Bilangan-bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan Kuantum Utama (n)
• Menyatakan nomer kulit tempat elektron berada atau
bilangan ini juga menyatakan ukuran orbital/ jarak/ jari-jari
atom.
• Dinyatakan dengan bilangan bulat positif.
• Mempunyai dua fungsi utama:
a) Untuk meramalkan besarnya jari-jari rata-rata atom (jarak
inti atom ke kulit atom)
b) Untuk mengetahui besarnya energi ionisasi.
Harga n
1
2
3
4
dan seterusnya
Lambang kulit
K
L
M
N
dan seterusnya
Bilangan Kuantum Azimut (l)
• Membagi kulit menjadi subkulit, yaitu tempat elektron berada
dan juga menyatakan bentuk orbital.
• Banyaknya subkulit tempat elektron berada bergantung pada
nilai bilangan kuantum utama (n).
• Nilai l = 0 sampai dengan (n – 1)
• Bentuk orbital biasanya dinyatakan dengan lambang s, p, d, f
dan seterusnya, masing-masing untuk nilai l = 0, 1, 2, 3 dst.
Nilai l
0
1
2
3
4
dan seterusnya
Lambang orbital
s
p
d
f
g
dan seterusnya
• Semakin besar nilai n, semakin besar ukuran orbital dan
semakin tinggi tingkat energinya.
Bilangan Kuantum Azimuth (l)
• Banyaknya subkulit dari suatu kulit bergantung pada
banyaknya nilai bilangan kuantum azimuth yang diijinkan
untuk kulit itu.
• Subkulit dinyatakan dengan kombinasi satu angka (yaitu nilai
n) dan satu huruf (yaitu s, p, d, atau f sesuai dengan jenis
orbitnya.
Kulit atom
Harga l yang diizinkan
Subkulit
Banyaknya
Subkulit
K (n = 1)
0
1s
1
L (n = 2)
0, 1
2s, 2p
2
M (n = 3)
0, 1, 2
3s, 3p, 3d
3
N (n = 4)
0, 1, 2, 3
4s, 4p, 4d, 4f
4
dst
0, 1, 2, 3, 4, ….., (n – 1)
….
….
Bilangan Kuantum Magnetik (m)
• Menyatakan arah orientasi elektron dalam ruang, atau dengan kata lain
merupakan ruang di mana elektron berada.
• Nilai m bergantung pada bilangan kuantum azimuthnya.
• Nilai m = -l sampai +l
• Jumlah orbital dalam setiap subkulit = 2l + 1
Bilangan
Kuantum
Orbital
Tanda
Orbital
Bilangan
Kuantum
Magnetik
Gambaran Orbital
Jumlah
Orbital
0
S
0
1
1
P
-1, 0, +1
3
2
d
-2, -1, 0, +1, +2
5
Bilangan Kuantum Spin (ms atau s)
• Merupakan arah putaran elektron pada sumbunya.
• Selain berputar mengelilingi inti tetapi elektron juga berotasi.
• Kemungkinan gerak dari elektron adalah gerakan searah
jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.
• Untuk mempermudah, maka suatu orbital digambarkan
dengan segi empat dan kedua elektron yang terdapat dalam
orbital ini berputar mengelilingi sumbu dengan arah yang
berlawanan.
Hubungan Keempat Bilangan Kuantum
Kulit
n
l
m
SubKulit
Gambaran Orbital yang
Mungkin
Jumlah
Orbital
Jumlah
Elektron
Maksimum
Subkulit
Kulit
K
1
0
0
1s
1
2
2
L
2
0
0
2s
1
2
8
1
-1, 0, +1
2p
3
6
0
0
3s
1
2
1
-1, 0, +1
3p
3
6
2
-2, -1, 0,
+1, +2
3d
5
10
M
3
18
Atom dengan Banyak Elektron
• Tingkat energi orbital hanya ditentukan oleh bilangan
kuantum utama (n)-nya.
• Dalam atom atau spesi multi elektron, adanya tolak-menolak
antarelektron membuat pemisahan tingkat energi di antara
subkulit dalam satu kulit.
Penulisan Tingkat Energi
Caranya:
• Semakin besar nilai (n+l), semakin
tinggi tingkat energinya.
• Jika harga (n+l) sama, maka
subkulit yang harga n-nya lebih
besar memiliki tingkat energi
yang lebih tinggi.
Subkulit
n
l
N+l
3p
3
1
4
3d
3
2
5
4s
4
0
4
Soal
• Urutkan orbital-orbital
berikut berdasarkan tingkat
energinya!
a. 3s, 3p, dan 3d
b. 5s, 4p, 4d, dan 5p
Asas Larangan Pauli
• Dalam suatu atom, tidak boleh ada dua elektron yang
mempunyai keempat bilangan kuantum (n, l, m, dan s) yang
sama.
• Satu orbital maksimum berisi dua elektron dengan spin yang
berlawanan.
• Jumlah orbital pada kulit ke-n = n2
• Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n = 2n2
• Berdasarkan asas, larangan Pauli, maka
setiap elektron dalam satu atom mempunyai
1 set bilangan kuantum yang spesifik.
Soal:
Berapakah jumlah maksimum elektron dalam
subkulit 3d dan subkulit 4f?
Konfigurasi Elektron
• Asas Aufbau
Pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang lebih
rendah kemudian ke tingkat energi yang lebih tinggi.
• Aturan Hund
Menurut Hund, pada pengisian orbital-orbital dengan
tingkat energi yang sama, yaitu orbital-orbital dalam satu
subkulit, mula-mula elektron akan menempati orbital secara
sendiri-sendiri dengan spin yang paralel, baru kemudian
berpasangan.
Soal:
Gambarlah diagram orbital untuk unsur dengan nomor atom 17!
1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d6p-7s-5f-6d-7p......
Catatan tentang Konfigurasi Elektron
• Dua cara menuliskan urutan subkulit
a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 = urutan tingkat energinya
b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 = subkulit dari kulit yang sama dikumpulkan
• Menyingkat penulisan konfigurasi elektron dengan menggunakan
konfigurasi elektron gas mulia
a. Ne (Z = 10) = 1s2 2s2 2p6
Na (Z = 11) = 1s2 2s2 2p6 3s1
Na (Z = 11) = [Ne] 3s1
• Kestabilan subkulit d yang Terisi Penuh atau Setengah Penuh
a. Cr (Z = 24) = [Ar] 3d4 4s2 → [Ar] 3d5 4s1
b. Cu (Z = 29) = [Ar] 3d9 4s2 → [Ar] 3d10 4s1
Soal:
a. Tuliskan konfigurasi elektron dari unsur dengan nomor atom 19!
b. Tuliskan konfigurasi elektron dari unsur 42Mo!
Penulisan Konfigurasi Elektron
Konfigurasi Elektron Ion
• Ion tunggal yang bermuatan x+
terbentuk dari atom netralnya
dengan melepas x elektron.
Al (Z = 13) = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Al3+ = 1s2 2s2 2p6
Elektron Valensi
•
•
•
•
Elektron valensi adalah elektron
yang dapat digunakan untuk
pembentukan ikatan kimia.
Golongan utama ns dan np
Golongan transisi (n – 1)d dan ns
Na = [Ne] 3s1
Kulit valensi Na = 3s
Jumlah elektron valensi 1
Fe = [Ar] 4s2 3d6
Kulit valensi Fe = 3d dan 4s
Jumlah elektron valensi = 6+2 = 8
• Ion tunggal yang bermuatan xterbentuk dari atom netralnya
dengan menyerap x elektron.
Cl (Z = 17) = [Ne] 3s2 3p5
Cl- = [Ne] 3s2 3p6
•
Soal:
Tuliskan konfigurasi elektron dari ion
Mg2+ (Z Al = 12)!
Soal:
Tentukan kulit valensi dan jumlah
elektron valensi dari unsur S (Z = 16)!
PR
a. Berapa orbital pada kulit L (n = 2)? Tuliskan bilanganbilangan kuantum dari semua orbital tersebut!
b. Berikan penjelasan singkat tentang makna dari asas aufbau,
asas larangan Pauli, dan kaidah Hund.
c. Tuliskan konfigurasi elektron singkat (menggunakan
konfigurasi elektron gas mulia) dari unsur Si dan Ag!
d. Tulislah konfigurasi elektron dari ion-ion S2- dan Co3+!
e. Tentukan kulit valensi dari jumlah elektron valensi dari P (Z =
15) dan V (Z = 23)!