KIMIA KUANTUM Sifat gelombang elektron 4.1. KELEMAHAN TEORI BOHR

Presentasi berjudul: "KIMIA KUANTUM Sifat gelombang elektron 4.1. KELEMAHAN TEORI BOHR"— Transcript presentasi:

1 KIMIA KUANTUM 41.1. Sifat gelombang elektron 4.1. KELEMAHAN TEORI BOHR
Ternyata Teori Bohr hanya memuaskan bila digunakan pada atom hidrogen. Kelemahan-kelemahan Teori Bohr, yaitu : 1.Tidak dapat menerangkan adanya intensitas elektron 2. Tidak dapat menerangkan spektrum unsur selain hidrogen 41.1. Sifat gelombang elektron -Louis de Broglie ( ) menemukan kesamaan antara sifat-sifat elektron dengan sifat-sifat foton. -Jadi menurut de Broglie, elektron bergerak dengan sifat sebagai gelombang. -Panjang gelombang elektron dinamakan panjang gelombang de Broglie. Persamaan untuk menyatakan panjang gelombang elektron adalah : l = h mv h= tetapan Planck m= massa elektron v= kecepatan elektron

2 4.3. MEKANIKA KUANTUM, MEKANIKA GELOMBANG DAN KIMIA KUANTUM
4.2. AZAS KETIDAKPASTIAN Karena sifat elektron yang mendua (sebagai partikel dan sebagai gelombang) maka Werner Heisenberg ( ) pada tahun 1927 menyatakan bahwa : “tidak mungkin menetapkan dengan pasti posisi dan kecepatan partikel secara serempak”. Pernyataan ini dikenal sebagai Azas Ketidakpastian Heisenberg. 4.3. MEKANIKA KUANTUM, MEKANIKA GELOMBANG DAN KIMIA KUANTUM Untuk mengatasi kegagalan Teori Bohr dalam menerangkan gerakan elektron dalam atom, maka Werner Heisenberg pada tahun 1925 mengajukan teori Mekanika Kuantum, bersamaan dengan Erwin Schrödinger ( ) yang mengajukan teori yang serupa yang disebut Mekanika Gelombang. Pendekatan Mekanika Kuantum untuk senyawa-senyawa kimia dikenal sebagai Kimia Kuantum. Kebolehjadian terbesar untuk menemukan elektron pada atom hi-drogen pada tingkat dasar adalah pada jarak 0,53 Angström (0,53 x 10-8 cm) dari inti atom.

3 4.4. AWAN ELEKTRON Cara lain untuk menunjukkan kebolehjadian itu adalah dengan menganggap bahwa elektron membentuk awan di sekitar inti atom. Gambar 4.3. Awan muatan di sekitar inti atom Bila rapatan awan besar, maka kebolehjadian untuk menemukan elekron juga besar. Mekanika gelombang dapat menerangkan banyak fakta yang tidak dapat diterangkan, misalnya tentang keempat bilangan kuantum.

4 SUSUNAN BERKALA (SISTEM PERIODIK) UNSUR2
PENGGOLONGAN MENURUT SIFAT-SIFAT UNSUR -Mula-mula unsur-unsur itu digolongkan menjadi logam dan bukan logam. -logam dibagi lagi menjadi logam mulia, misalnya emas dan perak dan logam tak mulia misalnya tembaga, besi, timbal, timah dan raksa. -Setelah adanya Teori Atom Dalton, diadakan usaha-usaha untuk menghubungkan antara sifat-sifat unsur dengan berat atomnya. Penggolongan menurut berat atom unsur -William Prout (1815) mengemukakan bahwa : berat atom suatu unsur merupakan kelipatan berat atom hidrogen. -Triad Döbereiner Johann Wolfgang Döbereiner ( ) Pada tahun 1817 menunjukkan bahwa berat atom stronsium adalah sama de-ngan berat atom rata-rata kalsium dan barium yang ketiganya itu mempunyai sifat-sifat yang serupa. Beberapa tahun kemu-dian dia mengamati pula adanya tritunggal (“triad”) unsur-unsur yang lain, misalnya : klorin-bromin-iodin dan litium-natrium-kalium. Pasangan-pasangan tiga unsur ini oleh Döbereiner disebut Triad.

5 5.2.2. Penggolongan menurut sifat-sifat kimia unsur
Hukum Oktaf Newlands John A.R. Newlands - Dia mengamati bahwa pada tiap tujuh unsur, unsur yang ke 8 mempunyai sifat yang serupa dengan unsur yang pertama, unsur yang ke 9 sama dengan unsur yang kedua dst. - Karena hal ini menyerupai tangga nada musik, maka oleh Newman disebutnya sebagai Hukum Oktaf unsur-unsur

6 5.3. SUSUNAN BERKALA Susunan Berkala menurut sifat-sifat fisika Julius Lothar Meyer ( ) Pada th 1868 telah membuat kurva berat atom unsur-unsur terhadap volume atom (nisbah berat atom terhadap berat jenisnya) Susunan Berkala menurut sifat-sifat kimia -Dimitri Ivanovitch Mendeleyev ( ) pada tahun yang sama (1868) juga telah menyusun daftar unsur-unsur menurut berat atomnya, dengan penekanan pada sifat-sifat kimianya. Mendeleyev sampai pada kesimpulan yang disebutnya Hukum Berkala (Periodic Law) sebagai berikut : 1.Unsur-unsur bila disusun menurut berat atomnya, menunjukkan keberkalaan yang jelas dalam sifat-sifatnya. 2.Berat atom suatu unsur menentukan karakter unsur tersebut 3.Dapat diperkirakan akan ditemukannya unsur-unsur yang belum dikenal misalnya unsur yang serupa dengan Al dan Si yang berat atomnya antara 65 dan 75. 4.Berat atom suatu unsur suatu saat mungkin dapat diganti bila unsur lain yang serupa diketahui. 5.Sifat-sifat kimia suatu unsur dapat diramalkan dari berat atomnya.

7 1. Sifat-sifat unsur-unsur merupakan fungsi dari nomor atomnya
Susunan Berkala menurut Bangun Atom Susunan Berkala Panjang Julius Thomsen (1895) dan Werner (1905) kemudian berusaha menghubungkan sifat-sifat kimia dan fisika unsur-unsur (misalnya daya hantar listrik, titik leleh dan kemudahan peruraian garam-garamnya) dengan sifat-sifat atomnya, misalnya jejari atom, energi ionisasi dan lain-lain. Karena ternyata bahwa sifat-sifat atom suatu unsur berhubungan dengan konfigurasi elektronnya, maka jelaslah ada hubungan antara sifat-sifat unsur dengan konfigurasi elektron unsur tersebut. Dari kenyatan-kenyataan di atas, maka disusunlah Hukum Berkala Moderen sebagai berikut : 1. Sifat-sifat unsur-unsur merupakan fungsi dari nomor atomnya 2. Sifat-sifat unsur-unsur bergantung kepada konfigurasi elektronnya secara keseluruhan.

8 Susunan Berkala Panjang terdiri atas :
Dalam Susunan Berkala Panjang, unsur-unsur disusun menurut nomor atomnya dalam periode berupa baris mendatar. Nomor atom unsur sama dengan jumlah proton dalam inti atom tersebut dan menyatakan pula jumlah elektron yang mengelilingi inti. Terdapat juga kolom-kolom vertikal yang disebut golongan yang berisi unsur-unsur yang sama konfigurasi elektron kulit terluarnya. Susunan Berkala Panjang terdiri atas : 7 periode, yang diberi nomor 1 s/d 7 yang sesuai dengan banyaknya kulit elektron K, L, M, N, O, P dan Q. b. Golongan-golongan, yaitu : Golongan I dan IIA : blok s Golongan IIIA s/d VIIIA : blok p Golongan IIIB s/d VIIIB serta IB dan IIB : blok d Golongan IA s/d VIIIA disebut unsur-unsur utama, sedangkan golongan unsur-unsur IB, IIB dan IIIB s/d VIIIB disebut unsur- unsur transisi.

9 5.4. SIFAT-SIFAT BERKALA Jika unsur-unsur disusun menurut nomor atomnya, maka ternyata ada sifat-sifat tertentu yang berulang, misalnya sifat-sifat gas mulia terdapat pada unsur-unsur dengan nomor atom 2, 10, 18, 36, 54 dan 86. Terulangnya sifat-sifat itu dinamakan sifat berkala unsur-unsur. Di samping terulangnya sifat-sifat khusus yang terdapat pada unsur-unsur tertentu, juga terdapat suatu penurunan atau kenaikan yang teratur dari sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia unsur-unsur dalam satu periode dan pada periode berikutnya terulang lagi perubahan2 yang sama. Sifat-sifat suatu unsur terutama ditentukan oleh : 1. Jumlah muatan inti dan muatan elektron, yt. nomor atom 2. Jumlah kulit elektron 3. Jarak elektron dalam berbagai kulit 4. Jarak antara elektron dengan inti 5. Jumlah elektron kulit terluar, yaitu elektron valensi.

10 5.4.1. Beberapa sifat berkala yang penting
Jejari atom. Jejari atom adalah jarak dari pusat inti sampai lintasan elektron paling luar. Jejari ini dapat ditentukan dengan cara difraksi sinar-X dengan cara mengukur jarak antara inti-inti dalam senyawa kovalen. Jarak ini sama dengan jumlah jejari atomnya.

11 Ada beberapa macam jejari atom, yaitu :
Jejari ion Jejari yang menggambarkan ruang yang ditempati oleh satu ion dalam kisi kristal. Jejari kovalen Jejari yang menggambarkan ruang yang ditempati oleh suatu atom dalam suatu senyawa kovalen yang searah dengan ikatan kovalen. Jejari atom logam Jejari yang menggambarkan ruangan yang ditempati oleh suatu atom logam dalam kisi logam. Jejari van der Waals Jejari yang menggambarkan ruang yang ditempati oleh suatu atom dalam suatu senyawa terhadap atom lain yang tidak terikat secara kimiawi, tetapi mengalami gaya tarik van der Waals.

12 Hasil-hasil pengukuran jejari atom terhadap unsur dalam susunan berkala adalah :
1.Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, jejari atom makin kecil. Hal ini disebabkan oleh bertambahnya muatan ini atom sedangkan kulit elektron tidak bertambah, sehingga elektron kulit terluar secara keseluruhan mengalami gaya tarik yang makin meningkat. 2.Dalam satu golongan dari atas ke bawah jejari atom bertambah besar, karena makin ke bawah kulit elektron bertambah. 3.Jejari atom gas mulia lebih besar daripada unsur-unsur sebelumnya dalam periode yang sama

13 POTENSIAL IONISASI Adalah energi yang dibutuhkan oleh suatu atom dalam bentuk gas untuk melepaskan elektron yang tidak terikat erat. Dari hasil pengukuran potensial ionisasi, didapat kesimpulan sebagai berikut : 1.Potensial ionisasi unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan bertambah besar, jadi elektron makin sukar dilepas, sebab muatan inti bertambah, sedangkan kulit elektron tetap, sehingga gaya tarik inti terhadap elektron bertambah besar. 2. Potensial ionisasi unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah makin kecil, jadi elektron makin mudah dilepas, sebab dengan bertambahnya kulit elektron, maka gaya tarik inti terhadap elektron makin lemah. Satuan potensial ionisasi Potensial ionisasi diberi satuan elektron-Volt (eV), yaitu energi yang diperoleh elektron yang dipercepat oleh perbedaan potesial sebesar 1 Volt. 1 eV = 1,60206 x erg = 1,60206 x Joule

14 AFINITAS ELEKTRON Adalah energi yang dilepaskan bila suatu atom bentuk gas menerima elektron tambahan sehingga menjadi anion. KEELEKTRONEGATIFAN Adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam suatu molekul yang mempunyai ikatan kovalen. 1. Harga skala keelektronegatifan unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan makin besar. 2. Dalam satu golongan atas ke bawah makin kecil.

15 GOLONGAN-GOLONGAN UNSUR
Golongan IA, logam-logam alkali.(Li,Na,K, Rb,Cs,Fr) Unsur-unsur golongan logam alkali mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : 1. Sangat reaktif, makin ke bawah makin reaktif. Bentuk ion positifnya lebih stabil daripada bentuk atomnya. 2. Semuanya merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. 3. Semuanya lunak dan dapat dipotong2 dengan pisau. 4. Mempunyai panas jenis yang rendah. 5. Semuanya merupakan pereduksi (reduktor) yang kuat. 6. Memberikan warna nyala yang spesifik, yaitu litium merah, natrium kuning, kalium ungu, rubidium merah dan sesium biru. Semuanya memberikan spektrum yang spesifik pula. Unsur logam alkali yang bersifat radioaktif adalah fransium.

16 Golongan VIIA, unsur2 halogen (F,Cl,Br,I At)
Unsur-unsur golongan VIIA disebut unsur-unsur halogen, artinya pembentuk garam, karena dengan logam dapat bereaksi langsung membentuk garam. Harga potensial ionisasi yang tinggi menunjukkan bahwa unsur-unsur halogen lebih mudah membentuk ion negatif. Keelektronegatifan unsur halogen juga tinggi. Sifat-sifat kimia dan fisika halogen banyak persamaannya, antara lain adalah pembentukan molekul diatomik, F2, Cl2, Br2 dan I2. Pada temperatur kamar, fluorin berupa gas yang berwarna kekuningan, klorin berupa gas kuning hijau, bromin berupa cairan merah coklat dan iodin berupa padatan hitam. Makin ke bawah, unsur-unsur halogen makin sukar untuk be-reaksi dengan hidrogen. Unsur halogen merupakan oksidator yang kuat. Unsur-unsur halogen dapat juga membentuk ion positif, kecuali fluorin, misalnya dalam senyawa hipohalit, XO- , halat, XO3- dan perhalat, XO4-, yang masing-masing X bermuatan +1, +5 dan +7.

17 C. Golongan VIIIA, golongan gas mulia. (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn)
Disebut juga golongan argonon, dari nama Argon, yaitu gas mulia yang paling banyak terdapat di alam. Atom-atom unsur-unsur golongan VIIIA ini mempunyai konfigurasi elektron dengan orbital s dan p yang terisi penuh (8 elektron, kecuali helium). Konfigurasi ini sangat stabil, oleh karena itu mempunyai harga potensial ionisasi yang sangat tinggi. Harga potensial ionisasi unsur-unsur ini adalah yang tertinggi untuk periode yang bersangkutan dalam susunan berkala. Hal ini me-nunjukkan kestabilan khas dari oktet elektron (atau pasangan elektron untuk 1s).

18 D. Unsur-unsur transisi
Pada tiap-tiap periode panjang antara golongan IIA dan IIIA terdapat unsur-unsur yang dinamakan unsur-unsur transisi. Dinamakan unsur transisi, karena unsur-unsur ini merupakan peralihan antara unsur-unsur logam dengan unsur-unsur bukan logam. Unsur-unsur transisi ini penampakan luarnya seperti besi atau timah, kecuali emas yang berwarna kuning dan tembaga yang berwarna merah. Kemiripan unsur-unsur ini lebih nampak dalam satu periode daripada dalam golongan, terutama pada golongan VIIIB. Secara umum, sifat-sifat unsur-unsur transisi adalah : 1. Semuanya mempunyai sifat logam 2. Titik leleh dan titik didih tinggi 3. Jejari atom yang hampir sama 4. Energi potensial ionisasi hanya sedikit bertambah dengan ber-tambahnya nomor atom.