Menentukan Bilangan Kuantum Elektron- 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.
Bilangan kuantum utama (n) | 1 | 2 | 3 | 4 | … |
Lambang kulit | K | L | M | N | … |
Contoh:
Berapa jumlah orbital pada kulit L?
Penyelesaian:
Jumlah orbital dalam kulit L (n=2) adalah 22=4.
b. Bilangan Kuantum Azimut ( l )
Bilangan kuantum azimut disebut juga bilangan kuantum momentum sudut, dilambangkan dengan l. 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.
Tabel 1.1 Bilangan Kuantum Azimut pada Kulit Atom
n | Kulit | l |
1 | K | 0 (s) |
2 | L | 0 (s), 1 (p) |
3 | M | 0 (s), 1(p), 2(d) |
Bilangan kuantum azimut (l ) | 0 | 1 | 2 | 3 | … |
Lambang subkulit | s | p | d | f | … |
Pada kulit K (n=1), nilai memiliki harga 0 maka pada kulit K hanya ada satu subkulit atau satu bentuk orbital, yaitu orbital s.
Pada kulit L (n=2), nilai memiliki harga 0 dan 1 maka pada kulit L ada dua subkulit, yaitu orbital s dan orbital p (jumlahnya lebih dari satu).
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik disebut juga bilangan kuantum orientasi sebab bilangan kuantum ini menunjukkan orientasi (arah orbital) dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit. Nilai bilangan kuantum magnetik berupa deret bilangan bulat dari –m melalui nol sampai +m. Untuk l=1, nilai m=0, ±l. Jadi, nilai bilangan kuantum magnetik untuk l=1 adalah –l melalui 0 sampai +l.
Contoh:
Untuk =1, nilai bilangan kuantum magnetik, m=0, ± 1, atau m= –1, 0, +1. Untuk =2, nilai bilangan kuantum magnetik adalah m= 0, ± 1, ± 2, atau m= –2, –1, 0, +1, +2.
Subkulit-s ( l =0) memiliki harga m=0, artinya subkulit-s hanya memiliki satu buah orbital. Oleh karena m=0, orbital-s tidak memiliki orientasi dalam ruang sehingga bentuk orbital-s dikukuhkan berupa bola yang simetris.
Subkulit-p ( l=1) memiliki nilai m= –1, 0, +1. Artinya, subkulit-p memiliki tiga buah orientasi dalam ruang (3 orbital), yaitu orientasi pada sumbu-x dinamakan orbital px, orientasi pada sumbu-y dinamakan orbital py, dan orientasi pada sumbu-z dinamakan orbital pz.
Subkulit-d ( l=2) memiliki harga m= –2, –1, 0, +1, +2. Artinya, subkulit-d memiliki lima buah orientasi dalam ruang (5 orbital), yaitu pada bidang-xy dinamakan orbital dxy, pada bidang-xz dinamakan orbital dxz, pada bidang-yz dinamakan orbital dyz, pada sumbu x2–y2 dinamakan orbital dx2-y2, dan orientasi pada sumbu z2 dinamakan orbital dz2 .
d. Bilangan Kuantum Spin (s)
Di samping bilangan kuantum n, l, dan m, masih terdapat satu bilangan kuantum lain. Bilangan kuantum ini dinamakan bilangan kuantum spin, dilambangkan dengan s. Bilangan kuantum ini ditemukan dari hasil pengamatan radiasi uap perak yang dilewatkan melalui medan magnet, oleh Otto Stern dan W. Gerlach.
Pada medan magnet, berkas cahaya dari uap atom perak terurai menjadi dua berkas. Satu berkas membelok ke kutub utara magnet dan satu berkas lagi ke kutub selatan magnet (perhatikan Gambar 1.6). Berdasarkan pengamatan tersebut, disimpulkan bahwa atom-atom perak memiliki sifat magnet.
Spin elektron dinyatakan dengan bilangan kuantum spin. Bilangan kuantum ini memiliki dua harga yang berlawanan tanda, yaitu + ½ dan – ½ . Tanda (+) menunjukkan putaran searah jarum jam dan tanda (–) arah sebaliknya (perhatikan Gambar 1.7). Adapun harga ½ , menyatakan fraksi elektron.
0 komentar:
Posting Komentar