Senin, 04 Februari 2013

Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital

Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital- Energi elektron dalam suatu orbital ditentukan oleh berbagai bilangan seperti bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Energi perputaran elektron pada sumbunya ditentukan oleh bilangan kuantum spin (s).
Bilangan kuantum utama (
n), berharga 1, 2, 3, 4, …dan seterusnya.
Bilangan kuantum ini sesuai dengan kulit-kulit elektron dalam suatu atom karena tingkat energi biasa dinyatakan dengan kulit.
Bilangan kuantum utama (n) : 1 2 3 4 …
Sesuai dengan kulit ke : 1 2 3 4 …
K L M N …
Dengan demikian bilangan kuantum utama menunjukkan besarnya lintasan elektron.
Bilangan kuantum azimuth (
l), berharga 0, 1, 2, 3, … (n – 1)
Bilangan kuantum ini menunjukkan di subkulit (sublintasan) mana elektron bergerak dan juga menentukan bentuk orbital.
subkulit l = 0 juga disebut orbital s (sharp)
subkulit l = 1 juga disebut orbital p (principle)
subkulit l = 2 juga disebut orbital d (diffuse)
subkulit l = 3 juga disebut orbital f (fundamental)
Setiap kulit mempunyai subkulit sesuai nomor kulitnya, misalnya:
n = 1 (kulit K) mempunyai harga l = 0, … (1 – 1) = 0
Kulit ke-1 (K) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital 1s
n
= 2 (kulit L) mempunyai harga l = 0, … (2 – 1) = 0, 1
Kulit ke-2 (L) mempunyai 2 subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital 2s dan subkulit l = 1 atau orbital 2p
n
= 3 (kulit M) mempunyai harga l = 0, … (3 – 1) = 0, 1, 2
Kulit ke-3 (M) mempunyai 3 subkulit, yaitu:
subkulit l = 0 atau orbital 3s
subkulit l = 1 atau orbital 3p
subkulit l = 2 atau orbital 3d
n
= 4 (kulit N) mempunyai harga l = 0, … (4 – 1) = 0, 1, 2, 3
Kulit ke-4 (N) mempunyai 4 subkulit, yaitu:
subkulit l = 0 atau orbital 4s
subkulit l = 1 atau orbital 4p
subkulit l = 2 atau orbital 4d
subkulit l = 3 atau orbital 4f
Bilangan kuantum magnetik (m), berharga –l, …, 0, … +l
Bilangan kuantum ini menentukan kedudukan atau orientasi orbital, atau juga menunjukkan adanya satu atau beberapa tingkat energi setingkat yang merupakan penyusun suatu subkulit. Setiap harga l mempunyai harga m.
Contoh:
Untuk n = 3 maka harga l = 0, 1, dan 2.
l = 0 (orbital s), harga m = 0 berarti mempunyai 1 tingkat energi atau 1 orbital.
l = 1 (orbital p), harga m = –1, 0, +1, berarti mempunyai 3 tingkat energi setingkat atau 3 orbital yaitu: px, py, dan pz.
l = 2 (orbital d), harga m = –2, –1, 0, +1, +2 berarti mempunyai 5 tingkat energi yang setingkat atau 5 orbital yaitu: dx – y, dy – z, dx – z, dx2­- y2 , dz2 .
l
= 3 (orbital f), harga m = –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3 berarti mempunyai 7 tingkat energi yang setingkat atau 7 orbital.
Kesimpulan:
orbital s (l = 0) mempunyai 1 orbital, yang harga m-nya = 0.
orbital p (l = 1) mempunyai 3 orbital, yang harga m-nya: –1, 0, dan +1.
orbital d (l = 2) mempunyai 5 orbital, yang harga m-nya: –2, –1, 0, +1, dan +2.
orbital f (l = 3) mempunyai 7 orbital, yang harga m-nya: –3, –2, –1, 0, +1, +2, dan +3.
Orbital pada suatu subkulit mempunyai bentuk tertentu dan letaknya dalam ruang tertentu pula.
Gambar 1.5 Bentuk orbital s
Gambar 1.5 Bentuk orbital s
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan matematis orbital s berbentuk bola, artinya: elektron yang ada pada orbital s berada sama jauh dan segala arah terhadap inti atom. Sedangkan orbital p mempunyai bentuk seperti balon terpilin. Orbital p mempunyai 3 orbital, masing-masing terletak pada sumbu x, y, dan z sehingga orbital p dibedakan atas px, py, dan pz.
Gambar 1.6 Bentuk orbital-orbital px, py, pz
Gambar 1.6 Bentuk orbital-orbital px, py, pz
Orbital d mempunyai 5 orbital tersebar di antara sumbu-sumbu ruang x, y, dan z yang masing-masing dibedakan atas dz2,,dx2­- y2 , dxz, dxy, dyz,
Gambar 1.7 Bentuk orbital-orbital d
Gambar 1.7 Bentuk orbital-orbital d
Bilangan kuantum spin (s), berharga + ½ dan – ½ (kemungkinan putar kanan = ½ dan kemungkinan putar kiri = ½ ).
Bilangan kuantum ini memberikan gambaran tentang arah perputaran elektron pada sumbunya sendiri. Setiap m mempunyai harga s = + ½ dan s = – ½.
Gambar 1.8 satu elektron mempunyai s
Gambar 1.8 satu elektron mempunyai s = + ½ atau s = – ½
Tabel 1.1 Distribusi elektron sesuai bilangan kuantum yang dimilikinya
Bilangan kuantum
Banyaknya elektron pada:
n (kulit)
l (subkulit)
m
s
subkulit
kulit
1 (K)
0 (s)
0
+ ½
2
2
2 (L)
0 (s)
0
+ ½
2
8
1 (p)
-1
+ ½
6
0
+ ½
+1
+ ½
3 (M)
0 (s)
0
+ ½
2
18
1 (p)
-1
+ ½
6
0
+ ½
+1
+ ½
2 (d)
-2
+ ½
10
-1
+ ½

0
+ ½

+1
+ ½

+2
+ ½

4 (N)
0 (s)
0
+ ½
2
32
1 (p)
-1
+ ½
6
0
+ ½
+1
+ ½
2 (d)
-2
+ ½
10
-1
+ ½
0
+ ½
+1
+ ½
+2
+ ½
3 (f)
-3
+ ½
14
-2
+ ½
-1
+ ½
0
+ ½
+1
+ ½
+2
+ ½
+3
+ ½