Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami struktur atom, Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami struktur atom, sifat-sifat periodik unsur, dan ikatan kimia, dengan cara memahami sifat-sifat periodik unsur, dan ikatan kimia, dengan cara memahami struktur atom berdasarkan teori atom Bohr, sifat-sifat unsur, massa struktur atom berdasarkan teori atom Bohr, sifat-sifat unsur, massa atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur dalam tabel periodik serta atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur dalam tabel periodik serta menyadari keteraturannya melalui pemahaman kongurasi elektron. menyadari keteraturannya melalui pemahaman kongurasi elektron.
Amatilah fenomena alam yang sering terjadi di dalam kehidupan Amatilah fenomena alam yang sering terjadi di dalam kehidupan seharihari Anda, dari mulai proses bernapas, besi berkarat, hingga roti seharihari Anda, dari mulai proses bernapas, besi berkarat, hingga roti memb
membusuusuk. k. SemSemua ua proproses ses tertersebsebut ut mermerupakupakan an benbentuk tuk fenofenomenmenaa kimia yang berlangsung
kimia yang berlangsung
di dalam kehidupan sehari-hari. di dalam kehidupan sehari-hari.
Jika
Jika kita mempelajkita mempelajari imia, bari imia, berarti Anda erarti Anda mempelajari timempelajari tiga dunia,ga dunia, yaitu dunia nyata !makroskopik", dunia atom !mikroskopik", dan dunia yaitu dunia nyata !makroskopik", dunia atom !mikroskopik", dan dunia lam
lambabang. ng. #un#unia ia nynyata ata adadalalah ah sesesusuatatu u yayang ng dadapat pat AnAnda da amamatatii meng
menggunagunakan kan pancpancaindainderaera. . SetiSetiap ap bendbenda a tertersussusun un atas atas jutajutaanan partikel yang sangat kecil yang disebut atom. $tulah yang disebut partikel yang sangat kecil yang disebut atom. $tulah yang disebut duni
dunia a atoatom. m. #un#unia ia atom sangaatom sangat t keckecil il sehsehinggingga a Anda tidak dapatAnda tidak dapat meng
menggunagunakan kan panpancaincaindera dera untuntuk uk mengmengamaamatinytinya. a. %amu%amun, n, justjustruru melalui dunia atom inilah Anda dapat menjelaskan misteri di balik melalui dunia atom inilah Anda dapat menjelaskan misteri di balik fen
fenomenomena a kekehiduhidupan. pan. BagaBagaimanimana a dendengan gan dundunia ia lamblambang& ang& 'le'lehh karena atom tidak dapat diamati menggunakan pancaindera, para ahli karena atom tidak dapat diamati menggunakan pancaindera, para ahli kimia menjelaskannya dengan menggunakan lambang berupa angka, kimia menjelaskannya dengan menggunakan lambang berupa angka, model, dan huruf, seperti struktur molekul pada aspirin.
model, dan huruf, seperti struktur molekul pada aspirin. A.
A. PerkPerkembangaembangan Sin Sistem stem PerioPeriodikdik (nsur
(nsur-unsur kimia -unsur kimia dikeldikelompokkompokkan an berdasberdasarkan sifat arkan sifat suatu )at.suatu )at. Sifat suatu
Sifat suatu )at )at bermanfbermanfaat aat untuk menjelaskan, mengidentikuntuk menjelaskan, mengidentikasi,asi, memi
memisahsahkankan, , dan dan mengmengeloelompokmpokkankan. . *en*enjelajelaskaskan n suasuatu tu )at)at berdasarkan sifatnya, mirip dengan cara Anda ketika menjelaskan berdasarkan sifatnya, mirip dengan cara Anda ketika menjelaskan seseorang. Ada dua jenis sifat )at, yaitu sifat sika dan sifat kimia. seseorang. Ada dua jenis sifat )at, yaitu sifat sika dan sifat kimia. Sifat sika menjelaskan bentuk sik )at tersebut, misalnya +arna, Sifat sika menjelaskan bentuk sik )at tersebut, misalnya +arna, kera
kerapuhan, kelenturan, konduktipuhan, kelenturan, konduktiitas itas listrilistrik, k, massa jenis, massa jenis, sifatsifat magnet, kekerasan, nomor atom, kalor penguapan, titik leleh, dan magnet, kekerasan, nomor atom, kalor penguapan, titik leleh, dan titik didih. Adapun sifat kimia menjelaskan bagaimana suatu )at titik didih. Adapun sifat kimia menjelaskan bagaimana suatu )at bereaksi, dengan )at apa dapat bereaksi, dan )at yang dihasilkan bereaksi, dengan )at apa dapat bereaksi, dan )at yang dihasilkan dari suatu reaksi. Sifat kimia suatu )at juga meliputi bagaimana dari suatu reaksi. Sifat kimia suatu )at juga meliputi bagaimana suatu )at dapat bereaksi dengan )at lainnya. *isalnya, kecepatan suatu )at dapat bereaksi dengan )at lainnya. *isalnya, kecepatan reaksi jika bereaksi dengan )at lain, jumlah panas yang dihasilkan reaksi jika bereaksi dengan )at lain, jumlah panas yang dihasilkan dari suatu reaksi dengan )at lain, dan suhu ketika terjadi reaksi. dari suatu reaksi dengan )at lain, dan suhu ketika terjadi reaksi. .
. PengePengelompoklompokan (nsur imia Beran (nsur imia Berdasarkdasarkan emiran emiripan Sifat atipan Sifat at Antoine /aoisierhidup pada abad ke-0. Selain mempelajari Antoine /aoisierhidup pada abad ke-0. Selain mempelajari ilmu imia, 1bapak kimia modern1 ini juga mempelajari ilmu ilmu imia, 1bapak kimia modern1 ini juga mempelajari ilmu lain
lain sepseperti erti BotaBotani, ni, AstAstronronomi, omi, dan dan *at*atemaematiktika.. a.. *en*enuruturut /aoisier, unsur kimia adalah )at yang tidak dapat diuraikan /aoisier, unsur kimia adalah )at yang tidak dapat diuraikan
ditemukan pada saat itu berjumlah 22 unsur. Pengelompokan ditemukan pada saat itu berjumlah 22 unsur. Pengelompokan unsur-unsur kimia oleh /aoisier dipublikasikan dalam bukunya unsur-unsur kimia oleh /aoisier dipublikasikan dalam bukunya ya
yang ng berberjujudul dul 33raraitit4 4 5l5l4m4mententairaire e de de 6h6himiimiepepada ada 07078.8. /a
/aoisoisier ier menmengelogelompokmpokkan kan keke-22 -22 unsunsur ur kimkimia ia terstersebut ebut keke da
dalalam m 9 9 kkelelomompopok k beberdrdasasararkakan n sisifafat t kikimimiananyaya, , yayaitituu kelompo
kelompok gas, k gas, kelompok nonlogam, kelompok logam,kelompok nonlogam, kelompok logam, da
dan n kkelelomompopok k tanatanahh. . 33ababel el beberirikkut ut memenununjnjukukkakann pengelompokan unsur kimia menurut /aoisier.
pengelompokan unsur kimia menurut /aoisier.
:.
:. PenPengelompokgelompokan (nsur imian (nsur imia Berdasaa Berdasarkan *asrkan *assa Atomsa Atom a.
a. 33riadriade #oe #oberbereineeinerr
Pada 7;2, John #alton mengumumkan teori atom. *enurut Pada 7;2, John #alton mengumumkan teori atom. *enurut #alton<
#alton<
. semua )at terdiri atas atom yang tidak bisa dibagi lagi= . semua )at terdiri atas atom yang tidak bisa dibagi lagi= :. semua atom dalam suatu unsur memiliki massa dan :. semua atom dalam suatu unsur memiliki massa dan sifat yang sama=
sifat yang sama= 2.
2. unsuunsur r yanyang g berbberbeda eda memimemiliki atom liki atom yanyang g berberbedabeda jenisnya dan berbeda massanya
jenisnya dan berbeda massanya
9. atom tidak bisa dihancurkan, tetapi susunannya dapat 9. atom tidak bisa dihancurkan, tetapi susunannya dapat berubah karena suatu reaksi kimia.
berubah karena suatu reaksi kimia.
Pada 7:7, Jons Jakob Ber)elius mengembangkan teori Pada 7:7, Jons Jakob Ber)elius mengembangkan teori ato
atom m yanyang g dikdikemukemukakaakan n #alt#alton. on. #eng#engan an dikdiketahetahuinyuinyaa massa suatu atom, unsur-unsur kimia mulai dikelompokkan massa suatu atom, unsur-unsur kimia mulai dikelompokkan berdasarkan massa atomnya
berdasarkan massa atomnya
Pada 7:8 Johann #obereiner mengelompokkan Pada 7:8 Johann #obereiner mengelompokkan unsur-unsur kimia ke dalam suatu kelompok yang terdiri atas 2 unsur kimia ke dalam suatu kelompok yang terdiri atas 2 uns
unsur ur yanyang g sifsifatnyatnya a samsama. a. etietika ka disdiselidelidiki iki leblebih ih lanjlanjut,ut, unsur yang kedua memiliki massa atom yang jumlahnya unsur yang kedua memiliki massa atom yang jumlahnya setengah dari penjumlahan massa atom unsur pertama dan setengah dari penjumlahan massa atom unsur pertama dan uns
unsur ur keketigatiga. . #ob#obereereiner iner menamenamakmakan an pengpengeloelompokmpokanan unsurnya dengan nama
unsurnya dengan namaTriadeTriade.. (ntuk
Perhatikan massa unsur %atrium !:2", unsur natrium di apit oleh unsur litium yang bermassa 0 dan unsur kalium yang bermassa 28, jika massa litium di tambah dengan massa kalium kemudian dibagi dua
maka akan mendapatkan hasil :2 sesuai dengan massa natrium. b. >ukum 'ktaf %e+lands
Pada tahun 7?9 imia+an $nggris, John %e+lands, menyusun ?: unsur yang saat itu diketahui berdasarkan kenaikan massa atom.yang dikenal dengan nama >ukum 'ktaf.
3ernyata, kelompok unsur-unsur yang mirip terulang setiap 7 unsur. Jika hitungan dia+ali dari /i, unsur kedelapan adalah unsur %a dan unsur keenambelas adalah . (nsur /i, %a, dan memiliki sifat yang mirip. Begitu juga dengan unsur Be, *g, dan 6a.
c. 3abel Periodik *endelee
Pada 7?8, ilmu+an @usia, #mitri $anoic *endeleemempublikasikan hasil penelitiannya mengenai
pengelompokan unsur-unsur kimia. (nsur-unsur kimia dikelompokkan *endelee ke dalam : kelompok menurut kenaikan massa atom. Berikut ini adalah tabel periodik *endelee.
Pada 70, *endelee memperbaiki tabel periodiknya. $a memutar 8; posisi tabelnya sehingga menjadi seperti tabel berikut.
(nsur-unsur kimia dalam tabel periodik *endelee dikelompokkan ke dalam 7 kolom dan : baris. (nsur-unsur satu kolom dan satu baris memiliki sifat kimia yang mirip. Pada tabel tersebut, *endelee menyediakan kotak kosong
untuk unsur-unsur yang menurut dugaannya akan ditemukan pada masa mendatang.
#ugaan *endelee terbukti. Pada bulan %oember 70, ilmu+an Prancis /ecoC de Boisbaudranmenemukan unsur yang sifatnya sama dengan eka-aluminium, ia menamakan unsur tersebut galium. Perhatikan table berikut untuk mengetahui persamaan antara prediksi *endelee dan penemuan de Boisbaudran
Lars Nilsonpada 708 mirip dengan eka-boron, sedangkan sifat unsur germanium yang ditemukan ilmu+an Jerman, 6lemens Dinklerpada 77? mirip dengan
eka-silikon.
d. 3abel Periodik *eyer
>ampir mirip dengan sistem periodik yang dikemukakan *endelee, /othar *eyermengusulkan sistem periodik berdasarkan massa atom. *enurut *eyer, olume atom suatu unsur yang diplotkan dengan massa
atom tersebut akan membentuk grak yang berperiodik secara teratur
Berdasarkan grak tersebut terlihat bah+a unsur-unsur yang sifatnya mirip membentuk suatu keteraturan. *isalnya, unsur logam alkali, yaitu %a, , dan @b, berada di puncak. emudian, *eyer mengembangkan penemuannya ke dalam bentuk tabel seperti berikut.
Pada 8, Ernest @utherfordberhasil menemukan salah satu partikel dasar penyusun atom, yaitu proton. #ua tahun kemudian, >enry *oseley meneliti hubungan antara sifat suatu atom dan jumlah protonnya !nomor atom" menggunakan spektroskopi sinar-F. $a memplotkan frekuensi sinar-F dan kenaikan nomor atom. 3abel periodik *oseley berhasil memperbaiki kelemahan tabel periodik *endelee. emudian, *oseley menyusun unsur-unsur tersebut dalam bentuk tabel periodik sebagai berikut
b. 3abel Periodik *odern
>ingga pertengahan abad ke-:;, tabel periodik *oseley diakui sebagai tabel periodik modern. Pada 89;, Glenn Seaborgberhasil menemukan unsur transuranium, yaitu unsur dengan nomor atom 89H;:. Penemuan tersebut menimbulkan masalah mengenai penempatan unsur-unsur transuranium dalam tabel periodik. *asalah itu akhirnya terpecahkan dengan cara membuat baris baru sehingga tabel periodik modern berubah menjadi seperti gambar berikut.
B. Penggolongan Unsur dalam Tabel Periodik
(nsur-unsur kimia yang memiliki kemiripan sifat ditempatkan dalam kolom atau baris yang sama. elompok unsur-unsur yang terletak dalam kolom yang sama dinamakan golongan. #alam tabel periodik terdapat 7 kolom. Perhatikan tabel periodik berikut.
Bagaimanakah cara pengelompokan unsur-unsur tersebut& Selidikilah dengan melakukan kegiatan berikut
KEGIATAN PENENTUAN GOLONGAN DAN PERIODE UNUR! UNUR
3ujuan < *enentukan golongan dan periode unsur-unsur dalam tabel periodik
Alat dan Bahan < 3abel periodik unsur Langka" Ker#a
:. 3uliskanlah nama unsur-unsur yang terletak dalam kolom yang sama.
2. 3uliskanlah nama unsur-unsur yang terletak dalam baris yang sama.
$a%abla" per&an'aan beriku& un&uk men'impulkan (ak&a. . *iripkah sifat unsur-unsur yang terletak dalam kolom atau baris
yang sama&
:. #isebut apakah unsur-unsur yang terletak dalam kolom yang sama&
2. #isebut apakah unsur-unsur yang terletak dalam baris yang sama&
9. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom pertama dari kiri tabel periodik&
. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom kedua dari kiri tabel periodik&
?. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom ketiga sampai dengan kedua belas dari kiri tabel periodik&
0. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom ketiga belas dari kiri tabel periodik&
7. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom keempat belas dari kiri tabel periodik&
8. Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom kelima belas dari kiri tabel periodik&
;.Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom keenam belas dari kiri tabel periodik&
.Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom ketujuh belas dari kiri tabel periodik&
:.Apakah nama kelompok unsur yang terletak dalam kolom kedelapan belas dari kiri tabel periodik&
LATI)AN
*. &ruk&ur A&om
Pernahkah Anda berpikir, tersusun dari apakah )at-)at yang ada di sekit Anda& Jika pernah memikirkannya, berarti apa yang Anda pikirkan sama dengan pemikiran para ilmu+an Iunani )aman dulu. Pada 9;; S*, para ilmu+an mulai meneliti untuk mencari ja+aban atas pertanyaan, Apakah yang menyusun suatu )at&K Ahli lsafat Iunani, #emokritus!9?;H20; S*" mena+arkan istilah atom untuk mengartikan keberadaan partikel terkecil dari suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi. *enurut #emokritus, atom artinya benda yang tidak dapat dibagi-bagi lagi !aberarti tidak= tomosberarti potongL bagi". Pendapat #emokritus tersebut disangkal oleh Aristoteles. *enurutnya, suatu )at tersusun atas api, air, tanah, dan udara. Anggapan Aristoteles digunakan oleh para ilmu+an selama berabad-abad hingga John #altonpada 7;7 mengemukakan teori atomnya.
. Partikel Penyusun Atom
Perkembangan model yang didasari oleh hasil eksperimen menghasilkan data partikel dasar penyusun atom, seperti 3abel
a. Elektron
Partikel dalam atom kali pertama ditemukan oleh sika+an $nggris, Joseph J.3homsonpada 780. Eksperimen yang dilakukannya menggunakan dua pelat logam sebagai elektrode dalam tabung kaca akum. edua elektrode tersebut dihubungkan dengan sumber arus bertegangan tinggi.
>asil ekperimen menunjukan adanya sinar yang keluar dari elektrode negatif !katode" menuju elektrode positif !anode". Sinar yang keluar dari katode disebut sinar katode, sedangkan tabung akumnya disebut tabung sinar katode. Sinar ini tidak terlihat oleh mata, tetapi dapat memendarkan )at tertentu sehingga dapat terlacak keberadaanya.
3homson menemukan bah+a medan magnet dan medan listrik memengaruhi sibar katode. etika magnet didekatkan pada tabung, arah sinar katode berbelok. Sementara itu
kutub positif medan listrik menarik sinar katode, sedangkan kutub negatif menolaknya.
#engan dibelokannya sinaar katode menuju kutub positif, 3homson menyimpulkan bah+a sinar katode bukanlah gelombang. *enurut 3homson, sinar katode merupakan arus partikel yang memiliki massa dan muatan negatif. Partikel tersebut dinamakan elektron. 3homson juga berhasil menentukan perbandingan harga muatan negatif elektron terhadap massanya, yaitu<
e+m , !-/0 1 -2
34oulomb+g
eterangan<e M muatan elektron dalam satuan coulomb m M massa elektron dalam satuan gram
Pada 8;8, @obert *ilikan berhasil menentukan muatan elektron melalui eksperimen tetesan minyak. Perhatikan gambar berikut ini.
Percobaan tetes Millikan
#alam eksperimen ini, @obert *ilikan mengamati bah+a setiap tetesan halus minyak selalu memiliki muatan berupa kelipatan -,? N ;-86. *illikan lalu menduga bah+a setiap tetesan minyak menangkap elektron dengan jumlah satu, dua, tiga, dan seterusnya. *illika lalu menyimpulkan bah+a elektron bermuatan -,? N ;-86. #ata ini kemudian dipadukan dengan penemuan 3homson sehingga massa elektron dapat ditentukan yaitu<
e+m , !-/0 1 -23 *+g dan e , !-0 1 -2!-5 * Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, diperoleh massa elektron sebagai berikut.
m , 6!-0 1 -2!-5*7 + 6!-/0 1 -23*7 , 5-- 1 -2!83 g
Jadi, elektron merupakan partikel subatom !bagian dari atom" dengan massa 8, N ;-:7g dan bermuatan -,? N ; -86. Penemuan elektron ini menimbulkan pertanyaan baru, bukankah sebuah atom bermuatan netral& Adakah partikel lain yang memiliki muatan berla+anan dengan elektron&
Diskusikan
Elektron dapat dibelokkan menuju kutub positif listrik sehingga disimpulkan bah+a sinar katode bermuatan negatif. Apakah dasar hukumnya&
b. Proton
Pada 77?, Eugen Goldstein mempelajari arah sinar pada sebuah tabung sinar katode. Goldstein melubangi katode dalam tabung sinar katode, kemudian mengamati sinar yang terdeteksi di balik katode tersebut. 3ernyata, jika elektron berkecepatan tinggi bergerak dari katode ke anode, elektron akan menumbuk partikel gas dalam tabung membentuk partikel positif yang bergerak ke katode. Bahkan, sebagian keluar melalui lubang katode. Berdasarkan hal ini, ia menyimpulkan perbedaan antara angka banding !e < m" untuk partikel positif dan elektron. *enurut Goldstein, angka banding !e < m" untuk partikel positif berbeda jika gas dalam tabung berbeda, sedangkan untuk elektron tetap tidak bergantung pada jenis gas dalam tabung. emudian, nilai angka banding !e < m" partikel positif jauh lebih kecil daripada elektron. #engan demikian, dapat disimpulkan bah+a massa ion positif jauh lebih besar daripada massa elektron.
$on hidrogen merupakan partikel positif yang paling ringan. >arga e < m ion hidrogen sebesar 8,08 O ;96Lg. Partikel ion hidrogen ini dinyatakan sebagai partikel dasar atom yang besar muatannya sama dengan muatan elektron tetapi berla+anan tanda. #engan demikian, massa ion hidrogen dapat dihitung sebesar ,?0:? O ;H:9g atau sekitar .720 kali massa elektron. $on hidrogen ini disebut proton.
Diskusikan
Bagaimanakah terbentuknya ion hidrogen dalam tabung sinar katode& Jelaskan.
Pada 82:, dua belas tahhun setelah hipotesis @utherford, $ames *"ad%i4k melakukan percobaan penembakan atom berilium dengan sinar alfa. Percobaan ini menghasilkan penemuan partikel tidak bermuatan, disebut neutron. Partikel neutron memiliki massa yang hampir sama dengan partikel proton, yaitu .72? kali massa elektron.
#alam perhitungan yang tidak memerlukan ketelitian tinggi, massa proton dan neutron dapat dianggap sama yakni ,?0 N ;-:9gram atau sma. Elektron memiliki massa L72? kali massa proton. 'leh karena bernilai sangat kecil, massa elektron dapat diabaikan terhadap massa proton atau dianggap sama dengan nol. *uatan elektron dinyatakan dengan - sehingga muatan proton adalah dan muatan neutron adalah ;.
:. 6ara *enentukan Jumlah Proton, Jumlah Elektron, dan Jumlah %eutron
Saat ini, unsur-unsur kimia yang telah diketahui berjumlah sekitar 7 unsur. (nsur-unsur tersebut memiliki sifat yang berbeda satu sama lain. Perbedaan sifat setiap unsur kimia disebabkan perbedaan jumlah proton dan elektron setiap atom yang menyusun unsur-unsur kimia tersebut. Bagaimana cara menentukan jumlah proton, jumlah elektron, dan jumlah neutron suatu atom& (ntuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan berikut.
Kegia&an Penen&uan $umla" Pro&on $umla" Elek&ron dan $umla" Neu&ron
3ujuan < *enentukan jumlah proton, elektron, dan neutron Alat dan bahan < 3abel periodik unsur
/angkah kerja
Pelajarilah dan lengkapi tabel berikut pada buku latihan Anda.
Ja+ablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta. . Adakah hubungan antara nomor atom dan jumlah proton& :. Adakah hubungan antara nomor atom dan jumlah elektron& 2. Adakah hubungan antara selisih nomor massa dan nomor atom
dan jumlah neutron&
a. %omor Atom *enyatakan Jumlah Proton dan Jumlah Elektron
*on&o"
3entukan jumlah elektron dan jumlah proton dari atom-atom berikut. a. %a !nomor atom M " b. *g !nomor atom M :" c. S !nomor atom M ?" d. 6l !nomor atom M 0" $a%ab
%omor atom M jumlah elektron M jumlah proton.
%omor atom %a M sehingga jumlah proton M dan jumlah elektronnya M . (ntuk memudahkannya, lengkapi table berikut
b. Selisih %omor *assa dan %omor Atom *enyatakan Jumlah %eutron
Jumlah neutron suatu atom dapat ditentukan dengan mengetahui nomor massa dan nomor atomnya. 6aranya dengan menentukan selisih antara nomor massa dan nomor atom. >asilnya menyatakan jumlah neutron suatu atom.
*on&o"
3entukanlah jumlah neutron dari atom-atom berikut. a. %a !nomor atom M , nomor massa M :2"
b. *g !nomor atom M :, nomor massa M :9" c. S !nomor atom M ?, nomor massa M 2:" $a%ab
%omor massa H nomor atom M jumlah neutron.
%omor massa %a H nomor atom %a M jumlah neutron %a
Jadi, jumlah neutron %a M :2 H M :. (ntuk memudahkannya, lengkapi table berikut
c. 6ara *enentukan ongurasi Elektron dan Elektron Qalensi Jumlah elektron yang menempati setiap lintasan berbeda-beda.
Susunan elektron dalam setiap lintasan atom disebut kongurasi elektron. #engan mengetahui kongurasi elektron suatu atom, Anda dapat menentukan nomor golongan, nomor periode, dan elektron alensi suatu atom. 3erdapat dua cara penentuan kongurasi elektron yaitu cara per kulit !cara / * %" dan cara per subkulit !cara s p d f". 6ara per kulit hanya berlaku untuk atom-atom unsur golongan utama !golongan A". Adapun cara per subkulit dapat digunakan untuk atom-atom unsur golongan transisi !golongan B". Jumlah maksimum elektron yang dapat mengisi setiap kulit dirumuskan dengan 8n8 !nM kulit yang ditempati elektron".
ulit %ama kulit Elektron !8n87 ulit Pertama ulit :
ulit etiga ulit * 7 ulit eempat ulit % 2:
R R !8n87
*on&o" 9
3entukanlah kongurasi elektron atom-atom berikut. a. ' !nomor atom M 7"
b. %a !nomor atom M " c. S !nomor atom M ?" d. 6a !nomor atom M :;" $a%ab 9 Lengkapi &abel
Bagaimana jika nomor atom lebih dari :;& (ntuk atom dengan nomor atom !jumlah elektron" lebih dari :;, dapat dilakukan cara sebagai berikut.
a. ulit pertama !kulit " dan kulit kedua !kulit /" diisi dengan jumlah elektron maksimum terlebih dahul u.
b. ulit ketiga !kulit *" diisi dengan jumlah elektron<
• 7 jika < elektron yang tersisa 7 • 7 jika < 7 Telektron yang tersisa U 7 • sisa jika < elektron yang tersisa U 7
c. ulit keempat !kulit %" diisi dengan jumlah elektron<
• 2: jika < elektron yang tersisa 2: • 7 jika < 7 Telektron yang tersisa U 2: • 7 jika < 7 Telektron yang tersisa U 7 • sisa jika < elektron yang tersisa U 7
*on&o"
3entukanlah kongurasi elektron atom-atom berikut. a. Ge !nomor atom M 2:" b. Se !nomor atom M 29" c. Sr !nomor atom M 27" d. @a !nomor atom M 77" $a%ab a. %omor atom Ge M 2:
kulit / M 7 !maksimum" kulit * M 7 !maksimum" kulit % M 9 !sisa"
Jadi, kongurasinya : 7 7 9. Elektron pada atom Ge mengisi 9 lintasan yaitu ,
/, *, dan %. (ntuk memudahkan pengerjaan, lengkapi ja+aban kemudian ditulis pada tabel berikut.
Jumlah lintasan yang dimiliki suatu atom berhubungan dengan periode atom tersebut dalam tabel periodik. Adapun jumlah elektron pada lintasan terakhir suatu atom disebut dengan elektron terluar !elektron alensi". Elektron alensi berhubungan dengan nomor golongan suatu atom.
*on&o"
3entukan periode dan golongan atom-atom beri kut. a. 6 !nomor atom M ?"
b. Al !nomor atom M 2" c. Ar !nomor atom M 7"
$a%ab
a. %omor atom 6 M ?, kongurasinya : 9, jumlah lintasan M : ! dan /"
Golongan M elektron alensi M 9= Periode M jumlah lintasan M : Jadi, atom 6 terletak pada periode : golongan $QA. (ntuk
memudahkannya, lengkapi ja+aban pada tabel berikut
d. 6ara *enentukan $sotop, $sobar, dan $soton
Atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki nomor atom sama, tetapi memiliki nomor massa yang berbeda disebut
iso&op. *isalnya, unsur hidrogen memiliki 2 buah isotop. etiga
isotop tersebut memiliki nomor massa yang berbeda, yaitu , :, dan 2. $sotop hidrogen yang bernomor massa disebut hidrogen, isotop hidrogen yang bernomor massa : disebut deuterium, sedangkan isotop hidrogen yang bernomor massa 2 disebut tritium.
Atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki %omor massa sama disebutisobar. Adapun istilah untuk atom-atom dari unsur yang berbeda, tetapi memiliki jumlah neutron yang sama adalah
iso&on. Berdasarkan penjelasan tersebut, isotop, isoton, dan isobar dapat ditentukan dengan cara menentukan terlebih dahulu nomor atom, nomor massa, dan jumlah neutron masing-masing atom.
*on&o"
*anakah di antara atom-atom berikut yang termasuk isotop, isoton, dan isobar&
a. 6 !nomor atom M ?, nomor massa M :" b. 6 !nomor atom M ?, nomor massa M 2" c. 6 !nomor atom M ?, nomor massa M 9" d. ' !nomor atom M 7, nomor massa M ?" e. ' !nomor atom M 7, nomor massa M 7" f. % !nomor atom M 0, nomor massa M 9"
La&i"an
. 3uliskan nomor atom netral yang memiliki jumlah elektron ;, , dan :;.
:. Jika suatu atom kehilangan elektron, bagaimanakah atom tersebut, akan bermuatan& Bagaimanakah muatannya jika atom kelebihan elektron !menerima elektron dari luar"&
2. Berapa jumlah elektron dan jumlah neutron yang terdapat dalam atom F& #iketahui nomor atom M 8 dan nomor massa M :;. 9. Berapa nomor massa dari atom yang mengandung 0 neutron
dan nomor atom ?&
. Atom F memiliki jumlah proton :; dan jumlah neutron :;= atom I memiliki jumlah proton :; dan jumlah neutron := atom memiliki jumlah proton 8 dan jumlah neutron :. Apakah atom-atom tersebut akan membangun unsur yang sama atau berbeda& ?. 3abel berikut menunjukkan jumlah proton dan neutron dalam
atom. Atom manakah yang merupakan isotopdari atom A&
0. *anakah di antara unsur berikut yang tergolong isobar dan isoton&
e. 6ara *enentukan *assa Atom @elatif (nsur
Pada a+alnya, massa atom relatif dibandingkan terhadap atom hidrogen. Akan tetapi, pada 8? $(PA6 !$nternational (nion for Pure and Applied 6hemistry" telah menentukan standar baru dalam penentuan massa atom relatif, yaitu atom karbon-:. *assa atom relatif !Ar" suatu unsur didenisikan sebagai jumlah
dari massa isotop dikalikan dengan kelimpahannya di alam. Satuan massa atom suatu unsur ditentukan dengan cara <
Satuan untuk massa relatif unsur adalah sma !satuan massa atom"
*assa atom 6 M ,882 O ;H:2 g
jadi sma M L: N ,882 O ;H:2 M-00 : -2;8<g.
*on&o"
*enghitung *assa Atom @elatif (nsur
>asil analisis spektrometer terhadap unsur boron menunjukkan bah+a unsur boron terdiri atas dus isotop, yaitu isotop ;B
massanya ;,;2 dengan kelimpahan 8,;V dan isotop B
massanya ,; sma dengan kelimpahan 7;,8;V sma. Berapakah massa atom relatif boron&
$a%ab
Jadi, massa atom relatif !Ar" unsur boron adalah ;,78.
La&i"an
. Berapakah massa atom relatif karbon& #iketahui isotop :6
massanya : sma dengan kelimpahan 87,8V, isotop26 massanya
2,; sma dengan kelimpahan ,V. RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR
RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR
:. #iketahui isotop :Sb massanya : sma dengan kelimpahan
0,2V, isotop :2Sb massanya :2 sma dan Ar SbM :,?;.
Berapakah kelimpahan :2 Sb&
D. Keperiodikan i(a& Unsur!Unsur Kimia
. Sifat eperiodikan Jari-Jari Atom
Jari-jari atom adalah jarak yang dihitung dari inti atom hingga lintasan paling luar suatu atom. dalam satu golongan, jari-jari atom meningkat dari atas ke ba+ah. Adapun dalam satu periode, jari-jari atom meningkat dari kanan ke kiri. #alam satu periode, semakin ke kanan jumlah proton dan neutron semakin banyak sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kuat sehingga jari-jari atom semakin kecil.
:. Sifat eperiodikan Energi $onisasi
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan suatu atom untuk melepaskan satu elektron alensi membentuk ion positif. dalam satu golongan, dari atas ke ba+ah jumlah kulit bertambah sehingga jarak elektron alensi ke inti atom bertambah dan elektron lebih mudah lepas. Akibatnya, energi ionisasi dalam satu golongan meningkat dari ba+ah ke atas. Adapun dalam satu periode, semakin ke kanan jumlah proton dan neutron semakin banyak sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kuat. Akibatnya diperlukan energi yang lebih besar untuk melepaskan elektron terluar. #engan kata lain, dalam satu periode energy ionisasi meningkat dari kiri ke kanan.
2. Sifat eperiodikan Anitas Elektron
Anitas elektron adalah energi yang dibebaskan suatu atom dalam +ujud gas untuk membentuk ion negatif. dalam satu golongan, anitas elektron meningkat dari ba+ah ke atas. Adapun dalam satu periode, anitas elektron meningkat dari kiri ke kanan.
9. Sifat eperiodikan eelektronegatifan
eelektronegatifan adalah nilai kecenderungan suatu atom untuk menarik elektron dalam pembentukan ikatan kimia. #alam satu golongan, keelektronegatifan meningkat dari ba+ah ke atas. Adapun dalam satu periode, keelektronegatifan meningkat dari kiri ke kanan. Sifat keelektronegatifan sangat penting dalam pembentukan ikatan antaratom.
. 3uliskanlah pengertian dari jari-jari atom, anitas elektron, energi ionisasi, dan keelektronegatifan.
:. #i antara unsur-unsur , @b, 6a, Sr, dan Ga manakah yang memiliki jari-jari atom terbesar dan terkecil&
E. Perkembangan Teori A&om -. Teori A&om Dal&on
Pada 7;7, ilmu+an berkebangsaan $nggris, John #alton, mengemukakan teorinya tentang materi atom yang dipublikasikan dalam A %e+ System of 6hemical Philosophy. Berdasarkan penelitian dan hasil-hasil perbandingannya, #alton menyimpulkan sebagai berikut.
a. *ateri terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi.
b. Semua atom dari unsur kimia tertentu memiliki massa dan sifat yang sama.
c. (nsur kimia yang berbeda akan memiliki jenis atom yang berbeda.
d. Selama reaksi kimia, atom-atom hanya dapat bergabung atau dipecah menjadi atom-atom yang terpisah, tetapi atom tidak dapat dihancurkan dan tidak dapat diubah selama reaksi kimia tersebut.
e. Suatu senya+a terbentuk dari unsur-unsurnya melalui penggabungan atom tidak sejenis dengan perbandingan yang sederhana.
Beberapa kelebihan dan kelemahan dari teori atom #alton, dapat dilihat
dalam tabel berikut.
8. =odel A&om T"omson
lebih ringan daripada atom. #ia
memperlihatkan bah+a elektron
merupakan partikel subatomik. #ari penemuannya ini, J. J. 3homson
mengemukakan dugaan
!hipotesis" sebagai berikut< 1karena elektron bermuatan negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral maka haruslah ada muatan listrik
positif yang mengimbangi muatan elektron dalam
atom1. *aka ia mengusulkan suatu model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis sebagai berikut.
a. Atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen !diibaratkan sebagai roti".
b. Elektron bermuatan negatif tersebar di dalamnya !seperti kismis yang tersebar di dalam roti"
Beberapa kelebihan dan kelemahan dari model atom 3homson, dapat dilihat seperti dalam tabel berikut
>. =odel A&om Ru&"er(ord
Ahli sika $nggris, Ernest @utherfordbeserta temannya Geigerdan *arsdenpada 8 melakukan eksperimen yang dikenal dengan penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas !;,;;;9 mm". Setelah berkali-kali melakukan percobaan, akhirnya @utherford berhasil mengungkapkan fakta-fakta berikut.
a. Sebagian besar partikel alfa menembus selaput tipis emas. Berarti, sebagian besar atom adalah ruang kosong.
b. Sedikit dari partikel alfa !yang bermuatan positif" dibelokkan keluar oleh sesuatu, hal ini menunjukkan adanya sesuatu yang bermuatan positif yang dapat membelokkan partikel alfa.
c. /ebih sedikit lagi dari partikel alfa itu !hanya dari :;.;;;" terpantul dari selaput tipis emas. #engan kenyataan ini, @utherford sempat tercengang dan berkomentar, sungguh
dengan peluru setebal 9; cm dan peluru itu kembali menghantam Anda sendiriK. >al ini menunjukkan adanya sesuatu yang sangat kecil !belakangan disebut sebagai inti", namun massa terpusat di sana sehingga partikel alfa yang menumbuk pusat massa itu akan terpantulkan.
#ari fenomena percobaan tersebut maka @utherford mengusulkan suatu model atom yang dikenal dengan model atom nuklir @utherford sebagai berikut.
a. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.
b. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh massa atom terpusat pada inti.
c. Elektron beredar mengelilingi inti.
d. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron sehingga atom bersifat netral.
Akan tetapi, teori atom @utherford juga memiliki kelemahan. Beberapa
kelebihan dan kelemahan dari model atom nuklir @utherford, dapat dilihat seperti dalam tabel berikut.
<. =odel A&om Bo"r
%iels >enrik #aid Bohradalah seorang ahli sika #enmark. Pada 82, Bohr mengemukakan teori tentang atom yang bertitik tolak dari model atom nuklir @utherford dan teori kuantum Planck.
*odel atom Bohr berdasarkan teorinya sebagai berikut.
" Elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan !orbit" tertentu.
:" Elektron yang beredar pada lintasannya tidak memancarkan energi, lintasan elektron ini disebut lintasan stasioner.
2" Apabila elektron dengan tingkat energi rendah pindah ke lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi, peristi+a ini disebut eksitasi. Sebaliknya, apabila elektron pindah dari lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi ke lintasan dengan tingkat energi lebih rendah maka elektron akan memancarkan energi, peristi+a ini disebut deeksitasi. Baik eksitasi maupun deeksitasi disebut peristi+a transisi elektron. Energi yang diserap atau dipancarkan pada peristi+a transisi elektron ini dinyatakan dengan persamaan<
9" Energi yang dipancarkanLdiserap ketika terjadi transisi elektron terekamsebagai spektrum atom.
Beberapa kelebihan dan kelemahan dari model atom Bohr, dapat dilihat dalam tabel berikut.
*on&o"
Peralihan 3ingkat Energi Elektron *enurut *odel Atom Bohr
. Gambarkan peralihan tingkat energi elektron atom hidrogen dari keadaan dasar ke tingkat energi nM 2. Berapakah energi yang diserap oleh atom hidrogen&
:. Gambarkan peralihan tingkat energi elektron atom hidrogen dari keadaan tereksitasi dengan nM : ke keadaan dasar. Berapakah energi yang dipancarkan oleh atom hidrogen&
$a%ab
. Atom hidrogen pada keadaan dasar memiliki bilangan kuantum, n M . Jika beralih ke tingkat energi n M 2 maka atom hidrogen menyerap energi sebesar2hv .
:. Peralihan tingkat energi dari keadaan tereksitasi !nM:" ke keadaan dasar !nM" akan diemisikan energi sebesarhv .
La&i"an
. Apakah perbedaan antara teori atom #alton dan teori atom 3homson&
:. Apakah persamaan antara teori atom 3homson dan teori atom @utherford&
2. Apakah kelebihan teori atom Bohr dibandingkan teori atom lainnya&
9. Atom hidrogen menyerap sejumlah energi hingga elektronnya beralih dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi !nM9", berapakah energi yang diserap& Gambarkan.
