat positif. Bilangan kuantum utama ditandai dengan huruf K ,L ,M ,N dan seterusnya.
2. Bilangan Kuantum Azimuth
Bilangan kuantum azimuth menyatakan sub kulit atom. Bilangan kuantum azimuth dapat memiliki nilai mulai dari 0 hingga (n-1) untuk setiap nilai n. Bilangan kuantum azimuth dinyatakan dengan lambang s, p, d, f dan seterusnya. Bilangan kuantum azimuth juga menentukan bentuk orbital.
3. Bilangan Kuantum Magnetik
Bilangan kuantum magnetik menyatakan orientasi orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetik membedakan orbital-orbital dalam satu sub kulit. Nilai bilangan kuantum magnetik dikaitkan dengan bilangan kuantum azimuthnya yaitu semua bilangan bulat dari – l hingga + l termasuk 0. Setiap nilai m menyatakan satu orbital.
4. Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin menyatakan perputaran elektron pada porosnya. Hanya ada dua kumungkinan rotasi atau perputaran ini yaitu searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Oleh karenanya dua elektron dapat berada dalam satu orbital asalkan memiliki arah spin yang berlawanan. Hanya ada dua nilai untuk bilangan kuantum spin, yaitu +1/2 atau -1/2.
C. HUBUNGAN BILANGAN KUANTUM DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON
Konfigurasi elektron adalah suatu metode untuk menggambarkan penyebaran elektron ke dalam orbital-orbital kulit elektron menurut tingkat energinya. Kulit terdiri dari subkulit atau orbital-orbital dengan bilangan kuantum utama (n) sama. Jumlah orbital dalam suatu kulit dinyatakan dengan rumus n2, dimana n adalah bilangan kuantum utama. Oleh karena itu jumlah elektron yang dapat menghuni masing-masing orbital maksimum dua, maka jumlah maksimum elektron yang dapat menempati satu kulit tertentu dinyatakan dengan rumus 2n2. Adapun penulisan konfigurasi elektron ditentukan oleh banyaknya elektron yang ada dalam atom. Keempat bilangan kuantum dapat digunakan untuk menyusun susunan elektron dalam keadaan dasar suatu unsur. Susunan elektron dalam suatu atom sangat diperlukan untuk mengetahui sifat-sifat dari atom itu. Atom suatu unsur memiliki susunan elektron yang khas bagi unsur itu. Untuk dapat menuliskan susunan elektron dalam suatu atom diperlukan aturan. Ada tiga aturan yang harus dipatuhi dalam menuliskan susunan elektron dalam suatu atom, yaitu azas larangan Pauli, aturan Aufbau (membangun) dan aturan Hund.
1. Azas Larangan Pauli
Wolfgang Pauli menyatakan bahwa suatu atom tidak akan memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.Hal ini berarti bila ada dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik yang sama, maka bilangan kuantum spinnya harus berlawanan. Dari azas larangan Pauli ini mengakibatkan setiap orbital maksimal dapat diisi dengan dua elektron saja.
2. Aturan Aufbau
Kata Aufbau berasal dari bahasa Jerman yang berarti membangun. Aturan Aufbau menyatakan bahwa urutan energi orbital dari energi yang lebih rendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi. elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah dan seterusnya. Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya.
3. Aturan Hund
Hund mengatakan bahwa pengisian elektron pada orbital yang energinya sama tidak akan membentuk pasangan terlebih dahulu. Elektron dengan spin sejajar akan mengisi terlebih dahulu. Seteleh semua orbital dengan energi yang sama terisi spin sejajar, barulah setiap elektron dalam tiap-tiap orbital itu akan membentuk pasangan dengan masuknya elektron dengan spin berlawanan.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Munculnya penggunaan bilangan kuantum pertama kali adalah Niels Bohr. Tetapi Bohr hanya menggunakan satu bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama karena istilah orbitalnya. Lalu Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik. Spin elektron melengkapi bilangan kuantum terutama setelah Wolfgang Pauli mencetuskan azas larangan Pauli yang menyatakan bahwa dalam suatu atom tidak ada yang memiliki 4 bilangan kuantum yang sama. Bilangan kuantum terdiri dari empat jenis yaitu bilangan kuantum utama, azimuth, magnetik, spin.
Konfigurasi elektron adalah suatu metode untuk menggambarkan penyebaran elektron ke dalam orbital-orbital kulit elektron menurut tingkat energinya. Adapun penulisan konfigurasi elektron ditentukan oleh banyaknya elektron yang ada dalam atom. Keempat bilangan kuantum dapat digunakan untuk menyusun susunan elektron dalam keadaan dasar suatu unsur.
DAFTAR PUSTAKA
Petrucci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar. Jakarta :Erlangga
Sukarna, I Made. 2003. Kimia Dasar 1. Yogyakarta: FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta
http://www.sutardi.edublogs.org pada 11 April 2010 pukul 20.10
2 komentar:
Mkaalahnya baguus, ^0^
Tapi saya miliki kelemahan dalam memahami materi perkuliahan ini. :(
Sama saya juga
Posting Komentar