Nurul Afiqah20: Partikel Penyusun Atom dan Bilangan Kuantum

Partikel Penyusun Atom

Partikel penyusun atom merupakan unit dasar dan bahan bangunan dari sebuah unsur. Atom akan memulai reaksi dan proses kehidupan terpenting.

Partikel penyusun atom terdiri dari:

1. Elektron

Elektron ditemukan oleh J.J Thomson pada tahun 1897. Suatu elektron merupakan partikel subatomic yang ringan dan terikat pada inti dengan gaya tarik menarik diantara elektron negatif dan proton yang bermuatan positif. Besar muatan atom dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan pada tahun 1908 melalui proses percobaan dengan tetes minyak milikan.

2. Neutron

Neutron ditemukan oleh James Chadwick. Neutron tidak mempunyai muatan. Chadwick telah menemukan bahwa neutron terletak pada inti. Neutron terdiri dari partikel fundamental yang disebut sebagai quark. Hasil eksperimen Ruttherford pada penelitian penembakan lempengan emas menyatakan bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. Hal inilah yang menyebabkan atom bersifat netral.

3. Proton

Proton ditemukan oleh Eugene Goldstein pada tahun 1886 dengan melakukan percobaan tabung crookes yang telah dimodifikasi. Jumlah proton yang berada dalam inti atom disebut nomor atom unsur. Massa neutron dan proton hampir sama tetapi proton 1.836 kali lebih berat jika dibandingkan dengan elektron. Muatan positif diantara proton akan menyebabkan saling tolak.

4. Inti Atom

Ketika elektron dan proton telah ditemukan, Ernest Ruttherford melakukan penelitian penembakan lempeng tipis emas. Apabila atom hanya terdiri dari dua partikel bermuatan negatif dan positif, seharusnya sinar alfa yang ditembakan akan menembus lempengan tersebut. Namun saat percobaan dilakukan, sinar alfa tersebut tidak menembus lempengan sehingga muncul istilah inti atom.

Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah suatu harga yang menyatakan keadaan orbital suatu atom. Bilangan kuantum terdiri dari :

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Yang menyatakan tingkat energi atau kulit atom.

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Menyatakan sub kulit atom dan bentuk geometri orbital.

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Yaitu menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.

4. Bilangan Kuantum Spin (s)

Menyatakan kedudukan elektron dalam suatu orbital.

A. Bilangan Kuantum Utama

Bilangan kuantum utama/prinsipal (n) adalah suatu harga yang menyatakan tingkat energi atau kulit dalam atom. Bilangan kuantum utama merupakan dasar penentu harga bilangan kuantum lainnya.

B. Bilangan Kuantum Azimuth

Bilangan kuantum azimuth/orbital (l) adalah suatu harga yang menyatakan sub-kulit atom dan bentuk geometri orbital.

Harga l yag diizinkan di setiap kulitnya adalah:

0<l<(n-1)

Sub Kulit	Nama	Harga	Bentuk Orbital
s	sharp	0	1 balon
p	principal	1	1balon terpilin
d	diffuse	2	2 balon terpilin
f	fundamental	3	4 balon terpilin

Kulit-kulit atom dalam keadaan penuh terisi elektron beserta harga bilangan kuantum azimuth

Kulit	K	L
Harga	0	0,1
Sub-kulit	1s	2s 2p
Elektron Maks	2	8
Kulit	M	N
Harga	0,1,2	0,1,2,3
Sub-kulit	3s 3p 3d	4s 4p 4d 4f
Elektron Maks	18	32

C. Bilangan Kuantum Maknetik

Bilangan kuantum magnetik (m) adalah suatu harga yang menyatakan banyak dan posisi/orientasi orbital.

Harga m yang diizinkan di setiap sub kulitnya adalah

-l < m < +1

Posisi/orientasi atau orbital adalah tempat dimana elektron bergerak didalam atom dan masing-masing orbital maksimal menampung sepasang elektron.

Sub kulit adalah keadaan terisi penuh elektron beserta harga bilangan kuantum magnetik

D. Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin (s) adalah suatu harga yang menyatakan kedudukan dan arah rotasi elektron pada suatu orbital.

Bilangan kuantum spin tidak digunakan dalam menentukan keadaan orbital, namun hanya digunakan untuk menentukan perbedaan elektron pada orbital.

Karena terdapat dua elektron dalam satu orbital sedangkan keduanya memiliki kutub, maka nilai elektron yang berpasangan dalam orbital tersebut harus berbeda nilai

Harga bilangan kuantum spin terdiri dari:

(gambar)

E. Bentuk Orbital

Bentuk orbital bergantung pada harga bilangan kuantum azimuth (l) dan setiap l memiliki bentuk orbital berbeda.

1. Orbital S

Orbital s berbentuk satu buah balon atau satu buah bola.

2. Orbital P

Orbital p berbentuk satu buah balon yang dipilin atau 2 buah bola

3. Orbital D

Orbital d berbentuk dua buah balon yang dipilin atau 4 buah bola

4. Orbital F

Orbital f berbentuk empat buah balon yang dipilin atau 8 buah bola

F. Diagram Orbital

Diagram orbital menggambarkan urutan konfigurasi elektron dalam setiap kulit atom.

Konfigurasi yang ditulis menggunakan bilangan kuantum harus memenuhi kaidah berikut:

1. Azas Aufau

Azas aufbau berbunyi “pengisian elektron pada sub-kulit diisi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih besar.

Aturan pengisian sub-kulit:

Contoh soal:

₈O : 1s² 2s² 2p⁴

₁₉K : 1s²2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

₂₆Fe : 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶4s² 3d⁸

2. Aturan Hund

Aturan Hund berbunyi “pengisian elektron pada orbital yang satu sub-kulit, mula-mula elektron mengisi satu di tiap orbital baru kemudian berpasangan.

Contoh Soal:

Penyimpangan pengisian sub-kulit terjadi pada sub-kulit d karena mengiginkan kestabilan. Sub-kulit d stabil apabila terisi 5 atau 10 elektron. Sehingga apabila terdapat 4 atau 9 elektron pada sub-kulit d,maka sub-kulit d akan meminjam elektron dari sub-kulit s.

Contoh:

4s² 3d⁴ menjadi 4s¹ 3d⁵

Sub-kulit d juga mengalami penyimpangan pada unsur-unsur lantanida dan aktinida. Dimana sebelum mengisi sub-kulit f, terdapat satu elektron yang mengisi sub-kulit d terlebih dahulu.

Contoh:

6s² 4f⁸ menjadi 6s² 5d¹ 4f⁷

3. Larangan Pauli

Larangan pauli berbunyi “tidak ada elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama dalam satu atom”.