pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan ....

12
1 Bilangan Kuantum Dan Konfigurasi Elektron Setelah mempelajari materi ini, Anda akan dapat : 1. Menuliskan konfigurasi elektron menurut aturan Hund, Pauli, dan Aufbau 2. Menentukan keterkaitan diagram orbital dengan nomor atom 3. Menentukan elektron yang tidak berpasangan dalam sebuah atom 4. Menentukan konfigurasi elektron suatu unsur 5. Menentukan letak unsur dalam golongan dan periode berdasarkan konfigurasi elektronnya Kegiatan Belajar 2

Transcript of pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan ....

Page 1: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

1

Bilangan Kuantum Dan Konfigurasi Elektron

Setelah mempelajari materi ini, Anda akan dapat :

1. Menuliskan konfigurasi elektron menurut aturan Hund, Pauli, dan Aufbau

2. Menentukan keterkaitan diagram orbital dengan nomor atom

3. Menentukan elektron yang tidak berpasangan dalam sebuah atom

4. Menentukan konfigurasi elektron suatu unsur

5. Menentukan letak unsur dalam golongan dan periode berdasarkan konfigurasi elektronnya

Kegiatan Belajar 2

Page 2: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

2

Model atom mekanika kuantum beranggapan bahwa elektron menempati sebuah ruang tertentu dalam atom dan terus me-nerus bergerak seperti gelombang. Ruang kebolehjadian ditemukannya elektron dinamakan dengan orbital. Bilangan penentu kebolehjadian ditemukannya elektron disebut dengan bilangan kuantum. Bilangan kuantum terdiri dari bilangan kuantum utama, bilangan kuantum azimut, bilangan kuantum magnetik, dan bilangan kuantum spin.

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum juga melambangkan tingkat energi orbital yang mempunyai harga bilangan bulat positif yang dapat dianalogikan seperti kulit menurut teori atom Bohr. Semakin besar nilai n, letak elektron akan semakin jauh dari inti atom, sehingga semakin besar pula nilai rata-rata energinya.

Tabel 1. Hubungan Bilangan Kuantum Utama dengan Jenis Kulit

Nilai n 1 2 3 4Dilambangkan dengan

kulit

K L M N

2. Bilangan Kuantum Azimut (l )

Zn : (Ar) 4s23d10

4s2

Menggambarkan bilangan kuantum azimut (l)

Menggambarkan banyaknya elektron dalam setiap orbital

Menggambarkan bilangan kuantum utama (n) atau urutan kulit

(sumber: http://www.porosilmu.com/2014/12/sejarah-penyusunan-sistem-periodik.html)

Page 3: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

3

Bilangan kuantum azimut (l) menggambarkan bentuk orbital. Nilai bilangan bulat kuantum azimut mulai dari 0 sampai (n-1). Bilangan kuantum azimut (l) membagi kulit atom menjadi subkulit, yang merupakan kumpulan orbital dan elektron yang mempunyai harga n dan l yang sama.

Tabel 2. Bentuk orbital sesuai dengan harga l

Nilai l 0 1 2 3Dilambangkan dengan

s p d f

Bentuk

Tabel 3. Hubungan Bilangan Kuantum Utama dan Azimut serta Subkulit

Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum azimut (l)

Banyak-nya sub kulit

Dilambang-kan dengan

1 0 1 1s2 0

12 2s

2p3 0

12

3 3s3p3d

4 0123

4 4s4p4d4f

3. Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik (m) menggambarkan orientasi orbital dalam ruang yang mempunyai harga -l sampai l, termasuk nol. Harga maksimum dari m tergantung dari nilai l. Misalnya, jika harga l = 1, menandakan orbital p yang mempunyai nilai m = -1, 0, +1.

Tabel 4. Hubungan antara bilangan kuantum utama, azimut, dan magnetik

Subkulit s (1 oribital) maksimum 2 elektronSubkulit p (3 orbital) maksimum 6 elektronSubkulit d (5 orbital) maksimum 10 elektronSubkulit f (7 orbital)

Page 4: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

4

n l m Gambar orbital

1 0 (1s) 02 0 (2s)

1 (2p)0-1, 0, +1

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

0-1, 0, +1-2, -1, 0, +1, +2

4 0 (4s)1 (4p)2 (4d)3 (4f)

0-1, 0, +1-2, -1, 0, +1, +2-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

4. Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin (s) menggambarkan orientasi arah elektron. Nilai dari s adalah + 1

2 dan - 12. Dalam

satu orbital, arah elektron akan berlawanan.

Tabel 5. Jumlah Elektron Maksimum dalam kulit

Kulit subkulit Jumlah Elektron Maksimum

K (n = 1) 1s 2L (n = 2) 2s 2p 2 + 6 = 8M (n = 3) 3s 3p 3d 2 + 6 + 10 = 18N (n = 4) 4s 4p 4d 4f 2 + 6 + 10 + 14

= 32

Setelah mempelajari bilangan kuantum tersebut, selan-jutnya kita akan dapat mempelajari konfigurasi elektron. Kon-figurasi elektron merupakan distribusi elektron yang berada pada tingkat energi tertentu dalam atom sesuai dengan aturan yang berlaku. Untuk mencapai kestabilan, konfigurasi elektron disusun dari energi yang paling rendah yang disebut dengan Ground state.

Dalam penulisan orbital dan elektronnya, ada dua cara yang umum digunakan, yaitu :a) Konfigurasi Elektron.

Notasi 1s22s22p6 dan seterusnya. Pada notasi ini menganggap bahwa dua elektron dalam 1s telah berpasangan dengan arah spin yang berlawanan.

ATURAN PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRON

Page 5: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

5

b) Diagram Orbital.Diagram orbital terdiri dari kotak untuk beberapa orbital. Penulisan diagram orbital digolongkan sesuai dengan subkulitnya. Spin elektron dapat digambarkan dengan jelas

Penulisan konfigurasi elektron harus mengikuti tiga aturan, yaitu prinsip Aufbau, prinsip Hund, dan prinsip larangan Pauli.

1. Prinsip AufbauDalam prinsipnya, aufbau mengatakan

bahwa setiap pengisian orbital elektron dari energi orbital yang paling rendah ke yang lebih tinggi.

2. Prinsip Larangan Pauli

Dalam prinsip ini, Pauli menyatakan bahwa “tidak ada dua elektron dalam satu atom yang memiliki em-pat bilangan kuantum yang sama”. Dalam hal ini, jika suatu elektron mempunyai n, l, m yang sama, maka nilai s pada masing-masing elektron harus berbeda.

Urutan tingkat energi 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s dan seterusnya sesuai dengan garis panah.

Page 6: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

6

Dalam diagram (a) dan (b) tidak mengikuti aturan Pauli karena mempunyai arah spin yang sama. Dengan demikian diagram (a) dan (b) mempunyai bilangan kuantum 1, 0, 0, + 1

2 dan 1, 0, 0, -12.

Hanya diagram (c) yang dapat dite-rima, karena salah satu elektron mempunyai bilangan kuantum (1, 0, 0, +1

2) dan yang lainnya mempunyai bilangan

kuantum (1, 0, 0, -12).

3. Prinsip Hund

Berdasarkan Prinsip Aturan Hund, mari kita lihat tabel berikut ini.

Tabel 6. Konfigurasi Elektron dari Beberapa Unsur

Lambang unsur

Nomor

atom

Diagram orbital Konfigurasi elektron

C 6 1s22s22p2

N 7 1s22s22p3

O 8 1s22s22p4

F 9 1s2 2s2 2p5

Tabel 6 menunjukkan bahwa pengisian elektron dalam orbital telah memenuhi prinsip aturan Hund. Misalnya pada unsur Oksigen, elektron pada orbital 2p diisi sebanyak 4 elektron. 3 elektron diisi pada masing-masing orbital dan disusun secara paralel. Selanjutnya 1 elektron yang tersisa dimasukkan dalam salah satu orbital dengan

Elektron tidak boleh diisi secara berpasangan sebelum masing-masing orbital terisi oleh satu elektron

Page 7: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

7

arah spin yang berlawanan sesuai dengan Prinsip Larangan Pauli. Begitu juga dengan unsur F dan Ne, tiga elektron diisi pada masing-masing orbital dan disusun secara paralel, kemudian elektron sisanya akan dimasukkan dalam orbital dengan arah spin yang berlawanan.

Penulisan konfigurasi elektron dengan lambang gas mulia

Dalam tabel periodik, penulisan nomor atom lebih dari nomor atom 2 (atom Helium) umumnya konfigurasinya dapat disingkat agar lebih ringkas.

Berdasarkan konfigurasi elektron gas mulia tersebut, maka konfigurasi elektron untuk 30Zn dapat dituliskan 30Zn : (Ar) 4s23d10.

Pengecualian Konfigurasi elektron dalam orbital d

Pada keadaan dasar, elektron berada pada kondisi stabil. Elektron dalam orbital d akan lebih stabil jika orbital d terisi penuh atau setengah penuh. Untuk mencapai kestabilan, satu elektron dari subkulit s akan pindah ke subkulit d. Pengecualian ini terjadi pada atom Cr, Cu, Ag, dan Au.

Tabel 7. Konfigurasi Unsur dalam orbital d

Unsur

Ar Konfigurasi elektronKurang stabil Lebih stabil

Cr 24 [Ar] 3d4 4s2 [Ar] 3d5 4s1

Cu 29 [Ar] 3d9 4s2 [Ar] 3d10 4s1

Ag 47 [Kr] 4d9 5s2 [Kr] 4d10 5s1

Page 8: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

8

Au 79 [Xe] 4f14 5d9 6s2 [Xe] 4f14 5d10 6s1

A. Periode dan GolonganDalam tabel periodik, penyusunan unsurnya berdasarkan kenaikan nomor atom secara vertikal (kolom) maupun horizontal (baris). Unsur-unsurnya dikelompokkan menjadi 7 baris dan 8 kolom. Istilah kolom dalam tabel periodik lebih dikenal dengan golongan dan istilah baris dalam tabel periodik lebih dikenal dengan periode. Tabel periodik unsur modern dapat dilihat pada tabel 8.

Tabel 8. Tabel Periodik Unsur Modern

` Tabel periodik tersebut terdiri dari 18 kolom vertikal yang terbagi menjadi 8 golongan utama dan 8 golongan transisi. Unsur yang mempunyai elektron valensi yang sama ditempatkan pada golongan yang sama.

Angka romawi dalam tabel periodik tersebut menyatakan nama golongan.a. Golongan IA-VIIA : golongan utamab. Golongan VIIIA : golongan gas muliac. Golongan IB-VIIIB : golongan transisiUnsur-unsur yang memiliki jumlah kulit yang sama diletakkan pada periode yang sama.

Sistem periodik disusun dalam kolom dan baris

Kolom menyatakan golongan

Baris menyatakan periode

Untuk unsur golongan utama berlakuNomor golongan = jumlah elektron valensi

Penentuan Letak Unsur dalam Tabel Periodik Unsur

Page 9: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

9

Selain itu, tabel periodik juga sangat berkaitan dengan konfigurasi elektron. Jumlah elektron valensi yang mengisi orbital terluar dengan bilangan kuantum utama (n) yang sama akan menyatakan golongan. Sedangkan nilai bilangan kuantum utama (n) yang terbesar menunjukkan periode.

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

17Cl : [Ne] 3s2 3p5

B. Blok s, p, d, dan f

Berdasarkan subkulit yang ditempati oleh elektron valensi, unsur dalam tabel periodik dikelompokkan menjadi 4 blok, yaitu : blok s, blok p, blok d, dan blok f. Tabel periodik unsur berdasarkan blok s, p, d, dan f dapat dilihat dalam tabel 9.

Tabel 9. Tabel Periodik Unsur berdasarkan Blok s, p, d, dan f

Nomor periode = jumlah kulit

Nilai n terbesar adalah 4, maka K menempati periode 4

Orbital terakhir ada di subkulit 4s dengan jumlah 1 elektron. Jadi, K terletak di golongan IA.

Bilangan kuantum utama (n) terbesar = 3. Jadi, Cl terletak pada periode 3.

Orbital terakhir ada di subkulit 3s dan 3p dengan jumlah 7 elektron. Jadi, Cl terletak di golongan VIIA.

Page 10: pembelajarankimiasite.files.wordpress.com  · Web viewKegiatan Belajar 2. Bilangan Kuantum Dan . Konfigurasi Elektron. Author: ismail - [2010] Created Date: 11/30/2016 04:24:00 Last

10

Pembagian blok pada tabel periodik berhubungan dengan konfigurasi elektron.a. Unsur yang terletak pada golongan utama memiliki :

konfigurasi elektron valensi ns1 ns2 (blok s) karena elektron terakhirnya menempati subkulit s. konfigurasi elektron valensi ns2 np1-6 (blok p) karena elektron terakhirnya menempati subkulit p.

b. Unsur yang terletak pada golongan transisi memiliki konfigurasi elektron valensi (n-1)d1-10ns1-2 (blok d) karena elektron terakhirnya menempati subkulit d.c. Unsur-unsur golongan transisi dalam mempunyai konfigurasi elektron valensi (n-2)f1-14 (n-1)d0ns2 (blok f) karena elektron terakhirnya menempati subkulit f.

Tabel 10. Tabel Hubungan antara Elektron Valensi dan Golongan dalam Tabel Periodik Unsur