Kelas11 Kimia Crys

KimiaKimiaKimiaKimiaKimiaMari BelajarMari BelajarMari BelajarMari BelajarMari Belajar

untuk SMA-MA Kelas XI IPA

Crys Fajar PartanaAntuni Wiyarsi

Hak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undang

Mari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar Kimiauntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MA Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IPA AA AA

Penyusun Crys Faj:ar Partana, , Antuni Wiyarsi Ukuran : 17,6 25 cm

Diterbitkan Oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009Diperbanyak oleh

ii

540.7 CRY CRYS Fajar Partana

m Mari Belajar Kimia 2 : Untuk SMAXI IPA / penyusun, Crys Fajar Partana, Antuni Wiyarsi ; editor, Eko Supatmawati

. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009. vii, 290 hlm. : ilus. ; 25 cm.

Bibliografi : hlm. 283-284 Indeks

1. Kimia-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Wiyarsi, Antuni III. Eko Supatmawati

Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional dari Penerbit SIC

ISBN 978-979-068-188-0 (no.jil.lengkap) ISBN 978-979-068-190-3

iii iii iii iiiiii

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah,

dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2008, telah membeli hak ciptabuku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melaluisitus internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan dan telah

ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan

dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun

2007 tanggal 25 Juni 2007.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para penulis/penerbit yangtelah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasionaluntuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen PendidikanNasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopioleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku tekspelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupun

sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para siswa kami ucapkan

selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini

masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Jakarta, Februari 2009

Kepala Pusat Perbukuan

KATA PENGANTAR

Buku Mari Belajar Kimia XI IPA merupakan salah satu buku panduan bagi kalianyang duduk di Sekolah Menengah Atas (SMA)-Madrasah Aliyah (MA). Buku ini disusundengan mengacu pada kompetensi mata pelajaran kimia SMA-MA yang dapat kaliangunakan untuk mencapai kemampuan kalian dalam penguasaan materi, peningkatanketrampilan, penumbuhan sikap ilmiah, dan peningkatan ketrampilan berpikir.

Buku ini menyajikan materi, peta konsep, kata kunci, prasyarat pembelajaran,contoh, kegiatan mandiri, aktivitas kimia, sejauh mana pemahaman kalian, tahukahkalian, ingat kembali, latihan, ringkasan, uji kompetensi, glosarium, dan lampiran yangberisi daftar tetapan. Kalian dapat menggunakan buku ini tanpa kesulitan denganmemahami petunjuk penggunaan buku yang telah disajikan.

Diharapkan buku ini dapat membantu kalian belajar dengan mudah, berpikircerdas, dan kreatif. Semoga buku ini bermanfaat bagi kalian dan guru pengajar untukmeningkatkan mutu pendidikan di negara kita tercinta. Penyusun menyadari bahwabuku ini masih ada kekurangan dalam penyusunan. Kritik dan saran dari semua penggunabuku ini sangat diharapkan.

Penyusun

iviviviviv

KAKAKAKAKATTTTTAAAAA SAMBUT SAMBUT SAMBUT SAMBUT SAMBUTANANANANAN ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... iiiiiiiiiiiiiii

KAKAKAKAKATTTTTAAAAA PENGANT PENGANT PENGANT PENGANT PENGANTARARARARAR ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. iviviviviv

DAFTDAFTDAFTDAFTDAFTAR ISIAR ISIAR ISIAR ISIAR ISI ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. vvvvvBAB 1BAB 1BAB 1BAB 1BAB 1 STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR AAAAATTTTTOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKUL ......................................................................................................... 11111

A. Teori Atom Bohr ........................................................................................... 3B. Teori Atom Mekanika Kuantum ................................................................ 4C. Bentuk Molekul ............................................................................................ 19D. Gaya Antarmolekul ..................................................................................... 24E. Sifat Fisis yang Dipengaruhi Gaya Antarmolekul .................................. 29

Uji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk Molekul .......................................................................................... 3434343434

BAB 2BAB 2BAB 2BAB 2BAB 2 TERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIA .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 3737373737A. Pengertian Entalpi Suatu Zat dan Perubahannya .................................. 39B. Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (H) ................................................. 45C. Perhitungan H Reaksi ............................................................................... 51Uji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi Termokimia ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 6565656565

BAB 3BAB 3BAB 3BAB 3BAB 3 LAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSI ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 6969696969A. Molaritas ....................................................................................................... 71B. Laju Reaksi ................................................................................................... 73C. Teori Tumbukan ........................................................................................... 87D. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi ..................................... 89E. Penerapan Laju Reaksi dalam Kehidupan............................................... 99

Uji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju Reaksi ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 102102102102102

BAB 4BAB 4BAB 4BAB 4BAB 4 KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 105105105105105A. Definisi Kesetimbangan .............................................................................. 107B. Tetapan Kesetimbangan ............................................................................. 108C. Kesetimbangan Gas ..................................................................................... 110D. Kesetimbangan Homogen dan Heterogen ................................................ 116E. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan .............................. 118F. Kesetimbangan dalam Industri ................................................................. 125

DAFTAR ISI

vvvvv

Uji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan Kimia .............................................................................................................................................................................................. 130130130130130UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1 .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 133133133133133

BAB 5BAB 5BAB 5BAB 5BAB 5 ASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASA ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 135135135135135A. Teori Asam Basa Arrhenius ....................................................................... 137B. Konsep pH .................................................................................................... 148C. Teori Asam Basa Bronsted-Lowry ............................................................. 157D. Teori Asam Basa Lewis ............................................................................... 158

Uji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan Basa ................................................................................................................................................................................................................................................................................... 161161161161161

BAB 6BAB 6BAB 6BAB 6BAB 6 STOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTAN ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 163163163163163A. Reaksi Kimia pada Larutan Elektrolit ....................................................... 165B. Perhitungan Kimia pada Larutan Elektrolit ............................................ 169C. Titrasi Asam Basa ........................................................................................ 172

Uji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri Larutan ................................................................................................................................................................................................................................. 181181181181181

BAB 7BAB 7BAB 7BAB 7BAB 7 LARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGA .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 183183183183183A. Pengertian Larutan Penyangga ................................................................. 185B. Prinsip Kerja Larutan Penyangga ............................................................. 186C. Membuat Larutan Penyangga.................................................................... 190D. Menghitung pH Larutan Penyangga ........................................................ 192E. Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-hari ................................ 200

Uji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan Penyangga..................................................................................................................................................................................................................................................... 205205205205205

BAB 8BAB 8BAB 8BAB 8BAB 8 HIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAM ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 207207207207207A. Konsep Hidrolisis Garam ........................................................................... 209B. Menghitung pH Larutan Garam ............................................................... 212C. Hidrolisis Garam dalam Kehidupan Sehari-hari ................................... 219

vivivivivi

Uji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis Garam ................................................................................................................................................................................................................................................ 222222222222222

BAB 9BAB 9BAB 9BAB 9BAB 9 KELARUTKELARUTKELARUTKELARUTKELARUTAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASIL KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUTANANANANAN ............................................................................................... 225225225225225A. Pengertian Kelarutan................................................................................... 227B. Hasil Kali Kelarutan .................................................................................... 228C. Hubungan Ksp dan Kelarutan .................................................................... 231D. Reaksi Pengendapan ................................................................................... 233E. Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan ..................................................... 236

Uji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan ..................................................................................... 240240240240240

BAB 10BAB 10BAB 10BAB 10BAB 10 SISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOID ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 243243243243243A. Komponen dan Pengelompokkan Sistem Koloid .................................... 245B. Sifat-sifat Koloid ........................................................................................... 247C. Pembuatan Sistem Koloid ........................................................................... 254D. Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari ....................................................... 259

Uji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem Koloid .................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 262262262262262

UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2 ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 265265265265265

UJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUN ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 267267267267267

GLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUM ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 271271271271271

LAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRAN ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 274274274274274

DAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 283283283283283

KUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABAN ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 285285285285285

INDEKSINDEKSINDEKSINDEKSINDEKS .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 287287287287287

viiviiviiviivii

viiiviiiviiiviiiviii

1BBab 1 Struktur Atom dan Bentuk Molekul

BAB 1

- menerangkan teori atom Bohr dan mekanika kuantumuntuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagramorbital serta menentukan letak unsur dalam tabelperiodik;

- menerangkan teori jumlah pasangan elektron danhibridisasi untuk menentukan bentuk molekul;

- menerangkan hubungan antarmolekul (gaya antar-molekul) dengan sifatnya.

Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu:

Sumber: Dokumentasi Penerbit

Indonesia mempunyai banyak gunung, salah satunyaadalah gunung Bromo di Jawa Timur. Kawah gunungBromo mengandung gas belerang. Belerang merupakansalah satu unsur dalam tabel periodik modern. Kalian dapatmenentukan posisi unsur belerang dalam tabel periodikmodern dengan belajar bab ini.

STRUKTUR ATOM DANBENTUK MOLEKUL

Tujuan Pembelajaran

2 MMari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2

Peta Konsep

Prasyarat Pembelajaran

Garam dapur dibuat dengan menampung air laut, kemudiandiuapkan dengan sinar matahari sehingga tertinggal kristal-kristalgaramnya. Garam banyak diproduksi di Madura dan Jawa Timur.Garam dapur mempunyai rumus kimia NaCl. Bagaimana bentukgeometri molekul NaCl?

Kata Kunci Mekanika

kuantum Bentuk molekul Gaya

antarmolekul

dijelaskandengan

Molekul

Atom

Bentukmolekul

membentuk

mempunyai

Gayaantarmolekul

Teoridomainelektron

Teori Bohr Teorimekanikakuantum

dijelaskandengan

Teorihibridisasi


Pada waktu duduk di kelas X (satu) telah dipelajari berbagaimodel atom mulai dari model atom Thomson, Rutherford, danakhirnya disempurnakan oleh Neils Bohr. Model atom yangdikemukakan oleh Bohr mampu menjelaskan terjadinya garis-garis spektrum pada atom hidrogen, tetapi gagal untukmeramalkan terjadinya spektrum yang dipancarkan atom-atomunsur lain. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron beredarmengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu. Masing-masinglintasan mempunyai tingkatan energi yang berbeda-beda. Jikalintasan energi semakin jauh, maka semakin tinggi energinya.Elektron-elektron dapat pindah dari lintasan tingkat energi satuke lintasan energi lain dengan cara menyerap atau melepaskanenergi. Jika elektron pindah dari lintasan energi yang tinggi kelintasan energi yang lebih rendah, maka akan melepaskan energi,sebaliknya elektron memerlukan energi untuk dapat pindah darilintasan dengan energi rendah ke lintasan dengan tingkat energilebih tinggi.

Masih ingatkah kalian mengapa jika suatu senyawa tertentumemiliki warna yang berbeda-beda jika dibakar dalam nyala api?Perbedaan nyala yang dihasilkan oleh senyawa atau unsurtertentu dikarenakan terjadinya loncatan elektron dari lintasanenergi yang lebih tinggi menuju lintasan energi yang lebihrendah. Untuk mengingat kembali coba kalian lakukan aktivitaskimia berikut.

A. Teori Atom Bohr

Identifikasi warna nyala berbagai jenis unsur dari senyawa

Alat

- lampu spiritus - kaca kobalt (jika ada)- kawat nikrom atau platina

Bahan

- serbuk NaCl - serbuk KCl- serbuk CuSO4 - serbuk LiCl- kawat Mg - BaSO4


Cara kerja

1. Nyalakan lampu spiritus yang telah disiapkan.2. Masukkan ujung kawat nikrom atau platina dalam serbuk

yang akan diuji, misal NaCl.3. Bakar ujung kawat nikrom yang mengandung senyawa

yang akan diuji ke dalam nyala spiritus.4. Perhatikan warna yang ditimbulkan akibat pembakaran

tersebut.5. Catat pengamatan kalian.

Hasil pengamatanBuat dan lengkapi tabel di bawah ini pada buku kerja kalian.

Evaluasi dan kesimpulan

Kerjakan di buku kerja kalian.

1. Diskusikan hasil pengamatan kalian.2. Buat kesimpulan dari diskusi kalian dan laporkan pada

Bapak dan Ibu guru kalian.

No Senyawa Rumus Kimia Warna Nyala dalam Api

1 .... NaCl ....2 .... KCl ....3 .... CuSO4 ....4 .... LiCl ....5 .... Mg ....6 .... BaSO4 ....

Model atom Bohrtelah berhasil mene-rangkan terjadinyaspektrum yang terjadipada suatu unsur atausenyawa. Namun de-mikian model atomBohr menjadi lemahkarena munculnyateori ahli fisika lain.

B. Teori Atom Mekanika Kuantum

Gambar 1.1Berkas cahaya jikadilewatkan prismaakan dibiaskanmenjadi spektrum.

Sumber: Chemistry, The Molecular Nature ofMatter and Change, Silberberg M.S


Max Planck (dikenal Planck) pada tahun 1900 mengemukakanpendapatnya bahwa gelombang cahaya memiliki sifatsebagaimana partikel. Hipotesis Planck tersebut kemudiandikembangkan oleh Louis de Broglie (dikenal de Broglie). Sekitartahun 1923 de Broglie menjelaskan bahwa pada tingkatan partikelyang elementer, maka partikel mempunyai dua sifat, yaitu sebagaigelombang dan partikel. Sifat partikel ditunjukkan olehkemampuan partikel yang dapat menumbuk suatu materi danmemenuhi hukum Einstein (E = mc2). Sifat sebagai gelombangmemenuhi hukum E = hX yang merupakan persamaangelombang. Teori de Broglie ini kemudian terkenal dengan teoridualisme partikel.

Elektron sebagai partikel mempunyai massa sangat kecil.Planck dan de Broglie berpendapat elektron bersifat sebagai partikeldan gelombang. Oleh karena elektron bersifat sebagai gelombang,maka teori atom Bohr yang mengatakan bahwa elektron beredarmengelilingi inti pada lintasan dengan tingkat energi yang berbeda-beda menjadi kurang benar.Mengapa?

Coba kalian lihat sifatgelombang, misalnya gelombangair, gelombang tali, atau gelom-bang yang lain. Terlihat bahwagelombang-gelombang tersebuttidak bergerak dalam suatulintasan yang berbentuk garis,melainkan dalam suatu daerahtertentu. Namun demikian, daerah tersebut tetap merupakandaerah yang diskontinu dan dapat dikuantifikasikan. Inilah yangmerupakan awal dari munculnya teori mekanika kuantum.

Banyak teori yang memberikan sumbangan terhadaplahirnya teori mekanika kuantum. Namun, yang dianggapsebagai dasar lahirnya adalah karya Heisenberg dan Schrdinger.Pada tahun 1926 berdasarkan karya de Broglie, Schrdingermengembangkan suatu persamaan yang mengkaitkan sifat-sifatgelombang dengan energi elektron. Persamaan Schrdingerberbentuk

2 2 2 22 2 2 8 0Pd d d m E Edx dy dz h< < < S


Persamaan tersebut merupakan persamaan diferensial keduayang menyatakan energi total (E) dan energi potensial (Ep) dari suatupartikel dalam massa m dan sebagai fungsi dari posisinya dalamtiga dimensi (x, y, dan z). Persamaan tersebut jelas menunjukkanbahwa elektron tidak berada dalam satu garis (dimensi satu)sebagaimana teori atom Bohr, melainkan dalam suatu ruang(dimensi tiga).

Teori mekanika kuantum menjelaskan bahwa elektron yangbersifat sebagai gelombang tidak mungkin berada dalam suatulintasan sebagaimana teori atom Bohr. Jika elektron berada dalamsuatu daerah atom, maka posisi atau lokasi elektron tidak dapatditentukan secara pasti. Keberadaan elektron hanya dapatdikatakan di daerah yang kebolehjadiannya paling besar. Daerahyang mempunyai kebolehjadian terdapatnya elektron dikenaldengan istilah orbital. OOrbital didefinisikan sebagai daerah atauruang di sekitar inti yang kemungkinan ditemukannya elektronterbesar. Sekarang jangan kalian bingung, perbedaan antara teoriatom klasik dengan teori atom mekanika kuantum. Walaubagaimanapun teori atom Bohr tetap dapat digunakan, karena inimerupakan teori yang sederhana untuk dipahami sebelummempelajari teori atom mekanika gelombang.

Lokasi elektron yangtepat tidak dapat diten-tukan, tetapi kebolehjadianelektron berada di lokasitertentu dapat dihitung daripersamaan Schrdinger. Suatuelektron bisa menempatiseluruh orbital, meskipunkebolehjadian elektron padatiap posisi dalam orbital tidaksama. Agar lebih mudahdimengerti coba kalianbayangkan bahwa elektronmerupakan partikel yangbergerak dari suatu tempat ke

tempat lain dengan sangat cepat, sehingga elektron agakmenyerupai lautan elektron atau ruangan yang rapatannyaberanekaragam dalam orbital tersebut. Kebolehjadian terbesarmenemukan elektron pada suatu posisi tertentu ditafsirkan sebagaikuadrat fungsi gelombang ( 2< ) pada suatu titik.

Gambar 1.3Lautan elektron.

Kebolehjadianmempunyai artiyang sama dengankemungkinan.Buku inimenggunakanistilahkebolehjadian.

Sumber: General Chemistry, Principles andModern Application, Petrucci R. H, HarwoodW. S, dan Herring G. F


1. Bilangan kuantumDi atas telah diterangkan, bahwa meskipun elektron bersifat

sebagai gelombang, tetapi tetap mempunyai tingkatan energidiskontinu yang terkuantifikasi. Teori mekanika kuantum jugamenjelaskan bahwa atom tersusun atas kulit-kulit dan masing-masing kulit terdiri atas subkulit-subkulit. Untuk menggambarkanletak elektron-elektron dalam atom dikenalkan istilah bilangankuantum. Dalam teori mekanika kuantum, dikenal empat macambilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama(n), bilangankuantum azimuth(l), bilangan kuantum magnetik(m), dan bilangankuantum spin(s).

a. Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) menyatakan kulit tempat orbitalberada. Bilangan kuantum utama (n) diberi nomor dari n = 1 sampaidengan n = | . Kulit-kulit tersebut disimbolkan dengan huruf,dimulai huruf K, L, M, N, dan seterusnya. Perhatikan Tabel 1.1 dibawah ini.

Tabel 1.1 Beberapa kulit-kulit berdasarkan bilangan kuantumutamanya.

Bilangan kuantum utama (n) terkait dengan jarak rata-ratalautan elektron dari inti (jari-jari = r). Jika nilai n semakin besar,maka jaraknya dengan inti semakin besar pula. Bilangankuantum utama terdiri atas orbital-orbital yang diberi simbol s,p, d, f, g, h, i, dan seterusnya, yang kemudian dikenal denganbilangan kuantum azimut.

b. Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth (l) membagi kulit menjadi orbital-orbital yang lebih kecil (subkulit). Untuk setiap kulit n, memilikibilangan kuantum azimuth (l) mulai l = 0 sampai l = (n 1).Biasanya subkulit dengan l = 1, 2, 3, , (n 1) diberi simbol s, p, d,f, dan seterusnya. Bilangan kuantum azimuth (l) menggambarkanbentuk orbital. Selain itu, pada atom yang memiliki dua elektron

Sumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S

Bilangan Kuantum Utama (n) Simbol Kulit

1 K2 L3 M4 N... ...


atau lebih bilangan kuantum azimuth(l) juga menyatakan tingkatenergi. Untuk kulit yang sama, energi subkulit akan meningkatdengan bertambahnya nilai l. Jadi, subkulit s memiliki tingkatenergi yang terendah, diikuti subkulit p, d, f, dan seterusnya.

Tabel 1.2 Subkulit pada bilangan kuantum azimuth(l).

c. Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik (m) membagi bilangan kuantumazimut menjadi orbital-orbital. Jumlah bilangan kuantummagnetik (m) untuk setiap bilangan kuantum azimut (l) dimulaidari m = l sampai m = +l .

Tabel 1.3 Hubungan bilangan kuantum utama (n), bilangankuantum azimuth (l), dan bilangan kuantummagnetik (m).

Kulit ke OrbitalBilangan Kuantum

Azimuth (l )

1 (K) 1s 0

2 (L) 2s , 2p 0,1

3 (M) 3s , 3p , 3d 0, 1 , 2

4 (N) 4s , 4p , 4p , 4 f 0, 1 , 2, 3

Dst Dst Dst

Bilangan Kuantum Utama (n )

Bilangan Kuantum

Azimuth (l )

Bilangan Kuantum Magnetik (m )

Jumlah Orbital

1 (K ) 0 1s 0 1

0 2s 0 1

1 2p 1, 0, +1 3

0 3s 0 1

1 3p 1, 0, +1 3

2 3d 2, 1, 0, +1, +2 5

0 4s 0 1

1 4p 1, 0, +1 3

2 4d 2, 1, 0, +1, +2 5

3 4 f 3, 2, 1, 0, +1, +2, +3 7

2 (L )

3 (M )

4 (N )




Apa yang dapat kalian simpulkan dari Tabel 1.3? Dari Tabel1.3 terlihat subkulit s mempunyai 1 orbital, subkulit p mempunyai3 orbital, subkulit d mempunyai 5 orbital, dan subkulit fmempunyai 7 orbital.

d. Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin (s) menunjukkan arah putaran atauspin atau rotasi sebuah elektron pada sumbunya. Arah rotasielektron bisa searah jarum jam (clockwise) atau berlawanan arah

dengan jarum jam (anticlockwise). Oleh karena itu diberi nilai 12

.

Arah rotasi yang searah jarum jam diberi notasi +12

atau simbol

n . Sedangkan yang berlawanan arah dengan jarum jam diberinotasi

12

atau p . Bilangan kuantum spin merupakan dasarpengisian elektron dalam orbital.

Elektron-elektron yang ada dalam atom tidak mungkinberada dalam keadaan yang sama persis antara satu atomdengan atom lain. Keberadaan elektron dalam atom bersifat khas.Prinsip ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli, 1925 (dikenal Pauli).Pauli mengusulkan postulat bahwa sebuah elektron dapat beradadalam dua kemungkinan keadaan yang ditandai dengan

bilangan kuantum spin +12

atau 12

, atau dengan kata lain

setiap orbital hanya dapat ditempati oleh maksimal dua elektrondengan spin yang berbeda.

2. Bentuk dan orientasi orbitalBentuk orbital terkait dengan bilangan kuantum azimuth (l).

Orbital-orbital yang memiliki bilangan kuantum azimuth (l) yangsama akan memiliki bentuk yang sama pula. Bentuk orbitalmerupakan fungsi 2< dari fungsi gelombang Schrdinger. Sedangkanorientasi orbital terkait dengan bilangan kuantum magnetik (m).

Gambar 1.4Elektronmengelilingisumbunyamenimbulkanmedan magnet.


Gambar 1.5Bentuk orbital s.

Gambar 1.6Bentuk orbital p.

Gambar 1.7Bentuk orbital d.

a. Orbital sBentuk orbital s memiliki satu orbital

dengan bentuk seperti bola, sehingga tidaktergantung pada sudut manapun. Orbitals hanya terdapat 1 nilai m, sehingga hanyaterdapat 1 orientasi, yaitu sama ke segalaarah.

b. Orbital pOrbital p berbentuk cuping-dumbbell (bagai balon terpilin).

Subkulit p memiliki tiga orbital. Pada subkulit ini terdapat 3 nilaim (1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang satu dan lainnyamembentuk sudut 90o.

c. Orbital dOrbital d memiliki 5 orbital dengan bentuk yang kompleks

dan orientasi yang berbeda. Empat orbital pertama memiliki bentukyang sama, sedangkan satu orbital memiliki bentuk yang berbeda.Kelima orbital itu adalah dxy, dxz, dyz, 2 2x yd , dan 2zd . Untuk lebihjelas, perhatikan gambaran orbital subkulit d di bawah ini


d. Orbital fOrbital f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tiga

kelompok, yaitu

1) kelompok pertama : fxyz2) kelompok kedua : 2 2x z yf , 2 2y z xf , 2 2z x yf 3) kelompok ketiga : 3xf , 3yf , 3zf

3. Konfigurasi elektronDi kelas X kalian telah mengenal istilah konfigurasi elektron.

Tetapi pada saat itu konfigurasi elektron yang dikenal masihterbatas pada konsep kulit atom. Konfigurasi elektron yang akandibahas tidak begitu jauh dari yang telah dikenal, hanya sajadalam konfigurasi elektron kali ini diterapkan pada mekanikagelombang.

Pada mekanika gelombang atau mekanika kuantum,elektron-elektron dalam suatu atom akan tersebar ke dalamorbital-orbital (s, p, d, f, dan seterusnya). Bagaimana pengisianelektron ke dalam orbital? Pengisian orbital oleh elektronmengikuti aturan dengan memperhatikan tiga hal, yaitu asasAufBau, asas larangan Pauli, dan asas Hund.

Konfigurasielektronberdasarkankonsep kulit atom,yaitu jumlahelektron yangmengisi pada tiapkulit dan dikenalsebagai periode.

Gambar 1.8Bentuk orbital f.

Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S


a. Asas AufBau

Menurut asas AufBau, pada kondisi normal atau pada tingkatdasar, elektron akan menempati orbital yang memiliki energiterendah terlebih dahulu dan diteruskan ke orbital yang memilikienergi lebih tinggi. Untuk memudahkan dalam pengisian elektrondiberikan tahap-tahap pengisian elektron dengan menggunakanjembatan ingatan sebagai berikut.

n = 1 s

n = 2 s p

n = 3 s p d

n = 4 s p d f

n = 5 s p d f

n = 6 s p d

n = 7 s p

Arah anak panah menyatakan urutan pengisian orbital.Dengan demikian urutan pengisian elektron berdasarkan gambartersebut berurut-urut 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, danseterusnya. Pengisian elektron harus satu persatu dan setiaporbital hanya boleh diisi oleh maksimal 2 elektron.

Bagaimana konfigurasi elektron dari unsur H, He, N, dan Sc?(No atom H = 1, He = 2, N = 7, dan Sc = 21)Jawab

1H : 1s1

2He : 1s2

7N : 1s2 2s2 2p3

21Sc : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

b. Asas larangan Pauli

Pauli mengemukakan hipotesisnya yang menyatakan bahwadalam satu atom tidak mungkin dua elektron mempunyai keempatbilangan kuantum sama. Misal, 2 elektron akan menempatisubkulit 1s. Tiga bilangan kuantum pertama akan mempunyainilai yang sama (n = 1, l = 0, m = 0). Untuk itu bilangan kuantumyang terakhir, yaitu bilangan kuantum spin(s) harus mempunyai

nilai berbeda (+12

atau 12

).

Gambar 1.9Bagan urutanpengisian elektronke dalam orbital.

Contoh


Dengan kata lain, setiap orbital maksimal hanya dapat terisi2 elektron dengan arah spin berlawanan. Sebagai contoh, pengisianelektron pada orbital 1s digambarkan sebagai berikut.

Mengapa pada satu orbital hanya dapat ditempati maksimaloleh dua elektron? Karena jika ada elektron ketiga, maka elektrontersebut pasti akan mempunyai spin yang sama dengan salahsatu elektron yang terdahulu dan itu akan melanggar asaslarangan Pauli dengan demikian tidak dibenarkan. Jumlahelektron maksimal untuk tiap subkulit sama dengan dua kali darijumlah orbitalnya.

orbital s maksimal 2 elektron, orbital p maksimal 6 elektron, orbital d maksimal 10 elektron, dan orbital f maksimal 14 elektron,c. Asas Hund

Frederick Hund, 1927 (dikenal Hund) mengatakan bahwapengisian elektron pada orbital yang setingkat (energinya sama)dalam satu orbital adalah satu per satu dengan arah spin yangsama sebelum berpasangan. Asas ini dikemukakan berdasarkanpenalaran bahwa energi tolak-menolak antara dua elektron akanminimum jika jarak antara elektron berjauhan. Untuk lebihmemahaminya, perhatikan gambaran pengisian elektron padaorbital p.Contoh pengisian yang benar.

Contoh pengisian yang salah.

Untuk penulisan konfigurasi elektron yang mempunyai jumlahelektron besar dapat dilakukan penyederhanaan. Penyederhanaandilakukan dengan menuliskan simbol dari unsur gas mulia yangmempunyai nomor atom di bawahnya, diikuti dengan penulisankekurangan jumlah elektron setelah gas mulia tersebut.

Tulis konfigurasielektron dandiagram orbitaluntuk unsur,nitrogen, klor,kalsium, dantitanium.Gambar diagramorbital untukmasing-masingsubkulit terluar.Komunikasikanhasilnya denganteman kalian.

KegiatanMandiriKegiatanMandiri

np

Orbital p(2 elektron)


np np np





nn n np n nnn np nnp


Perhatikan konfigurasi elektron unsur-unsur dibawah ini.a. 10Ne : 1s

2 2s2 2p6b. 11Na : 1s

2 2s2 2p6 3s1c. 18Ar : 1s

2 2s2 2p6 3s2 3p6d. 20Ca : 1s

2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2e. 25Mn : 1s

2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2

Sederhanakan penulisan konfigurasi elektron tersebut.Jawab

Penulisan konfigurasi elektron Na, Ca, dan Mn tersebut dapatdisederhanakan menjadi

11Na : [Ne] 3s1

20Ca : [Ar] 4s2

25Mn : [Ar] 4s2 3d5

d. Penyimpangan konfigurasi elektron

Berdasarkan eksperimen, terdapat penyimpangan konfigurasielektron dalam pengisian elektron. Penyimpangan pengisianelektron ditemui pada elektron yang terdapat pada orbital subkulitd dan f.

Penyimpangan pada orbital subkulit d dikarenakan orbitalyang setengah penuh (d5) atau penuh (d10) bersifat lebih stabildibandingkan dengan orbital yang hampir setengah penuh (d4)atau hampir penuh (d8 atau d9). Dengan demikian, jika elektronterluar berakhir pada d4, d8 atau d9 tersebut, maka satu atausemua elektron pada orbital s (yang berada pada tingkat energiyang lebih rendah dari d) pindah ke orbital subkulit d. Lihatbeberapa contoh dalam Tabel 1.4.

Tabel 1.4 Penyimpangan pada orbital d.

Contoh

Teoritis Kenyataan Eksperimen

24Cr [Ar] 4s2 3d 4 [Ar] 4s 1 3d 5

29Cu [Ar] 4s2 3d 9 [Ar] 4s 1 3d 10

42 Mo [Kr] 5s2 4d 4 [Kr] 5s 1 4d 5

47Ag [Kr] 5s2 4d 9 [Kr] 5s 1 4d 10

Konfigurasi ElektronUnsur

Sumber: General Chemistry, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. F


Pada orbital f, sebagaimana dengan penyimpangankonfigurasi dalam orbital d, maka konfigurasi elektron yangberakhir pada orbital f juga mengalami penyimpangan.Penyimpangan dalam pengisian elektron dalam orbital inidisebabkan oleh tingkat energi orbital saling berdekatan hampirsama. Penyimpangan ini berupa berpindahnya satu atau duaelektron dari orbital f ke orbital d. Lihat beberapa contoh dalamTabel 1.5

Tabel 1.5 Penyimpangan pada orbital f.

e. Penulisan konfigurasi elektron pada ion

Penulisan konfigurasi elektron di atas berlaku pada atomnetral. Penulisan konfigurasi elektron pada ion yang bermuatanpada dasarnya sama dengan penulisan konfigurasi elektron padaatom netral.

Atom bermuatan positif (misalnya +x) terbentuk karena atomnetral melepaskan elektron pada kulit terluarnya sebanyak x,sedangkan ion negatif (misalnya y) terbentuk karena menarikelektron sebanyak y. Penulisan konfigurasi elektronnya hanyamenambah atau mengurangi elektron yang dilepas atau ditambahsesuai dengan aturan penulisan konfigurasi elektron. Ini berlakuuntuk semua unsur yang membentuk ion, termasuk unsur transisi.Perhatikan contoh berikut.

Diketahui konfigurasi elektron Al dan Fe sebagai berikut.

12 Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

26Fe : [Ar] 3d6 4s2

Tuliskan konfigurasi elektron untuk ion Al3+ dan Fe2

Contoh

Sumber: General Chemistry, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. F

Teoritis Kenyataan Eksperimen

57La [Xe] 6s2 4f 1 [Xe] 5d 1 6s2

64Gd [Xe] 6s2 4f 8 [Xe] 4f 7 5d 1 6s2

89Ac [Rn] 7s2 5f 1 [Rn] 6d 1 7s2

90Th [Rn] 7s2 5f 2 [Rn] 6d 2 7s2

92U [Rn] 7s2 5f 4 [Rn] 5f 3 6d 1 7s2

93Np [Rn] 7s2 5f 5 [Rn] 5f 4 6d 1 7s2

UnsurKonfigurasi Elektron


Jawab

12 Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1Ion Al3+ : 1s2 2s2 2p6

26Fe : [Ar] 3d6 4s2Atom Fe termasuk unsur transisi dan melepas 2e, makaterbentuk ion Fe2+ dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d6.

Jadi, konfigurasi ion Al3+ = 1s2 2s2 2p6 dan Fe2= [Ar] 3d6.

4. Hubungan konfigurasi elektron dan sistem periodikKonfigurasi elektron sangat erat hubungannya dengan sistem

periodik unsur. Seperti telah kalian ketahui bahwa sifat-sifat unsursangat tergantung pada jumlah elektron valensinya. Jika jumlahelektron luar yang mengisi orbital dalam subkulit sama denganbilangan kuantum utama (n), maka atom unsur tersebut pastiterletak pada golongan yang sama (selain yang berbentuk ion).Sedangkan nilai n (bilangan kuantum utama) yang terbesarmenunjuk nomor periode unsur tersebut dalam sistem periodikunsur. Misal konfigurasi elektron unsur K sebagai berikut.

19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1.

Nilai n terbesar adalah 4, maka K menempati periode 4.Untuk menentukan golongan unsur dalam sistem periodik

berdasarkan konfigurasi elektron, perlu dilihat pada jenis danjumlah elektron terluar yang menempati kulit yang sama.

Golongan utama (Golongan A), pada golongan ini elektronvalensi menempati subkulit s atau subkulit s dan p.

Golongan transisi (Golongan B), pada golongan ini elektronvalensi menempati subkulit s dan d.

Untuk lantanida dan aktinida, elektron valensi menempatisubkulit s dan f. Tapi jumlahnya tidak menentukan golongan,karena lantanida dan aktinida tidak mempunyai golongan.

Jika pengamatan kalian pada kegiatan mandiri benar, makaakan diketahui adanya hubungan antara konfigurasi elektronatom unsur-unsur dengan sistem periodik, baik mengenaigolongan maupun periodenya. Sehingga dapat dikatakan bahwasistem periodik dapat digunakan untuk meramalkan konfigurasielektron atom unsur-unsur.

Elektron valensiadalah elektronyang paling luar.

Coba kalianlakukanpenulisankonfigurasielektron unsurtiap-tiapgolongan. Amatihasil konfigurasiyang telah kalianbuat. Buatkesimpulan yangdapat ditarik darikonfigurasi yangtelah kalian buat.Komunikasikanhasilnya denganteman kalian.

KegiatanMandiriKegiatanMandiri


Pembagian unsur-unsur menurut blok s, p, d, dan fCoba kalian lihat lagi konfigurasi elektron dari unsur-unsur

yang telah kalian buat. Adakah kesamaan dalam hal elektronterluar? Berdasarkan kesamaan konfigurasi elektron, terluardapat dikelompokan unsur-unsur tersebut dalam blok berikut.

Blok s. Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluarpada orbital s terletak pada golongan IA dan IIA, kecuali unsurH dan He. Unsur-unsur ini merupakan logam yang reaktif.Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx, maka unsurtersebut terletak pada golongan xA.

Blok p. Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar padaorbital p, terdapat dalam golongan IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA,dan VIII. Golongan unsur-unsur ini meliputi logam, metaloid,dan non logam. Misal konfigurasi elektron terluar adalah npy,maka unsur tersebut terletak pada golongan (2 + y)A.

Blok d. Konfigurasi elektron terluar d terdapat dalam unsur-unsur transisi, yaitu golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB,IB, dan IIB. Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx (nd)z,maka unsur tersebut terletak pada golongan (x + z)B. Jikaa. x + z = 8, x + z = 9, dan x + z = 10, maka unsur terletak

pada golongan VIIIB;b. x + z = 11, maka unsur terletak pada golongan IB;c. x + z = 12, maka unsur terletak pada golongan IIB.

Blok f. Blok f merupakan golongan unsur lantanida danaktinida. Golongan ini disebut juga golongan transisi dalam.

Gambar 1.10Pembagian unsur-unsur menurutblok s, p, d, dan f.

Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. F


Ramalkan posisi unsur di bawah ini dalam sistem periodikunsur.

a. 17 Cl : [Ne] 3s2 3p5 b. 27Co : [Ar] 4s2 3d7

Jawab

a. Cl : [Ne] 3s2 3p5

Kulit utama terbesar n = 3. Jadi, Cl terletak pada periode 3.Orbital terakhir ada di subkulit 3p dengan 5 elektron. Jadi,Cl terletak di golongan VIIA.

b. 27Co : [Ar] 4s2 3d7

Konfigurasi elektron Co di atas disusun berdasarkan tingkatenergi orbital. Berdasarkan aturan pengisian elektron,orbital 4s mempunyai energi lebih rendah dari orbital 3dsehingga terisi lebih dahulu. Untuk memudahkan kitadalam menentukan posisi unsur dalam tabel periodik, makakonfigurasi elektron yang sudah benar penulisannyadibalik, yaitu orbital 3d dulu baru 4s, menjadi

27Co: [Ar] 3d7 4s2

Baru kemudian kita menentukan kulit utama unsur.Kulit utama terbesar n = 4. Jadi, Co terletak pada periode 4.Orbital terakhir ada di subkulit 3d dengan 7 elektron. Jadi,Co terletak di golongan VIIIB(karena elektron valensinya8 atau (n1) d7ns2).

Contoh

Kerjakan di buku latihan kalian.

1. Jelaskan secara singkat teori atom yang dikemukakan oleha. Neils Bohr, b. de Broglie.

2. Gambarkan bentuk-bentuk orbital dari orbital s, p, dan d.3. Tuliskan konfigurasi elektron dari :

a. Cl (Z = 17) c. Fe (Z = 26)b. Zn (Z = 30) d. Rb (Z = 37)

4. Hitung jumlah elektron maksimum dalama. kulit dengan n = 3,b. subkulit dengan l =1.


C. Bentuk Molekul


1. Jelaskan elektron bersifat partikeldan gelombang.

2. Jelaskan sejarah munculnya teorimekanika kuantum.

3. Apa yang dimaksud dengan orbital?

4. Jelaskan perbedaan teori atomklasik dengan teori atom mekanikakuantum.

5. Tulis konfigurasi elektron dariunsur-unsur berikut dan gambarkandiagram orbitalnya.

a. 42Mo d. 32Geb. 82Pb e. 14Sic. 37Rb f. 55Cs

1

6. Tentukan bilangan kuantum utama,azimuth, magnetik, dan spin dariunsur-unsur di bawah ini.a. 4Be d. 50Snb. 24Cr e. 9Fc. 34Se f. 47Ag

7. Identifikasi unsur dalam tabelperiodik yang mempunyai kon-figurasi elektron [Xe]4f145d106s2.

8. Bu Ani mengoleksi peralatan rumahtangga dengan bahan dasar perak.

a. Tentukan konfigurasi elektrondari perak tersebut.

b. Gambar diagram orbitalnya.c. Tentukan bilangan kuantum

utama, magnetik, dan spindari perak.

5. Ramalkan terdapat pada periode dan golongan berapaunsur-unsur berikut dalam sistem periodik.a. P (Z = 15) c. Ag (Z = 47)b. Cu (Z = 29) d. Cs (Z = 55)

Bentuk molekul merupakan gambaran secara teoritissusunan atom-atom dalam molekul berdasarkan susunan ruangpasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebas atompusat. Susunan atom-atom teratur menurut pola-pola tertentu.Pola-pola itu disebut dengan bbentuk molekul.

Bentuk molekul dapat ditentukan dengan teori domainelektron dan teori hibridisasi. Tahukah kalian cara menentukanbentuk molekul dengan teori domain elektron dan teorihibridisasi? Coba kalian perhatikan penjelasan berikut.


1. Teori domain elektronTelah diketahui bahwa atom diikat oleh atom lain dalam suatu

molekul dengan menggunakan pasangan-pasangan elektron yangberada di atom pusat. Pasangan-pasangan ini mengalami gayaelektrostatis akibat dari muatan yang dimilikinya. Berdasarkan haltersebut, pada tahun 1970, R.G. Gillesepie mengajukan teori VSEPR(Valance Shell Elektron Pair Repulsion) yang menyatakan bahwa

pasangan-pasangan elektron akan berusaha salingmenjauhi sehingga tolak-menolak antara pasangan elektronmenjadi minimum

Teori ini juga dikenal sebagai teori jumlah pasangan elektron.

Menurut teori VSEPR, bentuk molekul dapat diramalkan darijumlah pasangan elektron valensi atom pusat, dan juga posisipasangan elektron tersebut dalam atom pusat. Di atom pusatpasangan elektron ada pada berbagai posisi, yaitu pasangan elektronbebas-elektron bebas, pasangan elektron bebas-elektron terikat ataupasangan elektron terikat-elektron terikat. Masing-masing pasanganelektron bebas memiliki energi tolakan yang berbeda-beda. Energitolakan elektron bebas-elektron bebas lebih besar dibandingkandengan energi tolakan elektron bebas-elektron terikat. Energi tolakanelektron bebas-elektron terikat akan lebih besar dibandingkan denganenergi tolakan elektron terikat-elektron terikat.

a. Perbandingan energi tolakan pasangan elektronPada perkembangan lebih lanjut, pengertian domain elektron

tidak hanya berlaku untuk ikatan rangkap tetapi termasuk ikatantunggal. Jika jumlah elektron dalam domain elektron semakinbanyak, maka gaya tolak-menolaknya akan semakin besar.Berdasarkan jumlah atomnya, maka urutan gaya tolak-menolakpada domain elektron ikatan adalah sebagai berikut.

Berdasarkan kenyataan tersebut dapat diramalkan bentukmolekul dari beberapa senyawa sebagaimana dalam Tabel 1.6.

Pasangan elektron bebas-elektron bebas > elektron bebas-elektron terikat> elektron terikat-elektron terikat.

Domain elektron ikatan rangkap 3 lebih besar dari domainelektron ikatan rangkap 2, sedangkan domain elektronikatan 2 lebih besar dibandingkan elektron ikatan tunggal


Tabel 1.6 Bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron.

Catatan :

AXmEn = rumus bentuk molekul, dengan A : atom pusat X : semua atom yang terikat pada atom pusat E : domain elektron bebas m : jumlah domain elektron ikatan (DEI) n : jumlah domain elektron bebas (DEB)A* = aksialE* = ekuatorial

Cara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkanteori domain elektron sebagai berikut.

1) Tulis struktur Lewis-nya.2) Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat,

jumlah domain elektron ikatan (DEI) dan jumlah domainelektron bebas (DEB) dari struktur Lewis.

3) Tentukan rumus bentuk molekulnya.

4) Bandingkan dengan Tabel 1.6.

2 2 0 AX2 180 o Linear CO2, BeCl2

3 3 0 AX3 120 oSegitiga sama sisi trigonal

SO3, BF3, BCl3

4 0 AX4 109,5 o Tetrahedron CH4, CCl43 1 AX3E < 109,5 o Piramida trigonal NH3, NF32 2 AX2E2 < 109,5 o Planar bentuk V H2O

120 o (E E)*180 o (A A)* 90 o (A E)*


Bagaimana bentuk molekul CO2 berdasarkan teori domainelektron.Jawab

Tulis struktur Lewis: CO2 (jumlah elektron terluar C : 4 danO : 2)

Dari struktur O C O itu diperoleha. jumlah domain elektron di sekitar atom pusat = 2,b. jumlah domain elektron ikatan (DEI) = 2,c. jumlah domain elektron bebas (DEB) = 0.

Rumus yang diperoleh AX2 Dari Tabel 1.6, rumus AX2 adalah bentuk molekul linearJadi, bentuk molekul CO2 adalah linear.

CH

H

H

H

109,

5

Gambar 1.11Strukturtetrahedralsenyawa CH4.

Contoh

b. Teori hibridisasiMasih ingatkah kalian konfigurasi elektron atom C?

Konfigurasi elektron atom C adalah 1s2 2s2 2p2 dan jikadijabarkan satu-satu diperoleh C : 1s2 2s2 2px

1 2py1 2pz

0.

Elektron valensi terluar adalah 2, maka atom C seharusnyamengikat 2 atom H menjadi CH2. Kenyataannya di alamsenyawa CH2 tidak ada. Senyawa yang ada di alam adalahsenyawa metana dengan rumus molekul CH4, mengapa hal itudapat terjadi?

Berdasarkan kenyataan yang ada terbukti bahwa atomkarbon mengadakan ikatan kovalen dengan empat atomhidrogen. Dalam senyawa CH4 semua ikatan yang terjadi identik,sudut ikatan antara dua ikatan adalah 109,5 dengan bentukgeometri molekul tetrahedral (bidang empat).

Atom karbon C dapat mengikat 4 atom H menjadi CH4, maka1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2pz, sehingga

konfigurasi elektron atom C menjadi1s1 2s1 1px

1 1py1 1pz

1. Orbital 2smempunyai bentuk yang berbedadengan ketiga orbital 2p, akan tetapiternyata kedudukan keempat ikatanC-H dalam CH4 adalah sama. Hal initerjadi karena pada saat orbital 2s,2px, 2py, dan 2pz menerima 4 elektrondari 4 atom H, keempat orbital iniberubah bentuknya sedemikian


sehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebuthibridisasi. Dalam senyawa CH4, orbital-orbital hasil hibridisasimerupakan campuran satu orbital 2s dan tiga orbital 2p, olehkarena itu disebut oorbital hybrid sp3. Pada senyawa CH4terbentuk empat orbital sp3.

Beberapa bentuk geometri ikatan dapat kalian perhatikandalam Tabel 1.7

Tabel 1.7 Beberapa bentuk geometri ikatan.

Ramalkan bentuk molekul BeCl2 dengan teori hibridisasi.(Ar Be : 4, Cl : 17)Jawab

Konfigurasi elektron keadaan dasar atom Be adalah

Be : atau 1s2 2s2

Karena jumlah elektron terluar atom Be adalah 2, maka atomBe sudah stabil. Untuk membentuk ikatan dengan atom Cl,maka elektron terluar atom Be mengalami promosi, membentukkonfigurasi elektron baru.Konfigurasi elektron keadaan promosi sebagai berikut.

Be :

hibridisasi atom BeBerarti atom Be dapat mengikat 2 atom Cl menjadi BeCl2.Jadi, bentuk geometri BeCl2 dengan hibridisasi sp adalah linear.


Jenis Ikatan Jumlah Ikatan Maksimum

Bentuk Geometri Contoh Senyawa

sp 2 Linear BeCl2sp 2 3 Segitiga datar BCl3sp 3 4 Tetrahedral CH4, CCl4dsp 3 5 Trigonal bipiramida PCl5sp 2d , dsp 2 4 Segiempat datar Ni(CN)4

2

dsp 3, sp 3d 2 6 Oktahedral Fe(CN)63, SF6

Contoh

np np1s 2s

np n n1s 2s 2p


D. Gaya Antarmolekul

Coba renungkan kenapa air dapat berubah dalam tigawujud? Air akan menjadi padat (es) jika suhunya diturunkan,tetapi jika suhu dinaikan (diberi kalor), maka air berubah menjadiuap. Mengapa dapat demikian? Pertanyaan tersebut akan dapatkalian ketahui jawabannya setelah mempelajari subbab ini.

Kehidupan di dunia tidak akan terlepas dari ikatan. Cobabayangkan dapatkah kalian hidup sendirian tanpa teman?Rasanya sangat sulit bukan? Semua makhluk selalu inginberikatan. Manusia hidup dengan menjalin berbagai ikatan, mulaidari ikatan perkawinan berdasarkan perbedaan jenis kelamin.Kemudian ikatan lebih lanjut mulai dari satu keluarga, satu rukuntetangga (RT), rukun warga (RW), sampai ikatan yang lebih besardengan berbagai tujuan.

Demikian pula halnya dengan atom dan molekul yangmerupakan benda mati itupun tidak luput dari ikatan. Ikatan yangterjadi antaratom beraneka ragam, mulai dari ikatan karenaperbedaan muatan (positif negatif), ikatan karena gaya berdasarkangaya tarik-menarik dipol-dipol sesaat, ikatan yang membentukjembatan hidrogen, dan ikatan-ikatan yang lain.

Kenyataan di alam sangat jarang ditemukan atom dalambentuk bebas. Atom-atom dalam bentuk bebas hanya ditemuipada suhu relatif tinggi. Agar menjadi stabil, atom-atom akansaling membentuk kelompok atom (misalnya O2, H2) ataumembentuk molekul (CH4, H2O). Atom yang membentuk molekulakan mempunyai sifat jauh berbeda dengan atom-atom asalnya.Pada setiap molekul terdapat gaya tarik-menarik antaratom. Gayatarik-menarik antaratom dalam molekul dinamakan iikatan kimia.

Dalam bab ini akan dipelajari gaya tarik-menarikantarmolekul. Apa gaya tarik-menarik antarmolekul itu? Gayatarik-menarik antarmolekul, yaitu gaya yang menyebabkanantarmolekul menjadi terikat dalam satu kelompok ataumerupakan interaksi antara molekul-molekul dalam suatu zat(unsur atau senyawa) melalui gaya elektrostatis. Gayaantarmolekul ini sangat dipengaruhi kepolaran dari masing-masing molekul. Gaya tarik-menarik antarmolekul sangatberkaitan dengan sifat fisika dari senyawa yang bersangkutan.Beberapa sifat fisika dari senyawa antara lain titik didih, titikbeku, kelarutan, kerapatan, tekanan uap, dan tekanan osmosis.


Secara garis besar terdapat tiga (3) jenis gaya tarik-menarikantarmolekul, yaitua. gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas,b. gaya tarik-menarik dipol-dipol, danc. ikatan hidrogen.

1. Gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas(gaya London)Elektron akan senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahan

elektron dari satu orbital ke orbital lain mengakibatkan suatumolekul yang tadinya bersifat nonpolar dapat menjadi polar.Sehingga timbul dipol (polar) sesaat. Dipol tersebut disebut sesaatkarena dapat berubah jutaan kali setiap detiknya. Hal ini disebabkanadanya tarikan antara elektron satu molekul dan inti molekul lain.

Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas suatu geserandalam elektron-elektron molekul tetangga. Tarikan lemah inipertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman,Fritz London (dikenal London), pada tahun 1930-an sehingga seringdisebut gaya London. Mekanismenya terlihat seperti gambar dibawah ini.

Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut.

1) Molekul nonpolar mempunyai sebaran muatan lautan elektronsetimbang dan simetris dalam keadaan normal, elektronterdistribusi merata dalam molekul.

2) Pada waktu-waktu tertentu (sesaat) dapat terjadi pengutubanatau pembentukan dipol yang disebut dipol sesaat.

3) Sisi bermuatan parsial negatif dari dipol sesaat akanmempengaruhi kerapatan elektron molekul terdekatsehingga membentuk dipol, hal ini memungkinkan duamolekul membentuk ikatan yang disebut ggaya London.

4) Gaya tarik-menarik ini hanya berlangsung sesaat, dikarenakandipol sesaat dan terimbas muncul mengikuti fluktuasielektron.

Molekul mempunyai sifat polarisabilitas berbeda-beda.Polarisabilitas merupakan kemudahan suatu molekul untukmembentuk dipol sesaat atau mengimbas suatu dipol. Polarisabilitas

Dipol yangterbentuk karenapengaruhkerapatan elektronmolekul yangsaling mendekatdisebut dipolterimbas.

Gambar 1.12Mekanismeterjadinya gayaLondon.

Gaya London

Nonpolar Dipol sesaat Dipol terimbasNonpolar Nonpolar Dipol sesaat Nonpolar Nonpolar

(a) (b) (c) (d)

G+ G G+ G G+ G


sangat erat hubungannya dengan massa relatif molekul. Padaumumnya molekul dengan jumlah elektron yang besar akan lebihmudah mengalami polarisabilitas. Jika semakin besar nomor massamolekul relatif, maka semakin kuat pula gaya London yang bekerjapada molekul itu. Misal, dua molekul propana saling menarikdengan kuat dibandingkan dua molekul metana. Molekul dengandistribusi elektron besar lebih kuat saling menarik daripadamolekul yang elektronnya kuat terikat. Misal molekul I2 akan salingtarik-menarik lebih kuat daripada molekul F2 yang lebih kecil.Dengan demikian titik didih I2 akan lebih besar jika dibandingkandengan titik didih F2. Molekul yang mempunyai bentuk molekulpanjang lebih mudah mengalami polarisabilitas dibandingkandengan molekul dengan bentuk simetris. Misal deretanhidrokarbon dengan rantai cabang akan mempunyai titik didihlebih rendah jika dibandingkan dengan hidrokarbon denganrantai lurus. Normal butana mempunyai titik didih lebih tinggidibandingkan isobutana yang memiliki rantai cabang.

CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3n-butana CH3

isobutana

2. Gaya tarik-menarik dipol-dipolMolekul dengan sebaran elektron tidak simetris akan bersifat

polar. Molekul ini akan memiliki perbedaan muatan (dipol) yangmenyebabkan bersifat polar. Molekul yang mempunyai momendipol permanen disebut polar. Sedangkan senylautanya dinamakansenyawa polar. Molekul-molekul yang ada di dalam senyawa polarcenderung untuk menyusun diri sehingga ujung yang berbedamuatan akan saling mendekat dan saling tarik-menarik. Gaya tarik-menarik dipol-dipol merupakan gaya tarik-menarik antara duamolekul polar. Dipol-dipol molekul tersebut akan saling tarik padakutub-kutub dengan muatan berllautanan, yaitu positif dan negatif.Kekuatan tarikan yang timbul akan lebih besar daripada tarikanpada molekul nonpolar. Jadi, zat-zat yang mempunyai molekul-molekul polar cenderung memiliki titik didih dan titik leleh lebihtinggi daripada molekul nonpolar dengan ukuran sama.

Gambar 1.13Bagan gaya tarikdipol-dipol suatusenyawa.

(a) (b)


Gaya antarmolekul, seperti gaya London dan gaya tarikdipol-dipol, secara bersama-sama sering disebut sebagai gayaVan der Waals. Gaya London terdapat pada setiap zat, baikbersifat polar maupun nonpolar. Sedangkan gaya tarik dipol-dipol hanya terdapat dalam senyawa polar. Dalam hal ini, gayaVan der waals juga memiliki peran cukup penting. Karena dalammembandingkan titik didih atau sifat fisika lainnya tidak dapathanya dilihat dari satu sisi, gaya tarik dipol sesaat-dipol terimbasatau gaya tarik menarik dipol-dipol. Gaya London lebih dominandaripada dipol-dipol.

Jelaskan mana yang lebih besar titik didihnya HI atau HCl?Jawab

HCl mempunyai momen dipol 1,08 lebih polar jika dibandingkandengan HI (0,38). Kenyataan HI mempunyai titik didih lebihtinggi dibandingkan HCl, mengapa? Jika ditinjau dari massamolekul relatif, maka massa molekul relatif HCl (Mr = 35,5) lebihkecil dari HI (Mr = 127,9). Oleh karena itu, massa HI lebih besardari HCl sehingga gaya London HI lebih kuat dari HCl. Dengandemikian, gaya Van der Waal HI lebih besar daripada HCl.

Contoh lain CO2 dan H2O. Karbon dioksida, CO2 bersifatkarakteristik dari molekul-molekul di mana momen ikatan salingmematikan. Artinya momen dipol (total dipol) molekul tersebutsama dengan 0. Walaupun ikatan kovalen dalam molekultersebut, C = O, bersifat polar, penataan yang simetris dari ikatanmenyebabkan momen-momen ikatan saling meniadakan danmolekul keseluruhan bersifat nonpolar.

Dari rumus senylautanya saja, dapat diduga bahwa molekulH2O akan analog dengan molekul CO2. Tetapi pada kenyataan-nya, H2O mempunyai momen dipol yang cukup besar. Selainitu, H2O memiliki domain elektron bebas dan membentuk sudutsehingga molekul H2O bersifat polar. Untuk lebih jelasnya,perhatikan gambar di bawah ini.

Contoh

Gambar 1.14Bentuk molekulH2O dan CO2.


3. Ikatan hidrogenIkatan hidrogen merupakan gaya tarik-menarik dipol-dipol

dengan kekuatan besar (sekitar 5-10 kali lebih besar). Ikatan initerjadi jika molekul polar mengandung satu atom hidrogenterikat pada atom yang sangat elektronegatif seperti F, O, danN. Ikatan kovalen polar antara hidrogen dan salah satu atomitu akan terpolarisasi dan tarikan antara molekul-molekul itucukup kuat. Besar energi ikatannya sekitar 13-30 kJ mol1.

Atom-atom yang dapat membentuk ikatan hidrogen adalahN dalam NH3, O dalam H2O, dan F dalam HF. Hal ini dapatdipahami karena ketiga atom tersebut memiliki elektronegativitasyang tertinggi. Perhatikan gambar di bawah ini.

Senyawa H2O Senyawa HF

Pada umumnya terdapat hubungan antara titik didih suatusenyawa dengan massa molekul relatifnya. Titik didih akan naikjika massa molekul relatif juga naik, kecuali HF, H2O, dan NH3.Ketiga senyawa tersebut mempunyai titik didih yang tinggidibandingkan senyawa lain dalam kelompoknya. PerhatikanGambar 1.16. Fakta tersebut menunjukkan bahwa adanya gayatarik-menarik antarmolekul HF, H2O, dan NH3 bersifat polar,gaya dipol-dipolnya tidak cukup kuat untuk menerangkan titikdidih yang mencolok tersebut.

OH

H

HO

OH

HHHO

HO

H

H

FH H

F

F

HF

HF

H

Gambar 1.15Ikatan hidrogendalam senyawaH2O dan HF.Tanda ...menunjukkanikatan hidrogen.


Gambar 1.16Hubungan titikdidih denganmassa molekul.


Peristiwa tersebut menunjukkan adanya ikatan hidrogenpada senyawa itu. Ikatan FH, OH, dan NH bersifat sangatpolar, atom H dalam senyawa tersebut sangat positif. Akibatnyaatom H dari satu molekul terikat kuat pada atom tetangganya yangmemiliki elektronegativitas tinggi.


1. Ramalkan bentuk geometri PCl5 berdasarkan teori domainelektron dan hibridisasi.

2. Jelaskan mengapa titik didih propana lebih tinggi dariisopropana.

3. Air yang kita gunakan sehari-hari termasuk senyawa polar.Mengapa senyawa polar cenderung memiliki titik didihdan titik leleh yang lebih tinggi daripada senyawa nonpolardengan ukuran sama?

4. Apa yang kalian ketahui tentang gaya Van der Waals?Jelaskan.

5. Telah digambarkan ikatan hidrogen dalam senyawa H2Odan HF. Bagaimana ikatan hidrogen dalam senyawa NH3?

E. Sifat Fisik yang Dipengaruhi Gaya Antarmolekul

Gaya antarmolekul mempengaruhi sifat fisik dari suatu zatatau senyawa. Beberapa sifat fisik itu antara lain titik didih dantegangan permukaan.

1. Titik didihTitik didih suatu cairan merupakan temperatur di mana

tekanan uap yang meninggalkan cairan sama dengan tekananluar. Jika hal tersebut terjadi, maka akan terbentuk gelembung-gelembung uap dalam cairan. Karena tekanan uap dalamgelembung sama dengan tekanan uap udara, maka gelembungitu dapat mendorong diri lewat permukaan dan bergerak ke fasegas di atas cairan. Keadaan seperti itu disebut mendidih.

Titik didih suatu zat juga menggambarkan besarnya energiyang diperlukan untuk mengatasi gaya tarik-menarik antarmolekuldalam zat tersebut. Jika gaya tarik-menarik semakin kuat, maka


SenyawaTitik Didih

(oC)Gaya Antarmolekul yang Terlibat

CH4 161,5 Gaya London

HCl85

Gaya tarik-menarik dipol-dipol

C3H6

42,1 Gaya London , tapi karena ukurannya yang besar maka titik didihnya lebih tinggi dari HCl

SO210 Gaya tarik-menarik dipol-dipol (gaya

London juga terlibat)

H2O 100 Ikatan hidrogen

diperlukan energi yang besar, akibatnya titik didih menjadi tinggi.Perhatikan titik didih beberapa senyawa pada Tabel 1.8.

Tabel 1.8 Titik didih beberapa senyawa.

2. Tegangan permukaan (surface tension)Tegangan permukaan (surface tension) merupakan gaya yang

cenderung membuat permukaan cairan melengkung. Hal inidikarenakan pada permukaan zat cair jumlah molekulnya lebihsedikit dibandingkan molekul zat cair di bawah permukaan.Akibatnya, molekul di permukaan mengalami gaya tarik-menarikyang lemah sehingga molekul permukaan cenderung tertarik kedalam. Baik dalam tetesan atau cairan jika bersentuhan dengantempatnya, maka permukaan yang melengkung itu mempunyailuas sekecil mungkin pada suasana tersebut untuk meminimalkanenergi permukaan.

Jika gaya antarmolekul semakin kuat, maka teganganpermukaan yang dihasilkan semakin besar. Sebagai contoh, air,(H2O), mempunyai tegangan permukaan 0,073 N m

1 lebih tinggidaripada benzena, (C6H6), yaitu sebesar 0,029 N m

1. Hal inidikarenakan H2O bersifat polar dan mempunyai gayaantarmolekul jauh lebih kuat daripada gaya antarmolekulbenzena yang bersifat nonpolar. Gaya antarmolekul dalam airadalah ikatan hidrogen sedangkan benzena adalah gaya London.

161 ,5

85

42 ,1

10

100Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S


Tahukah KalianTahukah Kalian??Ada pakar kimia yang terlewatkan oleh para juri komite NobelKimia. Salah satunya, kimilautan terkemuka Rusia, DmitriIvanovich Mendeleev, penemu tabel periodik yang sangatpenting kegunaannya hingga sekarang.

Mendeleev mempublikasikan versi terakhirtabelnya di tahun 1871. Di tahun 1905 dan1906 sebenarnya dia menjadi kandidatutama penerima Nobel, tapi ada satuanggota komite Nobel Kimia yangberpendapat bahwa penemuan Mendeleevsudah terlalu lama dan sudah menjadipengetahuan umum, dan juga bukan hal

yang dapat menjadi daya tarik baru. Hal ini sangat janggal,karena Tabel Periodik Mendeleev merupakan dasar bagibanyak penemuan-penemuan baru (dan penghargaan Nobel)hingga sekarang. Akhirnya pada tahun 1906, pakar kimiaanorganik Henri Moissan-lah yang memenangkanpenghargaan ini dengan selisih satu suara. Rupanya YayasanNobel tidak melihat hal tersebut sebagai suatu hal yang ironisdan tidak adil, karena Moissan mendapat Nobel untukpenemuan unsur fluorine, elemen yang telah diprediksikeberadaannya oleh Mendeleev. Seperti yang telah diketahui,pada awalnya, Mendeleev telah mengosongkan beberapaunsur di tabelnya karena saat itu unsur-unsur tersebut belumditemukan tapi diprediksikan keberadaannya.


1. Apa yang dimaksud dengan teoridomain elektron? Jelaskan denganmemberi contoh.

2. Jelaskan apa yang dimaksuddengan ikatan hidrogen.

3. Ramalkan bentuk molekul-molekuldi bawah ini dengan menggunakanteori domain elektron.

a. NH3 c. SO2b. CCl4 d. SO3

2

Sumber: Diterjemahkan dan disadur dari babThe Nobel Prize in Chemistrybagian buku The Nobel Prize: A history of Genius, Controversy, and Prestigekarangan Burton Feldman


4. Tentukan gaya-gaya antarmolekulyang terdapat padaa. HBr, b. CHCl3.

5. Perhatikan rumus struktur kimiaberikut.

Cis 1,2-diflouro-etenadan

Trans 1,2-diflouro-etena

Mana yang mempunyai titik didihrendah? Jelaskan.

FFC

HHC

FHC

HFC

6. Jelaskan mengapa titik didihbenzena (C6H6) lebih tinggi diban-dingkan titik didih metana? (Titikdidih benzena = 80,2 oC; titik didihmetana = 161,5 oC.)

7. Mengapa minyak motor mem-punyai titik didih tinggi meskipunmempunyai gaya dispersi antar-molekul?

8. Mengapa zat antibeku etilen glikolmempunyai titik didih 197,6 C,sedangkan propanol mempunyaititik didih 97,4 C? Rumus kimiaetilen glikol (HOCH2CH2OH) danpropanol (CH3CH2CH2OH)

1. Teori mekanika kuantum berkembang setelah adanyahipotesis de Broglie yang mengatakan bahwa cahayamemiliki dua sifat, yaitu sebagai gelombang dan partikel.Dalam waktu yang bersamaan Heinsenberg dan Scrdingermengenalkan suatu persamaan gelombang dari partikelelektron yang berbentuk

2 2 2 22 2 2 8 0Pd d d m E Edx dy dz h< < < S


3. Penempatan elektron dalam keempat bilangan kuantumharus memenuhi

a. asas AufBau, berbunyi pada kondisi normal elektronakan menempati orbital yang memiliki energi terendahdahulu, baru kemudian ke energi yang lebih tinggi,

b. asas larangan Pauli, yaitu dalam satu atom tidakmungkin dua elektron mempunyai keempat bilangankuantum sama, dari sini dua elektron yang mengisi kulitharus dalam posisi spin berllautanan.

c. asas Hund, yaitu pengisian elektron adalah satu persatudengan arah spin sama baru setelah itu diisi elektrondengan arah spin berbeda.

4. Bentuk molekul dapat diramalkan berdasarkan teoridomain elektron dan hibridisasi.

5. Gaya antarmolekul meliputi gaya tarik-menarik dipolsesaat-dipol terimbas (gaya London), gaya tarik-menarikdipol-dipol, dan adanya ikatan hidrogen. Adanya gayatarik tersebut mengakibatkan suatu senyawa memiliki sifatfisik yang berbeda. Beberapa sifat fisik yang dipengaruhiakibat gaya antarmolekul tersebut antara lain titik didihdan tegangan permukaan.


A. Jawab pertanyaan di bawah ini dengan benar pada buku latihan kalian.

1. Tuliskan konfigurasi elektron dariatom dengan nomor 26.

2. Jelaskan perbedaan antara dipolsesaat dengan dipol terimbas.

3. Ceritakan apa saja gaya tarik-menarik antarpartikel yang terjadidalam NaCl.

4. Suatu atom mempunyai konfigurasielektron 1s2 2s2 2p6 4s1.Mungkinkah konfigurasi elektrontersebut terjadi? Berikan alasankalian.

5. Ion Y3+ mempunyai konfigurasielektron [Ar] 4s2 3d5. Tentukanletak unsur tersebut dalam sistemperiodik unsur.

6. Jelaskan mengapa model Bohruntuk atom hidrogen menyalahiprinsip ketidakpastian Heisenberg.

7. Lengkapi dengan memberikannilai-nilai yang mungkin untukbilangan kuantum yang tidakdiketahui. Jenis orbital apakahyang diberikan oleh setiapperangkat berikut.a. n = 2, l = ?, m = 1, s =

12

b. n = 4, l = 2, m = 0, s = ?

8. Ramalkan bentuk molekul daria. SF6 (nomor atom S = 16),b. SiCl4 (nomor atom Si = 14),c. PCl5 (nomor atom P = 15).

B. Pilih salah satu jawaban yang paling tepat pada buku latihan kalian.

1. Tembaga nomor atomnya 29.Dalam sistem periodik tembagaterletak pada golongan danperiode .a. IIIA dan 4 d. IB dan 4b. IIIB dan 4 e. IA dan 6c. IIB dan 4

2. Kelemahan teori atom Neils Bohrialah tidak menjelaskan tentang .a. kestabilan atomb. terbentuk spektrum garisc. keberadaan elektron pada

lintasand. terjadinya perpindahan elektrone. kedudukan elektron dalam

atom

3. Konfigurasi elektron unsur Xadalah sebagai berikut.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

unsur X terletak pada .a. periode 3, golongan IIAb. periode 3, golongan VAc. periode 4, golongan IIBd. periode 4, golongan IIIBe. periode 4, golongan VB

4. Diantara kumpulan unsur berikutyang tersusun berdasarkan kenaik-an keelektronegatifan adalah ....a. F, Cl, Br d. Br, F, Clb. F, Br, Cl e. Cl, Br, Fc. Br, Cl, F


5. Suatu unsur atom mempunyaisusunan elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Unsur tersebut adalah .a. logam alkalib. unsur halogenc. salah satu unsur golongan Vd. belerange. gas mulia

6. Pernyataan di bawah ini yang tidakbenar adalah .a. dalam satu periode dari kiri ke

kanan sifat non logam bertambahb. dalam satu periode dari kiri ke

kanan nomor atom bertambah.c. dalam satu periode dari kiri ke

kanan massa atom bertambahd. dalam satu golongan dari atas

kebawah sifat logam bertambahe. dalam satu golongan dari atas

kebawah energi ionisasibertambah

7. Perhatikan bentuk orbital d dibawah ini.

Gambar di atas yang merupakanbentuk orbital dxz adalah .a. 1 d. 4b. 2 e. 5c. 3

8. Hal yang tidak tepat mengenaiperubahan dari kiri kekanansepanjang periode dari sistemperiodik adalah .a. energi ionisasi bertambah besarb. valensi maksimal bertambah

besarc. kekuatan oksidasi bertambahd. kecenderungan membentuk

negatif bertambahe. jari-jari atom bertambah besar

9. Tiga unsur dalam sistem periodikletaknya diagonal satu terhadapyang lain memiliki susunanelektron terluar menurut urutan ....a. 2s2 2p1; 2s2 2p2; 2s2 2p3

b. 2s2 2p3; 3s2 3p3; 4s2 4p3

c. 3p3 4s2; 4p3 5s2 ; 5p3 6s2

d. 3p3 4s2 ; 4p4 5s2 ; 5p5 6s2

e. 2s2 2p3; 3s2 3p4; 4s2 4p5

10. Susunan elektron yang merupakansusunan elektron gas mulia adalah....a. 1s2 2s2 2p6 3s1

b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2

d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p65s2

11. Deret bilangan kuantum yangsesuai untuk elektron 3d adalah ....

a. n = 3, l = 2, m = 3, s = 12

b. n = 3, l = 3, m = +2, s = 12

c. n = 3, l = 1, m = 0, s = 12

d. n = 3, l = 0, m = 0, s = 12

e. n = 3, l = 2, m = 1, s = 12

1 2 3

4 5


12. Elektronegativitas suatu atomadalah sifat yang menyatakan .a. besarnya energi yang dilepaskan

jika atom menangkap sebuahelektron dan menjadi ion negatif

b. besarnya kecenderungan untukmenarik elektron dalam pem-bentukan ion negatif

c. besarnya energi yang diper-lukan jika atom melepas sebuahelektron dan mempunyai ionpositif

d. besarnya kecenderungan untukmelepas sebuah elektron dalampembentukan ion positif

e. besarnya kecenderungan suatuatom untuk menarik elektron

13. Atom dengan susunan elektronberikut yang mempunyai energiionisasi pertama terbesar adalah....a. 1s1 d. 1s2 2s2b. 1s2 e. 1s2 2s2 2p1c. 1s2 2s1

14. Diketahui unsur P, Q, R, dan Smasing-masing mempunyai susunanelektron

P : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Q : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

R : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

Diantara unsur-unsur tersebutyang terletak dalam satu golonganadalah ....a. P dan Q d. Q dan Rb. P dan R e. Q dan Sc. P dan S

15. Diketahui unsur X dengan nomoratom 24, jumlah elektron maksimalpada orbital d adalah .a. 3 d. 6b. 4 e. 7c. 5

37BBab 2 Termokimia

BAB 2

- menerangkan perubahan entalpi suatu reaksi;- menentukan nilai 'H reaksi berdasarkan eksperimen,

hukum Hess, perubahan entalpi pembentukan standar,dan data energi ikatan.

Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu:


Reaksi kimia ada yang membebaskan energi danmembutuhkan energi. Kamu pasti pernah mendengaradanya ledakan bom. Bagaimana reaksi pada peledakanbom? Apakah reaksi tersebut membebaskan ataumembutuhkan energi? Sejauh mana keterlibatan energidalam reaksi tersebut? Jawabannya dapat kalian temukandalam bab ini.

TERMOKIMIA

Tujuan Pembelajaran


Peta Konsep

Prasyarat Pembelajaran

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan energi. Reaksiendoterm adalah reaksi yang memerlukan energi. Sebutkan contohperistiwa di sekitar kalian yang termasuk reaksi eksoterm danendoterm. Jelaskan mengapa peristiwa tersebut termasuk reaksieksoterm atau endoterm.

Kata Kunci Hukum

kekekalanenergi

Termokimia Entalpi Kalorimeter Energi ikatan

Termokimia

dikaitkankepada Hukum

kekekalanenergi

Entalpi

Kalorreaksi

HukumHess

Kalorimeter

Pembakaran

Atomisasi

Pelarutan

Pembentukan

Penetralan

didasarkan pada

ditentukan dengan

ditentukan dengan

menunjukkan

terdiri atas

39BBab 2 Termokimia

Tahukah kalian apakah energiitu? Energi didefinisikan sebagaikemampuan untuk melakukanusaha. Jadi, semua yang mempunyaikemampuan untuk melakukanusaha merupakan energi. Secaragaris besar energi dapat dibedakanmenjadi energi potensial danenergi kinetik. Energi potensialmerupakan energi yang dimiliki karena letak posisi ataustrukturnya terdapat dalam benda diam, sedangkan energikinetik merupakan energi yang dimiliki karena geraknya. Cobakalian cari adakah benda di atas bumi ini yang tidak memilikienergi? Semua benda di atas bumi memiliki energi, karena semuamateri pasti memiliki massa. Selain benda, gelombang jugamenyimpan energi. Energi yang dimiliki gelombang didefinisikansebagai berikut.

E = hXdengan h = tetapan Planck

X= frekuensi gelombang ................................... (Herzt)

1. Hukum kekekalan energiKehidupan di dunia selalu mengalami perubahan-perubahan.

Manusia berubah mulai janin menjadi bayi, tumbuh menjadiorang dewasa, dan akhirnya meninggal dunia. Demikian pula,makhluk hidup lain yang termasuk benda mati. Semua perubahanyang terjadi pada benda pasti melibatkan energi. Proses-proseskimia atau reaksi-reaksi kimia pun selalu disertai denganperubahan energi. Energi yang menyertai proses-proses kimiadapat bermacam-macam, misal energi panas, energi cahaya,energi listrik, dan sebagainya. Ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan energi secara luas disebut ttermodinamika. Dalamtermodinamika dipelajari hubungan kuantitatif antara kalor danbentuk energi lain. Termodinamika merupakan ilmu yangmendasar dan mampu menerangkan secara ilmiah segalaperubahan-perubahan dalam kehidupan, sehingga ilmu ini sangatpenting peranannya. Salah satu ilmu dalam termodinamika yangsampai saat ini tetap andal dan diakui adalah hukumtermodinamika pertama.

A. Pengertian Entalpi Suatu Zat dan Perubahannya

Gambar 2.1Aki mobilmemiliki energipotensial.

Rumus energimenurut Einsteinadalah E=mc2.



Hukum termodinamika pertamaberbunyi energi di alam adalah kekal.Energi tidak dapat diciptakan dandimusnahkan. Hukum ini jelasmengatakan bahwa manusia hanyamampu mengubah bentuk energi satumenjadi bentuk energi lain. Secaratermodinamika pernyataan tersebutdituliskan dengan persamaan

'U = q + w

dengan 'U = perubahan energi dalam reaksi ................ (Joule)q = kalor ............................................................. (Joule)w = kerja yang dilakukan sistem .................... (Joule)

Joule dapat disimbolkan dengan J.

Kerja dapat dituliskan sebagai kerja volume dengan rumus

w = p'Vdengan w = kerja .............................................................. (J)

p = tekanan ........................................................ (atm)V = volume ......................................................... (Liter)

Tanda minus diberikan agar sesuai dengan aturan bahwakerja akan diberi notasi positif jika dikenai pada sistem, dan diberinotasi negatif, jika sistem melakukan kerja. Satuan volumemenurut SI adalah liter dan disimbolkan L.

Kenyataan ini memang benar karena sampai saat ini belumada satu orang ahli yang mampu menciptakan atau memus-nahkan energi. Orang dapat menikmati nyala lampu senter (energicahaya), tetapi ingat cahaya lampu senter yang terjadi tidakmuncul dengan sendirinya melainkan berasal dari sel kering ataubaterai yang menyimpan energi kimia dan berubah menjadi energicahaya. Lisrik yang kalian pakai setiap hari berasal dari energi airyang mampu menggerakan turbin, yang kemudian oleh dinamodiubah menjadi energi listrik dan sebagainya.

2. Perbedaan sistem dan lingkunganCabang ilmu yang mempelajari perubahan panas dalam

reaksi kimia dinamakan ttermokimia. Dalam termokimia kalianakan mempelajari berbagai perubahan energi panas yang

Energi tidak dapatdiciptakan ataudimusnahkan,hanya dapatdiubah dari bentuksatu ke bentuk lain.

Gambar 2.2Gesekan klepdalam pompalama-kelamaanpanas, padahaltidak ada kaloryang diberikan. Inimerupakan buktihukum Itermodinamika.


41BBab 2 Termokimia

menyertai perubahan kimia atau reaksi kimia. Sebelum lebihlanjut mempelajari perlu kalian ketahui dahulu beberapa istilahyang sering ditemui dalam termokimia, yaitu

a. Sistem

Sistem merupakan bagianyang sedang diamati perubahanenerginya. Misal kalian sedangmengamati proses pelarutangaram dapur dalam air, makagaram dapur dan air merupakansis

Kelas11 Kimia Crys

Documents

Transcript of Kelas11 Kimia Crys