REVIEW
KIMIA DASAR
PERTEMUAN
10
LUSI
SULISTIANI
RRA1C217001
DOSEN
PENGAMPU :
Dr.
YUSNELTI M.Si
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
JURUSAN
PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
JAMBI
2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Atom adalah satuan unit terkecil
dari sebuah unsur yang memiliki sifat-sifat dasar tertentu. Setiap atom terdiri
dari sebuah inti kecil yang terdiri dari proton dan neutron dan sejumlah
elektron pada jarak yang jauh. Pada tahun 1913 Neils Bohr pertama kali
mengajukan teori kuantum untuk atom
hydrogen. Model ini merupakan transisi antara model mekanika klasik dan
mekanika gelombang. Karena pada prinsip fisika klasik tidak sesuai dengan
kemantapan hidrogen atom yang teramati.
Posisi elektron model Bohr masih
tidak dapat ditentukan secara pasti. Erwin Schrodinger datang menengahi dengan teori kebolehjadian-nya dimana daerah
dengan peluang terbesar ditemukannya elektron disebut sebagai orbital yang digambarkan seperti
titik-titik awan yang membentuk ketebalan tertentu. Semakin tebal awan
orbitalnya, semakin besar juga peluang untuk menemukan elektron di dalam
orbital itu. Penentuan posisi elektron di dalam orbital itulah yang kita kenal
sekarang sebagai konfigurasi elektron.
1.2
Tujuan
Tujuan penulisan
makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat mengetahui
struktur elektronik dan susunan berkala
2. Dapat mengetahui
radiasi elektromagnetik dan susunan berkala
3. Dapat mengetahui
struktur atom dan teori Bohr
4. Dapat mengetahui sifat
gelombang benda: mekanisme gelombang
5. Dapat mengetahui
perputaran elektron (spin) dan prinsip pembatasan (pauli)
6. Dapat mengetahui
konfigurasi elektron unsur-unsur
7. Dapat mengetahui
susunan berkala dan konfigurasi elektron
8. Dapat mengetahui bentuk
orbital atom
9. Dapat mengetahui
perbedaan sifat dikaitkan dengan struktur atom
BAB II
PEMBAHASAN
STRUKTUR
ELEKTRONIK DAN SUSUNAN BERKALA
Kenyataan yang ditemukan dalam kimia, merupakan bagian
yang sangat vital dalam ilmu kimia. Kita belum dapat menayatakan 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 bagaimana zat menunjukkan sifatnya, kita perlu juga
mengetahui apa sebabnya. Apa sebabnya ada unsur logam dan ada pula unsur
nonlogam. Mengapa senyawa-senyawa nonlogam—berbentuk molekuler dimana senyawa
logam-non logam cenderung berbentuk ion. Dalam susunan berkala mengapa
banyak tempat-tempat yang kosong? Mengapa tidak ada unsur-unsur yang mengisi
tempat tersebut? Contoh-contoh ini merupakan sebagai pertanyaan yang muncul
setelah kita pelajari kenyataan yang ada. Untuk mencari jawaban pertanyaan ini
merupakan bagian yang penting dari penelitian kimia dan hal ini merupakan suatu
cara mempersiapkan kita dengan pengertian mendasar mengenai proses dasar yang
mengatur dunia kita ini.
Suatu atom terdiri dan proton dan neutron dimana intinya terletak
ditengah-tengah atom dan dikelilingi sejumlah elektron agar atom itu netral. Gambaran struktur
atom
sudah cukup untuk menerangkan beberapa sifat unsur misalnya adanya isotop—tetapi belum dapat menerangkan sifat-sifat kimia dan fisika
atom tersebut.
Jika atom bereaksi, hanya bagian luamya yang berhubungan.
Iminya sangat kecil dan terletak jauh sekali dalam atom, sehingga inti-inti ini
tidak pernah berhubungan. Oleh sebab itu persamaan dan perbedaan di antara
atom-atom dari bermacam-macam unsur harus diteliti dengan cara bagaimana
elektron ini disusun dibagian luar atom. Penyusunan elektron ini disebut struktur
elektronik atom.
Bab ini dimulai dengan penjelasan dari hasil percobaan
yang dapat membantu kita memecahkan rahasia struktur elektron dan menerima
teori yang terbaru. Tujuan kiw adalah agar kita inampu menjabarkan struktur
elektron suatu atom dan menghubungkan letak atom itu dalam susunanberkala. Dari
pengetahuan ini kita dapat mulai mengerti beberapa kecenderungan sifat-sifat
kimia dan fisika dari unsur-unsur.
RADIASI
ELEKTROMAGNETIK DAN SPEKTRUM ATOM
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. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk
radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Gelombang
elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termasuk
gelombang transversal.
Setiap
muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik.
Waktu 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 = Hν, di mana E
adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 −34 J·s —
dan ν adalah frekuensi gelombang.
Einstein kemudian memperbarui rumus ini
menjadi Ephoton = hν.
Spektrum
elektromagnetik adalah
rentang semua radiasi
elektromagnetik yang
mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan (lihat juga
tabel dan awalan SI):
- Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz
- Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz
- Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 μeVm
Spektrum
elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar
gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan
gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini
sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara
historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam
mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di
atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam
frekuensi untuk energi rendah (λ ≥ 0,5 mm). Istilah "spektrum optik" juga masih digunakan secara
luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup
sebagian rentang panjang gelombang saja (320 - 700 nm).
STRUKTUR
ATOM DAN TEORI BOHR
Model atom Bohr
|
Dengan massa
dan ukuran elektron yang sangat kecil, mengakibatkan pergerakan elektron
layaknya sebuah partikel foton. Alhasil, elektron dapat dianggap sebagai sebuah
partikel yang bergerak seperti partikel-partikel foton. Dengan demikian,
pergerakan elektron tidak dapat dianggap seperti pergerakan benda-benda pada
umumnya dan pada elektron sendiri tidak berlaku mekanika klasik.
Secara
atomik dan subatomik, pergerakan elektron dapat dijelaskan dengan memahami
hukum mekanika kuantum. Yaitu sebuah pemahaman yang melandaskan pengertian pada
perilaku elektron dalam sebuah atom dan kristal padat. Secara sederhana dan
prinsipil, mekanika kuantum dapat dijelaskan dengan memahami struktur model
atom Bohr pada atom hidrogen.
Menurut
Bohr, elektron yang bergerak mengelilingi inti atom diasumsikan sebagai
pergerakan diskontinu pada setiap orbital. Asumsi tersebut didasarkan atas
percobaan terhadap model atom rutherford. Rutherford menyatakan bahwa
pergerakan elektron mengitari inti atom pada orbit yang stabil. Namun, hal ini
memiliki sebuah permasalahan ketika sebuah atom diberikan radiasi
elektromagnetik. Elektron yang terkena radiasi elektromagnetik akan mengalami
kehilangan energi dan hasilnya berpindah ke posisi yang lebih dekat dengan inti
atom.
Hal tersebut
disadari oleh Bohr, yang akhirnya menyatakan bahwa peredaran elektron mengitari
inti aom berada pada suatu tingkat energi tertentu. Tingkat energi tertentu
inilah yang disebut dengan orbital pada atom. Setiap orbital memiliki tingkat
energi yang berbeda-beda. Orbital terdalam memiliki tingkat energi yang paling
rendah sedangkan orbital terluar memiliki tingkat energi paling tinggi.
Simbolisasi dari tingkat-tingkat energi atau orbital-orbital (kulit) digunakan
huruf K, L, M, N, dan seterusnya.
Perbedaan
tingkat energi pada setiap orbital mengindikasikan tentang jumlah-jumlah
elektron yang bisa ditempati. Bohr menyatakan bahwa, besarnya jumlah energi
yang dapat ditampung oleh setiap orbital berdasarkan persamaan 2n^2. Hasilnya
adalah, untuk orbital K terdapat maksimum 2 elektron, L terdapat 8, M terdapat
maksimum 18, dan N sebesar 32.
Dengan
adanya perbedaan energi yang berarti bahwa setiap elektron memiliki
energi-energi tertentu, apakah sebuah atom (yang memiliki jumlah elektron
tertentu) meradiasian energinya? Jawabannya tidak, ketika sebuah atom dalam
keadaan stabil itu berarti elektron tidak memberikan radiasi. Namun, keadaan
stabil bukan berarti setiap atom atau dalam hal ini setiap elektron tidak menyerap
energi. Oleh karenanya, ketika elektron menyerap energi ia akan mengalami
kuantisasi atau tereksitasi (terlempar) dari posisi awal ia beredar.
Proses
penyerapan energi ini mengakibatkan elektron memiliki energi yang tinggi dan ia
akan melompat ke kulit dengan energi yang sesuai. Proses ini yang disebut
dengan quantum jump atau lompatan kuantum. Selanjutnya, elektron dapat
meradiasikan energi yang diserapnya untuk mencapai posisi yang stabil. Proses
pelepasan energi (pelepasan radiasi) ini mengakibatkan elektron kembali ke
posisi awalnya. Model atom Bohr sangat efektif untuk menjelaskan unsur-unsur
dengan konfigurasi elektron yang simpel.
SIFAT
GELOMBANG BENDA : MEKANISME GELOMBANG
Gelombang adalah
gejala perambatan suatu gangguan melewati suatu ruang, dimana setelah gangguan
tersebut lewat keadaan ruang akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum
gangguan itu datang. Gelombang merupakan salah satu cara perpindahan energi.
Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Gelombang memiliki
sifat dualisme, yaitu dapat bersifat sebagai partikel dan gelombang. Gerak
gelombang sangat erat kaitannya dengan gerak osilasi. Karakteristik gerak
osilasi atau gerak yang berulang-ulang tersebut merupakan gerak yang bersifat
periodik.
Sifat-sifat Gelombang antara lain :
• Refleksi (pemantulan)
Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul.
• Refraksi (Pembiasan Gelombang)
Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda
• Interferensi Gelombang
Intrerferensi gelombang akan terjadi pada dua buah gelombang yang koheren.
• Difraksi Gelombang
Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit.
• Dispersi Gelombang
Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium.
Sifat-sifat Gelombang antara lain :
• Refleksi (pemantulan)
Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul.
• Refraksi (Pembiasan Gelombang)
Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda
• Interferensi Gelombang
Intrerferensi gelombang akan terjadi pada dua buah gelombang yang koheren.
• Difraksi Gelombang
Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit.
• Dispersi Gelombang
Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium.
Ada beberapa mekanisme
dasar perambatan gelombang elektromagnetik yang dikenal, yaitu :
Refleksi
(Pemantulan)
Refleksi
terjadi ketika gelombang elektromagnetik mengenai obyek yang
memiliki dimensi lebih besar dibandingkan dengan panjang
gelombang sinyal dari pemancar gelombang.
Refleksi terjadi pada
permukaan bumi, bangunan, tembok, dan penghalang yang lain. Ketika
gelombang radio mengenai bahan dielektrik sempurna,
sebagian dari energinya ditransmisikan ke medium kedua, dan
sebagian lagi dipantulkan kembali ke medium pertama
sehingga tidak ada kehilangan energi karena penyerapan.
Jika medium kedua adalah konduktor yang sempurna, maka semua energinya terpantul kembali ke medium pertama tanpa kehilangan energi.
Jika medium kedua adalah konduktor yang sempurna, maka semua energinya terpantul kembali ke medium pertama tanpa kehilangan energi.
Scattering
(Hamburan/Penyebaran)
Scattering terjadi
ketika medium dimana gelombang merambat mengandung obyek yang
lebih kecil dibandingkan dengan panjang sinyal gelombang
tersebut dan jumlah obyek perunit volume sangat besar.
Gelombang tersebar dihasilkan dari permukaan kasar, benda kecil, atau
obyek seperti tiang lampu dan pohon.
Refraksi
(Pembiasan)
Refraksi
digambarkan sebagai pembelokan gelombang radio yang melewati medium yang
memiliki kepadatan yang berbeda. Dalam ruang hampa udara, gelombang
elektromagnetik merambat pada kecepatan sekitar 300.000 km/detik. Ini
adalah nilai konstan c, yang umum disebut dengan
kecepatan cahaya tetapi sebenarnya merujuk kepada kecepatan cahaya dalam
ruang hampa.
Dalam udara, air,
gelas, dan media transparan, gelombang elektromagnetik merambat pada
kecepatan yang lebih rendah dari c.
Ketika suatu
gelombang elektromagnetik merambat dari satu medium ke medium
lain dengan kepadatan berbeda maka kecepatannya akan
berubah. Akibatnya adalah pembelokan arah gelombang pada batas kedua
medium tersebut. Jika merambat dari medium yang kurang padat ke medium
yang lebih padat, maka gelombang akan membelok ke arah medium yang lebih
padat.
Difraksi
(Lenturan)
Difraksi terjadi
ketika garis edar radio antara pengirim dan penerima dihambat oleh
permukaan yang tajam atau dengan kata lain kasar. Pada frekuensi tinggi,
difraksi, seperti halnya pada refleksi, tergantung pada ukuran objek yang
menghambat dan amplitudo, fase, dan polarisasi dari gelombang pada titik
difraksi.
PERPUTARAN
ELEKTRON (SPIN) DAN PRINSIP PEMBATASAN (PAULI)
Perputaran (spin)
elektron dapat menimbulkan momen magnetik. Ada 2 kemungkinan perputaran, yang
keduanya saling berlawanan arah. Salah satu diberi tanda +½ dengan notasi
penulisan anak panah ke atas, sedangkan arah lain diberi tanda -½ dengan notasi
penulisan anak panah kebawah.
Benda yang
berputar memiliki momentum sudut. Vektor momentum sudut yang berkaitan dengan
bilangan kuantum s ini adalah S dengan panjang :
Arah momentum
sudut ditentukan oleh komponen vektor pada sumbu z, yaitu sumbu tegak pada sistem koordinat 3 dimensi.
= 
dengan 
½ atau -½
Pada tahun 1925,
S.A. goudsmit dan G. uhlenbeck (ahli fisika asal Belanda), mengusulkan bahwa
electron memiliki momentum sudut intrinsic yang bebas dari momentum sudut
orbitalnya dan yang berkaitan dengan momen magnetik.
Asas larangan Pauli adalah prinsip mekanika
kuantum yang dirumuskan oleh fisikawan Austria Wolfgang
Pauli pada tahun 1925. Dalam bentuk yang paling sederhana untuk elektron pada
atom tunggal, aturan ini menyatakan bahwa tidak ada dua elektron yang memiliki bilangan
kuantum yang sama. Jadi bila n, l, dan ml
kedua elektron semuanya sama, ms haruslah berbeda, sehingga kedua
elektron tersebut memiliki spin berlawanan. Secara lebih umum, tidak ada dua
fermion identik (partikel dengan spin pecahan) boleh menduduki keadaan kuantum
yang sama secara bersamaan.
Kita misalkan ada sebuah sistem yang terdiri atas
beberapa partikel identik. Dalam mekanika klasik, identitas masing-masing
partikel tidak menimbulkan konsekuensi khusus. Sebagai contoh, beberapa bola
identik yang menggelinding di meja billiard. Adalah sangat mungkin sekali,
untuk mengikuti gerak masing-masing bola secara individual, misal saja dengan
menggambarkan bekas lintasan gerak bola itu. Kita dengan mudah dapat mengatakan
bahwa bola satu bergerak pada lintasan tertentu, sedang bola dua bergerak pada
lintasan tertentu yang lain, begitu seterusnya. Jadi, meskipun bola-bola tersebut
identik, kita dapat mengenalinya dengan memperhatikan lintasan yang ditempuhnya.
Jadi identitas bola tidak berpengaruh pada gerak bola-bola ini.
Dalam mekanika kuantum, prinsip ketidakpastian menyatakan
bahwa kita tidak dapat mengikuti lintasan eksak yang ditempuh oleh sebuah
partikel mikroskopik. Jika partikel mikroskopik, semuanya mempunyai perbedaan
massa, atau muatan atau spin, maka kita dapat menggunakan perbedaan itu untuk
mengenali satu partikel dari partikel yang lain. Tetapi, jika semua partikel
tersebut identik, dan satu-satunya cara yang kita miliki hanyalah mengikuti
lintasan sebagaimana dalam mekanika klasik, maka pengenalan dengan cara ini
akan kehilangan kemampuan dalam mekanika kuantum, karena adanya prinsip
ketidakpastian. Oleh karena itu, fungsi gelombang masing-masing dalam suatu
sistem yang terdiri atas interaksi beberapa partikel identik, pasti tidak dapat
dikenali, artinya sangat tidak mungkin untuk menentukan fungsi apa untuk partikel
yang mana.
Telah kita
ketahui, bahwa ada dua kemungkinan kasus untuk fungsi gelombang partikel
identik, yaitu kasus simetrik dan anti simetrik. Namun fakta-fakta eksperimen menunjukkan
bahwa untuk elektron, hanya kasus antisimetrik yang terjadi. Jadi kita mempunyai
sebuah postulat tambahan dalam mekanika kuantum, yang menyatakan bahwa fungsi
gelombang untuk sistem elektron harus antisimetrik terhadap pertukaran
dua elektron
sembarang. Postulat yang penting ini Prinsip Pauli sesuai dengan nama
fisikawan
Wolfgang Pauli.
gerak Pauli menunjukkan bahwa teori medan
kuantum relativistik meng-indikasikan bahwa partikel yang spin-nya tengahan ( s
= 23 , 2 1 dan seterusnya ) mempunyai fungsi gelombang antisimetrik, sedang
partikel dengan spin bilangan bulat ( s = 0, 1, 2 dan seterusnya) mempunyai
fungsi gelombang simetrik, Fakta-fakta eksperimen ternyata menuntun kita pada
kesimpulan yang sama. Partikel yang mempunyai fungsi gelombang antisimetrik seperti
elektron disebutfermion ( sesuai dengan nama Enrico Fermi) sedang partikel yang
mempunyai fungsi gelombang simetrik disebutboson ( sesuai dengan nama S.N.
Bose).
Prinsip
Pauli mempunyai konsekuensi menarik terhadap sistem fermion identik.
Persyaratan
antisimetrik menyatakan bahwa:
ψ ( q1,
q2,.q3. . . . .,qn.) =−ψ ( q2,
q1,.q3. . . . .,qn.)
(10-19)
Jika
elektron 1 dan 2 mempunyai koordinat dan spin yang sama, maka q1 = q2,
sehingga:
ψ ( q1,
q1,.q3. . . . .,qn.) =−ψ ( q1,
q1,.q3. . . . .,qn.)
2ψ =0
ψ ( q1,
q1,.q3. . . . .,qn.) = 0
(10-20)
Jadi dua
elektron dengan spin yang sama mempunyai probabilitas nol untuk dijumpai pada titik yang sama dalam ruang tiga dimensi.
(Yang dimaksud dengan spin sama adalah mempunyai nilai ms yang sama). Karenaψ
merupakan fungsi kontinum, maka arti dari (10-20) adalah bahwa probabilitas
untuk mendapatkan dua elektron dengan spin sama berada pada posisi berdekatan
adalah sangat kecil. Jadi prinsip Pauli memaksa elektron yang spin-nya sama berada pada jarak saling
berjauhan satu terhadap yang lain; untuk mendeskripsi hal ini, orang sering
menyebut tolakan Pauli di antara beberapa elektron. Tolakan ini bukan gaya
fisik yang real, tetapi hanya refleksi dari fakta bahwa fungsi gelombang
elektronik harus antisimetrik terhadap pertukaran elektron.
.
KONFIGURASI
ELEKTRON UNSUR-UNSUR
Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran
(pengisian) elektron-elektron dalam. Seperti yang telah dibahas dalam bab
Struktur Atom, di dalam 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
dan Tabel 1.
gambar konfigurasi elektron
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.
bilangan kuantum elektron
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 seperti urutan subkulit yang terlihat pada Gambar 2.
aturan penulisan 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.
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 3d104p6 5s2atau [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 3d9.
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.
SUSUNAN
BERKALA DAN KONFIGURASI ELEKTRON
Konfigurasi
elektron sangat erat hubungannya dengan system periodik unsur (susunan
berkala). Seperti telah kalian ketahui bahwa sifat-sifat unsure sangat
tergantung pada jumlah elektron valensinya. Jika jumlah elektron luar yang
mengisi orbital dalam subkulit sama dengan bilangan kuantum utama (n), maka
atom unsur tersebut pasti terletak pada golongan yang sama (selain yang
berbentuk ion). Sedangkan nilai n (bilangan kuantum utama) yang terbesar
menunjuk nomor periode unsur tersebut dalam sistem periodic unsur. Misal
konfigurasi elektron unsur K sebagai berikut:
19K : 1s2 2s2 2p6
3s2 3p6 4s1.
Nilai n terbesar
adalah 4, maka K menempati periode 4.
Untuk menentukan
golongan unsur dalam sistem periodic berdasarkan konfigurasi elektron, perlu
dilihat pada jenis dan jumlah elektron terluar yang menempati kulit yang sama.
Golongan utama (Golongan A),
pada golongan ini electron valensi menempati subkulit s atau subkulit s dan p.
Golongan transisi (Golongan B),
pada golongan ini electron valensi menempati subkulit s dan d.
Untuk lantanida dan aktinida,
elektron valensi menempati subkulit s dan f. Tapi jumlahnya tidak menentukan
golongan, karena lantanida dan aktinida tidak mempunyai golongan.
Jika
pengamatan kalian pada kegiatan mandiri benar, maka akan diketahui adanya
hubungan antara konfigurasi electron atom unsur-unsur dengan sistem periodik,
baik mengenai golongan maupun periodenya. Sehingga dapat dikatakan bahwa sistem
periodik dapat digunakan untuk meramalkan konfigurasi elektron atom unsur-unsur.
Berdasarkan
kesamaan konfigurasi elektron, terluar dapat dikelompokan unsur-unsur tersebut
dalam blok berikut.
Blok s.
Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar pada orbital s terletak pada
golongan IA dan IIA, kecuali unsure H dan He. Unsur-unsur ini merupakan logam
yang reaktif. Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx, maka unsure
tersebut terletak pada golongan xA.
Blok p. Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar pada
orbital p, terdapat dalam golongan IIIA, IVA, VA, VIA,
VIIA, dan VIII. Golongan unsur-unsur ini meliputi logam, metaloid, dan non
logam. Misal konfigurasi elektron terluar adalah npy, maka unsure tersebut
terletak pada golongan (2 + y)A.
Blok d. Konfigurasi elektron terluar d terdapat dalam unsurunsur transisi,
yaitu golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, dan IIB. Misal konfigurasi
elektron terluar adalah nsx (nd)z, maka unsur tersebut terletak pada
golongan (x + z)B. Jika:
a. x + z = 8, x + z
= 9, dan x + z = 10, maka unsur terletak pada golongan VIIIB;
b. x + z = 11, maka
unsur terletak pada golongan IB;
c. x + z = 12, maka
unsur terletak pada golongan IIB.
Blok f . Blok f merupakan golongan unsur lantanida dan aktinida. Golongan ini
disebut juga golongan transisi dalam.
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).
Bentuk Orbital s p d f
Gambar 1. Macam-macam bentuk orbital.
Dengan memahami uraian berikut, kalian akan
mengetahui bentuk orbital s, p, d, dan f.
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.
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 : fxyz
2) kelompok kedua : fx(z2 - y2), fy(z2 - x2), fz(x2
- y2)
3) kelompok ketiga : fx3, fy3,
fz3
Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur
transisi yang letaknya lebih dalam.
Materi Kimia :
Distribusi kerapatan elektron dalam orbital 1s, 2s,
dan 3s
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.
PERBEDAAN
SIFAT DIKAITKAN DENGAN STRUKTUR 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.
Sifat-Sifat Atom
1. SifatNuklir
Sifatnuklir (radioaktif) hanyadimilikiolehunsur-unsur
atom yang memilikinomor atom lebihdari 82. Dari sekitar 339 nuklida yang
sudahditemukansecaralami di bumi, sebanyak 269
diantaranyabelumterpantausecaramenyeluruh. Padaunsurkima, 80 dariunsur yang
diketahuimemilikisatuataulebih isotope stabil. Unsur 43, 63, dansemuaunsur yang
memilikinomor atom lebihdari 82 tidakmemiliki isotope stabil. Hal inilah yang
menyebabkanunsurtersebutmemilikisifatradioaktif.
2. Massa Atom
Jumlahkeseluruhandaripartikeldasardalamsuatu atom
disebutdengannomormassa. Massa atom dalamkeadaandiamdinilaidenganmenggunakansatuan
Dalton. Massa atom dalamunsur yang berbedamemilikimassa yang bervariasi. Massa
tersebuttergantungdarijumlah proton dan neutron dalamintinya. Semakinbesarmassa
atom, makasemakinkecillah atom tersebut.
3. Nomor Atom
Atom-atom dalamzat yang berbedamemilikijumlah proton
yang tidaksama dalamintinya. Jumlah
proton dalamintiinidisebutdengannomor atom.
4. Gaya Atom
Gaya elektromagnetikmenjagaelektron
yang bermuatannegatif agar tetapberada
orbit sekelilingintimuatanpositif. Terdapatgayatarikinti yang merupakangaya
paling kuat yang menjaga proton dan neutron tetapberadadalaminti atom. Gaya
intiseratus kali lebihkuatdaripadagayaelektromagnetik.
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar