PENDAHULUAN PENGENALAN ILMU KIMIA · PDF fileModul Kimia SMA Kelas X 1 ... Teori Atom Mekanika Kuantum Dasar pertama model atom mekanika kuantum adalah hipotesis Louis De Broglie,

Modul Kimia SMA Kelas X 1

PENGENALAN ILMU KIMIA

A. Pengertian Ilmu Kimia

Bangsa Yunani menyebut kimia sebagai chemie yaitu segala macam aktivitas seni pengerjaan logam. Pada saat itu,

setiap orang yang beraktivitas dalam mengolah logam, seperti mengolah emas menjadi barang – barang mewah atau

perhiasan disebut sebagai kimiawan. Di Arab ilmu kimia yaitu al chemi diartikan sebagai aktivitas atau penelitian di

laboratorium.

Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan, maka ilmu kimia diartikan sebagai ilmu yang mempelajari materi/ zat

dan perubahannya serta energi yang menyertai perubahan tersebut.

Tujuan mempelajari mata pelajaran kimia adalah sebagai berikut:

1. Membentuk sikap positif terhadap kimia dengan menyadari keteraturan dan keindahan alam serta mengagungkan

kebesaran Tuhan Yang Maha Esa.

2. Memupuk sikap ilmiah yaitu jujur, objektif, terbuka, ulet, kritis, dan dapat bekerjasama dengan orang lain.

3. Memperoleh pengalaman dalam menerapkan metode ilmiah melalui percobaan atau eksperimen, dimana peserta

didik melakukan pengujian hipotesis dengan merancang percobaan melalui pemasangan instrumen, pengambilan,

pengolahan dan penafsiran data, serta menyampaikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis.

4. Meningkatkan kesadaran tentang terapan kimia yang dapat bermanfaat dan juga merugikan bagi individu,

masyarakat, dan lingkungan serta menyadari pentingnya mengelola dan melestarikan lingkungan demi kesejahteraan

masyarakat.

5. Memahami konsep,prinsip, hukum, dan teori kimia serta saling keterkaitannya dan penerapannya untuk

menyelesaikan masalah dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi.

B. Peranan Ilmu Kimia

Berikut merupakan peranan ilmu kimia dalam berbagai bidang kehidupan:

a. Bidang Kesehatan

Bahan – bahan kimia sering digunakan sebagai obat – obatan. Obat dibuat berdasarkan hasil penelitian terhadap

proses dan reaksi kimia bahan-bahan yang berkhasiat secara medis terhadap suatu penyakit. Hal ini dipelajari dalam

cabang ilmu Kimia Farmasi. Contohnya, etanol atau alkohol digunakan dalam proses pelarutan obat dan sebagai

pensteril alat-alat kedoteran

b. Bidang Pertanian

Petani menggunakan pupuk untuk meningkatkan kesuburan tanah dan memberi nutrisi yangdiperlukan tanaman.

Adapun untuk menanggulangi hama dan penyakit tanaman, digunakan pestisida. Penggunaan pupuk dan pestisida

yang benar dapat meningkatkan produktivitas pertanian yang menguntungkan produsen dan konsumen.

c. Bidang Industri

Dalam bidang industri, ilmu Kimia seringkali sangat dibutuhkan. Mesin-mesin besar di industri membutuhkan

logam yang baik dengan sifat tertentu yang sesuai dengan kondisi dan bahan-bahan yang digunakan. Semen, kayu,

cat, pipa PVC, dan beton dihasilkan melalui riset yang berdasarkan ilmu Kimia. Kain sintetis yang Anda gunakan

juga merupakan hasil penerapan ilmu Kimia.

d. Bidang Biologi

Proses kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup membutuhkan penjelasan Kimia. Proses pencernaan

makanan, pernapasan, metabolisme, dan fotosintesis merupakan proses kimia yang dipelajari dalam Biologi. Untuk

mempelajari hal tersebut diperlukan pengetahuan tentang struktur dan sifat senyawa, seperti karbohidrat, protein,

lemak, enzim, dan vitamin.

e. Bidang Arkeologi

Penentuan usia fosil yang dapat dilakukan saat ini merupakan salah satu hasil penerapan ilmu kimia menggunakan

radioisotope karbon-14.

f. Bidang Hukum

Pemeriksaan alat bukti kriminal oleh tim forensik menggunakan ilmu Kimia di dalamnya. Bagian tubuh manusia

seperti rambut dan darah dapat diperiksa struktur DNA-nya. Struktur DNA setiap individu akan berbeda sehingga

dapat digunakan untuk identifikasi seseorang. Hal ini berguna untuk membuktikan tindak kejahatan seseorang.

PENDAHULUAN


STRUKTUR ATOM

A. Perkembangan Teori Atom

Seorang filsuf dari Yunani, bernama Democritus (400 SM) berpendapat bahwa jika suatu benda dibagi terus –

menerus maka diperoleh suatu bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Bagian terkecil ini oleh Democritus disebut

atom. Atom berasal dari bahasa Yunani, yaitu athomos (a = tidak, thomos = dibagi/ dibelah).

Berikut ini merupakan perkembangan teori atom oleh beberapa ilmuan setelah Democritus mencetuskan

gagagasannya tentang atom.

1) John Dalton

John Dalton (1766 - 1844) berkebangsaan Inggris merupakan ilmuan pertama yang melakukan terobaosan tentang

apa yang sebenarnya tardapat dalam suatu materi. Bayangan Dalton tentang atom adalah bahwa atom seperti benda yang

pejal. Dari hasil penelitiannya pada tahun 1808, John Dalton mengemukakan teorinya tentang atom, sebagai berikut:

a. Setiap materi terdiri dari partikel yang sangat kecil yang disebut atom.

b. Atom dari unsur yang sama memiliki sifat yang sama.

c. Atom dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda.

d. Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia; atom tidak dapat diciptakan

juga tidak dapat dimusnahkan.

e. Atom – atom dapat bergabung membentuk molekul.

f. Dalam senyawa, perbandingan massa masing – masing unsur tetap.

Kelemahan dari teori atom Dalton tersebut diantaranya tidak dapat menjelaskan tentang sifat kelistrikan suatu benda

dan pada kenyataannya atom masih dapat dibagi lagi menjadi partikel yang lebih kecil yang disebut partikel subatomik.

2) J. J. Thomson

Pada tahun 1897 J. J Thomson menemukan elektron. Berdasarkan penemuannya tersebut, kemudian Thompson

mengajukan teori atom baru yang dikenal dengan sebutan model atom Thompson. Model atom Thomson dianalogkan

seperti sebuah roti kismis, di mana atom terdiri atas materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan

kismis dalam roti kismis. Karena muatan positif dan negatif bercampur jadi satu dengan jumlah yang sama, maka secara

keseluruhan atom menurut Thompson bersifat netral.

Gambar 1.2 Model atom Dalton

Gambar 1.1 John Dalton

(1766 –1844/Inggris)

Gambar 1.4 Model atom Thomson

Gambar 1.3 Joseph John

Thomson (1856 - 1909)

BAB I

Elektron

Materi

bermuatan

positif


Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookes. Kemudian J.J. Thomson

meneliti lebih lanjut tentang

sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode ini merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling

yang diletakkan di antara katode dan anode.

Sifat sinar katode antara lain:

Merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode.

Merupakan radiasi partikel sehingga terbukti dapat memutar baling – baling.

Bermuatan listrik negatif sehingga dibelokkan ke kutub listrik positif.

Dapat memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas.

Berdasarkan fakta di atas dapat disimpulkan bahwa sinar katode memiliki muatan negatif. Stoney menamakan

katode dengan istilah elektron. Dengan demikian, elektron memiliki massa dan bermuatan negatif. Jika bahan katode

diganti dengan logam lain selalu dihasilkan sinar katode yang sama. Hal ini

membuktikan bahwa sinar katode atau elektron merupakan partikel dasar

penyusun materi.

Kelemahan dari teori atom Thomson diantaranya tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan pertikel alfa

oleh lempeng emas seperti yang dikemukakan oleh Rutherford.

3) Ernest Rutherford

Ahli fisika Inggris, Ernest Rutherford beserta temannya Geiger dan Marsden pada 1911 melakukan eksperimen yang

dikenal dengan penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas (0,0004 mm). Setelah berkali-kali melakukan

percobaan, akhirnya Rutherford berhasil mengungkapkan fakta-fakta berikut.

1. Sebagian besar partikel sinar alfa dapat menembus pelat karena melalui daerah hampa.

2. Partikel alfa yang mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

3. Partikel alfa yang menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat massif.

Gambar 1.5 Tabung sinar katode

Gambar 1.7 Model atom Rutherford

Gambar 1.6 Ernest

Rutherford (1871 - 1937)


Dari fenomena percobaan tersebut maka Rutherford mengusulkan suatu model atom yang dikenal dengan model

atom Rutherford sebagai berikut:

1. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.

2. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh massa atom terpusat pada inti.

3. Elektron beredar mengelilingi inti.

4. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron sehingga atom bersifat netral.

Akan tetapi teori atom Rutherford masih memiliki kelemahan, diantaranya sebagai berikut:

Bertentangan dengan teori elektron dinamika klasik, di mana suatu partikel bermuatan listrik apabila bergerak akan

memancarkan energi.

Elektron bermuatan negatif yang beredar mengelilingi inti akan kehilangan energi terus-menerus sehingga akhirnya

akan membentuk lintasan spiral dan jatuh ke inti. Pada kenyataannya hal ini tidak terjadi, elektron tetap stabil pada

lintasannya.

4) Niels Bohr

Niels Henrik David Bohr adalah seorang ahli fisika Denmark. Pada tahun 1913, Bohr mengemukakan teori tentang

atom yang bertitik tolak dari model atom nuklir Rutherford dan teori kuantum Planck. Model atom Bohr tersebut dapat

dianalogkan seperti sebuah tata surya mini. Pada tata surya, planet-planet beredar mengelilingi matahari. Pada atom,

elektron - elektron beredar mengelilingi atom, hanya bedanya pada sistem tata surya, setiap lintasan (orbit) hanya

ditempati 1 planet, sedangkan pada atom setiap lintasan (kulit) dapat ditempati lebih dari 1 elektron.

Model atom Bohr berdasarkan teorinya sebagai berikut.

1. Elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan (orbit) tertentu.

2. Elektron yang beredar pada lintasannya tidak memancarkan energi, lintasan elektron ini disebut lintasan stasioner.

3. Apabila elektron dengan tingkat energi rendah pindah ke lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi maka elektron

akan menyerap energi, peristiwa ini disebut eksitasi. Sebaliknya, apabila elektron pindah dari lintasan dengan tingkat

energi lebih tinggi ke lintasan dengan tingkat energi lebih rendah maka elektron akan memancarkan energi, peristiwa

ini disebut deeksitasi.

4. Energi yang dipancarkan/diserap ketika terjadi transisi elektron terekam sebagai spektrum atom.

Gambar 1.7 Hamburan sinar alfa pada lempeng emas

Gambar 1.8 Skema percobaan Rutherford

Gambar 1.9 Niels Bohr

(1885 - 1962) Gambar 1.10 Model atom Niels Bohr


Kelemahan dari teori atom Niels Bohr yaitu terjadi penyimpangan untuk atom yang lebih besar dari hidrogen. Dan

tidak dapat menerangkan efek Zaeman, yaitu spektrum atom yang lebih rumit apabila atom ditempatkan pada medan

magnet.

5) Teori Atom Mekanika Kuantum

Dasar pertama model atom mekanika kuantum adalah hipotesis Louis De Broglie, yaitu elektron bukan hanya

merupakan partikel, melainkan dapat juga dipandang sebagai gelombang. Gerakan elektron dalam lintasannya juga

merupakan gelombang.

Dasar kedua adalah ketidakpastian Heisenberg. Menurut Warner Heisenberg, kedudukan elektron tidak dapat

ditentukan secara pasti. Hal yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian atau peluang ditemukannya elektron pada

suatu posisi yang disebut orbital atau awan elektron.

Kemudian Erwin Schrodinger merumuskan persamaan gelombang gerakan elektron dalam suatu atom.

B. Partikel Dasar Atom

Partikel – partikel yang terdapat dalam atom adalah proton, neutron dan elektron. Partikel penyusun inti atom

(nukleon) adalah proton dan nutron. Sementara elektron bergerak mengelilingi inti atom pada kulit atom yaitu lintasan

disekeliling inti atom.

Proton dan neutron memiliki massa, yaitu masing – masing sebesar 1 sma (satuan massa atom). Proton dan elektron

merupakan partikel yang bermuatan, proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.

Tabel 1.1 Partikel Dasar Atom

Partikel

atom

Lam-

bang

Massa Muatan Penemu

Gram sma Coulomb Penyederhanaan

Proton p 1,67 x 10-24 1,007276 +1,602 x 10-19 + 1 Goldstein

Neutron n 1,67 x 10-24 1,008665 0 0 Chadwick

Elektron e 9,11 x 10-28 0,0005486 -1,602 x 10-19 - 1 Thomson

C. Notasi Atom

Semua inti atom terdiri atas proton dan neutron. Kedua partikel penyusun inti ini disebut nukleon. Atom-atom suatu

unsur mempunyai jumlah proton yang berbeda dengan atom unsur lain. Jumlah proton ini disebut nomor atom (Z).

Karena hanya proton yang merupakan partikel bermuatan di dalam inti, maka jumlah proton juga menyatakan muatan

inti. Jumlah muatan inti atau nukleon (proton + neutron) dalam atom dinyatakan dalam massa atom (A).

Susunan suatu inti dinyatakan dengan notasi sebagai berikut:

𝑋𝑍𝐴

Dengan, X = lambang unsur

Z = nomor atom

= jumlah proton (p) dalam inti atom

A = nomor massa

= jumlah proton (p) + jumlah neutron (n)

Suatu atom dikatakan netral jika jumlah elektron sama dengan jumlah proton. Perlu kita ketahui bahwa suatu atom

dapat menerima (menyerap) atau melepaskan elektron. Jika atom menerima elektron, maka terbentuk atom yang

bermuatan negatif atau ion negatif. Sedangkan, jika atom melepaskan elektron maka terbentuk atom yang bermuatan

positif atau ion positif.

Penentuan jumlah proton, elektron dan neutron pada atom netral dan ion dapat dilihat sebagai berikut:

Gambar 1.11 Model atom Mekanika Kuantum

6

1. Tentukan jumlah proton, elektron, dan neutron dari:

a. 𝑁𝑎1123

b. 𝐶𝑙1735

c. 𝑀𝑔+21224

d. 𝐶𝑙−1735

Penyelesaian:

a. 𝑁𝑎1123 → atom netral

nomor massa (A) = 23

nomor atom (Z) = 11

proton = Z = 11

elektron = Z = 11

neutron = A – Z = 23 – 11 = 12

b. 𝐶𝑙1735 → atom netral


nomor atom (Z) = 17

proton = Z = 17

elektron = Z = 17

neutron = A – Z = 35 – 17 = 18

1. Apakah perbedaan antara teori atom Dalton dan teori atom Thomson?

2. Jelaskan kelemahan model atom Rutherford!

3. Bagaimana Niels Bohr mengatasi kelemahan model atom Rutherford?

4. Apakah yang dimaksud dengan awan orbital? Gambarkan model atom mekanika kuantum dan tunjukkan awan

orbitalnya!

5. Tentukanlah jumlah proton, elektron dan neutron atom – atom dalam tabel berikut!

Notasi Jumlah proton Jumlah elektron Jumlah neutron

𝑁𝑎+1123

𝑁714

𝑂2−816

𝐵𝑎56137

𝐶𝑎2+2040

𝐶𝑢+2964

𝐶𝑙−1735

𝐴𝑟1840

𝐶𝑟+32452

𝐴𝑔+47108

6. Ion Au3+

mempunyai jumlah elektron 76 dan neutron 118. Tentukan nomor atom dan nomor massa unsur emas!

7. Ion Br– mempunyai jumlah elektron 36 dan neutron 45. Tentukan nomor atom dan nomor massa Br!

8. Unsur kalium mempunyai konfigurasi elektron 2, 8, 8, 1, dan mempunyai jumlah neutron 20. Tentukan nomor atom

dan nomor massa unsur kalium!

𝑋𝑍𝐴

Atom netral

Proton = Z

Elektron = Z

Neutron = A – Z

𝑋±𝑦𝑍𝐴

Atom bermuatan/ ion

±y = jumlah muatan

Proton = Z

Elektron = Z – Y

Neutron = A – Z

Contoh

Soal!

Soal Latihan!

1

a. c. 𝑀𝑔+21224 → ion


nomor atom (Z) = 12

proton = Z = 12

elektron = Z – Y = 12 – (+2) = 10

neutron = A – Z = 24 – 12 = 12

d. 𝐶𝑙−17

35 → ion


nomor atom (Z) = 17

proton = Z = 17

elektron = Z – Y = 17 – (-1) = 18

neutron = A – Z = 35 – 17 = 18

7

9. Ion Zn2+

mempunyai jumlah elektron 28 dan neutron 35. Tentukan nomor atom dan nomor massa unsur seng tersebut!

10. Ion Mg2+ mempunyai konfigurasi elektron 2, 8. Tentukan nomor atom unsur magnesium!

D. Konfigurasi Elektron

Atom tersusun atas proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terdapat dalam inti atom, sedangkan elektron

selalu bergerak mengelilingi inti atom. Menurut Bohr, dalam mengelilingi inti atom, elektron berada pada kulit-kulit

(lintasan) tertentu.

Jumlah elektron yang menempati setiap lintasan berbeda-beda. Susunan elektron dalam setiap lintasan atau kulit atom

disebut konfigurasi elektron. Dengan mengetahui konfigurasi elektron suatu atom, kita dapat menentukan nomor

golongan, nomor periode, dan elektron valensi suatu atom. Elektron valensi adalah jumlah elektron yang terdapat pada

kulit terluar suatu atom.

Menentukan konfigurasi elektron dapat dilakukan per kulit atau per subkulit. Cara per kulit hanya berlaku untuk atom-

atom unsur golongan utama (golongan A).

Nomor golongan = jumlah elektron valensi

Nomor periode = jumlah kulit atom

Jumlah maksimum elektron pada setiap kulit yaitu 2n2, dengan n adalah tingkatan kulit.

Sehingga, jumlah elektron maksimum yang dapat ditempati pada setiap kulit adalah:

Kulit pertama (kulit K) = 2n2 = 2 . 1

2 = 2 elektron

Kulit kedua (kulit L) = 2n2 = 2 . 2

2 = 8 elektron

Kulit ketiga (kulit M) = 2n2 = 2 . 3

2 = 18 elektron

Kulit keempat (kulit N) = 2n2 = 2 . 4

2 = 32 elektron; dst.

Berikut ini cara-cara untuk menentukan konfigurasi elektron suatu atom:

a. Kulit pertama (kulit K) dan kulit kedua (kulit L) diisi dengan jumlah elektron 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 < 8

c. Kulit keempat (kulit N) diisi dengan jumlah elektron:

• 32 jika : elektron yang tersisa > 32



• sisa jika : elektron yang tersisa < 8

Gambar 1.12 Lintasan – lintasan elektron atau

kulit pada suatu atom

8

1. Tentukan konfigurasi elektron dan elektron valensi dari:

a. 11Na

b. 17Cl

c. 12Mg

d. 20Ca

Penyelesaian:

Kulit K L M N elektron valensi

a. 11Na 2 8 1 1

b. 17Cl 2 8 7 7

c. 12Mg 2 8 2 2

d. 20Ca 2 8 8 2 2

2. Tentukan nomor golongan dan periode atom – atom pada no. 1!

penyelesaian:

Nomor golongan = jumlah elektron valensi

Nomor periode = jumlah kulit atom

a. 11Na berada golongan IA periode 3

b. 17Cl berada golongan VIIA periode 3

c. 12Mg berada golongan IIA periode 3

d. 20Ca berada golongan IIA periode 4

E. Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif

1) Massa Atom Relatif (Ar)

Pada tahun 1961 IUPAC (International Union for Pure and Applied

Chemistry) menentukan standar dalam penentuan massa atom relatif suatu atom, yaitu atom karbon-12. Satuan

massa atom suatu unsur ditentukan dengan cara membandingkannya dengan 1

12 massa atom karbon dengan nomor

massa = 12 ( 𝐶612 ).

Satuan untuk massa relatif unsur adalah sma (satuan massa atom).

Massa satu atom karbon = 1,993 x 10-23

gram.

Jadi, 1 sma = 1

12 x 19,93 . 10

-24 = 1,66 x 10

-24 gram.

Dengan ditetapkannya massa isotop atom karbon-12 sebagai standar massa atom maka massa isotop atom

unsur-unsur lain dapat ditentukan secara eksperimen menggunakan spektrometer massa. Spektrometer massa

memberikan data akurat tentang jumlah isotop atom suatu unsur dan kelimpahannya di alam.

Menurut IUPAC, massa atom unsur ditentukan berdasarkan massa setiap isotop dan kelimpahannya. Penentuan

dengan cara ini dinamakan massa atom relatif, disingkat Ar. Massa atom relatif (Ar) suatu unsur didefinisikan

sebagai jumlah dari massa isotop dikalikan dengan kelimpahannya di alam.

Dengan, m1 = massa isotop-1

Z1 = persen kelimpahan isotop - 1

m2 = massa isotop-2

Z2 = persen kelimpahan isotop - 2

Atau:

Contoh

Soal!

Ar = ∑ (massa isotop x % kelimpahan isotop)

Massa atom relatif unsur (Ar) X = 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑿

𝟏

𝟏𝟐𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑪−𝟏𝟐

1 sma = 1

12 𝑥 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢 𝑎𝑡𝑜𝑚 12C

Massa atom relatif unsur (Ar) X = m1z1 + m2z2 + . . . + mnzn

9

2) Massa Molekul Reatif (Mr)

Massa molekul relatif (Mr) adalah perbandingan antara massa rata-rata satu molekul unsur atau senyawa

terhadap 1

12 massa satu atom C-12.

Suatu molekul unsur atau senyawa terdiri atas beberapa atom unsur. Oleh karena itu, massa molekul relatif

suatu molekul unsur atau senyawa dapat dihitung dari penjumlahan massa atom relatif atom – atom unsur penyusun

molekul atau senyawa tersebut.

1. Hitung massa atom relatif Fe jika diketahui massa Fe = 55,874 sma.

Penyelesaian:

Massa atom relatif unsur (Ar) Fe = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 1 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝐹𝑒1

12𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝐶−12

= 55,874 𝑠𝑚𝑎1

12 𝑥 12 𝑠𝑚𝑎

= 55, 874

2. Hasil analisis spektrometer terhadap unsur boron menunjukkan bahwa unsur boron terdiri atas dua isotop, yaitu

isotop 10

B massanya 10 sma dengan kelimpahan 19,10% dan isotop 11

B massanya 11 sma dengan kelimpahan

80,90%. Tentukan massa atom relatif boron!

Penyelesaian:

Ar B = ∑ (massa isotop B x % kelimpahan isotop B)

Ar B = (10 𝑥 19,10

100) + 11 𝑥

80,90

100) = 1,91 + 8,899 = 10,809

Jadi, massa atom relatif (Ar) unsur boron adalah 10,809.

3. Tentukan massa molekul relatif (Mr) H2O jika diketahui Ar H = 1 dan Ar O = 16!

Penyelesaian:

Mr H2O = 2(Ar H) + 1(Ar O) = 2 (1) + 1 (16) = 18

1. Tentukan konfigurasi elektron dari atom – atom berikut serta tentukan letak golongan dan periode masing –

masing atom!

a. 15P

b. 19K

c. 31Ga

d. 33As

e. 37Rb

f. 38Sr

g. 49In

h. 52Te

i. 56Ba

j. 86Rn

2. jika massa 1 atom X = a g dan massa 1 atom 12

C = b g, tentukan Ar X!

3. Di alam terdapat isotop tembaga dengan kelimpahan masing-masing 69,2% Cu yang memiliki massa 62,930 sma

dan 30,8% Cu yang memiliki massa 64,928 sma. Tentukan massa atom relatif dari tembaga!

4. Di alam terdapat klor dalam dua isotop yaitu 75% klor-35 (35

Cl) dan sisanya klor-37 (37

Cl). Tentukan massa atom

relatif klor!

Massa molekul relatif unsur (Mr) X = 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒌𝒖𝒍 𝒖𝒏𝒔𝒖𝒓 𝒂𝒕𝒂𝒖 𝒔𝒆𝒏𝒚𝒂𝒘𝒂 𝑿

𝟏

𝟏𝟐𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑪−𝟏𝟐

Mr = ∑ Ar

Contoh

Soal!

Soal Latihan!

2

10

5. Neon di alam terdiri atas dua isotop yaitu 𝑁𝑒1020 dan 𝑁𝑒10

22 . Jika massa atom relatif neon adalah 20,2 tentukan

persentase kelimpahan masing masing isotop neon di alam!

6. Berapakah massa atom relatif karbon? Jika diketahui isotop l2C massanya 12 sma dengan kelimpahan 98,9%, dan

sisanya adalah isotop 13

C dengan massa 13,0 sma!

7. Tentukan kelimpahan masing – masing isotop 70

Br dan 71

Br, jika Ar unsur Br = 70,6!

8. Bagaimanakah hubungan antara massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr)?

9. Tentukan massa molekul relatif dari senyawa – senyawa berikut:

(Dik: Ar Cl = 35,5; Na = 23; S = 32; H = 1; O = 16; C = 12; Ca = 40; P = 31; Al = 27; K = 39; N = 14)

a. Cl2

b. Na2S

c. NaCl

d. H2SO4

e. CH3COOH

f. Ca3(PO4)2

g. Al2(SO4)3

h. H3PO4

i. Ba(OH)2

j. KNO3

F. Isotop, Isobar dan Isoton

1. Isotop

Salah satu teori Dalton menyatakan bahwa atom-atom dari unsur yang

sama memiliki massa yang sama. Pendapat Dalton ini tidak sepenuhnya

benar, karena diketahui bahwa atom-atom dari unsur yang sama dapat memiliki massa yang berbeda yang disebut

isotop.

Jadi, Isotop adalah unsur-unsur sejenis yang memiliki nomor atom sama,

tetapi memiliki massa atom berbeda atau unsur-unsur sejenis yang memiliki jumlah proton sama, tetapi jumlah

neutron berbeda. Sebagai contoh, atom oksigen memiliki tiga isotop, yaitu:

𝑂816 ; 𝑂8

17 ; 𝑂818

2. Isobar

Isobar adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai nomor massa

yang sama.

Sebagai contoh:

𝐶614 dengan 𝑁7

14 dan 𝑁𝑎1124 dengan 𝑀𝑔12

24

3. Isoton

Isoton adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai jumlah neutron

sama.

Sebagai contoh:

𝐶613 dengan 𝑁7

14 dan 𝑃1531 dengan 𝑆16

32

Tentukan pasangan – pasangan atom berikut yang merupakan isotop, isobar dan isoton!

𝑂818 ; 𝐹9

18 ; 𝑁𝑎1324 ; 𝐴𝑙13

25 ; 𝑀𝑔1224 ; 𝑁𝑎11

23 ; 𝑁𝑎1124 ; 𝑃15

32 ; 𝑆1632 ; 𝐹9

20 ; dan 𝑁𝑒1020

Soal Latihan!

3

11

1. Partikel penyusun inti atom adalah . . . .

a. proton

b. neutron

c. neutron dan elektron

d. proton dan neutron

e. proton, elektron, dan neutron

2. Pada percobaan Rutherford, partikel α yang ditembakkan ke lempeng logam emas sebagian kecil dibelokkan.

Partikel tersebut adalah . . . .

a. Partikel α yang menabrak inti atom

b. Partikel α yang menabrak elektron

c. Partikel α yang tepat menuju inti atom

d. Partikel α yang melewati ruang kosong mendekati inti atom

e. Partikel α yang yang melewati ruang kosong menjauhi inti atom

3. Kelemahan model atom Rutherford adalah . . . .

a. atom-atom unsur adalah identik

b. belum dapat menentukan bahwa inti atom bermuatan positif

c. belum dapat menentukan bahwa proton bermuatan positif

d. tidak dapat menjelaskan alasan elektron tidak jatuh ke inti

e. tidak dapat menjelaskan atom merupakan bola pejal

4. Gagasan utama yang disumbangkan oleh teori atom Bohr adalah . . . .

a. gagasan tentang inti atom

b. gagasan tentang gejala isotop

c. gagasan tentang nomor atom

d. gagasan tentang partikel sub atom

e. gagasan tentang tingkat-tingkat energi dalam atom

5. Di antara pernyataan berikut ini, yang benar untuk neutron adalah . . . .

a. jumlahnya selalu sama dengan jumlah proton

b. jumlahnya dapat berbeda sesuai dengan nomor massa isotopnya

c. jumlahnya sama dengan jumlah elektron

d. merupakan partikel atom bermuatan positif

e. merupakan partikel atom bermuatan negatif

6. Partikel dasar penyusun atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Muatan listrik partikel dasar tersebut berturut-turut

adalah . . . .

a. –1; +1; 0

b. –1; 0; +1

c. +1; –1; 0

d. 0; –1; +1

e. +1; 0; –1

7. Jumlah maksimum elektron pada kulit N adalah . . . .

a. 18 d.50

b. 32 e.30

c. 20

8. Suatu isotop mempunyai 21 neutron dan nomor massa 40. Unsur tersebut

mempunyai elektron valensi sebanyak . . .

a. 1 d. 6

b. 2 e. 9

c. 3

9. Diketahui nomor atom K dan Ar berturut-turut adalah 19 dan 18. Ion K+ dan atom Ar mempunyai kesamaan dalam hal . . .

a. konfigurasi elektron

b. muatan inti

c. jumlah proton

d. jumlah partikel dasar

e. jumlah neutron

Uji Kompetensi Bab 1

12

10. Suatu unsur mempunyai konfigurasi elektron K = 2, L = 8, M = 18, dan N = 7. Salah satu isotopnya mempunyai nomor massa

80. Isotop tersebut mengandung . . . .

a. 35 elektron dan 35 neutron

b. 35 proton dan 35 neutron

c. 35 proton dan 45 neutron

d. 35 elektron dan 80 neutron

e. 80 elektron dan 80 neutron

11. Unsur-unsur di bawah ini yang mempunyai enam elektron valensi adalah . . . .

a. 8O

b. 11Na

c. 14Si

d. 6C

e. 29Cu

12. Salah satu isotop rubidium mempunyai nomor atom 37 dan nomor massa 85. Atom tersebut mengandung .

a. 48 proton, 37 netron, dan 48 elektron

b. 37 proton, 37 netron, dan 48 elektron

c. 37 proton, 48 netron, dan 37 elektron

d. 37 proton, 85 netron, dan 37 elektron

e. 48 proton, 37 elektron, dan 37 netron

13. Susunan elektron pada kulit K, L, M, N untuk kalsium yang memiliki nomor atom 20 adalah . . .

a. 2, 8, 10, 0

b. 2, 0, 6, 2

c. 2, 8, 9, 1

d. 2, 8, 2, 0

e. 2, 8, 8, 2

14. Konfigurasi elektron berikut yang tidak dijumpai pada suatu atom adalah . . . .

a. 2, 8, 5

b. 2, 8, 8

c. 2, 8, 6

d. 2, 8, 9

e. 2, 8, 7

15. Atom yang mempunyai jumlah neutron di dalam inti sama disebut . . . .

a. Isotop

b. Isodiaphere

c. Isobar

d. Isomer

e. Isoton

16. Partikel neutron ditemukan pertama kali oleh . . . .

a. Rutherford d. William Croockes

b. Thomson e. Goldstein

c. Chadwick

17. Model atom “roti kismis” dikemukakan oleh ....

a. Dalton d. Chadwick

b. Bohr e. E.Rutherford

c. Thomson

18. Nomor atom dapat digunakan untuk menentukan . . . .

a. massa jenis atom

b. massa jenis molekul

c. nomor massa

d. jumlah elektron

e. jumlah neutron

19. Unsur M memiliki nomor atom 12. Jumlah elektron yang dimiliki oleh ion M2+

adalah . . . .

a. 10 d.14

b. 13 e.12

c. 11

13

20. Partikel penyusun inti atom disebut . . . .

a. inti atom

b. nukleon

c. proton

d. elektron

e. neutron

21. Di antara perpindahan elektron berikut, yang disertai pelepasan energi paling

besar adalah . . . .

a. dari kulit K ke kulit N

b. dari kulit M ke kulit K

c. dari kulit L ke kulit K

d. dari kulit M ke kulit P

e. dari kulit N ke kulit M

22. Diketahui unsur 𝑃1531 ; 𝑄16

30 ; 𝑅1532 ; dan 𝑆16

32 . Pasangan unsur yang merupakan isobar adalah . . . .

a. P dan Q

b. Q dan S

c. Q dan R

d. R dan S

e. P dan R

23. Unsur di bawah ini memiliki elektron valensi sama, kecuali . . . .

a. 4Be

b. 20Ca

c. 7N

d. 38Sr

e. 12Mg

24. Ion di bawah ini memiliki konfigurasi seperti gas 10Ne, kecuali . . . .

a. 11Na+

b. 16S2-

c. 12Mg2+

d. 8O2-

e. 13Al3+

25. Suatu atom bermuatan negatif dua. Jika nomor massa 16 dan memiliki jumlah elektron 10, maka atom tersebut

dilambangkan . . . .

a. 𝑋610

b. 𝑋816

c. 𝑋106

d. 𝑋1216

e. 𝑋1626

14

Bilangan Kuantum

Berdasarkan teori atom mekanika kuantum, kebolehjadian menemukan elektron (orbital) ditentukan berdasarkan empat

bilangan kuantum yaitu:

a. Bilangan Kuantum Utama (n)

Menunjukkan tingkat energi orbital atau kulit atom. Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n2

.

Untuk kulit K → n = 1; jumlah elektron maksimum: 2

Untuk kulit L → n = 2; jumlah elektron maksimum: 8

Untuk kulit M → n = 3; jumlah elektron maksimum: 18

Untuk kulit N → n = 4; jumlah elektron maksimum: 32, dan seterusnya.

b. Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Menunjukkan subkulit dan bentuk orbital, nilai bilangan kuantum azimuth mulai dari 0 sampai dengan (n-1) untuk setiap n.

Untuk n = 1 → nilai l = 0

Untuk n = 2 → nilai l = 0 dan 1

Untuk n = 3 → nilai l = 0, 1 dan 2, dan seterusnya.

Orbital biasanya dinyatakan dengan subkulit s, p, d,dan f.

l = 0 menyatakan subkulit s

l = 1 menyatakan subkulit p

l = 2 menyatakan subkulit d

l = 3 menyatakan subkulit f

c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Menentukan orientasi orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetik mempunyai nilai bilangan bulat: nilai m = -l, 0,

hingga +l.

Subkulit s (l = 0) → nilai m = 0, berarti subkulit s terdiri dari 1 orbital.

Subkulit p (l = 1) → nilai m = -1, 0, +1 berarti subkulit p terdiri dari 3 orbital.

Subkulit d (l = 2) → nilai m = -2, -1, 0, +1, +2 berarti subkulit d terdiri dari 5 orbital.

Subkulit f (l = 3) → nilai m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 berarti subkulit f terdiri dari 7 orbital.

Susunan orbital-orbital dalam satu subkulit dinyatakan dengan diagram orbital berikut:

d. Bilangan kuantum spin

Menyatakan arah perputaran elektron pada sumbu orbital.

Harga s = ± 1

2

Nilai + 1

2 = ke arah atas ()

Nilai - 1

2 = ke arah bawah ()

15

1. Bentuk Orbital

Gambar 3. Bentuk orbital s

Gambar 4. Bentuk orbital p Gambar 5. Bentuk orbital d Gambar 6. Salah satu bentuk orbital f

2. Konfigurasi Elektron

Berdasarkan mekanika kuantum pedoman penulisan konfigurasi elektron adalah sebagai berikut:

a. Aturan Aufbau: pengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang lebih rendah ke yang lebih tinggi.

b. Aturan Hund: pengisian orbital-orbital dalam satu subkulit, mula-mula elektron akan menempati orbital secara

sendiri-sendiri dengan spin yang paralel, kemudian berpasangan.

c. Larangan Pauli: tidak ada 2 elektron dalam satu orbital yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.

Gambar 7. Kecenderungan pengisian elektron

Contoh:

7N : 1s2 2s

2 2p

3

6O : 1s2 2s

2 2p

4

10Ne : 1s2 2s

2 2p

6

d. Prinsip penting penulisan konfigurasi elektron

Sistem subkulit

21Sc : 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

1 atau 1s

2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 3d

1 4s

2

18Ar : 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6

Sistem gas mulia

10Ne : 1s2 2s

2 2p

6

11Na : [Ne]3s1

20Ca : [Ar]4s2

Subkulit d lebih stabil bila terisi penuh (5e) atau setengah penuh (10e)

24Cr : [Ar]4s2 3d

4

29Cu : [Ar]4s2 3d

9

24Cr : [Ar]4s1 3d

5

29Cu : [Ar]4s1 3d

10

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

tidak stabil

lebih stabil/ penulisan yang benar

Kecenderungan

Pengisian elektron

16

Konfigurasi elektron ion

13Al : 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

1

Al3+

: 1s2 2s

2 2p

6

17Cl : 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

5

Cl- : 1s

2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6

LATIHAN: 1. Jelaskan beberapa istilah berikut ini!

a. Prinsip Aufbau

b. Kaidah Hund

c. Asas larangan Pauli

2. Tuliskan konfigurasi elektron unsur-unsur berikut, kemudian diagram orbital

masing-masing elektron valensinya!

a. K (Z = 19) f. Se (Z = 34)

b. P (Z = 15) g. Fe (Z = 26)

c. Ni (Z = 28) h. Sr (Z = 38)

d. Cs (Z = 55) i. Rn (Z = 86)

e. Mn (Z = 25) j. Ra (Z = 88)

3. Tuliskan konfigurasi elektron dari ion-ion berikut!

a. 26Fe2+

d. 16S-2

b. 24Cr3+

e. 8O–2

c. 27Co3+

f. 20Ca2+

17

SISTEM PERIODIK

Kedudukan unsur dalam tabel periodik ditunjukkan oleh elektron valensi dan bilangan kuantum utama (n),

yaitu:

Periode = nomor kulit atau n paling besar;

Golongan = jumlah elektron valensi.

Tabel I.1 Elektron valensi golongan utama Tabel I.2 Elektron valensi golongan transisi

Berdasarkan subkulit yang ditempati oleh elektron valensi, unsur-unsur dalam tabel periodik dibagi atas:

a. Blok s: golongan IA dan IIA

b. Blok p: golongan IIIA sampai dengan VIIIA.

c. Blok d: golongan IB sampai dengan VIIIB (golongan transisi).

d. Blok f: golongan transisi dalam.

Latihan!

1. Bila electron menempati bilangan kwantum 5,2,-1, ½ Notasi sub kulit dan letak unsure dalam system

Periodik. 2. Bagaimana konfigurasi singkat dengan menggunakan konfigurasi gas mulia untuk unsure X dengan

nomor atom 58,

a. Bilangan kwantum electron pada sub tingkat energi tertingginya. b. Jumlah orbital yang berisi electron tunggal ?

3. Bila suatu unsure memiliki no atom 24 .

a. Tentukan kulit valensi dan electron valensi unsure tersebut. Tentukan jumlah electron tunggal dalam orbitalnya.

b. Bila nomor atom Ni 28 dan Ca 20 .Tulislah konfigurasi electron ion Ni2+

dan Ca2+

4. Bila ion X

2- mempunyai konfigurasi sama dengan konfigurasi atom argon. Bilangan massa 31 tentukan :

a. Letak unsure X dalam system periodic ?

b. Jumlah netron dalam inti atomnya.? c. Bilangan kwantum electron pada sub tingkat energi paling tinggi

Konfigurasi

elektron valensi

Jumlah

elektron valensi

Golongan

utama

ns1

ns2

ns2 np

1

ns2 np

2

ns2 np

3

ns2 np

4

ns2 np

5

ns2 np

6

1

2

3

4

5

6

7

8

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

Konfigurasi

elektron valensi

Jumlah

elektron valensi

Golongan

transisi

ns2(n - 1)d

1

ns2(n - 1)d

2

ns2(n - 1)

3

ns1(n - 1)d

5

ns2(n - 1)d

5

ns2(n - 1)d

6

ns2(n - 1)d

7

ns2(n - 1)d

8

ns1(n - 1)d

10

ns2(n - 1)d

10

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

VIIIB

VIIIB

VIIIB

IB

IIB

CONTOH:

Tentukan pada golongan dan periode berapa letak unsur-unsur: 17X, 31Y, 44Z,dan 39A.

Penyelesaian:

Dalam konfigurasi elektron, elektron valensi menunjukkan golongan dan bilangan kuantum utama

menunjukkan periode.

17X: 1s2 2s

2 2P

6 3s

2 3p

5 berada pada golongan VIIA dan periode ke-3.

31Y: [Ar]3d10

4s2 4p

1 berada pada golongan IIIA dan periode ke-4.

44Z: [Kr] 4d6 5s

2 berada pada golongan VIIIB dan periode ke-5.

39A: [Kr] 4d1 5s

2 berada pada golongan IIIB dan periode ke-5.

18

5. Jumlah proton dan netron dalam atom X adalah 57 , Jumlah proton dan electron dalam ion X3+

adalah 49 a. Dimana letak unsure X dalam system periodic unsure.

b. Tulis konfigurasi electron ion X3+

c. Bilangan kwantum electron terakhirnya.

6. Sebutkan :

a. Jumlah orbital dari atom unsure dengan n=3 b. Jumlah sub kulit dari atom unsure dengan n=4

c. Jumlah electron maksimal dalam atom dengan n =3 d. Jumlah orbital dalam atom dengan harga asimut = 3 e. Jumlah electron max dalam atom dengan harga m=0

7. Pada periode dan golongan berapa unsure dengan konfigurasi berikut berada dalam SPU a. 1s

2 d. 1s

2 2s

1

b. [Ar] 4s1 3d

10 e. [Xe] 4f

14 5d

2 6s

2

c. [Kr] 4d7

5s2

8. Dalam SPU suatu unsure terletak pada

a. periode 4 golongan VIB b. periode 6 golongan IIIA Tentukan nomor atom unsure X dan bilangan kwantum electron valensinya.

9. Dalam konfigurasi unsure harga bilangan kwantum n,l,m,s electron terakhirnya berturut turut

a. 4,3,1,1/2 b. 4,1,1,1/2 Tentukan konfigurasi electron dan letaknya dalam SPU 10. Benarkah konfigurasi electron unsure Mn [ Z=25 ] pada kulit utama 2,8,13,2

a.Jika benar mengapa pada kulit M hanya berisi 13 elektron padahal kulit M dapat menampung 18

elektron.Jika salah bangaimana konfigurasi yang benar. b. Bagaimana konfigurasi sub kulit pada kulit ke 3

11. Suatu unsure mempunyai electron valensi 5, Dalam atom unsure ini terdapat 5 sub kulit. Tentukan nomor atom unsur tersebut.

12. Hitung ada berapa orbital yang elektronnya tidak berpasangan pada atom 42 Mo

13. Diketahui unsure X dengan konfigurasi electron sbb : [Ar] 4s2

3d6 , Coba anda sebutkan 4 unsur (

nomor atomnya saja ) yang terletak segolongan dengan unsure X 14. Konfigurasi electron ion X

2+ adalah [Ar] 3d

4

a. berapa nomor atom unsure X b. Jumlah orbital yang berisi electron tak berpasangan pada atom X? c. Kombinasi bilangan kwantum electron pada kulit terluarnya.

15. Tentukan periode dan golongan unsure dalam system periodic unsure bila diketahui a. X

3+ = 1s

2 2s

2 2p

6 c. C- = [ Ne] 3s

2 3p

6

b. B2-

= 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 d. D

3+ = [ Ar ]

PENDAHULUAN PENGENALAN ILMU KIMIA · PDF fileModul Kimia SMA Kelas X 1 ... Teori Atom Mekanika Kuantum Dasar pertama model atom mekanika kuantum adalah hipotesis Louis De Broglie,

Documents