Sebelum membahas prinsip-prinsip ikatan dalam kimia organik lebih dalam, mari pertama meninjau beberapa hubungan mendasar antara atom dan elektron. Setiap unsur ditandai dengan nomer atom unik berlambang Z, yang sama dengan jumlah proton dalam intinya. Suatu atom netral memiliki proton, yang bermuatan positif, dan elektron yang bermuatan negatif, yang berjumlah sama.
Elektron diyakini sebagai partikel dari awal waktu ditemukannya pada tahun 1897 sampai tahun 1924, dimana ketika itu fisikawan perancis, Louis de Broglie mengemukakan bahwa elektron-elektron ternyata juga memiliki sifat sebagai gelombang. Dua tahun kemudian Erwin Schrödinger mengambil langkah berikutnya dan menghitung energi elektron dalam atom hidrogen dengan menggunakan persamaan yang memberlakukan seolah-olah elektron itu adalah gelombang. Alih-alih menghasilkan energi tunggal, Schrödinger memperoleh serangkaian tingkat energi, yang masing-masing berkaitan dengan deskripsi matematika gelombang elektron yang berbeda. Deskripsi matematika ini disebut dengan fungsi gelombang, yang disimbolkan dengan huruf yunani Ψ (psi).
Menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg, kita tidak bisa tahu persis di mana posisi elektron dalam atom, tapi kita bisa mengatakan dimana posisi yang paling mungkin tempat keberadaan elektron. Probabilitas untuk menemukan sebuah elektron di tempat tertentu relatif terhadap inti atom dirumuskan dengan kuadrat dari fungsi gelombang (Ψ2) di tempat tersebut. Gambar 1 berikut ini menunjukkan probabilitas ditemukannya sebuah elektron di berbagai titik pada energi terendah (paling stabil) atom hidrogen.
Gambar 1. Distribusi probabilitas (Ψ2) untuk satu elektron dalam orbital 1s.
Semakin pekat warna di suatu wilayah, semakin tinggi probabilitasnya. Probabilitas terbesar ditemukannya sebuah elektron pada titik tertentu adalah berada di dekat inti, dan menurun dengan bertambahnya jarak dari inti tetapi tidak kemudian probabilitasnya menjadi nol. Gambar 1 diatas seringkali disebut dengan “awan elektron” untuk menggambarkan sifat dasar probabilitas elektron yang menyebar. Perlu diperhatikan bahwa “awan elektron” dari atom hidrogen, meskipun digambarkan sebagai kumpulan banyak titik, namun sejatinya hanyalah mewakili satu elektron.
Fungsi gelombang disebut juga denganorbital. Untuk kenyamanan, ahli kimia menggunakan istilah “orbital” dalam beberapa cara berbeda. Gambar seperti gambar 1 diatas sering dikatakan mewakili satu orbital. Selanjutnya, kita juga akan melihat jenis lain dari gambar 1 ini dalam artikel selanjutnya, yang menggunakan kata “orbital” untuk menggambarkan probabilitas elektron.
Orbital dijelaskan melalui ukuran, bentuk, dan sifatnya. Bentuk bulat simetris yang ditunjukkan pada Gambar 1 adalah orbital s. Penulisan huruf s biasanya didahului dengan penulisan jumlah kuantum utama n (n = 1, 2, 3, dll) yang menunjukkan kulit dan berhubungan dengan energi dari orbital. Elektron dalam orbital 1s mungkin akan ditemukan lebih dekat dengan inti, dimana level energinya lebih rendah, dan terikat lebih kuat ke inti daripada elektron dalam orbital 2s.
Daerah dalam suatu orbital tunggal bisa saja dipisahkan dengan suatu titik simpul (node) di mana probabilitas untuk menemukan sebuah elektron adalah nol. Orbital 1s tidak memiliki nodesedangkan orbital 2s memiliki satu node. Orbital 1s dan 2s secara bersama dapat disimak pada gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. (a) gambar orbital 1s dan (b) gambar orbital 2s.
Perubahan fungsi gelombang dalam orbital 2s ditandai dengan dua permukaan antara node seperti yang ditunjukkan gambar 2 dengan lambang plus (+) Dan minus (-). Tidak perlu bingung perbedaan simbol plus minus ini dengan simbol muatan listrik. Simbol tersebut tidak ada hubungannya dengan elektron atau muatan inti, juga harus perhatikan bahwa gambar orbital tersebut sesungguhnya representasi dari probabilitas atau Ψ2 (yang harus angka positif), sedangkan + dan – mengacu sebagai tanda untuk fungsi gelombangnya sendiri Ψ. Hal ini tampak sebagai awal yang membingungkan, namun dalam prakteknya tidak akan rumit. Memang, Kita tidak selalu harus menuliskan lambang + dan – dalam gambar orbital, tapi itu kadangkala diperlukan untuk memahami konsep tertentu.
Kimia Organik. Alih-alih menggunakan distribusi probabilitas, orbital lebih umum direpresentasikan dengan permukaannya saja, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut untuk orbital 1s dan 2s:
Gambar 3. Visualisasi orbital dari bentuk permukaannya saja.
Permukaan orbital melingkupi daerah dimana didalamnya probabilitas ditemukan sebuah elektron, tinggi, sekitar 90-95%.
Atom hidrogen (Z = 1) memiliki satu elektron, sedangkan atom helium (Z = 2) memiliki dua elektron. Satu elektron atom hidrogen mengisi satu orbital 1s, juga demikian pada dua elektron atomhelium. Konfigurasi elektronnya dijelaskan sebagai berikut:
Hydrogen: 1s1 Helium: 1s2
Selain bermuatan negatif, elektron memiliki ciri spin (putaran). Bilangan kuantum spin suatu elektron memiliki nilai + 
atau – . Menurut prinsip eksklusi Pauli, dua elektron dapat menempati orbital yang sama hanya ketika mereka memiliki spin berlawanan, atau “berpasangan”. Oleh karena itu, tidak ada orbital yang berisi lebih dari dua elektron. Ketika dua elektron telah mengisi orbital 1s, maka elektron ketiga lithium (Z = 3) harus menempati orbital dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah 1s, orbital selanjutnya dengan tingkat energi lebih tinggi adalah orbital 2s. Elektron lithium ketiga mengisi orbital 2s, dan konfigurasi elektronnya adalah:
atau – . Menurut prinsip eksklusi Pauli, dua elektron dapat menempati orbital yang sama hanya ketika mereka memiliki spin berlawanan, atau “berpasangan”. Oleh karena itu, tidak ada orbital yang berisi lebih dari dua elektron. Ketika dua elektron telah mengisi orbital 1s, maka elektron ketiga lithium (Z = 3) harus menempati orbital dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah 1s, orbital selanjutnya dengan tingkat energi lebih tinggi adalah orbital 2s. Elektron lithium ketiga mengisi orbital 2s, dan konfigurasi elektronnya adalah:
Lithium: 1s2 2s1
Periode (baris) dalam tabel periodik unsur menunjukkan bilangan kuantum utama dariorbital level energi tertinggi yang terisi elektron (n = 1 merupakan hidrogen dan helium). Hidrogen dan Helium berada pada baris pertama; lithium (n = 2) berada di baris kedua. kimia organik
Berilium (Z = 4), orbital 2s terisi, dan unsur lainnya di baris kedua berada pada orbital 2px, 2py, dan 2pz. Orbital-orbital ini diilustrasikan pada gambar 4 dibawah, memiliki bentuk seperti barbel (alat angkat berat). Setiap orbital tersusun atas dualobus, yakni gelembung yang agak pipih saling terhubung satu sama lain sepanjang sumbu yang melewati inti. Orbital 2px, 2py, dan 2pz berada pada tingkat energi yang sama dan saling tegak lurus. kimia organik
Gambar 4. Bentuk orbital 2p
Konfigurasi elektron 12 unsur pertama, hidrogen hingga magnesium, ditunjukkan pada tabel satu dibawah. Dalam pengisian orbital-orbital 2p, perlu diperhatikan bahwa masing-masing terisi satu-satu terlebih dahulu baru selanjutnya terisi berpasangan. Ini merupakan aturan umum untuk orbital dengan level energi yang sama, disebut dengan aturan hund. Senyawa organik yang tak terhitung jumlahnya, bisa mengandung nitrogen, oksigen ataupun keduanya, selain juga mengandung karbon, unsur utama pada kimia organik. Kebanyakan dari mereka selain itu juga mengandung hidrogen. kimia organik
Tabel 1. Konfigurasi elektron 12 unsur pertama dalam tabel periodik
| Unsur | Nomor Atom (Z) | Jumlah elektron dalam orbital | |||||
| 1s | 2s | 2px | 2py | 2pz | 3s | ||
| Hidrogen | 1 | 1 | |||||
| Helium | 2 | 2 | |||||
| Litium | 3 | 2 | 1 | ||||
| Berilium | 4 | 2 | 2 | ||||
| Boron | 5 | 2 | 2 | 1 | |||
| Karbon | 6 | 2 | 2 | 1 | 1 | ||
| Nitrogen | 7 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
| Oksigen | 8 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | |
| Florin | 9 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
| Neon | 10 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| Natrium | 11 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
| Magnesium | 12 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Seringkali kita membahas tentang elektron valensi suatu atom. Elektron valensi adalah elektron terluar suatu atom, elektron yang mengalami ikatan kimia dan reaksi. Unsur baris kedua memiliki elektron valensi di orbital 2s dan 2p, karena ke empat orbital (2s, 2px, 2py, 2pz) ikut masuk dalam elektron valensi, makan jumlah maksimum elektron valensi pada baris kedua adalah 8 elektron. Neon memiliki orbital 2s dan 2p yang terisi penuh, yakni 8 elektron dan menjadi penghujung unsur baris kedua dalam tabel periodik. kimia organik
Neon berada di periode kedua, dan argon, di periode ketiga, sama memiliki 8 elektron di kulit terluarnya. Hal ini menunjukkan oktet elektron terpenuhi. Helium, neon, dan argon termasuk dalam golongan yang disebut gas mulia. Gas mulia memiliki sifat konfigurasi elektron sangat stabil dan sulit bereaksi. kimia organik
Permasalahan :
Mengapa visualisasi orbital SPDF diperlukan dalam pembelejaran kimia ? Apakah ada kemudahan atau kekurangan nya ?
Permasalahan :
Mengapa visualisasi orbital SPDF diperlukan dalam pembelejaran kimia ? Apakah ada kemudahan atau kekurangan nya ?
Cek Video :
https://m.youtube.com/watch?v=F-xLQ1WBIlQ
Tlong berikan contoh orbital elektron tersebut!
BalasHapusAzas Aufbau menyatakan bahwa :“Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya”. Dalam setiap sub kulit mempunyai batasan elektron yang dapat diisikan yakni :
HapusSubkulit s maksimal berisi 2 elektron
Subkulit p maksimal berisi 6 elektron
Subkulit d maksimal berisi 10 elektron
Subkulit f maksimal berisi 14 elektron
Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada gambar berikut!
Berdasarkan diagram di atas dapat disusun urutan konfigurasi elektron sebagai berikut :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 …. dan seterusnya
Keterangan :
Jumlah elektron yang ditulis dalam konfigurasi elektron merupakan jumlah elektron maksimal dari subkulit tersebut kecuali pada bagian terakhirnya yang ditulis adalah elektron sisanya. Perhatikan contoh di bawah ini :
Jumlah elektron Sc adalah 21 elekron kemudian elektron-elektron tersebut kita isikan dalam konfigurasi elektron berdasarkan prinsip aufbau di atas. Coba kalian perhatikan, ternyata tidak selalu kulit yang lebih rendah ditulis terlebih dahulu (4s ditulis dahulu dari 3d). Hal ini karena semakin besar nomor kulitnya maka selisih energi dengan kulit di atasnya semakin kecil sementara jumlah sub kulitnya semakin banyak sehingga terjadi tumpang tindih urutan energi sub kulitnya. Untuk mempermudah penilisan tingkatenerginya digunakan prinsip aufbau di atas. Untuk keteraturan penulisan, 3d boleh ditulis terlebih dahulu dari 4s namun pengisian elektronnya tetap mengacu pada prinsip aufbau. hal ini terkesan remeh tapi penting..... jadi bila kalian disuruh menuliskan bilangan kuantum dari elektron terakhir dari Sc maka elektron tersebut terletak pada sub kulit 3d bukan 4s, walau dalam penulisan terakhir sendiri adalah sub kulit 4s.....cirinya pada sub kulit 3d tidak terisi penuh elektron sedangkan sub kulit 4s nya terisi penuh.
wah visualisasinya menarik dan keren, namun saya penasaran, apakah kenyataannya berbentuk seperti itu ? ataukah bentuk orbital itu hanya asumsi para ilmuan ? tolong jelas kan. tq tq
BalasHapusBentuk orbital ditentukan oleh subkulit dari elektron atau ditentukan bilangan kuantum azimutnya. Jadi, apabila suatu elektron memiliki bilangan kuantum azimut sama, maka bentuk orbitalnya juga sama, sehingga yang membedakan hanyalah tingkat energinya. Bentuk orbital merupakan fungsi Ψ2 dari fungsi gelombang Schrödinger. Sedangkan orientasi orbital terkait dengan bilangan kuantum magnetik (m). [1]
HapusBentuk Orbital s p d f
Gambar 1. Macam-macam bentuk orbital. [2]
Dengan memahami uraian berikut, kalian akan mengetahui bentuk orbital s, p, d, dan f.
Apakah ada lagi cara yang lebih mudah dan praktis untuk menentukan S,P,D,F ?
BalasHapusBlok s adalah blok yang beranggotakan logam alkali termasuk helium (golongan 1 dan 2).
HapusBlok d adalah bok logam transisi (golongan 3 sampai dengan golongan 12)
Blok p adalah blok unsur dari golongan (13 s.d. 18)
Blok f adalah kelompok lanthanida dan aktinida.
saya ingin bertanya,, dimana Probabilitas terbesar ditemukannya sebuah elektron pada suatu titik,, dan bagaimana cara kita untuk dapat menemukannya??
BalasHapusMenurut prinsip ketidakpastian Heisenberg, kita tidak bisa tahu persis di mana posisi elektron dalam atom, tapi kita bisa mengatakan dimana posisi yang paling mungkin tempat keberadaan elektron. Probabilitas untuk menemukan sebuah elektron di tempat tertentu relatif terhadap inti atom dirumuskan dengan kuadrat dari fungsi gelombang (Ψ2) di tempat tersebut. Gambar 1 berikut ini menunjukkan probabilitas ditemukannya sebuah elektron di berbagai titik pada energi terendah (paling stabil) atom hidrogen.
Hapuskimia organik probabilitas elektron hidrogen
Gambar 1. Distribusi probabilitas (Ψ2) untuk satu elektron dalam orbital 1s.
Semakin pekat warna di suatu wilayah, semakin tinggi probabilitasnya. Probabilitas terbesar ditemukannya sebuah elektron pada titik tertentu adalah berada di dekat inti, dan menurun dengan bertambahnya jarak dari inti tetapi tidak kemudian probabilitasnya menjadi nol. Gambar 1 diatas seringkali disebut dengan “awan elektron” untuk menggambarkan sifat dasar probabilitas elektron yang menyebar. Perlu diperhatikan bahwa “awan elektron” dari atom hidrogen, meskipun digambarkan sebagai kumpulan banyak titik, namun sejatinya hanyalah mewakili satu elektron.
saya ingin bertanya, apa manfaat diciptakan teori orbital molukul?
BalasHapusTeori orbital molekul adalah teori yang menjelaskan ikatan kimia melalui diagram orbital molekul. Sifat magnet dan sifat-sifat molekul dapat dengan mudah dijelaskan dengan menggunakan pendekatan mekanika kuantum lain yang disebut dengan teori orbital molekul. Salah satu contohnya teori orbital molekul dapat menjelaskan sifat paramagnetisme dari molekul O₂ sesuai hasil percobaan, bahwa oksigen bersifat paramagnetik dengan dua elektron tidak berpasangan dan bukan diamagnetik seperti yang dijelaskan dengan menggunakan teori ikatan valensi. Temuan ini membuktikan adanya kekurangan mendasar dalam teori ikatan valensi. Teori orbital molekul menggambarkan ikatan kovalen melalui istilah orbital molekul yang dihasilkan dari interaksi orbital orbital atom dari atom yang berikatan dengan molekul secara keseluruhan. Seperti halnya untuk menjelaskan sifat-sifat ion kompleks, teori orbital molekul juga dapat dijadikan pendekatan yang baik karena teori orbital molekul dapat menjelaskan fakta bahwa ikatan anatara ion logam dan ligan bukan hanya merupakan ikatan ion yang murni tetapi juga terdapat ikatan kovalen pada ion atau senyawa kompleks. Perkembangan teori orbital molekul pada mulanya dipelopori oleh Robert Sanderson Mulliken dan Friedrich Hund pada tahun 1928.
Hapus