Struktur Elektron Atom

Bab 7

Presentasi Powerpoint PengajarolehPenerbit ERLANGGADivisi Perguruan Tinggi

Sifat Gelombang

Panjang gelombang () menyatakan jarak di antara titik-titik yang identik pd gelombang2 yang berurutan.

Amplitudo adalah jarak vertikal dari garis tengah gelombang ke puncak atau lembah.

7.1

Sifat Gelombang

Frekuensi () adalah jumlah gelombang yang melewati titik tertentu dalam 1 dtk (Hz = 1 siklus/dt).

laju (u) gelombang = x 7.1

Maxwell (1873), menyatakan bahwa cahaya yang terlihat terdiri dari gelombang elektromagnetik.

Radiasi Elektromagnetik adalah emisi dan transmisi energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Kecepatan cahaya (c) dlm tabung = 3,00 x 108 m/dt

Seluruh radiasi elektromagnetik x c

7.1

7.1

x = c = c/ = 3,00 x 108 m/dt / 6,0 x 104 Hz = 5,0 x 103 m

Gelombang radio

foton memiliki frekuensi 6,0 x 104 Hz. Ubahlahfrekuensi ini menjadi panjang gelombang (nm). Apakahfrekuensi ini dapat terlihat?

= 5,0 x 1012 nm

7.1

MASALAH #1, “BLACK BODY PROBLEM”DISELESAIKAN OLEH PLANCK PADA TAHUN 1900

Energi (cahaya) dapat dipancarkan atau diserap hanya dalam kuantitas diskrit (kuantum).

E = h x Konstanta Planck (h)h = 6,63 x 10-34 J•s

7.1

Caya memiliki:1. sifat2 gelombang2. sifat2 partikel

h = KE + BE

Masalah #2, “Efek Fotolistrik”Ditemukan Einstein di th 1905

foton merupakan “partikel” cahaya

KE = h - BE

h

KE e-

7.2

E = h x

E = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 10 8 (m/s) / 0,154 x 10-9 (m)

E = 1,29 x 10 -15 J

E = h x c /

7.2

Jika tembaga disinari dengan elektron berenergi tinggi, Sinar X akan dipancarkan. Hitung energi foton (dlm joule) jika panjang gelombang sinar X 0,154 nm.

7.3

Alur Spektrum Pancar dari Atom Hidrogen

7.3

1. e- hanya dapat memiliki besaran energi yg spesifik (terkuantisasi).

2. cahaya dipancarkan sebagai gerakan e- dari suatu tingkat energi level tingkat energi yg lebih rendah.

Model Atom Bohr (1913)

En = -RH ( )1n2

n (bilangan kuantum utama) = 1,2,3,…

RH (konstanta Rydberg) = 2,18 x 10-18J7.3

E = h

E = h

7.3

Efoton = E = Ef - Ei

Ef = -RH ( )1n2

f

Ei = -RH ( )1n2

i

i fE = RH( )

1n2

1n2

nf = 1

ni = 2

nf = 1

ni = 3

nf = 2

ni = 3

7.3

Efoton = 2,18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9)

Efoton = E = -1,55 x 10-19 J

= 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 108 (m/dt)/1,55 x 10-19J

= 1.280 nm

Hitung panjang gelombang (dlm nm) dari suatu foton yg dipancarkan oleh atom hidrogen ketika elektron turun dari kondisi n = 5 menjadi kondisi n = 3.

Efoton = h x c /

= h x c / Efoton

i fE = RH( )

1n2

1n2

Efoton =

7.3

De Broglie (1924) menyatakan bahwa e- merupakan partikel dan gelombang.

2r = n = h/mu

u = kecepatan e-

m = massa e-

Kenapa energi e- terkuantisasi?

7.4

= h/mu

= 6,63 x 10-34 / (2,5 x 10-3 x 15,6)

= 1,7 x 10-32 m = 1,7 x 10-23 nm

Berapakah panjang gelombang Broglie (dlm nm) pada bola Ping-Pong seberat 2.5 g yg bergerak 15,6 m/dt?

m dlm kgh dlm J•s u dlm (m/dt)

7.4

Kimia dalam Kehidupan: Unsur dari Matahari

Pd th 1868, Pierre Janssen mendeteksi garis gelap baru dalam spektrum pancaran matahari yang tidak sesuai dengan garis pancaran yang diketahui

Pd th 1895, William Ramsey menemukan helium pada suatu mineral uranium.

Unsur misterius tersebut dinamakan Helium

7.4

Kimia dalam Kehidupan: Laser – Sinar yang Kuat

Sinar Laser (1) intens, (2) monoenergetik, dan (3) koheren7.4

Kimia dalam Kehidupan: Mikroskop Elekton

Gambar STM dari atom besiPd permukaan tembaga

e = 0,004 nm

7.4

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

In 1926 Schrodinger menulis suatu rumusan yang mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan gelombang dari e-

Fungsi gelombang () menyatakan:

1. energi e- memiliki jml tertentu

2. probabilitas memperoleh e-

dalam suatu volume ruang

Rumus Schrodinger hanya dapat memprediksi atom hidrogen. Untuk sistem dg banyak elektron hanya dapat dilakukan perkiraan.

7.5

RUMUS GELOMBANG SCHRODINGER

fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum utama n

n = 1, 2, 3, 4, ….

n=1 n=2 n=3

7.6

jarak e- dari inti

kerapatan e- (orbital 1s) turun dg cepat ketika jarak dari inti bertambah

Dimana 90% dari kerapatan e- untukorbital 1s

7.6

= fn(n, l, ml, ms)

Bilangan kuantum momentum sudut l

Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1

n = 1, l = 0n = 2, l = 0 or 1

n = 3, l = 0, 1, or 2

Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e-

l = 0 orbital sl = 1 orbital p

l = 2 orbital d

l = 3 orbital f

Rumus Gelombang Schrodinger

7.6

l = 0 (orbital s)

l = 1 (orbital p)

7.6

l = 2 (orbital d)

7.6

= fn(n, l, ml, ms)

Bilangan kuantum magnetik ml

Untuk nilai tertentu lml = -l, …., 0, …. +l

orientasi orbital dlm ruang

Jika l = 1 (orbital p), ml = -1, 0, or 1Jika l = 2 (orbital d), ml = -2, -1, 0, 1, or 2

Rumus Gelombang Schrodinger

7.6

ml = -1 ml = 0 ml = 1

ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 27.6

= fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum spin elektron ms

ms = +½ or -½

Rumus Gelombang Schrodinger

ms = -½ms = +½

7.6

Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikanoleh fungsi gelombang khas .

Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron2 dlm satuatom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama.

Rumus Gelombang Schrodinger

= fn(n, l, ml, ms)

Tiap kursi teridentifikasi secara khusus (E, R12, S8)Tiap posisi hanya dapat menampung satu individu pada suatu waktu

7.6

7.6

Rumus Gelombang Schrodinger

= fn(n, l, ml, ms)

Kulit – elektron dengan nilai n yang sama

Subkulit – elektron dengan nilai n dan l yang sama

Orbital – elektron dg nilai n, l, dan ml yang sama

Berapa banyak elektron yg dapat ditampung orbital?

Jika n, l, dan ml tetap, maka ms = ½ or - ½

= (n, l, ml, ½)or= (n, l, ml, -½)

Satu orbital dapat menampung 2 elektron 7.6

Berapa banyak orbital 2p terdapat pada atom?

2p

n=2

l = 1

jika l = 1, maka ml = -1, 0, or +1

3 orbital

Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada subkulit 3d?

3d

n=3

l = 2

If l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, or +2

5 orbital dapat menampung total 10 e-

7.6

Energi di orbital pada atom dg satu elektron

Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n

En = -RH ( )1n2

n=1

n=2

n=3

7.7

Energi di orbital pd atom dg banyak elektron

Energi ditentukan oleh n dan l

n=1 l = 0

n=2 l = 0n=2 l = 1

n=3 l = 0n=3 l = 1

n=3 l = 2

7.7

“Tata cara pengisian” elektron pd orbital dg energi terendah(prinsip Aufbau)

H 1 elektron

H 1s1

He 2 elektron

He 1s2

Li 3 elektron

Li 1s22s1

Be 4 elektron

Be 1s22s2

B 5 elektron

B 1s22s22p1

C 6 elektron

? ?

7.7

C 6 elektron

Susunan elektron yang paling stabil dalam subkulit adalah susunan dengan jumlah spin paralel terbanyak (aturan Hund).

C 1s22s22p2

N 7 elektron

N 1s22s22p3

O 8 elektron

O 1s22s22p4

F 9 elektron

F 1s22s22p5

Ne 10 elektron

Ne 1s22s22p6

7.7

Urutan pengisian subkulit pada atom berelektron banyak

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s7.7

Konfigurasi electron merupakan bagaimana elektron tersebar di antara berbagai orbital atom.

1s1

Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantukmomentum sudut l

jumlah elektronpd orbital atau subkulit

diagram orbital

H

1s1

7.8

Berapakah konfigurasi elektron Mg?

Mg 12 elektron

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron

7.8

Tersusun menjadi [Ne]3s2[Ne] 1s22s22p6

Berapakah nomor kuantum yang mungkin bagi elektron subkulit terluar Cl?

Cl 17 elektron 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron

Elektron terakhir ditambahkan pd orbital 3p

n = 3 l = 1 ml = -1, 0, or +1 ms = ½ or -½

Subkulit terluar yang terisi dengan elektron

7.8

7.8

Paramagnetik

Elektron tdk berpasangan

2p

Diamagnetik

Seluruh elektron berpasangan

2p7.8