Week III -20 September 2013Atoms, Molecules, Ionsand Periodic Table

Sub-topicThe atomic theory of matterThe Discovery of atomic structure The Modern view of atomic structure Molecules and molecular compounds Ions and ionic compoundsNaming inorganic compoundsDevelopment of the Periodic TableElectron Shells and Sizes of AtomsIonization energyElectron AffinitiesMetals, nonmetals, and metalloidsGroup Trends for the Active MetalsGroup 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 DaltonAtom 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 ATOM2. Model atom ThomsonSuatu 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.

PERKEMBANGAN MODEL ATOMModel 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 ATOMe 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)

Model Atom Bohr: Spektrum HidrogenTingkat energi yang tersedia untuk atom hidrogen: E = tingkat energi atom Hz = muatan inti (H, z = 1)n = integer,(bil kuantum)

Keadaan dasar: keadaan energi terendah utk atom (n=1).Perubahan Energi dlm Atom Hidrogen (E): E = Ekeadaan akhir - Ekeadaan awal

soalHitung: 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

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

soalHitunglah : 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

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

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

Orbitalmenggambarkan tingkat energi eOrbital-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=+ dinyatakan dgn panah keatas * berlawanan arah jarum jam nilai s= - dinyatakan dengan panah kebawah

Hubungan ke 4 bilangan kuantum

SIMBOL UNSURUnsur dilambangkan oleh 1 atau 2 huruf

C126

IsotopAtom dari unsur yang sama, tetapi nomor massa berbedaIsotop memiliki jumlah netron yang berbeda

Ar/MrDalam 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

soalOksigen di alam terdiri dari 3 isotop sbb:

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

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

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

soalTembaga 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

soalBuat 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 HundElektron 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 eBerdasarkan urutan mengisi subkulit, kita akan membutuhkan 7 subshells pertama1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f

2 e+2 = 4e+6 +2 = 12e+6 +2 = 20e Jadi konfigurasi elektronnya adalah1s22s22p63s23p64s23d5+10 = 30e

Elektron ValensiElektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit yang terluarElektron valensi berperan pada pembentukan ikatan kimiaUnsur-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 valensi3s5s5p4d

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.

*Electron Configurations and the Periodic Table

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 PERIODIKmengisi suborbital s

Mengisi suborbital pORBITAL dan TABEL PERIODIK

ORBITAL dan TABEL PERIODIKMengiisi suborbital d

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

Kecenderungan PeriodikEnergi IonisasiAfinitas ElektronJari-jari AtomKECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

Be (4p+ and 4e-)Group IIAMg (12p+ and 12e-)Ca (20p+ and 20e-)

Li (3p+ and 3e-)Periode 2Be (4p+ and 4e-)B (5p+ and 5e-)C (6p+ and 6e-)O (8p+ and 8e-)Ne (10p+ and 10e-)

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

X(g) X+(g) + e

Mg Mg+ + eI1 = 735 kJ/mol(1st IE)Mg+ Mg2+ + eI2 = 1445 kJ/mol(2nd IE)Mg2+ Mg3+ + eI3 = 7730 kJ/mol(3rd IE)KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOM

KECENDERUNGAN PERIODIK DALAM SIFAT ATOMEnergi 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 meningkatGolongan 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

soalIon X+2 , mempunyai konfigurasi elektron 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p6Tentukan: 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

IonSaat 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 muliaGas 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.

**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!