STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK -...

STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK

Author : Sri Utami

Publish : 09-07-2011 20:09:20

STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK, DAN IKATAN KIMIA STANDAR KOMPETENSI 1. Memahami struktur atom untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifatsenyawa. STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK KOMPETENSI DASAR 1.1 Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron danmenggambarkan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik. A. STRUKTUR ATOM 1. TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM Teori atom mekanika kuantum disusun oleh Erwin Schrodinger berdasarlkan prinsip dualismemateri dari Louis de Broglie dan prinsip ketidakpastian dari Heisenberg. Menurut Louis de Broglie materi dapat bersifat sebagai partikel dan gelombang. Adapun menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secarabersamaan tetapi yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian untuk metemukan elektron pada jaraktertentu dari inti. Berdasarkan teori tersebut Schrodinger mengemukakan bahwa, atom mempunyai inti bermuatanpositif dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti. Posisi elektron dalam mengelilingi intitidak dapat ditentukan secara pasti tetapi hanya merupakan kebolehjadian ditemukan elektron. Ruangdimana terdapat kebolehjadian paling besar untuk menemukan elektron di sekitar inti disebut orbital.Selain itu gerakan elektron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang. 2. BILANGAN KUANTUM Pada teori mekanika kuantum dikenal istilah bilangan kuantum yaitu bilangan yang dipergunakan untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom. Ada empat macam bilangan kuantum yaitu : 1. Bilangan Kuantum Utama (n) 2. Bilangan Kuantum Azimut (â„“) 3. Bilangan Kuantum Magnetik (m) 4. Bilangan Kuantum Spin (s) 1. Bilangan Kuantum Utama (n) Bilangan kuantum utama menyatakan : - kulit tempat elektron berada - nomor kulit (tingkat energi) - ukuran orbital, makin besar n makin besar pula ukuran orbital.


Bilangan kuantum utama mempunyai harga 1,2,3,4,5,6, dan 7. Contoh : n=1, kulit K n=2, kulit L n=3, kulit M dst. 2. Bilangan Kuantum Azimut (â„“) Bilangan kuantum Azimut menyatakan : - subkulit tempat elektron berada - jesis subkulit - bentuk orbital Harga bilangan kuantum azimut yaitu dari 0 sampai (n-1). Untuk setiap harga n terdapat n buah harga â„“ - â„“=0 untuk subkulit s - â„“=1 untuk ksubkulit p - â„“=2 untuk subkulit d - â„“=3 untuk subkulit f Contoh : Untuk n=2, kulit L, â„“=0, 1, subkulitnya s dan p n=3, kulit M, â„“=0, 1, 2, subkulitnya s, p, dan d 3. Bilangan Kuantum Magnetik (m) Bilangan kuantum magnetik menyatakan : - kedudukan elektron pada suatu orbital - orientasi khusus dari orbital/banyaknya orbital dalam tiap-tiap kulit Harga m adalah bilangan bulat mulai dari - â„“ s/d + â„“, termasuk 0. Untuk setiap harga â„“ terdapat (2 â„“ + 1) buah harga m.dan setiap harga m mengandung 1 orbital. Contoh : - â„“=0 maka m=0 jumlah orbital=1 - â„“=1 maka m= -1, 0, +1 jumlah orbital=3 - â„“=2 maka m= -2,-1, 0, +1, +2 jumlah orbital=5 - â„“=3 maka m= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 jumlah orbital=7 4. Bilangan Kuantum Spin (s) Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya selama mengelilingi inti. Bilangan kuantum spin mempunyai harga +1/2 dan -1/2. +1/2 jika arah putaran berlawanan arah jarum jam. -1/2 jika arah putaran searah jarum jam.


Bentuk spin elektron` Kedua elektron mempunyai arah perputaran berlawanan tersebut dapat membentuk pasanganelektron dalam satu orbital. Satu orbital maksimal terisi dua elektron dengan spin berlawanan yang dapatdiberi lambang 3. BENTUK DAN ORIENTASI ORBITAL Subkulit s mempunyai 1 orbitalberbentuk bola. Subkulit p mempunyai 3 buah orbital yang masing-masing berbentuk balon terpilin. Menurut perhitungan mekanika gelombang salah satu orbitalnya terletak pada sumbu x dan dua orbitallainnya terletak pada sumbu y dan z oleh sebab itu diberi lambang px, py, dan pz. Subkulit d mempunyai 5 buah orbital setingkat yang terdiri dari dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dan dz2 Subkulit f mempunyai 7 orbital. Ketujuh orbital mempunyai bentuk dan orientasi yang lebih rumitdan sukar untuk digambarkan. z z z z y y y y x x x x Bentuk orbital s Bentuk orbital p z z z y y y x x x dxy, dyz dxz z z


y y

x x dx2-y2 Bentuk orbital d dz2LATIHAN SOAL

1

Ruang dalam atom yang terdapat kebolehjadian ditemukan elektron dinamakan...

.........................................................................

........................................................................

........................................................................

2

Bagaimanakah tingkat energi elektron antara orbital satu dengan orbital lainnya?

.........................................................................

........................................................................

........................................................................


3 Lengkapilah tabel berikut !

No

Nama Bilangan Kuantum

Lambang

Fungsi

Harga

1

Utama

1

2


â„“

2

3

menyatakan banyaknya orbital tiap subkulit tempat elektron berada

4

jika berputar berlawanan arah jarum jam harga +1/2 dan searah jarum jam -1/2


4

Apa yang dimaksud dengan kulit ?

...............................................................................

5

Berikut adalah gambar model atom. Manakah yang disebut kulit K, L, dan M?

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

6

Subkulit disebut juga subtingkat energi dan merupakan penyusun tingkst-tingkst energi kulit. Jenis-jenissubkulit yang terdapat dalam atom disebut ...................

...............................................................................

...............................................................................

...............................................................................

..............................................................................


7

Lengkapilah tabel di bawah ini !

Jenis Subkulit

Harga â„“

Harga m

Jumlah orbital

s

p


d

f


8

Jika suatu elektron mempunyai harga â„“=1, m=+1. Di subkulit apa elektron berada?

................................................................

...............................................................

9

Jika suatu elektron mempunyai harga â„“=0, m=0. Di subkulit apa elektron berada?

................................................................

................................................................

10

Jenis subkulit mana yang kebolehjadian ditemukan elektron tertera pada di bawanh ini ? z z y y x x


a. b. z z y y x x z c. d. y x e.

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

......................................................................................


B. SISTEM PERIODIK 1. Konfigurasi Elektron Menggambarkan Susunan Elektron dalam Atom Konfigurasi elektron adalah susunan elektron dalam atom sesuai dengan tingkat-tingkat energinya. Pengisian elektron ke dalam orbital-orbital mengikuti tiga aturan, yaitu :

Prinsip AufbauKaidah HundAsas Larangan Pauli

1. Prinsip Aufbau

Menurut prinsip ini elektron-elektron akan mengisi orbital dimulai dari tingkat energi terendah kemudian tingkat energi yang lebih tinggi dan seterusnya. Prinsip pengisian ini dapat digambarkan dalam bentuk diagram dengan urutan pengisian orbitalsebagai berikut :

1s


2s

2p

Arah panah menunjukkan urutan yang harus diikuti

3s

3p


3d

4s

4p

4d

4f

5s

5p

5d

5f

6s

6p

6d


7s

7p

Cara pengisian elektron dalam orbital : a. 6C : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p2 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital)

b. 8O : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p4 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital)


c. 10Ne : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p6 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital) 2. Kaidah/Aturan HundJika sub kulit memiliki lebih dari satu orbital, maka elektron-elektron yang mengisi orbital-orbital tersebutcenderung untuk tidak berpasangan, sebab struktur semacam itu memiliki energi yang lebih rendah dibandingkan jika elektron-elektron itu berpasangan. 3. Larangan Pauli Di dalam suatu atom tidak boleh terdapat dua elektron dengan empat bilangan kwantum yang sama. Penulisan konfigurasi elektron ada dua macam, yaitu :

Sistem subkulit yaitu dituliskan secara berurutan orbital lengkapSistem gas mulia yaitu dengan bantuan lambang gas mulia yang setingkat.

Susunan elektron dalam atom dapat juga dituliskan dalam diagram orbital seperti contoh di atas. Contoh Soal 1. Tulislah konfigurasi elektron dari atom-atom unsur beriukut dengan sistem subkulit ! a. 7N b. 19K c. 35Br Penyelesaian : a. 7N : konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p3 b. 19K : konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 c. 35Br : konfiguraasi elektron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 2. Tulislah konfigurasi elektron dari atom-atom unsur beriukut dengan sistem gas mulia ! a. 8O b. 53I c. 56Ba Penyelesaian : a. 8O : (He) 2s2 2p4 b. 53I : (Kr) 3d10 5s2 5p5 c. 56Ba : (Xe) 6s2

Tentukan harga keempat bilangan kuantum dari atom bernomor 17Cl !

Penyelesaian : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 karena elektron terakhirnya = 3p5 maka harga keempat bilangan kuantumnya = n = 3 (n = no. kulit yaitu angka yang terletak di depan subkulit p) â„“ = 1 (untuk subkulit p harga â„“=1) m = 0 elektron terakhir


-1 0 +1 Lihat, elektron terakhir jatuh pada angka 0 s = -1/2 (arah panah ke bawah) LATIHAN SOAL 1.

No

Soal

Jawab

1 2 3. 4. 5.


6. 7. 8. 9. 10.

Aufbau artinya meningkat. Prinsip apa yang dikemukaan Aufbau dalam penulisan konfiguasi elektron ? Tuliskan konfigurasi elektron dari :a. 9F b. 13Al c. 17Cl- d. 20Ca e. 24Cr f. 29Cu2+ Gambarkan diagram orbital dari unsur berikut !a. 7N b. 14Si c. 18Ard. 26Fe e. 30Zn Tentukan jumlah elektrpon total suatu atom yang mempunyai harga bilangan kuantum sebagai berikut :a. n = 2b. n = 3, â„“=1c. n = 3, â„“=1, m = 0, s = -1/2 Tulislah konfigurasi elektron unsur-unsur berikut dengan menggunakan lambang gas mulia !a. 3Li b. 16S c. 19Kd. 21Sc e. 25Mn f. 29Cu


Tentukan kulit valensi untuk unsur yang konfigurasi elektronnya :a. 1s2 2s2 2p6 3s2b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 Suatu unsur X dengan nomor atom = 17a. Berapa banyak kulit yang minimum dimiliki oleh unsur X ?b. Berapa banyak subkulit minimum yang terisi elektron ? Manakah diantara 25Mn dan 26Fe yangmemiliki lebih banyak elektron tidakberpasangan pada orbitnya ? Ion X2+ memiliki konfigurasi elektron 1s22s2 2p6. Tentukan harga keempat bilangankuantum elektron terakhir atom X ! Sebanyak 11,2 gram logam bervalensi duadapat bereaksi dengan larutan HCl danmenghasilkan 4,48 liter gas hidrogen(STP). Jika atom logam memiliki 30neutron maka tentukanikan keempatbilangan kuantum elektron terakhir !

......................................................................

......................................................................

...................................................................... ........................................................................................................................................................................................................................................................................................ .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................

.................................................................. ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Tugas Siswa ke-1

No

Soal

Jawab

1. 2.


3. 4. 5.

Tentukanlah bilangan kuantum elektron terakhir dari ......a. 18A b. 29B c. 35C Tentukan nomor atom yang mempunyai bilangan kuantum elektron terakhir :a. n=3, â„“ =0, m=0, s= +1/2 b. n=2, â„“ =1, m=0, s=-1/2 Buatlah diagram orbital atom unsur :a. 11Na b. 15P c. 38Sr Tuliskan konfigurasi elektron dengan sistem gas mulia :a. 27Co b. 56Ba c. 53I Suatu atom unsur Br (Z=35(a. Berapa jumlah elektron pada kulit keempat ?b. Berapa jumlah elektron pada sub kulit d?c. Berapa jumlah elektron pada kulit terluar ?

.................................................................................................................................................................................

................................. .................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................

................................. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

* Kedudukan suatu atom dalam sistem periodik dapat diketahui dari konfigurasi elektronnya. Konfigurasi elektron dapat digunakan untuk menentukan periode dan golongannya.* Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur-unsur dapat dikelompokkan ke dalam blok s, blok p, blokd, dan blok f. Unsur blok s dan blok p disebut unsur golongan utama atau golongan A sedangkan blok ddisebut golongan transisi atau golongan B. Unsur blok f meliputi lantanida dan aaktinida yang disebutunsur transisi dalam. Golongan Utama Jika konfigurasi elektron menempati subkulit s dalam sistem periodik dikelompokkan dalam blok s. Blok sadalah golongan IA dan IIA (kecuali 1s2 termasuk dalam golongan VIIIa/1) Misalnya : 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1, karena elektron terakhir menempati subkulit s/orbital s maka terletak dalam blok s atau golongan IA (karena jumlah elektron terakhir 1). Untuk blok p, jika konfigurasielektron terluarnya mengisi orbital p, terdiri atas golongan IIIA sampai VIIIA. Contoh : 17Cl konfigurasi elektronnya (Ne) 3s2 3p5 karena orbital terakhirnya p maka termasuk blok p danjumlah elektron terluarnya 5 disebut golongan VA Golongan Transisi Golongan transisi terdiri dari blok d dan blok f. Blok d menempati golongan IB sampai VIIIB jikaelektron terluar menempati orbital ad. Blok f meliputi unsur-unsur lantanida dan aktinida dan elektronterluarnya terletak pada orbital f. Untuk menemtukan golongan IB sampai dengan VIIIB dapat ditentukandari konfigurasi elektronnya dengan rumus :


nsx (n - 1) dy n = nomor tingkat energi utama (kulit elektron)

Jika x + y = 3, maka termasuk golongan IIIB atau golongan 3 x + y = 4, maka termasuk golongan IVB atau golongan 4 x + y = 5, maka termasuk golongan VB atau golongan 5 x + y = 6, maka termasuk golongan VIB atau golongan 6 x + y = 7, maka termasuk golongan VIIB atau golongan 7 x + y = 8, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 8 x + y = 9, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 9 x + y = 10, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 10 x + y = 11, maka termasuk golongan IB atau golongan 11 x + y = 12, maka termasuk golongan IIB atau golongan 12


Sistem Tradisional Sistem IUPAC Periode Dalam sistem periodik modern asa 7 (tujuh) periode, letak periode ditentukan oleh bilangan kuantumutama (n) tertinggi dari konfigurasi elektronnya. Contoh Soal : Tentukan letak periode dan golongan unsur-unsur berikut : a. 19K b. 21Sc c. 27Co d. 30Zn Penyelesaian : a .19K, e = 19 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s1 Jumlah elektron valensi = s=1, golongan IA Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 b. 21Sc, e = 21 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d1 Jumlah elektron valensi = s+d=3, golongan IIIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 c. 27Co, e = 27 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d7 Jumlah elektron valensi = s+d=9, golongan VIIIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 d. 30Zn, e = 30 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d10 Jumlah elektron valensi = s+d=12, golongan IIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 LATIHAN SOAL1. Lengkapilah tabel berikit !

Unsur dengan Nomor Atom


Konfigurasi elektron

Orbital terakhir

STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK -...

Documents

Transcript of STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK -...