Gambar Sampul Kimia · BAB I Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum
Kimia · BAB I Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum
SitiKalsum

24/08/2021 14:39:28

SMA 11 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman
Hukum Dasar Kimia1KIMIA 2• Siti Kalsum • Poppy K. Devi• Masmiami • Hasmiati Syahrul SMA SMA SMA SMA SMA dan MA Kelas XIdan MA Kelas XIdan MA Kelas XIdan MA Kelas XIdan MA Kelas XIPUSAT PERBUKUANDepartemen Pendidikan Nasional
iiKimia Kelas X SMA dan MAK I M I A 1Kelas X SMA dan MAK I M I A 2SMA dan MA Kelas XIPenulis:Siti KalsumPoppy K. DeviMasmiamiHasmiati SyahrulPenelaah:LiliasariEditor:Lilis SuryaniDesain Sampul:Guyun SlametIlustrator:BeniPerwajahan:BeniUkuran Buku:17,5 x 25 cm540.7SITSITI KalsumkKimia 2 : Kelas XI SMA dan MA / penulis, Siti Kalsum...[et al]; editor, Lilis Suryani ; ; illustrator, Beni.— Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009vii, 296 hlm. : ilus. ; 25 cm.Bibliografi : hlm. 293-294IndeksISBN 978-979-068-725-7 (nomor jilid lengkap)ISBN 978-979-068-728-81. Kimia-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Lilis SuryaniIII. BeniHak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasionaldilindungi Undang-undangHak Cipta Buku ini dibeli Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit PT. Remaja RosdakaryaDiterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan Nasional Tahu 2009Diperbanyak oleh ....
Hukum Dasar KimiaiiiK A T A S A M B U T A NPuji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmatdan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen PendidikanNasional, pada tahun 2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaranini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melaluisitus internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar NasionalPendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yangmemenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaranmelalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun 2007.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadapara penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load),digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkanbahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswadan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada diluar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah bukuini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkanmutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat Perbukuan
ivKimia Kelas X SMA dan MAKATA PENGANTARIlmu Kimia merupakan salah satu pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam. Melaluibelajar kimia dapat dikembangkan keterampilan intelektual dan psikomotor yangdilandasi sikap ilmiah. Keterampilan intelektual yang menyangkut keterampilanberpikir rasional, kritis, dan kreatif dapat dikembangkan melalui belajar yang tidaklepas dari aktivitas membaca. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, penulismencoba untuk membuat buku Kimia SMA ini.Materi kimia di dalam buku ini disajikan melalui cara yang mudah dipahamisiswa dengan contoh-contoh yang berkaitan dengan masalah kimia dalamkehidupan sehari-hari. Untuk membantu siswa dalam pencapaian kompetensidasar kimia, pada setiap bab disajikan bagan konsep yang menggambarkankonsep-konsep inti pada materi , deskripsi materi, kegiatan yang sederhanatetapi dapat meningkatkan keterampilan proses bagi siswa, info kimia, rangkuman,kata kunci, contoh soal, serta latihan soal bentuk pilihan ganda dan uraian. Selainitu dilengkapi dengan tugas yang dapat digunakan untuk penilaian portofolio.Penggunaan buku kimia ini dalam belajar adalah untuk melatih siswa berpikirrasional, kritis, dan kreatif dalam memecahkan masalah dalam IPA.Buku ini ditulis oleh beberapa penulis yang sudah berpengalaman mengajardan menulis buku Kimia serta mengacu pada referensi yang bersifat internasionaldan terkini. Harapan penulis, mudah-mudahan buku ini dapat membantu siswabelajar dan membantu guru dalam meningkatkan kinerjanya untuk memotivasisiswa belajar Ilmu Kimia dan untuk mempersiapkan sumber daya manusia yangmampu dalam memajukan bangsa dan negara.Akhirnya kami menyampaikan terima kasih kepada para guru dan penggunabuku ini. Untuk meningkatkan kualitas buku ini, kami sangat mengharapkan kritikdan saran yang membangun.Bandung, Juni 2007Penulis
Hukum Dasar KimiavDAFTAR ISIKATA SAMBUTANKATA SAMBUTANKATA SAMBUTANKATA SAMBUTANKATA SAMBUTANiiiKATA PENGANTARKATA PENGANTARKATA PENGANTARKATA PENGANTARKATA PENGANTARivDAFTAR ISIDAFTAR ISIDAFTAR ISIDAFTAR ISIDAFTAR ISIvBAB ITeori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum1A. Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum3B. Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital4C. Konfigurasi Elektron9D. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan LetakUnsur pada Tabel Periodik14E. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan BilanganKuantum dan Letak dalam Tabel Periodik15Rangkuman17Evaluasi Akhir Bab18BAB IIBentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul23A. Bentuk Molekul Berdasarkan Teori TolakanPasangan Elektron Bebas25B. Bentuk Molekul Berdasarkan Teori Hibridisasi32C. Gaya Antarmolekul36Rangkuman40Evaluasi Akhir Bab41BAB IIITermokimia47A. Sistem dan Lingkungan49B. Perubahan Entalpi50C. Penentuan ÐH Reaksi54D. Kalor Pembakaran64E. Dampak Pembakaran Bahan Bakar yang TidakSempurna66Rangkuman67Evaluasi Akhir Bab68BAB IVLaju Reaksi73A. Konsentrasi Larutan75B. Konsep Laju Reaksi77C. Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi83D. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi87E. Teori Tumbukan93Rangkuman97Evaluasi Akhir Bab98
viKimia Kelas X SMA dan MABAB VKesetimbangan Kimia105A. Reaksi Kesetimbangan107B. Reaksi Kesetimbangan Homogen dan ReaksiKesetimbangan Heterogen110C. Faktor-Faktor yang MempengaruhiKesetimbangan111D. Konstanta Kesetimbangan119Rangkuman128Evaluasi Akhir Bab129Soal Evaluasi Semester I135BAB VITeori Asam-Basa145A. Teori Asam dan Basa Arrhenius147B. Teori Asam-Basa Bronsted dan Lowry152C. Teori Asam-Basa Lewis156Rangkuman158Evaluasi Akhir Bab159BAB VIIpH Larutan Asam-Basa163A. Penentuan pH Larutan dengan Indikator165B. Konstanta Ionisasi Asam dan Basa167C. Perhitungan pH Larutan174D. Trayek pH Indikator179Rangkuman182Evaluasi Akhir Bab183BAB VIIIReaksi Penetralan dan Titrasi Asam-Basa187A. Reaksi Penetralan189B. Titrasi Asam-Basa190C. Grafik Titrasi Asam-Basa192D. Perhitungan Jumlah Pereaksi atau Hasil Reaksimelalui Reaksi Penetralan atau Titrasi194E. Penerapan Titrasi Asam-Basa196Rangkuman197Evaluasi Akhir Bab198BAB IXLarutan Penyangga203A. Larutan Penyangga dan Pembentuknya205B.pH Larutan Penyangga209C. Pengaruh Pengenceran dan Penambahan SedikitAsam atau Basa pada Larutan Penyangga212D. Kegunaan Larutan Penyangga214Rangkuman215Evaluasi Akhir Bab216
Hukum Dasar KimiaviiBAB XHidrolisis Garam219A. Ciri-Ciri Garam yang Terhidrolisis221B. Hubungan Kh, Kw dengan [OH] atau [H+] LarutanGaram yang Terhidrolisis224Rangkuman230Evaluasi Akhir Bab230BAB XIKelarutan dan Hasil Kali Kelarutan233A. Kesetimbangan Kelarutan235B. Hasil Kali Kelarutan237C. Penentuan Kelarutan Zat Berdasarkan Ksp atauSebaliknya238D. Pengaruh Penambahan Ion Senama terhadapKelarutan240E. Hubungan Harga Ksp dan pH242F.Memperkirakan Terbentuknya EndapanBerdasarkan Ksp243Rangkuman247Evaluasi Akhir Bab247BAB XIIKoloid251A. Pengertian Koloid253B. Macam-Macam Koloid254C. Sifat-Sifat Koloid256D. Pembuatan Koloid262E. Koloid Pencemar Lingkungan266Rangkuman268Evaluasi Akhir Bab269Soal Evaluasi Semester II273Lampiran 1 : Tabel Unsur279Lampiran 2 : Sifat Fisik Unsur281Lampiran 3 : Tetapan Kimia282Lampiran 4 : Kunci Jawaban Soal Evaluasi Akhir Bab285GLOSARIUM287Daftar Pustaka293INDEKS295
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum1TUJUAN PEMBELAJARANSetelah mengikuti pembelajaran siswa dapat :1.menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum,2.menentukan bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital,3.menjelaskan kulit dan subkulit serta hubungannya dengan bilangan kuantum,4.menyusun konfigurasi elektron berdasarkan prinsip Aufbau, aturan Hund, dan azas laranganPauli,5.menentukan letak unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron.Sumber:Encarta Encyclopedia, 2005Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum1Teori Atom Bohr danMekanika KuantumBab ITeori atom berkembang mulai dari teori atom Rutherford, Bohr, sampai teoriatom yang dikemukakan oleh Schrodinger yang dikenal sebagai teori atommekanika kuantum.Model atom BohrModel atom RutherfordModel atom Schrodinger
2Kimia Kelas XI SMA dan MATeori Mekanika KuantumBilangan KuantumKonfigurasi ElektronDiagram ElektronLetak Unsur pada Tabel PeriodikLarangan PauliAturan HundPrinsip AufbauBilangan KuantumUtamaBilangan KuantumAzimutBilangan KuantumMagnetikBilangan KuantumSpinKulitElektronSub Kulit ElektronOrbitalPerputaranElektronTeori Atom Bohrberkembang menjadimenjelaskanterdiri darimenunjukkanmenunjukkanmenunjukkanmenunjukkanmenyusunberdasarkandigambarkan dalamdapat menggambarkanPETA KONSEP
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum3Menurut Rutherford, atom terdiri atas inti atom dan elektron. Pada inti terdapatproton dan neutron. Inti atom bermuatan positif, sedangkan elektronnyabermuatan negatif dan bergerak mengelilingi inti. Teori ini ternyata adakelemahannya. Pada tahun 1913, teori ini dilengkapi oleh Niels Bohr sehinggamuncul teori atom Bohr.Menurut teori atom Bohr, atom terdiri atas inti atom yang merupakan pusatmassa atom dan muatan inti, sedangkan elektron berputar mengelilingi inti padalintasan tertentu dan dapat berpindah dari lintasan yang satu ke lintasan yanglainnya.Teori atom Bohr hanya dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen, setelahitu muncullah teori-teori baru tentang atom yang dikemukakan oleh Louis de Broglie,Schrodinger, dan Heisenberg yang dikenal dengan teori atom mekanika kuantum.Pada bab ini akan dibahas tentang teori atom mekanika kuantum, bilangankuantum, bentuk orbital, konfigurasi elektron, diagram elektron, dan hubungankonfigurasi elektron unsur dengan tempatnya dalam tabel periodik.A. Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika KuantumPada tahun 1913, Niels Bohr mengajukan suatu model atom untuk mengatasikelemahan dari model atom Rutherford. Bohr melakukan serangkaian percobaanatas dasar postulat Planck tentang cahaya dan spektrum hidrogen yang terdiridari garis-garis. Menurut Planck cahaya merupakan paket energi yang nilainyabergantung pada frekuensi gelombangnya serta hidrogen dapat menyerap danmemancarkan cahaya dengan energi tertentu. Dari keduanya lahirlah teori atomBohr yang menyatakan:1.Elektron dalam atom mempunyai tingkat energi tertentu atau elektronbergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu.2.Pada lintasannya elektron tidak menyerap atau memancarkan energi.3.Elektron dapat pindah dari satu tingkat ke tingkat energi yang lain. Jikaelektron pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi elektron tersebutdikatakan dalam keadaan tereksitasi.Teori atom Bohr ini belum mampu menjelaskan atom-atom berelektron banyak.Spektrum garis hidrogen ternyata terdiri atas garis-garis kecil yang sangatberdekatan. Para ahli berusaha memecahkan masalah ini.Pada tahun 1923 Louis de Broglie mengemukakan bahwa semua materimemiliki sifat gelombang dan setiap partikel yang bergerak memiliki sifat gelombangdengan panjang gelombang tertentu. Elektron yang bergerak mengelilingi inti,gerakannya seperti sebuah gelombang, keberadaan dalam lintasannya tidak pasti.Hal ini tidak sesuai dengan yang dikemukakan Bohr yaitu elektron bergerak padalintasan tertentu.
4Kimia Kelas XI SMA dan MAPada tahun 1926 Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg mengemukakanteori bahwa lokasi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yangdapat ditentukan hanyalah daerah kemungkinan keberadaan elektron. Oleh karenakeberadaan elektron diperkirakan dengan mekanika kuantum maka teori ini disebutteori atom mekanika kuantum.B. Bilangan Kuantum dan Bentuk OrbitalPada teori atom mekanika kuantum, untuk menggambarkan posisi elektrondigunakan bilangan-bilangan kuantum. Daerah kemungkinan elektron beradadisebut orbital. Orbitalmemiliki bentuk yang berbeda-beda. Untuk memahamibilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital perhatikan uraian berikut.1. Bilangan KuantumSchrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantumutama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m).Ketiga bilangan kuantum tersebut menjelaskan tingkat energi, bentuk, dan orientasielektron di dalam orbital. Selain ketiga bilangan kuantum tersebut ada bilangankuantum spin (s) yang menunjukkan perputaran elektron pada sumbunya.a. Bilangan Kuantum UtamaBilangan kuantum utama memiliki lambang n. Harga nmelambangkan tingkatenergi elektron atau kulit elektron. Harga nuntuk berbagai kulit elektron yaitusebagai berikut.Elektron pada kulit ke-1, memiliki harga n = 1.Elektron pada kulit ke-2, memiliki harga n = 2.Elektron pada kulit ke-3, memiliki harga n = 3.Elektron pada kulit ke-4, memiliki harga n = 4.b. Bilangan Kuantum AzimutBilangan kuantum azimut memiliki lambang l. Bilangan kuantum azimutmenyatakan tingkat energi elektron pada subkulit. Subkulit elektron mempunyailambang s, p, d, f. Huruf-huruf tersebut berasal dari kata sharp(s),principal(p),diffuse(d), dan fundamental(f) yang diambil dari nama-nama seri spektrum unsur.Hargal untuk berbagai subkulit yaitu sebagai berikut.Elektron pada subkulit s memiliki harga l = 0Elektron pada subkulit p memiliki harga l = 1Elektron pada subkulit d memiliki harga l = 2Elektron pada subkulit f memiliki harga l = 3
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum5Hubungan harga ndenganladalah harga lmulai dari 0 sampai dengan n-1.Contoh:Jikan = 1 maka l = 0.Jikan = 2 maka l = 0, 1.Jikan = 3 maka l = 0, 1, 2.Jikan = 4, maka l = 0, 1, 2, 3.c. Bilangan Kuantum MagnetikBilangan kuantum magnetik memiliki lambang myang menunjukkan arahorbital elektron. Bilangan kuantum magnetik menyatakan jumlah orbital padasubkulit elektron. Bilangan kuantum ini bernilai negatif, nol, dan positif. Secaramatematika harga mdapat ditulis mulai dari -lsampai dengan +l. Harga muntukberbagail atau subkulit dapat dilihat pada Tabel 1.1.Tabel 1.1 Harga m untuk berbagai subkulitSubkulitHarga lllllHargamJumlah Orbitals001p1–1, 0, +13d2–2, –1, 0, +1, +25f3–3, –2, –1, 0, +1, +2, +37Harga bilangan kuantum n,l,danmuntuk berbagai bilangan kuantum dapatdigambarkan seperti Tabel 1.2.Tabel 1.2 Harga bilangan kuantum n,l,danmuntuk berbagai bilangan kuantumNama Bilangan LambangHarga Bilangan KuantumKuantumUtaman123Azimutl00 1 0 12Magnetikm00-1, 0, +10-1, 0, +1-2, -1, 0, +1, +2d. Bilangan Kuantum SpinElektron dalam orbital tidak hanya bergerak di sekitar inti tetapi berputar padasumbunya. Perhatikan Gambar 1.1.
6Kimia Kelas XI SMA dan MAms = +12UMagnet eksternalUSSms = –12UMagnet eksternalArah medan luarUSSBilangan kuatum spin denganlambangs, menyatakan arah per-putaran elektron pada sumbunya.Bilangan kuantum suatu elektrondi dalam orbital dapat memiliki hargaspin +12dan –12, tetapi berdasarkankesepakatan para tokoh kimia, untukelektron pertama di dalam orbital hargaspinnya = +12.Berdasarkan harga bilangan kuantum dapat ditentukan berapa jumlah elektronmaksimum yang dapat menempati subkulit dan kulit. Perhatikan Tabel 1.3.Tabel 1.3 Harga masing-masing bilangan kuantumKulitnlllllmsK10(1s)0+12, –1222L20(2s)0+12, –12281(2p)–1, 0, +1±12 untuk setiap m6M30(3s)0+12, –1221(3p)–1,0,+1±12 untuk setiap m6182(3d)–2,–1,0,+1,+2±12 untuk setiap m10N40(4s)0+12, –1221(4p)–1,0,+1±12 untuk setiap m6322(4d)–2,–1,0,+1,+2±12 untuk setiap m103(4f) –3,–2,–1,0,+1,+2,+3±12 untuk setiap m14...a0(as)0+12, –1222a2a-1lsampai +l±12 untuk setiap m4l+ 2Maksimumelektron dalamsubkulitMaksimumelektron dalamkulitSumber:Ebbing, General ChemistrySumber:Ebbing, General ChemistryGambar 1.1 Perputaran elektron pada sumbunya
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum7Bagaimana cara menentukan harga bilangan kuantum? Perhatikan contoh soalberikut!Contoh Soal1.Tentukan harga bilangan kuantum n,l,mdari elektron-elektron padasubkulit 3p.Penyelesaian:Nomor kulit= 3n= 3Subkulit= pl= 1Bilangan kuantum m= -1, 0, +1Jadi, elektron-elektron pada subkulit 3pmemiliki harga n = 3, l = 1, m = -1, 0, +12.Tentukan subkulit dan kulit dari elektron yang memiliki harga bilangan kuantumn = 2, l = 0, m = 0.Penyelesaian:n = 2elektron pada kulit ke-2l = 0elektron pada subkulit s Latihan 1.1Selesaikan soal-soal berikut!1.Tentukan harga bilangan kuantum n,l, dan muntuk elektron-elektron yangberada pada orbital atau subkulit 2s dan 3p.2.Suatu elektron mempunyai harga bilangan kuantum n= 2, l= 1, dan m= +1.Terletak pada orbital atau subkulit mana elektron tersebut?3.Elektron terakhir suatu atom menempati subkulit 3d, tentukan harga keempatbilangan kuantum dari elektron tersebut!2. Bentuk OrbitalElektron-elektron bergerak pada setiap orbitalnya. Orbital-orbital mempunyaibentuk yang berbeda-beda sesuai dengan arah gerakan elektron di dalam atom.Bentuk berbagai orbital adalah sebagai berikut.a. Orbital sPerhatikan Gambar 1.2. Orbital sdigambarkan berbentuk bola denganinti sebagai pusat.3pnomor kulitsubkulitelektron1s2sGambar 1.2 Bentuk orbital sSumber:Ebbing, General Chemistry
8Kimia Kelas XI SMA dan MAyyxxzzorbitaldxyorbitaldyzGambar 1.4 Bentuk orbital dSumber:General Chemistryb. Orbital pOrbital p terdiri atas 3 orbital, masing-masing berbentuk balon terpilin denganarah dalam ruang sesuai dengan sumbu x, y, dan z. Perhatikan Gambar 1.3!c. Orbital dBentuk orbital d terdiri atas lima orbital yaitu dx2–y2,dxz,dz2,dxy, dan dyz.Perhatikan Gambar 1.4.zyyypxpypzGambar 1.3 Bentuk orbital pzzxxxSumber:Ebbing, General Chemistryzxyorbitaldyx22yyxxzzorbitaldxzorbitaldz2
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum97s7p6s6p6d5s5p5d5f4s4p4d4f3s3p3d2s2p1s7s6s5s4s3sEnergi2s1s6p5p4p3p2p5d4d5fn = 7n = 6n = 5n = 4n = 3n = 2n = 14f3dSumber:Ebbing, General ChemistryGambar 1.5(a)Tingkat-tingkat energi subkulit elektron periode ke-1 sampai ke-7(b)Cara distribusi elektron pada subkulitC. Konfigurasi ElektronKonfigurasi elektron merupakan distribusi elektron-elektron di dalam orbital-orbital suatu atom. Distribusi elektron didasarkan pada tingkat-tingkat energi dariorbital. Konfigurasi elektron harus memenuhi berbagai aturan atau prinsip. Berikutini dijelaskan beberapa aturan atau prinsip tentang konfigurasi elektron.1. Prinsip AufbauSubkulit atau orbital-orbital elektron mempunyai tingkat energi yang berbeda.Tingkat-tingkat energi dan subkulit elektron dari periode ke-1 sampai ke-7digambarkan seperti Gambar 1.5(a).Menurut Aufbau, elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki energi yangterendah maka berdasarkan urutan tingkat energi orbital, pengisian konfigurasielektron dimulai dari tingkat energi yang paling rendah ke tingkat energi yangtertinggi. Cara pengisian elektron pada subkulit dapat digambarkan seperti Gambar1.5(b).(a)(b)
10Kimia Kelas XI SMA dan MAUrutan subkulit dari energi terendah sampai tertinggi yaitu sebagai berikut.1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 6f, 7dContoh:Konfigurasi elektron dari atom-atom 2He,3Li,7N,11Na, 18Ar,22Ti, dan 26Fe adalahsebagai berikut.Tabel 1.4 Konfigurasi elektron dari beberapa atomLambang UnsurNomor AtomElektronKonfigurasi Elektron2He221s23Li331s2 2s17N771s2 2s2 2p311Na11111s2 2s2 2p6 3s118Ar18181s2 2s2 2p6 3s2 3p622Ti22221s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d226Fe26261s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6Prinsip Aufbau adalah:Elektron-elektron dalam suatu atom selalu berusaha menempati subkulit yangtingkat energinya rendah. Jika subkulit yang tingkat energinya rendah sudahpenuh, baru elektron berikutnya akan mengisi subkulit yang tingkat energinyalebih tinggi.2. Prinsip Eksklusi atau Prinsip Larangan PauliHelium memiliki dua elektron yang terletak pada orbital yang sama. Keduaelektron memiliki harga bilangan kuantum n,l, dan myang sama, tetapi bilangankuantumsberbeda yaitu +12dan –12. Harga bilangan kuantum masing-masingelektron pada He adalah: n= 1, l= 0, m= 0, s= +12dann= 1, l= 0, m= 0, s= –12.Atas dasar pengamatan ini ahli fisika Austria Wolfgang Pauli merumuskansuatu prinsip yang dikenal dengan prinsip eksklusi atau larangan Pauli.Prinsip larangan Pauli adalah:Tidak ada dua elektron di dalam atom memiliki empat bilangan kuantumyang sama.Sumber:Ebbing, General Chemistry
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum113. Aturan HundKonfigurasi elektron dapat pula ditulis dalam bentuk diagram orbital. Contohdiagram orbital yaitu:1s2s2pElektron-elektron di dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidakberpasangan. Elektron-elektron pada subkulit akan berpasangan setelah semuaorbital terisi satu elektron.Misalnya konfigurasi elektron pada diagram orbital dari unsur O dengan nomoratom 8 adalah:bukan1s22s22p41s22s22p4Aturan pengisian elektron tersebut sesuai dengan aturan Hund. Aturan Hundmenyatakan:Pada subkulit yang orbitalnya lebih dari satu, elektron-elektron akan mengisidulu semua orbital, sisanya baru berpasangan. Contoh SoalBuat konfigurasi elektron dan diagram orbital dari titanium, besi, nikel, dan tembagadengan nomor atom berturut-turut 22, 26, 28, dan 29!Penyelesaian:22Ti :1s22s22p63s23p64s23d226Fe :1s22s22p63s23p64s23d628Ni :1s22s22p63s23p64s23d829Cu :1s22s22p63s23p64s23d9
12Kimia Kelas XI SMA dan MAKonfigurasi elektron dan diagram orbital dari beberapa atom dapat dilihatpada Tabel 1.5.Tabel 1.5 Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari beberapa atomAtom NomorDiagram OrbitalAtomKonfigurasi Elektron1s 2s2p3s3p4sH11s1He21s2Li31s2 2s1Be41s2 2s2B51s2 2s2 2p1C61s2 2s2 2p2N71s2 2s2 2p3O81s2 2s2 2p4F91s2 2s2 2p5Ne101s2 2s2 2p6Na111s2 2s2 2p63s1Mg121s2 2s2 2p63s2Al131s2 2s2 2p63s23p1Si141s2 2s2 2p63s23p2P151s2 2s2 2p63s23p3S161s2 2s2 2p63s23p4Cl171s2 2s2 2p63s23p5Ar181s2 2s2 2p63s23p6K191s2 2s2 2p63s23p64s1Ca201s2 2s2 2p63s23p64s2Catatan:Untuk orbital yang berisi 2 elektron atau berpasangan ( ) disebut orbital penuhdan yang berisi 1 elektron ( ) disebut orbital setengah penuh.Penulisan konfigurasi elektron suatu atom dapat disingkat dengan menuliskanlambang atom golongan VIIIA pada periode sebelumnya diikuti konfigurasi sisanya.Contoh:8O:1s2 2s2 2p4ditulis8O: (He) 2s2 2p417Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5ditulis17Cl : (Ne) 3s2 3p523V:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3ditulis23V: (Ar) 4s2 3d3
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum13Ada konfigurasi elektron yang tidak sesuai dengan aturan, misalnya pada Crdan Cu. Hal ini menggambarkan sifat unsur-unsur tersebut dan berkaitan dengankestabilan elektron pada konfigurasinya.Berdasarkan hal tersebut, konfigurasi elektron ada yang mempunyai orbitalpenuh dan orbital setengah penuh, kedua konfigurasi ini relatif lebih stabil.Contoh:24Cr : (Ar)3d44s2:tidak stabil: (Ar) 3d5 4s1:lebih stabil karena orbitalsetengah penuh29Cu : (Ar) 3d9 4s2:tidak stabil: (Ar) 3d10 4s1:lebih stabil karena orbital penuh Latihan 1.2Selesaikan soal-soal berikut!1.Tulis konfigurasi elektron dari atom-atom unsur: 5B,9F, 14Si,19K,28Mn,30Zn,35Br, 47Ag,78Pt.2.Gambarkan diagram orbital dari atom-atom unsur: 20Ca,27Co,38Sr, 42Mo.4. Konfigurasi Elektron IonTerbentuknya ion pada suatu atom akibat penambahan dan penguranganelektronnya. Konfigurasi elektronnya dapat ditulis seperti contoh berikut.Contoh:1.Konfigurasi elektron dari ion F (nomor atom F = 9)Konfigurasi elektron 9F=1s2 2s2 2p5:1s22s22p5Konfigurasi elektron F=1s2 2s2 2p6:1s22s22p62.Konfigurasi elektron dari ion Fe3+ (nomor atom Fe = 26)Konfigurasi elektron 26Fe = (Ar) 4s2 3d6: (Ar)4s23d6Konfigurasi elektron Fe3+= (Ar) 4s03d5: (Ar)4s03d5
14Kimia Kelas XI SMA dan MA1s22s22p6golongan (1)periode (3)3 s1 Latihan 1.3Buatlah konfigurasi elektron dan diagram orbital dari ion O2–, Al3+, S2–, Ca2+, Sc2+,Cr3+, Zn2+, dan Ni2+.D. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan LetakUnsur pada Tabel PeriodikNomor kulit dan jumlah elektron yang ada pada subkulit menunjukkan letakunsur pada tabel periodik. Jadi ada hubungan antara konfigurasi elektron denganletak unsur pada tabel periodik. Hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsurpada tabel periodik untuk golongan utama dan golongan transisi berbeda.Perhatikan uraian berikut.1. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan Letak Unsur padaTabel Periodik untuk Golongan UtamaLetak unsur pada tabel periodik dapat ditentukan dengan mengetahui nomorgolongan dan nomor periode. Nomor golongan dan nomor periode dapat ditentukandari konfigurasi elektron. Nomor golongan ditentukan dari jumlah elektron padakulit terluar. Nomor periode ditentukan dari nomor kulit terbesar.Contoh:11Na mempunyai konfigurasi elektron:Jadi,11Na terletak pada golongan IA dan periode 3.14Si mempunyai konfigurasi elektron:Jadi,14Si terletak pada golongan IVA dan periode 3.2. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan Letak Unsur padaTabel Periodik untuk Golongan TransisiCara menentukan letak unsur pada tabel periodik berdasarkan konfigurasielektron untuk unsur transisi berbeda dengan unsur golongan utama. Perhatikankonfigurasi elektron golongan unsur transisi periode ke-4 pada Tabel 1.6.1s22s23 s2golongan (2 + 2 = 4)periode (3)3 p2
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum15Tabel 1.6 Unsur-unsur transisi periode ke-4 dan konfigurasi elektronnya UnsurGolongan UnsurGolongan3d14s23d64s221Sc(Ar)IIIB26Fe(Ar)VIIIB3d24s23d74s222Ti(Ar)IVB27Co(Ar)VIIIB3d34s23d84s223V(Ar)VB28Ni(Ar)VIIIB3d54s13d104s124Cr(Ar)VIB29Cu(Ar)IB3d54s23d104s225Mn(Ar)VIIB30Zn(Ar)IIBNomor golongan unsur transisi ditentukan dari jumlah elektron 3d dengan 4s.Untuk golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, dan VIIIB, nomor golongan diambil darijumlah elektron pada subkulit 3d dan 4s. Golongan IB dan IIB diambil dari jumlahelektron pada subkulit 4s. Nomor periode tetap diambil dari nomor kulit (bilangankuantum utama) terbesar. Pada unsur transisi ada tiga kolom yang diberi nomorgolongan yang sama yaitu golongan VIIIB. Latihan 1.4Selesaikan soal-soal berikut!1.Tentukan golongan dan periode dari suatu unsur yang mempunyai konfigurasielektron sebagai berikut.a.X = (Ne) 3s2 3p1b.Y = (Ar) 4s23d5c.Z = (Ar) 4s2 3d10 4p62.Tentukan konfigurasi elektron dari unsur-unsur berikut.a.X yang terletak pada golongan VIA periode 3.b.Y yang terletak pada golongan IVA periode 4.c.Z yang terletak pada golongan IIB periode 4.E. Hubungan Konfigurasi Elektron dengan BilanganKuantum dan Letak Unsur dalam Tabel PeriodikBagaimana cara menentukan harga bilangan kuantum elektron suatu atombila diketahui konfigurasi elektron atom tersebut? Di mana letak unsur tersebutpada tabel periodik?KonfigurasiElektronKonfigurasiElektron
16Kimia Kelas XI SMA dan MA-1 0 -1-2 -1 0 +1 +2-1 0 +1Dari konfigurasi elektron suatu atom, harga bilangan kuantum elektron padakonfigurasi tersebut dapat ditentukan. Selain itu letak unsurnya pada tabel periodikdapat diketahui, demikian juga sebaliknya.Contoh Soal1.Tentukan harga bilangan kuantum n,l,m,sdari elektron terluar atom unsur 15P!Penyelesaian:Konfigurasi elektron15P=1s2 2s2 2p6 3s23p3Diagram elektron15P=Bilangan kuantum elektron terakhir 15P adalah n = 3, l = 1, m = +1.Elektron terakhir berada pada orbital mdengan bilangan kuantum +1 danmerupakan elektron pertama pada orbital tersebut maka harga s-nya +12.2.Tentukan harga bilangan kuantum n,l, m, s pada 28Ni!Penyelesaian:Konfigurasi elektron28Ni = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d8Diagram elektron28Ni =Bilangan kuantum elektron terakhir 28Ni adalah n = 3, l = 2, m = 0, s = –12.3.Tentukan nomor atom, golongan, dan periode dari unsur yang mempunyaielektron terakhir dengan harga bilangan kuantum:a.n = 2, l = 1, m = 0, s = -12.b.n = 3, l = 2, m = -1, s = +12.Penyelesaian:a.n = 2 kulit ke-2l = 1 subkulit pm = 0 pengisian elektron terakhir di tengahs = -12 elektron kedua pada orbital1s22s22p5Diagram elektron:Nomor atom unsur tersebut = 9, golongan VIIA, dan periode 2.b.n = 3 kulit ke-3l = 2 subkulit d
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum17-2 -1 0 +1 +21s22s22p63s23p64s23d2m= –1pengisian elektron terakhir dikolom kedua dari kiri.s=+12 elektron pertama pada orbital m = –1.Diagram elektronNomor atom unsur 22, golongan IVB, dan periode 4. Latihan 1.5Selesaikan soal-soal berikut!1.Tentukan harga bilangan kuantum n,l, m, s dari elektron terluar atom unsurCl, Ar, Ca, dan Co!2.Tentukan nomor atom, golongan, dan periode dari unsur yang mempunyaielektron terakhir dengan harga bilangan kuantum:a.n = 3, l = 1, m = 0, s = –12b.n = 4, l = 2, m = -2, s = +123.Tentukan keempat harga bilangan kuantum elektron ke–10 pada atom Mgdan P!INFO KIMIANiels Bohr (1885–1962)Bohr lahir di Copenhagen pada tahun 1885. Setelah Bohrmengembangkan teori atom hidrogen, ia menggunakanidenya untuk menjelaskan sifat periodik dari unsur-unsur.Setelah teori mekanika kuantum ditemukan olehSchrodinger dan Heisenberg, Bohr menghabiskanwaktunya untuk mengembangkan filsafat. Ia menerimahadiah nobel di bidang Fisika pada tahun 1922.Rangkuman1.Menunurt Rutherford–Bohr atom terdiri dari inti atom dan elektron. Didalam inti atom terdapat partikel proton dan neutron, sedangkan elektronmengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energinya.2.Teori atom Bohr pada prinsipnya menjelaskan bahwa elektron dalamatom mempunyai tingkat energi tertentu atau elektron bergerak menge-lilingi inti dalam lintasan tertentu. Selanjutnya teori ini disempurnakanoleh Schrodinger dan Heisenberg menjadi teori mekanika kuantum.3.Menurut teori mekanika kuantum, elektron mengelilingi inti pada orbital-orbital. Tingkat energi elektron dinyatakan dengan bilangan kuantum yaitubilangan kuantum utama (n), azimut (l), dan magnetik (m). Perputaranelektron pada sumbunya dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s).Sumber:Ebbing, General Chemistry
18Kimia Kelas XI SMA dan MA4.Bilangan kuantum utama menyatakan kulit elektron, bilangan kuantumazimut menyatakan subkulit, bilangan kuantum magnetik menyatakanarah orbital dan jumlah orbital pada subkulit, serta bilangan kuantumspin (s) menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya. Orbitals berbentuk bola, orbital l berbentuk balon terpilin.5.Susunan elektron dalam orbital sesuai tingkat energinya disebutkonfigurasi elektron. Penyusunan konfigurasi elektron harus mengikutiprinsip Aufbau, prinsip larangan Pauli, dan aturan Hund.6.Dari suatu konfigurasi elektron kita dapat menentukan golongan danperiode unsur atom tersebut dalam tabel periodik.Kata KunciTeori Atom BohrBilangan kuantumTereksitasiKonfigurasi elektronTeori mekanika kuantumPrinsip AufbauSpektrumPrinsip larangan PauliOrbitalAturan HundEvaluasi Akhir BabA. Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar.1.Komposisi partikel atom yang dimiliki oleh ion 818 2O+ adalah . . . .protonelektronneutronA.8610B.81010C.8812D.10810E.108122.Elektron dapat pindah lintasan, dari tingkat energi yang rendah ke tingkatenergi yang lebih tinggi bila menerima energi.Pernyataan di atas merupakan teori atom . . . .A. RutherfordD. DaltonB. ThomsonE. SchrodingerC. Bohr3.Elektron terluar dari suatu atom unsur mempunyai harga bilangan kuantumn = 3, l= 1, m = +1, s = +12. Nomor atom unsur tersebut adalah . . . .A. 13D. 16B. 14E. 17C. 15
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum194.Urutan harga bilangan kuantum yang benar adalah . . . .A.n = 1, l = 1, m = +1, s = +12D.n = 2, l = 1, m = 0, s = -12B.n = 3, l = 1, m = -2, s = -12E.n = -2, l = 2, m = 0, s = -12C.n = 3, l = 0 m = -1, s = +125.Ion X+mempunyai konfigurasi elektron 1s22s22p63s23p6. Harga bilangankuantum elektron terluar dari unsur X adalah . . . .A.n = 2, l = 1, m = 1, s = +12D.n = 4, l = 0, m +1, s = -12B.n = 3, l = 0, m = +1, s = -12E.n = 4, l = 0, m = 0, s = +12C.n = 3, l = 0, m = 0, s = +126.Diagram orbital yang berisi konfigurasi elektron tidak sesuai aturan Hundadalah . . . .A.B.C.D.E.7.Suatu unsur memiliki diagram orbital sebagai berikut:. Unsur tersebut cenderung mem-bentuk ion dengan muatan . . . .A. –5D. +7B. +5E. -1C. +18.Konfigurasi elektron suatu unsur yang memiliki nomor atom 26 adalah . . . .A. 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3s2 3d4C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3s2 3d6D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d49.Konfigurasi elektron dari Cr dengan nomor atom 24 adalah . . . .A. (He) 3d4 4s2D. (Kr) 4s1 3d5B. (Ne) 3d4 4s2E. (Ar) 4s1 3d5C. (Ar) 3d4 4s2
20Kimia Kelas XI SMA dan MAzzzxxxyyyyyxxzz10. Bilangan kuantum m= -1 tidak mungkin dimiliki oleh elektron yang terletakpada kulit . . . .A. kesatuD. kelimaB. ketigaE. keenamC. keempat11. Jumlah elektron maksimum pada kulit ke-3 adalah . . . .A. 2D. 18B. 8E. 20C. 1012. Gambar orbital PZ digambarkan adalah . . . .A.D.B.E.C.13. Elektron terakhir dari atom suatu unsur mempunyai bilangan kuantum n= 3,l = 2, m = 0, s = +12. Nomor atom unsur tersebut adalah . . . .A. 23D. 27B. 25E. 28C. 2614. Data tentang atom O dengan nomor atom 8 adalah:i.diagram orbitalnyaii.konfigurasi elektronnya 1s22s22p4iii. semua elektronnya berpasanganiv. memiliki elektron valensi 6
Teori Atom Bohr dan Mekanika Kuantum21Data yang benar adalah . . . .A. i dan iiD. ii dan ivB. i dan iiiE. i dan ivC. ii dan iii15. Atom fosfor dengan proton 15 memiliki elektron tak berpasangan sebanyak . . . .A. 1D. 4B. 2E. 5C. 316. Empat elektron dalam suatu atom mempunyai bilangan-bilangan kuantumsebagai berikut.p:n = 3, l = 1, m = 0, s = -12q:n = 3, l = 1, m = 0, s = -12r:n = 3, l = 2, m = +1, s = -12s:n = 3, l = 2, m = -1, s = +12Tingkat energi elektron yang benar adalah . . . .A. r < sD. r < qB. s > pE. q < sC. p > q17. Nomor atom S = 16, konfigurasi ion sulfida S2– adalah . . . .A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3d2B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p618. Atom Co mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d74s2. Jumlah elektron yangtidak berpasangan dalam ion Co2+ adalah . . . .A. 1D. 5B. 2E. 7C. 319. Diketahui nomor atom unsur V = 23. Konfigurasi elektronnya adalah . . . .A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p3D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 4p1E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s520. Unsur X mempunyai konfigurasi elektron 2.8.6. Pernyataan yang benar tentangunsur X adalah . . . .A. suatu logamB. membentuk ion 2+C. membentuk ion 2–D. memiliki 6 proton pada kulit terluarE. memiliki 2 elektron yang tidak berpasangan
22Kimia Kelas XI SMA dan MABuatlah model bentuk orbital dari bahan-bahan yang tersedia di rumah.Tugas21. Suatu unsur mempunyai konfigurasi elektron (Ar) 4s23d104p5. Unsur tersebutdalam tabel periodik terdapat pada . . . .A. golongan IVA periode 5D. golongan VIIA periode 4B. golongan VA periode 5E. golongan VIIA periode 5C. golongan VA periode 722. Suatu atom unsur memiliki bilangan kuantum elektron terluar n= 2, l= 1,m = -1, s = -12. Unsur tersebut terletak pada golongan dan periode berturut-turut . . . .A. IVA dan 2D. VIA dan 4B. IVA dan 4E. IIA dan 2C. VIA dan 223. Unsur besi dengan nomor atom 26 pada tabel periodik terletak pada periodekeempat dan golongan . . . .A. IVBD. VIBB. IVAE. VIIIBC. VIA24. Suatu unsur dengan konfigurasi (Kr) 5s2, terletak pada periode dangolongan . . . .A. 5 dan IIAD. 3 dan IIIAB. 4 dan IIAE. 3 dan IIAC. 5 dan IIIA25. Di antara unsur 12P, 16Q,17R,23S, dan 53T yang terletak pada golongan danperiode yang sama adalah . . . .A. P dan RD. S dan TB. Q dan SE. R dan TC. P dan QB. Selesaikan soal-soal berikut dengan jelas dan singkat.1.Jelaskan dengan singkat tentang prinsip Aufbau dan aturan Hund.2.Tuliskan konfigurasi elektron yang stabil untuk unsur 24Cr dan 29Cu.3.Gambarkan diagram orbital untuk unsur 14Si,28Ni, dan 35Br.4.Tuliskan konfigurasi elektron ion Fe2+, Cl, K+, Mn2+, S2–.5.Tentukan harga semua bilangan kuantum elektron terakhir dari unsur-unsurdengan nomor atom 5, 13, 19, 22, 27, dan 32.