KI 3231

Struktur dan Keraktifan Anorganik

Sasaran kuliahStruktur

Mengetahui jenis-jenis struktur kimia anorganik

Mampu menggambarkan struktur dengan tepat

Mampu menginterpretasikan struktur baru

KereaktifanMengetahui jenis-jenis reaksi kimia

anorganikMampu menuliskan persamaan reaksi

dengan benar dan tepat.Mampu menginterpretasikan reaksi kimia

baru.

Kuliah Kimia Anorganik S-1

KI 2231Golongan utama

KI 3131Transisi & katalisis

KI 3231Struktur & Kereaktifan

PENELITIAN

KI 5232Pengantar sintesis

KI 5231Kapita selekta

Struktur atom (1 K)Struktur atom (1 K)•Struktur atom hidrogenStruktur atom hidrogen•Struktur atom berelektronStruktur atom berelektron banyakbanyak

Struktur Padatan Struktur Padatan Sederhana(2K)Sederhana(2K)

•Struktur terjejalStruktur terjejal•Struktur logamStruktur logam•Struktur padatan ionikStruktur padatan ionik

Struktur Molekul (3K)Struktur Molekul (3K)•Struktur molekul sederhanaStruktur molekul sederhana•Struktur molekul beratom banyakStruktur molekul beratom banyak

Materi STRUKTUR

Reaksi pelarutan (1 K)Reaksi pelarutan (1 K)Reaksi Asam-Basa(2K)Reaksi Asam-Basa(2K)Reaksi Redoks (2K)Reaksi Redoks (2K)Reaksi Kompleks (1K)Reaksi Kompleks (1K)

Materi KEREAKTIFAN

Kegiatan belajar

Di kelas (DO)2 jam perminggu selama 15 mingguMinggu ke 8 ujian strukturMinggu ke 15 ujian kereaktifan

Di Laboratorium (IM)1 periode (4 jam) perminggu selama

13 minggu

Di perpustakaan/rumah/ruang komputer dll 135-(2*15+4*13)/15 ~ 3,5 jam/minggu

Penilaian

Ujian-1 30%Ujian-2 30%Praktikum 30%Kehadiran & partisipasi 10%

Nilai A 75B 65C 50

PUSTAKAHuheey, J. E., Keiter, E. A. and Keiter, R. L.,

Inorganic Chemistry: Principles of structure and Reactivity, 4th ed, HarperCollinsCollege, 1993

Shriver, D.F., Atkins, P. W., Inorganic Chemistry 3rd ed, W. H. Freeman and company, 1999

Taro Saito, Inorganic Chemistry-online, Iwanami Shoten & Introductory Chemistry Group, 2006

Ismunandar, I Nyoman Marsih, Catatan Kuliah KI 3231, ITB, 2005

Partikel Penyusun atom

Elektron(e) me = 9,11x10-31Kg

Proton(p) mp = 1,67x10-27 Kg

Netron(n) mn = mp

FotonPartikel , dan

MODEL ATOM

Bohr lintasan Kuantum orbital

Persamaan Schrodinger untuk Atom H: perkalian fungsi radial dan Fungsi

sudut

Fungsi radial

Bergantung pada rRnl(r)= f(r)(Z/ao)3/2e-/2

dengan ao = jari-jari Bohr = 0,53A

dan = 2Zr/n ao diperoleh

n l f(r)1 0 22 0 (1/2V2)(2-)2 1 (1/2V6) dst.Fungsi radial tidak punya makna, Yang punya

arti fisik adalah fungsi distribusi radial yaitu keboleh jadian menemukan elektron

Fungsi radial

Fungsi distribusi radial

Prakt-1 menggambar Fungsi radial dan fungsi distribusi radial

Fungsi sudut

Bergantung pada sudut

Ylml(, )= (1/4)1/2 y (, )

l ml y (, )0 0 11 0 31/2 cos1 +1 + 31/2 sin e +i Shriver Table 1.2 hal 13Fungsi sudut menggambarkan bentuk orbital

Bentuk orbital

Prakt-2 menggambar orbital atom

Atom berelektron banyakAtom berelektron banyak

•Elektron terdistribusi dalam orbital mengikuti aturan Aufbau dan Pauli menghasilkan ‘konfigurasi elektron’•Elektron saling berinteraksi menghasilkan efek tolakan, sehingga elektron ‘luar’ merasakanefek tarikan inti lebih rendah dari elektron ‘dalam’•Muatan inti yang dirasakan disebut Z eff

Urutan pengisisan orbital

Tingkat energi orbital 3d dan 4s hampir sama

Atom H vs atom polielektron

•Antaraksi antar elektron (efek perisai) •Tingkat energi orbital berubah

Muatan inti efektif

EFEK PERISAI (S)

Efek perisai pada Li < Rb

Aturan Slater- memperkirakan nilai S

a) Tuliskan konfigurasi elektron sesuai urutan(1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) …..dst

b) elektron dikanan kelompok ns,np tidak memberi sumbangan pada S

c) elektron pada ns,np masing-masing menyumbang 0,35

d) elektron di (n-1) masing masing menyumbang 0,85

e) elektron di (n-2) dst masing-masing menyumbang 1,0

Bila elektron ada pada nd atau nf maka aturan d) dan e) menjadi

f) semua elektron di kiri nd atau nf menumbang 1,0

Cara perhitungan

N ( Z= 7), konfigurasi elektron (1s2) (2s2 2p3) S = (2 x 0,85) + (4 x 0,35) = 3,1 Zeff = 7- 3,1 = 3,9

Zn (Z = 30) (1s2) (2s2,2p6) (3s2,3p6) (3d10) (4s2)

Satu elektron lepas dari orbital 4sS = (10 x 1) + (18 x 0,85) + (1 x 0,35) =

25,65 Zeff = 30 - 25,65 = 4,35

Satu elektron lepas dari orbital dS = (18 x 1) + (9 x 0,35) = 21,15Zeff = 30 - 21,15 = 8,85

Maka ketika Zn terionisasi, elektron yang dilepaskan pasti dari 4s dan bukan dari 3d.

LatihanHitung muatan inti efektif untuk1. Li(Z=3), Na(Z=11), K(Z=19), Rb(Z=37)

2. Li(Z=3), Be(Z=4), B(Z=5), C(Z=6), N(Z=7), O(Z=8), F(Z=9), Ne(Z=10)

Dari hasil yang diperoleh simpulkan

Kecenderungan unsur dalam satu golongan

Dan dalam satu perioda

Kesimpulan

STRUKTUR PADATAN SEDERHANA

Sistem kristal

Kubusbccfcc

Kubus sederhana, bcc

Bidang kristal

Bidang kristal

Struktur terjejal

hcp ccp

Lubang pada struktur terjejal

Lubang pada fcc

Struktur logam pada 25oC, 1 atm

hcp Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn

fcc Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt

bcc Ba, Cr, Fe, W, logam alkali

Paduan logam

Kriteria terbentuknya paduan logam:

1.Perbedaan jari-jari unsur tidak lebih dari 15%

2.Struktur kristalnya sama/compatible

3.Memiliki kemiripan karakter elektropositif

Paduan logam

Struktur Na & K sama, tetapi beda jar-jari ~ 19%, jadi tidak mungkin terbentuk paduan logam alkali

Cu 1,28A & Ni 1,25A, strukturnya fcc terbentuk paduan logam dengan berbagai komposisi

Zn 1,37A, struktur hcp bukan fccBisa terbentuk paduan logam dengan Cu

Pada komposisi terbatas

Struktur padatan ionikCsCl, CaS, CsCN, CuZn Cesium klorida

CaF2, BaCl2, HgF2, PbO2 Fluorite

NiAs, NiS, FeS, CoS Nikel Arsenida

CaTiO3, BaTiO3 Perovskite

NaCl, LiCl, KBr, AgCl, CaO, TiO

Garam batu

TiO2, MnO2, NiF2 Rutile

ZnS, CdS, HgS Sphalerite/zinc blende

ZnS, ZnO, SiC, NH4F Wurzite

Struktur padatan ion 1:1 dan 1:2

Struktur NaCl

Struktur ZnS

Struktur CaF2

Penentuan Struktur

Kovalen vs ionik

Aturan Fayans

i. Potensial ionik (perbandingan muatan dan ukuran kation ) besar, makin bersifat kovalenLi+ = 17 Be2+ = 64 B3+ = 150Na+ = 10 Mg2+ = 31 Al3+ = 60K+ = 8 Ca2+ = 20 Ga3+ = 48muatan kation harus besar dan ukuran kation harus kecil

Aturan Fayansii. Muatan anion besar dan ukuran anion juga besar, ini menunjukkan sifat LUNAK yang berarti anion ini mudah dibentuk atau mudah dipolarisasikan. Contoh I-, Se2- dan Te2- (ukurannya besar) sedangkan As3- dan P3- menunjukkan muatannya besar; anion tersebut lebih bersifat kovalen

Aturan Fayans

iii. konfigurasi elektron kation. Logam transisi lebih mudah mempolarisasikan bila dibandingkan dengan logam alkali atau alkali tanah. Contoh Hg2+ (r = 102 pm) lebih bersifat kovalen sedangkan Ca2+ (r = 100 pm) lebih bersifat ionik.

Akibat karakter kovalen

i. Titik lebur senyawa ion MENURUN Efek ukuran kation BeCl2 405oC

Ca Cl2 772oCEfek muatan NaBr 755oC

MgBr2 700oCAlBr3 98oC

Efek ukuran anion LiF 870oCLiCl 613oCLiBr 547oCLiI 446oC

Efek konfigurasi CaCl2 772oCHgCl2 276oC

Akibat karakter kovalen

ii.Kelarutan MenurunKsp AgF larut

AgCl 10-10

AgBr 10-13

AgI 10-17

STRUKTUR MOLEKUL

RUMUS STRUKTUR

Latihan: Gambarkan struktur

Geometri pasangan elektron bebas

Geometri molekul

Ikatan sigma dan pi

Geometri molekul

polar-nonpolarBergantung pada elektronegativitas

Molekul polar-nonpolar

Teori Ikatan Valensi

Hibridisasi

molekul sederhana vs raksasa

Struktur silikat

Struktur zeolit (aluminium silikat)

Struktur Logam-oksida

TiO2 RutileReO3

Struktur spinel- perovskit

Struktur MoS2

Struktur Superkonduktor

Cluster MxMo6X8 (M = Pb, Sn, and Cu; X = S, Se, and Te),

Kimia Koordinasi

Struktur Kompleks

Struktur kompleks tetrahedral

Struktur kompleks segi empat datar

Cara kimia untuk menentukan isomer cis-trans.

Koordinasi-5

A Berry pseudorotation in which a) a trigonal-bipyramidal [Fe(CO)5] distorts into b) square-pyramidal isomer and then c) becomes trigonal-bipyramidal again, but initially equatorial carbonyl now axial

Koordinasi-5

[Ni(CN)5]3- trigonal bipiramid

[Ni(CN)5]3- piramid segi empat

Koordinasi-6

[Sc(OH2)6]3+ (d3), [Mo(CN)6]3- (d6), [Fe(CN)6]3- (d5), [RhCl6]3-

(d6).

Isomer Koordinasi-6

Distorsi pada kompleks Koordinasi-6

(a)dan (b) distorsi tetragonal (D4h)

(c ) rhombic (D2h) , dan

(d) Distorsi Trigonal (D3h)

menuju prisma trigonal dengan rotasi 60o lanjut

pada muka sesuai arah panah.

kompleks prisma trigonal

kompleks prisma trigonal

[Re(S2C2(CF3)2)3]

tris(Maleotriflouromethyldithiolato)rhenium(VI)

Kompleks dengan bil koordinasi > 6

[ReH9]2- D3h

[Ce(NO3)]62- C.N. = 12

Kompleks berinti banyak

(a) tembaga(II) acetat dimer

(b) Kompleks Fe-S pada biokimia sebagai model electron-transfer agents

(c) Hg2Cl2, Hg-Hg(d) [Mn2(CO)10]

senyawa organometalik karbonil

Struktur senyawa organometalik

Me4Li4

Struktur senyawa organometalik

senyawa organometalik sandwich