3Bagaimana menyusun elektron ( konfigurasi elektron) menurut aturan aufbau, prinsip pauli, dan aturan hund? atom hidrogen tidak memiliki energi orbital yang sama pada atom berelektron banyak. Ada faktor yang mempengaruhi perbedaan penting antara atom hidrogen dan atom berlektron banyak dalam hal energi orbital, yaitu: - efek muatan inti Free ebook download as Word Doc (.doc), PDF File (.pdf), Text File (.txt) or read book online for free. Untukhidrogen elektron tunggalnya mengisi pada orbital 1s, yaitu keadaan dengan energi terendah untuk atom hidrogen. Untuk atom berelektron banyak pengisian mengikuti aturan aufbau, yaitu dimulai dari tingkat energi yang lebih rendah kemudian mengisi tingkat energi berikutnya yaitu 2s, kemudian 2p, dan seterusnya sesuai dengan urutan tingkat Erwinschrodinger spektrum atom dan mekanika kuantum bohr merupakan orang yang pertama menghubungkan teori struktur atom dengan tingkat energi elektron untuk menjelaskan spektrum. Dengan tingkat energi sama dalam suatu subkulit cenderung tidak berpasangan. Diagram Tingkat Energi Atom Berelektron Banyak Menurut Tidak dapat menjelaskan spektrum unsur atom yang berelektron banyak. Aufbauberasal dari bahasa Jerman yang artinya membangun (Hidayat, 2007:9). Untuk membangun konfigurasi elektron atom berelektron banyak haruslah memperhatikan aturan/prinsip aufbau. Menurut prinsip Aufbau, elektron dalam suatu atom akan mulai mengisi orbital yang tingkat energinya paling rendah sampai yang paling tinggi.Tiap tingkat energi diisi elektron sebanyak mungkin sampai penuh. Padauraian sebelumnya, telah diketahui bahwa elektron menempati kulit atom berdasarkan tingkat energinya. Dengan demikian, pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi.Prinsip ini dikenal dengan prinsip Aufbau.Keadaan ketika elektron mengisi kulit dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground state). 3 Menurut teori atom mekanika kuantum, elektron. dalam mengelilingi inti memiliki sifat seperti. gelombang dan berada dalam daerah kebolehjadian. yang disebut orbital. 4. Orbital adalah ruang kebolehjadian ditemukannya. elektron di sekeliling inti atom. 5. Terdapat empat bilangan kantum untuk mengkarakterisasi. keberadaan elektron di dalam atom, Pengisisanelektron menurut Aufbau adalah. A. Dari tingkat energi renda ke tingkat energi tinggi B. Dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah C. Semua tingkat energi di isi bersama - sama D. Dari kulit yang paling luar E. Secara acak Soal 15 Dua buah unsur memiliki notasi 2713X dan 35,517Y. 7 Kulit (shell) adalah kumpulan orbital-orbital yang memiliki tingkat energi utama sama. Subkulit adalah kumpulan orbital-orbital yang memiliki bilangan kuantum azimut sama. 8. Orbital-orbital atom berelektron banyak memiliki tingkat energi berbeda, yaitu: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < < dst. 9. IsiTeori Atom Bohr Atom terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron-elektron yang mengitarinya pada lintasan-lintasan tertentudengan tingkat energi tertentu, bagai planet- planet yang mengitari matahari. Kelebihan: Dapat menjelaskan spektrum unsur Hidrogen. Kelemahan: Tidak dapat menjelaskan spektrum unsur atom yang berelektron banyak. Ketikamembentuk konfigurasi elektron, penempatan elektron dalam orbital dimulai dengan tingkat energi terendah mengikuti aturan aufbau, konfigurasi elektron dengan jumlah elektron pada setiap orbitalnya menjadi: 1s 2 2s 2 2p 6 3 s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6. UnsurD terletak pada golongan VIIIA, periode 5. Elektron valensi D = 8, jumlah kulit atom D = 5. Konfigurasi elektron A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6. Jumlah elektron D = nomor atom D = 54. 5. Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu elektron terluar dari atom atau ion dalam fase gas. Namununtuk tingkat-tingkat energi yang makin tinggi oleh karena naiknya nomor atom, perbedaan energi orbital-orbital tersebut makin tegas, dan pada sekitar "awal" unsur-unsur transisi yakni nomor atom 19-22, 38-40, 56-59, dan 89-91, penyusutan energi orbital nd dan nf terjadi secara "mendadak" tidak "semulus" seperti penyusutan 2 Menurut aturan Aufbau, pengisian elektron pada setiap subkulit didasarkan pada kenaikan tingkat energinya. 3) Pengisian dimulai dari subkulit yang mempunyai tingkat energi rendah menuju subkulit yang mempunyai tingkat energi tinggi. Gambarantingkat energi untuk atom berelektron banyak lebih kompleks daripada atom hidrogen. Meskipun bentuk orbital pada atom berelektron ditambah dengan prinsip Aufbau (kata dalam bahasa Jerman Konfigurasi elektron yang tidak sesuai dengan aturan Hund adalah . A. 1s22s2 B. 1s22s22px22py1 C. 1s22s22px22py12pz1 3oeKEt5. Konfigurasi elektron adalah susunan penyebaran pengisian elektron-elektron dalam. Seperti yang telah dibahas dalam bab Struktur Atom, di dalam atom terdapat partikel subatomik neutron dan proton yang terdapat pada inti atom, dan elektron yang bergerak mengelilingi inti atom tersebut pada kulit-kulit elektron level-level energi yang tertentu. Lintasan peredaran elektron ini disebut juga kulit elektron. Kulit pertama yang terdekat dengan inti atom disebut kulit K, kemudian kulit kedua disebut kulit L, kulit ketiga disebut kulit M, dan seterusnya berurut berdasarkan alfabet sebagaimana kulit menjauhi inti atom. Kulit elektron ini juga dapat dinyatakan dengan bilangan kuantum utama n, dimulai dari 1 untuk kulit K, 2 untuk kulit L, dan seterusnya. Semakin besar nilai n, semakin jauh kulit elektron dari inti atom dan semakin besar energi elektron yang beredar di kulit terkait. Elektron-elektron akan mengisi kulit-kulit elektron pada atom dimulai dari kulit K yang merupakan level energi terendah. Setiap kulit elektron hanya dapat terisi sejumlah tertentu elektron. Jumlah maksimum elektron yang dapat terisi pada kulit elektron ke-n adalah 2n2. Namun, jumlah maksimum elektron pada kulit terluar dari suatu atom adalah 8. Lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada Gambar 1 dan Tabel 1. Gambar 1. Ilustrasi konfigurasi elektron atom Li, B, O, Ne, Na, dan K berdasarkan kulit elektron Sumber Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. Untuk atom unsur golongan transisi, konfigurasi elektron nya tidak dapat ditentukan dengan metode penentuan berdasarkan kulit elektron untuk atom unsur golongan utama seperti di atas. Penentuan konfigurasi elektron atom unsur golongan transisi didasarkan pada orbital atom. Setiap orbital dalam atom akan ditandai dengan satu set nilai bilangan kuantum utama n, bilangan kuantum azimuth l, dan bilangan kuantum magnetik m yang khusus. Lalu, setiap orbital maksimum terisi 2 elektron, yang masing-masing memiliki bilangan kuantum spin s tersendiri. Keempat bilangan kuantum tersebut digunakan untuk men-deskripsi’-kan energi elektron, sebagaimana seperti alamat’ elektron dalam sebuah atom untuk menemukan keberadaan elektron dalam atom tersebut. Bilangan kuantum utama n mendeskripsikan ukuran dan tingkat energi orbital. Nilai n yang diperbolehkan adalah bilangan bulat positif. Bilangan kuantum azimuth l mendeskripsikan bentuk orbital. Nilai l yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari 0 hingga n−1. Bilangan kuantum magnetik m mendeskripsikan orientasi orbital. Nilai m yang diperbolehkan adalah bilangan bulat dari −l hingga +l. Bilangan kuantum spin s mendeskripsikan arah spin elektron dalam orbital. Nilai s yang diperbolehkan adalah +½ atau−½. Aturan penentuan konfigurasi elektron berdasarkan orbital 1. Asas Aufbau Elektron menempati orbital-orbital dimulai dari tingkat energi yang terendah, dimulai dari 1s, 2s, 2p, dan seterusnya seperti urutan subkulit yang terlihat pada Gambar 2. Gambar 2. Urutan tingkat energi subkulit Sumber Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. 2. Asas larangan Pauli Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama. Setiap orbital maksimum diisi oleh 2 elektron yang memiliki spin yang berlawanan. 3. Kaidah Hund Jika ada orbital dengan tingkat energi yang sama, konfigurasi elektron dengan energi terendah adalah dengan jumlah elektron tak berpasangan dengan spin paralel yang paling banyak. Gambar 3. Diagram orbital dan konfigurasi elektron berdasarkan orbital dari 10 unsur pertama Sumber Gilbert, Thomas al. 2012. Chemistry The Science in Context 3rd edition. New York W. W. Norton & Company, Inc. Contoh Soal Konfigurasi Elektron Tentukan konfigurasi elektron dan jumlah elektron dalam setiap kulit elektron atom unsur berikut. a. Ni Z = 28 b. SrZ = 38 Jawab Ni Z = 28 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 atau [Ar] 4s2 3d8; K = 2 ; L = 8 ; M = 16 ; N = 2 Sr Z = 38 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2atau [Kr] 5s2; K = 2 ; L = 8 ; M = 18 ; N = 8 ; O = 2 Berdasarkan eksperimen, terdapat anomali konfigurasi elektron dari aturan-aturan di atas. Subkulit d memiliki tendensi untuk terisi setengah penuh atau terisi penuh. Contohnya, Cr Z = 24 [Ar] 4s1 3d5 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d4 ; dan juga Cu Z = 29 [Ar] 4s1 3d10 lebih stabil dibanding [Ar] 4s2 3d9. Untuk ion monoatomik seperti Na+, K+, Ca2+, S2-, Br– dapat ditentukan dari konfigurasi elektron atom netralnya terlebih dahulu. Pada kation ion bermuatan positif monoatomik Ax+ yang bermuatan x+, sebanyak x elektron dilepas dikurangi dari kulit elektron terluar atom netral A. Pada anion ion bermuatan negatif monoatomik By– yang bermuatan y-, sebanyak y elektron ditangkap ditambahkan pada orbital level energi terendah yang masih belum penuh oleh elektron. Referensi Konfigurasi Elektron – Cracolice, Mark S. & Peters, Edward I. 2011. Introductory Chemistry An Active Learning Approach 4th edition. California Brooks/Cole, Cengage Learning. – Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE Chemistry 3rd edition. London Hodder Education. – Gilbert, Thomas N. et al. 2012. Chemistry The Science in Context 3rd edition. New York W. W. Norton & Company, Inc. – McMurry, John. et al. of General, Organic, and Biological Chemistry 7th edition. Illinois Pearson Education, Inc. – Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry Principles and Modern Applications 10th edition. Toronto Pearson Canada Inc. – Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta Erlangga. – Purba, Michael. 2006. Kimia 2A untuk SMA Kelas XI. Jakarta Erlangga. – Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change5th edition. New York McGraw Hill – Spencer, James N., Bodner, George M., & Rickard, Lyman H. 2011. Chemistry Structure and Dynamics 5th edition. New Jersey John Wiley & Sons, Inc. Judul artikel Konfigurasi Elektron Kontributor Nirwan Susianto, Alumni Kimia UI Materi lainnya Struktur Atom Reaksi Reduksi Oksidasi Stoikiometri ATOM BERELEKTRON BANYAK A. MODEL ATOM BOHR * Keunggulan Dapat menjelaskan adanya 1. Kestabilan atom 2. Spektrum garis pada atom hidrogen deret Lyman, Balmer, Paschen, Brackett, Pfund * Kelemahan Tidak dapat menjelaskan 1. Efek Zeeman yaitu, gejala tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnet. 2. Spektrum garis yang dipancarkan oleh atom berelektron banyak. 3. Pada spektrum suatu atom, beberapa garis spektrum memiliki intensitas lebih besar dari garis spektrum yang lain. B. MODEL ATOM MEKANIKA KUANTUM * Dikembangkan oleh Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg * Dikenal dengan Teori Mekanika Kuantum 1. Bilangan kuantum utama n Menentukan besar energi total elektron Energi total elektron atom hidrogen E=− 13,6 n2 eV Energi total elektron ion He+, Li2+ E=− 13,6 ⋅ z 2 n2 z = nomor atom He + → z = 2 Li2+ → z = 3 - Energi total elektron banyak E=− 2. 13,6 ⋅ z ef 2 n2 z ef = nomor atom efektif Jumlah elektron maksimum pada orbit ke-n adalah 2n 2 jadi ∑ e = 2n2 Bilangan Kuantum Orbital/Azimuth Penemu Arnold Sommerfeld → orbit ellips menentukan besar momentum anguler/sudut orbital elektron l = n – 1 jadi l = 0, 1, 2, 3, ... besar momentum sudut L © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -1- h h = h 2π 2π h tetapan Planck l makin kecil → L makin kecil bentuk orbit semakin pipih. L = ll + 1 - l=2 l=0 l=1 inti l=3 3. Bilangan kuantum magnetik ml Menunjukkan arah dari momentum sudut orbital ml = − l , ..., 0, ... + l Banyaknya nilai yang diperbolehkan jumlah orbital ml = 2l + 1 - Arah momentum sudut dikuantisasi dengan acuan ke medan magnet luar kuantisasi ruang Lz L z = ml h Contoh l = 2 z 2h h 0 −h L= 22 + 1h = 6h 6h 6h 6h −2 h - 4. 6h Anomali efek Zeeman AEZ pengecualian gejala tambahan garis spektrum yang tidak sesuai dengan jumlah yang diperkirakan. Contoh garis pertama deret Balmer dari atom hidrogen yang menunjukkan sebuah struktur halus oleh Phipps dan Taylor Bilangan Kuantum Spin ms Menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya Ada 2 nilai, ms = ± 1 2 - Pauli berhasil menjelaskan adanya AEZ penyebab → rotasi tersembunyi Goudsmit & Uhlenbeck → rotasi tersembunyi disebabkan oleh momentum sudut intrinsik momentum sudut spin Besar momentum sudut spin S S = ms ms + 1 h © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -2- - Arah vektor momentum sudut spin S z S z = ms h Nama kulit Bilangan kuantum utama n Nama subkulit Bilangan kuantum orbital l Banyak orbital ml = 2l + 1 Jumlah elektron l = 2 × m * K 1 s 0 1 L 2 p 1 3 M 3 d 2 5 N 4 f 3 7 O 5 g 4 9 2 6 10 14 18 KONFIGURASI ELEKTRON Yaitu susunan elektron-elektron dalam atom yang sesuai dengan tingkat energinya. Aturan-aturan 1. Prinsip Aufbau Elektron mengisi orbital dari tingkat energi yang paling rendah sampai yang paling tinggi. Contoh Atom K → z = 19, konfigurasi elektronnya 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s * 2p 3p 5p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 2. Aturan Hund • Dalam orbital yang setingkat, elektron-elektron tidak boleh berpasangan sebelum seluruh orbital setingkat terisi oleh sebuah elektron. • Contoh tidak boleh 3. Larangan Pauli dalam satu atom tidak boleh ada elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama harganya. SPEKTRUM EMISI & ABSORPSI Adanya spektrum menunjukkan adanya tingkat energi. 1. Spektrum Emisi • Dihasilkan dari zat yang memancarkan gelombang elektromagnetik • Dapat diamati denan spektroskop • Ada 3 jenis a. spektrum garis - dihasilkan oleh gas-gas bertekanan rendah yang dipanaskan - terdiri dari garis-garis cahaya monokromatik dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan karakteristik dari unsur yang menghasilkan spektrum tersebut © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -3- b. c. 2. * spektrum pita - dihasilkan oleh gas dalam keadaan molekuler Contoh gas H2, O2, N2 dan CO - spektrum yang dihasilkan berupa kelompok-kelompok garis yang sangat rapat sehingga membentuk pita-pita. spektrum kontinue - spektrum kontinue terdiri atas cahaya dengan semua panjang gelombang, walaupun dengan intensitas yang berbeda - dihasilkan oleh zat padat, zat cair dan gas yang berpijar Spektrum Absorpsi - terjadi karena penyerapan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat terhadap radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki spektrum kontinue - terdiri dari sederetan garis-garis hitam pada spektrum kontinue - Contoh spektrum matahari sepintas spektrum matahari tampak seperti spektrum kontinue, tetapi jika dicermati akan tampak garis-garis gelap terang yang disebut garis-garis Fraunhofer. Hal ini disebabkan cahaya putih dari bagian inti matahari diserap oleh atom-atom atau molekul-molekul gas dalam atmosfer matahari maupun atmosfer bumi. ENERGI IONISASI DAN AFINITAS ELEKTRON Apabila suatu atom menerima energi dari luar yang cukup untuk mengeksitasi elektron melampaui tingkat energi tertinggi, maka elektron tersebut akan meninggalkan atom.  Energi ionisasi energi terendah yang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron dari ikatan atomnya +13,6 Contoh energi ionisasi atom hidrogen pada kulit ke-n adalah En = eV n2 Ø Energi ionisasi merupakan ukuran kestabilan konfigurasi elektron terluar dari suatu atom Ø Makin besar energi ionisasi, makin sukar atom tersebut untuk melepaskan elektron Ø Dalam satu periode dari kiri ke kanan energi ionisasinya makin besar Ø Dalam satu golongan dari atas ke bawah energi ionisasinya makin § § §  Jumlah elektron pada orbit terluar disebut ELEKTRON VALENSI Elektron valensi kurang dari 4 cenderung melepaskan elektron, sedangkan yang lebih dari 4 cenderung menerima elektron Atom-atom yang menangkap elektron membentuk Ion negatif disertai dengan pembebasan sejumlah energi AFINITAS ELEKTRON energi yang dibebaskan pada saat suatu atom menangkap sebuah elektron © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -4- MOLEKUL, ZAT PADAT PITA ENERGI A. MOLEKUL molekul terbentuk karena adanya gaya tarik-menarik antara 2 atom atau lebih gaya coulomb Ikatan molekul 1. Ikatan Ion - disebabkan oleh gaya coulomb, atom satu melepas satu elektron terluarnya dan yang lain menerima. - Contoh NaCl + + Na Cl + Na+ + Cl− Na → Na + + e membutuhkan energi Cl + e → Cl− melepaskan energi 2. Ikatan Kovalen - ikatan yang terjadi di antara dua atom dengan memakai satu atau dua elektron bersama. - Contoh H2 H → H+ + e 3. H2 Ikatan Hidrogen - terjadi akibat gaya tarik-menarik elektrostatik kuat antara hidrogen pada satu molekul dengan atom N, O atau F dari molekul lain. B. ZAT PADAT Zat padat terbentuk karena antaratomnya terikat oleh ikatan - ionik garam padat - kovalen intan - Van der Waals H2O padat - hidrogen hidrogen padat - logam 1. Ikatan Van der Waals Ikatan yang terjadi karena gaya tarik-menarik antar dipol H2O dengan H2O, N2 padat, CH4 padat. © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -5- 2. Ikatan Logam Ikatan terjadi antara awan elektron dengan ion-ion positif C. PITA ENERGI Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki energi. Bila atom-atom berdekatan, maka elektron-elektron pada atom mengalami pergeseran/perubahan energi. E E E 2s pita energi E 1s atom tunggal Banyak atom berdekatan Pita Energi sekumpulan energi-energi yang besarnya tidak jauh berbeda. Banyak elektron pada setiap pita energi adalah ∑ e = 22l + 1N Keterangan l = bilangan kuantum orbital 0, 1, 2, 3, ... N = banyaknya atom yang saling berdekatan Pita Valensi PV pita energi terakhir yang terisi penuh elektron Pita Konduksi PK pita energi yang terisi sebagian atau tidak terisi elektron Celah Energi CE selisih energi pada pita valensi dan konduksi Contoh Na11 N 2p 6N 2s 1s 2N 2N Pada Na 11 pita konduksi terisi sebagian oleh sebab itu elektron-elektron pada PK akan bergerak bebas yang memungkinkan Na sebagai konduktor yang baik. Ditinjau dari konduktivitas zat pada yang berkaitan dengan pita energi dibagi sebagai berikut 1. 2. Konduktor • PV penuh • CE sempit • PK sebagian Isolator • PV penuh • CE lebar • PK kosong © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -6- 3. Semikonduktor • PV penuh • CE sedang • PK kosong SEMIKONDUKTOR Si, Ge Berdasarkan kemurniannya, semikonduktor dibedakan menjadi 1. Intrinsik • Semikonduktor yang belum dikotori • Bersifat isolator pada suhu rendah • Bersifat konduktor pada suhu sedang 300 K 2. Ekstrinsik • Semikonduktor yang telah dikotori golongan IIIA, VA • Bersifat isolator pada suhu rendah • lebih bersifat konduktor jika dibanding intrinsik Ada dua macam semikonduktor Ekstrinsik, yaitu a. Semikonduktor ekstrinsik tipe N - dibuat dengan mengotori kristal Si IVA dengan atom golongan VAAs, Sb, P Si elektron bebas Si As Si Si - Atom-atom golongan VA As disebut atom donor menyumbangkan sebuah elektron bebas - Pembawa muatan mayoritas elektron - Pembawa muatan minoritas hole - Untuk menjadi konduktor hanya dibutuhkan sedikit energi ± 0,05 eV b. Semikonduktor ekstrinsik tipe P - dibuat dengan mengotori kristal Si IVA dengan atom golongan IIIBoron, Al, Ga, I, Tl Si Si B Si hole Si - Pembawa muatan mayoritas hole - Pembawa muatan minoritas elektron © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -7- Kegunaan semikonduktor 1. Thermistor Thermally Sensitive Resistor - thermometer hambat yang sangat peka - dasar kerja kenaikan suhu, hambat jenis semikonduktor turun sehingga kuat arus naik. 2. Penunda arus 3. Pengukur intensitas cahaya - semakin besar intensitas cahaya semakin banyak fotonnya sehingga semakin besar energi yang dibawa berkas cahaya itu. Hal ini menyebabkan penurunan hambat jenis sehingga menaikkan kuat arus listrik pada rangkaian. 4. Penyaring - energi foton sinar inframerah sesuai dengan celah energi germanium, sehingga apabila sinar putih dilewatkan pada kristal Ge, hanya sinar inframerah saja yang lolos sedangkan sinar-sinar yang lain diserap. SOAL-SOAL LATIHAN Atom Berelektron Banyak, Molekul, Zat Padat dan Pita Energi 1. Salah satu konsep atom menurut Dalton adalah ... a. molekul terdiri dari atom-atom b. massa keseluruhan atom berubah c. atom tidak bergabung dengan atom lainnya d. atom tidak dapat membentuk suatu molekul e. atom dapat dipecah-pecah lagi 2. Percobaan hamburan Rutherford menghasilkan kesimpulan ... a. atom adalah bagian terkecil dari unsur b. elektron adalah bagian atom yang bermuatan listrik negatif c. atom memiliki massa yang tersebar secara merata d. massa atom terpusat di suatu titik yang disebut inti e. elektron mengelilingi inti pada lintasan tertentu 3. Berikut ini beberapa kesamaan antara model atom Rutherford dan model atom Bohr, kecuali ... a. elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi b. elektron merupakan bagian atom yang bermuatan negatif c. atom berbentuk bola kosong dengan inti berada di tengah d. secara keseluruhan atom bersifat netral e. massa atom terpusat pada inti atom © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -8- 4. Salah satu model atom menurut Bohr adalah ... a. elektron bergerak dengan lintasan stasioner b. energi foton yang terpancar berbanding terbalik dengan f c. tidak memiliki momentum anguler d. atom merupakan bola pejal bermuatan positif e. atom tidak dapat dipecah-pecah lagi 5. Dalam postulat Bohr tentang momentum sudut, tersirat sifat gelombang elektron, panjang gelombang λ elektron yang bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r memenuhi ... . n bilangan bulat a. r = nλ b. 2πr = nλ c. 2πr = n2λ λ d. r = n λ e. 2πr = 2 n 6. Menurut Bohr, elektron bergerak mengelilingi inti hanya pada lintasan tertentu dan besarnya momentum anguler elektron pada lintasan itu adalah ... a. berbanding terbalik dengan tetapan Planck b. berbanding lurus dengan tetapan Planck c. berbanding lurus dengan tetapan Rydberg d. berbanding terbalik dengan tetapan Rydberg e. berbanding terbalik dengan momentum linier 7. Sebuah atom akan memancarkan foton, apabila salah satu elektronnya ... . a. meninggalkan atom itu b. bertumbukan dengan elektron lainnya c. bertukar tingkat energi dengan elektron yang lain d. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih rendah e. mengalami transisi ke tingkat energi yang lebih tinggi © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -9- 8. Menurut teori atom Bohr, elektron bermassa 9 × 10−31 kg pada atom hidrogen dengan jari-jari 0,53 Å akan mempunyai kecepatan sebesar ... 1c 1 c a. d. 100 b. c. 9. 2 1 5 c 1 13 e. 1 137 c c Pemancaran sinar ultraviolet pada atom hidrogen terjadi apabila elektron berpindah dari ... . a. lintasan 1 ke lintasan 2 b. lintasan 2 ke lintasan 4 c. lintasan 3 ke lintasan 2 d. lintasan 4 ke lintasan 1 e. lintasan 4 ke lintasan 2 10. Berdasarkan model atom Bohr, tetapan Rydberg 1, m−1 jika terjadi transisi elektron dari lintasan n = 4 ke lintasan n = 2 dipancarkan foton dengan panjang gelombang ... . a. 1,82 × 10−7 b. 2,43 × 10−7 c. 3,65 × 10−7 d. 4,86 × 10−7 e. 7,29 × 10−7 11. Jika konstanta Rydberg 1, maka panjang gelombang terbesar dari deret Balmer adalah ... a. 1215 Å d. 6563 Å b. 4050 Å e. 8752 Å c. 5127 Å 12. Energi foton sinar tampak yang dipancarkan atom hidrogen ketika terjadi transisi elektron dari kulit ke-4 ke kulit ke-2 adalah ... a. 13,6 eV d. 2,55 eV b. 6,8 eV e. 54,4 eV c. 3,4 eV 13. Jika energi elektron atom hidrogen pada tingkat dasar 13,6 eV, maka energi yang diserap atom hidrogen agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah ... . a. 6,82 eV d. 10,20 eV b. 8,53 eV e. 12,09 eV c. 9,07 eV © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -10- 14. Bila elektron berpindah dari kulit M ke kulit K pada atom hidrogen dan R adalah tetapan Rydberg, maka panjang gelombang yang terjadi besarnya ... 8 a. 9R 9 b. 8R 17 c. 9R 9 d. 17R 1 e. R 15. Elektron atom hidrogen model Bohr mengelilingi intinya dengan bilangan kuantum n, bila energi ionisasi atom itu 1 kali energi ionisasi atom itu bernilai 16 dalam keadaan dasarnya, maka nilai n itu adalah ... . a. 2 b. 4 c. 8 d. 16 e. 32 16. Dalam model atom Bohr, elektron atom hidrogen yang mengorbit di sekitar inti atom membangkitkan kuat arus listrik rata-rata sebesar 0,8 mA pada suatu titik di orbit lintasannya, bila besar muatan elektron adalah 1, C maka jumlah putaran per sekon elektron tadi mengelilingi inti adalah ... a. 5 × 1012 b. 5 × 1013 c. 5 × 1015 d. 5 × 1016 e. 5 × 1018 17. Pada model atom Bohr, elektron atom hidrogen bergerak dengan orbit lingkaran dengan laju sebesar 2, m/s, jika e = 1, c dan me = 9, kg, maka besarnya arus pada orbit tersebut adalah ... . a. 1,06 pA b. 1,06 nA c. 1,06 µA d. 1,06 mA e. 1,06 A © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -11- 18. Diagram di bawah ini menunjukkan empat tingkatan energi suatu atom logam -5,2 . 10-19 J -9,0 . 10-19 J -16,4 . 10-19 J -24,6 . 10-19 J dari pengolahan data di atas, dengan mengendalikan transisi ke tingkatan energi yang lebih rendah selalu mungkin, dapat ditarik kesimpulan bahwa 1. ada 6 garis spektrum yang mungkin terjadi akibat transisi elektron 2. panjang gelombang minimum spektrum emisinya 3. panjang gelombang maksimum spektrum emisinya 4. adanya komponen spektrum emisi yang merupakan sinar tampak 19. Perbandingan frekuensi yang dipancarkan foton apabila elektron pindah dari orbit 2 ke orbit 1 dengan elektron yang pindah dari orbit 4 ke orbit 1 adalah ... a. 4 5 d. 2 4 b. 4 2 e. 1 4 c. 4 1 20. Atom A dapat mengadakan ikatan ionik dengan atom B jika ... a. atom A dan atom B saling melepaskan sejumlah elektron terluar yang sama jumlahnya b. atom A dan atom B merupakan atom dari suatu unsur yang sejenis c. atom A dan atom B memakai sejumlah elektron secara bersamasama d. atom A dan atom B membentuk dipol-dipol listrik e. atom A melepaskan sejumlah elektron dan atom B menerima elektron tersebut 21. Ikatan antaratom dengan pemakaian bersama sejumlah elektron pada kulit terluar atom-atom penyusun disebut ... . a. ikatan Van der Waals b. ikatan ionik c. ikatan kovalen d. ikatan logam e. ikatan hidrogen © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -12- 22. Semikonduktor tipe-n memiliki ... a. tingkat energi akseptor yang terletak di dekat pita konduksi b. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita valensi c. tingkat energi akseptor yang terletak di dekat pita valensi d. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita konduksi e. tingkat energi donor yang terletak di bawah pita valensi 23. Pengotoran doping pada bahan semikonduktor intrinsik dimaksudkan untuk ... a. menurunkan daya hantar listriknya b. menurunkan resistivitasnya c. menurunkan harga jualnya d. memperbesar celah energinya e. memperbesar hambatan jenisnya 24. Semikonduktor intrinsik pada OK bersifat sebagai isolator, karena ... . a. jarak celah energi antara pita valensi dan pita konduksi terlalu besar b. tidak ada tingkat energi akseptor pada pita energi c. tidak ada tingkat energi donor pada pita energi d. tidak cukup energi bagi elektron untuk pindah ke pita konduksi e. tidak ada pembawa muatan yang diberikan dari luar 25. Yang berfungsi sebagai pembawa muatan mayoritas dalam bahwa semikonduktor ekstrinsik tipe n adalah ... a. elektron b. proton c. hole d. elektron dan hole e. proton dan hole 26. Beberapa sifat sinar-X adalah ... 1. dapat menghitamkan film 2. mampu menembus keping kayu 3. bergerak menurut garis lurus 4. menimbulkan ion-ion dalam udara yang dilaluinya © SMA NEGERI 8 JAKARTA Halaman -13- – Paradigma atom mekanika kuantum menyatakan bahwa elektron subur puas orbital-orbital elemen. Atom-partikel tersebut menempati orbital sesuai dengan susunannya, atau nan disebut andai konfigurasi elektron. Kebiasaan n domestik konfigurasi elektron terdiri berasal tiga yakni Cara Aufbau, Aturan Hund, dan Larangan Pauli. Prinsip Aufbau Dilansir dari Encyclopaedia Britannica, Kaidah Aufbau dikemukaan maka itu fisikawan Denmark bernama Niels Bohr pada tahun 1920. Baca juga Ideal Partikel Bohr Pendirian Aufbau menyatakan bahwa sreg kondisi radiks, elektron akan menempati indra peraba elektron dengan energi yang makin kurang menuju energi yang kian hierarki. Prinsip Aufbau digambarkan intern diagram berikut aturan Aufbauf Sreg gambar terlihat bahwa konfigurasi elektron dengan Mandu Aufbau bergantung pada penjumlahan kodrat kuantum utama n dan kodrat kuantum azimuth l. Sa-puan energi orbital atom dari nan minimal abnormal ke yang minimum tinggi yakni 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, dan seterusnya. Maka elektron akan menempati sub alat peraba 1s malar-malar silam mentah menempati sub alat peraba 2s. Pada subkulit s hanya boleh ditempati oleh 2 elektron. Pada subkulit p hanya boleh ditempati 6 elektron. Pada sub alat peraba d hanya boleh ditempati 10 elektron, dan sreg indra peraba f hanya boleh ditempati 14 elektron. Baca sekali lagi Lengkap Atom Mekanika Kuantum Larangan Pauli Seperti namanya, Pemali Pauli melarang adanya sepasang elektron dengan kredit takdir kuantum spin yang sama dalam satu orbital. Misalkan suatu atom memiliki 2 elektron yang mendiami orbital 1s, maka konfigurasi elektronnya menurut larangan pauli ditunjukkan makanya gambar a, b atau c? silmi larangan pauli Jawabannya, konfigurasi elektronnya ditunjukkan maka itu bagan c, karena dagi elektron tidak dapat memiliki arah spin elektron nan sama. Kebiasaan Hund Dilansir pecah Chemistry LibreTexts, pada Aturan Hund, dijelaskan bahwa intern kondisi stabil, elektron akan menempati subkulit secara sendiri-sendiri dengan nilai kuantum spin yang sama. Baca juga Komplet Molekul Rutherford Jika orbital mutakadim terisi, barulah elektron tersebut berapasangan dengan elektro yang mempunyai spin berbeda. Misalkan lega atom oksigen yang memiliki 8 elektron. Konfigurasinya berdasarkan aturan Aufbau ialah 1s2 2s2 2p4. Hal ini berarti suka-suka 2 elektron yang meninggali subkulit 1s, 2 elektron menghuni subkulit 2s, dan 4 elektron menghuni subkulit 2p. Sementara menurut Aturan Hund, konfigurasinya bagaikan berikut Bersumber gambar tersebut terlihat bahwa elketron mengisi subkulit secara seorang-seorang dengan spin yang sama terlebih dahulu. Dapatkan update berita saringan dan breaking news setiap hari berpokok Mari bergabung di Grup Benang kuningan “ News Update”, caranya klik link kemudian join. Anda harus install tuntutan Telegram bahkan dulu di ponsel. Penulisan konfigurasi elektron untuk atom berelektron banyak didasarkan pada aturan aufbau, aturan Hund, dan prinsip larangan Pauli. Untuk menentukan jumlah elektron dalam atom, perlu diketahui nomor atom unsur bersangkutan.  Aturan Membangun Aufbau Aturan pengisian elektron ke dalam orbital-orbital dikenal dengan prinsip Aufbau bahasa Jerman, artinya membangun. Menurut aturan ini, elektron dalam atom harus memiliki energi terendah, artinya elektron harus terlebih dahulu menghuni orbital dengan energi terendah. Tingkat energi elektron ditentukan oleh bilangan kuantum utama. Bilangan kuantum utama dengan n = 1 merupakan tingkat energi paling rendah, kemudian meningkat ke tingkat energi yang lebih tinggi, yaitu n = 2, n = 3, dan seterusnya. Jadi, urutan kenaikan tingkat energi elektron adalah n = 1 < n = 2 < n =3 < … < n = n. Setelah tingkat energi elektron diurutkan berdasarkan bilangan kuantum utama, kemudian diurutkan lagi berdasarkan bilangan kuantum azimut sebab orbital-orbital dalam atom berelektron banyak tidak terdegenerasi. Berdasarkan bilangan kuantum azimut, tingkat energi terendah adalah orbital dengan bilangan kuantum azimut terkecil atau ℓ= 0. Jadi, urutan tingkat energinya adalah s < p < d < f < [ ℓ = n–1]. Terdapat aturan tambahan, yaitu aturan n+ℓ. Menurut aturan ini, untuk nilai n+ℓ sama, orbital yang memiliki energi lebih rendah adalah orbital dengan bilangan kuantum utama lebih kecil, contoh 2p 2+1 = 3 < 3s 3+0 =3, 3p 3+1 = 4 < 4s 4+0 =4, dan seterusnya. Jika nilai n+ℓ berbeda maka orbital yang memiliki energi lebih rendah adalah orbital dengan jumlah n+ℓ lebih kecil, contoh 4s 4+0 = 4 < 3d 3+2 =5. Dengan mengacu pada aturan aufbau maka urutan kenaikan tingkat energi elektron-elektron dalam orbital adalah sebagai berikut. 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < … 127  Aturan Hund Aturan Hund disusun berdasarkan data spektroskopi atom. Aturan ini menyatakan sebagai berikut. 1. Pengisian elektron ke dalam orbital-orbital yang tingkat energinya sama, misalnya ketiga orbital-p atau kelima orbital-d. Oleh karena itu, elektron- elektron tidak berpasangan sebelum semua orbital dihuni. 2. Elektron-elektron yang menghuni orbital-orbital dengan tingkat energi sama, misalnya orbital pz, px, py Oleh karena itu, energi paling rendah dicapai jika spin elektron searah.  Prinsip Larangan Pauli Menurut Wolfgang Pauli, elektron-elektron tidak boleh memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Aturan ini disebut Prinsip larangan Pauli. Makna dari larangan Pauli adalah jika elektron-elektron memiliki ketiga bilangan kuantum n, ℓ, m sama maka elektron-elektron tersebut tidak boleh berada dalam orbital yang sama pada waktu bersamaan. Akibatnya, setiap orbital hanya dapat dihuni maksimum dua elektron dan arah spinnya harus berlawanan. Sebagai konsekuensi dari larangan Pauli maka jumlah elektron yang dapat menghuni subkulit s, p, d, f, …, dan seterusnya berturut-turut adalah 2, 6, 10, 14, ..., dan seterusnya. Hal ini sesuai dengan rumus 22 ℓ + 1. Pauli adalah seorang ahli teori. Menggunakan hasil observasi ilmuwan lain, dia menemukan spin elektron dan mengemukakan asas larangan Pauli. Hal ini membawanya memenangkan hadiah Nobel di bidang Fisika pada 1945. Lahir pada 1900, Pauli hidup sampai pada 1958 dan membuat penemuan terkenal pada usia 25 tahun. SumberChemistry The Molecular Science, 1997. Untuk menuliskan konfigurasi elektron, bayangkan bahwa inti atom memiliki tingkat-tingkat energi, dan setiap tingkat energi memiliki orbital-orbital yang masih kosong. Kemudian, elektron-elektron ditempatkan pada orbital-orbital sesuai dengan urutan tingkat energinya aturan Aufbau, dan tingkat energi paling rendah diisi terlebih dahulu. Pengisian orbital dengan tingkat energi sama, seperti px, py, pz diusahakan tidak berpasangan sesuai aturan Hund, tempatnya boleh di mana saja, px, py, atau pz. Jika setelah masing-masing orbital dihuni oleh satu elektron masih ada elektron lain maka elektron ditambahkan untuk membentuk pasangan dengan spin berlawanan. Dalam setiap orbital maksimum dihuni oleh dua elektron, sesuai aturan Pauli Prinsip aufbau elektron harus menghuni orbital atom dengan energi terendah dulu, yaitu 1s 2s 2p 3s 3p 4s … dan seterusnya. Prinsip Pauli setiap orbital maksimum dihuni oleh dua elektron dengan spin berlawanan. Prinsip Hund pengisian elektron dalam orbital yang tingkat energinya sama, tidak berpasangan dulu sebelum semua orbital dihuni dulu. Dengan demikian, konfigurasi elektron atom poliatomik dapat dituliskan sebagai berikut. 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1 11Na = [Ne] 3s1 12Mg = 1s2 2s2 2 p6 3s2 12Mg = [Ne] 3s2 13Al = 1s2 2s2 2 p6 3s2 3p1 13Al = [Ne] 3s2 3p1 14Si = 1s2 2s2 2 p6 3s2 3p2 14Si = [Ne] 3s2 3p2 15P = 1s2 2s2 2 p6 3s2 3p3 15P = [Ne] 3s2 3p3 16S = 1s2 2s2 2 p6 3s2 3p4 16S = [Ne] 3s2 3p4 17Cl = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 17Cl = [Ne] 3s2 3p5 Beberapa konfigurasi elektron atom dengan nomor atom 1 sampai nomor atom 20 ditunjukkan pada tabel berikut. 128 Z Unsur Konfigurasi Z Unsur Konfigurasi 1. H 1s1 11. Na 1s2 2s2 2p6 3s1 2. He 1s2 12. Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 3. Li 1s2 2s1 13. Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 4. Be 1s2 2s2 14. Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 5. B 1s2 2s2 2p1 15. P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 6. C 1s2 2s2 2p2 16. S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 7. N 1s2 2s2 2p3 17. Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 8. O 1s2 2s2 2p4 18. Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 9. F 1s2 2s2 2p5 19. K [Ar] 4s1 10. Ne 1s2 2s2 2p6 20 Ca [Ar] 4s2 129 Lampiran 2. Materi Pembelajaran Remedial NOMOR ATOM  Menyatakan jumlah proton dalam atom.  Untuk atom netral, jumlah proton = jumlah elektron nomor atom juga menyatakan jumlah elektron.  Diberi simbol huruf Z  Atom yang melepaskan elektron berubah menjadi ion positif, sebaliknya yang menerima elektron berubah menjadi ion negatif. Contoh 19K NOMOR MASSA  Menunjukkan jumlah proton dan neutron dalam inti atom.  Proton dan neutron sebagai partikel penyusun inti atom disebut Nukleon.  Jumlah nukleon dalam atom suatu unsur dinyatakan sebagai Nomor Massa diberi lambang huruf A, sehingga A = nomor massa = jumlah proton p + jumlah neutron n A = p + n = Z + n  Penulisan atom tunggal dilengkapi dengan nomor atom di sebelah kiri bawah dan nomor massa di sebelah kiri atas dari lambang atom tersebut. Notasi semacam ini disebut dengan Nuklida. X Z A Keterangan X = lambang atom A = nomor massa Z = nomor atom Contoh U 92 238 SUSUNAN ION  Suatu atom dapat kehilangan/melepaskan elektron atau mendapat/menerima elektron tambahan.  Atom yang kehilangan/melepaskan elektron, akan menjadi ion positif kation.  Atom yang mendapat/menerima elektron, akan menjadi ion negatif anion.  Dalam suatu Ion, yang berubah hanyalah jumlah elektron saja, sedangkan jumlah proton dan neutronnya tetap. Contoh Spesi Proton Elektron Neutron Atom Na 11 11 12 Ion Na 11 10 12 Ion Na 11 12 12 Rumus umum untuk menghitung jumlah proton, neutron dan elektron 1. Untuk nuklida atom netral X A Z p = Z e = Z n = A-Z 2. Untuk nuklida kation  y X A Z p = Z e = Z – +y n = A-Z 3. Untuk nuklida anion  y X A 130 e = Z – -y n = A - Z ISOTOP, ISOBAR DAN ISOTON

diagram tingkat energi atom berelektron banyak menurut aturan aufbau adalah