Makalah Kimia Anorganik

Oleh Irma Siregar

230,9 KB 8 tayangan 1 unduhan
 


Bagikan artikel

Transkrip Makalah Kimia Anorganik

MAKALAH KIMIA ANORGANIK Disusun Oleh : IRMA UTAMI SIREGAR (441418001) FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN KIMIA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA T.A 2019/2020 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNYA. Sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya. Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca. Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi. Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Gorontalo, Agustus 2019 Penyusun i DAFTAR ISI DAFTAR ISI …………………………………………………………………….i KATA PENGANTAR …………………………………………………………..ii BAB 1 PENDAHULUAN...........................................................................................................1 1.1 Latar Belakang...............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah…………………………………………………………………………………………2 1.3 Tujuan…………………………………………………………………………………………………………….2 BAB II PEMBAHASAN..............................................................................................................3 2.1 Pembenaran Persamaan Schrodinger.................................................................3 2.2 Definsi Bilangan Kuantum……………………………………………………………………………….5 2.3 Bentuk dan Orbital Atom………………………………………………………………………………..8 2.4 Sejarah Perkembangan Atom……………………………………………………………………….11 BAB III PENUTUP……………………………………………………………………………………………………………………13 3.1 Kesimpulan…………………………………………………………………………………………………..13 3.2 Saran…………………………………………………………………………………………………………….13 DAFTAR PUSTAKA ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gelombang zat, atau gelombang pengarah (pemandu) telah menjadi bagian khasanah ilmu Fisika pada tahun 1925 dengan ditandai oleh munculnya hipotesa de-Broglie. Hipotesa tentang gelombang pengarah sangat diilhami oleh studi mengenai gerak elektron dalam atom Bohr. Gelombang zat yang senantiasa menyertai gerak suatu zarah melengkapkan pandangan tentang dualisme zarah gelombang. Dengan demikian perbedaan antara cahaya dan zarah, atau lebih tegasnya antara gelombang dan zarah menjadi hilang. Gelombang cahaya dapat berperilaku sebagai zarah, sebaliknya zarah dapat berperilaku sebagai gelombang. Bilangan kuantum merupakan suatu cara untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom. Dimana dalam menentukannya tidak dilakukan secara asalasalan, namun terdapat beberapa tahap dalam penyelesaiannya sendiri. Misalnya untuk menentukan kulit utama d alam suatu atom maka dapat dilakukan dengan penentuan bilangan kuantum dengan bilangan kuantum utama (n) dan begitu seterusnya. Fungsi matematika orbital dapat digunakan untuk menghitung probabilitas penemuan elektron dalam sebuah atom pada daerah spesifik mana pun di sekeliling inti atom. Dari fungsi inilah kita dapat menggambarkan sebuah grafik tiga dimensi yang menunjukkan kebermungkinan lokasi elektron. Oleh karena itu, istilah orbital atom dapat pula secara langsung merujuk pada daerah tertentu pada sekitar atom yang ditentukan pada sekitar atom yang ditentukan oleh fungsi matematis kebermungkinan penemuan elektron. Konsep atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus. Atom berasal dari kata atomos (dalam basa yunani a = tidak, tomos = dibagi), jadi atom merupakan partikel yang sudah tidak dapat dibagi lagi. Menurut Dalton konsep atom Democritus ini tidak bertentangan dengan hokum kekekalan massa dan hokum 1 kekekalan energi. Sehingga Dalton membuat teori tentang atom yang salah satunya adalah materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa saja persamaan schrodinger? 2. Apa saja definisi bilangan kuantum? 3. Apa saja bentuk dan orientasi orbital? 4. Apa saja sejarah perkembangan atom? 1.3 Tujuan 1. Memahami dan mengetahui persamaan schrodinger. 2. Memahami dan mengetahui definisi bilangan kuantum. 3. Memahami dan mengetahui bentuk dan orientasi orbital. 4. Memahami dan mengetahui sejarah perkembangan atom. 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1 PEMBENARAN PERSAMAAN SCHRODINGER Baik hukum Newton, persamaan Maxwell, maupun persamaan Schrodimger tidak dapat diturunkan dari seperangkat asas dasar, namun pemecahan yang diperoleh darinya ternyata sesuai dengan pengamatan percobaan. Persamaan Cshrodinger hanya dapat dipecahkan secara eksak untuk beberapa potensial sederhana tertentu; yang paling sederhana adalah potensial konstan dan potensial osilator harmonik. Kedua kasus sederhana ini memang tidak “fisis,” dalam artian bahwa pemecahannya tidak dapat diperiksa kebenarannya dengan percobaan-tidak ada contoh di alam yang berkaitan dengan gerak sebuah pertikel yang terkukung dalam sebuah kotak satu dimensi, ataupun sebuah osilator harmonik mekanika kuantum ideal (meskipun kasus seperti ini seringkali merupakan hampiran yang cukup baik bagi situasi fisis yang sebenarnya). Namun demikian, brbagai kasus sedrhana ini cukup bermanfaat dalam memberikan gambaran tentang teknik umum pemecahan persamaan Schrodinger yang akan dibahas dalam bab ini. Kita bayangkan sejenak bahwa kita adalah Erwin Schrodinger dan sedang meneliti suatu persamaan diferensial yang akan menghasilkan pemecahan yang sesuai bagi fisika kuantum. Akan kita dapati bahwa kita dihalangi oleh tidak adanya hasil percobaan yang dapat kita gunakan sebagai bahan perbandingan. Oleh karena itu, kita harus merasa puas dengan hal berikut-kita daftarkan semua sifat yang kita perkirakan akan dimiliki persamaan kita, dan kemudian menguji macam persamaan manakah yang memenuhi semuan criteria tersebut. 1. Kita tidak boleh melanggar hukum kekekalan energy. Meskipun kita hendak mengorbankan sebagian besar kerangka fisika klasik, hukum kekekalan energy 3 adalah salah satu asas yang kita inginkan tetap berlaku. Oleh karena itu, kita mengambil K+V=E (5.1) Berturut-turut, K, V, dan E adalah energy kinetic, potensial, total. (karena kajian kita tentang fisika kuantum ini dibatasi pada keadaan takrelativistik, maka K= 1/2mv² = p²/2m; E hanyalah menyatakan jumlah energy kinetic dan potensial, bukan energy massa relativistic). 2. Bentuk persamaan diferensial apa pun yang kita tulis, haruslah taat asas terhadap hipotesis deBrogile-jika kita pecahkan persamaan matematikanya bagi sebuah partikel dengan momentum p, maka pemecahan yang kita dapati haruslah berbentuk sebuah fungsi gelombang dengan sepanjang gelombang λ yang sama dengan h/p. dengan menggunakan persamaan p = hk, maka enrgi kinetic dari gelombang deBrogile partikel bebas haruslah K = p²/2m = ђ ²k²/2m. 3. Persamaanya haruslah “berperilaku baik,” dalam pengertian matematika. Kita mengharapkan pemecahannya memberikan informasi kepada kita tentan porbalitas untuk menemukan partikelnya; kita akan terperanjat menemukan bahwa, misalnya, probalitas tersebut berubah secara tidak kontinu, karena ini berarti bahwa partikelnya menghilang secara tiba-tiba dari suatu titik dan muncul kembali pada titik lainnya. Jadi, kita syaratkan bahwa fungsinya haruslah bernilai tunggal-artinya, tidak boleh ada dua probalitas untuk menemukan partikel di satu titik yang sama. Ia harus pula linear, agar gelombangnya memiliki sifat superposisi yang kita harapkan sebagai milik gelombang yang berperilaku baik. Dengan memilih bernalar dalam urutan terbalik, akan kita tinjau terlebih dahulu pemecahan dari persamaan yang sedang kita cari. Anda telah mempelajari di depan tentang gelombang tali, yang memiliki bentuk matematik y(x,t) = A sin (kx-ωt ¿, dan gelombang electromagnet, yang memiliki pula bentuk serupa E(x,t) = E0 sin (kx – ωt ¿ dan B(x,t) = B0 sin (kx – ωt ¿. Oleh karena itu, kita postulatkan bahwa gelombang deBrogile partikel bebas Ψ ( x , t) memiliki pula 4 bentuk sebuah gelombang dengan amplitude A yang merambat dalam arah x positif. Katakanlah t = 0, jadi dengan mendifinisikan sebagai , maka (5.2) Persamaan diferensial, yang pemecahannya adalah , dapat mengandung turunan terhadap x atau t , tetapi ia haruslah hanya bergantung pada pangakat satu dari bahwa atau ( tidak boleh muncul. Didepan telah didapati , sehingga satu-satunya cara untuk memperoleh suku yang mengandung adalah dengan mengambil turunan kedua dari terhadap x. (5.3) Perlu ditekankan bahwa yang kita lakukan disini bukanlah suatu penurunan; kita hanya sekedar membentuk suatu persamaan diferensial dengan ketiga sifat berikut : (1) ia taat asas dengan kekekalan energi; (2) ia linear dan bernilai tunggal; (3) ia memberikan pemecahan partikel bebas yang sesuai dengan sebuah gelombang deBrouglie tunggal. Persamaan (5.3) adalah persamaan SchrŐdinger waktu-bebas satu dimensi. Meskipun gelombang nyata selain bergantung pada koordinat ruang dan juga waktu , dan bahwa alam kita bukan berdimensi satu melainkan tiga, kita dapat belajar mengenai matematika dan fisika dari mekanika kuantum dengan mempelajari berbagai pemecahan. 2.2 DEFINISI BILANGAN KUANTUM Bilangan kuantum adalah bilangan yang menunjukkan orbit electron mengelilingi inti pada kulit tertentu. Bilangan ini juga menentukan jumlah electron 5 yang mengelilingi inti atom itu. Ada empat bilangan kuantum dalam orbit electron sebagai berikut : 1. Bilangan kuantum utama (n) yaitu bilangan yang menunjukkan besar lintasan elektron. 2. Bilangan kuantum orbital atau Azimuth (I) yaitu bilangan yang menunjukkan di subkulit 9 dimana elektron itu bergerak. 3. Bilangan kuantum magnetik (m) yaitu bilangan yang menentukan orientasi dari orbit elektron dalam medan magnet. 4. Bilangan kuantum spin yaitu bilangan yang memberikan gambaran tentang arah putaran elektron pada sumbunya sendiri. Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan 4 bilangan kuantum. 1. Bilangan kuantum utama (n): mewujudkan lintasan elektron dalam atom. n mempunyai harga 1, 2, 3, ….. - n = 1 sesuai dengan kulit K – n = 2 sesuai dengan kulit L – n = 3 sesuai dengan kulit M – dan seterusnya Tiap kulit atau setiap tingkat energi ditempati oleh sejumlah elektron. Jumlah elektron maksimmm yang dapat menempati tingkat energi itu harus memenuhi rumus Pauli = 2n2. Contoh: kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum= 2 x 42 elektron = 32 elektron 6 2. Bilangan kuantum azimuth (l) : menunjukkan sub kulit dimana elektron itu bergerak sekaligus menunjukkan sub kulit yang merupakan penyusun suatu kulit. Bilangan kuantum azimuth mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1). n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K n = 2 ; l = 0, 1 ; sesuai kulit L n = 3 ; l = 0, 1, 2 ; sesuai kulit M n = 4 ; l = 0, 1, 2, 3 ; sesuai kulit N dan seterusnya Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus: l = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp) l = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle) l = 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse) l = 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental) 3. Bilangan kuantum magnetik (m): mewujudkan adanya satu atau beberapa tingkatan energi di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum magnetik (m) mempunyai harga (-l) sampai harga (+l). Untuk: l = 0 (sub kulit s), harga m = 0 (mempunyai 1 orbital) l = 1 (sub kulit p), harga m = -1, O, +1 (mempunyai 3 orbital) l = 2 (sub kulit d), harga m = -2, -1, O, +1, +2 (mempunyai 5 orbital) l = 3 (sub kwit f) , harga m = -3, -2, O, +1, +2, +3 (mempunyai 7 orbital) 4. Bilangan kuantum spin (s): menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya. Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua 7 elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masingmasing diberi harga spin +1/2 atau -1/2. 2.3 BENTUK DAN ORIENTASI ORBITAL ATOM Orbital atom adalah sebuah fungsi matematika yang menggambarkan perilaku sebuah elektron ataupun sepasang elektron bak-gelombang dalam sebuah atom. Fungsi ini dapat digunakan untuk menghitung probabilitas penemuan elektron dalam sebuah atom pada daerah spesifik mana pun di sekeliling inti atom. Dari fungsi inilah kita dapat menggambarkan sebuah grafik tiga dimensi yang menunjukkan kebermungkinan lokasi elektron. Oleh karena itu, istilah orbital atom dapat pula secara langsung merujuk pada daerah tertentu pada sekitar atom yang ditentukan oleh fungsi matematis kebermungkinan penemuan elektron. Secara spesifik, orbital atom menyatakan keadaan-keadaan kuantum yang mungkin dari suatu elektron dalam sekumpulan elektron di sekeliling atom. Walaupun beranalogi dengan planet mengelilingi Matahari, elektron tidak dapat digambarkan sebagai partikel padat, sehingga orbital atom pula tidak akan menyerupai lintasan revolusi planet. Analogi yang lebih akurat adalah membandingkan orbital atom dengan atmosfer (elektron) yang berada di sekeliling planet kecil (inti atom). Orbital atom dengan persis menggambarkan bentuk geometri atmosfer ini hanya ketika terdapat satu elektron yang ada dalam atom. Ketika elektron yang lebih banyak ditambahkan pada atom tersebut, elektron tambahan tersebut cenderung akan mengisi volume ruang di sekeliling inti atom secara merata sehingga kumpulan elektron (kadang-kadang disebut "awan elektron". tersebut umumnya cenderung membentuk daerah probabilitas penemuan elektron yang berbentuk bola. Orbital atom dan orbital molekul elektron. Orbital-orbital pada gambar di atas disusun seiring dengan meningkatnya energi. Gagasan bahwa elektron dapat berevolusi di sekeliling ini atom dengan momentum sudut yang pasti diargumenkan dengan penuh keyakinan oleh Niels Bohr 8 pada tahun 1913, dan fisikawan Jepang Hantaro Nagaoka pun telah mempublikasi hipotesis perilaku orbit elektron seawal tahun 1904. Namun adalah penyelesaian persamaan Schrödinger pada tahun 1926 untuk gelombang elektron pada atom yang memberikan fungsi matematis orbital atom modern. Oleh karena berbeda dengan "orbit" mekanika klasik, istilah "orbit" elektron pada atom digantikan dengan istilah orbital, yang diciptakan oleh kimiawan Robert Mulliken pada tahun 1932. Orbital atom umumnya dideskripsikan sebagai fungsi gelombang "bak hidrogen" dengan bilangan kuantum n, l, m yang berkorespondensi dengan energi, momentum sudut, dan arah momentum sudut pasangan elektron secara berurutan. Tiap-tiap orbital (ditentukan oleh sehimpunan bilangan kuantum yang berbeda) yang secara maksimal hanya dapat menampung dua elektron ini memiliki nama klasik s,p,d, dan f. Nama-nama ini berasal dari karakteristik yang terpantau pada garis spektroskopi masing-masing, yakni sharp, principal, diffuse, dan fundamental. Nama orbital setelah orbital f dinamakan secara alfabetis mulai dari g. Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang (ϕ = psi), sedangkan besaran pangkat dua (ϕ2) dari persamaan gelombang menyatakan rapatan muatan atau 4 peluang menemukan elektron pada suatu titik dan jarak tertentu dari inti. Bentuk orbital tergantung pada bilangan kuantum azimuth (l), artinya orbital dengan bilangan kuantum azimuth yang sama akan mempunyai bentuk yang sama. Orbital 1s, 2s, dan 3s akan mempunyai bentuk yang sama, tetapi ukuran atau tingkat energinya berbeda. 1. Orbital s Orbital yang paling sederhana untuk dipaparkan adalah orbital 1s. Gambar berikut menunjukkan tiga cara pemaparan orbital 1s. Gambar menunjukkan bahwa rapatan muatan maksimum adalah pada titik-titik di sekitar (dekat) inti. Rapatan berkurang secara eksponen dengan bertambahnya jarak dari inti. Pola bercak-bercak (gambar) 9 secara jelas menunjukkan bahwa rapatan muatan meluas secara simetris ke semua arah dengan jarak antar bercak yang berangsur meningkat. Secara teori peluang, untuk menemui elektron tidak pernah mencapai nol. Oleh karena itu tidak mungkin menggambarkan suatu orbital secara lengkap. Biasanya gambar orbital dibatasi, sehingga mencakup bagian terbesar (katakanlah 90%) peluang menemukan elektron. Gambar (c) adalah orbital 1s dengan kontur 90%. Dalam teori atom modern, jari-jari atom didefinisikan sebagai jarak dari inti hingga daerah dengan peluang terbesar menemukan elektron pada orbital terluar. Bentuk dan orientasi orbital 2s diberikan pada gambar. Sama dengan orbital 1s, rapatan muatan terbesar adalah pada titik-titik sekitar inti. Rapatan menurun sampai mencapai nol pada jarak tertentu dari inti. Daerah tanpa peluang menemukan elektron ini disebut simpul. Selanjutnya, rapatan muatan elektron meningkat kembali sampai mencapai maksimum, kemudian secara bertahap menurun mendekati nol pada jarak yang lebih jauh. Peluang terbesar menemukan elektron pada orbital 2s adalah pada awan lapisan kedua. Sedangkan untuk orbital 3s juga mempunyai pola yang mirip dengan orbital 2s, tetapi dengan 2 simpul. Kontur 90% dari orbital 3s ditunjukkan pada gambar (b), di mana peluang untuk menemukan elektron pada orbital 3s adalah pada awan lapisan ketiga. 2. Orbital p Rapatan muatan elektron orbital 2p adalah nol pada inti, meningkat hingga mencapai maksimum di kedua sisi, kemudian menurun mendekati nol seiring dengan bertambahnya jarak dari inti. Setiap subkulit p ( setara sesuai dengan tiga harga m untuk = 1) terdiri dari tiga orbital yang = 1, yaitu -1, 0, dan +1. Masing-masing diberi nama px, py, dan pz sesuai dengan orientasinya dalam ruang. Kontur yang disederhanakan dari ketiga orbital 2p diberikan pada gambar (c). Distribusi rapatan muatan elektron pada orbital 3p ditunjukkan pada gambar (b). Sedangkan kontur orbital 3p dapat juga digambarkan seperti gambar (a) (seperti balon terpilin), tetapi ukurannya relatif lebih besar. 10 3. Orbital d dan f Orbital dengan bilangan azimuth l = 2, yaitu orbital d, mulai terdapat pada kulit ketiga (n = 3). Setiap subkulit d terdiri atas lima orbital sesuai dengan lima harga m untuk l = 2, yaitu m = –2, –1, 0, +1, dan +2. Kelima orbital d itu diberi nama sesuai dengan orientasinya, sebagai x2–x2 d , dxy, dxz, dyz, dan z d 2 . Kontur dari kelima orbital 3d diberikan pada gambar berikut. Walaupun orbital z d 2 mempunyai bentuk yang berbeda dari empat orbital d lainnya, tetapi energi dari kelima orbital itu setara. 2.4 SEJARAH PERKEMBANGAN ATOM Seiring dengan perkembangan dan kemajuan zaman, suatu teori dapat di ganti oleh teori baru. Dari zaman yunani kuno hingga sekarang, model dan teori atom terus berkembang. Dimana beberapa ilmuwan mengemukakan teori tentang atom diantaranya : a. Teori Atom Democritus Democritus, filsuf yunani kuno yang hidup dari 370 SM hingga 460 SM, mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus, jika sebuah batu di belah dua, kemudian setiap hasil pembelahan tersebut di belah lagi, setiap belahan batu mempunyai sifat yang sama dengan batu asal. b. Teori Atom Dalton Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hokum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum lavoiser) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavoiser menyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. c. Teori Atom J.J. Thomson George johnstone stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”. Kelemahan dari stoney tidak dapat menjelaskan pengertian 11 atom dalam suatu unsur memilki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron. d. Teori Atom Rutherford Pada tahun 1911, seorang ilmuwan inggris, Ernest Rutherford pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa atom terdiri atas inti atom yang dikelilingi oleh partikel-partikel lain yang lebih ringan, partikel tersebut adalah elektron. e. Teori Atom Bohr Persamaan Rydberg merupakan suatu hukum yang perlu di jelaskan dengan teori. Niels bohr berusaha memikirkan hal itu dan telah membuahkan hasil. Ia beranjak dari postulat planck tentang cahaya spektrum hidrogen yang menyerupai garis-garis tertentu. Menurut Planck, cahaya merupakan kuanta (paket) energi yang nilainya bergantung pada frekuensi gelombangnya, sedangkan atom hidrogen dapat menyerap dan memancarkan sinar dengan energi tertentu. 12 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Pernyatan setara bagi mekanika kuantum adalah yang di dalam kurung kurawal. Apabila sebuah benda bergerak melewati perbatasan dua daerah dimana berkerja {gaya potensial}, maka perilaku gerak dasar dari benda dapat dicari dengan memecahkan { hukum kedua Newton, persamaan Schodinger} { Kedudukan fungsi gelombang} selalu kontinu pada daerah perbatasan, dan bahwa { kecepatan turunan dψ/dx} juga kontinu apabila perubahan {gaya perubahan potensial} tetap berhingga. 3.2 Saran Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh sempurna. Maka penulis mohon kritik dan saran guna perbaikan untuk masa yang akan datang. 13 DAFTAR PUSTAKA Harun,Yahya.2003.keajaiban pada atom.Bandung:Dzikra Herzigovina,Rio.2013. model atom mekanika kuantum.Jakarta:Phibeta Khusnul.“PersamaanSchrodinger.” khusnull.weebly.com/uploads/1/1/4/4/11448634/cd_fismod_jadi.docx. Krane, Kenneth.2011. Fisika Modern.Jakarta: UI-Press 14

Judul: Makalah Kimia Anorganik

Oleh: Irma Siregar


Ikuti kami