Materi pelajaran

STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK DAN IKATAN KIMIA

  1. TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM

Teori yang mendasari

  • Teori  /hokum Einstein dikenal dengan energi foton

E= mc2

artinya suatu materi yang bermasa 1 gram mempunyai energi sebasar  8.9874 x 10 10 kj.

Menurut Einstein radiasi gelombang  elktromagnetik mempunyai sifat partikel  dan radiasi ituDikenal dengan energi foton.

  • Teori  Max Planck

Menurut planck radiasi gelombang elektromagnetik bersifat diskrit artinya suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnetik dalam ukuran paket-paket kecil yang disebut dengan kuanta/kuantum.

Besarnya energi itu tergantung kepada frekuensi dan panjang gelombang radiasinya.

E  = hv

     E=   hc/λ

E = Energi foton

h  = tetapan planck (h= 6.63×10-34 js)

energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, semakin besar panjang gelombang semakin kecil  energi fotonnya.

  • Hipotesis Louis de Broglie

Menurut de Broglie suatu benda bermasa m  yang bergerak dengan kecepatan v membentuk gelombang sebesar

λ  = h/mv

Sehingga  de Broglie menyimpulkan bahwa materei dapat btersifat sebagai  partikel dan dapat bersifat  sebagai gelombang . electron sebagai partikel  juga mempunyai sifat gelombang. Hal inilah yang mendasari lahirnya teori atom mekanika kuantum  atau teori mekanika gelombang. Teori  ini membantah teori Borh yang menyatakan bahwa gerakan partikel berbentuk lintasan tetapi  gerakan partikel berbentuk gelombang.

  • Azas ketidak pastian Heisenberg

Menurut Werner Heisenberg posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat ditentukan secara bersamaan. Semakin dapat ditentukan posisi suatu partikel maka semakintidak dapat ditentukan momentum suatu partikel dan sebaliknya, keadaan itu ditulisnya dalam suatu persamaan sebagai berikut:

(Δx)(Δp) ≥ h/2π

Δp  = kesalahan momentum

Δx  =  kesalahan posisi

Semakin kecil Δp maka semakin besar Δx, semakin besarΔp maka semakin kecil Δx

  • Persamaan schrodinger

Posisi dan momentum suatu partikel tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan adalah daerah kebolehjadian menemukan electron yang disebut dengan orbital. Orbital  secara teori digambarkan oleh Erwinschrodinger sebagai suatu persamaan fungsi gelombang yang dikenal dengan nama persamaan schrodinger, dimana suatu partikel bermasa m, energi kinetic (E) dan energi potensial (v), dengan fungsi gelombang (ψ) yang bergerak dalam ruang tiga dimensi dalam sumbu x, y, z .

Dari persamaan fungsi gelombang dapat diketahui kebolehjadian menemukan orbital electron dengan menggunakan suatu bilangan kuantum.

  1. BILANGAN KUANTUM

Erwin schrodinger menggunakan empat jenis bilangan kuantum yang mempunyai fungsi tertentu untuk menentukan bentuk dan ukuran orbital.

Erwin schrodinger menggunakan empat jenis bilangan kuantum yang mempunyai fungsi tertentu untuk menentukan bentuk dan ukuran orbital.

  1. Bilangan  kuantum utama (n).

Bilangan kuantum utama merupakan  bilangan yang menunjukan tingkat energi orbital

n merupakan bilangan bulat positif dan tidak termasuk nol.  n  =  1,2,3,….

Semakin  tinggi harga n, maka semakin  semakin  besar orbitalnya.

  1. Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth menyatakan bentuk orbital.

l  = 0              orbital s  (Sharp)

l  =  1             orbital p  (principal)

l  =   2            orbital d  (diffuse)

l  =  3             orbital f    (fundamental)

Nilai  l dimulai dari 0 sampai (n-1). Hubungan antara kulit, tingkat energi dan bentuk orbital  dapat digambarkan sebagai berikut.

Kulit K          n  =  1,  l  =  0  ,       orbital s

Kulit L         n  =  2,  l  =  0 , 1  ,   orbitas  s ,p

Kulit M        n  =  3,  l  =  0, 1, 2   orbital  s, p, d

Kulit N        n  =  4,  l  =  0, 1, 2, 3 orbital s, p, d, f

Dan seterusnya.

  1. Bilangan kuantum magnetic (m)

Bilangan kuantum magnetic menunjukan arah orbital dalam sumbu x, y, z atau orientasi orbital dalam ruang.

m bernilai negative, nol, dan positif.

Missal : jika   l  =  0  maka m = 0  orbital s

l   =  1  maka m  = –1, 0, 1 orbital px, py, pz

l   =   2  maka m = –2–1, 0,  1,  2  orbitalnya dx2 –y2, dz2, dxy, dxz, dyz

  1. Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran electron dalam orbital.

Arah perputaran  yang searah dengan jarum jam nilainya +1/2 dan arah perputaran yang berlawanan arah jarum jam  nilainya -1/2. Tingkat  energinya sama, tanda hanya untuk membedakan yang satu dengan yang lain.

C. BENTUK-BENTUK MOLEKUL

Bentuk-bentuk orbital s, p, d, dan f dapat ditunjukan oleh gambar berikut

  1. KONFIGURASI ELEKTRON

Penyebaran electron dalam orbital atom –orbital atom. Pengisian orbital atom tersebut mengikuti aturan –aturan sebagai berikut:

  1. 1.       Azas Aufbau

Pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang paling rendah kemudian ketingkat energi yang lebih tinggi. Atom berada pada tingkat energi minimum.

Dibawah ini adalah gambar tingkat energi electron

Tingkat energi orbital electron dapat juga dilihat dari diagram berikut

Berdasarkan diagram diatas urutan sub kulit dari energi terendah sampai tertinggi adalah 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d  4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 6p 7p .

  1. Aturan hund

Pengisian electron pada tingkat energi yang sama  diawali dengan pengisian sendiri-sendiri dengan spin yang paralel baru kemudian dipasangkan.

1s                   2s                                     2p

↑↓

↑↓

  1. Larangan Pauli

Larangan Pauli berbunyi tidak ada dua electron dalam orbital atom memiliki empat bilangan kuantum yang sama.

Misalnya  untuk atom He : 1s2

Atom pertama memiliki bilangan kuantum n=1, l = 0, m = 0, s = +1/2

Atom kedua memiliki bilangan kuantum     n=1, l = 0, m = 0, s =  -1/2

Dibawah ini contoh konfigurasi electron beberapa unsur dengan diagram orbitalnya.

Gambar :

Beberapa hal penting dalam penulisan konfigurasi electron

  1. 1.       Penyingkatan penulisan konfigurasi electron

Selain penulisan konfigurasi elktron berdasarkan urutan tingkat energi dalam sub kulit konfigurasi elektron dapat juga ditulis dengan menggunakan konfigurasi elektron gas mulia.

Contoh :

11Na  : 1s22s22p63s1

11Na  : [Ne] 3s1              

 

21Sc  : 1s22s22p63s23p64s23d1

21Sc  : [Ar] 4s23d1

 

  1. 2.       Kestabilan sub kulit d yang terisi penuh dan setengah penuh

Sub kulid d lebih stabil pada keadaan penuh atau setengah penuh. Atom 24Cr dan 29Cu mengalami penyimpangan aturan aufbau karena harus mengisi orbital  4s13d5  dan 4s13d9 pada kulit valensinya.

Perhatikan konfigurasi electron berikut

 

24Cr  : 1s22s22p63s23p64s13d5                         bukan   24Cr  : 1s22s22p63s23p64s23d4   

           Lebih stabil

24Cr  : 1s22s22p63s23p64s13d10                      bukan   24Cr  : 1s22s22p63s23p64s23d9   

            Lebih stabil

  1. P enulisan konfigurasi ion

Jika suatu atom melepaskan atau menerima electron maka atom akan mengalami kekurangan  atau pertambahan electron. Ion positif untuk atom yang melepaskan electron dan ion negative untuk atom yang menerima electron sebanyak muatannya.

Konfigurasi suatu ion sesuai dengan jumlah elektronnya, dan electron yang dilepaskan adalah electron dikulit terluar.

Contoh konfigurasi ion

11Na  : 1s22s22p63s1

11Na+  : 1s22s22p6

 

26Fe : 1s22s22p63s23p64s23d6

26Fe2+ : 1s22s22p63s23p63d6

 

  1. Electron valensi

Electron valensi adalah electron yang berada pada kulit terluar. Electron terluar sangat berperan dalam pembentukan ikatan kimia. Electron valensi merupakan electron yang berada pada kulit valensi. Jumlah electron pada kulit valensi menentukan nomor golongan unsur dalam system periodic, sedangkan jumlah kulit menentukan  nomor perioda.

Jenis-jenis kulit valensi

  1. ns           : unsur blok s
  2. ns np     : unsur blok p
  3. ns (n-1)d : unsur blok d
  4. Hubungan  konfigurasi ekektron denga system periodic modern

System periodic modern disusun berdasarkan nomor atom. Unsur-unsur yang terdapat pada lajur vertical yang sama disebut  unsur segolongan.  Unsur-unsur yang terdapat pada lajur horizontal yang sama disebut unsur seperioda.

Gambar system periodic

Letak unsur dalam tabkle periodi dibagi kedalam beberapa blok sesuai dengan golongan .

Blok s    : golongan IA dan IIA

Unsur blok s termasuk golongan logam aktif, kecuali He dan H. H tergolong non logam dan

He tergolong logam mulia.

Blok p    : golongan IIIA sampai VIIIA

Blok P disebut juga unsur yang representative, karena terdapat unsur logam,non logam dan metalloid.

Bok d    : golongan IB sampai dengan VIIIB

Unsur blok d disebut juga unsur transisi, semuanya tergolong logam.

Blok f      : golongan Lantanida dan Aktinida

Unsur blok f disebut juga unsur transisi dalam, semuanya tergolong logam. Unsur-unsur           aktinida bersifat radioaktif

Dibawah ini gamnbar  tabel periodic yang menggambarkan pembagian blok unsur dalam tabel periodic.

Hubungan antara konfigurasielektron dengan golongan, perioda,  dan blok dapat ditunjukan seperti table dibawah ini…

  • Hubungan antara konfigurasi electron dengan golongan

  • Hubungan konfigurasi electron dengan perioda

  • Hubungan konfigurasi electron dengan blok

Secara umum dalam system periodic dapat dilihat dari table berikut

PETA KONSEP STRUKTUR ATOM

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s