Kimia|FMIPA|ITS

2013

Tugas Kimia Unsur BYuniar Venta Tyas Puspita

1411100072

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Shielding Effect dan Aturan Slater

Aturan Slater merupakan aturan empiris dalam bidang kimia kuantum untuk menghitung dan memberikan nilai numeric untuk muatan inti efektif. Dari aturan ini diketahui, semakin besar nilai muatan inti efektif, maka elektron juga semakin stabil. Dalam atom dengan jumlah elektron banyak, tiap-tiap elektron dikatakan mengalami energi kurang dari energi sebenarnya yang dimilikinya. Hal ini dikarenakan efek perisai dari elektron-elektron lain yang berada leebih dekat dengan inti untuk melindungi dan menutupinya dari efek elektron lain. Aturan ini mulai dipublikasikan oleh John C. Slater pada tahun 1930.

Untuk menjelaskan fungsi aturan Slater dapat kita ambil contoh unsur Cr, Mo dan W yang terletak dalam golongan yang sama pada sistem periodik memiliki jari-jari yang berbeda yaitu

24Cr = 128 pm42Mo = 139 pm74W = 139 pm

Maka yang dapat menjelaskan fenomena jari-jari tersebut adalah dengan aturan Slater.

Aturan Slater erat kaitannya dengan efek perisai atau yang lebih dikenal dengan Shielding Effect dimana menurut efek perisai

Daya tarik dari inti atom dengan elektron pada kulit dalam berbeda dengan daya tarik inti atom dengan elektron di kulit yang lebih luarElektron pada kulit yang lebih dalam akan menghalangi daya tarik inti atom terhadap elektron di kulit yang lebih luarElektron di kulit bagian dalam memberikan efek perisaiDaya tarik inti atom dengan elektron luar sama besarnya dengan muatan inti efektifDaya tarik dari inti atom dengan electron luar lebih rendah daripada besarnya muatan inti atom

1

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Dengan aturan Slater maka dapat dihitung besarnya muatan efektif inti tersebut dengan persamaan sebagai berikut

Zeff = Z* = Z – S

Dimana:

Zeff = Z* = muatan inti efektif Z = muatan inti S = konstanta perisai

Untuk menghitung konstanta perisai digunakan aturan Slater sebagai berikut

Elektron di kulit yang terluar memberikan efek perisai sebesar 0,35Elektron di kulit lebih dalam memberikan efek perisai sebesar 0,85Elektron di kulit lebih dalam lagi memberikan efek perisai sebesar 1,00

Sehingga:

S = (1,00 x N2) + (0,85 x N1) + (0,35 x N0)

Dimana:

N0 = Σ elektron valensi lain di kulit terluar N1 = Σ elektron di kulit lebih dalam (n-1) N2 = Σ elektron di kulit lebih dalam lagi (n-2)

2

Gambar 1. Shielding Electron Effect

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Berdasarkan penjelasan tersebut maka dapat dihitung muatan inti efektif dari Cr, Mo, dan W seperti di bawah ini.

Untuk Cr

24Cr : [18Ar] 3d5 4s1

S = (0 x 0,35) + (13 x 0,85) + (10 x 1,0)

= 0 + 11,05 + 10

= 21,05

Z* = 24 – 21,05

= 2,95

Untuk Mo

42Mo : [36Kr] 4d5 5s1

S = (0 x 0,35) + (41 x 1,0)

= 0 + 41

= 41

Z* = 42 – 41

= 1

Untuk W

74 W : [54Xe] 4f14 5d4 6s2

S = (1 x 0,35) + (72 x 1,0)

= 0 + 72,35

= 72,35

Z* = 74 – 72,35

= 1,65

3

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Muatan inti efektif menjelaskan bahwa:

Cr yang memiliki muatan inti efektif 2,95 maka elektronnya tertarik kuat ke arah inti sehingga jari-jarinya relative lebih kecil

Mo dengan muatan inti efektif 1 maka elektronnya tertarik tidak terlalu kuat kea rah inti sehingga jari-jarinya lebih besar dibanding Cr

W dengan muatan inti efektif 1,65 maka elektronnya tertarik lebih kuat disbanding Mo sehingga jari-jarinya lebih kecil, namun karena pada dasarnya ukuran w lebih besar dibanding Mo dan dengan pengaruh tarikan inti atau muatan efektif inti yang diterima elektron terluar menyebabkan jari-jari W relative sama dengan Mo

4

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Shielding Effect untuk unsur Pb dan Rb

Untuk Pb

82Pb : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2

Urutan untuk Aturan Slater

(1s2) (2s2 2p6) (3s2 3p6) (3d10) (4s2 4p6) (4d10) (4f14) (5s2 5p6) (5d10) (6s2 6p2)

Shielding electron untuk electron valensi (6s2 6p2)

S = (3 x 0,35) + (18 x 0,85) + (60 x 1,0)

= 1,05 + 15,3 + 60

= 76,35

Z* = 82 – 76,35 = 5,65

Shielding electron untuk orbital lain

(5d10) = (3 x 0,35) + (68 x 1,0) = 71,15 Z* = 82 – 71,15 = 10,85

(5s2 5p6) = (7 x 0,35) + (32 x 0,85) + (28 x 1,0) = 57,65 Z* = 82 – 57,65 = 24,35

(4f14) = (13 x 0,35) + (46 x 1,0) = 50,55 Z* = 82 – 50,55 = 31,45

(4d10) = (9 x 0,35) + (36 x 1,0) = 39,15 Z* = 82 – 39,15 = 42,85

(4s2 4p6) = (7 x 0,35) + (18 x 0,85) + (10 x 1,0) = 27,75 Z* = 82 – 27,75 = 54,25

(3d10) = (9 x 0,35) + (18 x 1,0) = 21,15 Z* = 82 – 21,15 = 60,85

(3s2 3p6) = (7 x 0,35) + (8 x 0,85) + (2 x 1,0) = 11,25 Z* = 82 – 11,25 = 70,75

(2s2 2p6) = (7 x 0,35) + (2 x 0,85) = 4,15 Z* = 82 – 4,15 = 77,85

(1s2) = (1 x 0,30) = 0,3 Z* = 82 – 0,3 = 81,7

5

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Untuk Rb

37Rb : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1

Urutan untuk Aturan Slater

(1s2) (2s2 2p6) (3s2 3p6) (3d10) (4s2 4p6) (5s1)

Shielding electron untuk electron valensi (5s1)

S = (0 x 0,35) + (8 x 0,85) + (28 x 1,0)

= 0 + 6,8 + 28

= 34,8

Z* = 37 – 34,8 = 2,2

Shielding electron untuk orbital lain

(4s2 4p6) = (7 x 0,35) + (18 x 0,85) + (10 x 1,0) = 27,75 Z* = 37 – 27,75 = 9,25

(3d10) = (9 x 0,35) + (18 x 1,0) = 21,15 Z* = 37 – 21,15 = 15,85

(3s2 3p6) = (7 x 0,35) + (8 x 0,85) + (2 x 1,0) = 11,25 Z* = 37 – 11,25 = 25,75

(2s2 2p6) = (7 x 0,35) + (2 x 0,85) = 4,15 Z* = 37 – 4,15 = 32,85

(1s2) = (1 x 0,30) = 0,3 Z* = 37 – 0,3 = 36,65

6

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Kegunaan Hidrogen Bagi Unsur-Unsur dan Bagi Kehidupan Sehari-hari

Berasal dari bahasa Yunani hydro : air, genes : pembentukan merupakan unsur kimia dengan nomor atom 1 pada tabel periodic yang memiliki symbol H. pada suhu dan tekanan standar hydrogen tidak berwarna, tidak berbau, non logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomic yang sangat mudah terbakar. Hydrogen merupakan unsur yang paling melimpah di alam semesta dengan presentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom (sama dengan tiga perempat massa alam semesta). Unsur ini banyak ditemukan di bintang dan memegang peranan penting sebagai sumber energy semesta. Gas hydrogen pertama kali dihasilkan oleh T. Von Hohenheim (Paracelsus) pada tahun 1493-1541 melalui pencampuran logam dengan asam kuat. Dalam eksperimennya, dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia tersebut merupakan unsur kimia baru. Kemudian di tahun-tahun berikutnya penelitian-penelitian mengenai gas hydrogen dilakukan oleh Robert Boyle, Henry Cavendish, Antoine Lavoisier, James Dewar, dll

Kegunaan hydrogen bagi unsur-unsur lain adalah

Melalui reaksi proton-proton dan siklus karbon-nitrogen, proses fusi atom-atom hydrogen membentuk helium di matahari yang kemudian menghasilkan energy yang sangat besar.

Hidrogen yang bertabrakan dengan hydrogen lain membentuk nukleotida lain sehingga dapat dikatakan bahwa hydrogen merupakan awal dari seluruh unsur. Adanya reaksi fusi nuklir yang terjadi di matahari yaitu saling meleburnya dua inti atom hydrogen membentuk nukleotida lain dan energy sehingga melahirkan unsur-unsur ringan yang lain seperti helium, litium, dan berilium kemudian reaksi fusi dalam inti bintang berlanjut menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat seperti oksigen, karbon, dan nitrogen. Unsur-unsur yang lebih berat tersebut tersebar kea lam bersama meledaknya bintang-bintang tersebut. Kemudian unsur-unsur itu menjadi bahan baku pembentukan bintang-bintang baru dan gugusan planet. Di sinilah terbentuk unsur logam berat lain seperti nikel dan besi, juga logam mulia atau logam berat lain seperti emas, platina, thorium, atau uranium namun dalam jumlah kecil.

7

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Hydrogen dapat berikatan dengan unsur-unsur lain membentuk senyawa hydrogen yang terbagi menjadi tiga kelompok yaitu hidrokarbon (hydrogen yang bereaksi dengan karbon), hydrogen halide (hydrogen yang bereaksi dengan unsur yang lebih electronegative), dan hidrida (hydrogen yang bereaksi dengan unsur yang kurang elektronegatif.

Kegunaan hydrogen bagi kehidupan sehari-hari adalah

Gas hydrogen pertama kali digunakan untuk sinar sorot, balon udara, dan kapal udara karena merupakan unsur memiliki berat paling ringan disbanding unsur-unsur lain

Dalam kimia organic hydrogen digunakan sebagai pesintesis senyawa-senyawa organic seperti senyawa aldehid. Untuk polimer hydrogen digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastic, polyester, dan nilon.

Dalam bidang industry hydrogen banyak digunakan sebagai pembuatan bahan bakar fosil, pembuatan pupuk yaitu bahan baku NH3, meningkatkan kejenuhan minyak, pemurnian minyak bumi, pembuatan hydrogen peroksida, pembuatan methanol, sebagai sel bahan bakar, dan berperan dalam proses hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, maupun hydrocracking. Untuk industry makanan biasanya diggunakan untuk hidrogenasi amines dan fatty acids.

Dalam bidang fisika dan teknik hydrogen digunakan sebagi zat pendingin rotor dan shielding gas

Dalam bidang energy merupakan sumber energy bersih karena tidak meninggalkan residu atau emisi gas berbahaya selain air dan sebagai bahan bakar roket

Di laboratorium Hidrogen digunakan sebagai carrier gas pada gas chromatography dan alat-alat analisis lab yang lain.

Isotop-isotopnya diantaranya deuterium dengan satu proton dan satu netron serta tritium dengan satu proton dan dua netron digunakn sebagai bahan baar reactor fusi nuklir. Deuterium juga digunakan untuk memperlambat netron. Satu atom deuterium ditemukan di sekitar 6000 atom-atom hydrogen. Sedangkan atom-atom tritium lebih sedikit jumlahnya. Tritium mudah diproduksi di reaktor-reaktor nuklir dan digunakan pada produksi bom hydrogen (fusi). Gas hydrogen juga digunakan sebagai agen radioaktif untuk membuat cat yang bercahaya terang.

Deuterium juga digunakan dalam dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih. Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sagat berbahaya bagi manusia.

8

January 1, 2013

TUGAS KIMIA UNSUR B|YUNIAR VENTA T.P|1411100072

Contoh reaksi fusi nuklir adalah reaksi yang terjadi di hampir semua inti bintang di alam semesta. Senjata bom hidrogen juga memanfaatkan prinsip reaksi fusi tak terkendali. Contoh reaksi fisi adalah ledakan senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fisi nuklir adalah Plutonium dan Uranium (terutama Plutonium-239, Uranium-235), sedangkan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen (terutama Lithium-6, Deuterium, Tritium).Dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

Lithium-6 + Deuterium -> Helium-4 + Helium-4 6Li + D -> 4He + 4He 6Li + D -> 2 4He

9