Lufita UNJA'17: REVIEW KIMIA DASAR PERTEMUAN KE-10

REVIEW KIMIA DASAR

PERTEMUAN KE-10

NAMA : LUFITA

NIM : A1C217021

DOSEN PENGAMPU : Dr. YUSNELTI, M.Si

PRODI PENDIDIKAN MATEMATIKA

JURUSAN MATEMATIKA DAN IPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

2017

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

1.2 Tujuan

· Mengetahui struktur elektronik dan susunan berkala

· Mengetahui radiasi elektromagnetik dan spektrum atom

· Mengetahui struktur atom dan teori Bohr

· Mengetahui sifat gelombang benda : mekanisme gelombang

· Mengetahui perputaran elektron (spin) dan prinsip pembatasan (pauli)

· Mengetahui susunan berkala dan konfigurasi elektron

· Mengetahui bentuk orbital atom

· Mengetahui perbedaan sifat dikaitkan dengan struktur atom

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 STRUKTUR ELEKTRONIK DAN SUSUNAN BERKALA

Kenyataan yang ditemukan dalam kimia, seperti yang telah dipelajari sebelumnya merupakan bagian yang sangat vital dalam ilmu kimia. Kita belum dapat menyatakan bahwa kita tahu ilmu kimia, jika kita belum mengetahui bagaimana sifat beberapa zat. Kenyataan ini hanya merupakan bagian dari ilmu kimia. Kita tidak boleh puas hanya dengan mengetahui bagaimna zat menunjukkan sifatnya, kita juga perlu mengetahui apa sebabnya. Apa sebanya ada unsur logam dan ada pula unsur nonlogam. Mengapa senyawa nonlogam berbentuk molekuler dimana senyawa logam-nonlogam cenderung berbentuk ion. Dalam susunan berkala mengapa banyak tempat-tempat yang kosong? Contoh-contoh ini merupakan sebagai pertanyaan yang muncul setelah kita pelajari kenyataan yang ada.

Kita telah mempelajari bahwa suatu atom terdiri dari proton dan neutron, dimana intinya terletak di tengah-tengah atom dan di kelilingi sejumlah elektron agar atom itu netral. Gambaran struktur atom sudah cukup untuk menerangkan beberapa sifat unsur misalnya adanya isotop tetapi belum dapat menerangkan sifat kimia dan fisika atom tersebut.

Jika atom bereaksi, hanya bagian luarnya yang yang berhubungan. Intinya sangat kecil dan terletak jauh sekali dalam atom, sehingga inti-inti ini tidak pernah berhubungan. Oleh sebab itu persamaan dan perbedaan diantara atom-atom dari bermacam-macam unsur harus diteliti dengan cara bagaimana elektron ini disusun dibagian luar atom. Penyusunan elektron ini disebut struktur elektronik atom.

Elektron dalam atom bertempat mengelilingi inti atom. Elektron disusun berdasarkan (level) tingkat energi yang semakin meningkat yang disebut dengan kulit.

Hasil gambar untuk gambar susunan kulit atom

· Kulit 1 = energi terendah (mengemban maksimum 2 elektron)

· Kulit 2 (mengemban 2 dan 8 elektron)

· Kulit 3 (mengemban maksimum 18 elektron walaupun biasanya hanya 8 elektron).

· Dst

Hasil gambar untuk gambar kulit dan jumlah maks elektron

2.2 RADIASI ELEKTROMAGNETIK DAN SPEKTRUM ATOM

· Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Ketika kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 ⁻³⁴ J·s — dan f adalah frekuensi gelombang.

Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi E_photon = hf.

· Spektrum atom

Spektrum atom adalah radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi. Spektrum atom dibagi menjadi dua, yaitu:
1. Spektrum kontinu : radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi yang terdiri dari berbagai warna yang bersinambungan, yaitu ungu, biru, hijau, kuning, jingga, merah.

Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar merah mempunyai foton dengan energi terkecil.
2. Spektrum diskontinu atau spektrum garis : radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi yang hanya terdiri dari beberapa warna garis yang terputus putus.

Gambar diatas adalah contoh dari radiasi gas hydrogen yang hanya memiliki beberapa garis warna yang terputus putus, yaitu ungu, biru, merah.

2.3 STRUKTUR ATOM DAN TEORI BOHR

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

Teori Model Atom Bohr

Berdasarkan dari hasil percobaan Thomson tentang elektron dan percobaan Rutherford tentang inti atom, maka seorang ahli fisika Denmark, Niels Bohr mengungkapkan kaitan antara spektrum atom dengan struktur energi dalam atom. Untuk mengungkapkan kaitan tersebut, maka pada tahun 1913 Bohr mengajukanasumsi/postulat yang selanjutnya dikenal sebagai postulat Bohr, yaitu:

1. Di dalam suatu atom elektron-elektron bergerak menurut lintasan dengan tingkatenergy tertentu, sehingga mereka memiliki energy tertentu pula.

2. Elektron-elektron di dalam atom berada dalam keadaan stasioner, sehingga tidakakan terjadi pancaran cahaya selama gerakannya. Suatu elektron dapat berpindah darisuatu energy ke tingkat energy yang lain. Dalam perpindahannya sejumlah energytertentu (kuanta) diikutsertakan.

3. Jika suatu elektron dalam atom menjalani lintasan lengkung atau berada dalamkeadan stasioner mengakibatkan elektron mempunyai sifat-sifat yang khas.Contohnya sifat momentum angular harus mempunyai kelipatan bulat dari h/2.Karena itu momentum angular haruslah nh/2 (n bilangan bulat, h tetapan Planck).

Model atom Bohr menyertakan gagasan tentang gerakan elektron dalam orbit melingkar, namun ia memasukkan syarat yang ketat. Tiap elektron dalam atom hidrogen hanya dapat menempati orbit tertentu, karena tiap orbit memiliki energi tertentu, energi yang berkaitan dengan gerakan elektron pada orbit yang diizinkan harus mempunyai nilai yang konstan atau terkuantisasi. Pancaran radiasi dari atom hidrogen berenergi, dapat dihubungkan dengan jatuhnya elektron dari orbit berenergi tinggi ke orbit yang berenergi lebih rendah, danmemberikan satu kuantum energy (foton) dalam bentuk cahaya.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi energinya.

Niels Bohr menerangkan model atomnya berdasarkan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen. Spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat energi tertentu dalam atom.

Hasil gambar untuk spektrum atom hidrogen

Bohr menggambarkan atom hidrogen sebagai elektron yang mengorbit sekeliling inti, seperti bumi mengelilingi matahari. Keadaan boleh ditempati elektron diberi nomor n=1, n=2, n=3 dan seterusnya. Selanjutnya oleh Bohr lintasan n=1 dinamakan kulit K, n=2 dinamakan kulit L, n=3 dinamakan kulit M dan seterusnya. Secara teoritis tingkat energi setiap lintasan bisa dihitung, tetapi dalam percobaan hal ini hal ini sama sekali tidak mungkin. Oleh karena itu, Bohr hanya dapat menghitung beberapa sifat elektron dalam atom hidrogen dengan menggunakan teorinya.

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Bohr

Kelebihan dapat menjelaskan:

· Keberhasilan teori Bohr terletak pada kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam spektrum atom hidrogen

· Salah satu penemuan adalah sekumpulan garis halus, terutama jika atom-atom yang dieksitasikan diletakkan pada medan magnet.

Kekurangan :

· Hanya dapat menjelaskan spektrum atom sederhana (hidrogen), tetapi tidak dapat menerangkan spektrum atom dengan nomor atom ›1

· Tidak dapat menjelaskan pengaruh medan magnet dalam atom hidrogen

· Tidak dapat menjelaskan munculnya garis-garis tambahan dalam spektrum pancar hidrogen bila diberi medan magnetik.

2.4 SIFAT GELOMBANG BENDA : MEKANISME GELOMBANG

Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, maka akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi, inilah yang disebut gelombang.

· Berdasarkan mediumnya gelombang dibagi dua, yaitu :

a. Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar.

b. Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (zat perantara). Artinya gelombang ini bisa merambat dalam keadaan bagaimanapun tanpa memerlukan medium. Contohnya adalah gelombang cahaya yang terus ada dan tidak memerlukan zat perantara.

· Berdasarkan arah getar dan arah rambatnya, dibagi menjadi dua, yaitu :

a. Gelombang Transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatannya. Bentuk getarannya berupa lembah dan bukit.

Arah rambat gelombang di atas adalah ke kiri dan ke kanan, sedangkan arah getarnya adalah ke atas dan ke bawah. Jadi itulah yang dimaksud arah rambat tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang pada tali yang saya contohkan di atas.

b. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarannya. Bentuk getarannya berupa rapatan dan renggangan (Dapat dilihat pada gambar di bawah).

Arah rambat gelombangnya ke kiri dan ke kanan, dan arah getarnya ke kiri dan ke kanan pula. Oleh karena itu gelombang ini adalah gelombang longitudinal yang arah getar dan arah rambatnya sejajar. Contoh gelombang ini adalah Gelombang bunyi, di udara yang dirambati gelombang ini akan terjadi rapatan dan renggangan pada molekul-molekulnya, dan saat ada rambatan molekul-molekul ini juga bergetar. Akan tetapi getaranya hanya sebatas gerak maju mundur dan tetap di titik keseimbang, sehingga tidak membentuk bukit dan lembah.

· Berdasarkan amplitudonya (simpangan terjauh), dibagi menjadi dua :

a. Gelombang Berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, misalnya gelombang pada tali.

b. Gelomban Diam adalah gelombang yang amplitudonya berubah, misalnya gelombang pada senar gitar yang dipetik.

Sifat-sifat gelombang

a. Dipantulkan (refleksi)

Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum pemantulan gelombang, yaitu :

§ Besar sudut datangnya gelombang sama dengan sudut pantul gelombang.

§ Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

b. Dibiaskan (refraksi)

Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah rambat gelombang karena melalui medium yang berbeda kerapatannya.

c. Dipadukan (interferensi)

Perpaduan gelombang terjadi apabila terdapat gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling bertemu. Hasil interferensi gelombang akan ada 2, yaitu konstruktif (saling menguatkan) dan destruktif (saling melemahkan). Interferensi Konstruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang sama, sedangkan interferensi destruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang berlawanan.

d. Dibelokkan/disebarkan (Difraksi)

Difraksi gelombang adalah pembelokkan/penyebaran gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Geja difraksi akan semakin tampak jelas apabila celah yang dilewati semakin sempit.

e. Dispersi Gelombang

Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium. Dispersi tidak akan terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau ruang hampa. Medium yang dapat mempertahankan bentuk gelombang tersebut disebut medium nondispersi.

f. Dispolarisasi (diserap arah getarnya)

Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah saja. Polarisasi hanya akan terjadi pada gelombang transversal, karena arah gelombang sesuai dengan arah polarisasi, dan sebaliknya, akan terserap jika arah gelombang tidak sesuai dengan arah polarisasi celah tersebut.

2.5 PERPUTARAN ELEKTRON (SPIN) DAN PRINSIP PEMBATASAN (PAULI)

· Perputaran Elektron (Spin)

Bilangann kuantum digambarkan sebagai ketiadaan energi yang dapat dihuni oleh sebuah elektron. Jadi bilangan kuantum berfungsi untuk menentukan kedudukan atau posisi elektron dalam suatu atom.

Bilangan kuantum ada 4 jenis yaitu bilangan kauntum utama (n), bilangan kuantum Azimut (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s). Disini kita hanya akan membahas lebih detail sesuai dengan judul materi yaitu tentang bilangan kuantum spin (s).

Bilangan kuantum spin (s) menyatakan arah putaran elektron pada sumbunya selama mengelilingi inti. Sambil beredar mengitari inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Bilangan kuantum spin ada dua jenis yaitu :

S = +1/2 (searah jarum jam tandanya ↑)

S = -1/2 (berlawanan jarum jam tandanya ↓)

Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk ke bawah adalah 50%.

Akibatnya satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah mempunyai spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

Contoh :

Hasil gambar untuk gambar diagram orbital bilangan kuantum spin

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu:

Sampai saat ini, elektron-elektron baru menempati subkulit-subkulit s, p, d, dan f. Sedangkan subkulit g, h, dan i belum terisi elektron.
Setiap kulit mengandung subkulit sebanyak nomor kulit dan dimulai dari subkulit yang paling sedikit orbitalnya. Kulit pertama hanya mengandung subkulit s; kulit ke-2 mengandung s dan p; kulit ke-3 mengandung subkulit s, p, dan d; dan seterusnya.

Pembagian Kulit-kulit Atom

· Prinsip Pembatasan Pauli

Pada tahun 1928, Wolfgang Pauli (1900-1958) mengemukakan bahwa “Tidak mungkin dalam satu atom ada dua elektron yang harga keempat bilangan kuantumnya sama”. Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n, l, m yang sama. Dengan demikian, yang dapat membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). Setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan. Misal, 2 elektron akan menempati subkulit 1s. Tiga bilangan kuantum pertama akan mempunyai nilai yang sama (n = 1, l = 0, m = 0). Untuk itu bilangan kuantum yang terakhir, yaitu bilangan kuantum spin(s) harus mempunyai nilai berbeda (+1/2 atau -1/2)

Dengan kata lain, setiap orbital maksimal hanya dapat terisi 2 elektron dengan arah spin berlawanan. Sebagai contoh, pengisian elektron pada orbital 1s digambarkan sebagai berikut.

Mengapa pada satu orbital hanya dapat ditempati maksimal oleh dua elektron? Karena jika ada elektron ketiga, maka elektron tersebut pasti akan mempunyai spin yang sama dengan salah satu elektron yang terdahulu dan itu akan melanggar asas larangan Pauli dengan demikian tidak dibenarkan. Jumlah elektron maksimal untuk tiap subkulit sama dengan dua kali dari jumlah orbitalnya. Karena satu orbital hanya ditempati 2 elektron, maka 2 elektron tersebut dibedakan berdasarkan arah putaran (spin) yang berbeda atau dapat dinyatakan bahwa elektron itu mempunyai bilangan kuantum spin berbeda.

Dengan adanya larangan Pauli ini, maka elektron yang dapat menempati suatu subkulit terbatas hanya dua kali dari jumlah orbitalnya. Jumlah maksimum elektron adalah sebagai berikut :

Ø orbital s maksimal 2 elektron,

Ø orbital p maksimal 6 elektron,

Ø orbital d maksimal 10 elektron, dan

Ø orbital f maksimal 14 elektron,

Contoh soal :

Suatu atom unsur memiliki nomor atom 15. Tentukan :

Konfigurasi elektron berdasarkan uraian kelas 1

Gambaran orbital dari konfigurasi elektron yang telah anda buat

Ke empat bilangan kuantum dari elektron terakhir pada konfigurasi elektron

2.6 KONFIGURASI ELEKTRON UNSUR-UNSUR

Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron dalam. Didalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom, dan elektron yang bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron (level-level energi) yang tertentu.

Lintasan peredaran elektron ini disebut juga kulit elektron. Kulit pertama yang terdekat dengan inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, dan seterusnya berurut berdasarkan alfabet sebagaimana kulit menjauhi inti atom. Kulit elektron ini juga dapat dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n), dimulai dari 1 untuk kulit K, 2 untuk kulit L, dan seterusnya.

Semakin besar nilai n, semakin jauh kulit elektron dari inti atom dan semakin besar energi elektron yang beredar di kulit terkait. Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit K yang merupakan level energi terendah. Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n2. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar dari suatu atom adalah 8. Lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada Gambar 1

Gambar 1. Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, dan K berdasarkan kulit elektron konfigurasi beberapa unsur

Untuk atom unsur golongan transisi, konfigurasi elektron nya tidak dapat ditentukan dengan metode penentuan berdasarkan kulit elektron untuk atom unsur golongan utama seperti di atas. Penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi didasarkan pada orbital atom. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), dan bilangan kuantum magnetik (m) yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin (s) tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk men-‘deskripsi’-kan energi elektron, sebagaimana seperti ‘alamat’ elektron dalam sebuah atom untuk menemukan keberadaan elektron dalam atom tersebut.

Bilangan kuantum utama (n) mendeskripsikan ukuran dan tingkat energi orbital. Nilai n yang diperbolehkan adalah bilangan bulat positif.
Bilangan kuantum azimuth (l) mendeskripsikan bentuk orbital. Nilai l yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari 0 hingga n−1.
Bilangan kuantum magnetik (m) mendeskripsikan orientasi orbital. Nilai m yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari −l hingga +l.
Bilangan kuantum spin (s) mendeskripsikan arah spin elektron dalam orbital. Nilai s yang diperbolehkan adalah +½ atau−½.

Aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital:

1. Asas Aufbau: Elektron menempati orbital-orbital dimulai dari tingkat energi yang terendah, dimulai dari 1s, 2s, 2p, dan seterusnya. Prinsip Aufbau

Gambar 2. Urutan tingkat energi subkulit

2. Asas larangan Pauli: Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama. Setiap orbital maksimum diisi oleh 2 elektron yang memiliki spin yang berlawanan.

3. Kaidah Hund: Jika ada orbital dengan tingkat energi yang sama, konfigurasi elektron dengan energi terendah adalah dengan jumlah elektron tak berpasangan dengan spin paralel yang paling banyak.

Hasil gambar untuk gambar kaidah hund bentuk orbital

Gambar 3. Diagram orbital dan konfigurasi elektron berdasarkan orbital dari 10 unsur pertama

Contoh Soal Konfigurasi Elektron

Tentukan konfigurasi elektron dan jumlah elektron dalam setiap kulit elektron atom unsur berikut.

a. Ni (Z = 28) b. Sr(Z = 38)

Jawab:

Ni (Z = 28) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁸ atau [Ar] 4s² 3d⁸; K = 2 ; L = 8 ; M = 16 ; N = 2

Sr (Z = 38) : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² atau [Kr] 5s²; K = 2 ; L = 8 ; M = 18 ; N = 8 ; O = 2

Berdasarkan eksperimen, terdapat anomali konfigurasi elektron dari aturan-aturan di atas. Subkulit d memiliki tendensi untuk terisi setengah penuh atau terisi penuh.

Contohnya, Cr (Z = 24) : [Ar] 4s¹ 3d⁵ lebih stabil dibanding [Ar] 4s² 3d⁴ ; dan juga Cu (Z = 29) : [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ lebih stabil dibanding [Ar] 4s² 3d¹⁰.

Untuk ion monoatomik (seperti Na+, K+, Ca2+, S2-, Br–) dapat ditentukan dari konfigurasi elektron atom netralnya terlebih dahulu. Pada kation (ion bermuatan positif) monoatomik Ax+ yang bermuatan x+, sebanyak x elektron dilepas (dikurangi) dari kulit elektron terluar atom netral A. Pada anion (ion bermuatan negatif) monoatomik By– yang bermuatan y-, sebanyak y elektron ditangkap (ditambahkan) pada orbital level energi terendah yang masih belum penuh oleh elektron.

2.7 SUSUNAN BERKALA DAN KONFIGURASI ELEKTRON

· Susunan Berkala

Susunan berkala disebut juga sebagai sistem periodik unsur. Dengan ilmu kimia kita dapat mempelajari segala sesuatu tentang unsur-unsur dan interaksi antara suatu unsur dengan unsur yang lainnya, sehingga dapat terjadi suatu perubahan kimia (reaksi kimia persenyawaan dan lain-lain).

Seperti kita ketahui, telah dikenal lebih dari 100 unsur terdapat di alam dan masing-masing unsur memiliki sifat-sifat yang berbeda. Oleh karena itu untuk mempelajari kelakukan setiap unsur, perlu diadakan klasifikasi unsur-unsur dalam golongan-golongan yang didasarkan atas persamaan sifat-sifatnya. Unsur-unsur yang memiliki sifat-sifat yang mirip dimasukan ke dalam satu golongan, sehingga dapat dipelajari dengan lebih mudah dan lebih sistimatis, sekaligus dapat melihat hubungan antara satu hal dengan hal lainnya. Secara singkat, guna susunan berkala adalah untuk meramalkan dan mengetahui sifat unsur, sehingga kita dapat meramalkaan dan mengetahui berbagai gejala/kejadian di alam.

· Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron 20 unsur pertama dalam Sistem Periodik

1. Periode

Periode ditempatkan pada lajur horizontal dalam sistem periodik modern. Periode suatu unsur menunjukan suatu nomor kulit yang sudah terisi elektron (n terbesar) berdasarkan konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron adalah persebaran elektron dalam kulit-kulit atomnya.

Dalam sistem periodik modern terdapat 7 periode, yaitu :

1. Periode 1 (periode sangat pendek) berisi 2 unsur, yaitu H dan He.

2. Periode 2 (periode pendek) berisi 8 unsur yaitu, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne.

3. Periode 3 (periode pendek) berisi 8 unsur, yaitu Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar.

4. Periode 4 (periode panjang) berisi 18 unsur, yaitu K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr.

5. Periode 5 (periode panjang) berisi 18 unsur, yaitu Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Xe.

6. Periode 6 (periode sangat panjang)berisi 32 unsur yaitu, 18 unsur seperti pada periode 4 atau ke-5, yaitu Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn, dan 14 unsur lagi merupakan deret lantanida, yaitu Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu;

7. Periode 7 (periode sangat panjang) berisi 28 unsur, yaitu Fr, Ra, Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs,Mt, Uun, Uuu, Uub, Uut, Uuq, Uup, Uuh, Uus Uuobelum lengkap karena maksimum 32 unsur. Pada periode ini terdapat deret aktinida yaitu Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

2. Golongan

Golongan adalah lajur tegak pada tabel periodik unsur. Unsur-unsur yang ada dalam satu lajur tegak adalah unsur-unsur segolongan, terdapat delapan golongan utama dan delapan golongan transisi.

a. Golongan utama

Golongan utama tersebut adalah :

1. Golongan I A disebut golongan alkali (kecuali H) terdiri dari unsur-unsur :

H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr .

2. Golongan II A disebut golongan alkali tanah yang terdiri dari unsur-unsur :

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

3. Golongan III A disebut golongan baron aluminium yang terdiri dari unsur-unsur:

B, Al, Ga, In, Ti, Uut.

4. Golongan IV A disebut golongan karbon-silicon yang terdiri dari unsur-unsur :

C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq.

5. Golongan V A disebut golongan nitrogen-fosforus yang terdiri dari unsur-unsur:

N, P, As, Sb, Bi, Uup.

6. Golongan VI A disebut golongan oksigen-belerang yang terdiri dari unsur-unsur:

O, S, Se, Te, Po, Uuh.

7. Golongan VII A disebut golongan halogen yang terdiri dari unsur-unsur :

F, Cl, Br, I, At.

8. Golongan VIII A disebut golongan gas mulia yang terdiri dari unsur-unsur :

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

b. Golongan transisi

Golongan transisi tersebut adalah :

a. Golongan I B terdiri dari unsur-unsur Cu, Ag, Au, Rg.

b. Golongan II B terdiri dari unsur-unsur Zn, Cd, Hg, Uub.

c. Golongan III B terdiri dari unsur-unsur Se,Y, La, Ac.

d. Golongan IV B terdiri dari unsur-unsur Ti, Zr, Hf, Rf.

e. Golongan V B terdiri dari unsur-unsur V, Nb, Ta, Db.

f. Golongan VI B terdiri dari unsur-unsur Cr, Mo, W, Sg.

g. Golongan VI B terdiri dari unsur-unsurMn, Te, Re,Bh.

h. Golongan VIII B terdiri dari unsur-unsur Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt, Ni, Pd, Pt, Ds.

Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB. Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr tidak terlalu panjang.

2.8 BENTUK ORBITAL ATOM

Bentuk orbital ditentukan oleh subkulit dari elektron atau ditentukan bilangan kuantum azimutnya. Jadi, apabila suatu elektron memiliki bilangan kuantum azimut sama, maka bentuk orbitalnya juga sama, sehingga yang membedakan hanyalah tingkat energinya. Bentuk orbital merupakan fungsi Ψ² dari fungsi gelombang Schrödinger. Sedangkan orientasi orbital terkait dengan bilangan kuantum magnetik (m).

Macam – macam bentuk orbital yaitu sebagai berikut.

a. Orbital s

Orbital yang paling sederhana adalah orbital s. Setiap subkulit s terdiri atas 1 buah orbital yang berisi 2 elektron. Orbital s berbentuk bola simetri yang menunjukkan bahwa elektron memiliki kerapatan yang sama, jika jarak dari inti atom juga sama. Semakin jauh letak elektron dari inti atom, kerapatannya semakin rendah. Nilai bilangan kuantum utama suatu orbital memengaruhi ukuran orbital. Semakin besar nilai bilangan kuantum utama, ukuran orbitalnya juga semakin besar.

b. Orbital p

Bentuk orbital p seperti balon terpilin (cuping-dumbbell). Kepadatan elektron tidak tersebar merata, melainkan terkonsentrasi dalam dua daerah yang terbagi sama besar dan terletak pada dua sisi berhadapan dari inti yang terletak di tengah.

Subkulit p terdiri atas 3 orbital, tiap orbital mempunyai bentuk yang sama. Perbedaan ketiga orbital terletak pada arah, di mana terkonsentrasinya kepadatan elektron. Biasanya orbital p digambarkan menggunakan satu kumpulan sumbu x, y, dan z, sehingga diberi tanda px, py dan pz.

Pada subkulit p ini terdapat 3 nilai m (–1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang satu dan lainnya membentuk sudut 90 ^o.

c. Orbital d

Orbital d memiliki 5 orbital dengan bentuk yang kompleks dan orientasi yang berbeda. Empat orbital pertama memiliki bentuk yang sama, sedangkan satu orbital memiliki bentuk yang berbeda. Kelima orbital itu adalah dxy, dxz, dyz, dx2y2, dan dz2.

Untuk lebih jelas, perhatikan gambaran orbital subkulit d di bawah ini.

Setiap orbital mempunyai 4 “lobe” kepadatan elektron. Adapun perbedaannya terletak pada arah berkumpulnya kepadatan elektron. Sementara itu, satu orbital lagi mempunyai bentuk berbeda, tetapi memiliki energi yang sama dengan keempat orbital d lainnya.

d. Orbital f

Orbital f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara.

Orbital f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tiga kelompok, yaitu : [1]

· kelompok pertama : f_xyz

· kelompok kedua : f_x(z²_-
y²₎, f_y(z²_{- x}²₎, f_z(x²_{- y}²₎

· kelompok ketiga : f_x³, f_y³, f_z³

Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.

Materi Kimia :

Distribusi kerapatan elektron dalam orbital 1s, 2s, dan 3s dalam suatu atom. Bila suatu area banyak titiknya menunjukkan kerapatan elektron tinggi. Sedangkan daerah dalam ruang dengan tidak adanya kebolehjadian ditemukan elektron disebut simpul.

2.9 PERBEDAAN SIFAT DIKAITKAN DENGAN STRUKTUR ATOM

Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat. Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914). Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom. Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.

A. Model Atom Dalton

Hasil gambar untuk gambar model atom dalton

· Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

· Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.

· Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.

· Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atomatom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti bola tolak peluru.

B. Model Atom Thomson

Atom adalah bola padat bermuatan positif dan di permukaannya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson, eksperimen yang dilakukannya tabung sinar katoda. Hasil eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron. Suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral.

Kelemahan model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut

C. Model Atom Rutherford

Atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.

Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama- kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

D. Model Atom Niels Bohr

Atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

· Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan energi.

· Kedudukan elektron-elektron pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit-kulit elektron.