Transcript SIFAT – SIFAT ATOM DAN TABEL BERKALA

SIFAT – SIFAT ATOM DAN
TABEL BERKALA
Hukum Berkala dan Tabel Berkala
• Salah satu kegiatan ilmiah yang penting adalah
mencari keteraturan
• Dalam kaitan dengan unsur-unsur, skema yang
sekarang dikenal ditemukan secara terpisah oleh
Dimitri Mendelev dan Lothar Meyer 1869
• Klasifikasi itu didasarkan pada pandangan Jika
unsur disusun berdasarkan kenaikan bobot atom,
seperangkat sifat akan terulang secara berkala
• Salah satu yang dipublikasikan oleh Meyer adalah keteraturan berdasarkan
bobot atom. Meyer menggunakan istilah volume atom untuk mengacu pada
sifat yang digambarkan disini. Dengan mengenal bahwa bobot atom dan
massa molar secara numerik sama, volume atom sebenarnya adalah volume
molar yaitu volume yang ditempati oleh satu mol atom suatu unsur
Tabel Berkala Mendeleev
Keterangan…
• Unsur-unsur ditata dalam 12 baris mendatar dan 8
kolom tegak atau golongan
• Agar unsur dapat dimasukkan dalam golongan
yang sesuai maka perlu ditinggalkan beberapa
ruang kosong
• Unsur-unsur yang termasuk dalam sub golongan
yang sama pada tabel Mendeleev mempunyai sifat
fisik dan kimia yang sama
• Sifat-sifat ini berubah secara berangsur-angsur
dari atas ke bagian bawah golongan
• Li(174oC) > Na(97,8oC) > K(63,7oC) >
Rb(38,9oC) > Cs(28,5oC)
Pembetulan Bobot Atom dan Peramalan
Unsur Baru
• Untuk menempatkannya dengan benar pada tabel,
Mendeleev membuat penyesuaian salah satunya Indium
• Mulanya In diduga memiliki bobot 76 dengan bentuk
oksida InO, namun Mendeleev mengajukan senyawa In2O3
dengan bobot 113 dan terletak antara kadmium dan timah
• Atom lain yang mengalami penyesuaian antara lain
Berilium (13,5 menjadi 9), uranium (120 menjadi 240).
• Mendeleev dengan sengaja meninggalkan ruang kosong
dalam tabelnya untuk unsur-unsur yang belum ditemukan
• Salah satu unsur yang berhasil diramalnya adalah
Germanium dengan perkiraan sifat-sifat fisika dan kimia
yang mendekati kenyataan
Sifat Germanium yang Diramalkan dan Diamati
Sifat
Diramalkan
eka-silikon 1871
Diamati:
Germanium 1886
Bobot atom
72
72,6
Kerapatan, g/cm3
5,5
5,47
Kelabu kotor
Kelabu keputihan
EsO2 : 4,7
GeO2 : 4,703
EsCl4 : < 100oC
GeCl4 : 86oC
EsCl4 : 1,9
GeCl4 : 1,887
Warna
Kerapatan oksida
g/cm3
Titik didih klorida
Kerapatan klirida,
g/cm3
Penemuan Gas Mulia dan Nomor Atom
sebagai Dasar Hukum Berkala
• Cavendish 1785 melaporkan bahwa reaksi yang
melibatkan gas-gas atmosfir adalah sebagian kecil. Gas ini
dipisahkan oleh Rayleigh dan Ramsay 1895 dan
dinamakan argon (yang malas)
• Ramsay 1895 juga mengamati unsur yang berasal dari
spektrum matahari dan dinamakan helium
• Karena gas-gas ini tidak serupa maka ditempatkan pada
golongan baru
• Semula tabel berkala menempatkan unsur secara tidak
berurutan (argon 39,9 sebelum kalium 39,1)
• Konsep mengenai nomor atom diajukan oleh Moseley
1913 yang akhirnya menata kembali tabel berkala
berdasarkan nomor atomnya
Tabel Berkala Modern – Bentuk Panjang
• Tabel berkala modern berbentuk panjang dengan ciriciri;
• Baris mendatar pada tabel disusun berdasarkan
kenaikan nomor atom dinamakan periode
• Kolom-kolom tegak yang berisi unsur serupa
dinamakan golongan atau famili
• Periode pertama hanya terdiri dari 2 unsur, periode
kedua dan tiga 8 unsur, periode keempat dan kelima
18 unsur.
• Periode keenam adalah periode yang panjang terdiri
dari 32 unsur, karena tabel hanya memuat 18 maka 14
unsur dicabut dan diletakkan dibawah sebagai deret
lantanoid
Karakteristik Atom Banyak Elektron
•
•
Konsep 3 bilangan kuantum yang diturunkan dari
persamaan Schrodinger tidak memberi solusi
pasti untuk atom banyak elektron
Adanya elektron lebih dari satu memerlukan
pertimbangan dari berbagai aspek:
1. Perlunya bilangan kuantum ke-4
2. Batasan jumlah elektron yang diperbolehkan dalam
orbital
3. Diperlukan tingkat energi yang lebih kompleks
Bilangan kuantum Spin Elektron
• Bilangan kuantum spin menunjukkan sifat
orientasi elektron, sementara ke-3 bilangan
kuantum yang lain menunjukkan sifat orbital
• Bilangan kuantum spin (ms) memiliki nilai – ½
atau + ½
• H memiliki n = 1, l = 0, ml = 0, ms = +½
• He memiliki set bilangan kuantum yang sama
untuk elektron pertama namun berbeda ms untuk
elektron kedua dengan nilai ms = - ½
Prinsip Larangan Pauli
• Berdasarkan observasi keadaan tereksitasi
atom Pauli menyimpulkan tidak ada dua
elektron dalam atom yang sama dapat
memiliki keempat bilangan kuantum yang
sama
• Masing-masing elektron dalam atom
memiliki identitas unik yang diekspresikan
oleh ke-4 bil. Kuantum (n, l, ml dan ms)
Efek Elektrostatik dan
Spliting Tingkat Energi
Factors that Affected Orbital Energy
• The effect of nuclear charge (Z) on orbital energy: higher
nuclear charge (Z) lowers orbital energy by increasing
nucleus-electron attractions
• The effect of electron repulsions on orbital energy: the
shielding effect. Shielding (or screening) reduces the nuclear
charge to an effective nuclear charge (Zeff) the nuclear charge
an electron actually experiences, makes it easier to remove.
Inner electrons shield outer electrons more effectively than
do electrons in the same sublevel
• The effect of orbital shape (l value) on orbital energy: the
penetration effect. In general differences in radial probability
distribution (orbital shape) lead to differences in penetration,
which affect shielding. These factor cause an energy level to
split into sublevels
Perbedaaan
Tingkat
Energi Orbital
• Tingkat energi
s<p<d<f
Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala
• Prinsip Aufbau: Pendekatan pengisian
konfigurasi elektron dimulai dari orbital
dengan energi terendah (mulai dari n = 1, 2,
3, 4 …dst)
• Aturan Hund: Jika ada orbital dengan
tingkat energi sama, maka konfigurasi
elektron pada energi terendah memiliki
jumlah maksimum elektron tak berpasangan
dengan spin paralel
Soal Latihan
• Tuliskan bilangan kuantum elektron ke 3
dan ke 4 yang ditambahkan pada atom F
• Gunakan tabel periodik unsur dengan
konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p4, gambarkan
diagram orbitalnya dan berikan bilangan
kuantum untuk elektron ke-6
• Walaupun tidak seluruhnya benar, gambar berikut
menunjukkan tabel berkala dimana pengisian orbital (prinsip
Aufbau) diringkas.
Categories of electrons
• Inner (core) electrons are those in the previous noble
gas and any completed transition series. They fill all
the lower energy levels of an atom
• Outer electron are those in the highest energy level
(highest n value). They spent most of their time
farthest from nucleus
• Valence electron are those involved in forming
compounds. Among the main group elements, the
valence electrons are the outer electrons. Among the
transition elements, some inner d electrons are also
often involved in bonding and are counted among the
valence electrons.
Soal Latihan
1. Dengan menggunakan tabel periodik tuliskan :
1. Konfigurasi elektron lengkap
2. Diagram orbital parsial untuk elektron valensi
3. Jumlah elektron dalam
Untuk unsur kalium (Z = 19), Molibdenum (Z = 42) dan
Timbal (Z = 82)
• Give full and condensed electron configurations, a partial
diagrams for valence electrons and the number of inner
electrons for the following element:
• Ni (Z = 28)
• Sr (Z = 38)
• Po (Z = 84)
Beberapa Masalah Tabel Berkala yang
Tidak Terpecahkan
• Penempatan hidrogen, walaupun memiliki tempat yang
pasti pada tabel berkala, namun dari segi sifat unsur ini
jauh berbeda dengan unsur lain yang ada dalam golongan
yang sama
• Penggolongan dalam tabel berkala, AS menggolongkan
unsur representatif sebagai A dan unsur transisi sebagai B,
namun ada referensi lain menggolongkan A pada semua
golongan disebelah kiri VII dan B untuk semua golongan
disebelah kanan VII
• Peramalan sifat-sifat unsur berat. Beberapa unsur dalam
periode keenam (mis Au dan Hg) sifat-sifat yang diamati
berbeda dengan unsur-unsur yang bersesuaian pada
periode kelima (Mis. Ag dan Cd)
Faktor-faktor yang mempengaruhi Jari-jari Atom
• Keragaman ukuran atom dalam satu golongan pada tabel
berkala. Semakin banyak kulit elektron dalam suatu atom
(makin bawah letak suatu unsur dalam satu golongan pada
tabel berkala) makin besar ukuran atom itu
• Keragaman ukuran atom dalam satu periode pada tabel
berkala. Jari-jari atom menurun dari kiri ke kanan dalam
satu periode.
• Keragaman ukuran atom dalam deret transisi. Terdapat
penurunan tajam dalam ukuran dua atau tiga atom
pertama tetapi sesudah itu ukuran atom hanya berubah
sedikit dalam deret transisi
Jari-jari kovalen, ion dan logam
Jari-jari kovalen atom
• Jari-jari kovalen adalah setengah jarak antara pusat dua
atom identik yang terikat secara kovalen
Perbandingan ukuran atom dan ion
Jari-jari yang digambarkan
pada Na dan Mg adalah jarijari kovalen, untuk Na+ dan
Mg+ adalah jari-jari ion dan
untuk Ne adalah jari-jari van
der Waals
Beberapa jari-jari ion
Sample Problem
•
Using only the periodic table, rank each
set of main-group elements in order of
decreasing atomic size:
1.
2.
3.
4.
Ca, Mg, Sr
K, Ga, Ca
Br, Rb, Kr
Sr, Ca, Rb
Energi Ionisasi
• Didefinisikan sebagai energi yang harus
diserap oleh atom gas agar elektron yang
tarikannya paling kecil dapat dipisahkan
secara sempurna
• Mg(g)  Mg+(g) + eI1 = 7,65 eV
• Mg+(g)  Mg2+(g) + eI2 = 15,04 eV
• 1 eV = 96,49 kJ/mol
Energi Ionisasi sebagai Fungsi dari Atom
• Energi ionisasi yang terletak pada periode ketiga
(gambar dibawah)
• Semakin rendah energi ionisasi unsur akan semakin
bersifat logam
Sample Problem
•
Using the periodic table only, rank the elements
in each of the following sets in order of
decreasing IE
1.
2.
3.
4.
•
Kr, He, Ar
Sb, Te, Sn
K, Ca, Rb
I, Xe, Cs
Rank in order of increasing IE
1. Sb, Sn, I
2. Sr, Ca, Ba
Afinitas elektron
• Afinitas elektron adalah perubahan entalpi
H yang terjadi apabila sebuah atom netral
dalam fase gas menerima sebuah elektron
dari jarak tak terhingga
• Misal: Cl(g) + e-  Cl-(g) EA = -3,615 eV
Elektronegatifitas
• Elektronegatifitas merupakan suatu ukuran yang
memberikan kemampuan suatu atom dalam bersaing
mendapatkan elektron
• Sebagai patokan kasar, logam mempunyai
elektronegatifitas kurang dari 2, metaloid kira-kira
sama dengan 2 dan bukan logam lebih besar dari 2
Sifat Atom dan Tabel Berkala – Sebuah Ringkasan