Atom dan Molekul

Struktur Elektron dan Atom

            Unsur-unsur yang paling penting bagi ahli kimia organic adalah karbon, hydrogen, oksigen dan nitrogen. Keempat unsur ini ada di kedua periode pertama dari susunan berkala dan elektronnya terdapat dalam dua kulit electron yang terdekat ke inti.

            Setiap kulit electron berhubungan dengan sejumlah energi tertentu. Electron yang dekat ke inti lebih tertarik oleh proton dalam inti dari pada electron yang lebih jauh kedudukannya. Karena itu, semakin dekat electron terdapat ke inti, semakin rendah energinya, dan energi ini sukar berpindah dalam reaksi kimia. Kulit electron yang terdekat ke inti adalah kulit yang terendah energinya, dan electron dalam kulit ini dikatakan berada pada tingkat energi pertama. Electron dalam kulit kedua, yaitu pada tingkat energi kedua, mempunyai energi yang lebih tinggi daripada electron dalam tinkat pertama. Electron dalam tingkat ketiga yaitu pada tingkat energi ketiga, mempunyai energi yang leih tinggi lagi.

A. Orbital Atom

Kita tidak dapat menetapkan dengan tepat posisi relatif sebuah electron terhadap inti atom. Sebagai gantinya kita harus mengandalkan teori kuantum untuk menggambarkan posisi yang paling mungkin dari sebuah electron. Tiap kulit suatu atom dibagi menjadi orbital atom; orbital atom adalah bagian dari ruang dimana kebolehjadian ditemukannya sebuah electron dengan kadar energi yang khas adalah tinggi (90% - 95%). Rapat electron adalah istilah lain yang digunakan untuk menggambarkan kebolehjadian ditemukannya electron pada titik tertentu, rapat electron yang lebih tinggi, berarti kebolehjadiannya lebih tinggi, begitu sebaliknya.

Kulit electron pertama hanya mengandung orbital bulat 1𝑠. Kebolehjadian untuk menemukan electron 1𝑠 adalah tertinggi dalam bulatan ini. Kulit kedua yang agak berjauhan dari inti daripada kulit pertama, mengandung orbital 2𝑠 dan tiga orbital 2p.

B. Pengisian Orbital

Elektron mepunyai spin, yang dapat berputar menuju arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Spin dari pertikel bermuatan menimbulkanmedan magnet kecil atau momen magnet dan dua electron dengan spin berlawanan mempunyai momen magnet berlawanan. Tolakan antara muatan negatif dari dua electron dengan spin berlawanan dikurangi oleh momen magnet yang berlawanan, yang memungkinkan dua electron demikian untuk berpasangan dalam orbital. Dengan alasan ini, setiap orbital dapat mempunyai maksimum dua electron, tapi electron-elektro tersebut harus belawanan spin. Karena jumlah orbital pada setiap tingkat energi (satu pada tingkat energi pertama, empat pada kedua dan Sembilan pada ketiga), maka berturut-turut tiga tingkat energi dapat mengandung dua, delapan, dan 18 elektron.

Prinsip aufbau mengatakan bahwa apabila kita maju dari atom hydrogen ke atom-atom yang nomor atom lebih tinggi, maka orbital akan terisi oleh electron sedemikian rupa sehingga orbital yang berenergi terndah terisi lebih dulu. Atom hydrogen mempunyai electron tunggal dalam orbital 1s.

Jari-Jari Atom

            Jari-jari atom adalah jarak dari pusat inti ke electron paling luar. Jari-jari atom ditentukan dengan mengukur panjang ikatan dalam senyawakovalen seperti Cl-Cl atau H-H dsan kemudian membaginya dengan dua. Karena itu jari-jari atom sering disebut jari-jari kovalen. Nilai jari-jari atom biasanya diberikan dalam Angstrom (Å), dengan 1 Å =10^-8

                        Jari-jari atom berubah bergantung pada besarnya tarikan antara inti dan elektronnya. Makin besar tarikan makin kecil jari-jari atomnya. Faktor yangmempengaruhi tarikan ini adalah jumlah proton dalam inti dan jumlah kulit yang mengandung elektron. Inti dengan jumlah proton yang lebih besar mempunyai tarikan yang lebih besar terhadap elektron-elektronnya, termasuk elektron paling luar.

Kelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah kemampuan atom untuk menarik elektron luarnya, atau elektron valensi. Karena elektron luar dari atom digunakan untuk ikatan, maka keelektronegatifan berguna dalam meramalkan dan menerangkan kereaktifan kimia. Seperti jari-jari atom, keelektronegatifan dipengaruhi oleh jumlah proton dalam inti dan jumlah lulit yang mengandung elektron. Makin besar jumlah proton berarti makin besar muatan inti positf, dan dengan demikian tarikan untuk elektron ikatan bertambah. Karenanya, keelektronegatifan bertambah dari kiri ke kanan untuk periode tertentu dari susunan berkala.

            Tarikan antara partikel yang berlawanan muatan bertambah dengan berkurangnya jarak antar partikel. Jadi, keelektronegatifan bertambah apabila kita maju dari bawah ke atas dalam golongan tertentu dari susunan berkala, karena elektron valensi lebih dekat ke inti.