Mekanika Kuantum Molekul: Struktur Elektronik Atom dan Molekul

11/12/2018

Buku ini merupakan pengembangan dari diktat dan catatan-catatan kuliah serta menggunakan berbagai buku teks dan makalah-makalah. Isi buku ini dirancang sesuai kebutuhan perkuliahan mahasiswa tingkat S1 dan S2 prodi Fisika dan Kimia. Dalam setiap bab diperlengkapi dengan contoh-contoh dan soal-soal untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik. Struktur elektronik adalah keadaan gerak elektron-elektron di dalam medan elektrostatik inti-inti yang stasioner. Pengertian itu meliputi fungsi-fungsi gelombang dan energi-energi bersangkutan. Struktur elektronik diperoleh melalui penyelesaian persamaan-persamaan fisika kuantum. Untuk itu ada sejumlah metoda perhitungan dan penggunaannya bervariasi dari kasus ke kasus.

Bab 1 membahas dasar-dasar fisika kuantum yang meliputi persamaan Schrödinger, persamaan nilai eigen, representasi matriks, teori gangguan dan metoda variasi. Bab ini selanjutnya merupakan landasan bagi pembahasan struktur elektronik atom dan molekul dalam bab-bab selanjutnya. Bab 2 berisi struktur elektronik atom berelektron tunggal seperti hidrogen. Karena sangat sederhana, penurunan struktur elektroniknya dapat dilakukan secara analitik. Pengertian orbital atom dan energi bersangkutan, pengertian spin, pengaruh medan listrik (efek Stark) dan medan magnet (efek Zeeman) serta interaksi-interaksi lainnya diperkenalkan dalam bab ini.

Dalam Bab 3 dikemukakan struktur elektronik atom dengan sejumlah elektron, khususnya helium dan litium. Potensial antara elektron-elektron menyebabkan perhitungan secara analitik menjadi lebih sulit. Untuk itu digunakan teori gangguan dan metoda variasi. Di sini mulai dipergunakan prinsip Pauli tentang spin elektron dan diperkenalkan fungsi gelombang dengan cara determinan Slater. Dalam bab ini mulai diperkenalkan perhitungan yang menggunakan orbital atom jenis Slater (STO) dan proses self consistent field (SCF) serta korelasi elektron dan penanganannya. Strukrur elektronik molekul dimulai dalam Bab 5, namun sebelumnya dibahas simetri molekul dalam Bab 4 dengan menggunakan teori grup. Simetri molekul dengan representasi-representasi irreducible-nya serta pembentukan orbital molekul sebagai kombinasi linier yang teradaptasi simetri dikemukakan dalam bentuk contoh-contoh. Bab 5 berisi struktur elektronik molekul sederhana, seperti molekul ion hidrogen, molekul hidrogen dan LiH. Pembahasan diawali dengan aproksimasi Born-Openheimer dan teori orbital molekul. Dalam bab ini sudah diperkenalkan interaksi konfigurasi.

Bab 6 berisi tentang molekul organik terkonjugasi; pembahasan dilatar-belakangi oleh teori elektronπ. Dengan demikian struktur molekul dapat diungkapkan dengan metoda perhitungan Hückel. Hasil-hasil perhitungan dengan metoda ini mampu memperlihatkan kesesuaian faktual secara kualitatif. Metoda perhitungan secara ab initio berdasarkan persamaan Hartree-FockRoothaan dikemukakan dalam Bab 7. Secara detail dikemukakan cara pembentukan fungsi-fungsi basis (STO-nGTO) untuk mengatasi kesulitan perhitungan integral-integral molekul dalam proses SCF. Berbagai cara mengatasi masalah korelasi elektron dikemukakan secara lengkap. Dalam bab ini juga dikemukakan berbagai metoda semiempirik berikut aproksimasi-apoksimasi yang melandasinya. Bab 8 dikemukakan berbagai besaran atau sifat-sifat molekul yang dapat dihitung dengan menggunakan fungsi gelombang keadaan dasar hasil perhitungan ab initio atau semi-empirik. Bab terakhir, Bab 9, berisi tentang dasar-dasar spektroskopi NMR, Inframerah, Raman dan UV-Vis.

Download Buku Mekanika Kuantum Molekul