Halaman
Sistem Periodik dan Struktur Atom15Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1.Terletak pada golongan berapakah C dan Pb dalamtabel periodik?2.Terletak pada periode berapakah Fe, Ni, dan Cudalam tabel periodik?3.Dengan menggunakan tabel periodik, lengkapilahtabel berikut.Soal PenguasaanMateri 1.2ElektronKata KunciPernahkah Anda berpikir, tersusun dari apakah zat-zat yang ada di sekitarAnda? Jika pernah memikirkannya, berarti apa yang Anda pikirkan samadengan pemikiran para ilmuwan Yunani zaman dulu. Pada 400 SM, parailmuwan mulai meneliti untuk mencari jawaban atas pertanyaan, “Apakahyang menyusun suatu zat?” Ahli filsafat Yunani, Demokritus (460–370 SM)menawarkan istilah atom untuk mengartikan keberadaan partikel terkecil darisuatu materi yang tidak dapat dibagi lagi. Menurut Demokritus, atom artinyabenda yang tidak dapat dibagi-bagi lagi (a berarti tidak; tomos berarti potong/bagi). Pendapat Demokritus tersebut disangkal oleh Aristoteles. Menurutnya,suatu zat tersusun atas api, air, tanah, dan udara. Anggapan Aristotelesdigunakan oleh para ilmuwan selama berabad-abad hingga John Dalton pada1808 mengemukakan teori atomnya.1. Partikel Penyusun AtomSeiring dengan perkembangan zaman dan teknologi, penelitian mengenaiatom menunjukkan perkembangan yang lebih maju dan terarah. Hasilpenelitian terbaru menyatakan bahwa suatu atom ternyata tersusun ataspartikel-partikel yang lebih kecil, yaitu proton, neutron, dan elektron.Apakah perbedaan antara proton, neutron, dan elektron?a. ElektronPenemuan elektron berawal dari pembuatan tabung sinar katode olehJ. Plucker. Tabung sinar katode menjadi lebih berarti setelah J.J. Thomsonmempelajari sinar katode yang dihasilkan tabung. Thomson melaporkan datapenelitiannya sebagai berikut.1.Sinar katode merambat dalam suatu garis lurus, kecuali jika dikenaigaya dari luar.2.Sinar katode tertarik ke arah lempeng bermuatan positif.3.Sinar ini terdiri atas partikel-partikel dengan massa tertentu.4.Sifat sinar katode adalah sama, tidak bergantung pada bahan dan zatyang ada dalam tabung.No.Tabel Penamaan Golongan dan Unsur-UnsurGolongan dalam Tabel Periodik12345GolonganUnsurLambangPeriodeNatrium.........Galium...Cl...Ba.........VIA...IIIA......56...CStruktur Atom
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X16+n+n+nElektronNeutronProton------------Gambar 1.7Elektron mengelilingi inti atom.Inti atom terdiri atas neutrondan proton.• Neutron• ProtonKata KunciBerdasarkan data-data tersebut, Thomson menyimpulkan hal-halberikut.1.Sinar katode bermuatan negatif.2.Angka banding muatan terhadap massa (e : m) untuk sinar katode yaitu1,7588 × 108 C/g.3.Partikel sinar katode adalah partikel dasar yang ada dalam setiap materi.Partikel sinar katode itu diberi nama elektron. Elektron merupakansalah satu partikel dasar penyusun atom. Pada 1913, seorang ahli fisikaAmerika Robert A. Millikan melakukan percobaan agar dapat mengetahuimuatan elektron. Ia meneliti naik turunnya butir-butir minyak di dalammedan listrik sehingga akhirnya dapat menentukan muatan mutlak untukelekton (e) yaitu sebesar 1,6022 × 10–19 coulomb. Untuk lebih memudahkan,muatan listrik untuk elektron diberi nilai relatif negatif satu (–1). Denganditemukannya muatan mutlak untuk elektron maka massa elektron dapatdihitung yaitu sebesar 9,1096 × 10–28 g.b. ProtonPada 1886, Eugen Goldstein mempelajari arah sinar pada sebuah tabungsinar katode. Goldstein melubangi katode dalam tabung sinar katode,kemudian mengamati sinar yang terdeteksi di balik katode tersebut.Ternyata, jika elektron berkecepatan tinggi bergerak dari katode ke anode,elektron akan menumbuk partikel gas dalam tabung membentuk partikelpositif yang bergerak ke katode. Bahkan, sebagian keluar melalui lubangkatode. Berdasarkan hal ini, ia menyimpulkan perbedaan antara angka banding(e : m) untuk partikel positif dan elektron. Menurut Goldstein, angka banding(e : m) untuk partikel positif berbeda jika gas dalam tabung berbeda,sedangkan untuk elektron tetap tidak bergantung pada jenis gas dalamtabung. Kemudian, nilai angka banding (e : m) partikel positif jauh lebihkecil daripada elektron. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa massaion positif jauh lebih besar daripada massa elektron.Ion hidrogen merupakan partikel positif yang paling ringan. Harga e : mion hidrogen sebesar 9,5791 × 104 C/g. Partikel ion hidrogen ini dinyatakansebagai partikel dasar atom yang besar muatannya sama dengan muatanelektron tetapi berlawanan tanda. Dengan demikian, massa ion hidrogen dapatdihitung sebesar 1,6726 × 10–24 g atau sekitar 1.837 kali massa elektron. Ionhidrogen ini disebut proton.c. NeutronPada 1932, J. Chadwick menemukan partikel dasar ketiga yang terletakdalam inti dan tidak bermuatan, partikel tersebut dikenal dengan namaneutron. Dengan ditemukannya partikel neutron, terdapat tiga partikel dasaratom, yakni elektron, proton, dan neutron. Proton dan neutron terletak didalam inti, sedangkan elektron beredar mengelilingi inti.2. Cara Menentukan Jumlah Proton, Jumlah Elektron,dan Jumlah NeutronSaat ini, unsur-unsur kimia yang telah diketahui berjumlah sekitar 118unsur. Unsur-unsur tersebut memiliki sifat yang berbeda satu sama lain.Perbedaan sifat setiap unsur kimia disebabkan perbedaan jumlah protondan elektron setiap atom yang menyusun unsur-unsur kimia tersebut.Bagaimana cara menentukan jumlah proton, jumlah elektron, dan jumlahneutron suatu atom? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan berikut.
Sistem Periodik dan Struktur Atom17Penentuan Jumlah Proton, Jumlah Elektron, dan Jumlah NeutronTujuanMenentukan jumlah proton, elektron, dan neutronAlat dan bahanTabel periodik unsurLangkah kerjaPelajarilah dan lengkapi tabel berikut pada buku latihan Anda.Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1.Adakah hubungan antara nomor atom dan jumlah proton?2.Adakah hubungan antara nomor atom dan jumlah elektron?3.Adakah hubungan antara selisih nomor massa dan nomor atom dan jumlahneutron?Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.UnsurHHeLiBeBCNOFNeNomorMassaJumlahProton14......11121416......1234567...910NomorAtom1234...67.........JumlahElektron123456...8910JumlahNeutron0245667810...Tentukan jumlah elektron dan jumlah proton dari atom-atom berikut.a.Na (nomor atom = 11)b.Mg (nomor atom = 12)c.S (nomor atom = 16)d.Cl (nomor atom = 17)JawabNomor atom = jumlah elektron = jumlah proton.a.Nomor atom Na = 11 sehingga jumlah proton = 11 dan jumlah elektronnya = 11.Untuk memudahkannya, ditulis dalam tabel.Selidikilah 1.3Apa yang Anda peroleh dari kegiatan tersebut? Untuk memahaminya,pelajarilah penjelasan berikut.a. Nomor Atom Menyatakan Jumlah Proton dan JumlahElektronJumlah proton dan jumlah elektron suatu atom dapat ditentukan denganmengetahui nomor atomnya. Nomor atom menyatakan jumlah proton danjumlah elektron suatu atom.Nomor Atom = Jumlah Elektron = Jumlah ProtonContoh1.1Atom terdiri atas protondan neutron yang dikelilingielektron.Atom consists of protonand neutron thatsurrounded by electrons.Anda HarusIngatYou Must Remember
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X18Tentukanlah jumlah neutron dari atom-atom berikut.a.Na (nomor atom = 11, nomor massa = 23)b.Mg (nomor atom = 12, nomor massa = 24)c.S (nomor atom = 16, nomor massa = 32)Jawaba.Nomor massa – nomor atom = jumlah neutron.Nomor massa Na – nomor atom Na = jumlah neutron NaJadi, jumlah neutron Na = 23 – 11 = 12Untuk memudahkannya, ditulis dalam tabel.b. Selisih Nomor Massa dan Nomor Atom Menyatakan JumlahNeutronJumlah neutron suatu atom dapat ditentukan dengan mengetahui nomormassa dan nomor atomnya. Caranya dengan menentukan selisih antaranomor massa dan nomor atom. Hasilnya menyatakan jumlah neutron suatuatom.Nomor Massa – Nomor Atom = Jumlah Neutronc. Cara Menentukan Konfigurasi Elektron dan Elektron ValensiPada pembahasan sebelumnya, Anda telah mengetahui bahwa strukturatom terdiri atas inti atom (proton dan neutron) yang dikelilingi oleh elektrondalam suatu lintasan. Elektron-elektron tersebut tersebar ke dalam beberapalintasan yang mengelilingi inti atom.Jumlah elektron yang menempati setiap lintasan berbeda-beda. Susunanelektron dalam setiap lintasan atom disebut konfigurasi elektron. Denganmengetahui konfigurasi elektron suatu atom, Anda dapat menentukan nomorgolongan, nomor periode, dan elektron valensi suatu atom. Terdapat duacara penentuan konfigurasi elektron yaitu cara per kulit (cara K L M N) dancara per subkulit (cara s p d f). Cara per kulit hanya berlaku untuk atom-atomunsur golongan utama (golongan A). Adapun cara per subkulit dapatdigunakan untuk atom-atom unsur golongan transisi (golongan B). Akan tetapi,pada Kelas X ini hanya akan dibahas cara per kulit saja. Anda dapatmempelajari penentuan konfigurasi elektron cara per subkulit di Kelas XI.Penentuan konfigurasi elektron cara per kulit didasarkan pada jumlah elektronyang dapat mengisi setiap kulit. Jumlah maksimum elektron yang dapat mengisisetiap kulit dirumuskan dengan 2n2 (n = kulit yang ditempati elektron). Jumlahelektron maksimum yang dapat ditempati pada setiap kulit adalah:Contoh1.2• Jumlah neutron• Konfigurasi elektron• Nomor massaKata KunciAtomNaMgSClJumlah ProtonJumlah Elektron1112161711121617Nomor Atom11121617AtomNaMgSNomor AtomJumlah Neutron111216121216 Nomor Massa232432
Sistem Periodik dan Struktur Atom19Tentukanlah konfigurasi elektron atom-atom berikut.a.O (nomor atom = 8)b.Na (nomor atom = 11)c.S (nomor atom = 16)d.Ca (nomor atom = 20)Jawaba.Nomor atom O = 8kulit K terisi 2 elektronkulit L terisi 6 elektronJadi, konfigurasinya 2 6. Elektron pada atom O mengisi 2 lintasan yaitu K dan L.Untuk memudahkan pengerjaan, jawaban dapat ditulis seperti tabel berikut.Bagaimana jika nomor atom lebih dari 20? Untuk atom dengan nomoratom (jumlah elektron) lebih dari 20, dapat dilakukan cara sebagai berikut.a.Kulit pertama (kulit K) dan kulit kedua (kulit L) diisi dengan jumlahelektron maksimum terlebih dahulu.b.Kulit ketiga (kulit M) diisi dengan jumlah elektron:•18 jika : elektron yang tersisa > 18•8 jika: 8 ≤ elektron yang tersisa < 18•sisa jika : elektron yang tersisa < 8c.Kulit keempat (kulit N) diisi dengan jumlah elektron:•32 jika : elektron yang tersisa > 32•18 jika : 18 ≤ elektron yang tersisa < 32•8 jika: 8 ≤ elektron yang tersisa < 18•sisa jika : elektron yang tersisa < 8Contoh1.3Tuliskan konfigurasi unsurdengan nomor atom 1–20.Diskusikan hasilnyadengan teman Anda.KimiaTantanganKulit pertama (kulit K) = 2 elektronKulit kedua (kulit L) = 8 elektronKulit ketiga (kulit M) = 18 elektronKulit keempat (kulit N) = 32 elektronBerikut ini cara-cara untuk menentukan konfigurasi elektron suatu atomdengan nomor atom 1–20.a.Kulit pertama (kulit K) maksimum ditempati 2 elektron.b.Kulit kedua (kulit L) dan ketiga (kulit M) maksimum ditempati 8 elektron.c.Kulit keempat (kulit N) maksimum ditempati 18 elektron.d. Penempatan elektron dimulai dari kulit pertama, kedua, ketiga, danseterusnya.Agar Anda lebih memahami cara menentukan konfigurasi elektron,pelajarilah contoh soal berikut.Kulit NKulit MKulit LKulit KInti atomGambar 1.8Lintasan-lintasan (kulit)elektron yang mengelilingi intiatom.Tentukanlah konfigurasi elektron atom-atom berikut.a.Ge (nomor atom = 32)b.Se (nomor atom = 34)c.Sr (nomor atom = 38)d.Ra (nomor atom = 88)Contoh1.4AtomONaSCaJumlahLintasanJumlahElektron23348111620NomorAtom8111620KonfigurasiElektron2 62 8 12 8 62 8 8 2
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X20Jumlah Lintasan = PeriodeElektron Valensi = Nomor GolonganJawaba.Nomor atom Ge = 32kulit K = 2 (maksimum)kulit L = 8 (maksimum)kulit M = 18 (maksimum)kulit N = 4 (sisa)Jadi, konfigurasinya 2 8 18 4. Elektron pada atom Ge mengisi 4 lintasan yaitu K,L, M, dan N.Untuk memudahkan pengerjaan, jawaban dapat ditulis seperti tabel berikut.Untuk membuktikan adanya hubungan antara konfigurasi elektron dan posisigolongan maupun periode dalam tabel periodik, lengkapilah tabel berikut denganmenggunakan informasi dari tabel periodik.Buktikanlah oleh AndaAdakah hubungan antara jumlah elektron pada lintasan terakhir dan golongansuatu atom? Kemudian, buatlah tabel seperti tersebut untuk periode 3, 4, 5, 6, dan 7.Kerjakanlah secara berkelompok dan presentasikan hasil yang diperoleh di depan kelas.Jumlah lintasan yang dimiliki suatu atom berhubungan dengan periodeatom tersebut dalam tabel periodik. Adapun jumlah elektron pada lintasanterakhir suatu atom disebut dengan elektron terluar (elektron valensi).Elektron valensi berhubungan dengan nomor golongan suatu atom.Sebelumnya, diinformasikan bahwa dengan mengetahui konfigurasielektron suatu atom, Anda dapat menentukan periode dan golongan suatuatom. Untuk mengetahui caranya, lakukanlah kegiatan berikut.Elektron valensiKata KunciAtomHLiBeBCNOFNeNaKNomorAtomKonfigurasiElektronJumlahLintasan1345......8910111912 12 22 32 42 5......2 82 8 12 8 8 1122222222...4GolonganIAIAIIAIIIAIVAVAVIA...VIIIAIA...Periode12222...2223...AtomGeSeSrRaJumlahLintasanJumlahElektron445732343888NomorAtom32343888KonfigurasiElektron2 8 18 42 8 18 62 8 18 8 22 8 18 32 18 8 2
Sistem Periodik dan Struktur Atom21KupasTu n t a sTentukan periode dan golongan atom-atom berikut.a.C (nomor atom = 6)b.Al (nomor atom = 13)c.Ar (nomor atom = 18)Jawaba.Nomor atom C = 6, konfigurasinya 2 4, jumlah lintasan = 2 (K dan L)Golongan = elektron valensi = 4; Periode = jumlah lintasan = 2Jadi, atom C terletak pada periode 2 golongan IVA.Untuk memudahkannya, jawaban ditulis seperti tabel berikut.Manakah di antara atom-atom berikut yang termasuk isotop, isoton, dan isobar?a.C (nomor atom = 6, nomor massa = 12)b.C (nomor atom = 6, nomor massa = 13)c.C (nomor atom = 6, nomor massa = 14)d.O (nomor atom = 8, nomor massa = 16)e.O (nomor atom = 8, nomor massa = 18)f.N (nomor atom = 7, nomor massa = 14)JawabUntuk mengetahui isotop, isoton, dan isobar, terlebih dahulu harus ditentukanjumlah masing-masing proton, elektron, dan neutron.Untuk memudahkannya, jawaban ditulis seperti tabel berikut.d. Cara Menentukan Isotop, Isobar, dan IsotonMungkin Anda pernah mendengar tentang isotop radioaktif di mediamassa. Tahukah Anda arti dari isotop tersebut?Suatu unsur bisa saja memiliki lebih dari satu atom. Perbedaan antaraatom-atom yang menyusun unsur ini terletak pada nomor massanya. Atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki nomor atom sama, tetapi memilikinomor massa yang berbeda disebut isotop. Misalnya, unsur hidrogen memiliki3 buah isotop. Ketiga isotop tersebut memiliki nomor massa yang berbeda,yaitu 1, 2, dan 3. Isotop hidrogen yang bernomor massa 1 disebut hidrogen,isotop hidrogen yang bernomor massa 2 disebut deuterium, sedangkan isotophidrogen yang bernomor massa 3 disebut tritium.Nomor massa atom dari suatu unsur dapat saja sama dengan atom dariunsur yang lain. Pasangan atom seperti ini disebut isobar. Adapun istilahuntuk atom-atom dari unsur yang berbeda, tetapi memiliki jumlah neutronyang sama adalah isoton. Berdasarkan penjelasan tersebut, isotop, isoton,dan isobar dapat ditentukan dengan cara menentukan terlebih dahulu nomoratom, nomor massa, dan jumlah neutron masing-masing atom.Contoh1.5Contoh1.6•Isobar•Isoton•Isotop• Massa atom relatifKata KunciNomor atom Al = 13, makajumlah elektron ion Al3+ adalah ....A .18D.12B .15E .10C. 13PembahasanIon Al3+ adalah atom Al yangtelah melepaskan 3 elektron.Jadi, jumlah elektron ion Al3+adalah (E) 10.EBTANAS 2002AtomCCCNOONomorMassaJumlahProton121314141618666788NomorAtom666788JumlahElektron666788JumlahNeutron6787810AtomCAlArKonfigurasiElektronJumlahLintasan2 42 8 32 8 8233NomorAtom61318JumlahElektronValensi438Periode Golongan238IVAIIIAVIIIA
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X22Berdasarkan Contoh 1.6, isotop adalah kelompok atau pasangan atomyang memiliki nomor atom yang sama, tetapi nomor massanya berbeda.Isobar adalah kelompok atau pasangan atom yang memiliki nomor atomyang berbeda, tetapi nomor massanya sama. Isoton adalah kelompok ataupasangan atom yang memiliki jumlah neutron yang sama.Isotop:126C, 136C, dan 146C168O dan 188OIsobar: 146C dan 147NIsoton: 136C dan 147N146C dan 168Oe. Cara Menentukan Massa Atom Relatif UnsurJika Anda mengamati tabel periodik, Anda dapat mengetahui informasimengenai massa atom relatif suatu unsur. Tahukah Anda, bagaimana caramenentukan massa atom relatif unsur-unsur tersebut? Atom memiliki ukuranyang sangat kecil sehingga tidak mungkin untuk menimbang massanya secaralangsung. Sampai saat ini, belum ada timbangan yang dapat mengukurnya.Pada awalnya, massa atom relatif dibandingkan terhadap atom hidrogen.Akan tetapi, pada 1961 IUPAC (International Union for Pure and AppliedChemistry) telah menentukan standar baru dalam penentuan massa atomrelatif, yaitu atom karbon-12. Satuan massa atom suatu unsur ditentukandengan cara membandingkannya dengan 112 massa atom karbon dengan nomormassa = 12 (126C).Massa atom relatif unsur (Ar) = 126×massaatom Cmassa atom rata - rata112Satuan untuk massa relatif unsur adalah sma (satuan massa atom)1 sma = 112 × massa atom 126CMassa satu atom 126C= 1,993 × 10–23 g. Jadi, 1 sma = 112× 1,993 × 10–23 =1,66 × 10–24 g.Massa atom suatu unsur yang dibandingkan dengan112massa atom126Cmerupakan massa atom rata-rata dari isotop-isotop yang dimiliki unsurtersebut. Mengapa demikian? Anda telah mengetahui yang dimaksud denganisotop. Informasi mengenai adanya isotop inilah yang dijadikan acuan olehKarbon-14 memiliki dua neutrontambahan sehingga nomormassanya 14. Isotop inibersifat radioaktif, 50%-nyameluruh setiap 5.730 tahun.Kadarnya di lingkungan secaraumum konstan karena atomkarbon-14 yang baru selaludibentuk oleh sinar kosmik yangmenghantam atom-atom karbonbiasa.Sumber: Jendela Iptek: Materi,1997Karbon-14Isotop:126C, 136C, dan 146C168O dan 188OIsobar: 146C dan N147Isoton: N147 dan 136C168O dan 146CF a k t aK i m i a