3
4
A A
A A
Q R
r R
r r
E −
− =
πε
4.23
E
A
merepresentasikan gaya pada sebuah unit muatan pada
r
yang disebabkan oleh muatan pada inti A dan ini disebut sebagai medan listrik. Persamaan 4.22 menyatakan reaksi yang memiliki besaran gaya
yang sama pada arah yang berlawanan terhadap gaya pada sebuah muatan listrik Q pada
r
dalam pengaruh medan listrik yang disebabkan oleh inti A.
Argumen-argumen di atas akan memberikan teorema berikut. [
Teorema
] Gaya elektrostatik yang bekerja pada sebuah partikel bermuatan sama dengan gaya resultan dari seluruh reaksi terhadap gaya-gaya pada partikel bermuatan yang lain yang disebabkan
oleh partikel itu sendiri. Dengan menggunakan teorema ini dan perumusan medan listrik, maka sebuah ekspresi
matematika untuk vektor gaya
F
A
yang bekerja pada sebuah inti A yang berasal dari teorema elektrostatik Feynman dapat ditulis sebagai berikut.
∫ ∑
≠
− =
A B
B B
A B
A A
eZ dr
e
R E
r E
r F
ρ
4.24
Dalam rumus ini, elemen volume tiga dimensi
dxdydz
ditulis sebagai . Integrasi terhadap suku
pertama di sisi kanan pada persamaan 4.24 adalah gaya resultan tarik-menarik yang disebabkan oleh kerapatan elektron yang terdistribusi secara spasial dan suku kedua adalah gaya resultan yang disebabkan
oleh inti lain yang memiliki bilangan atom Z
r d
B
. Karena arah dari
E
A
didefinisikan pada arah muatan yang lain, gaya tarik-menariknya adalah positif sementara gaya tolak-menolaknya adalah negatif di dalam
persamaan 2.24.
4.2.2 Daerah ikatan dan daerah anti ikatan
Apakah kerapatan elektron akan memberikan gaya tarik-menarik atau tolak menolak, hal itu akan bergantung secara sederhana pada di daerah mana kerapatan elektron tersebut diletakkan secara spasial.
Dalam usaha untuk memahami hal ini, marilah kita mempelajari dua kasus yang ditunjukkan dalam Gambar 4.3, a sebuah elektron diletakkan di tengah antara dua buah proton dan b sebuah elektron
diletakkan di luar pada jarak setengah dari jarak antara proton.
1 6 1
Dalam kasus a, jarak antara elektron di titik tengah dan sebuah proton adalah setengah dari jarak antara proton dan dengan demikian gaya tarik-menarik pada proton yang disebabkan oleh elektron
adalah empat kali lebih besar dibandingkan dengan gaya tolak menolak antar proton lihat Contoh 1.2. Pada situasi a, kedua proton akan mendekat satu dengan yang lainnya, disebabkan oleh gaya tarik-
menarik elektron melebihi gaya tolak antara proton. Dalam kasus b, proton berada dekat dengan elektron akan tertarik keluar oleh elektron dengan besaran gaya yang sama dengan kasus dalam a, di
mana proton yang lain dalam jarak yang jauh ditarik kearah yang sama akan tetapi sangat lemah dengan besaran 13
2
kali dari gaya yang bekerja pada proton dalam jarak yang pendek. Meskipun dalam kasus ini elektron menarik kedua proton ke arah kanan, proton yang terdekat akan tertarik lebih kuat dan akan
mengakibatkan pemisahan relatif dari proton. Efek yang terjadi dalam b akan mempercepat gaya tolak- menolak antara dua buah proton.
Gambar 4.3
Daerah ikatan dan daerah anti ikatan Berdasarkan pada ilustrasi dalam Gambar 4.3, gaya-gaya pada sebuah pasangan muatan positif
yang disebabkan oleh muatan negatif dapat diklasifikasikan dalam kasus-kasus sebagai berikut. 1 Gaya yang disebabkan oleh muatan negatif mengikat dua buah inti secara relatif.
2 Gaya yang disebabkan oleh muatan negatif memisahkan dua inti secara relatif.
1 6 2
Klasifikasi ini membagi setiap titik spasial ke dalam daerah terikat daerah ikatan dan daerah tidak terikat daerah anti ikatan atau perbatasan antara daerah terikat dan tidak terikat.
Ketika sepasang inti saling tarik-menarik oleh gaya yang disebabkan oleh kerapatan elektron dalam daerah terikat, yang menghilangkan gaya tolak-menolak di antara mereka, inti-inti tersebut secara
bersama-sama terikat dan membentuk ikatan. Mekanisme ini akan menghasilkan sebuah ikatan kimia yang disebabkan oleh perilaku kerapatan elektron. Ketika sebuah ikatan kimia telah dihasilkan donasi-
resepsi oleh oksidasi-reduksi, penyerapan cahaya atau variasi dari vibrasi distribusi elektron yang disebabkan oleh atom atau molekekul lain dapat menyebabkan perubahan pada keseimbangan antara
gaya ikat dan gaya anti ikatan. Bergantung pada situasi, ikatan dapat dikuatkan dan menjadi pendek dan kebalikannya ikatan dapat dilemahkan dan menjadi panjang atau bahkan terputus. Dalam cara ini,
bergantung pada bagaimana kerapatan elektron terdistribusi pada daerah ikatan dan anti ikatan, ikatan- ikatan kimia dapat dibuat atau diputus.
4.2.3 Teorema virial
