SIFAT – SIFAT ATOM DAN TABEL BERKALA

1. SIFAT – SIFAT ATOM DAN TABEL BERKALA

2. Hukum Berkala dan Tabel Berkala • Salah satu kegiatan ilmiah yang penting adalah mencari keteraturan • Dalam kaitan dengan unsur-unsur, skema yang sekarang dikenal ditemukan secara terpisah oleh Dimitri Mendelev dan Lothar Meyer 1869 • Klasifikasi itu didasarkan pada pandangan Jika unsur disusun berdasarkan kenaikan bobot atom, seperangkat sifat akan terulang secara berkala

3. Salah satu yang dipublikasikan oleh Meyer adalah keteraturan berdasarkan bobot atom. Meyer menggunakan istilah volume atom untuk mengacu pada sifat yang digambarkan disini. Dengan mengenal bahwa bobot atom dan massa molar secara numerik sama, volume atom sebenarnya adalah volume molar yaitu volume yang ditempati oleh satu mol atom suatu unsur

4. Tabel Berkala Mendeleev

5. Keterangan… • Unsur-unsur ditata dalam 12 baris mendatar dan 8 kolom tegak atau golongan • Agar unsur dapat dimasukkan dalam golongan yang sesuai maka perlu ditinggalkan beberapa ruang kosong • Unsur-unsur yang termasuk dalam sub golongan yang sama pada tabel Mendeleev mempunyai sifat fisik dan kimia yang sama • Sifat-sifat ini berubah secara berangsur-angsur dari atas ke bagian bawah golongan • Li(174oC) > Na(97,8oC) > K(63,7oC) > Rb(38,9oC) > Cs(28,5oC)

6. Pembetulan Bobot Atom dan Peramalan Unsur Baru • Untuk menempatkannya dengan benar pada tabel, Mendeleev membuat penyesuaian salah satunya Indium • Mulanya In diduga memiliki bobot 76 dengan bentuk oksida InO, namun Mendeleev mengajukan senyawa In2O3 dengan bobot 113 dan terletak antara kadmium dan timah • Atom lain yang mengalami penyesuaian antara lain Berilium (13,5 menjadi 9), uranium (120 menjadi 240). • Mendeleev dengan sengaja meninggalkan ruang kosong dalam tabelnya untuk unsur-unsur yang belum ditemukan • Salah satu unsur yang berhasil diramalnya adalah Germanium dengan perkiraan sifat-sifat fisika dan kimia yang mendekati kenyataan

7. Sifat Germanium yang Diramalkan dan Diamati

8. Penemuan Gas Mulia dan Nomor Atom sebagai Dasar Hukum Berkala • Cavendish 1785 melaporkan bahwa reaksi yang melibatkan gas-gas atmosfir adalah sebagian kecil. Gas ini dipisahkan oleh Rayleigh dan Ramsay 1895 dan dinamakan argon (yang malas) • Ramsay 1895 juga mengamati unsur yang berasal dari spektrum matahari dan dinamakan helium • Karena gas-gas ini tidak serupa maka ditempatkan pada golongan baru • Semula tabel berkala menempatkan unsur secara tidak berurutan (argon 39,9 sebelum kalium 39,1) • Konsep mengenai nomor atom diajukan oleh Moseley 1913 yang akhirnya menata kembali tabel berkala berdasarkan nomor atomnya

9. Tabel Berkala Modern – Bentuk Panjang • Tabel berkala modern berbentuk panjang dengan ciri-ciri; • Baris mendatar pada tabel disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dinamakan periode • Kolom-kolom tegak yang berisi unsur serupa dinamakan golongan atau famili • Periode pertama hanya terdiri dari 2 unsur, periode kedua dan tiga 8 unsur, periode keempat dan kelima 18 unsur. • Periode keenam adalah periode yang panjang terdiri dari 32 unsur, karena tabel hanya memuat 18 maka 14 unsur dicabut dan diletakkan dibawah sebagai deret lantanoid

10. Karakteristik Atom Banyak Elektron • Konsep 3 bilangan kuantum yang diturunkan dari persamaan Schrodinger tidak memberi solusi pasti untuk atom banyak elektron • Adanya elektron lebih dari satu memerlukan pertimbangan dari berbagai aspek: • Perlunya bilangan kuantum ke-4 • Batasan jumlah elektron yang diperbolehkan dalam orbital • Diperlukan tingkat energi yang lebih kompleks

11. Bilangan kuantum Spin Elektron • Bilangan kuantum spin menunjukkan sifat orientasi elektron, sementara ke-3 bilangan kuantum yang lain menunjukkan sifat orbital • Bilangan kuantum spin (ms) memiliki nilai – ½ atau + ½ • H memiliki n = 1, l = 0, ml = 0, ms = +½ • He memiliki set bilangan kuantum yang sama untuk elektron pertama namun berbeda ms untuk elektron kedua dengan nilai ms = - ½

12. Prinsip Larangan Pauli • Berdasarkan observasi keadaan tereksitasi atom Pauli menyimpulkan tidak ada dua elektron dalam atom yang sama dapat memiliki keempat bilangan kuantum yang sama • Masing-masing elektron dalam atom memiliki identitas unik yang diekspresikan oleh ke-4 bil. Kuantum (n, l, ml dan ms)

13. Efek Elektrostatik dan Spliting Tingkat Energi

14. Factors that Affected Orbital Energy • The effect of nuclear charge (Z) on orbital energy: higher nuclear charge (Z) lowers orbital energy by increasing nucleus-electron attractions • The effect of electron repulsions on orbital energy: the shielding effect. Shielding (or screening) reduces the nuclear charge to an effective nuclear charge (Zeff) the nuclear charge an electron actually experiences, makes it easier to remove. Inner electrons shield outer electrons more effectively than do electrons in the same sublevel • The effect of orbital shape (l value) on orbital energy: the penetration effect. In general differences in radial probability distribution (orbital shape) lead to differences in penetration, which affect shielding. These factor cause an energy level to split into sublevels

15. Perbedaaan Tingkat Energi Orbital • Tingkat energi s < p < d < f

16. Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala • Prinsip Aufbau: Pendekatan pengisian konfigurasi elektron dimulai dari orbital dengan energi terendah (mulai dari n = 1, 2, 3, 4 …dst) • Aturan Hund: Jika ada orbital dengan tingkat energi sama, maka konfigurasi elektron pada energi terendah memiliki jumlah maksimum elektron tak berpasangan dengan spin paralel

18. Soal Latihan • Tuliskan bilangan kuantum elektron ke 3 dan ke 4 yang ditambahkan pada atom F • Gunakan tabel periodik unsur dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p4, gambarkan diagram orbitalnya dan berikan bilangan kuantum untuk elektron ke-6

21. Walaupun tidak seluruhnya benar, gambar berikut menunjukkan tabel berkala dimana pengisian orbital (prinsip Aufbau) diringkas.

23. Categories of electrons • Inner (core) electrons are those in the previous noble gas and any completed transition series. They fill all the lower energy levels of an atom • Outer electron are those in the highest energy level (highest n value). They spent most of their time farthest from nucleus • Valence electron are those involved in forming compounds. Among the main group elements, the valence electrons are the outer electrons. Among the transition elements, some inner d electrons are also often involved in bonding and are counted among the valence electrons.

24. Soal Latihan • Dengan menggunakan tabel periodik tuliskan : • Konfigurasi elektron lengkap • Diagram orbital parsial untuk elektron valensi • Jumlah elektron dalam Untuk unsur kalium (Z = 19), Molibdenum (Z = 42) dan Timbal (Z = 82) • Give full and condensed electron configurations, a partial diagrams for valence electrons and the number of inner electrons for the following element: • Ni (Z = 28) • Sr (Z = 38) • Po (Z = 84)

25. Beberapa Masalah Tabel Berkala yang Tidak Terpecahkan • Penempatan hidrogen, walaupun memiliki tempat yang pasti pada tabel berkala, namun dari segi sifat unsur ini jauh berbeda dengan unsur lain yang ada dalam golongan yang sama • Penggolongan dalam tabel berkala, AS menggolongkan unsur representatif sebagai A dan unsur transisi sebagai B, namun ada referensi lain menggolongkan A pada semua golongan disebelah kiri VII dan B untuk semua golongan disebelah kanan VII • Peramalan sifat-sifat unsur berat. Beberapa unsur dalam periode keenam (mis Au dan Hg) sifat-sifat yang diamati berbeda dengan unsur-unsur yang bersesuaian pada periode kelima (Mis. Ag dan Cd)

26. Faktor-faktor yang mempengaruhi Jari-jari Atom • Keragaman ukuran atom dalam satu golongan pada tabel berkala. Semakin banyak kulit elektron dalam suatu atom (makin bawah letak suatu unsur dalam satu golongan pada tabel berkala) makin besar ukuran atom itu • Keragaman ukuran atom dalam satu periode pada tabel berkala. Jari-jari atom menurun dari kiri ke kanan dalam satu periode. • Keragaman ukuran atom dalam deret transisi. Terdapat penurunan tajam dalam ukuran dua atau tiga atom pertama tetapi sesudah itu ukuran atom hanya berubah sedikit dalam deret transisi

27. Jari-jari kovalen, ion dan logam

28. Jari-jari kovalen atom • Jari-jari kovalen adalah setengah jarak antara pusat dua atom identik yang terikat secara kovalen

29. Perbandingan ukuran atom dan ion Jari-jari yang digambarkan pada Na dan Mg adalah jari-jari kovalen, untuk Na+ dan Mg+ adalah jari-jari ion dan untuk Ne adalah jari-jari van der Waals

30. Beberapa jari-jari ion

31. Sample Problem • Using only the periodic table, rank each set of main-group elements in order of decreasing atomic size: • Ca, Mg, Sr • K, Ga, Ca • Br, Rb, Kr • Sr, Ca, Rb

32. Energi Ionisasi • Didefinisikan sebagai energi yang harus diserap oleh atom gas agar elektron yang tarikannya paling kecil dapat dipisahkan secara sempurna • Mg(g) Mg+(g) + e- I1 = 7,65 eV • Mg+(g)  Mg2+(g) + e- I2 = 15,04 eV • 1 eV = 96,49 kJ/mol

33. Energi Ionisasi sebagai Fungsi dari Atom

34. Energi ionisasi yang terletak pada periode ketiga (gambar dibawah) • Semakin rendah energi ionisasi unsur akan semakin bersifat logam

35. Sample Problem • Using the periodic table only, rank the elements in each of the following sets in order of decreasing IE • Kr, He, Ar • Sb, Te, Sn • K, Ca, Rb • I, Xe, Cs • Rank in order of increasing IE • Sb, Sn, I • Sr, Ca, Ba

36. Afinitas elektron • Afinitas elektron adalah perubahan entalpi H yang terjadi apabila sebuah atom netral dalam fase gas menerima sebuah elektron dari jarak tak terhingga • Misal: Cl(g) + e- Cl-(g) EA = -3,615 eV

37. Elektronegatifitas • Elektronegatifitas merupakan suatu ukuran yang memberikan kemampuan suatu atom dalam bersaing mendapatkan elektron • Sebagai patokan kasar, logam mempunyai elektronegatifitas kurang dari 2, metaloid kira-kira sama dengan 2 dan bukan logam lebih besar dari 2

38. Sifat Atom dan Tabel Berkala – Sebuah Ringkasan