Bentuk dan Orientasi Orbital

Pada artikel ini kita akan membahas materi Bentuk dan Orientasi Orbital. Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang ($\Psi$ = psi), sedangkan besaran pangkat dua ($\Psi ^2 $) 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. Dengan memahami uraian berikut, kalian akan mengetahui bentuk orbital s, p, d, dan f.

Orbital s

       Orbital yang paling sederhana adalah orbital s. Setiap subkulit s terdiri atas 1 buah orbital yang berisi 2 elektron. Orbital s berbentuk bola simetri yang menunjukkan bahwa electron memiliki kerapatan yang sama, jika jarak dari inti atom juga sama. Semakin jauh letak elektron dari inti atom, kerapatannya semakin rendah.

       Nilai bilangan kuantum utama suatu orbital memengaruhi ukuran orbital. Semakin besar nilai bilangan kuantum utama, ukuran orbitalnya juga semakin besar. Berikut ini adalah bentuk orbital dari orbital s:

Gambar: bentuk orbital s

Orbital p

       Bentuk orbital p seperti balon terpilin. Kepadatan elektron tidak tersebar merata, melainkan terkonsentrasi dalam dua daerah yang terbagi sama besar dan terletak pada dua sisi berhadapan dari inti yang terletak di tengah.

       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 ( l = 1) terdiri dari tiga orbital yang setara sesuai dengan tiga harga m untuk l = 1, yaitu -1, 0, dan +1. Masing-masing diberi nama $p_x, \, p_y$, dan $p_z$.

Gambar: orbital $p_x, \, p_y$, dan $p_z$

       Subkulit p terdiri atas 3 orbital, tiap orbital mempunyai bentuk yang sama. Perbedaan ketiga orbital terletak pada arah, dimana terkonsentrasinya kepadatan elektron. Biasanya orbital p digambarkan menggunakan satu kumpulan sumbu x, y, dan z, sehingga diberi tanda $p_x, \, p_y$, dan $p_z$.

Gambar: orbital p dengan satu kumpulan sumbu

Orbital d

       Setiap subkulit d terdiri atas 5 orbital dengan bentuk kelima orbital yang tidak sama. Orientasi orbital d dilambangkan dengan $d_{xy}, \, d_{xz}, \, d_{yz}, \, d_{x^2-y^2} \, $ dan $d_{z^2}$. Empat orbital mempunyai bentuk yang sama dan setiap orbital mempunyai 4 "lobe" kepadatan elektron. Adapun perbedaannya terletak pada arah berkumpulnya kepadatan elektron. Sementara itu, satu orbital lagi mempunyai bentuk berbeda, tetapi memiliki energi yang sama dengan keempat orbital d lainnya. Seperti pada gambar di bawah ini:

Orbital f

       Orbital f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara. Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.

Orbital f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tiga kelompok, yaitu
1) kelompok pertama : $f_{xyz}$
2) kelompok kedua : $f_{(x(z^2-y^2))} f_{(y(z^2-x^2))},f_{(z(x^2-y^2))}$
3) kelompok ketiga : $f_{(x^3)},f_{(y^3)},f_{(z^3)}$.

Gambar: bentuk orbital f
Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S

Demikian pembahasan materi Bentuk dan Orientasi Orbital dan contoh-contohnya.