Week III - 19 September 2014

Atoms, Molecules, Ionsand

Periodic Table

Sub-topic

The atomic theory of matter The Discovery of atomic structure The Modern view of atomic structure Molecules and molecular compounds Ions and ionic compounds Naming inorganic compounds Development of the Periodic Table Electron Shells and Sizes of Atoms Ionization energy Electron Affinities Metals, nonmetals, and metalloids Group Trends for the Active Metals Group Trends for Selected Nonmetals

• untuk mengetahui bagaimana atom atom bergabung,• bagaimana mengubah bahan sesuai

dengan yang dibutuhkan • Penyusunan bagian-bagian atom akan

menentukan sifat - sifat suatu zat

Mengapa struktur atom dipelajari ?

Partikel partikel dasar pembentuk atom

1. Proton: partikel pembentuk atom yang mempunyai massa =1 sma dan bermuatan +1.

2. neutron: partikel pembentuk atom yang bermassa 1 sma dan netral.

3. elektron: partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan bermuatan -1

Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atomdisebut model atom.

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

1.Model atom Dalton

• Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

• Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

2. Model atom Thomson

• Suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi

elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral

• Kelemahan : tidak dapat menjelaskan

susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut. 

.

.

.

•

••

•

• ••

• •••

•

•

•

• •

••

•

••

•

Plum PuddingAtom

Jika atom seperti plum pudding, semua partikel seharusnya diteruskan lurus.

Kebanyakan partikel diteruskan lurus.

Beberapa partikel dapat lewat, tetapi dibelokkan.

Sngt sedikit partikel yang tidak melewati.

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Model atom Rutherford

atom tersusun dari inti atom yang bermuatan (+) dan dikelilingi e yg bermuatan (-)

Kelemahan dari Rutherford: :tidak dapat menjelaskan mengapa e tidak jatuh ke dalam inti atom

+

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Model Atom Niel Bohr

e dlm atom bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu, tidak

memancarkan energi.

Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

e dapat berpindah dr satu lintasan ke lintasan yg lain.

Perpindahan e- dari tingkatenergi tinggi ke rendah

disertai pemancaran energi.

perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke

tinggi disertai penyerapan energi (keadaan tereksitasi).

e yang bergerak pada lintasannya berada dalam keadaan stasioner, artinya e tidak memancarkan atau menyerapenergi.

E = perubahan energi (J)

h = konstanta Planck (6.626 1034 J s) = frekuensi (s1 = panjang gelombang (m)

E hhc

= =

Model Atom Bohr:Spektrum Hidrogen

Tingkat energi yang tersedia untuk atom hidrogen:

E = tingkat energi atom Hz = muatan inti (H, z = 1)n = integer,(bil kuantum)

E = 2 .1 7 8 1 0 J (1 8 2 z n/ )2

Keadaan dasar: keadaan energi terendah utk atom (n=1).

Perubahan Energi dlm Atom Hidrogen (∆E):

∆E = Ekeadaan akhir - Ekeadaan awal

awalnakhirnJE

2218 11

10178.2

soal

Hitung: energi yg dibutuhkan utk merangsang elektron hidrogen dari tingkat n = 1 ke tingkat n = 2Hitung: panjang gelombang cahaya yang harus diserap oleh atom hidrogen dalam keadaan dasar untuk mencapai keadaan tereksitasi

E = 2 .1 7 8 1 0 J (1 8 2 z n/ )2

E1 = -2.178 x 10-18 J(12/12) = -2.178 x 10-18 J

E2 = -2.178 x 10-18 J(12/22) = -5.445 x 10-19 J

E = E2 - E1 = (-5.445 x 10-19 J) – (-2.178 x 10-18 J) = 1.633 x 10-18 J

mJ

smsJ

E

hc 718

834

10216.110633.1

/109979.2)(.10626.6(

soal

Hitunglah : energi yang dibutuhkan untuk menghilangkan e- dari atom H dalam keadaan dasar.Jawab: penghilangan e- dari atom H dlm keadaan dasar :

nawal = 1 ke nakhir =

E = -2.178 x 10-18 J

energi yg dibutuhkan utk menghilangkan e- dari

atom H dlm keadaan dasar : 2.178 x 10-18 J.

soal

awalnakhirnJE

2218 11

10178.2

Warna Biru dalam kembang api sering didapat dari pemanasan CuCl sekitar 1200oC. Kemudian senyawa memancarkan cahaya biru yg memiliki panjang gelombang 450 nm. Berapa kenaikan energi (kuantum) yg dipancarkanpada 4.50 x 102 nm oleh CuCl?

E = h = (6.626 x 10-34J.s)(6.66 x 1014 s-1)

= 4.41 x 10-19J

CuCl memancarkan cahaya pada 450 nmDgn energi sebesar of 4.41 x 10-19J

E = h

1147

8

1066,61050.4

/109979.2 sxmx

smxcv

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Model Atom Mekanika Kuantum

* Tdk mungkin dpt ditentukan kedudukan dan momentum st benda secara seksama pd saat bersamaan,

* yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan e pd jarak tertentu dari inti atom”.

* Daerah ruang di sekitar inti dgn kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum

• Orbitalmenggambarkan tingkat energi e• Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama

atau hampir sama akan membentuk sub kulit. • Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.

teori kuantum

* Menurut teori kuantum kedudukan elektron-elektron di dalam kulit atau tingkat energinya ditentukan oleh bilangan-bilangan kuantum

* Ada 4 bilangan kuantum yang digunakan untuk

menentukan kedudukan elektron di dalam atom, yaitu

* Bilangan Kuantum Utama (n) * Bilangan Kuantum Azimut (l) * Bilangan Kuantum Magnetik (m) * Bilangan Kuantum Spin

Bilangan Kuantum Utama (n)

: Menyatakan kulit tempat dimana ditemukannya elektronNilai bilangan n : 1, 2, 3 sampai ke-n. Kulit diberi nama K,L,M,N

Bilangan Kuantum Azimut (l)

: Menunjukkan jumlah sub kulit yg terdpt dalam kulit. Harga bilangan kuantum azimut: l = 0, 1, 2, … (n – 1)

Bilangan Kuantum Magnetik (m)

: Menunjukkan banyaknya orbital yang terdapat di dalam tiap-tiap sub kulit.Nilai bilangan kuantum magnetik (m) : antara - l sampai + l.• Tiap harga m mengandung satu orbital • tiap orbital maksimum berisi 2 elektron.

Soal:

Tentukan ke tiga bilangan kuantum yang dimiliki oleh elektron pada subkulit 4d!

Elektron pada subkulit 4d :

Bilangan Kuantum Spin(s)

: menyatakan arah rotasi elektron pada porosnya. Ada dua arah rotasi yaitu: * searah jarum jam → nilai s=+½ → dinyatakan dgn panah keatas * berlawanan arah jarum jam → nilai s= - ½ → dinyatakan dengan panah kebawah

Hubungan ke 4 bilangan kuantum

SIMBOL UNSUR

Unsur dilambangkan oleh 1 atau 2 huruf

C12

6

SIMBOL UNSUR

Nomor massa(jumlah proton+neutron)

Nomor atom(jumlah proton/elektron)

Isotop

Atom dari unsur yang sama, tetapi nomor massa berbeda

Isotop memiliki jumlah netron yang berbeda

116C

126C

136C

146C

Ar/Mr

Dalam perhitungan yang digunakan adalah rata-rata massa.

Massa rata-rata dihitung dari isotop suatu unsur dengan kelimpahan relatifnya.

Massa 1 atom X rata-rata = {(%X1.massa X1) + (%X2.massa X2)}

% X       =     persentase atom

Massa X1   =     massa isotop ke-1

Massa X2   =     massa isotop ke-2

soal

Oksigen di alam terdiri dari 3 isotop sbb:

99,76% 0,04% 0,20%

Hitung: massa atom rata-rata (Ar) dari oksigen

16

100

1820.01704.01676.99

xxxAR

99,76% 0,04% 0,20%

soal

Tembaga memiliki dua isotop, yaitu 63Cu dan 65Cu. Jika Ar rata-rata Cu=63,5,Tentukan : % kelimpahan isotop 63Cu dan 65Cu

Misalkan, 63Cu = P1= a %,

65Cu = P2= (100-a) %

63,5 x 100 = 63a+6500-65a6350-6500 = 63a-65a

-150 = -2aa = 75

isotop 63Cu = 75% isotop 65Cu = 25 %

Konfigurasi elektron

• Dalam setiap atom telah tersedia orbital-orbital, akan tetapi belum tentu semua orbital ini terisi penuh.

• Pengisian elektron dalam orbital-orbital memenuhi beberapa peraturan. antara lain: * Prinsip Aufbau : ” elektron-elektron mulai

mengisi orbital dgn tingkat energi terendah dst“

soal

Buat Konfigurasi 20Ca

20Ca : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

disingkat menjadi Ca: [Ar] 4s2

Konfigurasi elektron gas mulia :

Skema ini digunakan untukmemudahkan dalam meng-ingat

Kaidah Hund

Elektron tidak akan berpasangan sebelum orbital dengan energi setingkat terisi

Oksigen: 1s22s22p4 Oksigen: 1s 2s 2p

Electron Configurations

Contoh-Tulis Konfigurasi elektron dari Mangan.

Mn Z = 25, memiliki 25 e−

Berdasarkan urutan mengisi subkulit, kita akan membutuhkan 7 subshells pertama

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

Subkulit S berisi 2 e−

Subkulit p berisi 6 e−

Subkulit d berisi 10 e−

2 e−

+2 = 4e−

+6 +2 = 12e−

+6 +2 = 20e−

1s 2s 2p 3s 3p 4s

Jadi konfigurasi elektronnya adalah1s22s22p63s23p64s23d5

+10 = 30e−3 d

Elektron Valensi

• Elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit yang terluar

• Elektron valensi berperan pada pembentukan ikatan kimia

• Unsur-unsur yang mempunyai elektron valensi sama mempunyai sifat-sifat kimia sama

Na (no. atom 11). [Ne]3s1

1 elektron valensi

Te (no. atom 52). [Kr]5s24d105p4

6 elektron valensi

3s

5s 5p4d

• Sifat suatu materi secara keseluruhan ditentukan oleh sifat atom-atomnya

• Oleh karena itu atom-atom digolongkan kedalam kategori yang mempunyai kesamaan sifat

• unsur disusun berdasarkan kenaikkan nomor atomnya, sifatnya akan berulang secara berkala . Penyusunan ini dinamakan Sistem Periodik

• Sistem ini terdiri dari dua deret, deret horisontal disebut periodik dan deret vertikal disebut golongan.

48

Electron Configurations and the Periodic Table

ns1

ns2

ns2

np1

ns2

np2

ns2

np3

ns2

np4

ns2

np5

ns2

np6

d1

d5 d10

4f

5f

Konfigurasi Elektron dalam Keadaan Dasar

Klasifikasi Unsur

Kolom menunjukkan Golongan. Golongan memiliki sifat kimia dan fisika yang mirip, dan juga memiliki

elektron valensi yang sama.

Baris menunjukkan periode.

Nomer Periode sesuai dengan tingkat energi dasar suatu unsur.

Apa Tingkat Energi Dasar Nickel, Ni? 4, karena berada pada baris ke-4

ORBITAL dan TABEL PERIODIK

mengisi suborbital s

Mengisi suborbital p

ORBITAL dan TABEL PERIODIK

ORBITAL dan TABEL PERIODIK

Mengiisi suborbital d

soal

Tentukan golongan dan periode unsurNo: 15 , 19, 24, 25,26,27,28, 29,30

Kecenderungan Periodik

Energi Ionisasi Afinitas Elektron Jari-jari Atom

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

4 p+

2e-

2e-

12 p+

2e-

8e-

2e-

Be (4p+ and 4e-)

Group IIA

Mg (12p+ and 12e-)

Ca (20p+ and 20e-)

16 p+

2e-

8e-

2e-

8e-

Li (3p+ and 3e-)

Periode 2

Be (4p+ and 4e-) B (5p+ and 5e-)

6 p+

2e-

4e-

C (6p+ and 6e-)

8 p+

2e-

6e-

O (8p+ and 8e-)

10 p+2e-8e-

Ne (10p+ and 10e-)

2e-

1e-

3 p+

2e-

2e-

4 p+

2e-

3e-

5 p+

Energi Ionisasi

Energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari atom gas atau ion.

X(g) → X+(g) + e–

Mg → Mg+ + e– I1 = 735 kJ/mol (1st IE)

Mg+ → Mg2+ + e– I2 = 1445 kJ/mol (2nd IE)

Mg2+ → Mg3+ + e– I3 = 7730 kJ/mol (3rd IE)

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

Energi Ionisasi pertama meningkat dr kiri ke kananMengapa ???

* Energi ionisasi ditentukan oleh muatan inti dan jari-jari atom

* Makin besar muatan inti makin kuat elektron tertahan, sehingga diperlukan energi ionisasi yang makin besaruntuk melepaskan elektron dari atom

* Makin kecil jari-jari, makin kuat tarikan inti terhadap elektron sehingga energi ionisasi makin besar.

Besarnya energi ionisasi sesuai dengan tanda panah,

Semakin ke kanan Energi Ionisasi meningkat

Semakin ke atas, energi ionisasi meningkat

Golongan VIII memiliki energi ionisasi terbesar

Affinitas elektron:

: besarnya energi yang dibebaskan pada saat

atom suatu unsur dalam keadaan gas

menerima elektron

Keelektronegatifan :

: kemampuan atom suatu unsur untuk

menarik elektron ke arah intinya dan digunakan bersama

Tren pada Karakter Logam

soal

Ion X+2 , mempunyai konfigurasi elektron 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p6

Tentukan: unsur X termasuk pada golongan berapa.

Jawab: Konfigurasi X+2 : 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p6 → X melepas 2 elektronKonfigurasi X : 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p6 5s2 → X golongan II A

Ion

Saat atom kehilangan atau memdapat elektron, maka menjadi ion. Kation bermuatan positif dan dibentuk oleh unsur di

sisi kiri garis merah. Anion bermuatan negatif dan dibentuk oleh unsur di

sisi kanan garis merah.

Konfigurasi elektron gas mulia

Gas mulia memiliki 8 elektron valensi. Krecuali He, hanya 2 electrons.

Gas mulia bersifat iner. He and Ne praktis inert.

Alasan gas mulia sehingga non-reaktif adalah bahwa konfigurasi elektron gas mulia sangat stabil.

Semua ingin seperti Gas Mulia!

Logam-logam alkali :

memiliki satu e- lebih banyak dari gas mulia sebelumnya.

Dalam reaksi mereka, logam alkali cenderung kehilangan e-, sehingga konfigurasi elektron = gas mulia.

Membentuk kation dgn muatan +1.

7474

Konfigurasi elektron halogen memiliki satu e- lebih sedikit dibandingkan gas mulia

Dalam reaksi dgn logam, halogen cenderung utk mendptkan e- dan mencapai konfigurasi elektron gas mulia ,membentuk anion muatan -1

Dalam reaksi dgn nonmetals, cenderung untuk berbagi e- sehingga masing-masing mencapai konfigurasi elektron gas mulia.

Semua ingin seperti Gas Mulia!