Kimia Fisika 3 (Dasar-Dasar Kimia Kuantum dan Spektroskopi Molekul) - Universitas Negeri Padang Repository

SILABUS, SAP DAN HANDOUT

BERBASIS

KERANGKA KURIKULUM NASIONAL INDONESIA

KIMIA FISIu-

la ~ a s l ~ ~ ~L
a s-.-.
~ .--.
-..- .

(Dasar-DasarKimia Kuantum Dan Spektroskopi Molekul)

Disusun Oleh:
1. Deski Beri, S.Si., M.Si
2. .Hary Sanjaya, S.Si, M.Si
Koordinator Matakuliah

Prof. Ali Amran, M.Pd., M.A., Ph.D

JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2012

..-5

- -. - . -A

SllABUS DAN SAP

SILABUS
RANCANGAN PEMBELAJARAN SATU SEMESTER
MATA KULIAH :KIMIA FISIKA 3
SKS :4
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Dosen

:Pengantar Kimia Kuantum dan Spektroskopi Molekul
: Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang

:Prof. Ali Amran, Ph.D., Deski Beri, S.Si, M.Si., Hary Sanjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI
Mahasiswa memahami tentang dasar kimia kuantum, mekanika gelombang dan spektroskopi molekul

Soft skillsKarakter: Memiliki kejujuran yang tinggi dan keterampilan analisis yang diperlukan untuk kebutuhan industri

Matriks Pembelajaran :
Ming~
ke
1

1

2

Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
2
a Sejarah singkat lahirnya
mekanika kuantum
a Mampu menguraikan tentang
fenomena-fenomena kuantum
dan kegagalan mekanika
klasik menjelaskan fenomena
kuantum

3
a Menelusuri sumber
litmtur dan
memperkaya materi
perkuliahan dengan
belajar mandiri
Secara berkelompok
memilih bahan,

mepresentasika dan
mendiskusikan di kelas
a Membahas dan
men~im~ulkan
M~~~~ mengu&i
dan
masalah/tugas yang
menjelaskan tentang teori
diberikan dosen
atom Niels Bohr
bcrkelompok'
a Mampu rnenjelaskan tentang
Dualisme Gelombang-Padkel
dari Materi dan Cahaya

.

a

Mampu menjelaskan tentang

dualisme gclombang-materi
cahaya
a Mampu menjelaskan tentang
pcnyelesaian Persamaan
Schroedinger
a

3

Materil Pokok Bahasan

Pengalaman belajar

Menelusuri sumber
literatur d m
memperkaya materi
IJerkuliahm dengan
belajar mandi,j
secara bmkelompok
memilih bahan,

me~resentasikan
di kelas

Membahas dan
menyimpukan
masalahftugas yang
dibcrikan dosen
secara berkelompok.

a
a
a

a

a

a
a

a
a
a
a

4
Sejarab kelahiran mekanika kuantum
Kegagalan teori mekanika klasik menjelaskan
fenomena kuantum
Penemuan elektron
Pengukuran massa elektron
Percobaan pemendaran sinar alfa oleh lempeng emas
Rutherford
Model atom Rutherford
~ ~ dbenda
i ~hitam
i
Efek foto listrik Einstein
Asumsi Bohr tentang atom dan penjelasan rnekanika
yang rnendukungnya

Uraian mekanika klasik yang mendukung teori Bohr
Model atom lintasan orbit Bohr dan uraian Bohr
tentang konstanta Rydberg
Cahaya sebagai gelombang (tcori Huygens dkk.)
Cahaya sebagai mat& (de-Broglie, Planck dkk.)
Fenomena difraksi dan cincin Newton
Prinsip ketakpastian Heisenberg
Pmamaan Schroedinger tidak terikat waktu
Persamaan gelombang diam/stasioner
Persamaan Schroedinger tidak tenkat waktu untuk satu
dimensi
Partikel bebas dan partikel dalam kotak
Pmamaan gelombang partikel dalam kotak
Solusi Schroedinger terhadap persamaan gelombang
untuk partikel dalam kotak
Tingkat-tingkat energi partikel dalam kotak

Metode Strategi
Pembe lajaran
5

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
Small Group
Discussion

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
Small Group
Discussion

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
SmaU Group
Discussion

Teknik Penilaim

Daftar Pustaka

7

8
Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986).

Penilaian
berkesinambungan d m
terintegrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinambungan

dan
lerintegrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinambungan
te.integrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinambungan
dan
terintegrasi
Tes tertulis

(2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Albcfly (2005)
Adamson. A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),

Mampu menguraikan,
menjelaskan dan
menggambarkan tentang
persamaan mekanika kuantum
untuk ~artikeldalam kotak
*Mampu
mengimplementasikan
postulat-postulat mekanika
kuantum ke dalam persamaan
atom hidrogen

Mampu memahami tentang
Osilator harmonik d m
menjelaskannya serta dapat
mengelaborasi persamaan
osilator harmonik ke dalam
persamaan mekanika kuantum

6

'

Mampu memahami tentang
rotor kaku,dan momentum
sudut dalam hubungannya
dengan mekanika kuantum,

Mampu memahami dan
menjelaskan tentang atom
hidrogen sebagai bentuk
kongWt dari persamaan
Schroedinger untuk partikel
dalam kotak.

Menelusuri sumber
titeratur dan
mempwkaya materi
perkuliahan dengan
belajar mandiri
berkelom~ok
memilih bahan,
mepresentasikan d m
mendiskusikan di kelas
Membahas dan
menyimpukan
masalah/tugas yang
diberikan dosen
secara berkelompok

Pengertian fungsi gelombang dan pemakaiannya
Solusi Max Born dan implikasinya
Nilai ekspektasi dan hasil distribusi probabilitas
partikel dalam kotak
Postulat 1-4 dan irnplikasinya
Pemakaian postulat mekanika kuantum ke dalam
persamaan partikel dalam kotak

Kesetimbangan dalam osilator harmonik
Osilator harmonik pada mekanika klasik
Energi potensial dan kinetik dalam osilator harmonik
Osilator harmonik dalam tinjauan mekanika kuantum
Tingkat-tingkat energi dalam fungsi parabolik osilator
harmonik
Sifat simetri dalam osilator harmonik
Tuneling dan kaitanya dengan tingkat energi pada
osilator barmonik
Pusat massa dan momen inersia
Komutasi dan operator momentum sudut L
Hamittonian untuk momentum sudut L
Koordinat dan transformasinya dalam momentum
sudut
Operator momentum sudut dan nilai eigennya
Operasi hamiltonian untuk momentum sudut dengan
model rotor kaku
Persamaan Schroedinger untuk koordinat polar 3
dimensi
Fungsi gelombang untuk atom hidrogen sebagai
kombinasi dari tingkat energi, momentum sudut orbital
dan fungsi komponen-Z dalam momentum sudut
Bentuk diagram energi atom hidrogen
Bentuk simetri dari orbital s, p dan d dan fungsi

Griffin (2012)
House. JE. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, J.E.(2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986).

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
Small Group
Discussion

Penilaian
berkesinamdan
terintegrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinam-

Griffin (2012)
House. J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson. A.W
(1986).

Mengelaborasi pemahaman
tentang persamaan
Schroedinger untuk dipakai
dalam atom helium

9

10

11

Mampu memahami tentang
pemakaian persamaao
Schroedinger untuk atom
yang memiliki elektron
banyak

Mampu menjelaskan tentang
Teori Orbital Molekul I

Menelusuri sumber
literatur dan
memperkaya materi
perkuliahan dengan
belajar mandiri
Secara berkelompok
memilih bahan.
mepresentasikan dan
mendiskusikan di kelas
Membahas dan
menyimpulkan
masalahltugas yang
diberikan dosen
?ecara berkelomPok

Mampu menjelaskan tentang
Teori Orbital Molekul Il

- -

gelombang yang digunakannya
Nodal plane
Pemakaian medan magnet dan pengaruhnya terhadap
momentum sudut orbital dan nilai eigemya
Hamiltonian untuk atom helium sebagai sumasi dari
energipotensial, kinetik dan gaya tarikan dan tolakan
Coulomb dari elektron yang beredar mengelilingi inti
Pendekatan elektron yang tidak berinteraksi
Pendekatan elektron menyendiri
Kombinasi kedua pendekatan dan nilai rata-ratanya
Pendekatan elektron menyendiri dan koreksinya
Penggunaan determinan Slater
Normalisasi dan hamiltonian untuk elektron yang tidak
berinteraksi
EkslusiPauli dan pemakainnya dalam determinan
Slater
Ortogonalifas fungsi gelombang yangtemormalisasi
dan yang tidak ternormalisasi
Pendekatan tolakan elektron
Pendekatan Born-Oppenhcimer pada atomyang
bcrintcraksi dan pcmbcntukan molekul ikatan
Fungsi gelombang energi ikatan molekul dan
Hamiltonian untuk orbital molekul berikatan
Prinsip variasi clan hamiltoniamya
Pdnsip minimalisasi energi dalam pembentukan ikatan
molekul
Kombinasi linier dan pemakaiannya pada orbital atom
untuk membentuk orbital ikatan molekul
Kombinasi linier orbital ikatan molekul dan tarikan
serta tolakan anti ikatan
Kombinasi linier model partikel tunggal
Pembentukan orbital molekul sebagai gabungan proses
dari kombinasi linier orbital atom yang dapat
diungkapkan dalam matriks vektor
Kasus untuk molekul diatomik yang energinya setara
Kasus molekul diatomik yang energinya tidak setara

bungan
dan
terintegrasi
T~~tertulis

Griffin (2012)
House. J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
( 1986).

M l n (2012)
House. J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson. A.W
(1986).

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
Small Group
Discussion

Penilaian
berkesinambungan dan
terintegrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinamBungan
dan
terintegrasi
Tes tertulis

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey. Alberty (2005)
Adamson. A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, JE. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),
-

-

a

12

Perhitungan energi
Pendekatan orbital molekul untuk senyawa yang
berikatan konjugasi
Tahapan penentuan orbital molekul berdasarkan teori
Huckel
Kasus pada senyawa konjugasi alifatis dan benzena

Mampu menjelaskan tentang
Teori Orbital Molekul
Huckel sebagai
pengembangan dari TOM
kombinasi linier
a

13

14

Mampu memahami tentang
teori struktur elektronik
modem

Mampu memahami tentang
prinsip Spektroskopi molekul

Mampu memahami dan
menjelaskan tentang
spektroskopi vibrasi dan
aplikasinya

16

Mampu memahami prinsip
dasar dan menjelaskan secara
teoritis tentang resonansi
magnetik inti (NMR)

a

hknelusuri s-ber
literatur dan
memperkaya maten
perkuliahan dengan
belajar mandii
berkelompok
memilih bahan,
mepresentasikan dan
mendiskusikandi kelas
Membahas dan
menyimpukan
msalah/tugas yang
diberikan dosen
secara berkelompok

0

Hamiltonian dan nilai eigen untuk molekul yang
elektronnya dikenai medan gaya
Penggunaan basis set untuk menghitung potensial zeta
singel, doubel, tripel dan kuadrupel
Fungsi basis polarisasi
Pendekatan Hartree-Fock
Teori Fungsional Kerapatan ( D m
Pasca Hartree-Fock dan Kornputasi Kimia
Pendekatan dip01
Interaksi molekul dengan cahaya
Hamiltonian interaksi cahaya dengan molekul yang
melibatkan dipole
Keadaan eigen yang terikat waktu
Aturanfermi
Kaidah seleksi dan koefisien B Einstein
Pendekatan osilator harrnonik untuk molekul
Spektroskopi molekul diatomik
Spektroskopi vivrasi infra merah dan aplikasinya pada
molekul
Heterogenitas
Anharmonitas
Molekul poliatom dan vibrasinya
Contoh serapan vibrasi dengan FT-IR
Spin inti dalam medan magnet statis
Kopling J berspin dua
Dinamika spin dan pulsa NMR
NMR proton dan contoh spektrumnya

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986).

Small Group
Discussion
Cooperative
Learning
Small Group
Discussion

Penilaian
berkesinambungan dan
terintegrasi
Tes tertulis
Penilaian
berkesinamBungan
dan
terintegrasi
Tes tertulis

Oriffin (2012)
House, JE. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),

Griffin (2012)
House, J.E. (2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986),
Griffin (2012)
House, JE.(2004)
Silbey, Alberty (2005)
Adamson, A.W
(1986).

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN
(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

: Sejarah Mekanika Kuantum
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang

:1
:Prof. Ali Amran, Ph.D.,Deski Beri, S.Si, M.Si., Hary Saqjaya, S.B., M.Si

Learnidg Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

:

Mahasiswa mampu menjelaskan tentang sejarah kelahiran teori mekanika kuantum, dengan uraian deskriptif tentang kegagalan mekanika Masik menjelaskan fenomena kuantum awal
abad ke-20, model atom Rutherford dan efek fotolistrik Einstein
Soft skillslKarakter: rnahasiswa mampu menghargai dan menghormati produk ilmu dari sumbemya dan mengapresiasinya.

Materl :
Sejarah kelahiran mekanika kuantum
Kegagalan tmri mekanika klasik menjelaskan fenomena kuantum
Penemuan elektron
Pengukuran massa elektron
Percobaan pemendaran sinar alfa oleh lempeng emas Rutherford
Model atom Rutherford
Radiasi benda hitam
Efek foto lishik Einstein

c1 -C5

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Menyampaikan aturan perkuliahan
Menyampaikan Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
Mendiskusikan rnateri prasyarat

Menyimak, membuat catatan, mendiskusikan
materi prasyarat.
Membentuk kelompok (4-5)

Membuat rancangan bahan
dikusi .
Menjadi moderator dan sekaligus
rnengulas pada setiap akhir
sesion diskusi mahasiswa.
= Mereview jalannya proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama
mahasiswa
Memberikan tugas

memilih bahan diskusi
mepresentasi$an paper dan mendiskusikan di
kelas

Teknik Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Ikut memberikan masukan tentang jalannya
proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama dosen
Menerima bahan tugas

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif
Pustaka
1. Griffin, R.G (2012), Physical Chemistly Lecture Note, O C W - h a , Massachussett, USA.
2. House, J.E. (2004), Fundamentals of Quantum Chemistty (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
3. Silbey, R.J., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemisw, John Willey & Sons, p 296 - 609.
4. Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
5. Levine, I. N. (1999) Quantum Chemistry (ghEd), Prentice Hall, NJ, USA
Lampiran Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lembar Kerja, Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

-

Media
Power Point

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN
(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Teori Atom Niels Bohr
:Kimia

:MIPA Universitas Negeri Padang
:2
:Prof. Ali Arnran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M S . , Hary Sanjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

:

Mahasiswa mampu rnenjelaskan tentang mekanika klasik hukum coulomb tentang gaya elektrostatika dan kombinasinya dengan gaya sentripetal, kombinasi kedua gaya ini dijadikan oleh
Bohr sebagai kerangka teori atornnya dengan kombinasi semi kuanturn persamaan cahaya Planck. Mahasiswa rnarnpu menjelaskan tentang pola difraksi cahaya Huygens dan fenomena
partikel cahaya Planck dan Einstein
Soft skills/Karakter: mahasiswa rnarnpu rnengapresiasi ilmu, memiliki kejujuran dan motivasi yang kuat untuk memahami subjek.

Materi :
Asumsi Bohr tentang atom dan penjelasan mekanika yang mendukungnya

Uraian mekanika klasik yang mendukung teori Bohr
Model atom lintasan orbit Bohr dan uraian Bohr tentang konstanta Rydberg
Cahaya sebagai gelombang (teori Huygens dkk.)
Cahaya sebagai materi (de-Broglie, Planck dkk.)

C1 -C5

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN

Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Dualisme Gelombang-Partikel Cahaya
:Kimia

: MIPA Universitas Negeri Padang
:3

:Prof. Ati Amran, Ph.D., Deski Beri, S.Si, M.Si., Hary Sanjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

*:

Mahasiswa rnenguasai tentang fenomena difraksi cahaya, asas ketakpastian Heisenberg, persamaan Schroedinger tak terikat waktu dan persamaan Schroedinger untuk partikel di dalam
kotak.
Soft skills/Karakter: rnahasiswa marnpu mengapresiasi ilmu, memiliki kejujuran dan motivasi yang kuat untuk memahami subjek.

Materi :
Fenomena difraksi dan cincin Newton
F'rinsip ketakpastian Heisenberg
Persamaan Schroedinger tidak terikat waktu
Persamaan gelombang diamlstasioner
Persamaan Schroedingertidak terikat waktu untuk satu dimensi
Partikel bebas dan partikel dalam kotak
Persamaan gelombang partikel dalam kotak
Solusi Schroedinger terhadap persamaan gelombang untuk partikel dalam kotak
Tingkat-tingkat energi partikel dalam kotak
~

~~

C1- C5

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Menyampaikan aturan perkuliahan
Menyampaikan Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
Mendiskusikan materi prasyarat

Menyimak, mernbuat catatan, mendiskusikan
materi prasyarat.
Membentuk kelompok (4-5)

Membuat rancangan bahan
dikusi .
Menjadi moderator dan sekaligus
rnengulas pada setiap akhir
sesion diskusi mahasiswa.
Mereview jalannya proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama
mahasiswa
Memberikan tugas

memilih bahan diskusi
mepresentasikan paper dan mendiskusikan di
kelas

Teknik Penilaian

Ikut memberikan rnasukan tentang jalannya
proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama dosen
Menerima bahan tugas

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif
Pustaka
1.
2.
3.
4.
5.

Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecture Note, O C W - h a , Massachussett, USA.
House, J.E. (2004). Fundamentals of Quantum Chemistry (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, RJ., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
Levine, I. N. (1999) Quanmm Chemistry (ghEd), Prentice Hall, NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lembar Ketjal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media

Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Power Point

.

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN
(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Osilator Harmonik
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang
:5
:Prof. AIi Amran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M.Si., Hary Saqjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

:

Mahasiswa menguasai persamaan osilator harmonik dan pemakaiannya dalam mekanika kuantum
Soft skillslKarakter: mahasiswa mampu mengapresiasi ilrnu, memiliki kejujuran dan motivasi yang kuat untuk memahami subjek.

Materl :
a

a
a

Kesetimbangan dalam osilator barmonik
Osilator harmonik pada mekanika klasik
Energi potensial dan kinetik dalam osilator harmonik
Osilator harmonik dalam tinjauan mekanika kuantum
Tingkat-tingkat energi dalam fungsi parabolik osilator harmonik
Sifat simetri dalam osilator harmonik
Tuneling dan kaitanya dengan tingkat energi pada osilator harmonik

c1 -C5

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Menyampaikan aturan perkuliahan
Menyampailcan Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
Mendiskusikan rnateri prasyarat

Menyimak, membuat catatan, mendiskusikan
materi prasyarat.
Membentuk kelompok (4-5)

Membuat rancangan bahan
dikusi .
Menjadi moderator dan sekaligus
mengulas pada setiap akhir
sesion diskusi mahasiswa.
Mereview jalannya proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama
mahasiswa
Mernberikan tugas

rnemilih bahan diskusi
mepreseqtasikan paper dan mendiskusikan di
kelas

Teknii Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Ikut mcmberikan masukan tentang jalannya
proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersarna dosen
Menerima bahan tugas

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif

1. Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecrure Note, OCW-MIT, Massachussen, USA.
2. House, J.E. (2004), Fundamentals of Quantum Chemistry (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
3. Silbey, R,J., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
4. Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
5. Levine, I. N. (1999) Quanmm Chemistry (flhEd), Prentice Hall, NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lembar Keqal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media
Power Point

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN
(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Rotor Kaku
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang
:6
:Prof. Ali Amran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M.Si., Hary Sanjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

:

Mahasiswa menguasai dan memahami persamaan rotor kaku, momen inersia, dan operator momentum sudut untuk rotor kaku serta hamiltonian dan nilai eigennya
Soft skillstKarakter: mahasiswa mampu rnengapresiasi ilmu, merniliki kcjujuran dan motivasi yang kuat untuk memahami subjek.

Materl :
a
a

Pusat massa dan momen inersia
Komutasi dan operator momentum sudut L
Hamiltonian untuk momentum sudut L
Koordinat dan transformasinya dalam momentum sudut
Operator momentum sudut dan nilai eigennya
Operasi hamiltonian untuk momentum sudut dengan model rotor kaku

c1 -c5

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Menyampaikan aturan perkuliahan
Menyampaikan Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
Mendiskusikan materi prasyarat

Menyimak, rnembuat catatan, rnendiskusikan
materi prasyarat.
Membentuk kelompok (4-5)

Mernbuat rancangan bahan
dikusi .
Menjadi moderator dan sekaligus
mengulas pada setiap akbir
sesion diskusi mahasiswa.
Mereview jalannya proses perkuliahan
Mengambil kesirnpulan bersarna
mahasiswa
Memberikan tugas

memilih bahan diskusi
mepresentasikan paper dan mendiskusikan di
kelas

Teknik Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Ikut rnemberikan rnasukan tentang jalannya
proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama dosen
Menerirna bahan tugas

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif
Pustaka
1.
2.
3.
4.
5.

-! ....,r
I - .
1

J

-

, : .:
,.?

-..:>

D-"..

-*-;

.

.
>

Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecture Note, OW-MlT, Massachussett, USA.
House, J.E. (2004), Fundamentals of Quantum Chemistry (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, R,J., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adarnson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
Levine, I. N. (1999) Quantum Chemistry (6h
Ed), Prentice Hall, NJ, USA

Larnpiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. k m b a r Kerjal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media
Power Point

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN

(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Atom Hidrogen
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang
:7
:Prof. ALi Amran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M.Si., Hary Sanjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI

:

Mahasiswa mampu menguasai dan memahami persamaan Schroedinger untuk atom hidrogen, diagram tingkat energi dan fungsi gelombang yang sesuai menjelaskau tentang atom
hidrogen serta mengelaborasi persamaan mekanika kuantum yang bersesuaian
Soft skills/Karakter: rnahasiswa mampu mengapresiasi ilmu, memiliki kejujuran dan motivasi yang kuat untuk memahami subjek.

Persamaan Schroedinger untuk koordinat polar 3 dimensi
Fungsi gelombang untuk atom hidrogen sebagai kombinasi dari tingkat energi, momentum sudut orbital dan fungsi komponen-Z
dalam momentum sudut
Bentuk diagram energi atom hidrogen
Bentuk simetri dari orbital s, p dan d dan fungsi
gelombang yang digunakannya
Nodal plane
Pemakaian medan magnet dan pengmhnya terhadap momentum sudut orbital dan nilai eigennya

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Menyampaikan aturan perkuliahan
Menyampaikan Learning Outcomes
(Capaian Pembelajaran)
Mendiskusikan materi prasyarat

Menyirnak, membuat catatan, mendiskusikan
materi prasyarat.
Membentuk kelompok (4-5)

Membuat rancangan bahan
dikusi .
Menjadi moderator dan sekaligus
mengulas pada setiap akhir
sesion diskusi mahasiswa.
Mereview jalannya proses perkuliahan
Mengambil kesimpulan bersama
mahasiswa
Memberikan tugas

memilih bahan diskusi
mepresentasikan paper dan mendiskusikan di
kelas

Teknik Penilaian

Ikut memberikan rnasukan tenteg jalannya
proses perkuliahan
Mengarnbil kesimpulan bersama dosen
Menerima bahan tugas

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif

1.
2.
3.
4.
5.

Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecture Note, OCW-MIT, Massachussett, USA.
House, J.E. (2004), Fundamentals of Quantum Chemisty (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, R,J., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005). Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
Levine, I. N. (1999) Quantum Chemistry (6hEd), Prentice Hall, NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lernbar Kerjal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media

Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Power Point

4

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian
Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Memberikau instruksi kerja dan
memperagakan kemudian mengawasi

Menyimak instruksi dan bekerja mandiri dan
kelompok

Melakukan demonstrasi dan pengenalan
peralatan dan proses pengambilan data dari
instrumen
Menjelaskan interpretasi data yang telah'
diambil dari alat

Teknik Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Memperhatikan dan berperan aktif dalam
melakukan praktikum
Bersama dosen membuat kesirnpulan tentang
jalannya praktikum

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif

1.
2.
3.
4.

Griffi, R.G (2012). Physical Chemistry Lecture Note, O C W - h a , Massachussett, USA.
House, J.E. (2004), Fundamentals of Quantum Chemistry (2& ~ d )Elsevier
,
Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, RJ., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adamson, A.W. (1986) A Textbook ofPhysical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
5. Levine, I. N. (1999) Qwntum Chemistry (6hEd), Prentice Hall, NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lembar Kerjal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media
Power Point

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian

' Penutup

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Mernberikan instruksi kerja dan
rnemperagakan kernudian rnengawasi

Menyimak instruksi dan bekej a mandii dan
kelornpok

Melakukan dernonstrasi dan pengenalan
peralatan dan proses pengambilan data dari
instrumen
Menjelaskan interpretasi data yang telah
diambil dari alat

Teknik Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Mernperhatikan dan berperan aktif dalarn
rnelakukan praktikum
Bersama dosen membuat kesirnpulan tentang
jalannya praktikurn

Rubrik Penitaian :
Rubrik dcskriptif
Pustaka
1.
2.
3.
4.
5.

Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecture Note, OCW-ha, Massachussett, USA.
House, J.E. (2004), Fundamentals of Quanfum Chemisrry (2" Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, RJ., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005). Physical Chemisrry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
Levine, I. N. (1999) Quantum Chemistry (flhEd), Prentice Hall,NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lernbar Kej a l Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media
Power Point

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN

Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDoscn

:Teori Orbital Molekul (Pendekatan Born - Oppenheimer)
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang
:10
:Prof. ALi Amran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M.Si., Hary Saqjaya, S.Si., M.Si

.

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliab terkait KKNI

:

Mahasiswa mampu memahami dan menguasai fungsi persamaan gelombang dan hamiltonian untuk orbital molekul berikatan, kombinasi linier penumpukan orbital ikatan dan antiikatan

Soft skillslKarakter: Bekerja dengan teliti, jujur, terbuka dan rnenghargai pendapat orang lain.

Wateri :
Pendekatan Born-Oppenheimer pada atom yang berinteraksi dan pembentukan molekul ikatan
Fungsi gelombang energi ikatan molekul dan Hamiltonian untuk orbital molekul berikatan
Prinsip variasi dan hamiltoniannya
Prinsip rninimalisasi energi dalam pembentukan ikatan molekul
Kombinasi linier dan pemakaiannya pada orbital atom untuk membcntuk orbital ikatan molekul
Kombinasi linier orbital ikatan molckul dan tarikan serta tolakan anti ikatan

Kegiatan Pembelajaran
Tahap
Kegiatan
Pendahuluan

Penyajian
Penutup '

Kegiatan Dosen

Kegiatan Mahasiswa

Memberikan instruksi kerja dan
memperagakan kemudian mengawasi

Menyimak instruksi dan bekerja mandiri dan
kelornpok

Melakukan demonstrasi dan pengenalan
peralatan dan proses pengambilan data dari
instrumen
Menjelaskan interpretasi data yang telah
diambil dari alat

Teknik Penilaian
Penilaian berkesinambungan dan terintegrasi
Tes tertulis

Memperhatikan dan berperan aktif dalam
rnelakukan praktikum
Bersama dosen membuat kesirnpulan tentang
jalannya praktikum

Rubrik Penilaian :
Rubrik deskriptif

1.
2.
3.
4.
5.

Griffin, R.G (2012), Physical Chemistry Lecture Note, OCW-MIT, Massachussett, USA.
House, J.E. (2004), Fundamentals of Quunturn Chemistry (2&Ed), Elsevier Science Academic Press, San Diego, CA
Silbey, R,J., Alberty, R.A., Bawendi, M.G., (2005), Physical Chemistry, John Willey & Sons, p 296 - 609.
Adamson, A.W. (1986) A Textbook of Physical Chemistry (3rd Ed), Academic Press College Division, Orlando, USA, p 657 -861
Levine. I. N. (1999) Quuntum Chemistry (6*
Ed), Prentice Hall, NJ, USA

Lampiran - Lampiran:
1. Lecture Notes: power point
2. Lernbar Kerjal Hand Out
3. Selected Reading Material ( buku; print out dan fotocopy)

Media
Power Point

SATUAN ACARA PEMBELAJARAN
(SAP)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

:Teori Orbital Molekul
:Kimia
:MIPA Universitas Negeri Padang
: 11

:Prof. Ali Amran, Ph.D., Deski Ben, S.Si, M.Si., Hary Saqjaya, S.Si., M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI '

:

Mahasiswa mampu memahami dan menguasai kombinasi linier orbital ikatan dengan pemakaian matriks vektor pada molekul diatomik dan perhitungan energi ikatannya
Soft skillsn(1,6 10

1

(4
)
4. Calculate the linear momentum of photons of wavelength 350 nm. What speed does a hydrogen
molecule need to travel to have the same linear momentum?

The moment of a photon is

The momentum of a particle is

5. Assuming that the vibrations of a 1 4 ~ ,molecule are equivalent to those of a harmonic oscillator
with a force constant k = 2293.8 Nm-', what is the zero-point energy of vibration of this molecule?

The mass of a 14Natom is 14.0031 u.

The zero-point energy is

For a homonuclear diatomic molecule, the effective mass is half the mass of an atom, so

6. Give the possible term symbols for (a) Sc [Ar]3d14s2, (b) Br [Ar]3dIo4s24 p5.

Closed shells and subshells do not contribute to either L or S and thus are ignored in what follows.

1.

(a) ~ c [ ~ r 1 3 d ' S
4=
~ ~ : L = 2: I =

1. g. so the terms we

(b) ~ r [ ~ r l ~ ' ' 4 . ~ * We
4 p treat
' . the missingelotm in the4p subshell as equivillmttoa single 'electron"
I and J = 4.4. so the terms are
with I = 1, s = 2I . Hence L = 1. S = ?.
6

7.

List the symmetry elements of the following molecules and name the point groups to which they
belong: (a) naphthalene, (c) 1,2 dichlorobenzenes, 1,3 dichlorobenzene and 1,4 dichlorobenzene.

We follow the flow chart in the text (Figure 12.7). The symmetry elements found in ordcr as we proceed
d o ~ mthe chart and the point groups are
(a) Naphthalene: E. Cz,

Ci.Cy. 3nh,i;

(c) Dichlorobenzenes:

(i) 1.2-dichlorobenzene: E, C2, 0,.0:;
(ii) 1.3-dichlorohenzene: E. C2. 0%.0:;

(iii) I -4-dichloroknzene: E. C2. Ci.C,: 3%. i;

/ ~ 2 1.h

8. The wavenumber of the fundamental vibrational transition of 7 9 ~ r 8 is
1 ~323.2
r
cm-' . Calculate the
force constant of the bond ( m ( 7 9 ~=r )78.9183 u, m( "Br) =80.9163 u).

The fundamental vibrational frequency is

We need the effecrive mass

.

9. The molar absorption coefficient of a solute at 440 nm is 323 dm3 mol-' cm" When light of that
wavelength passes through a 7.50 mm cell containing a solution of the solute, 52.3 per cent of the
light is absorbed. What is the concentration of the solution?

The Beer-Lambed law is
I
log - = -F .[J]l
10

[JI =

SO

-1

I
10

[Jl = -log E/

-1

(313 dm3 rnol-' crn-I x (0.750 cm)

log( 1

1

- 0.523 1 = 1.33 x I 0-' mol dm-'

1

10. On the basis of molecular orbital theory, what is the ground state electronic configuration for CN-?

Solution

HANDOUT

BERBASIS
KERANGKA KURIKULUM NASIONAL INDONESIA

Matakuliah

KIMIA FXSIKA 3
(Dasar-Dasar Kimia Kuantum Dan Spektroskopi Molekul)

Disusun Oleh:

1. Deski Beri, S.Si., M.Si
2. Hary Sanjaya, S.Si, M.Si
Koordinator Matakuliah
Prof. Ali Amran, M.Pd., M.A., Ph.D

- JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGEFU PADANG
2012

BAHAN AJAR
(Hand Out)
Nama Bahan Kajian
Program Studi
Fakultas
Pertemuan keDosen

: Sejarah Mekanika Kuantum
: Kimia
: MlPA Unlversltas Negeri Padang
:1
: Prof. All Amran, Ph.D., Deskl Bert, S.SI, M.SI., Hary Sanlaya, S.SI., M.SI.

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNl

:

Mahasiswa mampu menjelaskan tentang sejarah kelahiran teori mekanika kuantum, dengan uraian deskrlptif tentang kegagalan
mekanika klasik menjelaskan fenomena kuantum awal abad ke-20, model atom Rutherford dan efekfotolistrik Einstein
Soft skillsKarakter: mahasiswa mampu menghargai dan menghomati produk ilmu dari sumbernya dan mengapresiasinya.

Materi :
Sejarah kelahiran mekanika kuantum
Pada awal abad ke-20 terjadi revolusi besar dalam fisika yaitu lahirnya mekanika kuantum
Sebelumnya orang mempercayai bahwa mekanika Newton dapat menjelaskan segala fenomena alam seperti
I. Atom merupakan penyusun dasar materi
2. Hukum Newton berlaku universal
3. Dunia ini deterministik
4. Menggunakan hukum Newton II, masa depan dapat ditentukan

Termodinamika memiliki momentum yang tinggi pada ilmu alam
Dasar mekanika statistik diterapkan dalam sistem kimia
Cahaya dipandang sebagai gelombang elektromagnetik sesuai hukum Huygens
Kegagalan teori mekanika klasik menjelaskan fenomena kuantum
1. Radiasi benda hitam
2. Efek fotolistrik
3. Spektrum atom yang diskrit
4. EleMron sebagai partikel subatom
Penemuan elektron
Secara eksperimen elektron ditemukan oleh J.J Thompson menggunakan tabung sinar katoda yang
ditemukan oleh Crookes

5.
6.
7.

i

Phosphor
screen

Xno2c

Pengukuran massa elektron --31909 oleh Milliken

53

.+'
I

mid of micrwa-51zt
oii r l r g l c t s .n ntr

'

Diternukan massa eleMron 9,11 x 10-31kg

Dasen: Pmf. Ali Amran, P b l , OeJlri Beri, M.s~.,&narySinjai M S ~

Percobaan pemendaran sinar alfa oleh lempeng emas Rutherford

1
(2)

3

?e2* E U C ~ ~ Lvery
~ S sma!I. I < IS':'
P,u a t o w are mcst'y c-pty'

(Ruiherf3cd e s t ~ ~ c t e12'"
d F.)

F.

Model atom Rutherford
Gaya Coulomb sebagai bentuk pengembajlgan hukum Newton II memainkan peranan untuk tarikan ke inti
Pendekatan elektrodinamik klasik