Tugas Terstruktrur

• Menurut Louis de Broglie, bahwa electron mempunyai sifat gelombang               sekaligus  juga partikel. Jelaskan keterkaitannya dengan teori mekanika             kuantum dan teori orbital molekul.

Jawaban :

            Louis de Broglie mengatakan bahwa bila gelombang cahaya dapat berperilaku seperti aliran partikel maka mungkin partikel seperti electron dapat memiliki sifat gelombang. Menurut de Broglie, sebuah electron yang terikat pada inti berperilaku seperti gelombang berdiri. Gelombang berdiri dapat dihasilkan dengan memetik misalnya senar gitar. Gelombang disebut berdiri atau stasioner, sebab gelombang ini tidak berjalan disepanjang senar. Beberapa titik pada senar disebut simpul (node),tidak bergerak sama sekali ; berarti amplitudo gelombang di titik-titik tersebut adalah nol.terdapat satu simpul disetiap ujung dan mungkin terdapat simpul-simpul diujung-ujungnya.semakin besar frekuensi getaran, semakin pendek panjang gelombang dari gelombang berdiri itu dan semakin banyak jumlah simpulnya.

De Broglie beragumen, bila electron berperilaku seperti gelombang berdiri dalam aom hydrogen, panjang dari gelombangnya harus benar-benar sesuai dengan keliling orbit. Jika tidak , gelombang itu secaea sebagian akan meniadakan dirinya sendiri pada setiap orbit yang berurutan ; akhirnya amplitudonya akan berkurang menjadi nol,dan gelombang itu akan hilang.

          Hubungan antara keliling orbit yang diizinkan (2πr) dan panjang gelombang (λ) electron diberi rumus : 

                                      2πr =n λ

Dengan keterangan sebagai berikut :

r= jari-jari orbitnya

λ= panjang gelombang electron

n= 1,2,3….karena n adalah bilangan bulat

Penjelasan de Broglie memberikan kesimpulan bahwa gelombang dapat berperilaku seperti partikel dan partikel dapat menunjukkan sifat gelombang.de Broglie menyimpulkan bahwa sifat partikel dan sifat gelombang dihubungkan oleh persamaan berikut :

Persamaan tersebut mengimplikasikan bahwa partikel yang bergerak dapat diperlakukan sebagai gelombang dan gelombang dapat menunjukkan sifat partikel.

          Namun ,ada masalah lain yang muncul akibat penemuan bahwa electron adalah seperti gelombang. Bagaimana posisi gelombang dapat ditentukan? Kita tidak dapat menentukan posisi gelombang secara tepat karena gelombang menyebar didalam ruang. Masalah tersebut mulai dapat dijelaskan oleh  Fisikawan jerman Werner Heisenberg  dengan merumuskan prinsip yang sering disebut dengan “prinsip ketidakpastian Heisenberg “ yang berisi tentang : “ tidak mungkin untuk mengetahui secara serentak momentum dan posisi partikel dengan pasti”. Dengan menerapkan prinsip ini kita dapat mengerti bahwa tidak mungkin dapat mengetahui dengan tepat posisi dan momentum electron secara bersamaan.

          teori bohr telah memberikan sumbangan yang sangat penting tentang atom. Namun , teorinya tidak menyediakan deskripsi yang lengkap perilaku electron dalam atom. Pada tahun 1926, fisikawan Austria Erwin schrodinger merumuskan sebuah persamaan  yang melibatkan perilaku partikel yang diungkapkan dalam massa, maupun perilaku gelombang yang diungkapkan dalam fungsi gelombang  Ψ(psi),yang bergantung pada lokasinya didalam ruang sistem(semacam electron dalam atom).

                   Persamaan schrodinger ini memperkenalkan bahasan baru yakni    mekanika kuantum. Persamaan tersebut jika diselesaikan untuk atom   hydrogen dapat menentukan tingkat energy yang mungkin ditempati electron dan  mengidentifikasi fungsi-fungsi gelombang yang   berkaitan. walaupun mekanika kuantum menyatakan bahwa kita tidak dapat menunjuk posisi electron dalam atom,mekanika kuantum mendefinisikan daerah dimana electron mungkin ditemukan pada waktu tertentu. Konsep kerapatan electron memberikan peluang electron akan ditemukan pada daerah tertentu dalam atom. Kuadrat fungsi gelombang mendefinisikan distribusi kerapatan electron diruang sekitar inti. Daerah dengan kerapatan electron tinggi menyatakan daerah yang berpeluang tinggi untuk ditempati electron , sedangkan kebalikan nya berlaku untuk daerah dengan kerapatan electron rendah.

          Dari persamaan Schrodinger ini dihasilkan empat bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (ℓ), dan bilangan kuantum magnetic (m) dan bilangan kuantum spin (s). Keempat  bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat sederhana yang menunjukkan peluang adanya elektron di sekeliling inti atom. Penyelesaian persamaan Schrodinger menghasilkan empat bilangan kuantum.

•  Bila absorpsi sinar UV oleh ikatan rangkap menghasilkan promosi electron ke orbital yang berenergi lebih tinggi . transisi electron manakah yang memerlukan energy terkecil bila sikloheksena berpindah ke tingkat tereksitasi ?

Jawaban :

Panjang gelombang cahaya uv dan cahaya nampak jauh lebih pendek daripada panjang gelombang radiasi inframerah. Satuan yang akan digunakan adalah nanometer (1 nm = 10^-7 cm). Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawaan berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi:

          Adsorpsi cahaya ultraviolet atau cahaya nampak mengakibatkan  transisi elektronik, promosi elektron-elektron dari orbital keadaan dasar, berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Energi yang terserap selanjutnya terbuang sebagai kalor, sebagai cahaya tau tersalurkan dalam reaksi kimia.

          Panjang gelombang cahaya uv atau cahaya nampak bergantung pada mudahnya promosi elektron. Molekul-molekul yang membutuhkan lebih banyak energi untuk promosi elektron akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang memerlukan energi lebih sedikit akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih panjang.