Tugas 1

[HOME]

DAFTAR ISI

3.6 Penataan Elektron dalam atom

3.7 Suatu Tabel Berkala Modern

3.8 Sub-tingkatan Energi (energy Sublevels)

3.9 Kegunaan Tabel Berkala

1. Video

2. Kondisi 

3. Link Download

3.6 Penataan Elektron dalam atom [KEMBALI]

        Konsep rutherford mengenai inti atom positif, kecil masif yang dikitari elektron elektron negatif. mengikuti rutherford, tari fisika mengambil pengandaian dasar bahwa partike dengan muatan berlawanan dalam atom yakni proton dan elektron, saling menarik menurut hukum yang memberikan perilaku partikel yang bermuatan listrik berukuran besar. Charles Coulomb menemukan dalam tahun 1784 bahwa gaya antara dua titik bermuatan adalah berbanding lurus dengan besarnya muatan-muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara cara dua titik itu:

   Jika muatan beralawanan tanda gaya itu bersifat tarik-menarik, jika sama itu tolak-menolak. Lambang untuk muatan elektron adalah e. Muatan suatu proton sama besar tetapi berlawanan arah, maka muatan itu juga e. Jika banyaknya proton dalam inti adalah Z, maka muatan inti adalah Ze. Para peneliti menalarkan bahwa jika mereka dapat menentukan hukum coulomb untuk menentukan jarak relatif, d, antara inti dan berbagai elektron itu:

               

Untuk sebuah atom suatu unsur Ze² adalah konstan, maka dapatlah dikatakan bahwa makin besar gaya tarik antara inti dan elektron, makin kecil jarak antara inti dan elektron itu.

3.6.1 Energi Pengionan Atom-atom. Untuk mengukur gaya tarik antara Elektron-elektron dan suatu inti positif , dapatlah ditentukan energi pengionan atom-atom. Energi pengionan adalah  banyaknya energi yang perlu untuk mementalkan elektron dari dalam sebuah elektron dan membentuk ion. Satu cara untuk menetukan energi pengionan sebuah atom ialah dengan mengukur energi minimum elektron-elektron yang melaju ( sinar katode) yang diperlukan untuk mementalkan elektron dari dalam atom-atom gas. Energi elektron dinyatakan dalam elektron volt; satu elektron volt (eV) ialah energi yang diperoleh sebuag partikel bermuatan listrik tunggal bila partikel ini jatuh melewati suatu potensial 1volt. Besarnya energu inti disebut energi pengionan pertama:

               

               

1.  Litium, Li (Z = 3) natrium, Na (Z = 11), dan Kalium, K (Z = 11), atom-atomnya mempunyai energii pengionan pertama terkecil untuk 22 unsur itu. Hal ini menyarankan bahwa masingg-masinng mempunyai satu elektron yang mudah dibuang.
2. Berilium, Be (Z = 4), magnesium, Mg (Z = 12), dan kalsium, Ca (Z = 20), masing-masing atomnya mempunyai atomnya mempunyai energi pengionan pertama dan kedua yang kecil dibandingkan dengan energi ketiganya. 
3. Atom Helium, He (Z = 2), neon, Ne (Z = 10), dan argon, Ar (Z = 18), masing-masing mempunyai energi pengionan pertama yang sangat besar. Ini berarti atom-atom ini mengikat erat-erat semua elektron.

Elektron-elektron dalam atom diduga di tata sekitar inti inti atom dalam posisi yang dikenal sebagai tingkat energi. Elektron-elektron Luar yang cukup jauh dari Eleltrn-elektron lain diKatakan berada dalam tingkat energi Lebih tinggi. Elektron-elektron dalam yang lebih dekat ke inti adalah dalam tingkatan energi lebih rendah.

               

3.6.2.  Perilaku berskala unsur-unsur. Dalam tabel menunjukkan suatu pola bertambahnya harga yang disusul dengan penurunan. Tiap periode mulai dengan unsur yang mempunyai energy pengionan pertama yang relative rendah dan berakhir dengan unsur yang energinya tinggi. Unsur unsur dapat ditata dalam tujuh periode sebagai berikut :

Periode 1   2 unsur       H s/d He

Periode 2   8 unsur       Li s/d Ne

Periode 3   8 unsur       Na s/d Ar

Periode 4   18 unsur     K s/d Kr

Periode 5   18 unsur     Rb s/d Xe

Periode 6   12 unsur     Cs s/d Rn

Periode 7           ?           Fr s/d ?

Periode ke-7 dianggap belum lengkap saat ini. Penemuan terakhir dilaporkan (1977) iyalah unsur nomor 107, yang belum diberi nama

masing-masing dari ke-6 periode yang telah lengkap berakhir dengan unsur yang mengikat erat erat semua elektronnya. Kecuali untuk helium, masing-masing atom ini memiliki 8 elektron dalam tingkatan energi terluarnya. Garena ke-6 unsur pembentuk gas ini terkenal dengan ketidak aktifan yang secara kimia, mereka disebut gas mulia.

Kelihatannya terdapat korelasi antara energi pengionan dan reaktivitas kimia. Atom atom dengan energi pengionan pertama rendah dari tiap periode, Li,Na,K,Rb,Cs, dan Fr, bersifat luar biasa

 reaktif dalam perilaku kimia, sedangkan atom atom dengan energi pengionan pertama tertinggi dalam tiap periode, He,Ne,Ar,Kr,Xe dan Rn, adalah yang paling tak reaktif di antara semua unsur.

Setelah penemuan nomor atom, ilmuwan menyadari bahwa nomor atom lah, dan bukan bobot atom, yang merupakan kunci untuk menempatkan unsur itu dalam tabel berkala. Juga nomor atom menentukan banyaknya elektron. Azas utama dari teori kimia modern ialah bahwa sifat suatu unsur dapat diterangkan dengan penataan elektron dalam atom unsur itu. Suatu pernyataan dari asas ini disebut hukum berkala: sifat-sifat kimia dan fisika unsur unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya.

     3.6.3 Penataan Elektron Berkala. Berdasarkan studi mengenai pengulangan berkala (dari) sifat sifat, diduga bahwa elektron dalam atom ditata dalam 7 daerah utama atau 7 tingkatan energi utama. Membangun dari suatu unsur ke unsur berikutnya dalam suatu periode tertentu, elektron terbaru menempati tingkatan energi terluar.

Gambar 3-14

Dengan naiknya nomor atom:

·         tingkatan energi utama tak dapat memiliki lebih dari 2 elektron

·         Tingkatan energi utama kedua tak dapat memiliki lebih dari 8 elektron

·         Tingkatan energi utama ketiga tak dapat memiliki lebih dari 8 elektron, kecuali kalau atom itu memiliki 21 elektron atau lebih.

3.7 Suatu Tabel Berkala Modern [KEMBALI]

       Suatu bentuk populer tabel berkala ialah bentuk panjang. Unsur-unsur dalam tabel ini dibagi secara vertikal, disebut grup, dan baris horizontal, disebut periode. Pendapatan dan belanja pembagian vertikal, karena terdapat 8 group, dan tiap grup memiliki keluarga A dan B. Terdapat 7 periode, dan 6 yang pertama berakhir dengan suatu gas mulia.

Terdapat enam periode lengkap; periode ke-7 belum lengkap. Periode pertama hanya mempunyai dua anggota; lima berikutnya masing-masing mempunyai 8, 8,18,18 dan 32 anggota.

Kedelapan gugus diberi nomor I sampai VIII. Suatu keluarga dari suatu grup selalu mencakup suatu unsur dari periode 2 dan satu dari periode 3; sedangkan suatu keluarga b dari suatu grup tak memiliki anggota yang berasal dari periode ke periode pendek ini.

Contoh

Keluarga IIA: Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra

Keluarga IIB: Zn,Cd,Hg

3.8 Sub-tingkatan Energi (energy Sublevels) [KEMBALI]

     Sub-tingkatan energi itu diberi nama yang disarankan oleh penampilan atau posisi garis-garis dalam spektra (dari) unsur yang di eksitasikan: s(sbarp,tajam),p(principal,utama),d(diffuse,kabur),dan f(fundamental,dasar).

Dalam suatu tingkatan energi utama, elektron dalam suatu subtingkatan s secara rata-rata lebih dekat ke inti dari pada tingkatan p, elektron dalam sub tingkatan f lebih dekat daripada dalam subtingkatan d, download elektron dalam subtingkatan d  lebih dekat daripada dalam subtingkatan f. Dalam suatu tingkatan utama, banyaknya elektron yang dapat menghuni subtingkatan tidak sama, mainkan makin banyak dalam urutan s,p,d dan f, yakni:

·         s=2

·         p=6

·         d=10

·         f=14

subtingkatan energi atom atom dibagi lebih jauh menjadi daerah-daerah ruangan yang disebut orbital.

Suatu cara yang sederhana untuk mengingat-ingat informasi dalam tabel ini adalah menghubungkannya sebanyak mungkin dengan tingkatan energi utama tertentu, yang ditandai dengan huruf n:

1.        untuk tingkatan energi utama yang terdekat dengan inti, tingkatan energi utama yang pertama, n=1, terdapat 1 subtingkatan energi, subtingkatan 1s

2.       Untuk tingkatan energi utama lebih tinggi berikutnya, n=2, terdapat 2 sub tingkatan energi, subtingkatan 2s dan 2p. Jika tingkatan utama kedua terisi dengan 8 elektron maksimum, maka terdapat dua elektron dalam tingkatan 2s dan dalam subtingkatan 2p.

3.       Diteruskan menjauhi inti, tingkatan berikutnya ialah tingkatan utama ketiga, n=3. Terdapat tiga subtingkatan energi, 3s,3p,3d. Jika tingkatan ketiga ini diisi secara penuh, akan memiliki 18 elektron: dua elektron pada subtingkatan 3s, enam dalam subtingkatan 3p, dan sepuluh dalam subtingkatan 3d.

4.       Untuk tingkatan utama keempat, n=4, terdapat empat subtingkatan energi, subtingkatan,4s,4p,4d,4f. Tingkatan utama keempat ini dapat dihuni oleh maksimum 32 elektron: dua elektron dalam subtingkatan 4s, enam dalam subtingkatan 4p, sepuluh dalam subtingkatan 4d, dan 14 dalam subtingkatan 4f.

Banyaknya elektron yang dapat menghuni suatu tingkatan energi utama adalah 2n². Misalnya untuk n=3, jumlah maksimum elektron ialah 2(3)²=18.

konfigurasi elektron suatu atom adalah suatu daftaran subtingkatan subtingkatan atom itu, yang memiliki elektron, lengkap dengan banyaknya elektron tersebut. Konfigurasi 18 unsur yang pertama diberikan dalam tabel.

Konfigurasi electron atom kalium adalah

Dalam konfigurasi elektron singkat di sebelah kanan ,(Ar) menyatakan teras argon,yakni penataan elektron (dari argon). Lambang ini menyatakan bahwa semua sub-tingkatan sampai dengan 3p³  telah terisi. Dalam tabel berkala di sampul depan-dalam,perhatikan bahwa penataan elektro untuk unsur-unsur periode 2 menggunakan (He) ,teras helium,dalam periode 3 digunakan (Ne) teras neon, dan seterusnya.

                Dalam periode 4, setelah kalsium, Ca (Z=20), meyusul sepuluh unsur keluarga B,skandium, Se(Z=21) sama dengan zink, ZN (Z=30). Ingat bahwa unsur-unsur ini mempunyai energi pengionan pertama yang hampir sama. Setelah subtingkatan 4s terisi penuh dalam atom Ca, eletron berikutnya memasuki subtingkatan 3d dalam kesepuluh unsur keluarga B ini. Dalam unsur-unsur ini, banyaknya elektron pada sutingkatan luar 4s tetap konstan, keriga elektron-elektron 3d dimasukkan satu demi satu. Jika salah satu dari 10 unsur ini teorikan, yang pertama kali lepas ialah elektron 4s itulah. Karena itu energi pengionan pertama dari kesepuluh unsur ini semuanya hampir sama.

                Dalam periode 5 terdapat suatu contoh lain, bagaimna suatu subtingkatan energi luar dihuni lebih dulu, sebelum subtingkatan di dalam mulai diisi. Dalam rubidium, Rb (Z=37), dan strontium, Sr (Z=38), elektron ditambahkan ke subtingkatan 5s, sebelum subtingkatan 4d dan 4f mulai diisi. Setelah strondium menyusul kesepuluh unsur keluarga B, itrium (Z=39) sampai dengan kadmium (Z=48), yang dikaitkan dengan pengisian subtingkatan 4d.

                Berdasarkan energi pengisian unsur-unsur keluarga A dan B dan posisinya dalam tabel berkala, dapatlah diperkirakan urutan bagaimana subtingkatan itu diisi elektron. Meskipun posisi relatif (dari) subtingkatan energi itu daat berubah dalam daerah yang berlainan (dari) tabel berkala. 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p. Pengisian subtingkatan energi menurut naiknya energi disebut azas aufbau (azas pembangunan). Meskipun terdapat kekecualian terhadap urutan yang diramalkan ini, pedoman sederhana ini berlaku dalam kebanyakan hal.

                Setelah menggunakan azas aufbau untuk menetapkan banyaknya elektron dalam pelbagai subtingkatan-suatu atom , kita menata subtingkatan luar menurut energinya. Perhatikan unsur 31, galium. Kita memperoleh konfigurasi elektron untuk galium sebgai berikut:

                                                                                1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p¹

                                                                                                (Ar)3d1⁰4s²4p¹

Inilah konfigurasi elektron untuk galium yang diberikan dalam tabel berkala dalam halaman sampul depan-dalam. Tabel ini menunjukkan bahwa elektron-elektron berenergi tertinggi berada dalam tingkatan utama ke empat, satu dalam satu subtingkatan  p  dan dua dalam suatu subtingkatan  s.

                Konfigurasi elektron untuk sebuah atom seperti yang ditentukan secara eksperimen tidak selalu sesuai dengan yang diramalkan dengan menggunakan azazs aufbau yang ditunjukkan dalam gambar. Misalnya kromium,Cr, menurut eksperimen strukturnya adalah (Ar)3d¹⁰4s² . Namun menurut ramalan biasa , struktur yang diharapkan ialah (Ar)3d⁴4s² . Pada taraf ini cukup memadai  untuk belajar bagaimana membuat ramalan biasa dan mengenali kekecualian terhadap aturan itu, yang memang ada.

Contoh 3.3

Berdasarkan urutan naiknya energi yang di tunjukkan dalam gambar, tulislah konfigurasi elektron lengkap maupun yang di singkat, untuk atom timah, Sn (Z=50), dan uranium, U (Z=92). Periksa apakah konfigurasi yang ditulis sesuai dengan diberikan dalam halaman sampul depan-dalam.

Jawaban :            1. Untuk timah, konfigurasi elektron yang diramalkan ialah

                                 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p² atau (Kr)4d¹⁰5s²5p⁶

           2. Untuk uranium,konfigurasi elektron yang diramalkan ialah

                                1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁴   atau (Rn)5f⁴7s²

Kofigurasi elektron yang diramalkan untuk timah sesuai dengan yang tercantum dalam halaman sampul depan-dalam. Namun konfigurasi yang diramalkan untuk uranium tidak sesuai. Konfigurasi elektron yang di tentukan dalam eksperimen, dengan menggunakan pemerian singkat, adalah (Rn)5f⁸6d¹7s²

3.8.2    Rigkasan Pengisisan subtingkatan Energi dan Tabel Berkala. Urutan dalam mana elektron-elektron ditambahkan dalam membangun struktur atom jelas berkaitan dengan tabel berkala, beberapa ciri yang perlu dicatat dalam mempelajari gambar ini.

1.            Dengan unsur pertama tiap periode, suatu anggotagrup IA, tingkatan utama baru mulai diisi degan penambahan satu elektron ke subtingkatan  s. Pengisian suatu subtingkatan  s  dengan dua elektron dipenuhi dalam suatu anggota grup IIA.

2.            Dengan unsur ketiga periode 2 dan 3, suatu anggota grup IIIA, suatu subtingkatan  p  mulai diisi dengan penambahan satu elektron setelah subtingkatan  s  terisi. Meskipun suatu unsur IIIA bukanla unsur ketiga dalam periode-periode lain, suatu unsur IIIA selalu dikaitkan dengan dua elektron delam subtingkatan  s  terluar dan satu subtingkatan  p  terluar. Unsur-unsur dalam grup IVA, VA, VIA, dan VIIA, melibatkan penambahan elektron berturutan lebih lanjut ke dalam suatu subtingkatan  p  terluar, sampai subtingkatan  p  itu terisi dengan enam elektron dalam suatu anggota grup VIIIA.

3.   Tiap periode mengandung unsur yang banyak nya berpadanan dengan pengisian tipe-tipe tertentu subtingkatan:
a. Periode 1 hanya mempunyai suatu subtingkatan  s  dan hanya terdiri dari 2 unsur.
b. Periode 2 dan 3 mempunyai subtingkatan  s dan p  yang harus diisi, dan masing-masing berisi 8 unsur.
c. Periode 4 dan 5 mempunyai subtingkatan  s, p dan d  untuk diisi, dan masing-masing berisi 18 unsur.
d. Periode 6 mempunyai subtingkatan  s, p, d, dan f  untuk diisi dan brisi 32 unsur
e. Periode 7 mengandung unsur-unsur yang telah diketahui selebihnya.

Agaknya kelak bila cukup unsur ditemukan ataupun dibuat , periode 7 akan juga berisi 32 unsur.

4.   Kebanyakan unsur keluarga B dalam periode 4 s/d 7 melibatkan pengisian suatu subtingkatan-dalam setelah suatu subtingkatan  s  luar mengambil elektron. Dalam 28 unsur pada bagian bawah peta berkala, elektron ditambahkan ke suatu subtingkatan-dalam  f. Untuk unsur keluarga B lain, suatu subtingkatan-dalam  d  sedang diisi dengan elektron.

5.   Tiap periode, kecuali periode pertama, berakhir dengan pengisian suatu subtingkatan  p  dalam suatu atom gas mulia. Konfigurasi elektron yang menyatakan Helium dalam periode 1 adalah 1s². Tiap gas mulia yang mengakhiri periode 2 s/d 6, mempunyai konfigurasi elektron tingkatan luar s²p⁶ 


.

3.9 Kegunaan Tabel Berkala [KEMBALI]

       Pertama adalah tabel berkala merupakan pembantu untuk mangingat dan memahami data kimia. Kedua tabel itu merupakan penunjuk ramalan adan teori kimia, karena memungkinkan kita menentukan unsur unsur mana yang mirip satu sama lain, dan juga senyawa senyawaanya mirip satu sama lain. Misalnya NaCl mempunyai sifat sifat yang mirip denga n KCl atau RbCl.

        Kegunaan tabel berkala terbesar ialah membantu kita merumuskan dengan jelas harapan (expectation) kimiawi kita.