1.73 benar  “menyesatkan”  tidak  hanya
pada  teks  general,  tetapi  juga  teks advanced  Scerri,  1989.  Orbital-
radial  yang  menunjukkan  penetrasi berkelanjutan  6s  atas  5d  atas  4f
ditampilkan  pada  Gambar  3.13. Rerata  rapatan  elektron  4f  yang
secara  berturut-turut  jauh  lebih  dekat dengan  inti  ketimbang  5d  lalu  6s
menunjukkan naiknya energi orbital yang bersangkutan.
2.12  Efek Perisai  dan  Penetrasi
Sebagaimana  telah  dibicarakan  perihal  prinsip  aufbau,  perlu  kiranya  diketahui bagaimana  energi  orbital-orbital  berbeda  dengan  energi  orbital-orbital  atom  hidrogen.
Untuk atom berelektron banyak artinya lebih dari satu, setiap elektron dalam orbitalnya mengalami gaya tarik Coulomb ke arah inti atom dan gaya tolak Coulomb dari semua
elektron  lainnya;  sekumpulan  elektron  yang  lain  ini  diasumsikan  membentuk  rerata medan yang dapat dipandang sebagai titik bermuatan negatif dan terpusat di dalam inti
atom.   Dengan demikian setiap elektron mengalami suatu medan pusat tunggal dari inti atom  dan  titik  muatan  negatif  yang  berasal  dari  rerata  kumpulan  elektron  lainnya
tersebut.  Dapat dipahami bahwa titik muatan negatif ini tentu akan mengurangi muatan inti  dari  harga  yang  sesungguhnya,  Z  e,  menjadi  muatan  inti  efektif,  Z
ef
e,  terhadap satu  elektron  tertentu,  di  mana  makin  dekat  dengan  inti  akan  mengalami  harga  Z
ef
makin  besar.  Pengurangan  ini  disebut  sebagai  efek  tameng  atau  perisai  atau  saring shielding  atau  screening  effect,  dan  parameter  atau  tetapan  perisai,
σ
,  merupakan faktor koreksi terhadap muatan inti menurut hubungan: Z
ef
=  Z  -
σ
. Penetapan harga
σ
untuk setiap elektron dalam orbital tertentu yang pada mulanya dipelopori    oleh    Slater    pada  tahun  1930  bukanlah    sesuatu    yang  sederhana;  dengan
mempertimbangkan bilangan kuantum n,  , dan jumlah elektron, Slater mengemukakan aturan-aturan sebagai berikut:
1 Elektron dikelompokkan menurut urutan 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p,
4d, 4f , dan seterusnya; ns dan np dipertimbangkan dalam satu kelompok. Gambar 3.13  Orbital-radial  4f, 5d, dan 6s
1.74 2
Elektron dalam kelompok di atasnya tidak menamengi sama sekali elektron yang bersangkutan.
3 Faktor perisai sebesar 0,35 berlaku satu sama lain bagi elektron-elektron dalam
kelompok  yang  sama,  kecuali  bagi  elektron-elektron  1s  faktor  ini  hanya  sebesar 0,30.
4 Elektron-elektron  d  dan  f  mengalami penamengan dengan faktor perisai sebesar
1,00 dari setiap elektron yang terletak dalam kelompok bawahnya. 5
Elektron-elektron ns dan np mengalami penamengan dengan faktor perisai sebesar  0,85  dari  setiap  elektron  yang  terletak  dalam  kelompok  kulit  langsung
di bawahnya n-1, dan sebesar 1,00 dari setiap elektron yang terletak lebih lanjut di bawahnya.
Idealnya, aturan tersebut menghasilkan energi yang besarnya sesuai dengan rumusan : E  =
2 2
n Z
σ −
−
13,6 eV
..............
3.8 Sebagai contoh,  muatan inti efektif bagi elektron valensi dalam atom
7
N dengan pengelompokan 1s
2
2s
2
, 2p
3
, adalah : Z
ef
= Z -
σ
= 7 - [ 2 x 0,85 + 4 x 0,35] = 7 - 3,1 = 3,9.   Demikian juga muatan inti efektif bagi elektron  4s dalam atom
30
Zn dengan pengelompokan 1s
2
2s
2
, 2p
6
3s
2
,3p
6
3d
10
4s
2
, adalah : Z
ef
= Z -
σ
= 30 - [10 x 1,00 + 18 x 0,85 + 1 x 0,35] = 30 - 25,65 = 4,35. Sedangkan muatan inti efektif bagi elektron 3d adalah :
Z
ef
= Z -
σ
= 30 - [18 x 1,00 + 9 x 0,35] = 30 - 21,15 = 8,85 Perhitungan Slater kurang begitu akurat antara lain karena mengasumsikan bahwa
semua orbital s, p, d, atau f memberikan daya perisai yang sama kuat terhadap elektron- elektron di atas-nya; tentu saja hal ini tidak sesuai dengan pola distribusi radial masing-
masing  orbital  Gambar  3.12,  3.13  dan  3.14.  Clementi  dan  Raimondi  1963 memperbaiki  cara  perhitungan  berdasarkan  fungsi  gelombang  medan  swa-konsisten,
SCF, dari atom hidrogen hingga kripton. Dengan N
n
merupakan jumlah elektron dalam obital  n ,  bentuk  rumusan  umum  untuk  perhitungan  tetapan  perisai,
σ
,  bagi  setiap elektron dalam orbital 1s hingga 4p adalah sebagai berikut :
σ
1
s
=
0,3
N
1
s
-
1
+
0,0072
N
2
s
+ N
2
p
+
0,0158
N
3
s,p,d
+  N
4
s,p
1.75
σ
2
s
=
1,7208  +  0,3601
N
2
s
-
1  +
N
2
p
+
0,2062
N
3
s,p,d
+  N
4
s,p
σ
2
p
=
2,5787  +  0,3326
N
2
p
-
1
-
0,0773
N
3
s
-
0,0161
N
3
p
+  N
4
s
-
0,0048
N
3
d
-
0,0085
N
4
p
σ
3
s
=
8,4927  +  0,2501
N
3
s
-
1  +
N
3
p
+
0,0778
N
4
s
+
0,3382
N
3
d
+
0,1978
N
4
p
σ
3
p
=
9,3345  +  0,3803
N
3
p
-
1 +  0,0526
N
4
s
+
0,3289
N
3
d
+
0,1558
N
4
p
σ
4
s
=
15,505  +  0,0971
N
4
s
-
1
+
0,8433
N
3
d
+
0,0687
N
4
p
σ
3
d
=
13,5894  +  0,2693
N
3
d
-
1
-
0,1065
N
4
p
σ
4
p
=
24,7782 +  0,2905
N
4
p
-
1
Sebagai contoh, muatan inti efektif untuk elektron 2p  dalam atom
7
N adalah, Z
ef
= 3,756 , dan untuk elektron  4s  dan  3d  dalam atom
30
Zn, masing-masing adalah 5,965 dan  13,987.  Harga-harga  yang  diperoleh  dari  rumusan  Clementi  dan  Raimondi  ini
sangat  dekat  dengan  harga-harga  yang  lebih  akurat  dari  aplikasi  langsung  fungsi gelombang  SCF  sebagaimana  ditunjukkan  dalam  Tabel  3.8.  Metode  Clementi  dan
Raimondi  ini  lebih  realistik  daripada  metode  Slater  karena  memperhitungkan  sifat penetrasi elektron dalam orbital yang terletak lebih luar.
1 s
Ψ
2
r
2
s
3
s
r
2
s
2 p
Ψ
2
3
s
3 p
3 d
r
Ψ
2
Gambar 3.14  Grafik berbagai fungsi distribusi radial melukiskan tingkat penetrasi orbital s, p, dan  d.
Satu  cara  alternatif  lain  untuk  melukiskan  muatan  inti  efektif  yang  berlaku  bagi suatu  elektron  tertentu  adalah  konsep  penetrasi  penembusan  yang  sekaligus  dapat
dipakai  untuk  rasionalisasi  perbedaan  energi  orbital.  Sebagaimana  dilukiskan  grafik peluang  fungsi  radial  Gambar  3.12  -  3.14,  daya  penetrasi  orbital  ke  arah  inti  atom
secara  umum  mengikuti  urutan  s    p    d    f.    Misalnya  orbital  2s  dan  2p,  keduanya
1.76 menembus  ke  dalam  orbital  1s,  artinya  beberapa  bagian  rapatan  elektron  2s  dan  2p
terletak  di  dalam  daerah  rapatan  elektron  1s.  Apabila  dilakukan  perhitungan  secara teliti,  orbital  2s  ternyata  menembus  sedikit  lebih  besar  daripada  orbital  2p.  Hal  ini
menyarankan  bahwa  rapatan  elektron  2s  akan  ditamengi  sedikit  lebih  lemah  terhadap pengaruh  muatan  inti  daripada  rapatan  elektron  2p;  selain  itu  dapat  pula  dipahami
bahwa  orbital  2s  lebih  stabil  atau  mempunyai  energi  sedikit  lebih  rendah  daripada orbital  2p  apabila  orbital  1s    berisi  ekektron.    Secara  sama  penetrasi  orbital  d    dan    f
dapat diterangkan. Tabel  3.8  Muatan inti efektif, Z
ef
, hingga unsur ke 36 Unsur  1s
2s 2p
3s sp
4s 3d
4p
1
H
1,00
2
He
1,69
3
Li
2,69 1,28
4
Be
3,68 1,91
5
B
4,68 2,58
2,42
6
C
5,67 3,22
3,14
7
N
6,66 3,85
3,83
8
O
7,66 4,49
4,45
9
F
8,65 5,13
5,10
10
Ne
9,64 5,76
5,76
11
Na
10,63 6,57
6,80 2,51
12
Mg
11,61 7,39
7,83 3,31
13
Al
12,59 8,21
8,96 4,12
4,07
14
Si
13,57 9,02
9,94 4,90
4,29
15
P
14,56 9,82
10,96 5,64
4,89
16
S
15,54 10,63
11,98 6,37
5,48
17
Cl
16,52 11,43
12,99 7,07
6,12
18
Ar
17,51 12,23
14,01 7,76
6,76
19
K
18,49 13,00
15,03 8,68
7,73 3,50
20
Ca
19,47 13,78
16,04 9,60
8,66 4,40
21
Sc
20,46 14,57
17,06 10,34
9,41 4,63
7,12
22
Ti
21,44 15,38
18,07 11,03
10,10 4,82
8,14
23
V
22,43 16,18
19,07 11,71
10,79 4,98
8,98
24
Cr
23,41 16,98
20,07 12.37
11,47 5,13
9,76
25
Mn
24,40 17,79
21,08 13,02
12,11 5,28
10,53
26
Fe
25,38 18,60
22,09 13,68
12,78 5,43
11,18
27
Co
26,34 19,41
23,09 14,32
13,44 5,58
11,86
28
Ni
27,35 20,21
24,10 14,96
14,09 5,71
12,53
29
Cu
28,34 21,02
25,10 15,59
14,73 5,86
13,20
30
Zn
29,32 21,83
26,10 16,22
15,37 5,97
13,88
1.77
31
Ga
30,31 22,60
27,09 17,00
16,20 7,07
15,09 6,22
32
Ge
31,29 23,36
28,08 17,76
17,01 8,04
16,25 6,78
33
As
32,28 24,13
29,07 18,60
17,85 8,94
17,38 7,45
34
Se
33,26 24,89
30,06 19,40
18,71 9,76
18,48 8,29
35
Br
34,25 25,64
31,06 20,22
19,57 10,55
19,56 9,03
36
Kr
35,23 26,40
32,05 21,03
20,43 11,32
20,63 9,77
1.78
C. Latihan Kegiatan Belajar-3