Showing posts with label Molekul. Show all posts

Salah satu lompatan terbesar dalam fisika partikel pada tahun 2012 lalu adalah penemuan partikel yang “mirip” Higgs Boson atau Higgs particle, yang kemudian dinamai Partikel Tuhan.

Atom selama ini dikenal terdiri dari 3 jenis yaitu:

Proton (bermuatan positif),

Elektron (bermuatan negatif), dan

Neutron (bermuatan netral).

Tapi kini ada lagi tambahan keempat dari ketiga atom tersebut. Ia berupa partikel, tak terlihat mata alias “gaib”, yaitu berupa “partikel pembuat massa benda” termasuk massa yang ada di dalam ketiga atom diatas.

Massa benda terdapat disemua benda seantero alam semesta, mulai dari atom hingga seluruh benda di alam semesta, bahkan terdapat pada benda yang tak terlihat termasuk Materi Gelap (Dark Matter) dan Energi Gelap (Dark Energy), yaitu Higgs-Boson atauHiggs Particle yang telah ditemukan ini!

diagram of the particles in the Standard Model of particle physics

Penemuan partikel Tuhan yang diumumkan pada 3 Juli 2012 lalu di Jenewa, Swiss itu, menjadikan tonggak sejarah perkembangan fisika partikel setelah melakukan penelitian selama 40 tahun.

Dampak bagi orang awam adalah tidak ada lagi penjelasan sederhana tentang komposisi atom.

Temuan ini merupakan hal yang penting dalam meneliti alam semesta. Dalam ‘Partikel Tuhan’, atom juga memiliki massa jenis.

Selain itu, temuan ini memberikan pemahaman baru tentang atom, yang juga akan memberikan standar baru di dunia fisika untuk menuntun pembentukan teknologi baru berdasarkan partikel ini.

“Hasil ini menandai terobosan signifikan dalam pemahaman kita tentang hukum-hukum dasar yang mengatur alam semesta,” ujar John Womersley, Kepala Badan Penelitian Publik Inggris.

Teori Higgs-Boson

Temuan ‘Partikel Tuhan’ berdasarkan teori tentang alam semesta, yang diungkapkan ahli Fisika asal Inggris Peter Higgs, pada 1960. Teori Higgs menjelaskan bagaimana partikel membentuk kelompok bersama untuk membentuk bintang, planet, dan kehidupan.

Sebuah partikel yang membentuk sebuah obyek, baik itu molekul, sebutir apel, sebuah kereta, hingga sesosok manusia, dia adalah massa. Massa (berasal dari bahasa Yunani μάζα) adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau.

Ahli Fisika asal Inggris Peter Higgs

Dalam kegunaan sehari-hari, massa biasanya disinonimkan dengan berat. Namun menurut pemahaman ilmiah modern, berat suatu objek diakibatkan oleh interaksi massa dengan medan gravitasi.

Sebagai contoh, seseorang yang mengangkat benda berat di Bumi dapat mengasosiasi berat benda tersebut dengan massanya. Asosiasi ini dapat diterima untuk benda-benda yang berada di Bumi.

Namun apabila benda tersebut berada di Bulan, maka berat benda tersebut akan lebih kecil dan lebih mudah diangkat namun massanya tetaplah sama.

Tanpa partikel itu, maka semua benda tak memiliki massa, bahkan mungkin benda itu tak akan pernah ada. Dan pada dasarnya partikel-partikel yang membentuk suatu atom memiliki sifat berbeda-beda.

Nah, partikel yang terpenting dan bersifat misterius karena tak terlihat tersebut, adalah massa yang diungkap dalam teori Higgs-Boson ini. Oleh karenanya, teori ini sempat tak dipercaya dan menuai perdebatan sengit dikalangan saintis karena tak pernah bisa dibuktikan bahwa partikel tersebut memang ada.

Jika memang bisa dibuktikan, betapa luar biasanya penemuan ini, karena akan menjadi batu loncatan atau pintu gerbang dunia sains menuju ke alam tak terlihat, alias “alam gaib”!.

Kenapa disebut partikel Tuhan?

Leon Max Lederman (wikipedia)

Nama “Partikel Tuhan” yang populer ini sejatinya hanyalah julukan, karena partikel inilah yang di duga membuat partikel-partikel lainnya, dan muncul dari perjuangan dan debat panjang keberadaan partikel subatomik. Banyak ilmuwan meragukan keberadaan partikel ini.

Munculnya nama partikel Tuhan berawal dari pernyataan fisikawan Leon Max Lederman dalam buku berjudul God Particle: If Universe is the Answer, what is the question?.

Leon Max Lederman lahir pada 15 Juli 1922, fisikawan Amerika Serikat itu menerima Nobel Fisika pada 1988 untuk metode sinar neutrino dan pertunjukan struktur ganda lepton terus penemuan muon neutrino.

Awalnya fisikawan Amerika itu menyebutnya goddamn particle. Tapi editor buku Lederman menolaknya, jadilah god particle.

Sebenarnya peletak dasar teori partikel Tuhan, yaitu Peter Higgs, juga menolak penamaan itu. Sebab pria itu adalah seorang ateis. Jadi sebenarnya tidak ada nuansa agama dalam partikel ini.

Kebenaran adanya Partikel Tuhan

https://i0.wp.com/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Location_Large_Hadron_Collider.PNG

CERN (wikipedia)

Keberadaan partikel ini sempat diragukan oleh beberapa peneliti, namun para peneliti lainnya terutama yang mengikuti perkembangan hasil riset dan juga para peneliti yang ikut terjun langsung dalam penelitian memastikan, bahwa partikel ini nyata adanya. Mereka memberi dua alasan pokok:

Pertama, bahwa penemu partikel Tuhan, Organisasi Riset Nuklir Eropa atau European Organization for Nuclear Research (CERN), telah benar berhasil menemukan temuan yang disebut ‘Partikel Tuhan’.

Keyakinan itu dikuatkan karena CERN memiliki dua tim independen untuk saling membandingkan temuannya tersebut, yaitu:

1. ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus)

2. CMS (Compact Muon Solenoid).

http://mysteryoftheinquity.files.wordpress.com/2011/05/cern-lhc.jpg

CERN (mysteryoftheinquity.files.wordpress)

Mereka melakukan percobaan yang sama, jadi hasil riset dan data yang terkumpul dapat saling diuji dan diverifikasi.

Kedua, hasil penelitian di-ranking dari nol hingga lima-sigma (five sigma). Pada Desember tahun 2012 lalu, dua tim tersebut juga telah menyatakan bahwa data mereka menunjukkan dua level (two sigma) serupa.

Hal inilah yang membuktikan bahwa partikel Higgs-Boson itu memang benar-benar ada.

Temuan two-sigma itu bisa diterjemahkan bahwa 95 persen hasil percobaan bukan karena kebetulan statistik.

http://tonti4u.files.wordpress.com/2011/06/misteri-alam-semesta2.jpg

Partikel track milik CERN (garis kuning), salah satu alat eksperimen milik CERN untuk membuktikan eksistensi Higgs Boson atau Higgs Particle. (picture: tonti4u.files.wordpress.com)

Yang Mungkin Dapat Dikembangkan Dari Penemuan “Partikel Tuhan”

Periodik alam semesta dari titik awal Bing-Bang (bulatan coklat) menggerakkan semua materi alam termasuk galaksi juga bergerak hingga makin ke “pinggir” alam semesta (galaksi makin kekanan semakin tua) yang membuat seluruh isi alam terus bergerak menjauhi titik Bing-Bang.

Meski senang dengan penemuan ini, peneliti tetap belum merasa puas, karena masih banyak rahasia alam lain yang belum terungkap.

“Kami masih banyak tidak tahu tentang partikel. Ini hanya awal dari sebuah perjalanan. Kami telah menutup satu bab dan membuka yang lain,” tutur Peter Knight dari Institut Fisika Inggris.

Tujuan utama eksperimen untuk mengetahui bagaimana alam semesta terbentuk, setelah ‘Big Bang’ terjadi pada 13,7 miliar tahun lampau.

Namun, pada akhirnya dari eksperimen-eksperimen lanjutan, para ilmuwan mendapati beberapa kemungkinan lain dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan, diantaranya:

1. Mempelajari Bagaimana “Bing-Bang” Terjadi Oleh Pengaruh dari “Partikel Gaib” Higgs Boson.

Konsep pengembangan alam semesta, di mana ruang (termasuk bagian tak teramati alam semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan berjalannya waktu. (wikipedia)

Teori Bing-Bang atau Dentuman Besar adalah teori tentang sebuah peristiwa yang menyebabkan pembentukan alam semesta berdasarkan kajian kosmologi mengenai bentuk awal dan perkembangan alam semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat).

Dari teori ini maka ilmuwan berpendapat bahwa alam semesta terbentuk dari ledakkan hebat dan menggelegar maha dahsyat (dentuman besar).

Pada teori big-bang di alam semesta, atom-atom dan partikel itu pada akhirnya akan membentuk galaksi-galaksi yang telah tercipta hingga kini.Tapi belum diketahui bagaimana semua benda dialam ini dapat menghasilkan massa benda.

https://i1.wp.com/data.tribunnews.com/foto/bank/images/Partikel-Tuhan.jpg

Ilustrasi dua partikel yang saling menumbuk (garis merah) saat alat CERN diaktifkan dan menghasilkan ledkan dan atom-atom yang bergerak menjauh dari titik tumbukan, mirip teori big-bang (pic: tribunnews)

Ternyata selama ini selain proton, elektron dan neutron, ada lagi satu partikel yang selama ini tak terlihat alias “gaib” yaitu berupa partikel yang akan mengisi massa yang pada saat kini dikenal juga sebagai Higgs Boson.

Semua galaksi yang jumlahnya ratusan milyar tersebut selalu bergerak menjauh dari titik ledakan big-bang, hingga kini dan untuk masa yang akan datang, selamanya.

Nah, “hampir mirip” seperti Bing-Bang, maka percobaan “bayi big-bang” yang dilakukan para ilmuwan ini adalah menumbuk dua partikel dengan kecepatan tinggi dan akan menghasilkan ledakan ke segala arah dan memunculkan banyak atom-atom serta menghasilkan panas 1000 kali lipat dari panas inti matahari!

Dari ledakan tersebut, maka tercipta banyak partikel-partikel dan atom-atom lainnya yang sama-sama meluncur menjauh ke segala arah dari pusat titik ledakan itu, mirip galaksi-galaksi.

2. Mempelajari Bagaimana Menghilangkan Atom ke “Dunia Gaib”

Tampak teknologi ilustrasi teleport atau sistim transportasi dengan cara menghilangkan orang dan pindah ke tempat yang berbeda pada film sains fiksi, Star Trek

Secara teori, menurut fisikawan Universitas Negeri Arizona, Lawrence Krauss, ada kemungkinan pula dari teori menghilangkan atom ini bisa menurunkan cara menghilangkan objek seperti benda mati ataupun benda hidup seperti tumbuhan, binatang, manusia atau bahkan benda besar.

“Namun tentunya jika ada perlakuan khusus yang bisa memanipulasi medan di sekitar partikel secara lokal. Ini bisa menjadikan sebuah obyek menghilang, sehingga menjadi sebuah pengembangan senjata yang hebat atau trik sulap yang mencengangkan”, Krauss menjelaskan.

“Tapi, ingat, jika bisa menghilangkan, tentunya harus bisa mengembalikan seperti semula, yaitu memunculkan lagi. Oleh kerananya, maka suatu objek dapat menembus ruang dan waktu”, tambah Professor Krauss

3. Mempelajari Misteri “Materi Gelap” Yang “Gaib”

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a5/WMAP.jpg/640px-WMAP.jpg

Materi Gelap atau Dark Matter, adalah materi yang tidak dapat dideteksi dari radiasi yang dipancarkan atau penyerapan radiasi yang datang ke materi tersebut, tetapi kehadirannya dapat dibuktikan dari efek gravitasi materi-materi yang tampak seperti bintang dan galaksi.

Sekali lagi, materi ini juga menyangkut “materi alam gaib”. Materi ini memang ada karena dapat dideteksi namun tak terlihat, itu sebabnya Materi Gelap adalah salah satu tanda tanya besar dalam ilmu astronomi.

Perkiraan tentang banyaknya materi di dalam alam semesta berdasarkan efek gravitasi selalu menunjukkan bahwa sebenarnya ada jauh lebih banyak materi daripada materi yang dapat diamati secara langsung. Terlebih lagi, adanya materi gelap dapat menyelesaikan banyak ketidakkonsistenan dalam teori dentuman dahsyat.

Estimated distribution of matter and energy in the universe. (wikipedia)

Sebagian besar massa di alam semesta dipercaya berada dalam bentuk ini. Menentukan sifat dari materi gelap juga dikenal sebagai masalah materi gelap atau masalah hilangnya massa, dan merupakan salah satu masalah penting dalam kosmologi modern.

Pertanyaan tentang adanya materi gelap mungkin tampak tidak relevan dengan keberadaan kita di bumi.

Akan tetapi, ada atau tidaknya materi gelap ini dapat menentukan takdir terakhir dari alam semesta.

Namun keberadaan materi gelap ini sangat banyak. Jadi, alam semesta yang selama ini kita lihat, sebenarnya tidaklah banyak yang kosong, karena materi atau partikel ini tak terlihat mata.

Telah diketahui oleh ilmuwan bahwa Materi Gelap atau Dark Matter ini mengisi 26.8% dari seluruh jagat raya. Tapi selama ini manusia tak dapat melihatnya. (lihat video: Dark Matter – the Undetectable Mass (FULL VIDEO 45 minutes)

Kita mengetahui bahwa sekarang alam semesta mengalami pengembangan karena cahaya dari benda langit yang jauh menunjukkan adanya pergeseran merah. Pergeseran Merah adalah gejala bahwa frekuensi cahaya kalau diamati, di bawah situasi tertentu, bisa lebih rendah daripada frekuensi cahaya ketika terpancar di sumber.

Banyaknya materi biasa yang terlihat di alam semesta tidaklah cukup untuk membuat gravitasi menghentikan pengembangan, dan dengan demikian pengembangan akan berlanjut selamanya tanpa adanya materi gelap.

Pada prinsipnya, jumlah materi gelap yang cukup di alam semesta dapat menyebabkan pengembangan alam semesta berhenti, atau kebalikannya (yang akhirnya membawa kita pada Big Crunch). Pada prakteknya, sekarang banyak anggapan bahwa gerakan-gerakan alam semesta didominasi oleh komponen lainnya, yaitu Energi Gelap atau Dark Energy.

4. Mempelajari Bagaimana Mencapai “Kecepatan Cahaya”

kecepatan cahaya light speed warp-drive3 animated

Ilustrasi sebuah pesawat antariksa antar bintang sedang akselerasi menuju kecepatan cahaya

Teori Kecepatan Cahaya atau Kelajuan cahaya (kelajuan cahaya dalam ruang vakum; kecepatan cahaya) adalah sebuah konstanta fisika yang disimbolkan dengan huruf c, singkatan dari celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang berarti “kecepatan”. Konstanta ini sangat penting dalam fisika dan bernilai 299.792.458 meter per detik.

Nilai ini merupakan nilai eksak disebabkan oleh panjang meter didefinisikan berdasarkan konstanta kelajuan cahaya. Kelajuan ini merupakan kelajuan maksimum yang dapat dilajui oleh segala bentuk energi, materi, dan informasi dalam alam semesta.

kecepatan cahaya light speed warp-drive1 animated

Akselerasi pesawat antar bintang dapat melesat menuju kecepatan cahaya (ilustrasi)

Kelajuan ini merupakan kelajuan segala partikel tak bermassa dan medan fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam vakum.

Kelajuan ini pula menurut teori modern adalah kelajuan gravitasi (kelajuan dari gelombang gravitasi). Partikel-partikel maupun gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan c tanpa tergantung pada sumber gerak maupun kerangka acuan inersial pengamat.

Dalam teori relativitas, c saling berkaitan dengan ruang dan waktu. Konstanta ini muncul pula pada persamaan fisika kesetaraan massa-energi ermusan Albert Einstein, E = mc².

Namun akhir-akhir ini para ilmuwan mendapatkan suatu teori tentang kemungkinan tercapainya kecepatan laju cahaya tersebut jika menggunakan apa yang dinamakan energi gelap atau dark energy. Energi gelap inilah sebagai cikal bakal “bahan bakar” untuk menembus kecepatan cahaya atau bahkan lebih cepat lagi, dikemudian hari.

http://tonti4u.files.wordpress.com/2011/06/misteri-alam-semesta1.jpg

Mesin Large Hadron Collider (LHC) atau Detektor Muon, akselerator raksasa untuk membuat “Baby Big-Bang” atau “Big-Bang Mungil” pada eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS), salah satu alat eksperimen milik CERN untuk membuktikan eksistensi Higgs Boson atau Higgs Particle. (picture: tonti4u.files.wordpress.com)

Energi ini tak tampak mata alias “gaib” namun ilmuwan dapat memastikan keberadaan energi gelap ini, bahkan energi ini keberadaannya paling banyak, yaitu 68.3% dari seluruh jagat raya!! Artinya selama ini bahan bakar yang sangat melimpah untuk menuju ke galaksi lainnya telah tersedia seantero jagat! Wow!!

Jadi, alam semesta yang selama ini kita lihat, sebenarnya tidaklah banyak yang kosong, karena materi atau partikel ini tak terlihat mata. Tapi mirip dengan Materi Gelap (Dark Matter) maka Energi Gelap (Dark Energy) ini juga sama-sama tak dapat dilihat oleh mata manusia.

Dalam kosmologi, energi gelap adalah suatu bentuk hipotesis dari energi yang mengisi seluruh ruang dan memiliki tekanan negatif yang kuat.

Menurut teori relativitas umum, efek dari adanya tekanan negatif secara kualitatif serupa dengan memiliki gaya pada skala besar yang bekerja secara berlawanan terhadap gravitasi.

Menggunakan efek seperti itu sekarang merupakan cara yang sering dilakukan untuk menjelaskan pengamatan mengenai pengembangan alam semesta yang dipercepat dan juga adanya bagian besar dari massa yang hilang di alam semesta.

Dua bentuk energi gelap yang diusulkan adalah :

1. Konstanta Kosmologi, suatu energi yang kerapatannya tetap dan secara homogen mengisi ruang.

2. Quintessence, yaitu suatu medan dinamis yang kepadatan energinya dapat berubah dalam ruang dan waktu.

Membedakan antara keduanya memerlukan pengukuran berketelitian tinggi dari pengembangan alam semesta untuk dapat mengerti bagaimana kecepatan pengembangan berubah terhadap waktu.

Laju pengembangan ini bergantung pada parameter persamaan keadaan kosmologi. Mengukur persamaan keadaan dari energi gelap adalah salah satu usaha besar dalam kosmologi observasional.

Namun dengan ditemukannya Higgs Boson atau Partikel Tuhan, maka membuat kemungkinan teori ini kian mungkin atau kian terbuka lebar.

5. Mempelajari Bagaimana “Menembus Ruang dan Waktu”

Lubang cacing adalah sebuah ‘terowongan’ teoretis atau shortcut, diprediksi oleh teori relativitas Einstein, yang menghubungkan dua tempat dalam ruang-waktu – divisualisasikan di atas sebagai kontur peta 3-D, di mana energi negatif menarik ruang dan waktu ke dalam mulut terowongan, lalu muncul di alam semesta lain. Tapi ini tetap hanya hipotetis, karena jelas tak seorang pun pernah mrlaluinya, tetapi teori ini telah digunakan dalam film fiksi sebagai medium untuk perjalanan waktu – di Stargate (1994), misalnya, melibatkan terowongan gated antara alam semesta, dan Bandit Waktu (1981), di mana lokasinya ditampilkan pada peta langit. (dailymail)

Jika medan partikel Higgs-Boson dimanipulasi dalam area yang besar sehingga memiliki energi, maka akan terjadi energi gravitasi yang repulsif.

Akibatnya, wilayah-wilayah di alam semesta ini akan bergerak cepat dan memindahkan barang-barang lebih cepat ketimbang cahaya.

Oleh karenanya, dengan ditemukannya “partikel Tuhan” atau Higgs Boson, diharapkan dapat pula menguak misteri yang belum terpecahkan, yaitu Materi Gelap atau Dark Matter ini.

Dengan begitu, maka suatu saat nanti teknologi manusia ke depannya akan diharapkan dapat menembus ruang dan waktu di alam semesta ini.

Sebelumnya, CERN meneliti bagaimana alam semesta terbentuk, menggunakan mesin Large Hadron Collider (LHC), akselerator raksasa untuk membuat lubang hitam kecil dan jenis baru partikel.

Large Hadron Collider (LHC)

Timbul pertanyaan dalam pikiran kita, apakah penemuan dan percobaan ini berbahaya?

Nikolas Solomey, Direktur Kajian Fisika Universitas Negeri Wichita, mengatakan tidak ada bahayanya dari percobaan ataupun penemuan ini.

Sebab, untuk membuat partikel Higgs-Boson, perlu sejumlah energi. Produksinya membutuhkan energi yang banyak dan sangat terkendali penggunaannya.

“Partikel Tuhan”, Pintu Gerbang Sains Untuk Mengenal Keberadaan “Alam Gaib”

Friday, 18 November 2016

Comments : 0

Tag : Molekul

Struktur Atom,Sistem Periodik dan Ikatan Kimia

Struktur Atom dan Sistem Periodik

STANDAR KOMPETENSI
Mendeskripsikan struktur atom dan sifat-sifat periodik atom serta struktur molekul dan sifat-sifatnya.

KOMPETENSI DASAR
Menerapkan teori atom mekanika kuantum untuk menentukan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menggunakan penentuan letak unsur dalam sistim periodik .

INDIKATOR
1. Mendeskripsikan teori atom mekanika kuantum.
2. Menentukan nilai bilangan kuantum (n.l.m.s)suatu elektron dalam suatu orbital.
3. Menentukan konfigurasi elektron menurut teori mekanika kuantum
4. Menggambarkan diagram orbital menurut teori mekanika kuantum
5. Menentukan letak unsure dalam table periodic.

TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Siswa dapat mendeskripsikan teori atom mekanika kuantum.
2. Siswa dapat menentukan nilai bilangan kuantum (n.l.m.s)suatu elektron dalam suatu orbital.
3. Siswa dapat menentukan konfigurasi elektron menurut teori mekanika kuantum.
4. Siswa dapat menggambarkan diagram orbital menurut teori mekanika kuantum.
5. Siswa dapat menentukan letak unsure dalam table periodic

MATERI PELAJARAN

I. TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM

*Teori yang mendasari

1. Teori / hukum Einstein dikenal dengan energi foton

E= mc2

artinya suatu materi yang bermasa 1 gram mempunyai energi sebasar 8.9874 x 10 10 kj.

Menurut Einstein radiasi gelombang elktromagnetik mempunyai sifat partikel dan radiasi ituDikenal dengan energi foton.

2. Teori Max Planck

Menurut planck radiasi gelombang elektromagnetik bersifat diskrit artinya suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnetik dalam ukuran paket-paket kecil yang disebut dengan kuanta/kuantum.

Besarnya energi itu tergantung kepada frekuensi dan panjang gelombang radiasinya.

E = hv

E= hc/λ

E = Energi foton

h = tetapan planck (h= 6.63×10-34 js)

energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, semakin besar panjang gelombang semakin kecil energi fotonnya.

3. Hipotesis Louis de Broglie

Menurut de Broglie suatu benda bermasa m yang bergerak dengan kecepatan v membentuk gelombang sebesar

λ = h/mv

Sehingga de Broglie menyimpulkan bahwa materei dapat btersifat sebagai partikel dan dapat bersifat sebagai gelombang . electron sebagai partikel juga mempunyai sifat gelombang. Hal inilah yang mendasari lahirnya teori atom mekanika kuantum atau teori mekanika gelombang. Teori ini membantah teori Borh yang menyatakan bahwa gerakan partikel berbentuk lintasan tetapi gerakan partikel berbentuk gelombang.

4. Azas ketidak pastian Heisenberg

Menurut Werner Heisenberg posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat ditentukan secara bersamaan. Semakin dapat ditentukan posisi suatu partikel maka semakintidak dapat ditentukan momentum suatu partikel dan sebaliknya, keadaan itu ditulisnya dalam suatu persamaan sebagai berikut:

(Δx)(Δp) ≥ h/2π

Δp = kesalahan momentum

Δx = kesalahan posisi

Semakin kecil Δp maka semakin besar Δx, semakin besarΔp maka semakin kecil Δx

5. Persamaan schrodinger

Posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan adalah daerah kebolehjadian menemukan electron yang disebut dengan orbital. Orbital secara teori digambarkan oleh Erwinschrodinger sebagai suatu persamaan fungsi gelombang yang dikenal dengan nama persamaan schrodinger, dimana suatu partikel bermasa m, energi kinetic (E) dan energi potensial (v), dengan fungsi gelombang (ψ) yang bergerak dalam ruang tiga dimensi dalam sumbu x, y, z .

Dari persamaan fungsi gelombang dapat diketahui kebolehjadian menemukan orbital electron dengan menggunakan suatu bilangan kuantum.
* Bilangan Kuantum

Erwin schrodinger menggunakan empat jenis bilangan kuantum yang mempunyai fungsi tertentu untuk menentukan bentuk dan ukuran orbital.

Bilangan kuantum utama (n).

Bilangan kuantum utama merupakan bilangan yang menunjukan tingkat energi orbital

n merupakan bilangan bulat positif dan tidak termasuk nol. n = 1,2,3,….

Semakin tinggi harga n, maka semakin semakin besar orbitalnya.

Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth menyatakan bentuk orbital.

l = 0 orbital s (Sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

Nilai l dimulai dari 0 sampai (n-1). Hubungan antara kulit, tingkat energi dan bentuk orbital dapat digambarkan sebagai berikut.

Kulit K n = 1, l = 0 , orbital s

Kulit L n = 2, l = 0 , 1 , orbitas s ,p

Kulit M n = 3, l = 0, 1, 2 orbital s, p, d

Kulit N n = 4, l = 0, 1, 2, 3 orbital s, p, d, f

Dan seterusnya.

Bilangan kuantum magnetic (m)

Bilangan kuantum magnetic menunjukan arah orbital dalam sumbu x, y, z atau orientasi orbital dalam ruang.

m bernilai negative, nol, dan positif.

Missal : jika l = 0 maka m = 0 orbital s

l = 1 maka m = –1, 0, 1 orbital px, py, pz

l = 2 maka m = –2–1, 0, 1, 2 orbitalnya dx2 –y2, dz2, dxy, dxz, dyz

Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran electron dalam orbital.

Arah perputaran yang searah dengan jarum jam nilainya +1/2 dan arah perputaran yang berlawanan arah jarum jam nilainya -1/2. Tingkat energinya sama, tanda hanya untuk membedakan yang satu dengan yang lain.

* Bentuk dan Orientasi Orbital

1.Orbital s

Bentuk orbital s memiliki satu orbital dengan bentuk seperti bola, sehingga tidak tergantung pada sudut manapun. Orbital s hanya terdapat 1 nilai m , sehingga hanya terdapat 1 orientasi, yaitu sama ke segala arah.

2. Orbital p
Orbital p berbentuk cuping-dumbbell (bagai balon terpilin).Sub kulit p memiliki tiga orbital. Pada sub kulit ini terdapat 3 nilai m(–1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang satu dan lainnya membentuk sudut 9o.

3.Orbital d
Orbital d memiliki 5 orbital dengan bentuk yang komplek sdan orientasi yang berbeda. Empat orbital pertama memiliki bentuk yang sama, sedangkan satu orbital memiliki bentuk yang berbeda.Kelima orbital itu adalah dxy ,dxz ,dyz,dx2y2,dan dz2.

4.Orbital f

Orbital f(mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tigakelompok, yaitu

1) kelompok pertama: fxyz

2) kelompok kedua : fx(z2-y2),fy(z2-y2),fz(x2-y2)

3) kelompok ketiga : fx3,fy3,fz3

Untuk lebih jelasnya,coba perhatikan video berikut :

KONFIGURASI ELEKTRON BERDASARKAN KONSEP BILANGAN KUANTUM

Konﬁgurasi elektron menggambarkan penataan/susunan elektron dalam atom. Dalam menentukan konfigurasi elektron suatu atom, ada 3 aturan yang harus dipakai, yaitu : Aturan Aufbau, Aturan Pauli, dan Aturan Hund.

1. Aturan Aufbau

Pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang tinggi. Elektron mempunyai kecenderungan akan menempati dulu subkulit yang energinya rendah. Besarnya tingkat energi dari suatu subkulit dapat diketahui dari bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimuth ( l ) dari orbital tersebut. Orbital dengan harga (n + l) lebih besar mempunyai tingkat energi yang lebih besar. Jika harga (n + l) sama, maka orbital yang harga n-nya lebih besar mempunyai tingkat energi yang lebih besar. Urutan energi dari yang paling rendah ke yang paling tinggi sebagaimana digaram yang dibuat oleh Mnemonik Moeler adalah sebagai berikut:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d ….

Aturan Pauli (Eksklusi Pauli)

Aturan ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1926. Yang menyatakan “Tidak boleh terdapat dua elektron dalam satu atom dengan empat bilangan kuantum yang sama”. Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n, l, m, yang sama tetapi yang membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). Dengan demikian, setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan. Jadi, satu orbital dapat ditempati maksimum oleh dua elektron, karena jika elektron ketiga dimasukkan maka akan memiliki spin yang sama dengan salah satu elektron sebelumnya.

Contoh :

Pada orbital 1s, akan ditempati oleh 2 elektron, yaitu :

Elektron Pertama à n=1, l=0, m=0, s= +½

Elektron Kedua à n=1, l=0, m=0, s= – ½

(Hal ini membuktikan bahwa walaupun kedua elektron mempunyai n,l dan m yang sama tetapi mempunyai spin yang berbeda)

3. Aturan Hund

Aturan ini dikemukakan oleh Friedrick Hund Tahun 1930. yang menyatakan “elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan”.

Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital kosong.

Untuk menyatakan distribusi elektron-elektron pada orbital-orbital dalam suatu subkulit, konfigurasi elektron dituliskan dalam bentuk diagram orbital.

Suatu orbital digambarkan dalam bentuk kotak, sedangkan elektron yang menghuni orbital digambarkan dengan dua anak panah yang berlawanan arah. Jika orn=bital hanya mengandung satu elektron, maka anak panah yang ditulis mengarah ke atas.

Dalam menerapkan aturan hund, maka kita harus menuliskan arah panah ke atas terlebih dahulu pada semua kotak, baru kemudian diikuti dengan arah panah ke bawah jika masihterdapat elektron sisanya.

HUBUNGAN KONFIGURASI ELEKTRON DENGAN SISTEM PERIODIK UNSUR

Konfigurasi elektron menyatakan sebaran elektron dalam atom. Nomor atom menunjukkan jumlah elektron. Hal ini membuktikan bahwa terdapat hubungan antara sifat-sifat unsur dengan konfigurasi elektron, katena tabel Sistem Periodik Unsur (SPU) disusun berdasarkan kenaikan nomor atom unsur. Pada SPU dikenal istilah Golongan (kolom vertikal) dan Periode (baris horizontal)

1. Golongan

SPU dibagi atas 8 golongan. Setiap golongan dibagi atas Golongan Utama (A) dan Golongan Transisi (B). Penomoran golongan dilakukan berdasarkan elektron valensi yang dimiliki oleh suatu unsur. Setiap Unsur yang memiliki elektron valensi sama akan menempati golongan yang sama pula

Berdasarkan letak elektron terakhir pada orbitalnya, dalam konfigurasi elektron, unsur-unsur dalam SPU dibagi menjadi 4 blok, yaitu blok s, blok p, blok d, dan blok f.

Jika konfigurasi elektron berakhir di blok s atau p maka pasti menempati golongan A
Jika konfigurasi elektron berakhir di blok d maka pasti menempati golongan B
Jika konfigurasi elektron berakhir di blok f maka pasti menempati golongan B (Lantanida, n=6 dan Aktinida, n=7 (gol.radioatif))

Selain itu untuk menentukan nomor golongan, ditentukan dengan mengetahui jumlah elektron valensi pada konfigurasi terakhir.

Contoh :
11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1
Dapat diketahui bahwa elektron terakhir pada n=3 mempunyai elektron valensi 1, berarti golongan I serta berakhir di subkulit s, berarti Golongan A, jadi kalau digabungkan menjadi Golongan IA

2. Periode
SPU terdiri atas 7 periode. Periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom. Unsur-unsur yang mempunyai jumlah kulit sama akan menempati baris yang sama. Dengan demikian jumlah kulit sama dengan periode, sehingga periode 1 memiliki n-1, periode 2 memiliki n=2, dst.

Contoh :
11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1
Dapat diketahui bahwa elektron terakhir berada pada n=3 yang berarti unsur tersebut masuk dalam Periode 3

II. SISTEM PERIODIK

Dasar dan Penyusunan Sistem Periodik Unsur Modern

Ditulis oleh Budi Utami pada 02-06-2011

Sistem periodik unsur modern (lihat gambar) disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur horizontal, yang selanjutnya disebut periode, disusun menurut kenaikan nomor atom, sedangkan lajur vertikal, yang selanjutnya disebut golongan, disusun menurut kemiripan sifat.

Unsur segolongan bukannya mempunyai sifat yang sama, melainkan mempunyai kemiripan sifat. Setiap unsur memiliki sifat khas yang membedakannya dari unsur lainnya. Unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu unsur-unsur yang menempati golongan A yang disebut unsur golongan utama, dan unsur-unsur yang menempati golongan B yang disebut unsur transisi (James E. Brady, 1990).

Sistem periodik unsur modern yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang, terdiri atas 7 periode dan 8 golongan. Periode 1, 2, dan 3 disebut periode pendek karena berisi sedikit unsur, sedangkan periode lainnya disebut periode panjang. Golongan terbagi atas golongan A dan golongan B. Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan B terletak antara golongan IIA dan IIIA. Golongan B mulai terdapat pada periode 4.
Dalam sistem periodik unsur yang terbaru, golongan ditandai dengan golongan 1 sampai dengan golongan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini, maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai dengan golongan 12. Cara seperti itu dapat dilihat pada sistem periodik unsur pada gambar 1.14

a. Periode

Sistem periodik unsur modern mempunyai 7 periode. Unsur-unsur yang mempunyai jumlah kulit yang sama pada konfigurasi elektronnya, terletak pada periode yang sama.

b. Golongan

Sistem periodik unsur modern mempunyai 8 golongan utama (A).
Unsur-unsur pada sistem periodik modern yang mempunyai elektron
valensi (elektron kulit terluar) sama pada konfigurasi elektronnya, maka
unsur-unsur tersebut terletak pada golongan yang sama (golongan
utama/A).

III.IKATAN KIMIA

*Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron secara bersama-sama oleh dua atom (James E. Brady, 1990). Ikatan kovalen terbentuk di antara dua atom yang sama-sama ingin menangkap elektron (sesama atom bukan logam).

Cara atom-atom saling mengikat dalam suatu molekul dinyatakan oleh rumus
bangun atau rumus struktur. Rumus struktur diperoleh dari rumus Lewis dengan mengganti setiap pasangan elektron ikatan dengan sepotong garis. Misalnya, rumus bangun H2 adalah H – H.
Contoh:
a. Ikatan antara atom H dan atom Cl dalam HCl
Konfigurasi elektron H dan Cl adalah:
H : 1 (memerlukan 1 elektron)
Cl : 2, 8, 7 (memerlukan 1 elektron)
Masing-masing atom H dan Cl memerlukan 1 elektron, jadi 1 atom H akan
berpasangan dengan 1 atom Cl.
Lambang Lewis ikatan H dengan Cl dalam HCl

b . Ikatan antara atom H dan atom O dalam H2O
Konfigurasi elektron H dan O adalah:
H : 1 (memerlukan 1 elektron)
O : 2, 6 (memerlukan 2 elektron)
Atom O harus memasangkan 2 elektron, sedangkan atom H hanya memasangkan 1 elektron. Oleh karena itu, 1 atom O berikatan dengan 2 atom H. Lambang Lewis ikatan antara H dengan O dalam H2O.

Dua atom dapat membentuk ikatan dengan sepasang, dua pasang, atau tiga
pasang elektron bergantung pada jenis unsur yang berikatan. Ikatan kovalen
yang hanya melibatkan sepasang elektron disebut ikatan tunggal (dilambangkan dengan satu garis), sedangkan ikatan kovalen yang melibatkan lebih dari sepasang elektron disebut ikatan rangkap. Ikatan yang melibatkan dua pasang elektron disebut ikatan rangkap dua (dilambangkan dengan dua garis), sedangkan ikatan yang melibatkan tiga pasang elektron disebut ikatan rangkap tiga (dilambangkan dengan tiga garis).

c. Ikatan rangkap dua dalam molekul oksigen (O2)
Oksigen (Z =

mempunyai 6 elektron valensi, sehingga untuk mencapai konfigurasi oktet harus memasangkan 2 elektron. Pembentukan ikatannya dapat digambarkan sebagai berikut.
Lambang Lewis ikatan O2

d. Ikatan rangkap tiga dalam molekul N2
Nitrogen mempunyai 5 elektron valensi, jadi harus memasangkan 3 elektron
untuk mencapai konfigurasi oktet. Pembentukan ikatannya dapat digambarkan sebagai berikut.
Lambang Lewis ikatan N2

Pasangan elektron yang dipakai bersama-sama disebut pasangan elektron ikatan (PEI), sedangkan yang tidak dipakai bersama-sama dalam ikatan disebut pasangan elektron bebas (PEB). Misalnya:
• Molekul H2O mengandung 2 PEI dan 2 PEB
• Molekul NH3 mengandung 3 PEI dan 1 PEB
• Molekul CH4 mengandung 4 PEI dan tidak ada PEB

* Ikatan Ion

Ditulis oleh Budi Utami pada 07-06-2011

Ikatan ion adalah ikatan yang terjadi akibat perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain (James E. Brady, 1990). Ikatan ion terbentuk antara atom yang melepaskan elektron (logam) dengan atom yang menangkap elektron (bukan logam). Atom logam, setelah melepaskan elektron berubah menjadi ion positif. Sedangkan atom bukan logam, setelah menerima elektron berubah menjadi ion negatif. Antara ion-ion yang berlawanan muatan ini terjadi tarik-menarik (gaya elektrostastis) yang disebut ikatan ion (ikatan elektrovalen).

Ikatan ion merupakan ikatan yang relatif kuat. Pada suhu kamar, semua senyawa ion berupa zat padat kristal dengan struktur tertentu. Dengan mengunakan lambang Lewis, pembentukan NaCl digambarkan sebagai berikut.

NaCl mempunyai struktur yang berbentuk kubus, di mana tiap ion Na+ dikelilingi oleh 6 ion Cl– dan tiap ion Cl– dikelilingi oleh 6 ion Na+.

Senyawa ion dapat diketahui dari beberapa sifatnya, antara lain:

Merupakan zat padat dengan titik leleh dan titik didih yang relatif tinggi. Sebagai contoh, NaCl meleleh pada 801 °C.
Rapuh, sehingga hancur jika dipukul.
Lelehannya menghantarkan listrik.
Larutannya dalam air dapat menghantarkan listrik.

Contoh lain pembentukan ikatan ion sebagai berikut.
a. Pembentukan MgCl2
Mg (Z = 12) dan Cl (Z = 17) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut.
– Mg : 2, 8, 2
– Cl : 2, 8, 7
Mg dapat mencapai konfigurasi gas mulia dengan melepas 2 elektron,
sedangkan Cl dengan menangkap 1 elektron. Atom Mg berubah menjadi ion
Mg2+, sedangkan atom Cl menjadi ion Cl–.
– Mg (2, 8, 2) ⎯⎯→ Mg2+ (2,

+ 2 e–
(konfigurasi elektron ion Mg2+ sama dengan neon)
– Cl (2, 8, 7) + e– ⎯⎯→ Cl– (2, 8,

(konfigurasi elektron ion Cl– sama dengan argon)
Ion Mg2+ dan ion Cl– kemudian bergabung membentuk senyawa dengan rumus MgCl2.
Dengan menggunakan lambang Lewis, pembentukan MgCl2 dapat digambarkan sebagai berikut.

b. Ikatan antara atom 12Mg dan

dalam MgO
Konfigurasi elektron Mg dan O adalah:
Mg : 2, 8, 2 (melepas 2 elektron)
O : 2, 6 (menangkap 2 elektron)
Atom O akan memasangkan 2 elektron, sedangkan atom Mg juga akan
memasangkan 2 elektron.

c . Ikatan ion pada 19K dan

dalam K2O
Konfigurasi elektron:
K : 2, 8, 8, 1 (melepas 1 elektron) membentuk K+
O : 2, 6 (menerima 2 elektron) membentuk O2–
2 K+ + O2– ⎯⎯→ K2O

d. Ikatan ion pada Fe (elektron valensi 3) dengan Cl (elektron valensi 7)
membentuk FeCl3
Fe mempunyai elektron valensi 3 akan membentuk Fe3+
Cl mempunyai elektron valensi 7 akan membentuk Cl–
Fe3+ + 3 Cl– ⎯⎯→ FeCl3

Ikatan Kimia & Konfigurasi Elektron Gas Mulia

Kata Kunci: Ikatan Kimia, Konfigurasi Elektron Gas Mulia

Ditulis oleh Budi Utami pada 06-06-2011

Ikatan Kimia

Gaya yang mengikat atom-atom dalam molekul atau gabungan ion dalam setiap senyawa disebut ikatan kimia. Konsep ini pertama kali dikemukakan pada tahun 1916 oleh Gilbert Newton Lewis (1875-1946) dari Amerika dan Albrecht Kossel (1853-1927) dari Jerman (Martin S. Silberberg, 2000).
Konsep tersebut adalah:

Kenyataan bahwa gas-gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn) sukar membentuk senyawa merupakan bukti bahwa gas-gas mulia memiliki susunan elektron yang stabil.
Setiap atom mempunyai kecenderungan untuk memiliki susunan elektron yang stabil seperti gas mulia. Caranya dengan melepaskan elektron atau menangkap elektron.
Untuk memperoleh susunan elektron yang stabil hanya dapat dicapai dengan cara berikatan dengan atom lain, yaitu dengan cara melepaskan elektron, menangkap elektron, maupun pemakaian elektron secara bersama-sama.

Konfigurasi Elektron Gas Mulia

Dibandingkan dengan unsur-unsur lain, unsur gas mulia merupakan unsur yang paling stabil. Kestabilan ini disebabkan karena susunan elektronnya berjumlah 8 elektron di kulit terluar, kecuali helium (mempunyai konfigurasi elektron penuh). Hal ini dikenal dengan konfigurasi oktet, kecuali helium dengan konfigurasi duplet.

Unsur-unsur lain dapat mencapai konfigurasi oktet dengan membentuk ikatan agar dapat menyamakan konfigurasi elektronnya dengan konfigurasi elektron gas mulia terdekat. Kecenderungan ini disebut aturan oktet. Konfigurasi oktet (konfigurasi stabil gas mulia) dapat dicapai dengan melepas, menangkap, atau memasangkan elektron. Dalam mempelajari materi ikatan kimia ini, kita juga perlu memahami terlebih dahulu tentang lambang Lewis. Lambang Lewis adalah lambang atom disertai elektron valensinya. Elektron dalam lambang Lewis dapat dinyatakan dalam titik atau silang kecil (James E. Brady, 1990).