ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

Transkripsi

1 ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR I. Perkembangan teori atom a. Teori atom Dalton: Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut atom. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi. Atom-atom penyusun unsur bersifat identik. Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain. Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih dengan perbandingan tetap dan tertentu. Pada reaksi kimia terjadi penataulangan atom-atom yang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena pemisahan atom-atom dalam senyawa untuk kemudian bergabung kembali membentuk senyawa baru. b. Teori atom Thomson: Atom merupakan bola bermuatan positif yang mengandung elektronelektron bermuatan negatif yang tersebar merata di seluruh bagian bola. c. Teori atom Rutherford: Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif yang dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. d. Teori atom Bohr: Elektron beredar mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu dan dapat berpindah-pindah lintasan dengan menyerap atau melepas energi.

2 e. Teori atom Mekanika Kuantum: Elektron-elektron yang beredar mengelilingi inti atom terletak pada orbital-orbital. II. III. Komponen penyusun atom a. Proton (p) berada di inti atom, bermuatan +1q dan bermassa 1 sma b. Electron (e) mengelilingi inti atom, bermuatan -1q dan bermassa sangat ringan 1/1836 sma c. Netron (n) berada di inti atom, bermassa 1 sma, namun tidak bermuatan q = 1,6 x C 1 sma = 1,6 x10 27 kg Lambang Unsur A X Z Keterangan : A = nomor massa = jumlah p + n Z = nomor atom = jumlah p = jumlah e + muatan unsur X = lambing unsure Isotop: atom-atom unsur yang mempunyai nomor atom sama, namun nomor massa berbeda Contoh : 1 H dan 2 H 1 1 Isobar: atom-atom unsur yang mempunyai nomor massa sama, namun nomor atom berbeda Contoh : Ca dan Ar Isoton: atom-atom unsur yang mempunyai jumlah neutron sama, namun nomor atom berbeda Contoh : Ca dan K

3 IV. Konfigurasi elektron dalam atom a. Istilah penting Orbital : daerah dimana keboleh jadihan electron berada di sana tertinggi Elektron valensi : elektron yang berada di kulit atom terluar Bilangan kuantum utama (n): mewujudkan lintasan electron (kulit( dalam atom. n mempunyai harga 1, 2, 3,... n = 1 sesuai dengan kulit K n = 2 sesuai dengan kulit L n = 3 sesuai dengan kulit M, dan seterusnya Jumlah electron maksimum yang menempati suatu kulit ke n = 2n 2 Contoh: kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum= 2 x 42 elektron = 32 elektron Bilangan kuantum azimuth (l) : menunjukkan sub kulit dimana elektron itu bergerak sekaligus menunjukkan sub kulit yang merupakan penyusun suatu kulit. Bilangan kuantum azimuth mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1). n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K n = 2 ; l = 0 dan 1 ; sesuai kulit L n = 3 ; l = 0, 1, dan 2 ; sesuai kulit M n = 4 ; l = 0, 1, 2, dan 3 ; sesuai kulit N, dan seterusnya Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus: l = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp) l = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle) l = 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse) l = 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental) Bilangan kuantum magnetik (m): mewujudkan jumlah orbital di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum magnetik (m) mempunyai harga (-l) sampai harga (+l). Untuk: l = 0 (sub kulit s), harga m = 0 (mempunyai 1 orbital) l = 1 (sub kulit p), harga m = -1, O, +1 (mempunyai 3 orbital) l = 2 (sub kulit d), harga m = -2, -1, O, +1, +2 (mempunyai 5 orbital) l = 3 (sub kulit f), harga m = -3, -2, O, +1, +2, +3 (mempunyai 7 orbital) misal untuk kasus sub kulit p, skema orbitalnya :

4 m Bilangan kuantum spin (s): menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya. Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2. Contoh : 3s 2 bilangan kuantum utama = 3, bilangan kuantum azimuth (l) = 0 (subkulit s), bilangan kuantum magnetik = 0 b. Aturan pengisian electron dalam atom Elektron cenderung untuk menempati orbital dengan energi terendah berdasarkan urutan dari tingkat energi orbital. (aturan afbau) Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah Prinsip Pauli harus dipenuhi, yaitu tidak boleh ada electron dalam satu atom yang memiliki empat bilangan kuantum yang semuanya sama. Dengan kata lain pengisian orbital yang diperbolehkan adalah satu dari empat kasus berikut. Note : garis ( ) menunjukkan 1 buah orbital Jumlah elektron maksimu di sub kulit : o s = 2 o p = 6 o d = 10 o f = 14 Kadiah hund : elektron akan mengisi orbital dalam satu sub kulit secara tidak berpasangan terlebih dahulu baru, berpasangan

5 2 3 p bukan Umumnya konfigurasi elektron penuh dan setengah penuh lebih stabil Contoh : Tentukan konfigurasi elektron, skema orbital, dan bilangan kuantum elektron terluar 17 Cl Jumlah elektron Cl = 17, maka berdasarkan aturan afbau o Jumlah elektron di 1s = 2 1s 2 o Jumlah elektron di 2s = 2 2s 2 o Jumlah elektron di 2p = 6 2p 6 o Jumlah elektron di 3s = 2 3s 2 o Jumlah elektron di 3p = 5 3p 5 Jadi konfigurasi elektron Cl = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Skema orbital Cl adalah 1 s 2 s 2p 3 s 3p Elektron terluar Cl memiliki di 3p 5 dengan bilangan kuantum : o utama (n) = 3 o azimuth (l) = 1 o magnetik (m) = +1 o spin (s) = - ½ V. Sistem periodik unsur (SPU) Catatan : konfigurasi elektron sering disingkat menggunakan konfigurasi gas mulia, yaitu Unsur Nomor Atom Konfigurasi Elektron He 2 1s 2 Ne 10 [He] 2s 2 2p 6 Ar 18 [Ne] 3s 2 3p 6 Kr 36 [Ar] 4s 2 3d 10 4p 6 Xe 54 [Kr] 5s 2 4d 10 5p 6 Rn 86 [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 Konfigurasi Cl di atas dapat disingkat [Ne] 3s 2 3p 5

6 Sistem periodic unsure menunjukkan kemiripan sifat unsure-unsur di alam baik alami maupun buatan berdasarkan pola tertentu. Sistem periodic unsure (SPU) terdiri atas 18 golongan dan 7 periode. Golongan Definisi : kelompok unsure yang memiliki konfigurasi elektron terluar sama. Dalam SPU golongan ditandai sebagai kolom vertical Jumlah golongan = 18, yaitu dari 1 hingga 18 atau dari IA hingga VIIIA Contoh : Golongan IA merupakan kelompok unsure yang memiliki konfgurasi elektron terluar di ns 1 Periode Definisi : kelompok unsure yang memiliki kulit atom terluar (n) sama Dalam SPU periode ditandai sebagai kolom horizontal Jumlah periode = 7

7 Contoh : Golongan 3 merupakan kelompok unsure yang memiliki kulit terluar = 3 VI. Beberapa sifat penting dalam SPU a. Jari-jari atom Dalam satu periode, jari-jari atom semakin kecil dari kiri ke kanan Dalam satu golongan, jari-jari atom semakin besar dari atas ke bawah Penjelasan : Dalam satu periode jumlah kulit tetap sedangkan jumlah proton di inti bertambah dari kiri ke kanan, akibatnya tarikan elektron oleh inti semakin besar dan jari-jari mengecil b. Energi ionisasi Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk melepas elektron terluar suatu unsure dalam wujud gas menjadi ion gas Misal : Na (g) Na + (g) + e Mg (g) Mg + (g) + e Dalam satu periode, energi ionisasi atom UMUMNYA (tapi tidak selalu) semakin besar dari kiri ke kanan Dalam satu golongan, energi ionisasi semakin kecil dari atas ke bawah Penjelasan : Dalam satu periode, jari-jari atom semakin kecil dari kiri ke kanan sehingga gaya tarik inti makin besar. Akibatnya, energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron tsb semakin besar. Namun, ada beberapa penyimpangan yaitu Energi ionisasi golongan IIIA < IIA dan golongan VIA < VA Penjelasan : Elektron terluar golongan IIA berada di orbital yang penuh (ns 2 ) sehingga lebih sukar dilepas dibandingkan golongan IIIA yang elektron terluarnya di orbital yang belum penuh (np 1 ). c. Sifat Logam Dalam satu periode, sifat logam berkurang dari kiri ke kanan Dalam satu golongan, sifat bertambah dari atas ke bawah d. Kelektronegatifan Kelektronegatifan adalah kemampuan menarik elektron suatu atom Dalam satu periode, kelektronegatifan atom semakin besar dari kiri ke kanan Dalam satu golongan, kelektronegatifan atom semakin kecil dari atas ke bawah e. Afinitas elektron

8 Afinitas elektron adalah energi yang dilepaskan suatu atom dalam wujud gas saat menangkap elektron menjadi ion negatif dalam wujud gas Contoh : Cl (g) + e Cl - (g) Dalam satu periode, afinitas elektron semakin negatif dari kiri ke kanan Dalam satu golongan, afinitas elektron semakin kurang negatif dari atas ke bawah VII. LATIHAN 1. Jelaskan kelemahan teori atom Dalton, Thompson, dan Rutherford 2. Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron unsure dan ion berikut : a. 23 Na 11 c. 35 Cl 17 b. 39 K 19 d. 56 Fe Klor di alam terdiri atas 75 % isotop 35 17Cl dan 25 % isotop. Berapa massa atom relatif Cl? 4. Tentukan konfigurasi elektron dan bilangan kuantum terluar unsure dan ion berikut : a. 23 Na 11 c K i b. 56 Fe 26 d. 35 ii 17Cl

9 5. Jelaskan fenomena dalam sistem periodic berikut : a. Dalam satu golongan, jari-jari atom semakin besar dari atas ke bawah b. Dalam satu golongan, energi ionisasi semakin kecil dari atas ke bawah c. Golongan VA memiliki energi ionisasi lebih besar dibandingan golongan VIA III. i Elektron yang dilepas berasal dari kulit terluar (n paling besar) ii Elektron mengisi sesuai aturan afbau