Struktur Atom KOMPETENSI DASAR 1.1 Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan menggambarkan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik.

Indikator : 2. Menentukan harga keempat bilangan kuantum suatu 1. Menjelaskan teori atom mekanika kuantum 2. Menentukan harga keempat bilangan kuantum suatu elektron dalam atom/ion. 3. Menggambarkan bentuk-bentuk orbital (orbital s, p, dan d) 4. Menjelaskan kulit dan sub kulit serta hubungannya dengan bilangan kuantum 5. Menggunakan prinsip Aufbau, aturan Hund, dan azas larangan Pauli untuk menuliskan konfigurasi elektron dan menggambarkan diagram orbital 6. Menghubungkan konfigurasi elektron suatu unsur dengan letaknya dalam sistem periodik unsur.

TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM Teori atom mekanika kuantum disusun oleh Erwin Schrodinger berdasarlkan prinsip dualisme materi dari Louis de Broglie dan prinsip ketidakpastian dari Heisenberg. Menurut Louis de Broglie materi dapat bersifat sebagai partikel dan gelombang. Adapun menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan tetapi yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian untuk menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti. Berdasarkan teori tersebut Schrodinger mengemukakan bahwa, atom mempunyai inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti. Posisi elektron dalam mengelilingi inti tidak dapat ditentukan secara pasti tetapi hanya merupakan kebolehjadian ditemukan elektron. Ruang dimana terdapat kebolehjadian paling besar untuk menemukan elektron di sekitar inti disebut orbital. Selain itu gerakan elektron dalam mengelilingi inti bersifat seperti gelombang.

2. BILANGAN KUANTUM Pada teori mekanika kuantum dikenal istilah bilangan kuantum yaitu bilangan yang dipergunakan untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom. Ada empat macam bilangan kuantum yaitu : 1. Bilangan Kuantum Utama (n) 2. Bilangan Kuantum Azimut (ℓ) 3. Bilangan Kuantum Magnetik (m) 4. Bilangan Kuantum Spin (s)

1. Bilangan Kuantum Utama (n) Bilangan kuantum utama menyatakan : - kulit tempat elektron berada - nomor kulit (tingkat energi) - ukuran orbital, makin besar n makin besar pula ukuran orbital. Bilangan kuantum utama mempunyai harga 1,2,3,4,5,6, dan 7. Contoh : n=1, kulit K n=2, kulit L n=3, kulit M dst.

2. Bilangan Kuantum Azimut (ℓ) Bilangan kuantum Azimut menyatakan : - subkulit tempat elektron berada - jesis subkulit - bentuk orbital Harga bilangan kuantum azimut yaitu dari 0 sampai (n-1). Untuk setiap harga n terdapat n buah harga ℓ - ℓ=0 untuk subkulit s - ℓ=1 untuk ksubkulit p - ℓ=2 untuk subkulit d - ℓ=3 untuk subkulit f Contoh : Untuk n=2, kulit L, ℓ=0, 1, subkulitnya s dan p n=3, kulit M, ℓ=0, 1, 2, subkulitnya s, p, dan d

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m) Bilangan kuantum magnetik menyatakan : - kedudukan elektron pada suatu orbital - orientasi khusus dari orbital/banyaknya orbital dalam tiap-tiap kulit Harga m adalah bilangan bulat mulai dari - ℓ s/d + ℓ, termasuk 0. Untuk setiap harga ℓ terdapat (2 ℓ + 1) buah harga m.dan setiap harga m mengandung 1 orbital. Contoh : - ℓ=0 maka m=0 jumlah orbital=1 - ℓ=1 maka m= -1, 0, +1 jumlah orbital=3 - ℓ=2 maka m= -2,-1, 0, +1, +2 jumlah orbital=5 - ℓ=3 maka m= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3jumlah orbital=7

4. Bilangan Kuantum Spin (s) Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya selama mengelilingi inti. Bilangan kuantum spin mempunyai harga +1/2 dan -1/2. +1/2 jika arah putaran berlawanan arah jarum jam. -1/2 jika arah putaran searah jarum jam. Kedua elektron mempunyai arah perputaran berlawanan tersebut dapat membentuk pasangan elektron dalam satu orbital. Satu orbital maksimal terisi dua elektron dengan spin berlawanan yang dapat diberi lambang

3.BENTUK DAN ORIENTASI ORBITAL Subkulit s mempunyai 1 orbitalberbentuk bola. Subkulit p mempunyai 3 buah orbital yang masing-masing berbentuk balon terpilin. Menurut perhitungan mekanika gelombang salah satu orbitalnya terletak pada sumbu x dan dua orbital lainnya terletak pada sumbu y dan z oleh sebab itu diberi lambang px, py, dan pz. Subkulit d mempunyai 5 buah orbital setingkat yang terdiri dari dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dan dz2 Subkulit f mempunyai 7 orbital. Ketujuh orbital mempunyai bentuk dan orientasi yang lebih rumit dan sukar untuk digambarkan.

GAMBAR MACAM-MACAM BENTUK ORBITAL z z z z Orbital s px px px y y y y x x x x z z z z z y y y y y x x x x x dyz dz2 dxy dxz dx2-y2

LATIHAN SOAL Tentukan nomor atom yang mempunyai bilangan kuantum elektron terakhir : a. n=3, ℓ =0, m=0, s= +1/2 b. n=2, ℓ =1, m=0, s=-1/2 2. Tuliskan konfigurasi elektron dengan sistem gas mulia : a. 27Co b. 56Ba c. 53I 3. Ion X2+ memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6. Tentukan harga keempat bilangan kuantum elektron terakhir atom X !

SISTEM PERIODIK 1. Konfigurasi Elektron Menggambarkan Susunan Elektron dalam Atom Konfigurasi elektron adalah susunan elektron dalam atom sesuai dengan tingkat-tingkat energinya. Pengisian elektron ke dalam orbital-orbital mengikuti tiga aturan, yaitu : Prinsip Aufbau Kaidah Hund Asas Larangan Pauli

Prinsip Aufbau Menurut prinsip ini elektron-elektron akan mengisi orbital dimulai dari tingkat energi terendah kemudian tingkat energi yang lebih tinggi dan seterusnya. Prinsip pengisian ini dapat digambarkan dalam bentuk diagram dengan urutan pengisian orbital sebagai berikut :

Cara pengisian elektron dalam orbital : . 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 7d Arah panah menunjukkan urutan yang harus diikuti 4f 5f 6f 7f

Contoh 1 6C : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p2 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital)

Contoh 2 8O : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p4 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital)

Contoh 3 10Ne : Konfigurasi elektron : 1s2 2s2 2p6 Pengisisan elektron dalam orbital (diagram orbital)

Kaidah/Aturan Hund Jika sub kulit memiliki lebih dari satu orbital, maka elektron-elektron yang mengisi orbital-orbital tersebut cenderung untuk tidak berpasangan, sebab struktur semacam itu memiliki energi yang lebih rendah di bandingkan jika elektron-elektron itu berpasangan.

Larangan Pauli Di dalam suatu atom tidak boleh terdapat dua elektron dengan empat bilangan kwantum yang sama.

Pembagian Blok dalam SPU Kedudukan suatu atom dalam sistem periodik dapat diketahui dari konfigurasi elektronnya.Konfigurasi elektron dapat digunakan untuk menentukan periode dan golongannya. Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur-unsur dapat dikelompokkan ke dalam blok s, blok p, blok d, dan blok f. Unsur blok s dan blok p disebut unsur golongan utama atau golongan A sedangkan blok d disebut golongan transisi atau golongan B. Unsur blok f meliputi lantanida dan aaktinida yang disebut unsur transisi dalam.

Golongan Utama Jika konfigurasi elektron menempati subkulit s dalam sistem periodik dikelompokkan dalam blok s. Blok s adalah golongan IA dan IIA (kecuali 1s2 termasuk dalam golongan VIIIa/1) Misalnya : 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1, karena elektron terakhir menempati subkulit s/orbital s maka terletak dalam blok s atau golongan IA (karena jumlah elektron terakhir 1). Untuk blok p, jika konfigurasi elektron terluarnya mengisi orbital p, terdiri atas golongan IIIA sampai VIIIA.

Contoh : 17Cl konfigurasi elektronnya (Ne) 3s2 3p5 karena orbital terakhirnya p maka termasuk blok p dan jumlah elektron terluarnya 5 disebut golongan VA

Golongan Transisi Golongan transisi terdiri dari blok d dan blok f. Blok d menempati golongan IB sampai VIIIB jika elektron terluar menempati orbital d. Blok f meliputi unsur-unsur lantanida dan aktinida dan elektron terluarnya terletak pada orbital f. Untuk menemtukan golongan IB sampai dengan VIIIB dapat ditentukan dari konfigurasi elektronnya dengan rumus : nsx (n - 1) dy n = nomor tingkat energi utama (kulit elektron)

Golongan Jika x + y = 3, maka termasuk golongan IIIB atau golongan 3 x + y = 4, maka termasuk golongan IVB atau golongan 4 x + y = 5, maka termasuk golongan VB atau golongan 5 x + y = 6, maka termasuk golongan VIB atau golongan 6 x + y = 7, maka termasuk golongan VIIB atau golongan 7 x + y = 8, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 8 x + y = 9, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 9 x + y = 10, maka termasuk golongan VIIIB atau golongan 10 x + y = 11, maka termasuk golongan IB atau golongan 11 x + y = 12, maka termasuk golongan IIB atau golongan 12 Sistem Tradisional Sistem IUPAC

Periode Dalam sistem periodik modern ada 7 (tujuh) periode, letak periode ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n) tertinggi dari konfigurasi elektronnya

Contoh Soal : Tentukan letak periode dan golongan unsur-unsur berikut : a. 19K b. 21Sc c. 27Co d. 30Zn

Penyelesaian : a .19K, e = 19 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s1 Jumlah elektron valensi = s=1, golongan IA Nomor kulit terbesar= 4, periode ke-4

Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d10 21Sc, e = 21 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d1 Jumlah elektron valensi = s+d=3, golongan IIIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 c. 27Co, e = 27 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d7 Jumlah elektron valensi = s+d=9, golongan VIIIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4 d. 30Zn, e = 30 Konfigurasi elektronnya = (Ar) 4s2 3d10 Jumlah elektron valensi = s+d=12, golongan IIB Nomor kulit terbesar = 4, periode ke-4

LATIHAN SOAL 1. Unsur X terletak pada periode 3 dengan elektron valensi=7. a. Terletak pada golongan berapa unsur X dalam sistem periodik ? b. Berapa nomor atom unsurnya ? c. Tulislah konfigurasi elektronnya ! 2. Unsur-unsur golongan berapa saja yang termasuk a. blok s b. blok p c. blok d d. blok f 3. Tentukan konfigurasi elektron dan elektron valensi dari unsur : a. 27Co b. 56Ba