Presentasi Powerpoint Pengajar
oleh
Penerbit ERLANGGA
Divisi Perguruan Tinggi

                                 Bab 7

           Struktur Elektron Atom
Sifat Gelombang




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

                 laju (u) gelombang = λ x ν
                                                            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
                         λxν=c
                                                               7.1
7.1
foton memiliki frekuensi 6,0 x 104 Hz. Ubahlah
  frekuensi ini menjadi panjang gelombang (nm). Apakah
  frekuensi ini dapat terlihat?

                                     λ
λxν=c
  λ = c/ν                          ν
  λ = 3,00 x 108 m/dt / 6,0 x 104 Hz
  λ = 5,0 x 103 m
  λ = 5,0 x 1012 nm



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


                                                  7.1
Masalah #2, “Efek Fotolistrik”
                                    hν
Ditemukan Einstein di th 1905

   Caya memiliki:
                                         KE e-
   1. sifat2 gelombang
   2. sifat2 partikel


foton merupakan “partikel” cahaya

     hν = EK + EB
     EK = hν - EB


                                                 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.




E=hxν
E=hxc/λ
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




                                                                7.2
Alur Spektrum Pancar dari Atom Hidrogen




                                          7.3
7.3
Model Atom Bohr
   (1913)
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.
                    1
       En = -RH (        )
                    n2
 n (bilangan kuantum utama) = 1,2,3,…
 RH (konstanta Rydberg) = 2,18 x 10-18J
                                          7.3
E = hν




E = hν




                  7.3
Efoton = ∆E = Ef - Ei
 ni = 3   ni = 3
                                1
                    Ef = -RH ( 2    )
                               nf
ni = 2
                                1
          nf = 2    Ei = -RH ( 2    )
                               ni
                              1         1
                   ∆E = RH( 2                 )
                              ni        n2
                                         f



nnf= 11
 f =




                                             7.3
Hitung panjang gelombang (dlm nm) dari
    suatu foton yg dipancarkan oleh atom
    hidrogen ketika elektron turun dari kondisi n =
    5 menjadi kondisi n = 3.
                   1     1
Efoton = ∆E = RH( 2       2 )
                  ni    nf
Efoton = 2,18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9)
Efoton = ∆E = -1,55 x 10-19 J
 Efoton = h x c / λ
      λ = h x c / Efoton
      λ = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 108 (m/dt)/1,55 x 10-19J
     λ = 1.280 nm
                                                            7.3
Kenapa energi e-
         terkuantisasi?




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

  2πr = nλ   λ = h/mu
    u = kecepatan e-
     m = massa e-
                           7.4
Berapakah panjang gelombang Broglie
    (dlm nm) pada bola Ping-Pong seberat
    2.5 g yg bergerak 15,6 m/dt?



λ = h/mu     h dlm J•s   m dlm kg        u dlm (m/dt)
λ = 6,63 x 10-34 / (2,5 x 10-3 x 15,6)
λ = 1,7 x 10-32 m = 1,7 x 10-23 nm




                                                        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
        Unsur misterius tersebut dinamakan Helium

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




                                                         7.4
Kimia dalam Kehidupan: Laser – Sinar yang Kuat




Sinar Laser (1) intens, (2) monoenergetik, dan (3) koheren
                                                             7.4
Kimia dalam Kehidupan: Mikroskop Elekton


 λe = 0,004 nm
                     Gambar STM dari atom besi
                      Pd permukaan tembaga




                                            7.4
Rumus Gelombang Schrodinger
In 1926 Schrodinger menulis suatu rumusan yang
mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan gelombang
dari e-
Fungsi gelombang (Ψ) menyatakan:
  1. energi e- memiliki jml tertentu Ψ
  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
    Ψ = fn(n, l, ml, ms)

bilangan kuantum utama n

n = 1, 2, 3, 4, ….

        jarak e- dari inti



       n=1       n=2         n=3



                                    7.6
Dimana 90% dari
kerapatan e- untuk
orbital 1s




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




                                       7.6
Rumus Gelombang Schrodinger
                   Ψ = fn(n, l, ml, ms)
        Bilangan kuantum momentum sudut l
      Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1


                                  l=0     orbital s
       n = 1, l = 0
                                 l=1      orbital p
    n = 2, l = 0 or 1
                                 l=2      orbital d
   n = 3, l = 0, 1, or 2
                                 l=3      orbital f
Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e -

                                                      7.6
l = 0 (orbital s)




                    l = 1 (orbital p)




                                        7.6
l = 2 (orbital d)




                    7.6
Rumus Gelombang Schrodinger

             Ψ = fn(n, l, ml, ms)

     Bilangan kuantum magnetik ml

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

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

        orientasi orbital dlm ruang

                                                  7.6
ml = -1             ml = 0            ml = 1




ml = -2      ml = -1   ml = 0   ml = 1      ml = 2
                                                  7.6
Rumus Gelombang Schrodinger


Ψ = fn(n, l, ml, ms)
bilangan kuantum spin elektron ms
ms = +½ or -½



                                    ms = +½   ms = -½



                                                  7.6
Rumus Gelombang Schrodinger
                   Ψ = fn(n, l, ml, ms)
Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikan
oleh fungsi gelombang khas Ψ.
Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron2 dlm satu
atom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama.



                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
                    Ψ = 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

            Ψ = (n, l, ml, ½) or Ψ = (n, l, ml, -½)
            Satu orbital dapat menampung 2 elektron       7.6
Berapa banyak orbital 2p terdapat pada atom?

n=2
        jika l = 1, maka ml = -1, 0, or +1
 2p
        3 orbital
l=1



 Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada
 subkulit 3d?
 n=3    If l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, or +2

  3d    5 orbital dapat menampung total 10 e-

  l=2                                              7.6
Energi di orbital pada atom dg satu elektron
Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n




                                    n=3

                       n=2
                                          1
                             En = -RH (        )
                                          n2



             n=1

                                                        7.7
Energi di orbital pd atom dg banyak elektron
          Energi ditentukan oleh n dan l




                                            n=3 l = 2

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

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




                    n=1 l = 0
                                                  7.7
“Tata cara pengisian” elektron pd orbital dg energi terendah
                     (prinsip Aufbau)




                             C 6 elektron
                             B 5 elektron
                   ??
                             Be 4 elektron
                             Li 3 elektron
                             Li 1s22s1
                             Be 1s22s2
                              B 1s22s22p1
     He 2 elektron H 1 elektron

                    H 1s1      He 1s2
                                                           7.7
Susunan elektron yang paling stabil dalam
subkulit adalah susunan dengan jumlah
spin paralel terbanyak (aturan Hund).


                  Ne 10 elektron
                  F 9 elektron
                  O 8 elektron
                  N 7 elektron
                  C 6 elektron

                  C 1s22s22p2
                  N 1s22s22p3
                  O 1s22s22p4
                  F 1s22s22p5
                  Ne 1s22s22p6
                                            7.7
Urutan pengisian subkulit pada atom berelektron banyak




   1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
                                                               7.7
Konfigurasi electron merupakan bagaimana elektron
tersebar di antara berbagai orbital atom.

                                   jumlah elektron
                                pd orbital atau subkulit
                          1s1
    Bilangan kuantum utama n    Bilangan kuantuk
                                momentum sudut l


                   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
   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
                                                        7.8
Subkulit terluar yang terisi dengan elektron




                                               7.8
7.8
Paramagnetik               Diamagnetik
Elektron tdk berpasangan   Seluruh elektron berpasangan


        2p                            2p
                                                    7.8

Bab7

  • 1.
    Presentasi Powerpoint Pengajar oleh PenerbitERLANGGA Divisi Perguruan Tinggi Bab 7 Struktur Elektron Atom
  • 2.
    Sifat Gelombang Panjang gelombang(λ) 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
  • 3.
    Sifat Gelombang Frekuensi (ν)adalah jumlah gelombang yang melewati titik tertentu dalam 1 dtk (Hz = 1 siklus/dt). laju (u) gelombang = λ x ν 7.1
  • 4.
    Maxwell (1873), menyatakanbahwa 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 λxν=c 7.1
  • 5.
  • 6.
    foton memiliki frekuensi6,0 x 104 Hz. Ubahlah frekuensi ini menjadi panjang gelombang (nm). Apakah frekuensi ini dapat terlihat? λ λxν=c λ = c/ν ν λ = 3,00 x 108 m/dt / 6,0 x 104 Hz λ = 5,0 x 103 m λ = 5,0 x 1012 nm Gelombang radio 7.1
  • 7.
    Masalah #1, “BlackBody Problem” Diselesaikan oleh Planck pada tahun 1900 Energi (cahaya) dapat dipancarkan atau diserap hanya dalam kuantitas diskrit (kuantum). E=hxν Konstanta Planck (h) h = 6,63 x 10-34 J•s 7.1
  • 8.
    Masalah #2, “EfekFotolistrik” hν Ditemukan Einstein di th 1905 Caya memiliki: KE e- 1. sifat2 gelombang 2. sifat2 partikel foton merupakan “partikel” cahaya hν = EK + EB EK = hν - EB 7.2
  • 9.
    Jika tembaga disinaridengan elektron berenergi tinggi, Sinar X akan dipancarkan. Hitung energi foton (dlm joule) jika panjang gelombang sinar X 0,154 nm. E=hxν E=hxc/λ 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 7.2
  • 10.
    Alur Spektrum Pancardari Atom Hidrogen 7.3
  • 11.
  • 12.
    Model Atom Bohr (1913) 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. 1 En = -RH ( ) n2 n (bilangan kuantum utama) = 1,2,3,… RH (konstanta Rydberg) = 2,18 x 10-18J 7.3
  • 13.
    E = hν E= hν 7.3
  • 14.
    Efoton = ∆E= Ef - Ei ni = 3 ni = 3 1 Ef = -RH ( 2 ) nf ni = 2 1 nf = 2 Ei = -RH ( 2 ) ni 1 1 ∆E = RH( 2 ) ni n2 f nnf= 11 f = 7.3
  • 15.
    Hitung panjang gelombang(dlm nm) dari suatu foton yg dipancarkan oleh atom hidrogen ketika elektron turun dari kondisi n = 5 menjadi kondisi n = 3. 1 1 Efoton = ∆E = RH( 2 2 ) ni nf Efoton = 2,18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9) Efoton = ∆E = -1,55 x 10-19 J Efoton = h x c / λ λ = h x c / Efoton λ = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 108 (m/dt)/1,55 x 10-19J λ = 1.280 nm 7.3
  • 16.
    Kenapa energi e- terkuantisasi? De Broglie (1924) menyatakan bahwa e- merupakan partikel dan gelombang. 2πr = nλ λ = h/mu u = kecepatan e- m = massa e- 7.4
  • 17.
    Berapakah panjang gelombangBroglie (dlm nm) pada bola Ping-Pong seberat 2.5 g yg bergerak 15,6 m/dt? λ = h/mu h dlm J•s m dlm kg u dlm (m/dt) λ = 6,63 x 10-34 / (2,5 x 10-3 x 15,6) λ = 1,7 x 10-32 m = 1,7 x 10-23 nm 7.4
  • 18.
    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 Unsur misterius tersebut dinamakan Helium Pd th 1895, William Ramsey menemukan helium pada suatu mineral uranium. 7.4
  • 19.
    Kimia dalam Kehidupan:Laser – Sinar yang Kuat Sinar Laser (1) intens, (2) monoenergetik, dan (3) koheren 7.4
  • 20.
    Kimia dalam Kehidupan:Mikroskop Elekton λe = 0,004 nm Gambar STM dari atom besi Pd permukaan tembaga 7.4
  • 21.
    Rumus Gelombang Schrodinger In1926 Schrodinger menulis suatu rumusan yang mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan gelombang dari e- Fungsi gelombang (Ψ) menyatakan: 1. energi e- memiliki jml tertentu Ψ 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
  • 22.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ = fn(n, l, ml, ms) bilangan kuantum utama n n = 1, 2, 3, 4, …. jarak e- dari inti n=1 n=2 n=3 7.6
  • 23.
    Dimana 90% dari kerapatane- untuk orbital 1s kerapatan e- (orbital 1s) turun dg cepat ketika jarak dari inti bertambah 7.6
  • 24.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ = fn(n, l, ml, ms) Bilangan kuantum momentum sudut l Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1 l=0 orbital s n = 1, l = 0 l=1 orbital p n = 2, l = 0 or 1 l=2 orbital d n = 3, l = 0, 1, or 2 l=3 orbital f Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e - 7.6
  • 25.
    l = 0(orbital s) l = 1 (orbital p) 7.6
  • 26.
    l = 2(orbital d) 7.6
  • 27.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ = fn(n, l, ml, ms) Bilangan kuantum magnetik ml Untuk nilai tertentu l ml = -l, …., 0, …. +l Jika l = 1 (orbital p), ml = -1, 0, or 1 Jika l = 2 (orbital d), ml = -2, -1, 0, 1, or 2 orientasi orbital dlm ruang 7.6
  • 28.
    ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = -2 ml = -1 ml = 0 ml = 1 ml = 2 7.6
  • 29.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ= fn(n, l, ml, ms) bilangan kuantum spin elektron ms ms = +½ or -½ ms = +½ ms = -½ 7.6
  • 30.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ = fn(n, l, ml, ms) Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikan oleh fungsi gelombang khas Ψ. Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron2 dlm satu atom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama. Tiap kursi teridentifikasi secara khusus (E, R12, S8) Tiap posisi hanya dapat menampung satu individu pada suatu waktu 7.6
  • 31.
  • 32.
    Rumus Gelombang Schrodinger Ψ = 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 Ψ = (n, l, ml, ½) or Ψ = (n, l, ml, -½) Satu orbital dapat menampung 2 elektron 7.6
  • 33.
    Berapa banyak orbital2p terdapat pada atom? n=2 jika l = 1, maka ml = -1, 0, or +1 2p 3 orbital l=1 Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada subkulit 3d? n=3 If l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, or +2 3d 5 orbital dapat menampung total 10 e- l=2 7.6
  • 34.
    Energi di orbitalpada atom dg satu elektron Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n n=3 n=2 1 En = -RH ( ) n2 n=1 7.7
  • 35.
    Energi di orbitalpd atom dg banyak elektron Energi ditentukan oleh n dan l n=3 l = 2 n=3 l = 1 n=3 l = 0 n=2 l = 1 n=2 l = 0 n=1 l = 0 7.7
  • 36.
    “Tata cara pengisian”elektron pd orbital dg energi terendah (prinsip Aufbau) C 6 elektron B 5 elektron ?? Be 4 elektron Li 3 elektron Li 1s22s1 Be 1s22s2 B 1s22s22p1 He 2 elektron H 1 elektron H 1s1 He 1s2 7.7
  • 37.
    Susunan elektron yangpaling stabil dalam subkulit adalah susunan dengan jumlah spin paralel terbanyak (aturan Hund). Ne 10 elektron F 9 elektron O 8 elektron N 7 elektron C 6 elektron C 1s22s22p2 N 1s22s22p3 O 1s22s22p4 F 1s22s22p5 Ne 1s22s22p6 7.7
  • 38.
    Urutan pengisian subkulitpada atom berelektron banyak 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s 7.7
  • 39.
    Konfigurasi electron merupakanbagaimana elektron tersebar di antara berbagai orbital atom. jumlah elektron pd orbital atau subkulit 1s1 Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantuk momentum sudut l diagram orbital H 1s1 7.8
  • 40.
    Berapakah konfigurasi elektronMg? Mg 12 elektron 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s 1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron 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 7.8
  • 41.
    Subkulit terluar yangterisi dengan elektron 7.8
  • 42.
  • 43.
    Paramagnetik Diamagnetik Elektron tdk berpasangan Seluruh elektron berpasangan 2p 2p 7.8