Bentuk dan Orientasi Orbital

Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang (ϕ = psi), sedangkan besaran pangkat dua (ϕ2) dari persamaan gelombang menyatakan rapatan muatan atau 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) 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 2sdiberikan 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.

Orbital 1s, 2s, 3s Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg. 2000.

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 (  = 1) terdiri dari tiga orbital yang setara sesuai dengan tiga harga m untuk = 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.

Orbital px, py, pz Sumber: Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg. 2000

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.

 

 

 

Orbital d Sumber: Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg. 2000. Orbital f lebih rumit dan lebih sukar untuk dipaparkan, tetapi hal itu tidaklah merupakan masalah penting. Setiap subkulit f terdiri atas 7 orbital, sesuai dengan 7 harga m untuk l = 3.

Seluruh orbital d Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg. 2000.

Salah satu dari tujuh orbital 4 f, yaitu orbital f xyz Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg. 2000.

Ditulis oleh Budi Utami pada 21-12-2011

SUmber : http://www.chem-is-try.org