Penyelesaian Tugas Kuliah Kimia Umum C (Soal bagi kelompok jadwal kuliah Kamis pagi pukul 08.00)

Transkripsi

1 Penyelesaian Tugas Kuliah Kimia Umum C (Soal bagi kelompok jadwal kuliah Kamis pagi pukul 08.00) Nama : Archemi Puspita Wijaya NIM : L2C Alamat blog : archemipuspita.wordpress.com 1. Jari-jari ion sodium dan potassium berturut-turut adalah 102 pm dan 138 pm. Senyawa mana yang mempunyai gaya tarik ionik yang lebih kuat, sodium chloride atau potassium chloride? Sodium chloride mempunyai gaya tarik ionik yang lebih kuat dibandingkan dengan potassium chloride. Hal ini disebabkan karena ion sodium mempunyai jari-jari yang lebih kecil dibandingkan dengan ion potassium, sehingga ukuran ion sodium juga lebih kecil. Ion yang berukuran lebih kecil, mempunyai gaya tarik-menarik atau tolak-menolak satu sama lain yang lebih kuat daripada ion yang berukuran lebih besar, karena muatan-muatan pada ion yang berukuran lebih kecil terletak berdekatan satu sama lain dibandingkan dengan ion yang berukuran lebih besar. 2. Apakah potassium nitrat (KNO 3 ) termasuk ikatan ionik, ikatan kovalen, atau keduanya? Jelaskan! Senyawa potassium nitrat (KNO 3 ) termasuk senyawa ionik yang mengandung ion poliatomik, dimana terdiri dari atom-atom yang terikat secara kovalen dan mempunyai muatan negatif yaitu ion Nitrat (NO 3- ). Potassium nitrat terdiri dari kation monoatomik Kalium dan anion poliatomik Nitrat. Ion nitrat (NO 3- ) terdiri dari tiga buah ikatan kovalen dari atom-atomnya. 3. X-ray mempunyai panjang gelombang 1,3 A 0. Hitunglah energi satu buah photon (dalam Joule) dari radiasi ini!

2 Jadi energi satu buah photon dari radiasi ini sebesar 1.53 x Joule. 4. Kombinasi bilangan kuantum berikut tidak diijinkan. Asumsikan nilai n dan ml adalah benar, ubah nilai l agar didapatkan kombinasi yang diijinkan a) n=3, l=0, ml=-1 b) n=3, l=3, ml=+1 c) n=7, l=2, ml=+3 d) n=4, l=1, ml=-2 Ketentuan Angular momentum quantum number (l) Memiliki nilai dengan batasan dari 0 hingga (n-1), sehingga nilai n membatasi l. Magnetic quantum number (ml) Memiliki nilai dengan batasan dari l hingga l melalui 0, sehingga nilai l mengatur kemungkinan nilai dari ml. Oleh karena itu, bila ingin mengubah nilai l dengan asumsi nilai n dan ml yang benar, maka harus mempertimbangkan nilai n dan ml nya dengan berpedoman pada kedua ketentuan di atas. Berikut nilai l dari keempat kasus di atas agar didapatkan kombinasi bilangan kuantum yang diijinkan: a) n = 3, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2 ml =-1, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=1 Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=1 atau l=2 b) n = 3, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2 ml =+1, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=1

3 Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=1 atau l=2 c) n = 7, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2; l=3; l=4; l=5; l=6 ml =+3, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=3 Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=3; l=4; l=5 atau l=6 Ketentuan: Sampai saat ini belum ditemukan unsur dengan nomor atom yang lebih dari 118 dengan konfigurasi elektron [Uuo] 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6. Oleh karena itu, bila n = 7, nilai l yang mungkin yaitu l=1 dan ml=+1 d) n = 4, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2; l=3 ml = -2, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=2 Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=2 atau l=3 5. Tuliskan bilangan kuantum yang lengkap untuk persoalan berikut ini: a) Elektron yang paling jauh pada atom Rb b) Tambahan elektron ketika ion S - menjadi ion S 2- c) Kehilangan elektron ketika atom Ag terionisasi d) Tambahan elektron ketika ion F- terbentuk dari atom F a) Konfigurasi elektron untuk atom Rb Rb (Z=37) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 atau [Kr] 5s 1 Jadi, elektron yang paling jauh yaitu 5s 1 5s dengan bilangan kuantumnya : n=5; l=0; ml=0; ms=+1/2 b) Konfigurasi elektron untuk ion S - S - (jumlah elektron= Z+1=16+1=17) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 atau [Ne] 3s 2 3p 5 3s 3p Konfigurasi elektron untuk ion S 2- S 2- (jumlah elektron= Z+2=16+2=18) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 atau [Ne] 3s 2 3p 6

4 Jadi bilangan kuantumnya : n=3; l=1; ml=+1; ms=-1/2 c) Konfigurasi elektron untuk atom Ag 3s 3p tambahan elektronnya Ag (Z=47) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 4d 10 atau [Kr] 5s 1 4d 10 5s Konfigurasi elektron untuk ion Ag + 4d elektron pada nilai n tertinggi yang dilepas bila atom Ag terionisasi Ag + (jumlah elektron= Z-1=47-1=46) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 atau [Kr] 4d 10 Jadi bilangan kuantumnya : n=4; l=2; ml=+2; ms=-1/2 d) Konfigurasi elektron untuk atom F F (Z=9) 1s 2 2s 2 2p 5 atau [He] 2s 2 2p 5 Konfigurasi elektron untuk ion F - 2s F - (jumlah elektron= Z+1=9+1=10) 1s 2 2s 2 2p 6 atau [He] 2s 2 2p 6 Jadi bilangan kuantumnya : n=2; l=1; ml=+1; ms=-1/2 4d 2p 2s 2p tambahan elektronnya 6. Palladium (Pd, Z=46) bersifat diamagnetik. Gambarkan diagram orbital parsial untuk menunjukkan yang mana di antara konfigurasi elektron berikut yang konsisten dengan pernyataan tersebut!

5 a. [Kr] 5s 2 4d 8 5s 4d b. [Kr] 4d 10 5s 4d c. [Kr] 5s 1 4d 9 5s 4d a) [Kr] 5s 2 4d 8 b) [Kr] 4d 10 c) [Kr] 5s 1 4d 9 Gambar diagram orbital parsial: Chemical species bersifat diamagnetik bila seluruh elektron yang dimilikinya berpasangan sehingga tidak dapat ditarik oleh medan magnet eksternal. Jika dalam pernyataan disebutkan bahwa Palladium (Z=46) bersifat diamagnetik maka konfigurasi elektron yang sesuai yaitu b. [Kr] 4d10 agar seluruh elektronnya berpasangan. Konfigurasi elektron pada point a dan c masih menunjukkan adanya elektron yang tidak berpasangan, yang menandakan species tersebut bersifat paramagnetik bukan diamagnetik. 7. Keduanya, Nitrogen dan Bismuth adalah anggota dari grup 5A (15). Yang mana yang lebih logam? Jelaskan jawabanmu yang berhubungan dengan sifat-sifat atomik (atomik properties)! Bismuth lebih logam jika dibandingkan dengan Nitrogen, meskipun keduanya samasama anggota dari grup 5A (15). Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan kecenderungan tingkah laku metal dalam tabel periodik unsur. Metallic behavior menurun dari kiri ke kanan, dan meningkat dari atas ke bawah pada tabel periodik. Bismuth dan Nitrogen terletak pada grup yang sama di tabel periodik unsur, tetapi terletak pada periode yang berbeda. Nitrogen terletak pada periode 2, sedangkan Bismuth terletak pada periode 6, maka Bismuth terletak lebih bawah daripada Nitrogen pada tabel periodik unsur. Unsur-unsur yang segolongan, energi ionisasinya semakin ke bawah semakin

6 kecil karena elektron terluarnya semakin jauh dari inti (gaya tarik inti semakin lemah) akibat meningkatnya radius atom, sehingga elektron terluarnya semakin mudah dilepaskan. Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron terluar dari suatu atom. Oleh karena Bismuth terletak lebih bawah daripada Nitrogen maka Bismuth memiliki radius atom yang lebih besar sehingga energi ionisasinya menurun dan semakin mudah untuk melepaskan elektron terluarnya. Maka dari itulah Bismuth bersifat lebih logam daripada Nitrogen, dimana lebih cenderung melepaskan elektron dan memberikannya kepada yang non-logam. 8. Ketika cairan Benzena (C 6 H 6 ) mendidih, apakah gasnya terdiri dari molekul, ion, atau atom terpisah? Jelaskan secara ilmiah! Ketika cairan benzena (C 6 H 6 ) mendidih, gas benzena yang terbentuk merupakan molekul benzena. Hal ini terjadi karena peristiwa delokalisasi elektron pada struktur atom benzena. Dengan adanya delokalisasi elektron, benzena lebih stabil sekitar 150 kj mol -1 dari seharusnya. Atau dengan kata lain, sekitar 150 kj untuk setiap 1 mol benzena harus disuplai untuk memutus delokalisasi. Energi panas yang diberikan untuk mendidihkan cairan benzena tidak cukup untuk memutus elektron yang terdelokalisasi. Oleh karena itu benzena dalam fase gas tetap berbentuk molekul benzena. Peristiwa delokalisasi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Benzena terbentuk dari atom hidrogen(1s 1 ) dan atom karbon (1s 2 2s 2 2p 1 x 2p 1 y ). Setiap atom karbon harus berikatan dengan tiga atom yang lain (1 hidrogen dan 2 karbon) dan karena tidak memiliki elektron bebas yang cukup, salah satu elektron pada pasangan elektron di 2s 2 harus berpindah ke orbital 2p z yang kosong. Seperti yang terjadi pada setiap ikatan karbon walau berikatan dengan apapun juga.

7 Karena setiap karbon hanya bergabung dengan tiga atom yang lain, saat atom karbon menghibridasikan orbital terluarnya sebelum membentuk ikatan, hanya diperlukan hibridasi dari tiga dan bukannya empat. Elektron pada 2s dan 2p saja yang dipakai. Sehingga tersisa satu buah elektron pada 2p. Orbital yang baru dikenal sebagai hibrid sp 2, karena terbentuk dari orbital s dan 2 buah orbital p yang tersusun kembali. Ketiga orbital pada hybrid sp 2 tersusun sehingga menjauh sejauh mungkin dari atom yang lain. Sehingga dihasilkan bentuk datar/planar dengan sudut antar atom 120. Sisa dari p orbital tegak lurus dengan ketiga atom tersebut. Tiap karbon kini berbentuk seperti diagram disamping. Hal ini sama dengan apa yang terjadi pada eten. Perbedaannya adalah pada benzena setiap karbon berikatan dengan dua karbon lain, bukannya satu karbon yang lain. Setiap atom karbon menggunakan hybrid sp 2 nya untuk membentuk ikatan sigma dengan 2 karbon lain dan satu hydrogen. Diagram selanjutnya menunjukkan bagaimana ikatan sigma terbentuk, dan untuk sementara orbital p kita tingalkan.

8 Hanya sebagian dari cincin yang ditampilkan karena bila keseluruhan digambar akan menghasilkan gambar yang menumpuk. Perhatikan bahwa terjadi overlap pada elektron p di kedua sisinya. Di sisi inilah ikatan pi yang menyebar di keseluruhan keliling cincin karbon terbentuk. Oleh karena elektron tidak lagi berada diantara dua atom karbon tetapi pada keseluruhan cincin, dapat dikatakan telah terjadi delokaslisasi elektron. Keenam elektron yang terdelokalisasi berada di ketiga orbital molekul, 2 buah pada masing-masing orbital. Pada gambar, ikatan sigma ditunjukkan sebagai garis agar tidak memusingkan. Kedua cincin yang berada diatas dan dibawah dari bentuk planar molekul mewakili orbital molekul. Kedua elektron yang terdelokaslisasi dapat ditemukan pada c incin tersebut. Empat elektron yang juga terdelokaslisasi berada pada kedua orbital molekul yang lain yang identik(namun bukan di tempat yang sama ). Benzena berbentuk segienam samasisi sebab semua ikatan identik.dengan adanya delokalisasi elektron berarti tidak adanya perbedaan pada ikatan tunggal dan rangkap pada benzena. Sumber referensi : 1. Buku ajar Kimia Umum yang disusun oleh Dr. Istadi, ST, MT dan Aprilina Purbasari, ST, MT. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Undip 2008.

9 2.