Connect with us

Model Atom Modern: Atom Berelektron Banyak

atom-pada-air

Fisika

Model Atom Modern: Atom Berelektron Banyak

Model atom Bohr yang sudah dapat menjelaskan adanya lintasan-lintasan orbit elektron dan energi yang dilibatkan pada saat elektron berpindah lintasan masih memiliki kekurangan, diantaranya adalah tidak menjelaskan adanya sub orbital pada setiap lintasan elektron dan berlaku hanya untuk atom berelektron satu.

Dengan adanya perkembangan fisika kuatum dikembangkan model atom yang lebih modern dengan mempertimbangkan adanya sub orbital lintasan elektron. Sub orbital menunjukkan keadaan dan energi elektron yang disebut dengan kuantum.

Gomuda - Sweater Rajut Pria

Terdapat empat bilangan kuantum untuk dapat menggambarkan keadaan elektron yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum utama

Bilangan kuantum utama menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron. Bilangan kuantum utama juga menunjukkan orbit elektron yang bergerak pada lintasn tertentu. Tingkat energi ataupun orbit tersebut dapat dinyatakan sebagai kulit menggunakan hurup tertentu diantaranya K, L, M, N, dan seterusnya.

Bilangan kuantum utama memiliki nilai yang bulat, dimana n = 1,2,3 … Setiap nilai n menyatakan kulit tertentu dari atom. Nilai n = 1 menyatakan kulit K, n = 2 menyatakan kulit L, n = 3 menyatakan kulit atom M, dan seterusnya.

Setiap kulit atom memiliki kapasitas penampungan elektron yang berbeda. Banyaknya elektron maksimal yang dapat mengisi setiap kulit atom dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

nmax=2n²

Dengan n adalah biangan bulat yang menunjukkan kulit atom yaitu 1,2,3,….

Bilangan kuantum azimut

Bilangan kuantum azimut disebut juga dengan bilangan kuantum orbital. Bilangan ini menunjukkan bentuk orbital dari elektron. Selain itu, bilangan kuantum azimut juga menunjukkan nilai nilai momentum sudut suatu elektron, dan menunjukkan di subkulit (sub lintasan) tempat pergerakan elektron terjadi.

model-atom-modern

Nilai kuantum azimut ditunjukkan dengan hurup l kecil yang besarnya bergantung pada bilangan kuantum utama. Untuk nilai n tertentu, l mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n -1).

Bila n = 1, hanya ada satu nilai l yang mungkin, yaitu l = n – 1 = 1 – 1 = 0. Bila n = 2 ada dua nilai l, 0 dan 1. Bila n = 3, ada tiga nilai l, yaitu 0, 1, 2. Subkulit l = 0 disebut subkulit s (sharp), subkulit l = 1 adalah p (principle), subkulit l = 2 disebut d (diffuse), dan subkulit l = 3 disebut f (fundamental). Jadi, bila l = 0, kita mempunyai sebuah orbital s, bila l = 1 kita mempunyai orbital p, dan seterusnya.

Besar momentum sudut elektron dinyatakan dengan persamaan:

rumus-momentum-sudut-elektron

Dengan
L= momentum sudut elektron
l = bilangan kuantum azimut
h = konstanta Planck (6,63 x 10-34 Js)

Bilangan kuantum orbital muncul karena teramatinya efek Zeeman. Pieter Zeeman mengamati suatu gejala terpisahnya garis-garis dalam suatu spektrum bila sumber spektrum dipaparkan pada medan magnet. Garis spektrum cahaya terjadi bila elektron-elektron dalam atom berubah dari tingkat energi yang satu ke tingkat energi yang lain.

pieter-zeeman

Pada efek Zeeman normal, satu garis tunggal pecah menjadi tiga garis bila arah medan tegak lurus lintasan cahaya, atau pecah menjadi dua garis bila arah medan sejajar lintasan cahaya.

Gejala ini dapat diterangkan dengan prinsip elektromagnetik klasik, yaitu gerakan elektron orbital di dalam sumber yang menjadi semakin cepat atau semakin lambat akibat pengaruh medan yang bekerja.

Bilangan kuantum magnetik

Bilangan kuantum ini menentukan orientasi dari orbit elektron dalam medan magnet. Nilai m yang mungkin yaitu -l, -(l – 1), …, -1, 0, 1, …, (l – 1), + l. Di subkulit s (yaitu bila l = 0) nilai m= 0.

Di subkulit p (yaitu bila l = 1) nilai m yang mungkin adalah +1, 0, dan -1, jadi ada tiga orbital p pada subkulit p, yang biasanya dibedakan dengan px, py, dan pz. Dalam keadaan normal, ketiga orbital ini memiliki tingkat energi yang sama. Dalam setiap nilai bilangan kuantum orbital (l) memiliki nilai bilangan kuantum magnetik (m) sebanyak (2l +1).

Bilangan kuantum magnetik (m) merupakan proyeksi vektor l pada suatu sumbu z sembarang seperti yang dijelaskan oleh Gambar 9.12. Elektron dalam suatu atom dengan momentum sudut tertentu dapat berinteraksi dengan medan magnetik luarBila arah medan magnetik luar adalah sejajar dengan sumbu z, maka nilai L dalam arah z memenuhi persamaan:

momentum-sudut-arah-magnetik

arah-medan-magnetik-elektron

Bilangan kuantum spin

Disamping bergerak mengelilingi inti atom, elektron juga berputar pada sumbunya yang disebut dengan spin. Spin dapat menimbulkan momen magnetik yang memiliki dua kemungkinan putaran yang saling berlawanan arah.

Arah putaran ini dinyatakan dengan nilai bertanda +1/2 dengan notasi penulisan anak panah yang arahnya ke atas dan arah yang lain diberi tanda -1/2 dengan notasi penulisan anak panah ke arah bawah.

momentum-spin

Sub kulit s hanya memiliki sebuah orbital, sehingga sub kulit ini hanya dapat menampung dua buah elektron. Sub kulit p memiliki tiga orbital yaitu px, py, dan pz yang masinng-masing memiliki dua elektron yang arah spinnnya ke atas dan ke bawah sehingga orbital p ini akan mampu menampung enam buah elektron.

Contoh soal

1. Berapakah jumalah maksimum elektron yang mungkin terdapat pada tingkat utama di n = 3?

Penyelesaian

Untuk menentukan jumlah elektron maksimum kita dapat menggunakan persamaan

nmax=2n² = 2(3)² = 18 elektron

2. Untuk bilangan kuantum l = 2 tentukanlah besar momentum sudut elektron dan momentum sudut elektron pada arah sumbu z

Penyelesaian

Bilangan kuantum magnetik yang mungkin untuk l = 3 dapat ditentukan dengan

m =-l, -(l-1),..0.., (l-1), +l
m = -2, -1, 0, 1, 2

Momentum sudut elektron untuk l =2

soal-momentum-sudut-elektron-atom

3. Momentum sudut elektron dalam arah sumbu z untuk berbagai nilai bilangan kuantum magnetik

m = -2 maka L = -2 h/2π =- h/π
m = -1 maka L = – h/2π
m = 0 maka L = 0
m = 1 maka L = h/2π
m = 1 maka L = h/π

4. Berikan nilai-nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum orbital (l ), dan bilangan kuantum magnetik m untuk orbital-orbital pada subkulit 4d!

Penyelesaian

Penunjukkan bilangan kuantum dari 4 d yaitu angka pertama menunjukkan bilangan kuantum utama dan notasi dapat digunakan untuk mengetahui bilangan kuatum azimut. Dengan demikian:

n = 4, l = 2, m = -2, -1, 0, 1,2.

Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

 

To Top