KEGIATAN BELAJAR 2 KONFIGURASI ELEKTRON, HUBUNGANNYA DENGAN LETAK UNSUR DALAM SISTEM PERIODIK, DAN SIFAT PERIODIK UNSUR

Transkripsi

1 KEGIATAN BELAJAR 2 KONFIGURASI ELEKTRON, HUBUNGANNYA DENGAN LETAK UNSUR DALAM SISTEM PERIODIK, DAN SIFAT PERIODIK UNSUR A. CAPAIAN PEMBELAJARAN 1. Menentukan letak suatu unsur dalam SPU berdasarkan konfigurasi elektronnya 2. Menganalisis perbedaan sifat suatu unsur dalam SPU B. SUB CAPAIAN PEMBELAJARAN 1. Menentukan hubungan konfigurasi elektron terhadap letak suatu unsur dalam sistem periodik unsur melalui contoh yang diberikan dengan tepat. 2. Menjelaskan pengertian jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan keelektronegatifan melalui gambar yang diberikan dengan benar. 3. Menganalisis hubungan nomor atom terhadap jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan keelektronegatifan melalui gambar dan tabel yang diberikan dengan benar. C. POKOK-POKOK MATERI 1. Hubungan konfigurasi elektron dan sistem periodik unsur 2. Sifat-sifat keperiodikan unsur D. URAIAN MATERI 1. Hubungan Konfigurasi Elektron dan Sistem Periodik Unsur Percobaan menunjukan bahwa materi dapat menyerap dan memancarkan sinar dengan panjang gelombang tertentu. Jika sinar yang dipancarkan itu dilewatkan ke dalam prisma akan menghasilkan garis-gasis sinar yang disebut spektrum unsur. Hasil studi

2 terhadap spektrum atom hidrogen, akhirnya Bohr mengemukakan teori atom yang menyatakan bahwa elektron mempunyai tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut juga lintasan. Lintasan-lintasan itu secara berurutan disebut kulit K, L, M, N, dst. Elektron itu dapat naik ke tingkat lebih tinggi bila menyerap sinar dengan panjang gelombang tertentu, atau turun ke yang lebih rendah dan besarnya energi sambil melapaskan sinar dengan panjang gelombang tertentu pula. Berdasarkan hukum Einstein (E = mc 2 ) dan hukum Planck (E = h ) didapat λ = h/mc. Menurut Broglie ini berlaku untuk setiap materi yang bergerak termasuk elektron dalam mengelilingi inti. Akibatnya elektron dalam mengelilingi inti tidak mempunyai lintasan tertentu tetapi mempunyai daerah (ruang) tertentu yang disebut orbital. Bentuk dan ukuran orbital atom hidrogen dapat ditentukan penerapan persamaan gelombang Schrodinger yang dinyatakan dengan empat bilangan kuantum, yaitu utama (n), azimut (l), magnetik (m) dan spin (s). Bilangan kuantum utama dengan nilai 1, 2, 3 menunjukan ukuran dan energi orbital, makin besar n makin besar ukuran dan energi orbitalnya Bilangan kuantum azimut menunjukan bentuk orbital, yang dikenal dengan orbital s (l = 0) orbital p (jika l = 1), orbital d (jika l = 2) dan orbital d (jika l = 3). Bilangan kuantum azimut dengan nilai 0, 1, 2, 3, menunjukan arah orbital, dalam sumbu x, y dan z, sedangkan bilangan kuantum spin dengan nilai -1/2 dan +1/2 menujukan arah perputaran elekrton dalam sumbunya. Kemudian dapat ditentukan kedudukan dan jumlah elektron dalam masing tingkat yang disebut konfigurasi elektron yang harus sesuai dengan aturan aufbau, larangan Pauli dan aturan Hund. Penyusunan elektron dalam suatu atom sesuai dengan aturan Aufbau, yaitu

3 pengisian elektron dimulai dari orbital tingkat energy yang rendah ke tingkat energy yang tinggi. Setiap atom unsur dalam keadaan dasar mempunyai konfigurasi elektron tertentu sesuai dengan jumlah elektron yang dimilikinya. Bagaimana caranya menentukan letak suatu unsur dalam sistem periodik? Melalui konfigurasi elektron kita dapat menentukan terletak pada golongan dan periode berapa unsur tersebut. Salah satunya berdasarkan konfigurasi elektron yang mengikuti aturan Aufbau yaitu cara s, p, d, dan f. Konfigurasi elektron menggambarkan sebaran/susunan elektron dalam suatu atom. Konfigurasi elektron dapat dituliskan berdasarkan nomor atom unsur yang diketahui (Syukri, S., 1999). Kemungkinan daerah ditemukannya elektron dalam suatu atom disebut orbital. Tingkat energy orbital atom terdiri dari s, p, d, dan f. Orbital s maksimal diisi oleh 2 elektron, orbital p diisi oleh 6 elektron, orbital d diisi oleh 10 elektron, dan orbital f diisi oleh 14 elektron. Orbital p akan mempunyai tiga arah orbital yaitu px, py, dan pz. orbital d mempunyai 5 arah orbital yaitu d xy, d xz, d yz, d 2 x -y2, dan d 2 z yang masing-masing berisi 2 elektron. Sedangkan orbital f mempunya 7 arah orbital. Amatilah Gambar 3!

4 Gambar 3. Orbital p x, p y, dan p z (Brady, ) Gambar 3. d xy, d xz, d yz, d x 2 -y2, dan d z 2 (Brady, ) Dari Gambar 2 dan 3 dapat dilihat bahwa elektron tidak hanya berada pada suatu orbit, tetapi pada suatu daerah atau ruang dengan arah orbital tertentu. Untuk pengisian elektron dalam suatu atom, amatilah Gambar 4. Gambar 4.Urutan Konfigurasi Elektron Berdasarkan Aturan Aufbau (Silberberg, 2009: 315) Berdasarkan Gambar 4, dapat dibuatkan konfigurasi elektron dari suatu atom. Sebagai contoh unsur dengan nomor atom 6, memiliki konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 2, Atom dengan

5 nomor atom 10 memiliki konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6. Atom dengan nomor atom 12 memiliki konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Bagaimana urutan penulisan konfigurasi elektron berdasarkan aturan Aufbau pada Gambar 4? Perhatikan nomor atom dari beberapa unsur di bawah ini! (a) 3Li (b) 35Br (c) 19K (d) 9F (e) 10Ne (f) 6C (g) 23V Tuliskanlah konfigurasi elektron dari unsur-unsur di atas berdasarkan aturan Aufbau! Perhatikanlah atom X dengan nomor atom 14 dengan konfigurasi electron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2, dan atom Y dengan nomor atom 6 dengan konfigurasi electron 1s 2 2s 2 2p 2. Elektron atom X mengisi orbital terakhir pada 3s 2, berarti berada pada tingkat energy ke tiga, jika dihubungkan dengan system periodic atom ini berada pada perioda ke-3. Elektron kulit terluar dari atom X berada pada orbital 3s 2 3p 2 yang berisi 4 elektron, disebut dengan electron valensi. Jumlah electron valensi pada system periodic menunjukkan golongan. Berdasarkan konfigurasi elektron pada contoh di atas, tentukanlah golongan dan periode dari unsur-unsur tersebut. Sesuaikan dengan tabel periodik unsur! 1) Berdasarkan konfigurasi elektron pada contoh di atas, bagaimana cara menentukan letak golongan dan periode suatu unsur dalam sistem periodik? 2) Jika suatu unsur yang elektron valensinya berada pada nomor kulit yang berbeda, (seperti unsur 23V)nomorkulit manakah yang digunakan untuk menentukan periode? Suatu unsur terletak pada golongan VIA perioda 4.Bagaimana konfigurasi elektronnya?

6 Jawablah pertanyaan dibawah ini agar Anda lebih paham! Isilah titik dibawah ini dengan benar! Konfigurasi Orbital Jumlah Unsur Golongan Periode Elektron terluar e valensi 16S VIA 3 13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p Cl... p Sc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d Fe... d... VIIIB... 22Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d Sifat-sifat Keperiodikan Unsur Dari nomor atom kita dapat menentukan sifat-sifat keperiodikan unsur.sifat periodik adalah sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom, yaitu dari kiri kekanan dalam satu periode atau dari atas kebawah dalam satu golongan.sifat-sifat keperiodikan unsur diantaranya adalah sebagai berikut. 1. Jari-jari atom 2. Energi ionisasi 3. Afinitas elektron 4. Keelektronegatifan

7 1. Jari-jari Atom Amatilah gambar berikut ini! Gambar 4. Jari-jari atom (Chang, 2011 : 285) Berdasarkan gambar 4, apa yang dimaksud dengan jari-jari atom? Amatilah gambar berikut tentang kecenderungan perubahan jari-jari atom dari unsur-unsur berikut berdasarkan letaknya dalam sistem periodik unsur! Gambar 5. Kecendrungan jari-jari atom dalam sistem periodik (Silberberg, 2009: 320) Berdasarkan Gambar 5, dalam satu golongan,: 1. Bagaimana kecenderungan jari-jari atom dari atas ke bawah dalam satu golongan (besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? Apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda!

8 Berdasarkan gambar 5, dalam satu periode : 1. Bagaimana jari-jari atom dari kiri ke kanan dalam satu periode(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? Apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan jawaban Anda pada pertanyaan diatas, urutkanlah unsur-unsur dibawah ini berdasarkan jari-jari atom terbesar ke terkecil. Jelaskan alasannya! 49In - 13Al - 31Ga - 5B 2. Energi Ionisasi Pernahkah anda mendorong meja? Agar meja tersebut berpindah dari satu tempat ke tempat lain tentunya anda membutuhkan energi, bukan? Begitu juga dengan atom, suatu atom netral dapat melepaskan sebuah elektron.amatilah reaksi berikut! X g + energi X + g + e energi ionisasi I X (g) + energi X 2+ (g) + 2e X (g) + energi X 3+ (g) + 3e energi ionisasi II energi ionisasi III Berdasarkan reaksi tersebut, apa yang dimaksud dengan energi ionisasi (EI)? Perhatikan Kecenderungan energi ionisasi (EI) dapat dilihat pada gambar berikut! Gambar 6. Kecendrungan energi ionisasi (Silberberg, 2009: 321)

9 Berdasarkan gambar tersebut, dalam satu golongan: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan gambar tersebut, dalam satu periode: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan jawaban Anda pada pertanyaan diatas, urutkanlah unsurunsur dibawah ini berdasarkan energi ionisasi terbesar ke terkecil. Jelaskan alasannya! 49In - 13Al - 31Ga - 5B 3. Affinitas elektron Amatilah reaksi berikut! X g + e X g X (g) + 2e X 2 (g) + X (g) + 3e 3 X (g) affinitas elektron I affinitas elektron II affinitas elektron III Berdasarkan reaksi tersebut, apa yang dimaksud dengan afinitas elektron (AE)?

10 Perhatikan tabel berikut untuk melihat kecendrungan affinitas pada sistem periodik! Gambar 7.Kecendrungan affinitas elektron dalam sistem periodik (Chang, 2011:66) Berdasarkan gambar tersebut, dalam satu golongan: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan gambar tersebut, dalam satu periode: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan jawaban Anda pada pertanyaan diatas, urutkanlah unsurunsur dibawah ini berdasarkan affinitas elektron terbesar ke terkecil. Jelaskan alasannya! 49In - 13Al - 31Ga - 5B

11 4. Keelektronegatifan Suatu unsur dalam senyawa dapat mempunyai sepasang elektron yang dipakai bersama yang membentuk ikatan kovalen, misalnya senyawa HCl.Amatilah gambar di bawah ini! Gambar 8. Keelektronegatifan (Syukri, 1999: 174) Pasangan elektron itu ditarik oleh atom H dan Cl, akibatnya berada diantara keduanya. Akan tetapi, daya tarik Cl lebih kuat daripada H sehingga kedua elektron itu lebih dekat ke atom Cl. Berdasarkan Gambar 8 dan pernyataan diatas, apa yang dimaksud dengan keelektronegatifan? Keelektronegatifan unsur ditentukan oleh muatan inti dan jari-jari kovalennya. Nilai mutlak keelektronegatifan tidak dapat diukur, tetapi nilai relatifnya dapat ditentukan dengan cara Pauling. Ia menetapkan atom F sebagai standar dan berdasarkan itu dihitung nilai unsur untuk unsur yang lain. Kecenderungan keelektronegatifan dapat dilihat pada Tabel berikut ini. Ayo amati!

12 Tabel 1. Harga keelektronegatifan unsur-unsur golongan utama Keterangan: 1 H 2,1 1= Nomor atom H=Lambang unsur 2,1= Harga keelektronegatifan Berdasarkan tabel tersebut, dalam satu golongan: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda! Berdasarkan tabel tersebut, dalam satu periode: 1. Bagaimana kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dari atas ke bawah dalam satu golongan(besar/kecil)? 2. Kenapa demikian? apa yang mempengaruhinya? Jelaskan jawaban Anda!

13 Berdasarkan jawaban Anda pada pertanyaan diatas, urutkanlah unsurunsur dibawah ini berdasarkan keelektronegatifan terbesar ke terkecil. Jelaskan alasannya! 49In - 13Al - 31Ga - 5B Untuk lebih memahami materi ini, lihatlah video pada link yang disertakan. E. RANGKUMAN Penggolongan unsur mula-mula dibuat oleh Dobereiner berdasarkan Triade, dan kemuadian oleh Newlands berdasarkan hukum Oktaf. Kedua cara ini mencari hubungan antara massa atom relatif dengan sifat unsur. Mendeleyev menggolongkan unsur berdasarkan hukum periodik, yang menyatakan bahwa sifat unsur merupakan fungsi massa atom relatifnya. Sistem ini mempunyai banyak kelebihan, antara lain menyediakan kotak kosong bagi unsur yang belum ditemukan. Setelah Moseley berhasil menemukan nomor atom, lahirlah hukum periodik versi modern yang menyatakan sifat unsur merupakan fungsi periodik nomor atomnya. Sistem periodik modern disusun berdasarkan konfigurasi elektron unsur. dalam sistem ini, unsur dibagi atas blok s, p, d, f, serta terdiri dari golongan utama (blok s dan p) dan golongan transisi (blok d dan f). Unsur segolongan mempunyai elektron valensi yang sama, dan yang seperiode mempunyai jumlah kulit yang sama. Unsur yang cenderung melepaskan elektron disebut logam (unsur blok s, d, f dan sebagian p) dan yang cenderung menerima elektron disebut non logam (sebagian blok p). Unsur yang dapat melepaskan atau menerima elektron disebut metalloid (sebagian kecil blok p). Kemiripan sifat unsur terdapat dala arah vertikal (segolongan), arah horizontal (seperiode) serta arah diagonal (mempunyai jari-jari yang hampir sama). Unsur mempunyai sifat periodik dalam jari-jari atom, energi ionisasi, affinitas elektron, dan keelektronegatifan. Keperiodikan itu berguna dalam menentukan atau membandingkan sifat dua unsur atau lebih dalam segolongan/seperiode.