Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

19
BAB I STRUKTUR ATOM DAN SIFAT PERIODIK A. Teori Atom Berdasarkan hasil eksperimen Gookes (1875), R.A. Milikan (1928), Chadwick (1932) dan Rutherford disimpulkan bahwa atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada dalam inti atom sedangkan elektron di luar inti atom

description

ppt struktur dan sifat periodik

Transcript of Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Page 1: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

BAB ISTRUKTUR ATOM DAN SIFAT PERIODIK

A. Teori Atom

Berdasarkan hasil eksperimen Gookes (1875),

R.A. Milikan (1928), Chadwick (1932) dan Rutherford

disimpulkan bahwa atom terdiri atas tiga partikel dasar,

yaitu proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron

berada dalam inti atom sedangkan elektron di luar inti

atom yang terus menerus berputar mengelilingi inti.

Page 2: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

A.1. Simbol Atom

X Z

A

X : Simbol unsurZ : Jumlah proton = Nomor atomA : Jumlah nukleon (proton + neutron) = Nomor massa

Isotop : Z sama namun A berbeda

Isobar : A sama namun Z berbeda

Isoton : A – Z sama namun A dan Z keduanya berbeda

Isoelektron : Jumlah elektron sama

proton = p, neutron = n, elektron = e

Page 3: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Contoh : Atom unsur kalium dinyatakan dengan lambang . Berapa jumlah proton, neutron dan elektron pada satu atom K?

K1939

Penyelesaian :

A = 39, Z = 19

A = Z + n

∑p = ∑e = Z = 19

∑n = A – Z = 39 – 19 = 20

Page 4: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

A.2. Teori Atom Bhor

Menurut Bhor, energi elektron pada kulit atom ke-n (En) adalah:

dengan Z adalah nomor atom.

Energi foton yang terlibat dalam transisi atau perpindahan elektron dari kulit ni ke kulit nf adalah:

En =-13,58 · Z2

n2ev (1.1)

∆E = Ef – Ei = hv = λc (1.2)

dengan ∆E adalah perbedaan energi antara dua kulit atom, h adalah tetapan planck, v adalah frekuensi gelombang elektromagnetik, c adalah kecepatan cahaya di ruang hampa, dan λ adalah panjang gelombang elektromagnetik

Page 5: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Subtitusi persamaan 1.1 pada persamaan 1.2 didapat

persamaan berikut:

R = tetapan Rydberg (1.3)

= 109678 /cm

λ1 RZ2= 1

n12

1n2

2-

Persamaan ini hanya berlaku untuk atom atau ion yang

mempunyai satu elektron, seperti H (Z = 1), He+ (Z = 2),

Li2+ (Z = 3) dan seterusnya.

Page 6: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Contoh : Tentukan panjang gelombang (λ) sinar yang diserap, bila elektron hidrogen berpindah dari kulit L ke M. Hitunglah energi sinar tersebut untuk satu mol atom!

Penyelesaian : n1 = 2 dan n2 = 3

1/λ = R 1n1

21n2

2-

= 109678 1 22

132

- cm-1 = 15233 cm-1

λ = 15233 1 cm = 656 nm

Untuk satu atom :1

n12

1n2

2-∆E = A

= 2,18 x 10-18 1 22

132

-

= 3,03 x 10-19

Untuk satu mol :∆E = (6,02 x 1023) (3,03 x 10-19)J

= 18,42 x 104 J

= 184,2 kJ

Page 7: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

B. Konfigurasi Elektron

B.1. Bilangan kuantum dan konfigurasi elektron atom

Pada mekanika kuantum, konfigurasi elektronik dinyatakan dalam 4 bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s).

Aturan nilai yang diizinkan dari bilangan kuantum :

n merupakan bilangan bulat bernilai 1, 2, 3, dan seterusnya. l merupakan bilangan bulat bernilai 0 sampai (n-1). ml mempunyai nilai -1 sampai +1. s mempunyai nilai +1/2 dan -1/2.

Simbol huruf untuk bilangan kuantum utama dan azimut:

Nilai n 1 2 3 4 … Nilai l 0 1 2 3 …Simbol K L M N … Simbol s p d f …

Page 8: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Jumlah orbital dinyatakan dengan banyaknya nilai ml yang diizinkan. Elektron-elektron mengisi orbital dengan aturan-aturan:

Masing-masing orbital maksimum hanya dapat diisi oleh 2 elektron dengan spin yang berbeda (larangan Pauli).

Elektron akan mengisi orbital kosong dimulai dari subkulit dengan tingkat energi paling rendah (aturan Aufbau).

Bila ada dua atau lebih orbital dengan energi sama, maka secara satu persatu elektron akan mengisi orbital yang berbeda terlebih dahulu untuk meminimalkan tolakan (aturan Hund).

Page 9: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Orbital d akan lebih stabil apabila terisi penuh atau terisi

setengah penuh. Untuk unsur dengan nomor atom 24, 29, 42,

47, dan 79, orbital d akan terisi penuh atau setengah penuh

melalui perpindahan satu elektron dari orbital s.

Contoh:

24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

29Cu = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

Page 10: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

B.2. Konfigurasi elektron ion

Pada ion negatif, elektron tambahan akan diisikan pada orbital atom dengan energi tambahan yang masih kosong. Sebaliknya pada ion positif, elektron yang dilepaskan adalah elektron yang paling lemah atau elektron yang berada pada orbital terluar.

Unsur netral

Konfigurasi elektronik unsur netral

Kation/anion

Konfigurasi elektronik kation/anion

O

Cl

Ca

Zn

1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

O2-

Cl-

Ca2+

Zn2+

1s2 2s2 2p6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

1s2 2s2 2p63s2 3p6 4s0

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s0

Page 11: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

C. Sifat-Sifat Periodik Unsur

Pada sistem periodik modern, unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya. Tiap baris pada sistem periodik unsur dinyatakan sebagai periode sedangkan tiap kolom dinyatakan sebagai golongan.

C.1. Jari-jari atom dan ion

Muatan positif yang dirasakan oleh elektron dinamakan muatan inti efektif. Semakin besar muatan inti efektif, maka elektron akan semakin tertarik oleh inti. Akibatnya jari-jari atom akan semakin kecil. Pada satu periode dari kiri ke kanan, muatan inti efektif akan semakin besar sehingga jari-jari atom semakin kecil. Sebaliknya dalam satu golongan dari atas ke bawah, kulit atom yang ditempati elektron bertambah sehingga ukuran atom semakin besar.

Page 12: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Contoh:

Tentukan urutan unsur-unsur di bawah ini menurut kenaikan jari-jari atomnya!a. S O Te c. N C Bb. Sr Mg Be d. Si Al Na

Penyelesaian :

Unsur-unsur pada a dan b berada dalam satu golongan. Jari-jari atom bertambah sesuai dengan kenaikan nomor atom.a. O < S < Teb. Be < Mg < Sr

Unsur-unsur pada c dan d berada dalam satu periode. Jari-jari atom berkurang sesuai dengan bertambahnya nomor atom.c. B > C > Nd. Na > Al > Si

Page 13: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

C.2. Energi ionisasi

Energi ionisasi (EI) adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron pada kulit terluar (elektron valensi) dari atom atau unsur dalam keadaan gas. Energi ionisasi akan semakin besar apabila muatan inti efektif semakin besar atau ukuran atom makin kecil.

Pada umumnya dalam satu golongan semakin ke kanan EI semakin besar karena jari-jari semakin kecil. Namun ternyata EI Be > B, Mg > Al, N > O, dan P > S. Hal ini disebabkan elektron valensi atom Be dan Mg berada pada orbital s, sedangkan elektron valensi atom B dan Al berada pada orbital p. Orbital s lebih merasakan muatan inti efektif lebih besar daripada orbital p, akibatnya elektron pada orbital s lebih sukar dilepaskan daripada elektron pada orbital p. Untuk kasus kedua, elektron valensi pada atom N, O, P, dan S semuanya berada pada orbital p. Namun, pada atom O dan S, terdapat elektron berpasangan pada orbital p. Karena elektron berpasangan pada satu orbital akan saling bertolakan, maka elektron berpasangan akan lebih mudah dilepaskan.

Page 14: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Contoh:

Tentukan urutan unsur di bawah ini menurut kenaikan energi ionisasinya!a. Sr, Ba, Mg, Cab. Ca, K, Ge, Ga

Penyelesaian :Unsur-unsur ini terletak dalam satu golongan (II), maka urutan energi ionisasinya adalah:Ba < Sr < Ca < MgUnsur-unsur ini terletak dalam periode yang sama, maka secara umum urutan energi ionisasinya adalah:K < Ca < Ga < GeTetapi karena Ca mempunyai orbital 4s penuh (4s2) maka energi ionisasi Ca lebih besar daripada Ga, sehingga urutannya menjadi:K < Ga < Ca < Ge

a.

b.

Page 15: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

C.3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah energi atom atau ion yang dilibatkan dalam proses penangkapan elektron dari luar pada keadaan gas. Umumnya afinitas elektron bernilai negatif (energi dilepaskan), namun pada beberapa ion mempunyai afinitas elektron bernilai positif.

Semakin besar energi yang dilibatkan, semakin mudah elektron ditangkap. Afinitas elektron suatu atom berhubungan dengan ukuran atom tersebut. Semakin kecil ukuran atom, elektron yang ditangkap akan berada lebih dekat ke inti, sehingga elektron semakin mudah ditangkap.

Page 16: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Contoh:

Tentukan urutan unsur-unsur di bawah ini menurut kenaikan afinitas elektronnya!a. Na Al Mgb. S O Se

Penyelesaian :Unsur-unsur ini terletak pada satu periode sehingga urutan kenaikan afinitas elektronnya adalah:Na > Mg > Al

Unsur-unsur ini terletak pada satu golongan sehingga urutannya:O < S < Se

Akan tetapi karena orbital 3s pada Mg penuh (3s2) maka nilainya lebih besar daripada Al sehingga urutannya menjadi:Na > Al > Mg

a.

b.

Page 17: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

C.4. Elektronegatifitas Elektronegatifitas merupakan “hasrat” suatu atom untuk menarik elektron membentuk ion negatif. Semakin ke kanan pada SPU, unsur akan lebih mudah menarik elektron sehingga semakin bersifat elektronegatif. Sebaliknya pada unsur sebelah kiri (golongan I-IIIA) akan lebih mudah melepaskan elektronnya sehingga semakin ke kiri akan semakin elektropositif.Contoh:

Tentukan urutan unsur di bawah ini berdasarkan penurunan keelektronegatifannya!a. N As Pb. Si S Cl

a. Unsur-unsur ini terletak pada golongan yang sama sehingga urutan keelektronegatifannya : As < P < N.

b. Si < S < Cl

Penyelesaian :

Page 18: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

C.5. Sifat logam dan non-logam

Tabel berkala unsur terbagi secara umum menjadi logam dan non-logam dengan beberapa unsur metaloid pada perbatasannya. Unsur logam terletak di sebelah kiri tabel berkala yang mencakup golongan IA, IIA, sebagian golongan IIIA, dan golongan B. Sedangkan unsur non-logam mencakup golongan VIIA dan VIIIA serta sebagian golongan IVA, VA dan VIA.

C.6. Kereaktifan

Kereaktifan suatu unsur berhubungan dengan kemudahan unsur tersebut untuk melepas atau menangkap elektron. Unsur golongan IA dan VIIA merupakan unsur yang paling reaktif dalam sistem periodik unsur. Pada golongan IA, semakin ke bawah unsur akan semakin reaktif. Sebaliknya pada golongan VIIA, semakin ke bawah, unsur akan semakin tidak reaktif.

Page 19: Bab 1 Struktur Atom Dan Sifat Periodik

Energi ionisasi Afinitas elektronKeelektronegatifan

Jari-jari atom