Halaman
KimiaKimiaKimiaKimiaKimiaMari BelajarMari BelajarMari BelajarMari BelajarMari Belajaruntuk SMA-MA Kelas XI IPACrys Fajar PartanaAntuni Wiyarsi
Hak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalHak Cipta ada Pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangDilindungi Undang-undangMari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar KimiaMari Belajar Kimiauntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MAuntuk SMA-MA Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IP Kelas XI IPA AA AAPenyusun Crys Faj:ar Partana,, Antuni WiyarsiUkuran : 17,6 × 25 cmDiterbitkan Oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009Diperbanyak olehii 540.7 CRY CRYS Fajar Partana m Mari Belajar Kimia 2 : Untuk SM AXI IPA / penyusun, Crys Fajar Partana, Antuni Wiyarsi ; editor, Eko Supatmawati . — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009. vii, 290 hlm. : ilus. ; 25 cm. Bibliografi : hlm. 283-284 Indeks 1. Kimia-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Wiyarsi, Antuni III. Eko SupatmawatiHak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional dari Penerbit SIC ISBN 978-979-068-188-0 (no.jil.lengkap) ISBN 978-979-068-190-3
iii iiiiii iiiiiiKATA SAMBUTANPuji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah,dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2008, telah membeli hak ciptabuku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melaluisitus internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan dan telahditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakandalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun2007 tanggal 25 Juni 2007.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para penulis/penerbit yangtelah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasionaluntuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen PendidikanNasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopioleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku tekspelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupunsekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para siswa kami ucapkanselamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.Jakarta, Februari 2009Kepala Pusat Perbukuan
KATA PENGANTARBuku Mari Belajar Kimia XI IPA merupakan salah satu buku panduan bagi kalianyang duduk di Sekolah Menengah Atas (SMA)-Madrasah Aliyah (MA). Buku ini disusundengan mengacu pada kompetensi mata pelajaran kimia SMA-MA yang dapat kaliangunakan untuk mencapai kemampuan kalian dalam penguasaan materi, peningkatanketrampilan, penumbuhan sikap ilmiah, dan peningkatan ketrampilan berpikir.Buku ini menyajikan materi, peta konsep, kata kunci, prasyarat pembelajaran,contoh, kegiatan mandiri, aktivitas kimia, sejauh mana pemahaman kalian, tahukahkalian, ingat kembali, latihan, ringkasan, uji kompetensi, glosarium, dan lampiran yangberisi daftar tetapan. Kalian dapat menggunakan buku ini tanpa kesulitan denganmemahami petunjuk penggunaan buku yang telah disajikan.Diharapkan buku ini dapat membantu kalian belajar dengan mudah, berpikircerdas, dan kreatif. Semoga buku ini bermanfaat bagi kalian dan guru pengajar untukmeningkatkan mutu pendidikan di negara kita tercinta. Penyusun menyadari bahwabuku ini masih ada kekurangan dalam penyusunan. Kritik dan saran dari semua penggunabuku ini sangat diharapkan.Penyusuniviviviviv
KAKAKAKAKATTTTTAAAAA SAMBUT SAMBUT SAMBUT SAMBUT SAMBUTANANANANAN.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................iiiiiiiiiiiiiiiKAKAKAKAKATTTTTAAAAA PENGANT PENGANT PENGANT PENGANT PENGANTARARARARAR.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ivivivivivDAFTDAFTDAFTDAFTDAFTAR ISIAR ISIAR ISIAR ISIAR ISI.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................vvvvvBAB 1BAB 1BAB 1BAB 1BAB 1STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR STRUKTUR AAAAATTTTTOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKULOM DAN BENTUK MOLEKUL.........................................................................................................11111A.Teori Atom Bohr...........................................................................................3B.Teori Atom Mekanika Kuantum................................................................4C.Bentuk Molekul............................................................................................19D.Gaya Antarmolekul.....................................................................................24E.Sifat Fisis yang Dipengaruhi Gaya Antarmolekul..................................29Uji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk MolekulUji Kompetensi Struktur Atom dan Bentuk Molekul..........................................................................................3434343434BAB 2BAB 2BAB 2BAB 2BAB 2TERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIATERMOKIMIA..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................3737373737A.Pengertian Entalpi Suatu Zat dan Perubahannya..................................39B.Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (ΔH) .................................................45C.Perhitungan ΔH Reaksi...............................................................................51Uji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi TermokimiaUji Kompetensi Termokimia.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................6565656565BAB 3BAB 3BAB 3BAB 3BAB 3LAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSILAJU REAKSI........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................6969696969A.Molaritas.......................................................................................................71B.Laju Reaksi...................................................................................................73C.Teori Tumbukan...........................................................................................87D.Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi .....................................89E.Penerapan Laju Reaksi dalam Kehidupan...............................................99Uji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju ReaksiUji Kompetensi Laju Reaksi......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................102102102102102BAB 4BAB 4BAB 4BAB 4BAB 4KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................105105105105105A.Definisi Kesetimbangan..............................................................................107B.Tetapan Kesetimbangan.............................................................................108C.Kesetimbangan Gas .....................................................................................110D.Kesetimbangan Homogen dan Heterogen................................................116E.Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan..............................118F.Kesetimbangan dalam Industri .................................................................125DAFTAR ISIvvvvv
Uji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan KimiaUji Kompetensi Kesetimbangan Kimia..............................................................................................................................................................................................130130130130130UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1UJI KOMPETENSI SEMESTER 1..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................133133133133133BAB 5BAB 5BAB 5BAB 5BAB 5ASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASAASAM DAN BASA............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................135135135135135A.Teori Asam Basa Arrhenius.......................................................................137B.Konsep pH....................................................................................................148C.Teori Asam Basa Bronsted-Lowry .............................................................157D.Teori Asam Basa Lewis...............................................................................158Uji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan BasaUji Kompetensi Asam dan Basa...................................................................................................................................................................................................................................................................................161161161161161BAB 6BAB 6BAB 6BAB 6BAB 6STOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTANSTOIKIOMETRI LARUTAN.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................163163163163163A.Reaksi Kimia pada Larutan Elektrolit.......................................................165B.Perhitungan Kimia pada Larutan Elektrolit............................................169C.Titrasi Asam Basa........................................................................................172Uji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri LarutanUji Kompetensi Stoikiometri Larutan.................................................................................................................................................................................................................................181181181181181BAB 7BAB 7BAB 7BAB 7BAB 7LARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGALARUTAN PENYANGGA..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................183183183183183A.Pengertian Larutan Penyangga.................................................................185B.Prinsip Kerja Larutan Penyangga.............................................................186C.Membuat Larutan Penyangga ....................................................................190D.Menghitung pH Larutan Penyangga........................................................192E.Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-hari................................200Uji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan PenyanggaUji Kompetensi Larutan Penyangga.....................................................................................................................................................................................................................................................205205205205205BAB 8BAB 8BAB 8BAB 8BAB 8HIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAMHIDROLISIS GARAM........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................207207207207207A.Konsep Hidrolisis Garam ...........................................................................209B.Menghitung pH Larutan Garam...............................................................212C.Hidrolisis Garam dalam Kehidupan Sehari-hari...................................219vivivivivi
Uji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis GaramUji Kompetensi Hidrolisis Garam................................................................................................................................................................................................................................................222222222222222BAB 9BAB 9BAB 9BAB 9BAB 9KELARUTKELARUTKELARUTKELARUTKELARUTAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASILAN DAN HASIL KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUT KALI KELARUTANANANANAN...............................................................................................225225225225225A.Pengertian Kelarutan ...................................................................................227B.Hasil Kali Kelarutan....................................................................................228C.Hubungan Ksp dan Kelarutan....................................................................231D.Reaksi Pengendapan...................................................................................233E.Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan.....................................................236Uji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali KelarutanUji Kompetensi Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan.....................................................................................240240240240240BAB 10BAB 10BAB 10BAB 10BAB 10SISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOIDSISTEM KOLOID.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................243243243243243A.Komponen dan Pengelompokkan Sistem Koloid....................................245B.Sifat-sifat Koloid...........................................................................................247C.Pembuatan Sistem Koloid...........................................................................254D.Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari.......................................................259Uji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem KoloidUji Kompetensi Sistem Koloid..................................................................................................................................................................................................................................................................................................262262262262262UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2UJI KOMPETENSI SEMESTER 2.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................265265265265265UJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUNUJI KOMPETENSI AKHIR TAHUN...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................267267267267267GLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUMGLOSARIUM........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................271271271271271LAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRANLAMPIRAN.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................274274274274274DAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................283283283283283KUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABANKUNCI JAWABAN.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................285285285285285INDEKSINDEKSINDEKSINDEKSINDEKS..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................287287287287287viiviiviiviivii
viiiviiiviiiviiiviii
1BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulBAB 1-menerangkan teori atom Bohr dan mekanika kuantumuntuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagramorbital serta menentukan letak unsur dalam tabelperiodik;-menerangkan teori jumlah pasangan elektron danhibridisasi untuk menentukan bentuk molekul;-menerangkan hubungan antarmolekul (gaya antar-molekul) dengan sifatnya.Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu:Sumber: Dokumentasi PenerbitIndonesia mempunyai banyak gunung, salah satunyaadalah gunung Bromo di Jawa Timur. Kawah gunungBromo mengandung gas belerang. Belerang merupakansalah satu unsur dalam tabel periodik modern. Kalian dapatmenentukan posisi unsur belerang dalam tabel periodikmodern dengan belajar bab ini.STRUKTUR ATOM DANBENTUK MOLEKULTujuan Pembelajaran
2MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Peta KonsepPrasyarat PembelajaranGaram dapur dibuat dengan menampung air laut, kemudiandiuapkan dengan sinar matahari sehingga tertinggal kristal-kristalgaramnya. Garam banyak diproduksi di Madura dan Jawa Timur.Garam dapur mempunyai rumus kimia NaCl. Bagaimana bentukgeometri molekul NaCl?Kata Kunci•Mekanikakuantum• Bentuk molekul•GayaantarmolekuldijelaskandenganMolekulAtomBentukmolekulmembentukmempunyaiGayaantarmolekulTeoridomainelektronTeori BohrTeorimekanikakuantumdijelaskandenganTeorihibridisasi
3BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulPada waktu duduk di kelas X (satu) telah dipelajari berbagaimodel atom mulai dari model atom Thomson, Rutherford, danakhirnya disempurnakan oleh Neils Bohr. Model atom yangdikemukakan oleh Bohr mampu menjelaskan terjadinya garis-garis spektrum pada atom hidrogen, tetapi gagal untukmeramalkan terjadinya spektrum yang dipancarkan atom-atomunsur lain. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron beredarmengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu. Masing-masinglintasan mempunyai tingkatan energi yang berbeda-beda. Jikalintasan energi semakin jauh, maka semakin tinggi energinya.Elektron-elektron dapat pindah dari lintasan tingkat energi satuke lintasan energi lain dengan cara menyerap atau melepaskanenergi. Jika elektron pindah dari lintasan energi yang tinggi kelintasan energi yang lebih rendah, maka akan melepaskan energi,sebaliknya elektron memerlukan energi untuk dapat pindah darilintasan dengan energi rendah ke lintasan dengan tingkat energilebih tinggi.Masih ingatkah kalian mengapa jika suatu senyawa tertentumemiliki warna yang berbeda-beda jika dibakar dalam nyala api?Perbedaan nyala yang dihasilkan oleh senyawa atau unsurtertentu dikarenakan terjadinya loncatan elektron dari lintasanenergi yang lebih tinggi menuju lintasan energi yang lebihrendah. Untuk mengingat kembali coba kalian lakukan aktivitaskimia berikut.A. Teori Atom BohrIdentifikasi warna nyala berbagai jenis unsur dari senyawaAlat-lampu spiritus-kaca kobalt (jika ada)-kawat nikrom atau platinaBahan-serbuk NaCl-serbuk KCl-serbuk CuSO4-serbuk LiCl-kawat Mg-BaSO4
4MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Cara kerja1. Nyalakan lampu spiritus yang telah disiapkan.2. Masukkan ujung kawat nikrom atau platina dalam serbukyang akan diuji, misal NaCl.3. Bakar ujung kawat nikrom yang mengandung senyawayang akan diuji ke dalam nyala spiritus.4. Perhatikan warna yang ditimbulkan akibat pembakarantersebut.5. Catat pengamatan kalian.Hasil pengamatanBuat dan lengkapi tabel di bawah ini pada buku kerja kalian.Evaluasi dan kesimpulanKerjakan di buku kerja kalian.1. Diskusikan hasil pengamatan kalian.2. Buat kesimpulan dari diskusi kalian dan laporkan padaBapak dan Ibu guru kalian.No Senyawa Rumus K imiaWarna Nya la dalam Api1.... NaCl....2.... KCl....3.... CuSO4....4.... LiCl....5.... Mg....6.... BaSO4....Model atom Bohrtelah berhasil mene-rangkan terjadinyaspektrum yang terjadipada suatu unsur atausenyawa. Namun de-mikian model atomBohr menjadi lemahkarena munculnyateori ahli fisika lain.B. Teori Atom Mekanika KuantumGambar 1.1Berkas cahaya jikadilewatkan prismaakan dibiaskanmenjadi spektrum.Sumber: Chemistry, The Molecular Nature ofMatter and Change, Silberberg M.S
5BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulMax Planck(dikenal Planck) pada tahun 1900 mengemukakanpendapatnya bahwa gelombang cahaya memiliki sifatsebagaimana partikel. Hipotesis Planck tersebut kemudiandikembangkan oleh Louis de Broglie (dikenal de Broglie). Sekitartahun 1923 de Broglie menjelaskan bahwa pada tingkatan partikelyang elementer, maka partikel mempunyai dua sifat, yaitu sebagaigelombang dan partikel. Sifat partikel ditunjukkan olehkemampuan partikel yang dapat menumbuk suatu materi danmemenuhi hukum Einstein (E = mc2). Sifat sebagai gelombangmemenuhi hukum E = hX yang merupakan persamaangelombang. Teori de Broglie ini kemudian terkenal dengan teoridualisme partikel.Elektron sebagai partikel mempunyai massa sangat kecil.Planck dan de Broglie berpendapat elektron bersifat sebagai partikeldan gelombang. Oleh karena elektron bersifat sebagai gelombang,maka teori atom Bohr yang mengatakan bahwa elektron beredarmengelilingi inti pada lintasan dengan tingkat energi yang berbeda-beda menjadi kurang benar.Mengapa?Coba kalian lihat sifatgelombang, misalnya gelombangair, gelombang tali, atau gelom-bang yang lain. Terlihat bahwagelombang-gelombang tersebuttidak bergerak dalam suatulintasan yang berbentuk garis,melainkan dalam suatu daerahtertentu. Namun demikian, daerah tersebut tetap merupakandaerah yang diskontinu dan dapat dikuantifikasikan. Inilah yangmerupakan awal dari munculnya teori mekanika kuantum.Banyak teori yang memberikan sumbangan terhadaplahirnya teori mekanika kuantum. Namun, yang dianggapsebagai dasar lahirnya adalah karya Heisenberg dan Schrödinger.Pada tahun 1926 berdasarkan karya de Broglie, Schrödingermengembangkan suatu persamaan yang mengkaitkan sifat-sifatgelombang dengan energi elektron. Persamaan Schrödingerberbentuk222222280PdddmEEdxdydzh<<<S< Gambar 1.2Gelombang airbergerak dalamdaerah tertentu.Tokoh KitaSumber: Dokumentasi PenerbitLouis deBrogliepada tahun 1923menjelaskanteori dualismepartikel.Sumber: GeneralChemistry, Principlesand Modern Application,Petrucci R. H, HarwoodW. S, dan Herring G. F
6MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Persamaan tersebut merupakan persamaan diferensial keduayang menyatakan energi total (E) dan energi potensial (Ep) dari suatupartikel dalam massa m dan sebagai fungsi dari posisinya dalamtiga dimensi (x, y, dan z). Persamaan tersebut jelas menunjukkanbahwa elektron tidak berada dalam satu garis (dimensi satu)sebagaimana teori atom Bohr, melainkan dalam suatu ruang(dimensi tiga).Teori mekanika kuantum menjelaskan bahwa elektron yangbersifat sebagai gelombang tidak mungkin berada dalam suatulintasan sebagaimana teori atom Bohr. Jika elektron berada dalamsuatu daerah atom, maka posisi atau lokasi elektron tidak dapatditentukan secara pasti. Keberadaan elektron hanya dapatdikatakan di daerah yang kebolehjadiannya paling besar. Daerahyang mempunyai kebolehjadian terdapatnya elektron dikenaldengan istilah orbital. OOrbital didefinisikan sebagai daerah atauruang di sekitar inti yang kemungkinan ditemukannya elektronterbesar. Sekarang jangan kalian bingung, perbedaan antara teoriatom klasik dengan teori atom mekanika kuantum. Walaubagaimanapun teori atom Bohr tetap dapat digunakan, karena inimerupakan teori yang sederhana untuk dipahami sebelummempelajari teori atom mekanika gelombang.Lokasi elektron yangtepat tidak dapat diten-tukan, tetapi kebolehjadianelektron berada di lokasitertentu dapat dihitung daripersamaan Schrödinger. Suatuelektron bisa menempatiseluruh orbital, meskipunkebolehjadian elektron padatiap posisi dalam orbital tidaksama. Agar lebih mudahdimengerti coba kalianbayangkan bahwa elektronmerupakan partikel yangbergerak dari suatu tempat ketempat lain dengan sangat cepat, sehingga elektron agakmenyerupai lautan elektron atau ruangan yang rapatannyaberanekaragam dalam orbital tersebut. Kebolehjadian terbesarmenemukan elektron pada suatu posisi tertentu ditafsirkan sebagaikuadrat fungsi gelombang (2<) pada suatu titik.Gambar 1.3Lautan elektron.Kebolehjadianmempunyai artiyang sama dengankemungkinan.Buku inimenggunakanistilahkebolehjadian.Sumber: General Chemistry, Principles andModern Application, Petrucci R. H, HarwoodW. S, dan Herring G. F
7BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekul1. Bilangan kuantumDi atas telah diterangkan, bahwa meskipun elektron bersifatsebagai gelombang, tetapi tetap mempunyai tingkatan energidiskontinu yang terkuantifikasi. Teori mekanika kuantum jugamenjelaskan bahwa atom tersusun atas kulit-kulit dan masing-masing kulit terdiri atas subkulit-subkulit. Untuk menggambarkanletak elektron-elektron dalam atom dikenalkan istilah bilangankuantum. Dalam teori mekanika kuantum, dikenal empat macambilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama(n), bilangankuantum azimuth(l), bilangan kuantum magnetik(m), dan bilangankuantum spin(s).a.Bilangan kuantum utama (n)Bilangan kuantum utama (n) menyatakan kulit tempat orbitalberada. Bilangan kuantum utama (n) diberi nomor dari n = 1 sampaidengan n = |. Kulit-kulit tersebut disimbolkan dengan huruf,dimulai huruf K, L, M, N, dan seterusnya. Perhatikan Tabel 1.1 dibawah ini.Tabel 1.1 Beberapa kulit-kulit berdasarkan bilangan kuantumutamanya.Bilangan kuantum utama (n) terkait dengan jarak rata-ratalautan elektron dari inti (jari-jari = r). Jika nilai n semakin besar,maka jaraknya dengan inti semakin besar pula. Bilangankuantum utama terdiri atas orbital-orbital yang diberi simbol s,p, d, f, g, h, i, dan seterusnya, yang kemudian dikenal denganbilangan kuantum azimut.b. Bilangan kuantum azimuth (l)Bilangan kuantum azimuth (l) membagi kulit menjadi orbital-orbital yang lebih kecil (subkulit). Untuk setiap kulit n, memilikibilangan kuantum azimuth (l) mulai l = 0 sampai l = (n – 1).Biasanya subkulit dengan l = 1, 2, 3, ..., (n – 1) diberi simbol s, p, d,f, dan seterusnya. Bilangan kuantum azimuth (l) menggambarkanbentuk orbital. Selain itu, pada atom yang memiliki dua elektronSumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. SBilangan Kuantum U tama (n)Simbol Kulit1K2L3M4N......
8MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2atau lebih bilangan kuantum azimuth(l) juga menyatakan tingkatenergi. Untuk kulit yang sama, energi subkulit akan meningkatdengan bertambahnya nilai l. Jadi, subkulit s memiliki tingkatenergi yang terendah, diikuti subkulit p, d, f, dan seterusnya.Tabel 1.2 Subkulit pada bilangan kuantum azimuth(l).c.Bilangan kuantum magnetik (m)Bilangan kuantum magnetik (m) membagi bilangan kuantumazimut menjadi orbital-orbital. Jumlah bilangan kuantummagnetik (m) untuk setiap bilangan kuantum azimut (l) dimulaidari m = –l sampai m = +l .Tabel 1.3 Hubungan bilangan kuantum utama (n), bilangankuantum azimuth (l), dan bilangan kuantummagnetik (m).K ulit keOrbitalBilangan K uantum Azimuth (l)1 (K) 1s02 (L) 2s, 2p0,13 (M) 3s, 3p, 3d0, 1, 24 (N) 4s, 4p, 4p, 4f0, 1, 2, 3DstDstDstBilangan Kuantum Utama (n)Bilangan Kuantum Azimuth (l)Bilangan Kuantum Magnetik (m)Jumlah Orbital1 (K)0 1s010 2s011 2p–1, 0, +130 3s011 3p–1, 0, +132 3d–2, –1, 0, +1, +250 4s011 4p–1, 0, +132 4d–2, –1, 0, +1, +253 4f–3, –2, –1, 0, +1, +2, +372 (L)3 (M)4 (N)Sumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. SSumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S
9BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulApa yang dapat kalian simpulkan dari Tabel 1.3? Dari Tabel1.3 terlihat subkulit s mempunyai 1 orbital, subkulit p mempunyai3 orbital, subkulit d mempunyai 5 orbital, dan subkulit fmempunyai 7 orbital.d. Bilangan kuantum spin (s)Bilangan kuantum spin (s) menunjukkan arah putaran atauspin atau rotasi sebuah elektron pada sumbunya. Arah rotasielektron bisa searah jarum jam (clockwise) atau berlawanan arahdengan jarum jam (anticlockwise). Oleh karena itu diberi nilai ± 12.Arah rotasi yang searah jarum jam diberi notasi +12 atau simboln. Sedangkan yang berlawanan arah dengan jarum jam diberinotasi – 12 atau p. Bilangan kuantum spin merupakan dasarpengisian elektron dalam orbital.Elektron-elektron yang ada dalam atom tidak mungkinberada dalam keadaan yang sama persis antara satu atomdengan atom lain. Keberadaan elektron dalam atom bersifat khas.Prinsip ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli, 1925 (dikenal Pauli).Pauli mengusulkan postulat bahwa sebuah elektron dapat beradadalam dua kemungkinan keadaan yang ditandai denganbilangan kuantum spin +12 atau – 12, atau dengan kata lainsetiap orbital hanya dapat ditempati oleh maksimal dua elektrondengan spin yang berbeda.2. Bentuk dan orientasi orbitalBentuk orbital terkait dengan bilangan kuantum azimuth (l).Orbital-orbital yang memiliki bilangan kuantum azimuth (l) yangsama akan memiliki bentuk yang sama pula. Bentuk orbitalmerupakan fungsi 2< dari fungsi gelombang Schrödinger. Sedangkanorientasi orbital terkait dengan bilangan kuantum magnetik (m).Gambar 1.4Elektronmengelilingisumbunyamenimbulkanmedan magnet.
10MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Gambar 1.5Bentuk orbital s.Gambar 1.6Bentuk orbital p.Gambar 1.7Bentuk orbital d.a.Orbital sBentuk orbital s memiliki satu orbitaldengan bentuk seperti bola, sehingga tidaktergantung pada sudut manapun. Orbitals hanya terdapat 1 nilai m, sehingga hanyaterdapat 1 orientasi, yaitu sama ke segalaarah.b. Orbital pOrbital p berbentuk cuping-dumbbell (bagai balon terpilin).Subkulit p memiliki tiga orbital. Pada subkulit ini terdapat 3 nilaim (–1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang satu dan lainnyamembentuk sudut 90o.c.Orbital dOrbitald memiliki 5 orbital dengan bentuk yang kompleksdan orientasi yang berbeda. Empat orbital pertama memiliki bentukyang sama, sedangkan satu orbital memiliki bentuk yang berbeda.Kelima orbital itu adalah dxy, dxz, dyz, 22xyd, dan 2zd. Untuk lebihjelas, perhatikan gambaran orbital subkulit d di bawah ini
11BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekuld. Orbital fOrbital f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tigakelompok, yaitu1) kelompok pertama: fxyz2) kelompok kedua: 22xzyf, 22yzxf,22zxyf3) kelompok ketiga: 3xf,3yf,3zf3. Konfigurasi elektronDi kelas X kalian telah mengenal istilah konfigurasi elektron.Tetapi pada saat itu konfigurasi elektron yang dikenal masihterbatas pada konsep kulit atom. Konfigurasi elektron yang akandibahas tidak begitu jauh dari yang telah dikenal, hanya sajadalam konfigurasi elektron kali ini diterapkan pada mekanikagelombang.Pada mekanika gelombang atau mekanika kuantum,elektron-elektron dalam suatu atom akan tersebar ke dalamorbital-orbital (s, p, d, f, dan seterusnya). Bagaimana pengisianelektron ke dalam orbital? Pengisian orbital oleh elektronmengikuti aturan dengan memperhatikan tiga hal, yaitu asasAufBau, asas larangan Pauli, dan asas Hund.Konfigurasielektronberdasarkankonsep kulit atom,yaitu jumlahelektron yangmengisi pada tiapkulit dan dikenalsebagai periode.Gambar 1.8Bentuk orbital f.Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S
12MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2a.Asas AufBauMenurut asas AufBau, pada kondisi normal atau pada tingkatdasar, elektron akan menempati orbital yang memiliki energiterendah terlebih dahulu dan diteruskan ke orbital yang memilikienergi lebih tinggi. Untuk memudahkan dalam pengisian elektrondiberikan tahap-tahap pengisian elektron dengan menggunakanjembatan ingatan sebagai berikut.n = 1sn = 2s pn = 3s p dn = 4s p d fn = 5s p d fn = 6s p dn = 7s pArah anak panah menyatakan urutan pengisian orbital.Dengan demikian urutan pengisian elektron berdasarkan gambartersebut berurut-urut 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, danseterusnya. Pengisian elektron harus satu persatu dan setiaporbital hanya boleh diisi oleh maksimal 2 elektron.Bagaimana konfigurasi elektron dari unsur H, He, N, dan Sc?(No atom H = 1, He = 2, N = 7, dan Sc = 21)Jawab1H: 1s12He : 1s27N: 1s2 2s2 2p321S c : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1b. Asas larangan PauliPauli mengemukakan hipotesisnya yang menyatakan bahwadalam satu atom tidak mungkin dua elektron mempunyai keempatbilangan kuantum sama. Misal, 2 elektron akan menempatisubkulit 1s. Tiga bilangan kuantum pertama akan mempunyainilai yang sama (n = 1, l = 0, m = 0). Untuk itu bilangan kuantumyang terakhir, yaitu bilangan kuantum spin(s) harus mempunyainilai berbeda (+12 atau –12).Gambar 1.9Bagan urutanpengisian elektronke dalam orbital.Contoh
13BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekul Dengan kata lain, setiap orbital maksimal hanya dapat terisi2 elektron dengan arah spin berlawanan. Sebagai contoh, pengisianelektron pada orbital 1s digambarkan sebagai berikut.Mengapa pada satu orbital hanya dapat ditempati maksimaloleh dua elektron? Karena jika ada elektron ketiga, maka elektrontersebut pasti akan mempunyai spin yang sama dengan salahsatu elektron yang terdahulu dan itu akan melanggar asaslarangan Pauli dengan demikian tidak dibenarkan. Jumlahelektron maksimal untuk tiap subkulit sama dengan dua kali darijumlah orbitalnya.orbital smaksimal2 elektron,orbital pmaksimal6 elektron,orbital dmaksimal10 elektron, danorbital fmaksimal14 elektron,c.Asas HundFrederick Hund, 1927 (dikenal Hund) mengatakan bahwapengisian elektron pada orbital yang setingkat (energinya sama)dalam satu orbital adalah satu per satu dengan arah spin yangsama sebelum berpasangan. Asas ini dikemukakan berdasarkanpenalaran bahwa energi tolak-menolak antara dua elektron akanminimum jika jarak antara elektron berjauhan. Untuk lebihmemahaminya, perhatikan gambaran pengisian elektron padaorbital p.Contoh pengisian yang benar.Contoh pengisian yang salah.Untuk penulisan konfigurasi elektron yang mempunyai jumlahelektron besar dapat dilakukan penyederhanaan. Penyederhanaandilakukan dengan menuliskan simbol dari unsur gas mulia yangmempunyai nomor atom di bawahnya, diikuti dengan penulisankekurangan jumlah elektron setelah gas mulia tersebut.Tulis konfigurasielektron dandiagram orbitaluntuk unsur,nitrogen, klor,kalsium, dantitanium.Gambar diagramorbital untukmasing-masingsubkulit terluar.Komunikasikanhasilnya denganteman kalian.KegiatanMandiriKegiatanMandirinpOrbital p(2 elektron)Orbital p(4 elektron)npnp npOrbital p(2 elektron)Orbital p(3 elektron)Orbital p(4 elektron)Orbital p(5 elektron)nnnnpnnnnnp nnp
14MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Perhatikan konfigurasi elektron unsur-unsur dibawah ini.a.10Ne : 1s2 2s2 2p6b.11N a : 1s2 2s2 2p6 3s1c.18A r : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6d.20C a : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2e.25M n : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2Sederhanakan penulisan konfigurasi elektron tersebut.JawabPenulisan konfigurasi elektron Na, Ca, dan Mn tersebut dapatdisederhanakan menjadi11N a : [Ne] 3s120C a : [Ar] 4s225M n : [Ar] 4s2 3d5d. Penyimpangan konfigurasi elektronBerdasarkan eksperimen, terdapat penyimpangan konfigurasielektron dalam pengisian elektron. Penyimpangan pengisianelektron ditemui pada elektron yang terdapat pada orbital subkulitd dan f.Penyimpangan pada orbital subkulit d dikarenakan orbitalyang setengah penuh (d5) atau penuh (d10) bersifat lebih stabildibandingkan dengan orbital yang hampir setengah penuh (d4)atau hampir penuh (d8 atau d9). Dengan demikian, jika elektronterluar berakhir pada d4, d8 atau d9 tersebut, maka satu atausemua elektron pada orbital s (yang berada pada tingkat energiyang lebih rendah dari d) pindah ke orbital subkulit d. Lihatbeberapa contoh dalam Tabel 1.4.Tabel 1.4Penyimpangan pada orbital d.ContohTeoritisKenyataan Eksperimen24C r[A r] 4s2 3d4[Ar] 4s1 3d529C u[A r] 4s2 3d9[Ar] 4s1 3d1042 Mo[Kr] 5s2 4d4[Kr] 5s1 4d547A g [K r] 5s2 4d9 [Kr] 5s1 4d10Konfigurasi ElektronUnsurSumber: General Chemistry, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. F
15BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulPada orbital f, sebagaimana dengan penyimpangankonfigurasi dalam orbital d, maka konfigurasi elektron yangberakhir pada orbital f juga mengalami penyimpangan.Penyimpangan dalam pengisian elektron dalam orbital inidisebabkan oleh tingkat energi orbital saling berdekatan hampirsama. Penyimpangan ini berupa berpindahnya satu atau duaelektron dari orbital f ke orbital d. Lihat beberapa contoh dalamTabel 1.5Tabel 1.5 Penyimpangan pada orbital f.e.Penulisan konfigurasi elektron pada ionPenulisan konfigurasi elektron di atas berlaku pada atomnetral. Penulisan konfigurasi elektron pada ion yang bermuatanpada dasarnya sama dengan penulisan konfigurasi elektron padaatom netral.Atom bermuatan positif (misalnya +x) terbentuk karena atomnetral melepaskan elektron pada kulit terluarnya sebanyak x,sedangkan ion negatif (misalnya –y) terbentuk karena menarikelektron sebanyak y. Penulisan konfigurasi elektronnya hanyamenambah atau mengurangi elektron yang dilepas atau ditambahsesuai dengan aturan penulisan konfigurasi elektron. Ini berlakuuntuk semua unsur yang membentuk ion, termasuk unsur transisi.Perhatikan contoh berikut.Diketahui konfigurasi elektron Al dan Fe sebagai berikut.12Al : 1s22s2 2p6 3s2 3p126Fe : [Ar] 3d6 4s2Tuliskan konfigurasi elektron untuk ion Al3+ dan Fe2ContohSumber: General Chemistry, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. FTeoritisKenyataan Eksperimen57La[Xe] 6s2 4f1[Xe] 5d1 6s2 64Gd [Xe] 6s2 4f8[Xe] 4f7 5d1 6s289Ac[Rn] 7s2 5f1[Rn] 6d1 7s2 90Th[Rn] 7s2 5f2[Rn] 6d2 7s2 92U [Rn] 7s2 5f4[Rn] 5f3 6d1 7s2 93Np[Rn] 7s2 5f5[Rn] 5f4 6d1 7s2 UnsurKonfigurasi Elektron
16MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Jawab12Al:1s22s22p63s23p1Ion Al3+:1s22s22p626Fe:[Ar]3d64s2Atom Fe termasuk unsur transisi dan melepas 2e–, makaterbentuk ion Fe2+ dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d6.Jadi, konfigurasi ion Al3+ = 1s2 2s2 2p6 dan Fe2= [Ar] 3d6.4. Hubungan konfigurasi elektron dan sistem periodikKonfigurasi elektron sangat erat hubungannya dengan sistemperiodik unsur. Seperti telah kalian ketahui bahwa sifat-sifat unsursangat tergantung pada jumlah elektron valensinya. Jika jumlahelektron luar yang mengisi orbital dalam subkulit sama denganbilangan kuantum utama (n), maka atom unsur tersebut pastiterletak pada golongan yang sama (selain yang berbentuk ion).Sedangkan nilai n (bilangan kuantum utama) yang terbesarmenunjuk nomor periode unsur tersebut dalam sistem periodikunsur. Misal konfigurasi elektron unsur K sebagai berikut.19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s1.Nilai n terbesar adalah 4, maka K menempati periode 4.Untuk menentukan golongan unsur dalam sistem periodikberdasarkan konfigurasi elektron, perlu dilihat pada jenis danjumlah elektron terluar yang menempati kulit yang sama.Golongan utama (Golongan A), pada golongan ini elektronvalensi menempati subkulit s atau subkulit s dan p.Golongan transisi (Golongan B), pada golongan ini elektronvalensi menempati subkulit s dan d.Untuk lantanida dan aktinida, elektron valensi menempatisubkulit s dan f. Tapi jumlahnya tidak menentukan golongan,karena lantanida dan aktinida tidak mempunyai golongan.Jika pengamatan kalian pada kegiatan mandiri benar, makaakan diketahui adanya hubungan antara konfigurasi elektronatom unsur-unsur dengan sistem periodik, baik mengenaigolongan maupun periodenya. Sehingga dapat dikatakan bahwasistem periodik dapat digunakan untuk meramalkan konfigurasielektron atom unsur-unsur.Elektron valensiadalah elektronyang paling luar.Coba kalianlakukanpenulisankonfigurasielektron unsurtiap-tiapgolongan. Amatihasil konfigurasiyang telah kalianbuat. Buatkesimpulan yangdapat ditarik darikonfigurasi yangtelah kalian buat.Komunikasikanhasilnya denganteman kalian.KegiatanMandiriKegiatanMandiri
17BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulPembagian unsur-unsur menurut blok s, p, d, dan fCoba kalian lihat lagi konfigurasi elektron dari unsur-unsuryang telah kalian buat. Adakah kesamaan dalam hal elektronterluar? Berdasarkan kesamaan konfigurasi elektron, terluardapat dikelompokan unsur-unsur tersebut dalam blok berikut.Blok s. Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluarpada orbital s terletak pada golongan IA dan IIA, kecuali unsurH dan He. Unsur-unsur ini merupakan logam yang reaktif.Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx, maka unsurtersebut terletak pada golongan xA.Blok p. Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar padaorbital p, terdapat dalam golongan IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA,dan VIII. Golongan unsur-unsur ini meliputi logam, metaloid,dan non logam. Misal konfigurasi elektron terluar adalah npy,maka unsur tersebut terletak pada golongan (2 + y)A.Blok d. Konfigurasi elektron terluar d terdapat dalam unsur-unsur transisi, yaitu golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB,IB, dan IIB. Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx (nd)z,maka unsur tersebut terletak pada golongan (x + z)B. Jikaa.x + z = 8, x + z = 9, dan x + z = 10, maka unsur terletakpada golongan VIIIB;b.x + z = 11, maka unsur terletak pada golongan IB;c.x + z = 12, maka unsur terletak pada golongan IIB.Blok f. Blok f merupakan golongan unsur lantanida danaktinida. Golongan ini disebut juga golongan transisi dalam.Gambar 1.10Pembagian unsur-unsur menurutblok s, p, d, dan f.Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. F
18MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Ramalkan posisi unsur di bawah ini dalam sistem periodikunsur.a.17Cl : [Ne] 3s2 3p5b. 27Co : [Ar] 4s2 3d7Jawaba. Cl : [Ne] 3s2 3p5Kulit utama terbesar n = 3. Jadi, Cl terletak pada periode 3.Orbital terakhir ada di subkulit 3p dengan 5 elektron. Jadi,Cl terletak di golongan VIIA.b.27Co : [Ar] 4s2 3d7Konfigurasi elektron Co di atas disusun berdasarkan tingkatenergi orbital. Berdasarkan aturan pengisian elektron,orbital 4s mempunyai energi lebih rendah dari orbital 3dsehingga terisi lebih dahulu. Untuk memudahkan kitadalam menentukan posisi unsur dalam tabel periodik, makakonfigurasi elektron yang sudah benar penulisannyadibalik, yaitu orbital 3d dulu baru 4s, menjadi27Co: [Ar] 3d7 4s2Baru kemudian kita menentukan kulit utama unsur.Kulit utama terbesar n = 4. Jadi, Co terletak pada periode 4.Orbital terakhir ada di subkulit 3d dengan 7 elektron. Jadi,Co terletak di golongan VIIIB(karena elektron valensinya8 atau (n1) d7ns2).ContohKerjakan di buku latihan kalian.1. Jelaskan secara singkat teori atom yang dikemukakan oleha.Neils Bohr,b.de Broglie.2. Gambarkan bentuk-bentuk orbital dari orbital s, p, dan d.3. Tuliskan konfigurasi elektron dari :a. Cl (Z = 17)c. Fe (Z = 26)b. Zn (Z = 30)d. Rb (Z = 37)4. Hitung jumlah elektron maksimum dalama. kulit dengan n = 3,b. subkulit dengan l =1.
19BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulC. Bentuk MolekulKerjakan di buku latihan kalian.1. Jelaskan elektron bersifat partikeldan gelombang.2. Jelaskan sejarah munculnya teorimekanika kuantum.3. Apa yang dimaksud dengan orbital?4. Jelaskan perbedaan teori atomklasik dengan teori atom mekanikakuantum.5. Tulis konfigurasi elektron dariunsur-unsur berikut dan gambarkandiagram orbitalnya.a.42Mod.32Geb.82Pbe.14Sic.37Rbf.55Cs16. Tentukan bilangan kuantum utama,azimuth, magnetik, dan spin dariunsur-unsur di bawah ini.a.4Bed.50Snb.24Cre.9Fc.34Sef.47Ag7. Identifikasi unsur dalam tabelperiodik yang mempunyai kon-figurasi elektron [Xe]4f145d106s2.8. Bu Ani mengoleksi peralatan rumahtangga dengan bahan dasar perak.a. Tentukan konfigurasi elektrondari perak tersebut.b.Gambar diagram orbitalnya.c.Tentukan bilangan kuantumutama, magnetik, dan spindari perak.5. Ramalkan terdapat pada periode dan golongan berapaunsur-unsur berikut dalam sistem periodik.a. P (Z = 15)c. Ag (Z = 47)b. Cu (Z = 29)d. Cs (Z = 55)Bentuk molekul merupakan gambaran secara teoritissusunan atom-atom dalam molekul berdasarkan susunan ruangpasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebas atompusat. Susunan atom-atom teratur menurut pola-pola tertentu.Pola-pola itu disebut dengan bbentuk molekul.Bentuk molekul dapat ditentukan dengan teori domainelektron dan teori hibridisasi. Tahukah kalian cara menentukanbentuk molekul dengan teori domain elektron dan teorihibridisasi? Coba kalian perhatikan penjelasan berikut.
20MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 21. Teori domain elektronTelah diketahui bahwa atom diikat oleh atom lain dalam suatumolekul dengan menggunakan pasangan-pasangan elektron yangberada di atom pusat. Pasangan-pasangan ini mengalami gayaelektrostatis akibat dari muatan yang dimilikinya. Berdasarkan haltersebut, pada tahun 1970, R.G. Gillesepie mengajukan teori VSEPR(Valance Shell Elektron Pair Repulsion) yang menyatakan bahwa“pasangan-pasangan elektron akan berusaha salingmenjauhi sehingga tolak-menolak antara pasangan elektronmenjadi minimum”Teori ini juga dikenal sebagai teori jumlah pasangan elektron.Menurut teori VSEPR, bentuk molekul dapat diramalkan darijumlah pasangan elektron valensi atom pusat, dan juga posisipasangan elektron tersebut dalam atom pusat. Di atom pusatpasangan elektron ada pada berbagai posisi, yaitu pasangan elektronbebas-elektron bebas, pasangan elektron bebas-elektron terikat ataupasangan elektron terikat-elektron terikat. Masing-masing pasanganelektron bebas memiliki energi tolakan yang berbeda-beda. Energitolakan elektron bebas-elektron bebas lebih besar dibandingkandengan energi tolakan elektron bebas-elektron terikat. Energi tolakanelektron bebas-elektron terikat akan lebih besar dibandingkan denganenergi tolakan elektron terikat-elektron terikat.a.Perbandingan energi tolakan pasangan elektronPada perkembangan lebih lanjut, pengertian domain elektrontidak hanya berlaku untuk ikatan rangkap tetapi termasuk ikatantunggal. Jika jumlah elektron dalam domain elektron semakinbanyak, maka gaya tolak-menolaknya akan semakin besar.Berdasarkan jumlah atomnya, maka urutan gaya tolak-menolakpada domain elektron ikatan adalah sebagai berikut.Berdasarkan kenyataan tersebut dapat diramalkan bentukmolekul dari beberapa senyawa sebagaimana dalam Tabel 1.6.Pasangan elektron bebas-elektron bebas > elektron bebas-elektron terikat> elektron terikat-elektron terikat.Domain elektron ikatan rangkap 3 lebih besar dari domainelektron ikatan rangkap 2, sedangkan domain elektronikatan 2 lebih besar dibandingkan elektron ikatan tunggal
21BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulTabel 1.6 Bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron.Catatan :AXmEn= rumus bentuk molekul, dengan A : atom pusat X : semua atom yang terikat pada atom pusat E : domain elektron bebasm: jumlah domain elektron ikatan (DEI)n: jumlah domain elektron bebas (DEB)A* = aksialE* = ekuatorialCara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkanteori domain elektron sebagai berikut.1) Tulis struktur Lewis-nya.2) Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat,jumlah domain elektron ikatan (DEI) dan jumlah domainelektron bebas (DEB) dari struktur Lewis.3) Tentukan rumus bentuk molekulnya.4) Bandingkan dengan Tabel 1.6.220AX2180 oLinearCO2, BeCl2330AX3120 oSegitiga sama sisi trigonalSO3, BF3, BC l340AX4109,5 oTetrahedro nCH4, CCl431AX3E< 109,5 oPiramida trigonalNH3, N F322AX2E2< 109,5 oPlanar bentuk VH2O120 o(E – E)*180 o(A – A)* 90 o(A – E)*<120 o (E – E )*Bidang empatSF4180 o (A – A )* 90 o (A – E)*180 o (A – A )*Planar bentuk TClF390 o (A – E)*60AX690 o OktahedronSF651AX5EPiramida segiempatXeOF4, BrF542 AX4E2Planar segiempatXeF4D om ain Elektron di Sekitar Atom PusatJumlah Pasangan Ele ktron TerikatJumlah Pasangan Elektron BebasRumus AXnEm550AX5532AX3E264Bentuk MolekulContohPerkiraan Sudut Ikatan 41AX4EBipiramida trigonalPCl5Sumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S
22MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Bagaimana bentuk molekul CO2 berdasarkan teori domainelektron.Jawab•Tulis struktur Lewis: CO2 (jumlah elektron terluar C : 4 danO : 2)•Dari struktur O C O itu diperoleha. jumlah domain elektron di sekitar atom pusat = 2,b. jumlah domain elektron ikatan (DEI) = 2,c. jumlah domain elektron bebas (DEB) = 0.•Rumus yang diperoleh AX2•Dari Tabel 1.6, rumus AX2 adalah bentuk molekul linearJadi, bentuk molekul CO2 adalah linear.CHHHH109,5°Gambar 1.11Strukturtetrahedralsenyawa CH4.Contohb. Teori hibridisasiMasih ingatkah kalian konfigurasi elektron atom C?Konfigurasi elektron atom C adalah 1s2 2s2 2p2 dan jikadijabarkan satu-satu diperoleh C : 1s2 2s22px1 2py1 2pz0.Elektron valensi terluar adalah 2, maka atom C seharusnyamengikat 2 atom H menjadi CH2. Kenyataannya di alamsenyawa CH2 tidak ada. Senyawa yang ada di alam adalahsenyawa metana dengan rumus molekul CH4, mengapa hal itudapat terjadi?Berdasarkan kenyataan yang ada terbukti bahwa atomkarbon mengadakan ikatan kovalen dengan empat atomhidrogen. Dalam senyawa CH4 semua ikatan yang terjadi identik,sudut ikatan antara dua ikatan adalah 109,5° dengan bentukgeometri molekul tetrahedral (bidang empat).Atom karbon C dapat mengikat 4 atom H menjadi CH4, maka1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2pz, sehinggakonfigurasi elektron atom C menjadi1s1 2s1 1px1 1py1 1pz1. Orbital 2smempunyai bentuk yang berbedadengan ketiga orbital 2p, akan tetapiternyata kedudukan keempat ikatanC-H dalam CH4 adalah sama. Hal initerjadi karena pada saat orbital 2s,2px, 2py, dan 2pz menerima 4 elektrondari 4 atom H, keempat orbital iniberubah bentuknya sedemikian
23BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekulsehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebuthibridisasi. Dalam senyawa CH4, orbital-orbital hasil hibridisasimerupakan campuran satu orbital 2s dan tiga orbital 2p, olehkarena itu disebut oorbi tal hyb ridsp3. Pada senyawa CH4terbentuk empat orbital sp3.Beberapa bentuk geometri ikatan dapat kalian perhatikandalam Tabel 1.7Tabel 1.7 Beberapa bentuk geometri ikatan.Ramalkan bentuk molekul BeCl2 dengan teori hibridisasi.(Ar Be : 4, Cl : 17)JawabKonfigurasi elektron keadaan dasar atom Be adalahBe : atau 1s2 2s2Karena jumlah elektron terluar atom Be adalah 2, maka atomBe sudah stabil. Untuk membentuk ikatan dengan atom Cl,maka elektron terluar atom Be mengalami promosi, membentukkonfigurasi elektron baru.Konfigurasi elektron keadaan promosi sebagai berikut.Be : hibridisasi atom BeBerarti atom Be dapat mengikat 2 atom Cl menjadi BeCl2.Jadi, bentuk geometri BeCl2 dengan hibridisasi sp adalah linear.Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. FJenis Ikatan Jumlah Ikatan MaksimumBentuk GeometriContoh Senyawasp2LinearBeCl2sp23Segitiga datarBCl3sp34TetrahedralCH4, CCl4dsp35Trigona l bipira mida PCl5sp2d, dsp24Segiempat datarNi(CN)42–dsp3, sp3d26OktahedralFe(C N)63–, SF6Contohnpnp1s 2snpnn1s 2s 2p
24MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2D. Gaya AntarmolekulCoba renungkan kenapa air dapat berubah dalam tigawujud? Air akan menjadi padat (es) jika suhunya diturunkan,tetapi jika suhu dinaikan (diberi kalor), maka air berubah menjadiuap. Mengapa dapat demikian? Pertanyaan tersebut akan dapatkalian ketahui jawabannya setelah mempelajari subbab ini.Kehidupan di dunia tidak akan terlepas dari ikatan. Cobabayangkan dapatkah kalian hidup sendirian tanpa teman?Rasanya sangat sulit bukan? Semua makhluk selalu inginberikatan. Manusia hidup dengan menjalin berbagai ikatan, mulaidari ikatan perkawinan berdasarkan perbedaan jenis kelamin.Kemudian ikatan lebih lanjut mulai dari satu keluarga, satu rukuntetangga (RT), rukun warga (RW), sampai ikatan yang lebih besardengan berbagai tujuan.Demikian pula halnya dengan atom dan molekul yangmerupakan benda mati itupun tidak luput dari ikatan. Ikatan yangterjadi antaratom beraneka ragam, mulai dari ikatan karenaperbedaan muatan (positif negatif), ikatan karena gaya berdasarkangaya tarik-menarik dipol-dipol sesaat, ikatan yang membentukjembatan hidrogen, dan ikatan-ikatan yang lain.Kenyataan di alam sangat jarang ditemukan atom dalambentuk bebas. Atom-atom dalam bentuk bebas hanya ditemuipada suhu relatif tinggi. Agar menjadi stabil, atom-atom akansaling membentuk kelompok atom (misalnya O2, H2) ataumembentuk molekul (CH4, H2O). Atom yang membentuk molekulakan mempunyai sifat jauh berbeda dengan atom-atom asalnya.Pada setiap molekul terdapat gaya tarik-menarik antaratom. Gayatarik-menarik antaratom dalam molekul dinamakan iikatan kimia.Dalam bab ini akan dipelajari gaya tarik-menarikantarmolekul. Apa gaya tarik-menarik antarmolekul itu? Gayatarik-menarik antarmolekul, yaitu gaya yang menyebabkanantarmolekul menjadi terikat dalam satu kelompok ataumerupakan interaksi antara molekul-molekul dalam suatu zat(unsur atau senyawa) melalui gaya elektrostatis. Gayaantarmolekul ini sangat dipengaruhi kepolaran dari masing-masing molekul. Gaya tarik-menarik antarmolekul sangatberkaitan dengan sifat fisika dari senyawa yang bersangkutan.Beberapa sifat fisika dari senyawa antara lain titik didih, titikbeku, kelarutan, kerapatan, tekanan uap, dan tekanan osmosis.
25BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulSecara garis besar terdapat tiga (3) jenis gaya tarik-menarikantarmolekul, yaitua. gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas,b.gaya tarik-menarik dipol-dipol, danc.ikatan hidrogen.1. Gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas(gaya London)Elektron akan senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahanelektron dari satu orbital ke orbital lain mengakibatkan suatumolekul yang tadinya bersifat nonpolar dapat menjadi polar.Sehingga timbul dipol (polar) sesaat. Dipol tersebut disebut sesaatkarena dapat berubah jutaan kali setiap detiknya. Hal ini disebabkanadanya tarikan antara elektron satu molekul dan inti molekul lain.Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas suatu geserandalam elektron-elektron molekul tetangga. Tarikan lemah inipertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman,Fritz London (dikenal London), pada tahun 1930-an sehingga seringdisebut gaya London. Mekanismenya terlihat seperti gambar dibawah ini.Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut.1) Molekul nonpolar mempunyai sebaran muatan lautan elektronsetimbang dan simetris dalam keadaan normal, elektronterdistribusi merata dalam molekul.2) Pada waktu-waktu tertentu (sesaat) dapat terjadi pengutubanatau pembentukan dipol yang disebut dipol sesaat.3) Sisi bermuatan parsial negatif dari dipol sesaat akanmempengaruhi kerapatan elektron molekul terdekatsehingga membentuk dipol, hal ini memungkinkan duamolekul membentuk ikatan yang disebut ggaya London.4) Gaya tarik-menarik ini hanya berlangsung sesaat, dikarenakandipol sesaat dan terimbas muncul mengikuti fluktuasielektron.Molekul mempunyai sifat polarisabilitas berbeda-beda.Polarisabilitas merupakan kemudahan suatu molekul untukmembentuk dipol sesaat atau mengimbas suatu dipol. PolarisabilitasDipol yangterbentuk karenapengaruhkerapatan elektronmolekul yangsaling mendekatdisebut dipolterimbas.Gambar 1.12Mekanismeterjadinya gayaLondon.Gaya LondonNonpolarDipol sesaatDipol terimbasNonpolarNonpolarDipol sesaatNonpolarNonpolar(a)(b)(c)(d)G+G–G+G–G+G–
26MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2sangat erat hubungannya dengan massa relatif molekul. Padaumumnya molekul dengan jumlah elektron yang besar akan lebihmudah mengalami polarisabilitas. Jika semakin besar nomor massamolekul relatif, maka semakin kuat pula gaya London yang bekerjapada molekul itu. Misal, dua molekul propana saling menarikdengan kuat dibandingkan dua molekul metana. Molekul dengandistribusi elektron besar lebih kuat saling menarik daripadamolekul yang elektronnya kuat terikat. Misal molekul I2 akan salingtarik-menarik lebih kuat daripada molekul F2 yang lebih kecil.Dengan demikian titik didih I2 akan lebih besar jika dibandingkandengan titik didih F2. Molekul yang mempunyai bentuk molekulpanjang lebih mudah mengalami polarisabilitas dibandingkandengan molekul dengan bentuk simetris. Misal deretanhidrokarbon dengan rantai cabang akan mempunyai titik didihlebih rendah jika dibandingkan dengan hidrokarbon denganrantai lurus. Normal butana mempunyai titik didih lebih tinggidibandingkan isobutana yang memiliki rantai cabang.CH3 CH2 CH2 CH3CH3 CH CH3n-butana CH3 isobutana2. Gaya tarik-menarik dipol-dipolMolekul dengan sebaran elektron tidak simetris akan bersifatpolar. Molekul ini akan memiliki perbedaan muatan (dipol) yangmenyebabkan bersifat polar. Molekul yang mempunyai momendipol permanen disebut polar. Sedangkan senylautanya dinamakansenyawa polar. Molekul-molekul yang ada di dalam senyawa polarcenderung untuk menyusun diri sehingga ujung yang berbedamuatan akan saling mendekat dan saling tarik-menarik. Gaya tarik-menarik dipol-dipol merupakan gaya tarik-menarik antara duamolekul polar. Dipol-dipol molekul tersebut akan saling tarik padakutub-kutub dengan muatan berllautanan, yaitu positif dan negatif.Kekuatan tarikan yang timbul akan lebih besar daripada tarikanpada molekul nonpolar. Jadi, zat-zat yang mempunyai molekul-molekul polar cenderung memiliki titik didih dan titik leleh lebihtinggi daripada molekul nonpolar dengan ukuran sama.Gambar 1.13Bagan gaya tarikdipol-dipol suatusenyawa.(a) (b)
27BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulGaya antarmolekul, seperti gaya London dan gaya tarikdipol-dipol, secara bersama-sama sering disebut sebagai gayaVan der Waals. Gaya London terdapat pada setiap zat, baikbersifat polar maupun nonpolar. Sedangkan gaya tarik dipol-dipol hanya terdapat dalam senyawa polar. Dalam hal ini, gayaVan der waals juga memiliki peran cukup penting. Karena dalammembandingkan titik didih atau sifat fisika lainnya tidak dapathanya dilihat dari satu sisi, gaya tarik dipol sesaat-dipol terimbasatau gaya tarik menarik dipol-dipol. Gaya London lebih dominandaripada dipol-dipol.Jelaskan mana yang lebih besar titik didihnya HI atau HCl?JawabHCl mempunyai momen dipol 1,08 lebih polar jika dibandingkandengan HI (0,38). Kenyataan HI mempunyai titik didih lebihtinggi dibandingkan HCl, mengapa? Jika ditinjau dari massamolekul relatif, maka massa molekul relatif HCl (Mr = 35,5) lebihkecil dari HI (Mr = 127,9). Oleh karena itu, massa HI lebih besardari HCl sehingga gaya London HI lebih kuat dari HCl. Dengandemikian, gaya Van der Waal HI lebih besar daripada HCl.Contoh lain CO2 dan H2O. Karbon dioksida, CO2 bersifatkarakteristik dari molekul-molekul di mana momen ikatan salingmematikan. Artinya momen dipol (total dipol) molekul tersebutsama dengan 0. Walaupun ikatan kovalen dalam molekultersebut, C = O, bersifat polar, penataan yang simetris dari ikatanmenyebabkan momen-momen ikatan saling meniadakan danmolekul keseluruhan bersifat nonpolar.Dari rumus senylautanya saja, dapat diduga bahwa molekulH2O akan analog dengan molekul CO2. Tetapi pada kenyataan-nya, H2O mempunyai momen dipol yang cukup besar. Selainitu, H2O memiliki domain elektron bebas dan membentuk sudutsehingga molekul H2O bersifat polar. Untuk lebih jelasnya,perhatikan gambar di bawah ini.ContohGambar 1.14Bentuk molekulH2O dan CO2.
28MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 23. Ikatan hidrogenIkatan hidrogen merupakan gaya tarik-menarik dipol-dipoldengan kekuatan besar (sekitar 5-10 kali lebih besar). Ikatan initerjadi jika molekul polar mengandung satu atom hidrogenterikat pada atom yang sangat elektronegatif seperti F, O, danN. Ikatan kovalen polar antara hidrogen dan salah satu atomitu akan terpolarisasi dan tarikan antara molekul-molekul itucukup kuat. Besar energi ikatannya sekitar 13-30 kJ mol–1.Atom-atom yang dapat membentuk ikatan hidrogen adalahN dalam NH3, O dalam H2O, dan F dalam HF. Hal ini dapatdipahami karena ketiga atom tersebut memiliki elektronegativitasyang tertinggi. Perhatikan gambar di bawah ini. Senyawa H2O Senyawa HFPada umumnya terdapat hubungan antara titik didih suatusenyawa dengan massa molekul relatifnya. Titik didih akan naikjika massa molekul relatif juga naik, kecuali HF, H2O, dan NH3.Ketiga senyawa tersebut mempunyai titik didih yang tinggidibandingkan senyawa lain dalam kelompoknya. PerhatikanGambar 1.16. Fakta tersebut menunjukkan bahwa adanya gayatarik-menarik antarmolekul HF, H2O, dan NH3 bersifat polar,gaya dipol-dipolnya tidak cukup kuat untuk menerangkan titikdidih yang mencolok tersebut.OHHHOOHHHHOHOHHFHHFFHFHFHGambar 1.15Ikatan hidrogendalam senyawaH2O dan HF.Tanda ...menunjukkanikatan hidrogen.Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Application, Petrucci R. H,Harwood W. S, dan Herring G. FGambar 1.16Hubungan titikdidih denganmassa molekul.
29BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulPeristiwa tersebut menunjukkan adanya ikatan hidrogenpada senyawa itu. Ikatan FH, OH, dan NH bersifat sangatpolar, atom H dalam senyawa tersebut sangat positif. Akibatnyaatom H dari satu molekul terikat kuat pada atom tetangganya yangmemiliki elektronegativitas tinggi.Kerjakan di buku latihan kalian.1. Ramalkan bentuk geometri PCl5 berdasarkan teori domainelektron dan hibridisasi.2. Jelaskan mengapa titik didih propana lebih tinggi dariisopropana.3. Air yang kita gunakan sehari-hari termasuk senyawa polar.Mengapa senyawa polar cenderung memiliki titik didihdan titik leleh yang lebih tinggi daripada senyawa nonpolardengan ukuran sama?4. Apa yang kalian ketahui tentang gaya Van der Waals?Jelaskan.5. Telah digambarkan ikatan hidrogen dalam senyawa H2Odan HF. Bagaimana ikatan hidrogen dalam senyawa NH3?E. Sifat Fisik yang Dipengaruhi Gaya AntarmolekulGaya antarmolekul mempengaruhi sifat fisik dari suatu zatatau senyawa. Beberapa sifat fisik itu antara lain titik didih dantegangan permukaan.1. Titik didihTitik didih suatu cairan merupakan temperatur di manatekanan uap yang meninggalkan cairan sama dengan tekananluar. Jika hal tersebut terjadi, maka akan terbentuk gelembung-gelembung uap dalam cairan. Karena tekanan uap dalamgelembung sama dengan tekanan uap udara, maka gelembungitu dapat mendorong diri lewat permukaan dan bergerak ke fasegas di atas cairan. Keadaan seperti itu disebut mendidih.Titik didih suatu zat juga menggambarkan besarnya energiyang diperlukan untuk mengatasi gaya tarik-menarik antarmolekuldalam zat tersebut. Jika gaya tarik-menarik semakin kuat, maka
30MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2SenyawaTitik Didih (oC)Ga ya A nta rmole kul ya ng Te rliba tCH4–161,5Gaya Lo nd onHCl–85Gaya ta rik-men a rik dipol-dipolC3H6–42,1Gaya Lo nd on, tapi karena ukurannya ya n g besa r ma ka titik didih nya lebih tinggi da ri HC lSO2–10Ga ya ta rik-men a rik dipol-dipol (ga ya Lo nd on juga terliba t)H2O100Ikatan hidrogendiperlukan energi yang besar, akibatnya titik didih menjadi tinggi.Perhatikan titik didih beberapa senyawa pada Tabel 1.8.Tabel 1.8Titik didih beberapa senyawa.2. Tegangan permukaan (surface tension)Tegangan permukaan (surface tension) merupakan gaya yangcenderung membuat permukaan cairan melengkung. Hal inidikarenakan pada permukaan zat cair jumlah molekulnya lebihsedikit dibandingkan molekul zat cair di bawah permukaan.Akibatnya, molekul di permukaan mengalami gaya tarik-menarikyang lemah sehingga molekul permukaan cenderung tertarik kedalam. Baik dalam tetesan atau cairan jika bersentuhan dengantempatnya, maka permukaan yang melengkung itu mempunyailuas sekecil mungkin pada suasana tersebut untuk meminimalkanenergi permukaan.Jika gaya antarmolekul semakin kuat, maka teganganpermukaan yang dihasilkan semakin besar. Sebagai contoh, air,(H2O), mempunyai tegangan permukaan 0,073 N m–1 lebih tinggidaripada benzena, (C6H6), yaitu sebesar 0,029 N m–1. Hal inidikarenakan H2O bersifat polar dan mempunyai gayaantarmolekul jauh lebih kuat daripada gaya antarmolekulbenzena yang bersifat nonpolar. Gaya antarmolekul dalam airadalah ikatan hidrogen sedangkan benzena adalah gaya London.–161,5–85–42,1–10100Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S
31BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk MolekulTahukah KalianTahukah Kalian??Ada pakar kimia yang terlewatkan oleh para juri komite NobelKimia. Salah satunya, kimilautan terkemuka Rusia, DmitriIvanovich Mendeleev, penemu tabel periodik yang sangatpenting kegunaannya hingga sekarang.Mendeleev mempublikasikan versi terakhirtabelnya di tahun 1871. Di tahun 1905 dan1906 sebenarnya dia menjadi kandidatutama penerima Nobel, tapi ada satuanggota komite Nobel Kimia yangberpendapat bahwa penemuan Mendeleevsudah terlalu lama dan sudah menjadipengetahuan umum, dan juga bukan halyang dapat menjadi daya tarik baru. Hal ini sangat janggal,karena Tabel Periodik Mendeleev merupakan dasar bagibanyak penemuan-penemuan baru (dan penghargaan Nobel)hingga sekarang. Akhirnya pada tahun 1906, pakar kimiaanorganik Henri Moissan-lah yang memenangkanpenghargaan ini dengan selisih satu suara. Rupanya YayasanNobel tidak melihat hal tersebut sebagai suatu hal yang ironisdan tidak adil, karena Moissan mendapat Nobel untukpenemuan unsur fluorine, elemen yang telah diprediksikeberadaannya oleh Mendeleev. Seperti yang telah diketahui,pada awalnya, Mendeleev telah mengosongkan beberapaunsur di tabelnya karena saat itu unsur-unsur tersebut belumditemukan tapi diprediksikan keberadaannya.Kerjakan di buku latihan kalian.1. Apa yang dimaksud dengan teoridomain elektron? Jelaskan denganmemberi contoh.2. Jelaskan apa yang dimaksuddengan ikatan hidrogen.3. Ramalkan bentuk molekul-molekuldi bawah ini dengan menggunakanteori domain elektron.a. NH3c. SO2b. CCl4d. SO32Sumber: Diterjemahkan dan disadur dari bab The Nobel Prize in Chemistrybagian buku The Nobel Prize: A history of Genius, Controversy, and Prestigekarangan Burton Feldman
32MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 24. Tentukan gaya-gaya antarmolekulyang terdapat padaa. HBr,b. CHCl3.5. Perhatikan rumus struktur kimiaberikut.Cis 1,2-diflouro-etenadanTrans 1,2-diflouro-etenaMana yang mempunyai titik didihrendah? Jelaskan.FFCHHCFHCHFC6. Jelaskan mengapa titik didihbenzena (C6H6) lebih tinggi diban-dingkan titik didih metana? (Titikdidih benzena = 80,2 oC; titik didihmetana = –161,5 oC.)7. Mengapa minyak motor mem-punyai titik didih tinggi meskipunmempunyai gaya dispersi antar-molekul?8. Mengapa zat antibeku etilen glikolmempunyai titik didih 197,6 °C,sedangkan propanol mempunyaititik didih 97,4 °C? Rumus kimiaetilen glikol (HOCH2CH2OH) danpropanol (CH3CH2CH2OH)1. Teori mekanika kuantum berkembang setelah adanyahipotesis de Broglie yang mengatakan bahwa cahayamemiliki dua sifat, yaitu sebagai gelombang dan partikel.Dalam waktu yang bersamaan Heinsenberg dan Scrödingermengenalkan suatu persamaan gelombang dari partikelelektron yang berbentuk222222280PdddmEEdxdydzh<<<S< Persamaan tersebut merupakan persamaan differensialkedua yang menyatakan bahwa energi total dan energipotensial dari suatu partikel dalam massa m sebagai fungsiposisi dalam tiga dimensi. 2. Bilangan kuantum dikenalkan dalam teori mekanikakuantum. Ada 4 bilangan kuantum, yaitu bilangankuantum utama, bilangan kuantum azimut, bilangankuantum magnetik, dan bilangan kuantum spin.
33BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekul3. Penempatan elektron dalam keempat bilangan kuantumharus memenuhia. asas AufBau, berbunyi pada kondisi normal elektronakan menempati orbital yang memiliki energi terendahdahulu, baru kemudian ke energi yang lebih tinggi,b. asas larangan Pauli, yaitu dalam satu atom tidakmungkin dua elektron mempunyai keempat bilangankuantum sama, dari sini dua elektron yang mengisi kulitharus dalam posisi spin berllautanan.c.asas Hund, yaitu pengisian elektron adalah satu persatudengan arah spin sama baru setelah itu diisi elektrondengan arah spin berbeda.4. Bentuk molekul dapat diramalkan berdasarkan teoridomain elektron dan hibridisasi.5. Gaya antarmolekul meliputi gaya tarik-menarik dipolsesaat-dipol terimbas (gaya London), gaya tarik-menarikdipol-dipol, dan adanya ikatan hidrogen. Adanya gayatarik tersebut mengakibatkan suatu senyawa memiliki sifatfisik yang berbeda. Beberapa sifat fisik yang dipengaruhiakibat gaya antarmolekul tersebut antara lain titik didihdan tegangan permukaan.
34MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2A. Jawab pertanyaan di bawah ini dengan benar pada buku latihan kalian.1. Tuliskan konfigurasi elektron dariatom dengan nomor 26.2. Jelaskan perbedaan antara dipolsesaat dengan dipol terimbas.3. Ceritakan apa saja gaya tarik-menarik antarpartikel yang terjadidalam NaCl.4. Suatu atom mempunyai konfigurasielektron 1s2 2s2 2p6 4s1.Mungkinkah konfigurasi elektrontersebut terjadi? Berikan alasankalian.5. Ion Y3+ mempunyai konfigurasielektron [Ar] 4s2 3d5. Tentukanletak unsur tersebut dalam sistemperiodik unsur.6. Jelaskan mengapa model Bohruntuk atom hidrogen menyalahiprinsip ketidakpastian Heisenberg.7. Lengkapi dengan memberikannilai-nilai yang mungkin untukbilangan kuantum yang tidakdiketahui. Jenis orbital apakahyang diberikan oleh setiapperangkat berikut.a.n = 2, l = ?, m = –1, s = –12b.n = 4, l = 2, m = 0, s = ?8. Ramalkan bentuk molekul daria. SF6 (nomor atom S = 16),b.SiCl4 (nomor atom Si = 14),c.PCl5 (nomor atom P = 15).B. Pilih salah satu jawaban yang paling tepat pada buku latihan kalian.1. Tembaga nomor atomnya 29.Dalam sistem periodik tembagaterletak pada golongan ... danperiode ....a. IIIA dan 4d. IB dan 4b.IIIB dan 4e. IA dan 6c.IIB dan 42. Kelemahan teori atom Neils Bohrialah tidak menjelaskan tentang ....a. kestabilan atomb.terbentuk spektrum garisc.keberadaan elektron padalintasand. terjadinya perpindahan elektrone.kedudukan elektron dalamatom3. Konfigurasi elektron unsur Xadalah sebagai berikut.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3unsur X terletak pada ....a. periode 3, golongan IIAb.periode 3, golongan VAc.periode 4, golongan IIBd. periode 4, golongan IIIBe.periode 4, golongan VB4. Diantara kumpulan unsur berikutyang tersusun berdasarkan kenaik-an keelektronegatifan adalah ....a. F, Cl, Brd. Br, F, Clb.F, Br, Cle.Cl, Br, Fc.Br, Cl, F
35BBa b 1 St ruktur Atom dan Bentuk Molekul5. Suatu unsur atom mempunyaisusunan elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5Unsur tersebut adalah ....a. logam alkalib.unsur halogenc.salah satu unsur golongan Vd. belerange.gas mulia6. Pernyataan di bawah ini yang tidakbenar adalah ....a. dalam satu periode dari kiri kekanan sifat non logam bertambahb.dalam satu periode dari kiri kekanan nomor atom bertambah.c.dalam satu periode dari kiri kekanan massa atom bertambahd. dalam satu golongan dari ataskebawah sifat logam bertambahe.dalam satu golongan dari ataskebawah energi ionisasibertambah7. Perhatikan bentuk orbital d dibawah ini.Gambar di atas yang merupakanbentuk orbital dxzadalah ....a. 1d. 4b.2e.5c.38. Hal yang tidak tepat mengenaiperubahan dari kiri kekanansepanjang periode dari sistemperiodik adalah ....a. energi ionisasi bertambah besarb.valensi maksimal bertambahbesarc.kekuatan oksidasi bertambahd. kecenderungan membentuknegatif bertambahe.jari-jari atom bertambah besar9. Tiga unsur dalam sistem periodikletaknya diagonal satu terhadapyang lain memiliki susunanelektron terluar menurut urutan ....a. 2s2 2p1; 2s2 2p2; 2s2 2p3b.2s2 2p3; 3s2 3p3; 4s2 4p3c.3p3 4s2; 4p3 5s2 ; 5p3 6s2d. 3p3 4s2 ; 4p4 5s2 ; 5p5 6s2e.2s2 2p3; 3s2 3p4; 4s2 4p510. Susunan elektron yang merupakansusunan elektron gas mulia adalah....a. 1s2 2s2 2p6 3s1b.1s2 2s2 2p6 3s2 3p5c.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s2d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6e.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p65s211. Deret bilangan kuantum yangsesuai untuk elektron 3d adalah ....a.n = 3, l = 2, m = –3, s = 12b.n = 3, l = 3, m = +2, s = 12c.n = 3, l = 1, m = 0, s = 12d.n = 3, l = 0, m = 0, s = 12e.n = 3, l = 2, m = –1, s = 121 2 3 4 5
36MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 212. Elektronegativitas suatu atomadalah sifat yang menyatakan ....a. besarnya energi yang dilepaskanjika atom menangkap sebuahelektron dan menjadi ion negatifb.besarnya kecenderungan untukmenarik elektron dalam pem-bentukan ion negatifc.besarnya energi yang diper-lukan jika atom melepas sebuahelektron dan mempunyai ionpositifd. besarnya kecenderungan untukmelepas sebuah elektron dalampembentukan ion positife.besarnya kecenderungan suatuatom untuk menarik elektron13. Atom dengan susunan elektronberikut yang mempunyai energiionisasi pertama terbesar adalah....a. 1s1d. 1s2 2s2b.1s2e. 1s2 2s2 2p1c.1s2 2s114. Diketahui unsur P, Q, R, dan Smasing-masing mempunyai susunanelektronP : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4Q : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5R : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6Diantara unsur-unsur tersebutyang terletak dalam satu golonganadalah ....a. P dan Qd. Q dan Rb.P dan Re. Q dan Sc.P dan S15. Diketahui unsur X dengan nomoratom 24, jumlah elektron maksimalpada orbital d adalah ....a. 3d. 6b.4e.7c.5