TABEL PERIODIK oleh DHIKA PRASETYO

Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom: jika unsur-unsur diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atau periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenali keteraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang pada tahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama.
Tabel periodik unsur-unsur kimia adalah tampilan unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel. Unsur-unsur tersebut diatur berdasarkan struktur elektronnya sehingga sifat kimia unsur-unsur tersebut berubah-ubah secara teratur sepanjang tabel. Setiap unsur didaftarkan berdasarkan nomor atom dan lambang unsurnya.
Kolom dalam tabel periodik disebut golongan. Ada 18 golongan dalam tabel periodik baku. Unsur-unsur yang segolongan mempunyai konfigurasi elektron valensi yang mirip, sehingga mempunyai sifat yang mirip pula.
Ada tiga sistem pemberian nomor golongan. Sistem pertama memakai angka Arab dan dua sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angka Romawi adalah nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah sistem tatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan untuk menggantikan kedua sistem lama yang menggunakan angka Romawi karena kedua sistem tersebut membingungkan, menggunakan satu nama untuk beberapa hal yang berbeda.
Penjelasan struktur tabel periodik
Jumlah kulit elektron yang dimiliki sebuah atom menentukan periode atom tersebut. Setiap kulit memiliki beberapa subkulit, yang terisi menurut urutan berikut ini, seiring dengan bertambahnya nomor atom.



Berdasarkan hal inilah struktur tabel disusun. Karena elektron terluar menentukan sifat kimia suatu unsur, unsur-unsur yang segolongan umumnya mempunyai sifat kimia yang mirip. Unsur-unsur segolongan yang berdekatan mempunyai sifat fisika yang mirip, meskipun massa mereka jauh berbeda. Unsur-unsur seperiode yang berdekatan mempunyai massa yang hampir sama, tetapi sifat yang berbeda.
Sebagai contoh, dalam periode kedua, yang berdekatan dengan Nitrogen (N) adalah Karbon (C) dan Oksigen (O). Meskipun massa unsur-unsur tersebut hampir sama (massanya hanya selisih beberapa satuan massa atom), mereka mempunyai sifat yang jauh berbeda, sebagaimana bisa dilihat dengan melihat alotrop mereka: oksigen diatomik adalah gas yang dapat terbakar, nitrogen diatomik adalah gas yang tak dapat terbakar, dan karbon adalah zat padat yang dapat terbakar (ya, berlian pun dapat terbakar!).
Sebaliknya, yang berdekatan dengan unsur Klorin (Cl) di tabel periodik, dalam golongan Halogen, adalah Fluorin (F) dan Bromin (Br). Meskipun massa unsur-unsur tersebut jauh berbeda, alotropnya mempunyai sifat yang sangat mirip: Semuanya bersifat sangat korosif (yakni mudah bercampur dengan logam membentuk garam logam halida); klorin dan fluorin adalah gas, sementara bromin adalah cairan bertitik didih yang rendah; sedikitnya, klorin dan bromin sangat berwarna.

Pertanyaan
1. Bagaimana sejarah awal mulanya tabel periodik dibentuk ?
Jawab :
Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom: jika unsur-unsur diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atau periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom.

2. Jelaskan apa ang dimaksud dengan table periodik unsur-unsur kimia ?
Jawab :
Tabel periodik unsur-unsur kimia adalah tampilan unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel. Unsur-unsur tersebut diatur berdasarkan struktur elektronnya sehingga sifat kimia unsur-unsur tersebut berubah-ubah secara teratur sepanjang tabel. Setiap unsur didaftarkan berdasarkan nomor atom dan lambang unsurnya.

3. Bagaimana system pemberian nama pada suatu golongan ?
Jawab :
Ada tiga sistem pemberian nomor golongan. Sistem pertama memakai angka Arab dan dua sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angka Romawi adalah nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah sistem tatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan untuk menggantikan kedua sistem lama yang menggunakan angka Romawi karena kedua sistem tersebut membingungkan, menggunakan satu nama untuk beberapa hal yang berbeda.

4. Bagaiman suatu table golongan dapat disusun ?
Jawab :
Jumlah kulit elektron yang dimiliki sebuah atom menentukan periode atom tersebut. Setiap kulit memiliki beberapa subkulit, yang terisi menurut urutan berikut ini, seiring dengan bertambahnya nomor atom.

5. Bagaimana pengaruh electron terluar dalam menentukan suatu sifat unsur ?
Jawab :
unsur-unsur yang segolongan umumnya mempunyai sifat kimia yang mirip. Unsur-unsur segolongan yang berdekatan mempunyai sifat fisika yang mirip, meskipun massa mereka jauh berbeda. Unsur-unsur seperiode yang berdekatan mempunyai massa yang hampir sama, tetapi sifat yang berbeda.

Sifat periodik unsur oleh dhika prasetyo

a. Energi Ionisasi pertama
Bila unsur-unsur disusun sesuai dengan massa atomnya, sifat unsur atau senyawa menunjukkan keperiodikan, dan pengamatan ini berujung pada penemuan hukum periodik. Konfigurasi elektron unsur menentukan tidak hanya sifat kimia unsur tetapi juga sifat fisiknya. Keperiodikan jelas ditunjukkan sebab energi ionisasi atom secara langsung ditentukan oleh konfigurasi elektron. Energi ionisasi didefinisikan sebagai kalor reaksi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan elektron dari atom netral, misalnya, untuk natrium:
Na(g) →Na+(g) + e- (5.1)
Energi ionisasi pertama, energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron pertama, menunjukkan keperodikan yang sangat jelas. Untuk periode manapun, energi ionisasi meningkat dengan meningkatnya nomor atom dan mencapai maksium pada gas mulia. Dalam golongan yang sama energi ionisasi menurun dengan naiknya nomor atom. Kecenderungan seperti ini dapat dijelaskan dengan jumlah elektron valensi, muatan inti, dan jumlah elektron dalam.
b. Afinitas elektron dan keelektronegatifan
Afinitas elektron didefinisikan sebagai kalor reaksi saat elektron ditambahkan kepada atom netral gas, yakni dalam reaksi.
F(g) + e¯ → F¯(g) (5.2)
Nilai positif mengindikasikan reaksi eksoterm, negatif menunjukkan reaksi endoterm. Karena tidak terlalu banyak atom yang dapat ditambahi elektron pada fasa gas, data yang ada terbatas jumlahnya dibandingkan jumlah data untuk energi ionisasi
Besarnya kenegativan(elektron) yang didefinisikan dengan keelektronegatifan , yang merupakan ukuran kemampuan atom mengikat elektron. Kimiawan dari Amerika Robert Sanderson Mulliken (1896-1986) mendefinisikan keelektronegativan sebanding dengan rata-rata aritmatik energi ionisasi dan afinitas elektron.
Apapun skala keelektronegativan yang dipilih, jelas bahwa keelektronegativan meningkat dari kiri ke kanan dan menurun dari atas ke bawah. Keelketroegativan sangat bermanfaat untuk memahami sifat kimia unsur.
c. Bilangan oksidasi atom
Terdapat hubungan yang jelas antara bilangan oksidasi (atau tingkat oksidasi) atom dan posisinya dalam tabel periodik. Bilangan oksidasi atom dalam senyawa kovalen didefinisikan sebagai muatan imajiner atom yang akan dimiliki bila elektron yang digunakan bersama dibagi sama rata antara atom yang berikatan (kalau atom yang berikatan sama) atau diserahkan semua ke atom yang lebih kuat daya tariknya (kalau yang berikatan atom yang berbeda).
(1) UNSUR GOLONGAN UTAMA
Untuk unsur golongan utama, bilangan oksidasi dalam banyak kasus adalah jumlah elektron yang akan dilepas atau diterima untuk mencapai konfigurasi elektron penuh, ns2np6 (kecuali untuk periode pertama) atau konfigurasi elektron nd10 .
Hal ini jelas untuk unsur-unsur periode yang rendah yang merupakan anggota golongan 1, 2 dan 13-18. Untuk periode yang lebih besar, kecenderungannya memiliki bilangan oksidasi yang berhubungan dengan konfigurasi elektron dengan elektron ns dipertahankan dan elektron np akan dilepas. Misalnya, timah Sn dan timbal Pb, keduanya golongan 14, memiliki bilangan oksidasi +2 dengan melepas elektron np2 tetapi mempertahankan elektron ns2, selain bilangan oksidasi +4. Alasan yang sama dapat digunakan untuk adanya fakta bahwa fosfor P dan bismut Bi, keduanya golongan 15 dengan konfigurasi elektron ns2np3, memilki bilangan oksidasi +3 dan +5.
Umumnya, pentingnya bilangan oksidasi dengan elektron ns2 dipertahankan akan menjadi semakin penting untuk periode yang lebih besar. Untuk senyawa nitrogen dan fosfor, bilangan oksidasi +5 dominan, sementara untuk bismut yang dominan adalah +3 dan bilangan oksidasi +5 agak jarang.
(2) UNSUR TRANSISI
Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s) dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1)d1ns2, bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1)d5ns2, akan berbilangan oksidasi maksimum +7.
d. Ukuran atom dan ion
Ketika Meyer memplotkan volume atom yang didefinisikan sebagai volume 1 mol unsur tertentu (mass atomik/kerapatan) terhadap nomor atom dia mendapatkan plot yang berbentuk gigi gergaji. Hal ini jelas merupakan bukti bahwa volume atom menunjukkan keperiodikan. Karena agak sukar menentukan volume atom semua unsur dengan standar yang identik, korelasi ini tetap kualitatif. Namun, kontribusi Meyer dalam menarik perhatian adanya keperiodikan ukuran atom pantas dicatat.
Masih tetap ada beberapa tafsir ganda bila anda ingin menentukan ukuran atom sebab awan elektron tidak memiliki batas yang jelas. Untuk ukuran atom logam, kita dapat menentukan jari-jari atom dengan membagi dua jarak antar atom yang diukur dengan analisis difraksi sinar-X. Harus dinyatakan bahwa nilai ini bergantung pada bentuk kristal (misalnya kisi kubus sederhana atau kubus berpusat muka, dsb.)dan hal ini akan menghasilkan tafsir ganda itu. Masalah yang sama ada juga dalam penentuan jari-jari ionik yang ditentukan dengan analisis difraksi sinar-X kristal ion.

Pertanyaan
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan energy ionisasi pertama ?
Jawab :
energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron pertama, menunjukkan keperodikan yang sangat jelas. Untuk periode manapun, energi ionisasi meningkat dengan meningkatnya nomor atom dan mencapai maksium pada gas mulia. Dalam golongan yang sama energi ionisasi menurun dengan naiknya nomor atom. Kecenderungan seperti ini dapat dijelaskan dengan jumlah elektron valensi, muatan inti, dan jumlah elektron dalam.

2. Bagaimana sifat keelektronegatifan suatu unsur ?
Jawab :
Sifat keelektronegativan suatu unsur meningkat dari kiri ke kanan dan menurun dari atas ke bawah. Keelketroegativan sangat bermanfaat untuk memahami sifat kimia unsur.
3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan bilangan oksisdasi dalam atom ?
Jawab :
Muatan imajiner atom yang akan dimiliki bila elektron yang digunakan bersama dibagi sama rata antara atom yang berikatan (kalau atom yang berikatan sama) atau diserahkan semua ke atom yang lebih kuat daya tariknya (kalau yang berikatan atom yang berbeda).
4. Bagaimana bilangan oksidasi untuk unsur golongan pertama ?
Jawab :
Bilangan oksidasi dalam banyak kasus adalah jumlah elektron yang akan dilepas atau diterima untuk mencapai konfigurasi elektron penuh, ns2np6 (kecuali untuk periode pertama) atau konfigurasi elektron nd10 .
5. Bagaimana cara menentukan ukuran atom untuk unsur logam ?
Jawab :
kita dapat menentukan jari-jari atom dengan membagi dua jarak antar atom yang diukur dengan analisis difraksi sinar-X. Harus dinyatakan bahwa nilai ini bergantung pada bentuk kristal (misalnya kisi kubus sederhana atau kubus berpusat muka, dsb.)dan hal ini akan menghasilkan tafsir ganda itu. Masalah yang sama ada juga dalam penentuan jari-jari ionik yang ditentukan dengan analisis difraksi sinar-X kristal ion.

KEPERIODIKAN SIFAT SENYAWA SEDERHANA oleh ROCKY , LUTHFI DAN NANDA

a. Keperiodikan sifat oksida
Oksigen dapat membentuk senyawa (oksida) dengan hampir semua unsur, kecuali beberapa gas mulia. Inilah alasan mengapa oksigen awalnya digunakan sebagai standar massa atom. Ketika prosedur untuk menentukan massa atom belum disepakati secara penuh, saat itu lebih nyaman digunakan ”ekuivalen”, yakni kuantitas zat yang tepat bereaksi dengan sejumlah tertentu oksigen. Bahkan hingga kini, membandingkan sifat oksida sama pentingnya dengan membandingkan sifat unsur-unsurnya.
Sebagian besar kalor pembentukan oksida, yakni kalor reaksi saat unsur bereaksi dengan oksigen, besar dan negatif. Hal ini mengindikasikan bahwa paling tidak ada satu oksida stabil. Hanya terdapat beberapa oksida yang memiliki nilai kalor pembentukan positif, yakni oksida halogen atau gas mulia.
Produk reaksi antara oksida dan air biasanya memiliki gugus hidroksi. Sebagaimana akan didiskusikan nanti, banyak oksida bersifat asam bahkan bila oksida-oksida ini tidak memiliki hidrogen. Dalam hal produk reaksi antara oksida asam dan air, hidrogen dari gugus hidroksi cenderung terdisosiasi menjadi proton. Jadi, asam yang mengandung hidrogen asam terikat pada oksigen disebut asam okso. Di pihak lain, produk reaksi antara oksida basa dan air dinamai dengan hidroksida yang mengandung gugus hidroksi yang cenderung terdisosiasi sebagai ion hidroksida OH¯. Sebagian besar oksida non logam bersifat asam. Kekuatan asamnya meningkat dari kiri ke kanan dalam satu periode dalam tabel periodik. Dengan kata lain, keasaman menjadi lebih kuat dengan meningkatnya sifat non logamnya. Sebagaimana unsur golongan 14, karbon memiliki dua oksida, CO dan CO2, dan keasaman CO2 lemah (H2CO3 adalah asam lemah). Oksida karbon berwujud gas tetapi oksida silikon dan unsur-unsur di bawahnya berwujud padat. SiO2 tidak larut dalam air, tetapi oksida ini bersifat asam karena bereaksi dengan basa.
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O (5.8)
b. Keperiodikan sifat hidrida
Sebagian besar unsur golongan utama menghasilkan hidrida ketika bereaksi dengan hidrogen, tetapi kestabilan hidridanya bergantung pada letak unsur dalam tabel periodik. Hidrida unsur golongan 1 dan 2 yang elektropositif dan unsur golongan 16 dan 17 yang elektronegatif bersifat stabil, sementara hidrida golongan 13, 14, dan 15 unsur logam berat kadang sukar disintesis.
Hidrida unsur logam alkali dan logam alkali tanah adalah kristal tak berwarna, dan dengan elektrolisis lelehan hidrida akan dihasilkan hidrogen di anoda. Fakta ini menyarankan bahwa hidrida logam ini, misalnya natrium hidrida, ada sebagai Na+H¯, sebagai kristal mirip garam. Semua hidrida ini adalah basa kuat.
Beberapa unsur golongan 13 dan 14 memiliki lebih dari satu hidrida. Misalnya, hidrida karbon tidak hanya metana CH4, tetapi juga karbena CH2, walaupun sukar mengisolasi CH2 sebab ketakstabilannya yang terlalu besar. Semua hidrida unsur golongan 14 termasuk metana adalah molekul kovalen. Dari kiri ke kanan dalam tabel periodik, karakter kovalen hidrida menurun dan karakter ioniknya meningkat. Ikatan O-H dalam air dan ikatan Cl-H dalam hidrogen khlorida, misalnya, dianggap polar, dan berdisosiasi di air menghasilkan H+. Sebaliknya, keasaman metana bisa diabaikan.
Umumnya hidrida unsur golongan utama adalah molekul, hidrida jenis ini memiliki titik didih dan titik lelh yang khas, dan menunjukkan keperiodikan. Namun, hidrida unsur periode 2 tidak terlalu berperilaku seperti itu. Misalnya, titik didihnya jauh lebih besar daripada hidrida unsur periode ke3 Karena titik didih hidrida unsur periode ke-3, dan selanjutnya, semakin tinggi dan menunjukkan keperiodikan, jelas sifat hidrida unsur periode ke-2 merupakan kekecualian. Dikenali dengan baik bahwa pembentukan ikatan hidrogen di hidrida unsur periode ke-2 merupakan alasan hal ini. Ikatan hidrogen terjadi dalam senyawa yang memiliki ikatan antara hidrogen dan unsur elektronegatif. Ikatan H-X terpolarisasi menjadi H+-X¯. Interaksi tarikan antara dipol yang terbentuk adalah gaya dorong ikatan hidrogen.
Sifat-sifat fisik seperti titik didih dan titik leleh sedikit banyak menunjukkan keperiodikan. Di antara unsur yang ada dalam golongan yang sama, keperiodikan ini kadang jelas. Misalnya, di antara halogen perubahan unsur dari gas menjadi cair, dan dari cair menjadi padat. Perubahan ini tidak harus seragam. Nitrogen adalah gas, tetapi fosfor dan unsur lain adalah padat. Jelas terlihat ada ketidakkontinyuan di sini.



Pertanyaan
1. Mengapa oksigen awalnya digunakan sebgai standar massa atom ?
jawab :
Karena unsur oksigen dapat membentuk senyawa (oksida) dengan hampir semua unsur, kecuali beberapa gas mulia.

2. Apa yang dimaksud dengan asam okso ?
Jawab :
Asam okso adalah asam yang mengandung hidrogen asam terikat pada oksigen.

3. Apa produk reaksi antara oksida dan air ?
Jawab :
Produk reaksi antara oksida dan air biasanya memiliki gugus hidroksi. Sebagaimana akan didiskusikan nanti, banyak oksida bersifat asam bahkan bila oksida-oksida ini tidak memiliki hidrogen. Dalam hal produk reaksi antara oksida asam dan air, hidrogen dari gugus hidroksi cenderung terdisosiasi menjadi proton.

4. Apa hidrida unsure logam alkali dan alkali tanah ?
Jawab :
kristal tak berwarna, dan dengan elektrolisis lelehan hidrida akan dihasilkan hidrogen di anoda. Fakta ini menyarankan bahwa hidrida logam ini, misalnya natrium hidrida, ada sebagai Na+H¯, sebagai kristal mirip garam. Semua hidrida ini adalah basa kuat.

5. Apa bentuk hidrida golongan pertama ?
Jawab :
hidrida unsur golongan utama adalah molekul, hidrida jenis ini memiliki titik didih dan titik lelh yang khas, dan menunjukkan keperiodikan. Namun, hidrida unsur periode 2 tidak terlalu berperilaku seperti itu.

Kimia kuantum oleh rocky
Kimia kuantum adalah sebuah cabang kimia teori, yang menerapkan mekanika kuantum (dan belakangan ini teori medan kuantum) untuk menangani masalah dalam kimia. Penjelasan perilaku elektron pada atom dan molekul dalam kaitannya dengan kereaktifan adalah salah satu terapan kimia kuantum. Kimia kuantum terletak di perbatasan antara kimia dan fisika, dan sumbangan yang berarti telah dicapai oleh ilmuwan dari kedua bidang tersebut.
Struktur elektron
Langkah pertama untuk memecahkan masalah kimia kuantum biasanya dengan menyelesaikan persamaan Schrödinger (atau persamaan Dirac dalam kimia kuantum relativitas) dengan Hamiltonian molekul elektron, yang disebut sebagai penentuan struktur elektron molekul.
Model gelombang
Landasan mekanika kuantum dan kimia kuantum adalah model gelombang, dimana suatu atom adalah inti bermuatan positif yang amat kecil dan rapat namun masih dapat dibelah lagi, tidak seperti teori yang selama ini dianut bahwa inti atom merupakan bagian terkecil dari suatu atom yang tidak dapat dibelah lagi, yang dikelilingi oleh elektron. Tidak seperti model sebelumnya, yaitu model Bohr tentang atom, model gelombang menggambarkan elektron sebagai "awan" yang bergerak dalam orbitalmengelilingi inti atom, dan letaknya dinyatakan dengan distribusi kebolehjadian dari titik-titik diskrit. Kekuatan model ini terletak pada daya ramalnya.
Ikatan valensi
Walaupun dasar matematika kimia kuantum telah diletakkan oleh Schrödinger pada tahun 1926, umum diterima bahwa perhitungan dalam kimia kuantum baru sungguh-sungguh dilakukan oleh ilmuwan Jerman walter Heitler dan Fritz London pada molekul hidrogen (H2) pada tahun 1927. Metode Heitler dan London diperluas oleh kimiawan Amerika John C. Slater dan Linus Pauling menjadi metode Ikatan-Valensi (VB) (atau Heitler-London-Slater-Pauling). Pada metode ini, perhatian terutama diberikan pada interaksi berpasangan antara atom-atom, dan dengan demikian metode ini terkait erat dengan penggambaran ikatan oleh kimiawan.
Orbital molekul
Pendekatan alternatif dikembangkan pada tahun 1920 oleh Friedrich Hund dan Robert S. Mulliken, dimana elektron digambarkan dengan fungsi matematika terdelokalisasi di seluruh molekul. Pendekatan Hund-Mulliken atau metode orbital molekul (MO) kurang intuitif bagi kimiawan.
Teori fungsi kerapatan
Model Thomas-Fermi dikembangkan secara sendiri-sendiri oleh Thomas dan Fermi pada tahun 1927. Hal ini merupakan usaha pertama untuk menggambarkan sistem banyak-elektron berlandaskan kerapatan elektron, walaupun tidak terlalu berhasil untuk menangani keseluruhan molekul. Metode meletakkan landasan bagi teori fungsi kerapatan. Walaupun metode ini kurang dikembangkan dibandingkan dengan metoda Pasca-Hartree-Fock, kebutuhan komputasi yang lebih rendah memungkinnya menangani molekul poliatom yang lebih besar dan bahkan makromolekul, yang membuatnya menjadi metode yang paling sering digunakan dalam kimia komputasi saat ini.
Dinamika molekul
Langkah lebih jauh dapat mencakup penyelesaian persamaan Schrödinger dengan Hamiltonian molekul total untuk mengkaji gerakan molekul. Penyelesaian langsung persamaan Schrödinger disebut dinamika molekul kuantum, dengan hampiran semiklasik disebut dinamika molekul semiklasik, dan dalam kerangka mekanika klasik disebut dinamika molekul (MD). Pendekatan statistik juga mungkin, misalnya dengan menggunakan metode Monte Carlo.













Pertanyaan

1. Apa landasan mekanika kuantum dan kimia kuantum?

Jawab : Model gelombang dimana suatu atom adalah inti bermuatan positif yang amat kecil dan rapat namun masih dapat dibelah lagi.




2. Apa maksud dari teori kimia kuantum?

Jawab : sebuah cabang kimia yang menerapkan mekanika kuantum dan teori medan kuantum.
3. Apa fungsi teori kerapatan Thomas Fermi?

Jawab : Untuk menggambarkan system banyak elektron berlandaskan kerapatan elektron.

4. Apa isi ilmu pendekatan alternatif friedrich hund dan Robets s?

Jawab : bahwa dimana electron digambarkan dengan fungsi matematika terdelokalisasi diseluruh molekul.


5. Jelaskan maksud dari dinamika molekul kuantum?

Jawab : Molekul total untuk mengkaji gerakan molekul.

Jenis ikatan kimia oleh Dhika
IKATAN LOGAM
Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas. Pada logam, elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas. Karena itulah maka logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.

IKATANHIDROGEN

Ikatan ini merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama.
Contoh:
- molekul H2O
- molekul HF
IKATAN VAN DER WALLS
Gas mempunyal sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan gaya tarik menariknya sangat lemah. Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan ini disebut gaya Van der walls.
Dalam bentuk molekul dikenal adanya teori ikatan valensi. Teori ini menyatakan bahwa ikatan antar atom terjadi dengan cara saling bertindihan dari orbital-orbital atom. Elektron dalam orbital yang tumpang tindih harus mempunyai bilangan kuantum spin yang berlawanan.
Pertindihan antara dua sub kulit s tidak kuat, oleh karena distribusi muatan yang berbentuk bola, oleh sebab itu pada umumnya ikatan s - s relatif lemah.
Sub kulit "p" dapat bertindih dengan sub kulit "s" atau sub kulit "p" lainnya, ikatannya relatif lebih kuat, hal ini dikarenakan sub kulit "p" terkonsentrasi pada arah tertentu.
Contoh:
a. Molekul HF: - konfigurasi atom H : 1s1
- konfigurasi atom F: 1s2 2s2 2Px2 2py2 2pz1


Tumpang tindih terjadi antara sub kulit 1s dari atom H dengan orbital 2pz dari aton, F. Pertindihan demikian disebut pertindihan sp.
b. Molekul H2O: - konfigurasi atom H : 1s1
- konfigurasi atom O: 1s2 2s2 2Px2 2py1 2pz1


Dalam atom O terdapat 2 elektron dalam keadaan yang tidak berpasangan (orbital 2py dan 2pz), masing-masing orbital ini akan bertindihan dengan orbital 1s dari 2 atom H. Kedudukan orbital-orbital p saling tegak lurus, diharapkan sudut ikatannya sebesar 90o, tetapi karena adanya pengaruh pasangan elektron 2px, maka kedua ikatan tersebut akan tertolak dan membentuk sebesar 104.5o.
c. Molekul CH4 - konfigurasi atom H: 1s1
- konfigurasi atom C: 1s2 2s2 2Px1 2py1 2pz0


Untuk mengikat 4 atom H menjadi CH4, maka 1 elektron dari orbital 2s akan dipromosikan ke orbital 2pz, sehingga konfigurasi elektron atom C menjadi: 1s1 2s1 2px1 2py1 2pz1 . Orbital 2s mempunyai bentuk yang berbeda dengan ketiga orbital 2p, akan tetapi ternyata kedudukan keempat ikatan C-H dalam CH4 adalah sama. Hal ini terjadi karena pada saat orbital 2s, 2px, 2py dan 2pz menerima 4 elektron dari 4 atom H, keempat orbital ini berubah bentuknya sedemikian sehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebut "hibridisasi". Karena perubahan yang terjadi adalah 1 orbital 2s dan 3 orbital 2p, maka disebut hibridisasi sp3. Bentuk molekul dari ikatan hibrida sp3 adalah tetrahedron.

BEBERAPA BENTUK GEOMETRI IKATAN, ANTARA LAIN :
Jenis ikatan Jumlah ikatan maksimum Bentuk geometrik
sp 2 Linier
sp2 3 Segitiga datar
sp3 4 Tetrahedron
dsp3 5 Trigonal bipiramid
sp2d ; dsp2 4 Segiempat datar

d2sp3 ; sp3d2 6 Oktahedron
Pertanyaan:
1. Pada ikatan kovalen bagaimana keadaan electron pada suatu logam ?
Jawab :
elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas. Karena itulah maka logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.
2. Bagaimana keadaan fasa gas pada saat penurunana suhu ?
Jawab :
Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat.

3. Bagaimana bunyi teori ikatan valensi dan apa pengaruhnya bagi atom-atom?
Jawab :
Teori ini menyatakan bahwa ikatan antar atom terjadi dengan cara saling bertindihan dari orbital-orbital atom. Elektron dalam orbital yang tumpang tindih harus mempunyai bilangan kuantum spin yang berlawanan. Pertindihan antara dua sub kulit s tidak kuat, oleh karena distribusi muatan yang berbentuk bola, oleh sebab itu pada umumnya ikatan s - s relatif lemah. Sub kulit "p" dapat bertindih dengan sub kulit "s" atau sub kulit "p" lainnya, ikatannya relatif lebih kuat, hal ini dikarenakan sub kulit "p" terkonsentrasi pada arah tertentu.
4. Bagaimana kedudukan atom O pada molekul H2O ?
Jawab :
Dalam atom O terdapat 2 elektron dalam keadaan yang tidak berpasangan (orbital 2py dan 2pz), masing-masing orbital ini akan bertindihan dengan orbital 1s dari 2 atom H. Kedudukan orbital-orbital p saling tegak lurus, diharapkan sudut ikatannya sebesar 90o, tetapi karena adanya pengaruh pasangan elektron 2px, maka kedua ikatan tersebut akan tertolak dan membentuk sebesar 104.5o.
5. Apa yang dimaksud dengan hibridasi ?
Jawab :
Orbital 2s mempunyai bentuk yang berbeda dengan ketiga orbital 2p, akan tetapi ternyata kedudukan keempat ikatan C-H dalam CH4 adalah sama. Orbital 2s, 2px, 2py dan 2pz menerima 4 elektron dari 4 atom H, keempat orbital ini berubah bentuknya sedemikian sehingga mempunyai kedudukan yang sama.

Struktur molekul sederhana oleh lutfy
Ikatan ionik dibentuk oleh tarikan elekrostatik antara kation dan anion. Karena medan listrik suatu ion bersimetri bola, ikatan ion tidak memiliki karakter arah. Sebaliknya, ikatan kovalen dibentuk dengan tumpang tindih orbital atom. Karena tumpang tindih sedemikian sehingga orbital atom dapat mencapai tumpang tindih maksimum, ikatan kovalen pasti bersifat terarah. Jadi bentuk molekul ditentukan oleh sudut dua ikatan, yang kemudian ditentukan oleh orbital atom yang terlibat dalam ikatan.
Paparan di atas adalah pembahasan umum struktur molekul. Struktur molekul sederhana dapat disimpulkan dari pertimbangan sterekimia sederhana yang akan dijelaskan di bab ini.
a. Teori tolakan pasangan elektron valensi
Di tahuan 1940, Sidgwick mengusulkan teori yang disebut dengan Teori tolakan pasangan elektron valensi [valence shell electron pair repulsion (VSEPR)], yang karena sifat kualitatifnya sangat mudah dipahami. Teorinya sangat cocok untuk memprediksi struktur senyawa berjenis XYm. Menurut teori ini, jumlah pasangan elektron menentukan penyusunan pasangan-pasangan elektron di sekitar atom pusat molekul. Terdapat gaya tolak elektrostatik antara dua pasangan elektron yang cenderung menolak orbital atom sejauh mungkin satu sama lain. Karena pasangan elektron menempati orbital atom, pasangan elektron bebas juga mempunyai dampak yang sama dengan pasangan elektron ikatan. Dengan kata lain, pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan juga tolak menolak sejauh mungkin.
SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT DIVALEN
Menurut teori VSEPR, dua pasangan elektron yang dimiliki atom pusat divalen akan terpisah sejauh mungkin bila sudut ikatannya 180°. Dengan kata lain, molekulnya akan memiliki struktur linear. Faktanya, berilium khlorida BeCl2, dengan atom pusat divalen, adalah molekul linear . Seperti akan didiskusikan kemudian, beberapa senyawa seperti karbon dioksida O=C=O dan alena H2C=C=CH2 juga linear seolah memiliki atom pusat divalen.
SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TRIVALEN
Bila teori VSEPR berlaku juga untuk senyawa dengan atom pusat trivalen seperti boron trikhlorida BCl3, sudut ikatan ∠Cl-B-Cl akan bernilai 120° dengan emapt atom itu berada dalam bidang yang sama. Struktur trigonal planar juga diamati di timah khlorida, SnCl3. Catat juga bahwa struktur segitiga juga diamati di etilena H2C=CH2, ion nitrat NO3 dan sulfur dioksida SO2.
SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TETRAVALEN
Teori karbon tetrahedral diusulkan oleh kimiawan Belanda Jacobus Henricus van’t Hoff (18521911) dan kimiawan Perancis Joseph Achille Le Bel (1847-1930), yang menyempurnakan teorinya hampir pada saat yang bersamaan. Kesimpulan yang sama juga dapat secara otomatis didapatkan dari teori VSEPR. Misalnya untuk metana, struktur yang akan memiliki tolakan antar pasangan elektron yang minimal didapatkan untuk geometri tetrahedron dengan sudut 109,5°, yang jelas lebih besar dari bujur sangakar yang bersudut 90°. Menariknya ion amonium NH4+ dengan atom nitrogen sebagai atom pusat juga tetrahedral seperti metana. Bila pasangan elektron bebas juga dihitung, atom nitrogen dari amonia NH3 dan atom oksigen dalam air H2O juga dapat dianggap
tetravalen. Namun di molekul-molekul ini tidak didapat tetrahedral sempurna, sudut ikatan ∠HNH adalah 106° dan ∠H-O-H adalah 104,5°. Fakta ini menyarankan hubungan kualitatif berikut.
Kekuatan relatif tolakan
Pasangan elektron bebas (PEB)-PEB > PEB- Pasangan elektron ikatan (PEI) > PEI-PEI Beberapa ion poliatomik semacam SO42- dan SO32- juga memiliki struktur tetrahedral.
SENYAWA DENGAN VALENSI LEBIH TINGGI DARI EMPAT
Struktur senyawa dengan atom pusat memiliki valensi lebih besar dari empat juga dapat dijelaskan dengan teori VSEPR. Senyawa pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Senyawa khas jenis ini adalah fosfor pentakhlorida PCl5. Senyawa dengan atom pusat heksavalen berstruktur oktahedral, yang identik dengan bujur sangkar bipiramid. Contoh yang baik adalah belerang heksafluorida SF6. Dalam kasus senyawa heptavalen, situasinya sama dan strukturnya adalah pentagonal bipiramid.
Ketika menggunakan teori ini, dalam senyawa yang strukturnya ditentukan pasangan elektron bebas harus diikutsertakan sebagai bagian pasangan elekron yang menentukan struktur. Misalnya untuk IF5 dan ICl4 hal ini sangat penting. Di Gambar 4.1 ditunjukkan beberapa struktur senyawa khas.

(c) segitiga bipiramid PCl5; (d) oktahedron SF6.
Latihan: Prediksi struktur berdasarkan teori VSEPR Prediksikan struktur spesi kimia berikut dengan teori VSEPR: (a) SO2, (b) SO3 (c ) SO42-
Jawab: (a) segitiga, (b) piramidal , (c ) tetrahedral
b. Hibridisasi orbital atom
Diharapkan bahwa berilium khlorida BeCl2 dan timah (II) khlorida SnCl2 akan memiliki struktur yang mirip karena memiliki rumus molekul yang mirip. Namun, ternyata senyawa pertama berstruktur linear sedang yang kedua bengkok. Hal ini dapat dijelaskan dengan perbedaan orbital atom yang digunakan. Bila elektron-elektron mengisi orbital atom mengikuti prinsip Aufbau, elektron akan mengisi orbital atom yang berenergi terendah. Dua elektron diizinkan mengisi satu orbital. Menurut prinsip Pauli, tidak ada elektron yang memiliki satu set bilangan kuantum yang tepat sama (Bab 2.4 (d)). Masalah yang timbul adalah akan diletakkan di mana elektron ke-empat atom karbon. Telah ditetapkan bahwa konfigurasi elektron terendah atom adalah konfigurasi dengan jumlah elektron tak berpasangan maksimum dan masih tetap diizinkan oleh aturan Pauli dalam set orbital dengan energi yang sama (dalam kasus karbon adalah tiga orbital 2p). Dalam kasus ini awalnya semua elektron akan memiliki bilangan kuantum spin yang sama (yakni, +1/2 atau -1/2) (Gambar 4.2).

Berilium adalah atom dengan dua elektron valensi dan konfigurasi elektron (1s22s2). Agar berilium membentuk ikatan sebagai atom divalen, orbital 2s dan 2p harus membentuk pasangan orbital terhibridisasi sp. Karena kedua orbital hibrida sp membentuk sudut ikatan 180°, BeCl2 dengan demikian linear.
Mirip dengan itu, boron yang memiliki tiga elektron valensi dan konfigurasi elektron 1s22s22p1; atau secara sederhana ditulis 1s22s22p. Untuk membentuk ikatan dengan valensi tiga, konfigurasi elektronnya harus (1s22s2px2py). Satu orbital 2s dan dua orbital 2p akan membentuk orbital terhibridisasi sp2. Karena sudut ikatan antara dua orbital hibrida sp2 adalah 120°, BCl3 berstruktur segitiga.
Dalam kasus senyawa karbon, strukturnya dijelaskan dengan mengasumsikan empat orbital sp3 ekuivalen terbentuk dari satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Atom karbon memiliki empat elektron valensi, dan konfigurasi elektronnya adalah 1s22s22p2, dan untuk membentuk atom tetravalen, konfigurasi elektronnya harus berubah menjadi (1s22s2px2py2pz). Dengan hibridisasi, empat orbital hibrida sp3 yang ekuivalen akan terbentuk. Sudut ikatan yang dibuat oleh dua orbital hibrida sp3 adalah 109,5° (sudut tetrahedral). Inilah alasan mengapa metana berstruktur tetrahedral.
Untuk kasus senyawa nitrogen, amonia NH3 misalnya, empat dari lima elektron valensi atom nitrogen akan menempati empat orbital hibrida sp3 seperti ditunjukkan di Gambar 4.3. Satu elektron valensi yang tersisa akan menempati satu orbital hibrida yang telah diisi satu elektron. Jadi spin elektron kedua ini harus berlawanan dengan spin elekron pertama. Akibatnya atom nitrogen akan trivalen dengan satu pasangan elektron bebas.

Dalam kasus fosfor, ada dua kasus. Dalam satu kasus atom fosfornya trivalen dengan satu pasang elektron bebas seperti nitrogen, dan di satu kasus lain fosfornya pentavalen dengan orbital hibrida dsp3. Fosfor pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Ion kompleks dengan ion nikel atau kobal sebagai atom pusat berkoordinasi enam dengan struktur oktahedral.
Sebagaimana didiskusikan di atas, baik teori VSEPR maupun hibridisasi orbital atom akan memberikan kesimpulan struktur molekul dan ion yang sama. Walaupun teori VSEPR hanya bergantung pada tolakan antar pasangan elektron, dan teori hibridisasi memberikan justifikasi teoritisnya.








Soal

1. Siapa yang mengusulkab teori tolakan pasangan elektron valensi [valence shell electron pair repulsion (VSEPR)], yang karena sifat kualitatifnya sangat mudah dipahami?..........

Jawab : Sidgwick di tahun 1940

2. Apa yang di maksud dengan BERILIUM?..........

Jawab : atom dengan dua elektron valensi dan konfigurasi elektron (1s22s2).

3. Elektron yang memiliki satu set bilangan kuantum yang tepat sama, merupakan prinsip dari?..........

Jawab : Pauli

4. Apa isi teori (VSEPR) dan hibridisasi?..........

Jawab : orbital atom akan memberikan kesimpulan struktur molekul dan ion yang sama.

5. Apa akibat spin electron kedua berlawanan dengan spin electron pertama?..........

Jawab : Akibatnya atom nitrogen akan trivalen dengan satu pasangan elektron bebas.

Struktur senyawa karbon oleh Dhika
a. Keisomeran karena atom karbon asimetrik, keisomeran optik
Sebelum ada teori valensi, kimiawan/fisiologis Perancis Louis Pasteur (1822-1895) telah mengenali pengaruh struktur molekul individual pada sifat gabungan molekul. Ia berhasil memisahkan asam rasemat tartarat (sebenarnya garam natrium amonium) menjadi (+) dan (-) berdasarkan arah muka hemihedral kristalnya (1848).
Kedua senyawa memiliki sifat fisika (misalnya titik leleh) dan kimia yang sama, tetapi ada perbedaan dalam sifat optik dalam larutan masing-masing senyawa. Keduanya memutar bidang polarisasi cahaya, dengan kata lain mempunyai keaktifan optik. Rotasi jenis kedua senyawa, yang mengkur kekuatan rotasi kedua senyawa, memiliki nilai absolut yang sama, namun tandanya berlawanan. Karena molekul berada bebas dalam larutan, perbedaan ini tidak dapat dijelaskan karena perbedaan struktur kristal. Sayangnya waktu itu, walaupun teori atom sudah ada, teori valensi belum ada. Dengan kondisi seperti ini Pasteur tidak dapat menjelaskan penemuannya.
Di tahun 1860-an, kimiawan Jerman Johannes Adolf Wislicenus (1835-1902) menemukan bahwa dua jenis asam laktat yang diketahui waktu itu keduanya adalah asam α-hidroksipropanoat CH3CH(OH)COOH, bukan asam β- hidroksipropanoat HOCH2CH2COOH. Ia lebih lanjut menyarankan bahwa konsep baru untuk stereoisomer harus dibuat untuk menjelaskna fenomena ini. Konsep baru ini menyatakan bahwa kedua senyawa yang memiliki rumus struktur yang sama dalam dua dimensu dapat menjadi stereoisomer bila susunan atom-atomnya di ruang berbeda.
Di tahun 1874, van’t Hoff dan Le Bel secara independen mengusulkan teori atom karbon tetrahedral. Salah satu asam laktat adalah bayangan cermin asam laktat satunya. Dengan kata lain, hubungan kedua senyawa seperti hubungan tangan kanan dan tangan kiri, dan oleh karena itu disebut dengan antipoda atau enantiomer. Berkat teori van’t Hoff dan Le Bel, bidang kimia baru, stereokimia, berkembang dengan cepat.


b. Isomer geometri
Van’t Hoff menjelaskan keisomeran asam fumarat dan maleat karena batasan rotasi di ikatan ganda, suatu penjelasan yang berbeda dengan untuk keisomeran optik. Isomer jenis ini disebut dengan isomer geometri. Dalam bentuk trans subtituennya (dalam kasus asam fumarat dan maleat, gugus karboksil) terletak di sisi yang berbeda dari ikatan rangkap, sementara dalam isomer cis-nya subtituennya terletak di sisi yang sama.
Dari dua isomer yang diisoasi, van’t Hoff menamai isomer yang mudah melepaskan air menjadi anhidrida maleat isomer cis sebab dalam isomer cis kedua gugus karboksi dekat satu sama lain. Dengan pemanasan sampai 300 °C, asam fuarat berubah menjadi anhidrida maleat. Hal ini cukup logis karena prosesnya harus melibatkan isomerisasi cis-trans yang merupakan proses dengan galangan energi yang cukup tinggi.
Karena beberapa pasangan isomer geometri telah diketahui, teori isomer geometri memberikan dukunagn yang baik bagi teori struktural van’t Hoff.

Struktur benzen
Struktur benzen menjadi enigma beberapa tahun. Di tahun 1865, Kekulé mengusulkan struktur siklik planar dengan tiga ikatan tunggal dan tiga ikatan ganda yang terhubungkan secara bergantian. Strukturnya disebut dengan struktur Kekulé. Bukti struktur semacam ini datang dari jumlah isomer benzen tersubstitusi. Dengan struktur Kekulé, akan ada tiga isomer kresol, yakni, o, m- dan p-kresol.

Struktur Kekulé tidak dapat menyelesaikan semua masalah yang berkaitan dengan struktur benzene. Bila benzene memiliki struktur seperti yang diusulkan Kekulé, akan ada dua isomer okresol, yang tidak diamati. Kekulé mempostulatkan bahwa ada kesetimbangan cepat, yang disebut dengan resonansi antara kedua struktur. Istilah resonansi kemudian digunakan dalam mekanika kuantum.
d. Struktur etana: analisis konformasional
Teori atom karbon tetrahedral dan struktur benzene memberikan fondasi teori struktur senyawa organik. Namun, van’t Hoff dan kimiawan lain mengenali bahwa masih ada masalah yang tersisa dan tidak dapat dijelaskan dengan teori karbon tetrahedral. Masalah itu adalah keisomeran yang disebabkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal.
Bila rotasi di sekitar ikatan C-C dalam 1,2-dikhloroetana CH2ClCH2Cl terbatas sebagaimana dalam kasus asam fumarat dan maleat, maka akan didapati banyak sekali isomer. Walaupun van’t Hoff awalnya menganggap adanya kemungkinan seperti itu, ia akhirnya menyimpulkan bahwa rotasinya bebas (rotasi bebas) karena tidak didapati isomer rotasional akibat batasan rotasi tersebut. Ia menambahkan bahwa struktur yang diamati adalah rata-rata dari semua struktur yang mungkin.
Di tahun 1930-an dibuktikan dengan teori dan percobaan bahwa rotasi di sekitar ikatan tunggal tidak sepenuhnya bebas. Dalam kasus etana, tolakan antara atom hidrogen yang terikat di atom karbon dekatnya akan membentuk halangan bagi rotasi bebas, dan besarnya tolakan akan bervariasi ketika rotasi tersebut berlangsung.

Pertanyaan :
1. Apa yang ditemukan kimiawan Jerman Johannes Adolf Wislicenus?
Jawab :
Dua jenis asam laktat yang diketahui waktu itu keduanya adalah asam α-hidroksipropanoat CH3CH(OH)COOH, bukan asam β- hidroksipropanoat HOCH2CH2COOH. Ia lebih lanjut menyarankan bahwa konsep baru untuk stereoisomer harus dibuat untuk menjelaskna fenomena ini. Konsep baru ini menyatakan bahwa kedua senyawa yang memiliki rumus struktur yang sama dalam dua dimensu dapat menjadi stereoisomer bila susunan atom-atomnya di ruang berbeda.
2. Apa yang dimaksud dengan isomer geometri ?
Jawab :
Keisomeran suatu asam fumarat dan maleat karena batasan rotasi di ikatan ganda, suatu penjelasan yang berbeda dengan untuk keisomeran optik.
3. Bagaimana letak asam fumarat dan maleat dalam bentu trans subsituennya dalam isomer geometri ?
Jawab :
Dalam bentuk trans subtituennya (dalam kasus asam fumarat dan maleat, gugus karboksil) terletak di sisi yang berbeda dari ikatan rangkap, sementara dalam isomer cis-nya subtituennya terletak di sisi yang sama.
4. Sebutkan dan jelaskan usulan Kekulé tentang struktur benzene ?
Jawab :
Kekulé mengusulkan struktur siklik planar dengan tiga ikatan tunggal dan tiga ikatan ganda yang terhubungkan secara bergantian. Strukturnya disebut dengan struktur Kekulé. Bukti struktur semacam ini datang dari jumlah isomer benzen tersubstitusi. Dengan struktur Kekulé, akan ada tiga isomer kresol, yakni, o, m- dan p-kresol.
5. Apa masalah yang dihadapi van’t hoff dalam teori struktur senyawa organik ?
Jawab :
Keisomeran yang disebabkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal. Bila rotasi di sekitar ikatan C-C dalam 1,2-dikhloroetana CH2ClCH2Cl terbatas sebagaimana dalam kasus asam fumarat dan maleat, maka akan didapati banyak sekali isomer. Walaupun van’t Hoff awalnya menganggap adanya kemungkinan seperti itu, ia akhirnya menyimpulkan bahwa rotasinya bebas (rotasi bebas) karena tidak didapati isomer rotasional akibat batasan rotasi tersebut. Ia menambahkan bahwa struktur yang diamati adalah rata-rata dari semua struktur yang mungkin.

Struktur senyawa organik oleh Lutfy
AMONIA
Amonia NH3 seolah diturunkan dari metana dengan menggantikan atom karbon dengan atom nitrogen dan salah satu atom hidrogen dengan pasangan elektron bebas. Jadi, amonia memiliki seolah struktur tetrahedral. Namun untuk memahami struktur amonia, anda harus mempertimbangkan inversi atom nitrogen. Perilaku amonia sangat mirip dengan payung yang tertiup sehingga terbalik. Halangan inversinya hanya 5,8 kkal mol-1, dan inversi amonia pada suhu kamar sangat cepat.

Secara prinsip, atom nitrogen dari amonia yang mengikat tiga atom atau gugus yang berbeda dapat merupakan pusat asimetrik sebab nitrogen memiliki empat substituen termasuk pasangan elektron bebas. Namun karena adanya inversi ini, atom nitrogen tidak dapat menjadi pusat asimetrik..
DIBORAN
Diharapkan reaksi antara magnesium borida dan air akan menghasilkan boron trihidrida BH3. Namun, yang didapatkan adalah diboran B2H6. Nampaknya senyawa ini tidak dapat dijelaskan dengan teori valensi sederhana, dan banyak sekalai usaha telah dilakukan untuk mengelusidasi anomali ini.
Mg3B2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + B2H6 (4.1)
Kini telah dibuktikan bahwa senyawa ini memiliki struktur aneh sebagai beikut.

Kerangka molekulnya adalah jajaran genjang yang terbentuk dari dua atom boron dan dua atom hidrogen, dan atom hidrogen terikat pada dua atom boron disebut dengan hidrogen jembatan. Empat ikatan B-H terminal secara esensi terbentuk dari tumpang tindih orbital 1s hidrogen dan orbital hibrida boron. Sebaliknya, ikatan jembatan B—H—B adalah ikatan tiga pusat, dua elektron yang terbetuk dari hibridisasi hidrogen 1s dan dua orbital hibrida boron. Keberadaan ikatan seperti ini dikonfirmasi dengan mekanika kuantum.
SENYAWA GAS MULIA
Lama sekali dipercaya bahwa gas mulia hanya ada sebagai molekul monoatomik, dan tidak membentuk senyawa. Kimiawan Kanada Neil Bartlett (1932-) menemukan spesi ionik [O2]+[PtF6]- dengan mereaksikan oksigen dengan platina heksafluorida PtF6. Ia beranggapan reaksi yang mirip dengan ini yakni reaksi antara xenon dan PtF6 akan berlangsung karena energi ionisasi pertama xenon dekat nilainya dengan energi ionisasi perrtama molekul oksigen. Di tahun 1962 ia berhasil mendapatkan senyawa gas mulia pertama Xe(PtF6)x, (x = 1, 2).
Kemudian menjadi jelas bahwa gas mulia membentuk senyawa biner dengan oksigen dan fluorin yang keduanya memiliki keelektronegativan tinggi. XeF2 adalah molekul linear dengan kelebihan elektron, sementara XeF4 merupakan satu-satunya senyawa unsur berbentuk bujur sangkar. XeF6 berbentuk oktahedron terdistorsi, dan di dekat titik lelehnya, senyawa ini ada sebagai kristal [XeF5]+F-.
FEROSEN
Ferosen adalah senyawa terdiri atas dua cincin sikopentadienil yang melapisi kedua sisi atom Fe dan senyawa ini merupakan contoh pertama kelompok senyawa yang disebut dengan senyawa sandwich.

D awal tahun 1950-an , rekasi antara siklopentadienilmagnesium bromida dan FeCl3 anhidrat dilakukan dengan harapan akan dihasilkan turuanan fulvalena. Namun, senyawa dengan struktur (C6H5)2Fe yang diperoleh. Struktur senyawa ini didapatkan sangat unik: delapan belas elektron, dua belas dari dua molekul siklopentadienil (masing-masing enam elektron) dan enam dari kulit terluar Fe. Jadi, konfigurasi elektron gas mulia dicapai dan kestabilannya kira-kira sepadan. Kedua cincin siklopentadienail berputar layaknya piringan CD musik.

Pertanyaan
1. Mengapa atom nitrogen tidak dapat menjadi pusat asimetrik ?
Jawab : karena atom nitrogen dari amonia yang mengikat tiga atom atau gugus yang berbeda dapat merupakan pusat asimetrik sebab nitrogen memiliki empat substituen termasuk pasangan elektron bebas.
2. Jelaskan kerangka molekul dari diboran ?
Jawab : jajaran genjang yang terbentuk dari dua atom boron dan dua atom hidrogen, dan atom hidrogen terikat pada dua atom boron disebut dengan hidrogen jembatan. Empat ikatan B-H terminal secara esensi terbentuk dari tumpang tindih orbital 1s hidrogen dan orbital hibrida boron. Sebaliknya, ikatan jembatan B—H—B adalah ikatan tiga pusat, dua elektron yang terbetuk dari hibridisasi hidrogen 1s dan dua orbital hibrida boron.
3. Kapan pertama kali senyawa gas mulia ditemukan ?
Jawab : tahun 1962
4. Jelaskan pengertian dari ferosen ?
Jawab : Senyawa terdiri atas dua cincin sikopentadienil yang melapisi kedua sisi atom Fe dan senyawa ini merupakan contoh pertama kelompok senyawa yang disebut dengan senyawa sandwich.
5. Bagimana konfigurasi gas mulia dapat dicapai dan kestabilannya sepadan ?
Jawab : Struktur senyawa ini didapatkan sangat unik: delapan belas elektron, dua belas dari dua molekul siklopentadienil (masing-masing enam elektron) dan enam dari kulit terluar Fe sehingga konfigurasi gas mulianya dapat dicapai dan kestabilannya sepadan.

Teori Ikatan Kimia oleh Nanda Pratama

Teori ikatan kimia sebelum abad 20
a. Afinitas kimia
Teori atom adalah premis untuk konsep ikatan kimia. Namun, teori afinitas lebih disukai kimiawan abad 18 mungkin dapat dianggap sebagai asal teori ikatan kimia modern, walaupun afinitas kimia merupakan teori reaksi kimia. Dasar teori afinitas adalah konsep „like attract like“, sesama manarik sesama. Kimiawan Perancis Étienne François Geoffroy (1672-1731) membuat tabel dengan enambelas jenis zat didaftarkan dalam urutan afinitasnya pada zat lain (Gambar 3.1). Karya ini memiliki signifikansi historis karena orang dapat memprediksi hasil reaksi dengan bantuan Gambar 3.1.

Sekitar pertengahan abad 19, kimiawan mencari cara untuk mengukur afinitas kimia dengan kuantititatif. Kimiawan Denmark Hans Peter Jargen Julius Thomsen (1826-1909) dan kimiawan Pernacis Pierre Eugene Marcelin Berthelot (1827-1907) menggunakan kalor yang dihasilkan dalam reaksi sebagai ukuran afinitas kimia. Namun, ada beberapa reaksi yang endoterm, walaupun sebagian besar reaksi eksoterm. Kemudian menjadi jelas, tidak ada hubungan yang sederhana antara kalor yang dihasilkan dalam reaksi dan afinitas kimia.
b. Dualisme Elektrokimia
Dualisme elektrokimia adalah teori ikatan kimia rasional yang pertama, dan teori ini diusulkan oleh Davy, Berzelius dkk di pertengahan pertama abad 19. Dasar teori Berzelius adalah sebagai berikut: atom berbagai unsur bermuatan positif atau negatif dalam jumlah yang berbeda, dan muatan ini adalah gaya dorong pembentukan zat. Misalnya, tembaga bermuatan listrik positif dan oksigen bermuatan negatif. Tembaga oksida terbentuk dengan kombinasi kedua unsur tersebut masih sedikit positif. Hal ini yang menyebabkan umumnya oksida logam yang agak positif dan air yang agak negatif bereaksi satu sama lain menghasilkan hidroksida. Penemuan bahwa elektrolisis oksida logam alkali menghasilkan logam dan oksigen dengan baik dijelaskan dengan dualisme elektrokimia.
Namun, ditemukan beberapa kasus yang tidak cocok dengan teori ini. Menurut aksioma Berzelius, atom hidrogen bermuatan positif dan atom khlorin bersifat negatif. Menurut teori Berzelius, walaupun asam asetat, CH3COOH, bersifat asam, asam trikhloroasetat, CCl3COOH, seharusnya basa. Berzelius percaya b ahwa muatan listrik adalah asal usul keasaman dan kebasaan. Karena penukaran hidrogen dengan khlorin, yang muatannya berlawanan, akan membentuk basa. Faktanya asam trikhloroasetat asam, bahkan lebih asam dari asam asetat Dualisme elektrokimia dengan demikian perlahan ditinggalkan.
Teori Valensi
Di paruh akhir abad 19, teori yang lebih praktis diusulkan dari bidang kimia organik. Banyak senyawa organik yang telah disintesis sebelum masa itu, dan strukturnya telah ditentukan dengan analisis kimia. Karena dijumpai banyak senyawa yang secara kimia mirip (misalnya, dalam nomenklatur saat ini sifat-sifat deret asam karboksilat), kimiawan mengusulkan beberapa teori untuk mengklasifikasikan dan mengurutkan kemiripan sifat ini. Menurut salah satu teori, satu radikal (misalnya radikal benzoil, C7H5O-) yang terdiri dari beberapa atom dianggap ekuivalen dengan satu atom dalam senyawa anorganik (Tabel 3.1). Teori lain menjelaskan bahwa kemampuan ikatan (afinitas kimia) atom tertentu yang terikat sejumlah tertentu atom lain.
Table 3.1 Beberapa contoh senyawa dengan radikal benzoil
Rumus saat itu Rumus modern Nama
C7H5O･H C6H5CHO Benzaldehida
C7H5O･OH C6H5COOH Asam benzoat
C7H5O･Cl C6H5COCl benzoil khlorida
Kimiawan Jerman Stradouity Friedrich August Kekulé (1829-1896) dan kimiawan Inggris Archibald Scott Couper (1831-1892) mengelaborasikan teori kedua menjadi teori valensi. Kekulé menganggap bahwa satu atom karbon memiliki empat satuan afinitas (dalam terminologi modern, valensi) dan menggunakan satuan afinitas ini dengan empat atom hidrogen membentuk CH4 atau berkombinasi dengan dua atom oksigen membentuk CO2. Ia juga menyarankan kemungkinan atom karbon dapat berkombinasi dengan atom karbon lain, menggunakan satu dari empat valensinya, dan setiap atom karbon dapat berkombinasi dengan atom lain termasuk atom karbon, dengan menggunakan tiga valensi sisanya.
Kekulé mengusulkan metoda menggambarkan molekul (yang disebut dengan sosis Kekulé) seperti di gambar 3.2. Pada tahap ini, valensi hanya sejenis indeks yang mengindikasikan rasio atom yang menyusun molekul.
.
Couper memformulasikan teorinya dengan cara yang mirip, tetapi ia mendahului Kekulé dalam menggunakan istilah “ikatan” yang digunakan seperti saat ini untuk menyatakan ikatan atom atom. Konsep fundamental dalam kimia organik modern, yakni rantai atom karbon, secara perlahan diformulasikan. Jadi konsep ikatan kimia digunakan oleh Kekulé dan Couper didasarkan atas teori valensi dan ikatan kimia pada dasarnya identik dengan konsep modern ikatan kimia. Harus ditekankan bahwa di abad 19 tidak mungkin menjawab pertanyaan mendasar mengapa kombinasi tetentu dua atom membentuk ikatan sementara kombinasi dua atom lain tidak akan membentuk ikatan.
















PERTANYAAN
1. mengapa teori afinitas lebih di sukai para kimiawan abad 18 ?
karena dianggap sebagai asal teori ikatan kimia modern
2. siapakah kimiawan yang menggunakan kalor yang dihasilkan dalam reaksi sebagai ukuran afinitas kimia ?
Hans Peter Jargen Julius Thomsen (1826-1909), Pierre Eugene Marcelin Berthelot (1827-1907)
3. apakah dasar teori barzelius ?
atom berbagai unsur bermuatan positif atau negatif dalam jumlah yang berbeda, dan muatan ini adalah gaya dorong pembentukan zat. Misalnya, tembaga bermuatan listrik positif dan oksigen bermuatan negatif. Tembaga oksida terbentuk dengan kombinasi kedua unsur tersebut masih sedikit positif. Hal ini yang menyebabkan umumnya oksida logam yang agak positif dan air yang agak negatif bereaksi satu sama lain menghasilkan hidroksida. Penemuan bahwa elektrolisis oksida logam alkali menghasilkan logam dan oksigen dengan baik dijelaskan dengan dualisme elektrokimia.
4. sebutkan contoh senyawa dengan radikal benzoil ?
C6H5CHO, C6H5COOH, C6H5COCl
5. siapakah yang mengusulkan metode menggambarkan molekul ?
Stradouity Friedrich August Kekulé (1829-1896)

latihan struktur atom oleh Rocky

1. Berkaitan dengan sebuah tumbukan dari sebuah atom yang tereksitasi dengan permukaan sebuah elektroda dalam vakum, sebuah elektron dapat dipancarkan sebagai elektron kedua dari permukaan dan elektron-elektron yang demikian itu dapat ditangkap oleh sebuah plat logam. Dengan menggunakan sebuah peralatan dengan sebuah pengukur arus, arus listrik yang mengalir melalui rangkaian yang menghubungkan elektroda dengan plat logam diukur sebesar 160 pA (1 C adalah muatan listrik yang dibawa oleh arus 1 A selama 1 detik). Hitunglah jumlah atom yang tereksitasi setiap detik, jika diketahui bahwa satu atom yang tereksitasi akan menghasilkan satu elektron kedua.
2. Kecepatan sebuah molekul nitrogen yang bergerak dalam atmosfer pada temperatur ruang adalah sebesar 500 ms-1. Hitunglah energi kinetik dari sebuah molekul nitrogen yang memiliki kecepatan ini dalam J atau eV.
3. Sebuah kelompok cahaya infra merah dengan panjang gelombang 3.3, 6.2, 7.7, dan 11.3 μm dipancarkan oleh materi antar bintang. Ini telah menjadi pertanyaan yang lama untuk mengetahui materi apa yang memancarkan cahaya infra merah ini. Telah diketahui dengan baik bahwa spektra infra merah dari molekul hidrokarbon dalam keadaan tidak saturasi memiliki garis spektra pada 3000 cm-1 untuk moda perenggangan CH, 1600 cm-1 dan 1300 cm-1 untuk moda perenggangan CC dan 1140 cm-1 dan 890 cm-1 untuk mode pergerakkan sudut dari CCH. Manakah dari moda-moda ini yang berkaitan dengan panjang gelombang infra merah yang tidak teridentifikasi yang berasal dari materi antar bintang.
4. Perkirakan temperatur permukaan dari sebuah bintang yang memancarkan radiasi termal dengan panjang gelombang maksimum 500 nm. Jawablah pertanyaan ini dengan melihat pada contoh 1.5.
5. Sebuah foton dipancarkan dari sebuah atom hidrogen dalam keadaan tereksitasi yang memiliki bilangan kuantum n = 2 bertabrakkan dengan atom hidrogen lain yang berada dalam keadaan n = 2 dan sebuah fotoelektron dipancarkan. Hitunglah energi kinetik dari fotoelektron itu.
6. Sebuah pancaran elektron yang dihasilkan oleh percepatan elektron dengan beda potensial sebesar 600 V diarahkan pada permukaan sebuah kristal Ni. Refleksi orde ke-2 diamati pada sudut sebesar 34.5°. Hitunglah interval bidang kisi yang saling berdampingan pada kristal.
7. Tuliskan persamaan gelombang untuk keadaan stasioner dari sebuah partikel dengan masa m yang bergerak di bawah energi potensial U(r) = ½kr2 (k > 0) bergantung hanya pada jarak r. Indikasikan kebergantungan pada koordinat tiga dimensi (x, y, z) secara eksplisit.
8. Fungsi berikut ψ1 dan ψ2 adalah fungsi gelombang untuk keadaan stasioner dari osilator harmonik satu dimensi. A, B dan a (a > 0) adalah konstanta.
1. Normalisasikan ψ1 dan ψ2. Gunakan rumus:

tentukan konstanta A dan B sedemikan hingga memenuhi kondisi ternormalisasi.
2. Substitusikan ψ1 dan ψ2 ke dalam persamaan gelombang untuk keadaan stasioner dari sebuah partikel yang berosilasi yang memiliki masa m dan konstanta gaya k. Dapatkan nilai eigen untuk ψ1 dan ψ2 dengan mentransformasikan persamaan yang telah dimasukkan menjadi sebuah bentuk yang sebanding dengan masing-masing fungsi gelombangnya.

Berkaitan dengan fungsi-fungsi di atas jawablah pertanyaan berikut (a) dan (b)
9. Dapatkan nilai ekspektasi dari koordinat posisi untuk sebuah partikel dalam sebuah kotak satu dimensi dengan panjang L.
10. Tunjukkan bahwa fungsi harmonik sperikal Y1,1, Y1,0 dan Y1,−1 adalah fungsi eigen dari operator untuk kuadrat dari momentum sudut orbital. Konfirmasikan bahwa nilai eigen untuk ketiga fungsi ini adalah sama. Buktikan bahwa setiap kombinasi linier dari ketiga fungsi ini juga sebuah fungsi eigen dari operator untuk kuadrat dari momentum sudut orbital dan bahwa nilai eigennya juga sesuai dengan nilai eigen dari ketiga fungsi ini.

Umumnya energi orbital atom poli-elektron meningkat dengan urutan 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p. Tentukan konfigurasi elektron 26Fe, 40Zr, 52Te di keadaan dasarnya. Bila Anda tidak dapat menyelesaikan soal ini, kembali kerjakan soal ini setelah menyelesaikan Bab 5.

2.6 Jawab:

26Fe; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)6(4s)2

40Zr; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)2(5s)2

52Te; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(5s)2(5p)4

model atom oleh Dhika

Model Atom

Model Atom John Dalton
John Dalton ( 1766-1844) ilmuwan inggris yang telah lama berkecimpung dalam bidang meteorology, yaitu studi tentang cuaca. Pengamatannya terhadap komposisi udara memimpinnya meneliti sifat-sifat gas. Ia menemukan bahwa gas-gas bergabung seolah-olah mereka disusun oleh partikel-partikel individu. Partikel-partikel ini adalah atom-atom Demokritus.
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap". Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
2. Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain. Misalnya, atom perak tidak dapat berubah menjadi atom besi.
3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
5. Pada suatu reaksi kimia, atom-atom berpisah kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula, tetapi masa keseluruhannya tetap. Gagasan ini sesuai dengan hukum Lavoisier yang berbunyi : “ massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:



Kelemahan Model Atom Dalton
Kelebihan
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom
Kelemahan
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.



Model Atom J. J Thomson
Dalam percobaanya pada tahun 1897, Thomson menggunakan sebuah tabung sinar katoda. Hampir semua udara didalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan udara dalam tabung kira-kira 0,01 mmHg. Beda potensial V ini mempercepat partikel-partikel bermuatan negatif yang keluar dari katoda menuju ke anoda. Kecepatan partikel keluar dari katoda, v, dapat dihitung dari fakta bahwa energi potensial listrik yang diterima partikel bermuatan e dari beda potensial V, yaitu Ep = eV, diubah menjadi energy kinetik elektron keluar dari katoda, yaitu Ek = ½ mv2.
Thomson berhasil menemukan nilai e/m dari electron dan menarik kesimpulan penting bahwa elektro pastilah partikel paling dasar dari setiap materi. Ini berarti bahwa electron bagian dari atom. Thomson menyatakan bahwa electron adalah bagian dari atom sehingga dia yakin bahwa massa electron pastilah jauh lebih kecil daripada massa atom. Walaupun demikian, ia sendiri tak dapat menentukan massa electron.
Thomson kemudian mengusulkan model atom sebagai berikut :



Atom berbentuk bola padat dengan muatan-muatan listrik positif tersebar merata di seluruh bagian bola; muatan-muatan positif ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang melekat pada bola padat bermuatan positif tersebut, seperti kismis yang melekat pada sebuah kue. Oleh karena itu, model atom Thomson dikenal dengan sebutan model atom kue kismis ( plumb pudding atomic model ).
Kelebihan
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.


Model atom Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan beberapa berikut:
1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Dari hasil percobaan Rutherford tampak bahwa model atom Thomson yang menyatakan bahwa massa atom tersebar merata dalam seluruh atom tidak dapat diterima lagi. Berdasarkan tiga kesimpulan yang didapat dari percobaanya, Rutherford mengajukan model atom baru, yang disebut model atom Rutherford, yang berbunyi sebagai berikut:
1. Semua muatan positif dan sebagai besar masa atom berkumpul pada sebuah titik ditengah-tengah atom, yang disebut inti atom.
2. Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan, seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari.


Kelemahan model atom Rutherford :
• Electron bermuatan negative. Inti atom bermuatan positif. Dengan demikian akan timbul gaya coulomb pada electron. Gaya ini berfungsi sebagai gaya sentripetal yang menjaga gerka electron tetap pada lintasannya. Gaya sentripetal ini meyebabkan electron dipercepat. Dari teori elektromagnetik Maxwell, muatan electron yang dipercepat akan memancarkan gelombang gelombang elektromagnetik, karenanya energy electron akan berkurang. Jadi atom pada model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan kestabilan.


Model Atom Niels Bohr
Di dalam fisika atom, model Bohr adalah model atom yang diperkenalkan oleh Niels Bohr pada 1913. Model ini menggambarkan atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti — mirip sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan oleh gaya elektrostatik. Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Niels Bohr mengusulkan, pada 1913, apa yang sekarang disebut model atom Bohr. Dua gagasan kunci adalah:
1. Elektron-elektron bergerak di dalam orbit-orbit dan memiliki momenta yang terkuantisasi, dan dengan demikian energi yang terkuantisasi. Ini berarti tidak setiap orbit, melainkan hanya beberapa orbit spesifik yang dimungkinkan ada yang berada pada jarak yang spesifik dari inti.
2. Radiasi dipancarkan oleh atom ketika electron “ melompat” dari suatu keadaan stasioner yang energinya lebih tinggi ke keadaan stasioner lain yang energinya lebih rendah. Lompatan ini tidak dapat digambarkan atau diperlakukan secara fisika klasik. Frekuensi dari foton yang dipancarkan dalam lompatan sama sekali tidak bergantung pada frekuensi gerak electron pada orbitnya.
3. Elektron-elektron tidak akan kehilangan energi secara perlahan-lahan sebagaimana mereka bergerak di dalam orbit, melainkan akan tetap stabil di dalam sebuah orbit yang tidak meluruh.

Persamaan :


Dengan demikian, tingkat energi terendah untuk atom hidrogen (n = 1) adalah -13.6 eV. Tingkat energi berikutnya (n = 2) adalah -3.4 eV. Tingkat energi ketiga (n = 3) adalah -1.51 eV, dan seterusnya. Harga-harga energi ini adalah negatif, yang menyatakan bahwa elektron berada dalam keadaan terikat dengan proton. Harga energi yang positif berhubungan dengan atom yang berada dalam keadaan terionisasi yaitu ketika elektron tidak lagi terikat, tetapi dalam keadaan tersebar.
Kelemahan Model Atom Niels Bohr :
1. Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak.
2. Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia

Model Atom Modern
Dikembangkan berdasarkan teori mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli :
a) Louis Victor de Broglie
Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang.
b) Werner Heisenberg
Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.
c) Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr)
Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
Model atom Modern :
a) Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom.
b) Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
c) Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
• Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan.
• Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan dan sebaliknya.

DASAR-DASAR TEORI KUANTUM KLASIK

Dasar-dasar teori kuantum klasik

a. Spektrum atom
Bila logam atau senyawanya dipanaskan di pembakar, warna khas logam akan muncul. Ini yang dikenal dengan reaksi nyala. Bila warna ini dipisahkan dengan prisma, beberapa garis spektra akan muncul, dan panjang gelombang setiap garis khas untuk logam yang digunakan. Misalnya, garis kuning natrium berkaitan dengan dua garis kuning dalam spektrumnya dalam daerah sinar tampak, dan panjang gelombang kedua garis ini adalah 5,890 x 10-7 m dan 5,896 x 10-7 m.
Bila gas ada dalam tabung vakum, dan diberi beda potensial tinggi, gas akan terlucuti dan memancarkan cahaya. Pemisahan cahaya yang dihasilkan dengan prisma akan menghasilkan garis spektra garis diskontinyu. Karena panjang gelombang cahaya khas bagi atom, spektrum ini disebut dengan spektrum atom.
Fisikawan Swiss Johann Jakob Balmer (1825-1898) memisahkan cahaya yang diemisikan oleh hidrogen bertekanan rendah. Ia mengenali bahwa panjang gelombang λ deretan garis spektra ini dapat dengan akurat diungkapkan dalam persamaan sederhana (1885). Fisikawan Swedia Johannes Robert Rydberg (1854-1919) menemukan bahwa bilangan gelombang σ garis spektra dapat diungkapkan dengan persamaan berikut (1889).

Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 × 107 m−1.
Deret Lyman (m = 1)
dengan n = 2, 3, 4, ….
Deret Balmer (m = 2)
dengan n = 3, 4, 5 ….
Deret Paschen (m = 3)
dengan n = 4, 5, 6 ….
Deret Bracket (m = 4)
dengan n = 5, 6, 7, ….
- Deret Pfund (m = 5)
dengan n = 6, 7, 8 ….
Jumlah gelombang dalam satuan panjang (misalnya, per 1 cm)
ni dan nj bilangan positif bulat(ni < nj) dan R adalah tetapan khas untuk gas yang digunakan. Untuk hidrogen R bernilai 1,09678 x 107 m-1.
Umumnya bilangan gelombang garis spektra atom hodrogen dapat diungkapkan sebagai perbedaan dua suku R/n2. Spektra atom gas lain jauh lebih rumit, tetapi sekali lagi bilangan gelombangnya juga dapat diungkapkan sebagai perbedaan dua suku.
b. Teori Bohr
Di akhir abad 19, fisikawan mengalami kesukaran dalam memahami hubungan antara panjang gelombang radiasi dari benda yang dipanaskan dan intesitasnya. Terdapat perbedaan yang besar antara prediksi berdasarkan teori elektromagnetisme dan hasil percobaan. Fisikawan Jerman Max Karl Ludwig Planck (1858-1947) berusaha menyelesaikan masalahyang telah mengecewakan fisikawan tahun-tahun itu dengan mengenalkan hipotesis baru yang kemudian disebut dengan hipotesis kuantum (1900).
Berdasarkan hipotesisnya, sistem fisik tidak dapat memiliki energi sembarang tetapi hanya diizinkan pada nilai-nilai tertentu. Dengan radiasi termal, yakni radiasi energi gelombang elektromagnetik dari zat, gelombang elektromagnetik dengan frekuensi ν dari permukaan padatan akan dihasilkan dari suatu osilator yang berosilasi di permukaan padatan pada frekuensi tersebut. Berdasarkan hipotesis Planck, energi osilator ini hanya dapat memiliki nilai diskontinyu sebagaimana diungkapkan dalam persamaan berikut.
ε=nhν(n = 1, 2, 3,….) … (2.2)
n adalah bilangan bulat positif dan h adalah tetapan, 6,626 x 10-34 J s, yang disebut dengan tetapan Planck.
Ide baru bahwa energi adalah kuantitas yang diskontinyu tidak dengan mudah diterima komunitas ilmiah waktu itu. Planck sendiri menganggap ide yang ia usulkan hanyalah hipotesis yang hanya diperlukan untuk menyelesaikan masalah radiasi dari padatan. Ia tidak bertjuan meluaskan hipotesisnya menjadi prinsip umum.
Fenomena emisi elektron dari permukaan logam yang diradiasi cahaya (foto-iradiasi) disebut dengan efek fotolistrik. Untuk logam tertentu, emisi hanya akan terjadi bila frekuensi sinar yang dijatuhkan di atas nilai tertentu yang khas untuk logam tersebut. Alasan di balik gejala ini waktu itu belum diketahui. Einstein dapat menjelaskan fenomena ini dengan menerapkan hipotesis kuantum pada efek fotoelektrik (1905). Sekitar waktu itu, ilmuwan mulai percaya bahwa hipotesis kuantum merupakan prinsip umum yang mengatur dunia mikroskopik.
Fisikawan Denmark Niels Hendrik David Bohr (1885-1962) berusaha mengkombinasikan hipotesis kunatum Planck dengan fisika klasik untuk menjelaskan spektra atom yang diskontinyu. Bohr membuat beberapa asumsi seperti diberikan di bawah ini.
Teori Bohr
1. Elektron dalam atom diizinkan pada keadaan stasioner tertentu. Setiap keadaan stasioner berkaitan dengan energi tertentu.
2. Tidak ada energi yang dipancarkan bila elektron berada dalam keadaan stasioner ini. Bila elektron berpindah dari keadaan stasioner berenergi tinggi ke keadaan stasioner berenergi lebih rendah, akan terjadi pemancaran energi. Jumlah energinya, h ν, sama dengan perbedaan energi antara kedua keadaan stasioner tersebut.
3. Dalam keadaan stasioner manapun, elektron bergerak dalam orbit sirkular sekitar inti.
4. Elektron diizinkan bergerak dengan suatu momentum sudut yang merupakan kelipatan bilangan bulat h/2π, yakni
mvr = n(h/2π), n = 1, 2, 3,. … (2.3)
Energi elektron yang dimiliki atom hidrogen dapat dihitung dengan menggunakan hipotesis ini. Di mekanika klasik, gaya elektrostatik yang bekerja pada elektron dan gaya sentrifugal yang di asilkan akan saling menyetimbangkan. Jadi,
e2/4πε0r2 = mv2/r … (2.4)
Dalam persamaan 2.3 dan 2.4, e, m dan v adalah muatan, massa dan kecepatan elektron, r adalah jarak antara elektron dan inti, dan ε0 adalah tetapan dielektrik vakum, 8,8542 x 10-2 C2 N-1 m2.
c. Spektra atom hidrogen

Spektrum cahaya seperti gambar diatas disebut sebagai “spectrum kontinu”, spectrum jenis ini terdiri dari semua panjang gelombang cahaya tampak (visible light).
Hal yang berbeda terjadi apabila kita melihat spectrum dari gas hydrogen, gas hydrogen dalam wadah tertutup diberi percikan api yang bersal dari dari sumber listrik bertegangan tinggi, maka molekul-molekul gas hydrogen akan menyerap energi ini yang menyebabkan sebagian ikatan H-H dalam H2 terputus, sehingga dihasilkan atom hydrogen yang “tereksitasi”, yaitu atom hydrogen yang kelebihan energi.
Kelebihan energi ini nantinya akan di emisikan dalam bentuk cahaya dalam berbagai macam panjang gelombang, dan apabila cahaya tampak yang dihasilkan dari emisi atom hydrogen ini dilewatkan pada prisma akan dihasilkan spectrum seperti gambar dibawah:

Spectrum seperti gambar diatas disebut sebagai “spectrum garis” dan gambar diatas adalah spectrum atom hydrogen.
Suku tetapan yang dihitung untuk kasus nj = 2 dan ni = 1 didapatkan identik dengan nilai yang didapatkan sebelumnya oelh Rydberg untuk atom hidrogen (lihat persamaan 2.1). Nilai yang secara teoritik didapatkan oleh Bohr (1,0973 x 10-7 m -1) disebut dengan konstanta Rydberg R∞. Deretan nilai frekuensi uang dihitung dengan memasukkan nj = 1, 2, 3, … berkaitan dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan elektron yang kembali dari keadaan tereksitasi ke tiga keadaan stasioner, n = 1, n =2 dan n = 3. Nilai-nilai didapatkan dengan perhitungan adalah nilai yang telah didapatkan dari spektra atom hidrogen. Ketiga deret tersebut berturut-turut dinamakan deret Lyman, Balmer dan Paschen. Ini mengindikasikan bahwa teori Bohr dapat secara tepat memprediksi spektra atom hydrogen.

d. Hukum Moseley
Fisikawan Inggris Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915) mendapatkan, dengan menembakkan elektron berkecepatan tinggi pada anoda logam, bahwa frekuensi sinar-X yang dipancarkan khas bahan anodanya. Spektranya disebut dengan sinar-X karakteristik. Ia menginterpretasikan hasilnya dengan menggunakan teori Bohr, dan mendapatkan bahwa panjang gelombang λ sinar- X berkaitan dengan muatan listrik Z inti. Menurut Moseley, terdapat hubungan antara dua nilai ini.
1/λ = c(Z – s)2 … (2.11)
c dan s adalah tetapan yang berlaku untuk semua unsur, dan Z adalah bilangan bulat.
Bila unsur-unsur disusun dalam urutan sesuai dengan posisinya dalam tebel periodic, nilai Z setiap unsur berdekatan akan meningkat satu dari satu unsur ke unsur berikutnya. Moseley dengan benar menginterpretasikan nilai Z.
Pada 1913, dengan menggunakan spektrum sinar-X yang diperoleh dari difraksi dalam kristal, ia menemukan hubungan sistematis antara panjang gelombang dipikirkan sebagai nomor yang berubah-ubah, berdasar pada urutan berat atom, namun bisa berubah bila perlu (sebagai contoh, oleh Dmitri Mendeleyev) untuk menaruh unsur di tempat yang semestinya pada tabel periodik. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom itu tetap namun memiliki dasar yang bisa diukur melalui eksperimen. Di samping itu, Moseley menunjukkan bahwa ada pemisah dalam urutan pada nomor 43, 61 dan 75 (kini diketahui bersifat radioaktif, tidak terjadi secara alamiah, berturut-turut teknesium dan prometium, dan unsur rhenium yang terjadi secara alamiah dan ditemukan belakangan last). Sebelumnya Dmitri Ivanovich Mendeleyev telah memperkirakan teknesium, dan Bohuslav Brauner telah memprediksikan prometium; Moseley menyatakan prediksi mereka, memprediksikan sebuah unsur lain yang tak ditemukan, dan menyatakan tidak ada pemisah lain pada tabel periodik antara aluminum dan emas.
Pada 1914 ia berhenti di Manchester untuk kembali ke Oxford untuk meneruskan penelitiannya, namun saat PD I pecah, ia banting setir pekerjaan dengan menawarkan dan mendaftarkan diri pada Royal Engineers. Ia berperang di Gallipoli, di mana ia terbunuh oleh seorang sniper pada 1915. Banyak orang yang telah berspekulasi bahwa ia bisa memenangkan Haidh Nobel.

e. Keterbatasan teori Bohr
Keberhasilan teori Bohr begitu menakjubkan. Teori Bohr dengan sangat baik menggambarkan struktur atom hidrogen, dengan elektron berotasi mengelilingi inti dalam orbit melingkar. Kemudian menjadi jelas bahwa ada keterbatasan dalam teori ini. Seetelah berbagai penyempurnaan, teori Bohr mampu menerangkankan spektrum atom mirip hidrogen dengan satu elektron seperti ion helium He+. Namun, spektra atom atom poli-elektronik tidak dapat dijelaskan. Selain itu, tidak ada penjelasan persuasif tentang ikatan kimia dapat diperoleh. Dengan kata lain, teori Bohr adalah satu langkah ke arah teori struktur atom yang dapat berlaku bagi semua atom dan ikatan kimia. Pentingnya teori Bohr tidak dapat diremehkan karena teori ini dengan jelas menunjukkan pentingnya teori kunatum untuk memahami struktur atom, dan secara lebih umum struktur materi.

PERTANYAAN

Pertanyaan subbab 6

1. Apa yang akan terjadi apabila logam atau senyawanya dipanaskan dipembakar dan apa yang akan ditimbulkan dari peristiwa tersebut?

Jawab :
Bila logam atau senyawanya dipanaskan di pembakar, warna khas logam akan muncul. Ini yang dikenal dengan reaksi nyala. Bila warna ini dipisahkan dengan prisma, beberapa garis spektra akan muncul, dan panjang gelombang setiap garis khas untuk logam yang digunakan. Misalnya, garis kuning natrium berkaitan dengan dua garis kuning dalam spektrumnya dalam daerah sinar tampak, dan panjang gelombang kedua garis ini adalah 5,890 x 10-7 m dan 5,896 x 10-7 m.
2. Berapa panjang gelombang terbesar yang dipancarkan oleh atom hydrogen pada spectrum deret Balmer, terjadi bila electron berpindah dari lintasan dengan bilangan kuantum?

Jawab :

Panjang gelombang yang dipancarkan atom hydrogen adalah :



m : 1; n : 2,3…….. ( deret lyman )
m : 2; n : 3,4…….. ( deret balmer )
m : 3; n : 4,5…….. ( deret paschen )

Panjang gelombang terbesar yang dihasilkan pada deret balmer adalah bila electron loncat dari :
n : 3 ke m : 2

3. Apa penjelasan dari fungsi fisika klasik yang menjelaskan gerak electron pada orbit-orbit stasioner?

Jawab :

Electron tidak dapat berputar di sekitar inti melalui setiap orbit, tetapi electron hanya melalui orbit-orbit stabil tertentu tanpa meradiasikan energy. Orbit stabil ini disebut orbit stasioner yang memiliki energy tertentu yang tetap.

4. Apa arti penting dari spectrum atom hydrogen yang ditetapkan oleh postulat planck?
Jawab :
Garis-garis cahaya pada spectrum diatas berkorespondensi pada panjang gelombang tertentu, satu garis mewakili satu panjang gelombang yang menunjukan tingkatan energi tertentu.
Spektrum garis atom hydrogen mengindikasikan bahwa elektron dalam atom hydrogen menempati tingkatan energi tertentu, atau dengan kata lain energi elektron dalam atom hydrogen sudah terkuantisasi. Apabila semua tingakatn energi diperbolehkan dalam atom hydrogen maka tentunya spectrum atom hydrogen akan menghasilkan spectrum kontinu.
Hal ini tentu saja sangat sesuai dengan postulat Plank, yang menyatakan bahwa perubahan energi diantara tingkat energi atom hydrogen yang berbeda dihasilkan hanya pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan panjang gelombang cahaya yang diemisikan.
5. Apa yang didapat dari hasil penemuan pada hukum Moseley?

Jawab :
Dengan menggunakan spektrum sinar-X yang diperoleh dari difraksi dalam kristal, ia menemukan hubungan sistematis antara panjang gelombang dipikirkan sebagai nomor yang berubah-ubah, berdasar pada urutan berat atom, namun bisa berubah bila perlu (sebagai contoh, oleh Dmitri Mendeleyev) untuk menaruh unsur di tempat yang semestinya pada tabel periodik. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom itu tetap namun memiliki dasar yang bisa diukur melalui eksperimen. Di samping itu, Moseley menunjukkan bahwa ada pemisah dalam urutan pada nomor 43, 61 dan 75 (kini diketahui bersifat radioaktif, tidak terjadi secara alamiah, berturut-turut teknesium dan prometium, dan unsur rhenium yang terjadi secara alamiah dan ditemukan belakangan last). Sebelumnya Dmitri Ivanovich Mendeleyev telah memperkirakan teknesium, dan Bohuslav Brauner telah memprediksikan prometium; Moseley menyatakan prediksi mereka, memprediksikan sebuah unsur lain yang tak ditemukan, dan menyatakan tidak ada pemisah lain pada tabel periodik antara aluminum dan emas.




Pertanyaan subbab 5
1. Bagaimana bunyi dari pendapat yang dikemukakan oleh J. Dalton pada eksprimen-eksprimen mengenai atom?

Jawab :

John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap".

2. Mengapa Thomson menyimpulkan bahwa elektro adalah unsur pokok dari semua materi ?

Jawab :
Thomson berhasil menemukan nilai e/m dari electron dan menarik kesimpulan penting bahwa elektro pastilah partikel paling dasar dari setiap materi. Ini berarti bahwa electron bagian dari atom. Thomson menyatakan bahwa electron adalah bagian dari atom sehingga dia yakin bahwa massa electron pastilah jauh lebih kecil daripada massa atom. Walaupun demikian, ia sendiri tak dapat menentukan massa electron.
3. Mengapa model atom Rutherford dianalogikan dengan model tata surya ?

Jawab :
Karena Semua muatan positif dan sebagai besar masa atom berkumpul pada sebuah titik ditengah-tengah atom, yang disebut inti atom. Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan, seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari.
4. Apa yang disebabkan dari frekuensi foton cahaya yang dipancarkan berhubungan dalam energy atom ?

Jawab :

Karena sebagai ganti Radiasi dipancarkan oleh atom ketika electron “ melompat” dari suatu keadaan stasioner yang energinya lebih tinggi ke keadaan stasioner lain yang energinya lebih rendah. Lompatan ini tidak dapat digambarkan atau diperlakukan secara fisika klasik. Frekuensi dari foton yang dipancarkan dalam lompatan sama sekali tidak bergantung pada frekuensi gerak electron pada orbitnya.
5. Sebutkan dan jelaskan model atom modern ?

Jawab :

a) Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom.
b) Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
c) Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
• Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan.
Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan dan sebaliknya.

STOIKIOMETRI

STOIKIOMETRI
Sebagian besar reaksi kimia, baik yang terjadi dialam maupun yang terjadi di laboratorium dan di industry berlangsung dalam bentuk larutan. Zat-zat makanan sebelum disebarkan oleh darah ke seluruh tubuh, terlebih dahulu di ubah menjadi zat yang mudah larut. Demikian pula dengan tumbuh-tumbuhan yng mengambil mineral dan makanan dari tanah dalam bentuk larutan.

A. Reaksi dalam Larutan
1. Pengamatan Reaksi dalam Larutan
Reaksi kimia banyak di temukan dalam kehidupan sehari-hari. Ada yang berlangsung secara alamiah, ada pula yang dilakukan oleh manusia. Reaksi kimia terjadi di dalam saluran pencernaan sesaat setelah makan berlangsung secara alami.

2. Jenis-Jenis Reaksi dalam Larutan
Kita mengetahui bahwa keberlangsungan suatu reaksi kimia dapat diamati dari adanya perubahan yang terjadi. Perubahan itu antara lain perubahan warna, perubahan suhu, terbentuknya endapan, dan terbentuknya gas.

a. Reksi Penetralan Asam-Basa
Larutan yang bersifat asam dapat berubah menjasi netral jika ditambahkan larutan basa dengan perbandingan tertentu. Demikian pula sebaliknya, larutan yang bersifat basa dapat berubah menjadi netral jika ditambahkan larutan asam dengan perbandingan tertentu. Perubahan sifat ini menunjukan bahwa pada pencampuran larutan asam dengan basa atau sebaliknya, terjadi suatu reaksi. Reaksi asam dan basa menghasilkan garam dan air.

Asam + Basa = Garam + Air


b. Reaksi Pembentukan Endapan
Reaksi zat-zat tertentu dapat menhasilkan zat-zat yang sukar larut dalam air sehingga mengendap. Pembentukan endapan menunjukan perubahan sifat kelarutan.

c. Reaksi Pembentukan Gas
1) Reaksi Pembentukan Gas Hidrogen (H2)
2) Reaksi Pembentukan Gas Karbon Dioksida (CO2)

3. Perhitungan Kimia
a. Konsep Mol
Mol menyatakan satuan jumlah zat. Beberapa rumusan yang menyatakan hubungan antara jumlah mol, massa, jumlah partikel, volume, serta kemolaran atau normalitas dapat kita pelajari dalam uraian berikut.



keterangan :
n = jumlah mol Mr = massa molekul relatif
m = massa zat V = volume (L)
Ar = massa atom relative M = kemolaran (M)

b. Pengertian Koefisien Reaksi
Koefisien reaksi menunjukan perbandingan mol zat-zat yang bereaksi.

4. Pereaksi Pembatas
Jika jumlah mol suatu pereaksi diketahui, kita harus menentukan jumlah mol pereaksi yang habis bereaksi (pereaksi pembatas). Disebut pereaksi pembatas karena menentukan mol zat hasil pereaksi. Pereaksi pembatas ditentukan dengan cara membandingkan jumlah mol setiap pereaksi sesuai dengan koefisien reaksi.

B. Titrasi Asam-Basa
Terdapat dua cara menentukan konsentrasi (kemolaran) suatu larutan. Cara pertama membuat larutan dengan konsentrasi tertentu, yaitu dengan menimbang zat secara tepat menggunakan peralatan yang akurat. Cara kedua menggunakan perkiraan jumlah zat pelarut, kemudian konsentrasinya ditentukan dengan metode titrasi. Titrasi adalah metode analisis kuantitatif untuk menentukan kadar suatu larutan.
Berdasarkan pengertian titrasi, titrasi asam-basa merupakan metode penentuan kadar larutan asam dengan zat peniter (zat penetrasi) suatu larutan basa atau penentuan kadar larutan basa dengan zat peniter suatu larutan asam. Titik akhir titrasi adalah kondisi pada saat terjadi perubahan warna dari indicator.

1. Kurva Titrasi
Karakteristik kurva titrasi ini berbeda-beda, bergantung pada jenis asam dan basa yang direaksikannya. Berikut ini adalah empat jenis kurva titrasi.
a. Titrasi Asam Kuat oleh Basa Kuat
b. Titrasi Basa Kuat oleh Asam Kuat
c. Titrasi Asam Lemah oleh Basa Kuat
d. Titrsi Basa Lemah oleh Asam Kuat

2. Merancang Titrasi Asam-Basa
Titrasi asam-basa dilakukan dengan menggunkan buret atau jika diperkirakan jumlah zat peniter sedikit dapat juga menggunakan pipet ukur. Akan tetapi, penggunaan pipet ukur untuk titrasi ini memberikan hasil yang tidak akurat karena berupa perkiraan.


3. Perhitungan Titrasi Asam-Basa
Untuk larutan asam berlaku :
Jumlah grek = jumlah mol x a
Adapun untuk larutan basa, berlaku :
Jumlah grek = jumlah mol x b

Istilah untuk menyatakan konsentrasi larutan yang berkaitan dengan jumlah grek adalah kenormalan. Kenormalan (N) menyatakan jumlah gram ekuivalen (grek) zat terlarut dalam setiap liter larutan.


Keterangan : N = kenormalan (N)
V = volume (L)
Dengan demikian, pada keadaan netral, berlaku hubungan :
Jumlah grek asam = Jumlah grek basa
Va x Na = Vb x Nb
Keterangan : Va = volume asam (L)
Na = kenormalan asam (N)
Vb = volume basa (L)
Nb = kenormalan basa (N)
4. Penerapan Titrasi Asam-Basa
Asam yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah asam cuka atau asam asetat. Asam ini bberperan sebagai pengawet atau pemberi rasa asam dalam makanan, seperti sambal cabe, saos tomat,acar, bakso, dan pempek.

PENERAPAN ELEKTRON
A. Kofigurasi Elektron
Konfigurasi elektron merupakan cara penyusunan elektron dalam suatu atom. Penulisan konfigurasi electron berdasarkan jumlah electron dalam setip kulit (cara K, L, M, N). cara ini hanya dapat digunakan untuk atom-atom yang terletak pada golongan IA-VIIIA. Cara menuliskan konfigurasi elektron berdasarkan jumlah electron dalam subkulit. Dengan cara ini, konfigurasi electron semua atom dapat dituliskan. Ada beberapa aturan yang ditetapkan dalam penulisan konfigurasi electron.
a. Aturan Aufbau
Penulisan konfigurasi electron didasarkan pada Aturan Aufbau. Kata aufbau berasal dari bahasa Jerman yang berarti meningkat. Menurut aturan Aufbau :
Electron secara bertahap menempati orbital dimulai dari yang berenergi paling rendah. Setelah orbital berenergi rendah terisi penuh, electron menempati orbital yang energinya satu tingkat lebih tinggi, dan seterusnya sampai semua electron dalam atom menempati orbitalnya.
b. Penyingkatan Penulisan Konfigurasi Elektron
Penulisan konfigurasi electron dapat disingkat berdasarkan konfigurasi elektrin gas mulia.
Untuk atom-atom yang memiliki electron pada subkulit d, konfigurasi elektronnya dapat dituliskan dengan dua cara :
1) Berdasarkan urutan subkulit, atu
2) Berdasarkan urutan nomor kulit
c. Penulisan Konfigurasi Elektron untuk Ion
Untuk atom-atom yang bermuatan, cara penulisan konfigurasi elektronnya berbeda dengan penulisan konfigurasi electron atom pada keadaan netral. Atom bermuatan positif telah melepaskan electron sehingga jumlah elektronnya berkurang. Adapun atom bermuatan negative telah menerima electron sehingga jumlah elektronnya bertambah. Jumlah electron yang dilepaskan atau diterima bergantung pada jumlah muatannya.
Pada keadaan netral, jumlah electron sama dengan jumlah proton. Adapun pada atom yang bermuatan ion, jumlah electron tidak sama dengan jumlah proton. Untuk ion positif, jumlah proton dapat ditentukan dengan cara menjumlahkan jumlah electron dan jumlah muatan. Untuk ion negative, menentukan jumlah proton sama dengan jumlah electron dikurangi jumlah muatan.
d. Orbital Penuh dan Setengah Penuh
Setiap unsure memiliki kecenderungan untuk mencapai keadaan stabil. Orbital yang terisi penuh atu setengah penuh oleh electron lebih stabil daripada orbital yang tidak penuh atau tidak setengah penuh. Kestabilan orbital ini dapat dilihat dari nilai energy ionisasinya. Energy ionisasi atom yang memiliki orbital penuh atau setengah penuh lebih besar daripada atom yang berorbital tidak penuh atau tidak setengah penuh.

B. Hubungan Konfigurasi Elektron dan Sistem Periodik
1. Golongan Unsur-Unsur
Nomor golongan suatu unsure menunjukan jumlah electron valensi unsure tersebut pada subkulit tertentu. Golongan juga menunjukan kelompok unsure-unsur yang memiliki kemiripan sifat. Terdapat enam belas golongan (terdiri atas golongan IA-VIIIA da golongan IB-VIIIB) yang digambarkn dalam delapan belas lajur vertical. Satu golongan, yaitu golongan VIIIB menempati tiga lajur vertical.
Golongan di bagi menjadi dua kelompok besar, yaitu :
a. Golongan A
b. Golongan B
2. Periode Unsur-Unsur
Periode menunjukan kulit terluar yang sudah terisi electron. Dalam system periodic terdapat 7 periode dan 18 golongan. Penentuan nomor periode dilakukan dengan cara menentukan nilai n terbesar.
Nomor periode suatu unsure dapat ditentukan dengan langkah-langkah berikut :
1) Tentukan konfigurasi electron unsure tersebut.
2) Susun ulang konfigurasi electron berdasarkan urutan kulit atom
3) Nomor periode = nomor kulit terbesar

Pertanyaan :
1. apabila larutan asam ditambahkan dengan larutan basa maka yang terjadi adalah ? … larutan tersebut akan berubah menjadi netral.
2. sebutkan jenis-jenis reaksi dalam larutan ? … - reaksi penetralan asam-basa, -reaksi pembentukan endapan, -reaksi pembentukan gas.
3. apakah kegunaan dari pereaksi pembatas ? … sebagai pembatas untuk menentukan mol zat hasil pereaksi.
4. sebutkan 4 jenis kurva titrasi ? . . –titrasi asam kuat oleh basa kuat, -titrasi basa kuat oleh asam kuat, -titrasi asam lemah oleh basa kuat, -titrasi basa lemah oleh asam kuat.
5. tentukan 2 cara dalam menentukan konsentrasi suatu larutan ? . . . 1. membuat larutan dengan konsentrasi tertentu, yaitu dengan menimbagn zat secara tepat menggunakan peralatan yang akurat. 2. menggunakan perkiraan jumlah zat yang terlarut dan perkiraan jumlah zat pelarut, kemudian konsentrasinya ditentukan dengan metode titrasi.

1. sebutkan aturan-aturan cara penulisan konfigurasi electron ? . .- aturan aufbau, -penyingkatan penulisan konfigurasi electron, -penulisan konfigurasi electron untuk ion, -orbital penuh dan setengah penuh.
2. sebutkanlah golongan-golongan unsure ? . .- golongan A, -golongan B.
3. sebutkan langkah-langkah menentukan nomor periode suatu unsure ?. . –tentukan konfigurasi electron unsure tersebut, -susub ulang konfigurasi electron berdasarkan urutan kulit atom, -nomor periode = nomor kulit terbesar.
4. apakah kegunaan dari Nomor Golongan ? . . untuk menunjukan jumlah electron valensi unsure tersebut pada subkulit tertentu.
5. jumlah electron yang dilepaskan atau diterima bergantung pada ? . . jumlah muatannya.

Komponen-komponen materi
a. Atom
Dunia Kimia berdasarkan teori atom, satuan terkecil materi adalah atom. Materi didefinisikan sebagai kumpulan atom. Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron. Diameter inti sekitar 10–15-10–14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.
Massa proton sekitar 1,67 x 10–27 kg dan memiliki muatan positif, 1,60 x 10–19 C (Coulomb). Muatan ini adalah satuan muatan listrik terkecil dan disebut muatan listrik elementer. Inti memiliki muatan listrik positif yang jumlahnya bergantung pada jumlah proton yang dikandungnya. Massa neutron hampir sama dengan massa proton, tetapi neutron tidak memiliki muatan listrik. Elektron adalah partikel dengan satuan muatan negatif, dan suatu atom tertentu mengandung sejumlah elektron yang sama dengan jumlah proton yang ada di inti atomnya. Jadi atom secara listrik bermuatan netral. Sifat partikel-partikel yang menyusun atom dirangkumkan di Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Sifat partikel penyusun atom.
massa (kg) Massa relatif Muatan listrik (C)
proton 1,672623×10-27 1836 1,602189×10-19
neutron 1,674929×10-27 1839 0
elektron 9,109390×10-31 1 -1,602189×10-19
Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Karena massa proton dan neutron hampir sama dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan massa neutron dan proton, massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya.
Bila nomor atom dan nomor massa suatu atom tertentu dinyatakan, nomor atom ditambahkan di kiri bawah symbol atom sebagai subscript, dan nomor massa di kiri atas sebagai superscript. Misalnya untuk atom karbon dinyatakan sebagai 126 C karena nomor atom adalah 6 dan nomor massanya adalah 12. Kadang hanya nomor massanya yang dituliskan, jadi sebagai 12C.
Jumlah proton dan elektron yang dimiliki oleh unsure menentukan sifat Kimia unsure. Jumlah neutron mungkin bervariasi. Suatu unsure tertentu akan selalu memiliki nomor atom yang sama tetapi mungkin memiliki jumlah neutron yang berbeda-beda. Varian-varian ini disebut isotop. Sebagai contoh hydrogen memiliki isotop yang dituliskan di tabel berikut.
Tabel 1.2 Isotop-isotop hidrogen
simbol dan nama jumlah proton Jumlah neutron
1H hidrogen 1 0
2H deuterium, D 1
1 3H tritium, T 1 2
Banyak unsur yang ada alami di alam memiliki isotop-isotop. Beberapa memiliki lebih dari dua isotop. Sifat kimia isotop sangat mirip, hanya nomor massanya yang berbeda.
b. Molekul
Komponen independen netral terkecil materi disebut molekul. Molekul monoatomik terdiri datu atom (misalnya, Ne). Molekul poliatomik terdiri lebih banyak atom (misalnya, CO2). Jenis ikatan antar atom dalam molekul poliatomik disebut ikatan kovalen (lihat bab 3.2(b)).
Salah satu alasan mengapa diperlukan waktu yang lama sampai teori atom diterima dengan penuh adalah sebagai berikut. Dalam teorinya Dalton menerima keberadaan molekul (dalam terminologi modern) yang dibentuk oleh kombinasi atom yang berbeda-beda, tetapi ia tidak tidak menerima ide molekul diatomik untuk unsur seperti oksigen, hidrogen atau nitrogen yang telah diteliti dengan intensif waktu itu. Dalton percaya pada apa yang disebut “prinsip tersederhana”4 dan berdasarkan prinsip ini, ia secara otomatis mengasumsikan bahwa unsur seperti hidrogen dan oksigen adalah monoatomik.
Kimiawan Perancis Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) mengusulkan hukum reaksi gas yang menyatakan bahwa dalam reaksi gas, perbandingan volume adalah bilangan bulat. Teori atom Dalton tidak memberikan rasional hukum ini. Di tahun 1811, kimiawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856) mengusulkan unsur gas seperti hidrogen dan oksigen yang bukan monoatomik tetapi diatomik. Lebih lanjut, ia juga mengusulkan bahwa pada temperatur dan tekanan tetap, semua gas dalam volume tertentu mengandung jumlah partikel yang sama. Hipotesis ini awalnya disebut hipotesis Avogadro, tetapi kemudian disebut hukum Avogadro.
Hukum Avogadro memberikan dasar penentuan massa atom relatif, yakni massa atom (secara nal disebut berat atom). Pentingnya massa atom ini lambat disadari. Kimiawan Italia Stanislao Cannizzaro (1826-1910) menyadari pentingnya hipotesis Avogadro dan validitasnya di International Chemical Congress yang diselenggarakan di Karlsruhe, Germany, di tahun 1860, yang diadakan utuk mendiskusikan kesepakatan internasional untuk standar massa atom. Sejak itu, validitas hipotesis Avogadro secara perlahan diterima.
c. Ion
Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion. Kation adalah ion yang memiliki muatan positif, anion memiliki muatan negatif. Tarikan listrik akan timbul antara kation dan anion. Dalam kristal natrium khlorida (NaCl), ion natrium (Na+) dan ion khlorida (Cl¯) diikat dengan tarikan listrik. Jenis ikatan ini disebut ikatan ion (lihat bab3.2 (a))．




























Soal Komponen-komponen Materi

1. Ada berapa komponen-komponen materi dan sebutkan?...............
Ada 3 : Atom, Molekul, Ion

2. Apa yang dimaksud dengan Atom, Molekul, Ion?...............
Atom merupakan komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia.
Molekul merupakan komponen independen netral terkecil materi disebut molekul.
Ion merupakan atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion.

3. Mengapa diperlukan waktu yang lama sampai teori atom diterima dengan penuh?...............
Dalam teorinya Dalton menerima keberadaan molekul (dalam terminologi modern) yang dibentuk oleh kombinasi atom yang berbeda-beda, tetapi ia tidak menerima ide molekul diatomik untuk unsur seperti oksigen, hidrogen atau nitrogen yang telah diteliti dengan intensif waktu itu. Dalton percaya pada apa yang disebut “prinsip tersederhana” dan berdasarkan prinsip ini, ia secara otomatis mengasumsikan bahwa unsur seperti hidrogen dan oksigen adalah monoatomik.

4. Siapa yang ) mengusulkan hokum reaksi gas yang menyatakan bahwa dalam reaksi gas, perbandingan volume adalah bilangan bulat?...............
Kimiawan Perancis Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)

5. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron, sebutkan diameter inti tersebut?...............
Diameter inti sekitar 10–15-10–14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.