Struktur dan Keraktifan Anorganik KI 3231 Struktur dan Keraktifan Anorganik

Sasaran kuliah Struktur Kereaktifan Mengetahui jenis-jenis struktur kimia anorganik Mampu menggambarkan struktur dengan tepat Mampu menginterpretasikan struktur baru Kereaktifan Mengetahui jenis-jenis reaksi kimia anorganik Mampu menuliskan persamaan reaksi dengan benar dan tepat. Mampu menginterpretasikan reaksi kimia baru.

Kuliah Kimia Anorganik S-1 Golongan utama KI 3131 Transisi & katalisis KI 3231 Struktur & Kereaktifan KI 5231 Kapita selekta KI 5232 Pengantar sintesis PENELITIAN

Materi STRUKTUR Struktur atom (1 K) Struktur Padatan Sederhana(2K) Struktur atom hidrogen Struktur atom berelektron banyak Struktur Padatan Sederhana(2K) Struktur terjejal Struktur logam Struktur padatan ionik Struktur Molekul (3K) Struktur molekul sederhana Struktur molekul beratom banyak

Materi KEREAKTIFAN Reaksi pelarutan (1 K) Reaksi Asam-Basa(2K) Reaksi Redoks (2K) Reaksi Kompleks (1K)

Kegiatan belajar Di kelas (DO) Di Laboratorium (IM) 2 jam perminggu selama 15 minggu Minggu ke 8 ujian struktur Minggu ke 15 ujian kereaktifan Di Laboratorium (IM) 1 periode (4 jam) perminggu selama 13 minggu Di perpustakaan/rumah/ruang komputer dll 135-(2*15+4*13)/15 ~ 3,5 jam/minggu

Penilaian Ujian-1 30% Ujian-2 30% Praktikum 30% Kehadiran & partisipasi 10% Nilai A 75 B 65 C 50

PUSTAKA Huheey, J. E., Keiter, E. A. and Keiter, R. L., Inorganic Chemistry: Principles of structure and Reactivity, 4th ed, HarperCollinsCollege, 1993 Shriver, D.F., Atkins, P. W., Inorganic Chemistry 3rd ed, W. H. Freeman and company, 1999 Taro Saito, Inorganic Chemistry-online, Iwanami Shoten & Introductory Chemistry Group, 2006 Ismunandar, I Nyoman Marsih, Catatan Kuliah KI 3231, ITB, 2005

Partikel Penyusun atom Elektron(e) me = 9,11x10-31Kg Proton(p) mp = 1,67x10-27 Kg Netron(n) mn = mp Foton Partikel a, b dan g

MODEL ATOM Bohr lintasan Kuantum orbital Persamaan Schrodinger untuk Atom H: perkalian fungsi radial dan Fungsi sudut

Rnl(r)= f(r)(Z/ao)3/2e-r/2 Fungsi radial Bergantung pada r Rnl(r)= f(r)(Z/ao)3/2e-r/2 dengan ao = jari-jari Bohr = 0,53A dan r = 2Zr/n ao diperoleh n l f(r) 1 0 2 2 0 (1/2V2)(2-r) 2 1 (1/2V6)r dst. Fungsi radial tidak punya makna, Yang punya arti fisik adalah fungsi distribusi radial yaitu keboleh jadian menemukan elektron

Fungsi radial

Fungsi distribusi radial Prakt-1 menggambar Fungsi radial dan fungsi distribusi radial

Fungsi sudut Ylml(, )= (1/4p)1/2 y (, ) Bergantung pada sudut   l ml y (, ) 0 0 1 1 0 31/2 cos 1 +1 + 31/2 sin e +i Shriver Table 1.2 hal 13 Fungsi sudut menggambarkan bentuk orbital

Bentuk orbital

Prakt-2 menggambar orbital atom

Atom berelektron banyak Elektron terdistribusi dalam orbital mengikuti aturan Aufbau dan Pauli menghasilkan ‘konfigurasi elektron’ Elektron saling berinteraksi menghasilkan efek tolakan, sehingga elektron ‘luar’ merasakan efek tarikan inti lebih rendah dari elektron ‘dalam’ Muatan inti yang dirasakan disebut Z eff

Urutan pengisisan orbital Tingkat energi orbital 3d dan 4s hampir sama

Atom H vs atom polielektron Antaraksi antar elektron (efek perisai) Tingkat energi orbital berubah

Muatan inti efektif

EFEK PERISAI (S) Efek perisai pada Li < Rb

Aturan Slater- memperkirakan nilai S Tuliskan konfigurasi elektron sesuai urutan (1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) …..dst elektron dikanan kelompok ns,np tidak memberi sumbangan pada S elektron pada ns,np masing-masing menyumbang 0,35 elektron di (n-1) masing masing menyumbang 0,85 elektron di (n-2) dst masing-masing menyumbang 1,0 Bila elektron ada pada nd atau nf maka aturan d) dan e) menjadi semua elektron di kiri nd atau nf menumbang 1,0

Cara perhitungan N ( Z= 7), konfigurasi elektron (1s2) (2s2 2p3) S = (2 x 0,85) + (4 x 0,35) = 3,1 Zeff = 7- 3,1 = 3,9 Zn (Z = 30) (1s2) (2s2,2p6) (3s2,3p6) (3d10) (4s2) Satu elektron lepas dari orbital 4s S = (10 x 1) + (18 x 0,85) + (1 x 0,35) = 25,65 Zeff = 30 - 25,65 = 4,35 Satu elektron lepas dari orbital d S = (18 x 1) + (9 x 0,35) = 21,15 Zeff = 30 - 21,15 = 8,85 Maka ketika Zn terionisasi, elektron yang dilepaskan pasti dari 4s dan bukan dari 3d.

Latihan Hitung muatan inti efektif untuk Li(Z=3), Na(Z=11), K(Z=19), Rb(Z=37) Li(Z=3), Be(Z=4), B(Z=5), C(Z=6), N(Z=7), O(Z=8), F(Z=9), Ne(Z=10) Dari hasil yang diperoleh simpulkan Kecenderungan unsur dalam satu golongan Dan dalam satu perioda

Kesimpulan

STRUKTUR PADATAN SEDERHANA

Sistem kristal

Kubus bcc fcc

Kubus sederhana, bcc

Bidang kristal

Bidang kristal

Struktur terjejal hcp ccp

Lubang pada struktur terjejal

Lubang pada fcc

Struktur logam pada 25oC, 1 atm hcp Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn fcc Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt bcc Ba, Cr, Fe, W, logam alkali

Paduan logam Kriteria terbentuknya paduan logam: Perbedaan jari-jari unsur tidak lebih dari 15% Struktur kristalnya sama/compatible Memiliki kemiripan karakter elektropositif

Paduan logam Struktur Na & K sama, tetapi beda jar-jari ~ 19%, jadi tidak mungkin terbentuk paduan logam alkali Cu 1,28A & Ni 1,25A, strukturnya fcc terbentuk paduan logam dengan berbagai komposisi Zn 1,37A, struktur hcp bukan fcc Bisa terbentuk paduan logam dengan Cu Pada komposisi terbatas

Struktur padatan ionik CsCl, CaS, CsCN, CuZn Cesium klorida CaF2, BaCl2, HgF2, PbO2 Fluorite NiAs, NiS, FeS, CoS Nikel Arsenida CaTiO3, BaTiO3 Perovskite NaCl, LiCl, KBr, AgCl, CaO, TiO Garam batu TiO2, MnO2, NiF2 Rutile ZnS, CdS, HgS Sphalerite/zinc blende ZnS, ZnO, SiC, NH4F Wurzite

Struktur padatan ion 1:1 dan 1:2

Struktur NaCl

Struktur ZnS

Struktur CaF2

Penentuan Struktur

Kovalen vs ionik

Aturan Fayans i. Potensial ionik (perbandingan muatan dan ukuran kation ) besar, makin bersifat kovalen Li+ = 17 Be2+ = 64 B3+ = 150 Na+ = 10 Mg2+ = 31 Al3+ = 60 K+ = 8 Ca2+ = 20 Ga3+ = 48 muatan kation harus besar dan ukuran kation harus kecil

Aturan Fayans ii. Muatan anion besar dan ukuran anion juga besar, ini menunjukkan sifat LUNAK yang berarti anion ini mudah dibentuk atau mudah dipolarisasikan. Contoh I-, Se2- dan Te2- (ukurannya besar) sedangkan As3- dan P3- menunjukkan muatannya besar; anion tersebut lebih bersifat kovalen

Aturan Fayans iii. konfigurasi elektron kation. Logam transisi lebih mudah mempolarisasikan bila dibandingkan dengan logam alkali atau alkali tanah. Contoh Hg2+ (r = 102 pm) lebih bersifat kovalen sedangkan Ca2+ (r = 100 pm) lebih bersifat ionik.

Akibat karakter kovalen Titik lebur senyawa ion MENURUN Efek ukuran kation BeCl2 405oC Ca Cl2 772oC Efek muatan NaBr 755oC MgBr2 700oC AlBr3 98oC Efek ukuran anion LiF 870oC LiCl 613oC LiBr 547oC LiI 446oC Efek konfigurasi CaCl2 772oC HgCl2 276oC

Akibat karakter kovalen Kelarutan Menurun Ksp AgF larut AgCl 10-10 AgBr 10-13 AgI 10-17

STRUKTUR MOLEKUL

RUMUS STRUKTUR

Latihan: Gambarkan struktur

Geometri pasangan elektron bebas

Geometri molekul

Ikatan sigma dan pi

Geometri molekul

polar-nonpolar Bergantung pada elektronegativitas

Molekul polar-nonpolar

Teori Ikatan Valensi

Hibridisasi

molekul sederhana vs raksasa

Struktur silikat

Struktur zeolit (aluminium silikat)

Struktur Logam-oksida ReO3 TiO2 Rutile

Struktur spinel- perovskit

Struktur MoS2

Struktur Superkonduktor Cluster MxMo6X8 (M = Pb, Sn, and Cu; X = S, Se, and Te),

Kimia Koordinasi

Struktur Kompleks

Struktur kompleks tetrahedral

Struktur kompleks segi empat datar

Cara kimia untuk menentukan isomer cis-trans.

Koordinasi-5 A Berry pseudorotation in which a) a trigonal-bipyramidal [Fe(CO)5] distorts into b) square-pyramidal isomer and then c) becomes trigonal-bipyramidal again, but initially equatorial carbonyl now axial

Koordinasi-5 [Ni(CN)5]3- piramid segi empat [Ni(CN)5]3- trigonal bipiramid

Koordinasi-6 [Sc(OH2)6]3+ (d3), [Mo(CN)6]3- (d6), [Fe(CN)6]3- (d5), [RhCl6]3-(d6).

Isomer Koordinasi-6

Distorsi pada kompleks Koordinasi-6 dan (b) distorsi tetragonal (D4h) (c ) rhombic (D2h) , dan (d) Distorsi Trigonal (D3h) menuju prisma trigonal dengan rotasi 60o lanjut pada muka sesuai arah panah.

kompleks prisma trigonal

kompleks prisma trigonal [Re(S2C2(CF3)2)3] tris(Maleotriflouromethyldithiolato)rhenium(VI)

Kompleks dengan bil koordinasi > 6 [ReH9]2- D3h [Ce(NO3)]62- C.N. = 12

Kompleks berinti banyak tembaga(II) acetat dimer Kompleks Fe-S pada biokimia sebagai model electron-transfer agents (c) Hg2Cl2, Hg-Hg (d) [Mn2(CO)10]

senyawa organometalik karbonil

Struktur senyawa organometalik Me4Li4

Struktur senyawa organometalik

senyawa organometalik sandwich