Gambarlah grafik yang menunjukkan perubahan harga energi ionisasi sepanjang periode

Gambar 2.6 Teori Atom Modern (Sumber: http://shareajasob.blogspot.co.id) Awan elektron yang ada di sekitar inti menunjukkan tempat kebolehjadian pada elektron. Orbitaltersebut akan menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan memiliki tingkat energiyang hampir sama akan mulai membentuk sub kulit. Terdapat beberapa subkulit yang bergabung dalammembentuk kulit. Dengan demikian, kulit tersebut terdiri dari beberapa subkulit dan pada subkulittersebut terdiri atas beberapa orbital. Meskipun pada posisi kulitnya itu sama, posisi orbitalnya itu belumtentu sama. Ukuran dan bentuk orbital ini bergantung pada harga ketiga bilangan kuantumnya.B. Struktur dan Perkembangan Model Atom Beberapa ahli membuat suatu model atom untuk menjelaskan bagaimana keadaan suatu atom yangsebenarnya berdasarkan fenomena yang ditimbulkannya. Model atom dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 2.7 Model Atom (Sumber: http://fisikitaenal.blogspot.co.id) Penyelidikan tentang atom dimulai dengan ditemukannya sifat listrik dari suatu materi. Bila sisirplastik digosokkan pada rambut yang tidak berminyak, maka sisir plastik tersebut akan dapat menarikpotongan-potongan kecil kertas. Peristiwa itu menujukkan bahwa sisir mempunyai sifat listrik. Biladitinjau lebih jauh, karena sisir merupakan materi maka sisir juga tersusun oleh atom-atom. Dengandemikian dapat disimpulkan bahwa atom mempunyai sifat listrik. Gejala kelistrikan atom makin menarikpara ahli fisika sehingga pada perkembangan selanjutnya ditemukan bahwa atom tersusun dari partikel-partikel penyusun atom (partikel subatom) yang terdiri dari elektron, proton, dan neutron seperti terlihatpada Gambar 2.7. 401. Elektron Bermula dengan ditemukannya tabung sinar katode oleh Karl Ferdinand Braun, yang terbuat daritabung hampa dari kaca yang dialiri arus listrik searah dari kutub positif yang disebut anode dan darikutub negatif yang disebut katode. Bila tabung tersebut dialiri arus listrik yang cukup kuat, akan terjadialiran radiasi yang tidak tampak dari kutub negatif menuju kutub positif. Inilah yang disebut dengan sinarkatode. Sifat-sifat sinar katode dapat diketahui setelah penyempurnaan tabung sinar katode yangdilakukan oleh Sir William Crookes. Sifat-sifat sinar katode tersebut adalah sebagai berikut: 1. merambat menurut garis lurus 2. dapat memendarkan seng sulfida dan barium platinasianida 3. terdiri dari partikel bermuatan negatif ( elektron ) 4. dapat menimbulkan kalor pada benda-benda yang ditumbuknya 5. menghitamkan plat film 6. dapat menyimpang dalam medan magnet dan medan listrik 7. dapat menghasilkan sinar x ketika menumbuk zat Setelah William Crookes menemukan tabung katode yang lebih baik pada tahun 1879, penelitiantentang sinar katode dilanjutkan oleh Joseph John Thomson. Penelitan tersebut mendapati bahwa sinarkatode sebenarnya adalah materi yang ukurannya sangat kecil karena dapat memutar baling-baling yangdipasang di antara anode dan katode. Dari penelitiannya tersebut, J.J. Thomson dapat menentukan muatanelektron, yaitu sebesar 1,76 x 108 C/g. Penyelidikan lebih lanjut mengenai elektron ini dilakukan olehRobert A. Millikan antara tahun 1908–1917 yang dikenal dengan percobaan tetes minyak Millikan. Daripercobaan tersebut, Millikan berhasil menemukan muatan setiap tetes minyak, dimana muatan-muatantersebut merupakan kelipatan dari bilangan yang sangat kecil, yaitu 1,6022 x 10-19 C. Berdasarkanpercobaan Millikan, disimpulkan bahwa muatan 1 elektron adalah 1,6022 x 10-19 C. Dari harga muatantersebut dapat dihitung massa satu elektron : muatan Massa satu elektron = muatan/gram 1,6022 x 10-19 C = 1,76 x 108 C/g = 9,10 x 10-28 g Dari hasil percobaan tersebut J.J Thomson berkesimpulan bahwa sinar katode merupakan partikelpenyusun atom (partikel sub-atom ) yang bermuatan negatif (-1,6022 x 10-19 C) dan mempunyai massa 9,10 x 10-28 gram, dan selanjutnya oleh Stoney diusulkan nama elektron. Dari penemuan tersebut dapat disimpulkan bahwaelektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. 41Gambar 2.8 Percobaan Thomson (Sumber: http://gipeng.blogspot.co.id)2. Inti Atom dan Proton Pusat dari atom disebut inti atom atau nukleus. Inti atom terdiri dari proton dan neutron.Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom yang menentukan elemen dari suatu atom.Penemuan elektron oleh Thomson menyebabkan para ahli semakin yakin bahwa atom tersusun olehpartikel-partikel sub-atom yang lebih kecil ukurannya. Pada tahun 1886, Eugene Goldstein memodifikasitabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodenya. Dari percobaan tersebut, ditemukan sinaryang arahnya berlawanan dengan sinar katode. Sinar tersebut menembus lubang katode yang telah dibuat,dan disebut sinar kanal (karena menembus lubang kanal pada katode). Pada tahun 1898, Wilhelm Wienmenunjukkan bahwa sinar kanal merupakan partikel yang bermuatan positif dan selanjutnya disebutdengan proton. Sifat proton tergantung pada gas yang diisikan pada tabung katode. Dari penelitiannyaterhadap atom hidrogen, dapat ditentukan bahwa massa proton adalah 1.837 kali massa elektron. Penemuan proton ini menimbulkan banyak pertanyaan. Bagaimanakah kedudukan masing-masingpartikel tersebut di dalam atom. Untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel tersebut, ErnestRutherford bersama asistennya, Hans Geiger dab Ernest Marsden melakukan percobaan hamburan sinaralfa terhadap lempeng tipis emas. Pada percobaan sinar alfa Rutherford, sinar alfa yang bermuatan positifterpental jauh ketika menuju ke pusat atom. Sedangkan pada daerah lain, jalur partikel alfa hampir tidakberubah. Kesimpulannya ada partikel besar bermuatan positif di tengah-tengah atom. Dengan penelitian yang lebih lanjut, model atom Rutherford pun disempurnakan. Inti atomdiketahui dengan pasti susunannya. Ada muatan positif yang dinamakan proton, dan juga partikelbermuatan netral yang dinamakan neutron. Sedangkan ide tentang elektron tidak berubah, elektron tetapdigambarkan mengelilingi inti atom menurut orbit.3. Neutron Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa940 MeV/C² (1.6749 × 10−27 kg, sedikit lebih berat dari proton. Inti atom dari kebanyakan atom (semua 42kecuali isotop hidrogen yang paling umum, yang terdiri dari sebuah proton) terdiri dari proton danneutron. Di luar inti atom, neutron tidak stabil dan memiliki waktu paruh sekitar 15 menit (881.5±1.5detik). Metode peluruhan yang sama (peluruhan beta) terjadi di beberapa inti atom. Partikel-partikeldalam inti atom biasanya adalah neutron dan proton. Perbedaan utama dari neutron dengan partikelsubatomik lainnya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat neutron ini membuat penemuannya lebihterbelakang dan membuatnya sulit diamati secara langsung. Penelitian yang dilakukan Rutherford selain sukses mendapatkan beberapa hasil yang memuaskanjuga mendapatkan kejanggalan yaitu massa inti atom unsur selalu lebih besar daripada massa proton didalam inti atom. Rutherford menduga bahwa terdapat partikel lain di dalam inti atom yang tidakbermuatan karena atom bermuatan positif. Adanya partikel lain di dalam inti atom yang tidak bermuatandibuktikan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Chadwick melakukan penelitian dengan menembaklogam berilium menggunakan sinar alfa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suatu partikel yang takbermuatan dilepaskan ketika logam berilium ditembak dengan sinar alfa dan partikel ini disebut sebagaineutron.C. Tanda Atom Proton merupakan partikel khas suatu atom. Artinya, tiap atom akan mempunyai jumlah protonyang berbeda dengan atom lain. Hal ini didukung dengan fakta percobaan yang dilakukan oleh HenryMoseley. Pada saat itu, sinar X sudah banyak dimanfaatkan untuk rontgen dan umumnya dibuat dengancara membombardir logam dengan menggunakan elektron. Dari pengamatan Moseley, ternyata sinar Xyang dihasilkan mempunyai frekuensi yang dipengaruhi oleh jumlah proton logam yang ditembak.Berdasarkan inilah kemudian disimpulkan bahwa jumlah proton merupakan sifat khas dari suatu atom. Bila atom-atom diurutkan berdasarkan jumlah protonnya, atom hidrogen akan mempunyai nomorsatu karena mempunyai sebuah proton, helium nomor dua karena mempunyai dua proton, dan seterusnya.Selanjutnya, jumlah proton yang terdapat dalam inti atom disebut nomor atom (Z). Nomor atom suatuunsur adalah khas, artinya nomor tersebut hanya dimiliki oleh atom bersangkutan. Sebagai contoh, jikanomor atomnya 6 berarti atom tersebut mempunyai jumlah proton 6, dan satu-satunya atom yangmempunyai jumlah proton 6 hanya atom karbon. Sebaliknya, apabila disebut unsur karbon, atomnyamempunyai proton sebanyak 6 karena tidak ada atom lain selain karbon yang mempunyai jumlah proton6. Massa atom merupakan massa dari seluruh partikel penyusun atom. Karena sangat kecil, massaelektron dapat diabaikan sehingga massa atom dianggap merupakan jumlah massa proton dan neutronsaja. Jumlah proton dan neutron selanjutnya disebut nomor massa (A) dari suatu atom. Kecuali hidrogen,semua atom mempunyai neutron sehingga secara umum: 43 = + Keterangan: X = lambang unsur A = nomor massa Z = nomor atom Atom-atom suatu unsur dapat mempunyai nomor massa yang berbeda karena jumlah neutrondalam atom tersebut berbeda. Sebagai contoh, hidrogen mempunyai tiga jenis atom, yaitu atom hidrogenyang hanya mempunyai sebuah proton di dalam inti tanpa ada neutronnya, atom hidrogen yangmempunyai sebuah neutron, dan atom hidrogen dengan dua buah neutron sehingga atom hidrogen adayang mempunyai nomor massa 1 satuan massa atom (sma), 2 sma, dan 3 sma. Atom-atom dari unsur yangsama tetapi mempunyai nomor massa yang berbeda disebut isotop. Gambar 2.9. Isotop (Sumber: http://www.sridianti.com) Untuk membedakan isotop yang satu dan isotop lainnya, digunakan tanda atom lengkap yangmenunjukkan jumlah proton dan neutron atau nomor atom dan nomor massa. Atom-atom unsur yangberbeda dapat dipastikan mempunyai jumlah proton yang berbeda tetapi dapat mempunyai nomor massayang sama. Peristiwa ini disebut isobar. Atom yang mempunyai jumlah proton yang berbeda tetapijumlah neutronnya sama disebut isoton.D. Model Atom Niels Bohr dan Konfigurasi Elektron Adanya kelemahan teori atom Rutherford mendorong para ilmuwan untuk mencari jawabannya.Percobaan-percobaan selanjutnya mengenai model atom bertujuan untuk menjawab kelemahan teori atomsebelumnya, dan sekaligus untuk mengetahui bagaimana partikel-partikel penyusun atom itu tersusun didalam suatu atom. Secara umum, atom tersusun atas inti atom yang berisi proton dan neutron, sedangkanelektron berada di luar inti atom pada jarak yang relatif jauh dari inti. 44Model atom Bohr merupakan model atom yang diajukan oleh ilmuwan Niels Bohr pada tahun1913. Niels Bohr mengajukan teorinya mengenai atom berdasarkan analisis spektrum atom. Berikutmodel atom yang diajukan olehNiels Bohr : Gambar 2.10 Model Atom Bohr (Sumber: http://www.nafiun.com) Dalam atom terdapat lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom, yaitu tempat bagi elektron-elektron untuk mengorbit inti tanpa disertai pemancaran atau penyerapan energi. Menurut Niels Bohr,kulit atom adalah orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. Tiap kulit dinyatakan denganlambang K, L, M, N, dan seterusnya. Masing-masing lintasan ditandai dengan satu bilangan kuantumutama (n) yang dimulai dari 1,2,3,4, dan seterusnya.Dengan kata lain:Lintasan pertama ==> kulit K ==> n =1Lintasan kedua ==> kulit L ==> n = 2Lintasan ketiga ==> kulit M ==> n = 3 , dan seterusnya. Elektron hanya berada pada lintasan-lintasan yang diperbolehkan sesuai dengan tingkat energinyamasing-masing. Pada keadaan (tingkat dasar), elektron menempati lintasan dengan tingkat energiterendah. Elektron tidak boleh berada di antara dua lintasan. Elektron dapat berpindah dari satu kulit kekulit lain dengan disertai pelepasan atau penyerapan energi. Pelepasan energi terjadi ketika elektronberpindah dari satu kulit ke kulit yang lebih dalam misal dari L ke K. Sebaliknya, penyerapan energi akanterjadi ketika elektron berpindah dari satu kulit ke kulit yang lebih luar misalnya dari K ke L. Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron dalam atom berdasarkan tingkat energi ataukulit. Secara umum konfigurasi elektron dapat ditentukan dengan dua model yaitu model atom Niels Bohrdan model atom mekanika kuantum. Pada model atom Niels Bohr, semakin besar nomor kulit akan semakin besar pula ruang cakupannyauntuk menampung elektron. Dengan kata lain, jumlah elektron yang dapat berada di kulit L akan lebih 45besar daripada di kulit K. Jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung oleh masing-masing kulitmengikuti persamaan berikut: Jumlah elektron maksimum = 2 n2 elektronBerdasarkan ketentuan itu, maka :Kulit K  n = 1  maksimum = 2 elektronKulit L  n = 2  maksimum = 8 elektronKulit M  n = 3 maksimum = 18 elektronKulit N  n = 4  maksimum = 32 elektron Untuk unsur-unsur yang berada pada golongan utama, berikut beberapa tips menuliskan konfigurasielektron :1. Mulai dari lintasan yang paling dekat dengan inti yaitu kulit K.2. Kulit paling luar hanya boleh ditempati maksimal 8 elektron.3. Isi penuh sebanyak mungkin kulit berdasarkan daya tampungnya dan hitung elektron yang tersisa.4. Jika sisa elektron kurang dari 32, maka kulit berikutnya diisi dengan 18 elektron.5. Jika sisa elektron kurang dari 18, maka kulit berikutnya diisi dengan 8 elektron.6. Jika sisa elektron kurang dari 8, maka elektron tersebut ditempatkan pada kulit berikutnya dan merupakan kulit terluar.Contoh :Unsur-unsur golongan IAzX : K L M N O P Q1H : 13Li : 2 111Na : 2 8 1 19K : 2 8 8 137Rb : 2 8 18 8 155Cs : 2 8 18 18 8 187Fr : 2 8 18 32 18 8 1Unsur-unsur golongan IIAzX : K L M N O P Q4Be : 2 212Mg : 2 8 220Ca : 2 8 8 238Sr : 2 8 18 8 256Ba : 2 8 18 18 8 288Ra : 2 8 18 32 18 8 2Unsur-unsur golongan IIIAzX : K L M N O P5B : 2 313Al : 2 8 331Ga : 2 8 18 349In : 2 8 18 18 381Ti : 2 8 18 32 18 3 46Unsur-unsur golongan IVAzX : K L M N O P6C : 2 414Si : 2 8 432Ge : 2 8 18 450Sn : 2 8 18 18 482Pb : 2 8 18 32 18 4Unsur-unsur golongan VAzX : K L M N O P7N : 2 515P : 2 8 533As : 2 8 18 551Sb : 2 8 18 18 583Bi : 2 8 18 32 18 5Unsur-unsur golongan VIAzX : K L M N O P8O : 2 616S : 2 8 634Se : 2 8 18 652Te : 2 8 18 18 684Po : 2 8 18 32 18 6Unsur-unsur golongan VIIAzX : K L M N O P9F : 2 717Cl : 2 8 735Br : 2 8 18 753I : 2 8 18 18 785At : 2 8 18 32 18 7Unsur-unsur golongan VIIIAzX : K L M N O P2He : 210Ne : 2 818Ar : 2 8 836Kr : 2 8 18 854Xe : 2 8 18 18 886Rn : 2 8 18 32 18 8E. Teori Atom Mekanika Kuantum1. Mekanika Kuantum Teori Atom Mekanika Kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron yaitu sebagai gelombangdan sebagai partikel. Menurut de Broglie, cahaya dapat berperilaku sebagai materi dan berperilakusebagai gelombang (dikenal dengan istilah dualisme gelombang partikel). Menurut Heisenberg, tidakmungkin menentukan kecepatan dan posisi elektron secara bersamaan, tetapi yang dapat ditentukan 47hanyalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti. Erwin Schrodinger mengajukanteori yang disebut teori atom mekanika kuantum ”Kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukandengan pasti yang dapat ditentukan adalah kemungkinan menemukna elektron sebagai fungsi jarak dariinti atom”. Daerah dengan kemungkinan terbesar ditemukan elektron disebut orbital. Orbital digambarkanberupa awan, yang tebal tipisnya menyatakan besar kecilnya kemungkinan ditemukan elektron di daerahtersebut. Kemudian Werner Heisenberg mengemukakan bahwa metode eksperimen yang digunakanuntuk menemukan posisi atau momentum suatu partikel seperti elektron dapat menyebabkan perubahan,baik pada posisi, momentum atau keduanya. Teori Schrodinger dan prinsip ketidakpastian Heisenbergmelahirkan model atom mekanika kuantum sebagai berikut : 1. Posisi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti. 2. Atom mempunyai kulit elektron. 3. Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron. 4. Setiap subkulit elektron memiliki sub-sub kulit elektron.2. Radiasi Elektromagnetik Semua jenis radiasi elektromagnetik bergerak melalui ruang hampa dengan kecepatan cahaya,yaitu sebesar 3,00 x 108 m/s atau 300.000 kilometer tiap detik. Kecepatannya dapat berubah bila melaluimedium tertentu seperti udara, air, atau zat padat. Gelombang yang berkaitan dengan radiasielektromagnetik, seperti sinar matahari, sinar-X, gelombang radio, dan lainnya disebut dengan gelombangelektromagnetik. Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik dengan ukuran panjang gelombang (λ)yang besar, dan dapat dipancarkan dari antena radio. Sementara itu, gelombang yang lebih pendekmisalnya gelombang cahaya dapat dipancarkan dari atom atau molekul, sedangkan gelombang yangsangat pendek atau mempunyai frekuensi sangat tinggi seperti sinar gamma berasal dari zat radioaktif(nuklir). Gambar 2.11. Spektrum cahaya (Sumber: http://reikinaqs.wapsite.me) Apabila unsur dipanaskan maka akan membara dan selanjutnya akan memancarkan cahayadengan warna tertentu. Uap natrium dan uap raksa (merkuri) bila dipanaskan akan menghasilkan warna 48kuning dan dimanfaatkan untuk lampu penerangan jalan yang berwarna kuning (lampu merkuri).Percobaan yang dilakukan dengan cara membakar kristal garam korida dari unsul alkali (LiCI, KCI),alkali tanah (CaCI2), dan kristal garam yang lain menunjukkan bahwa setiap unsur akan memancarkancahaya dengan warna tertentu. Hal itu berarti setiap unsur hanya akan menghasilkan gelombangelektromagnetik dengan panjang gelomban tertentu. Hal ini berbeda dengan cahaya yang dihasilkan olehsinar untuk menghasilkan spektrum yang lengkap. Spektrum lengkap yang dihasilkan oleh cahayamatahari dikenal sebagai spektrum kontinu. Sementara itu, spektrum yang dihasilkan oleh unsur hanyamengandung beberapa garis warna yang terpisah satu sama lain, sehingga dikenal sebagai spektrum garis. Spektrum warna pada pemanasan unsur-unsur tersebut terjadi karena atom-atomnya dapatmemancarkan radiasi gelombang elektromagnetik berupa cahaya. Besarnya energi yang dipancarkan dariradiasi tersebut tergantung dari panjang gelombangnya. Menurut Max Planck, terdapat hubungan antarapanjang gelombang dengan energi dari suatu gelombang elektromagnetik, tetapi penjelasannya tidakberdasarkan teori fisika klasik. Menurut teori fisika klasik, atom-atom dalam zat padat dapat menyerap atau memancarkan energiberapapun besarnya. Akan tetapi menurut Planck, atom-atom dalam suatu zat hanya dapat menyerap ataumemancarkan energi pada paket-paket gelombang tertetu yang disebut “kuantum”. Oleh karena itu, teoridari Max Planck ini disebut dengan teori mekanika kuantum. Besarnya energi kuantum ini oleh Planckdinyatakan sebagai : E = hf (2.1)dengan E adalah energi dan h adalah tetapan Planck yang besarnya 6,63 x 10-34 J s. Menurut Planck,energi yang dipancarkan oleh suatu atom merupakan kelipatan dari hf, misalnya hf, 2 hf, 3 hf, danseterusnya tetapi tidak bisa 1 hf, 37hf, dan angka pecahan lainnya. 2Teori atom dari Niels Bohr sementara dapat digunakan untuk menjelaskan terjadinya spektrumpada atom hidrogen. Menurut Niels Bohr, terjadinya garis warna (spektrum) pada atom hidrogen tersebutkarena eksitasi atau perpindahan elektron dari kulit dalam (energi rendah) ke kulit yang lebih luar (energitinggi), karena adanya penyerapan energi oleh elektron pada saat atom dipanaskan. Elektron yangtereksitasi ini tidak stabil dan segera kembali ke kulit sebelumnya (kondisi energi sebelumnya) sambilmemancarkan energi tertentu yang tampak sebagai garis-garis warna. Besarnya energi yang dipancarkandalam bentuk garis-garis warna tersebut ternyata merupakan selisih energi dari tingkat elektron lintasasemula dengan lintasan yang baru. Selisih energi tersebut dapat dihitung dengan rumus: = − ( 1 2) (2.2)dengan RH merupakan tetapan Rydberg dengan nilai 2,18 x 10-18 J, dan n = 1, 2, 3 ...Jika selisih energi tersebut adalah ∆E = E2 – E1, maka : 49∆E = (− 22 ) - (− 12 ) atau ∆E = RH ( 1 12 − 1 22) (2.3) Teori atom Bohr telah berhasil menjelaskan terjadinya spektrum atom hidrogen dan atom-atomyang mempunyai elektron tunggal, tetapi gagal menjelaskan terjadinya spektrum dari atom yangberelektron banyak.3. Model Atom Mekanika Gelombang Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari modelMekanika Kuantum (gelombang) yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1927, yangmengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatudaerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan. Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapatditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron padasuatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannyaelektron disebut Orbital. Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai“awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit. Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang(bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital,yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m),dan bilangan kuantum spin (s). Bilangan kuantum adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron dalam atomyang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan kuantummenggambarkan sifat elektron dalam orbital. Bilangan kuantum menentukan tingkat energi utama ataujarak dari inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Setiap sistem kuantum dapat memilikisatu atau lebih bilangan kuantum. Bilangan kuantum merupakan salah satu ciri khas dari model atommekanika kuantum atau model atom modern yang dicetuskan oleh Ernest Schrodinger. Dalam mekanikakuantum, bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogendan atom-atom lain. Bilangan-bilangan ini diturunkan dari solusi matematis persamaan Schrodinger untukatom hidrogen. Jenis bilangan kuantum adalah : a. Bilangan kuantum utama (n) yang menyatakan tingkat energi. b. Bilangan kuantum azimut/momentum sudut (l) yang menyatakan bentuk orbital. c. Bilangan kuantum magnetik (m) yang menyatakan orientasi orbital dalam ruang tiga dimensi. d. Bilangan kuantum spin (s) yang menyatakan spin elektron pada sebuah atom. 50Kulit K L M N Nilai n 1 2 3 4 Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yangdimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangankuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya. Sedangkankulit atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya.contoh: n=1 elektron berada pada kulit K n=2 elektron berada pada kulit L n=3 elektron berada pada kulit M n=4 elektron berada pada kulit N, dan seterusnya Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbitaltertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan olehkarena itu semakin besar orbitalnya. Bilangan kuantum azimut sering disebut bilangan kuantum anguler (sudut). Energi sebuahelektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan momentum sudut. Momentumsudut tersebut dikarakterisasi menggunakan bilangan kuantum azimut. Bilangan azimut menyatakanbentuk suatu orbital dengan simbol (l) "huruf L kecil". Bilangan kuantum azimut juga berhubungandengan jumlah subkulit. Nilai ini menggambarkan subkulit yang dimana elektron berbeda. Untuk subkulits,p,d,f bilangan kuantum azimut berturut-turut adalah 0,1,2,3. Nilai bilangan kuantum azimut atau "l" inibergantung pada nilai bilangan kuantum utama atau "n" . Untuk nilai n tertentu, l mempunyai nilaibilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n-1). Bila n-1, hanya ada satu nilai l yakni l =n-1=1-1=0.Bila n=2, ada dua nilai l, yakni 0 dan 1. Bila n=3, ada tiga nilai l, yakni 0,1, dan 2. Nilai-nilai l biasanyaditandai dengan huruf s,p,d,f... sebagai berikut : L 0123 Nama orbital S P D F Jadi, bila l = 0, kita mempunyai sebuah orbital s; bila l = 1, kita mempunyai orbilat f danseterusnya. Sekumpulan orbital-orbital dengan nilai n yang sama seringkali disebut kulit. Satu atau lebihorbital dengan nilai n dan l yang sama dirujuk selalu subkulit. Misalnya, kulit dengan n = 2 terdiri atas 2subkulit, l = 0 dan 1 (nilai-nilai l yang diizinkan untuk n = 2). Sub kulit-sub kulit ini disebut sub kulit 2sdan sub kulit 2p dimana 2 melambangkan nilai n, sedangan s dan p melambangkan nilai l. Tabel 2.1. di 51bawah ini menunjukkan keterkaitan jumlah kulit dengan banyaknya sub kulit serta jenis sub kulit dalamsuatu atom. Tabel 2.1. Jumlah Elektron pada Subkulit Jenis subkulit Jumlah Orbital Elektron Maksimum Subkulit s 1 orbital 2 elektron Subkulit p 3 orbital 6 elektron Subkulit d 5 orbital 10 elektron Subkulit f 7 orbital 14 elektron Bilangan kuantum magnetik menyatakan tingkah laku elektron dalam medan magnet. Tidakadanya medan magnet luar membuat elektron atau orbital mempunyai nilai n dan l yang sama tetapiberbeda m. Namun dengan adanya medan magnet, nilai tersebut sedikit berubah. Hal ini dikarenakantimbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar. Bilangan kuantum magnetikada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan aliran arus listrik. Karena interaksi ini,elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital.Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik (m).Di dalam satu subkulit, nilai m bergantung pada nilai bilangan kuantum azimut/momentum sudut l. Untuknilai l tertentu, ada (2l + 1) nilai bulat m sebagai berikut: -l, (-l + 1), ..., 0 , ... , (+l - 1), +l Bila l =0, maka m=0. Bila l =1, maka terdapat tiga nilai m yaitu -1,0,dan -1. Bila l =2, makaterdapat lima nilai m yaitu -2,-1,0,+1, dan +2. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital dalam subkulitdengan nilai l tertentu. Bilangan kuantum spin menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol "s"atau sering ditulis dengan ms (bilangan kuantum spin magnetik). Suatu elektron dapat mempunyaibilangan kuantum spin s = +1/2 atau -1/2. Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasipartikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s=+1/2 berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas),sedangkan s=-1/2 berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada duapeluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50%dan peluang untuk ke bawah adalah 50%.4. Orbital Orbital atom adalah fungsi matematika yang menggambarkan perilaku seperti gelombang darisebuah elektron dalam atom. Wilayah di mana elektron dapat ditemukan di sekitar atom tunggal dalamkeadaan energi tertentu dapat dihitung dari fungsi ini. Sebuah orbital sering digambarkan sebagai daerahtiga dimensi di mana ada kemungkinan 95 persen untuk menemukan elektron (lihat gambar). 52Kita dapat menerapkan pengetahuan kita tentang bilangan kuantum untuk menggambarkansusunan elektron untuk atom tertentu. Kita melakukan hal ini dengan sesuatu yang disebut konfigurasielektron. Mereka secara efektif memberi gambaran elektron untuk atom tertentu. Kita melihat empatbilangan kuantum untuk elektron tertentu dan kemudian menetapkan elektron ke orbital tertentu. a. Orbital s Bentuk orbital subkulit s seperti bola, di manapun elektron beredar akan mempunyai jarak yang sama terhadap inti b. Orbital p Rapatan elektron terdistribusi pada bagian yang saling berlawanan dengan inti atom.inti terletak pada simpul dengan kerapatan elektron adalah nol. Orbital p mempunyai bentuk seperti balon terpilih. Dengan memiliki 3 harga m (-1, 0, +1), maka p mempunyai 3 orbital. c. Orbital d Subkulit d mempunyai 5 orbital. d. Orbital f Orbital f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara. Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.5. Konfigurasi Elektron Konfigurasi elektron menggambarkan distribusi elektron dalam orbital atom. Elektron tersusundalam atom menurut tiga aturan berikut.a. Asas Aufbau Mempunyai prinsip bahwa pengisian elektron pada orbital di mulai dari tingkat energi terendahke tingkat energi yang lebih tinggi. Urutan energi dari tingkat yang terendah ke tingkat yang tertinggi,yaitu: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d ………………Contoh:Soal: Tentukan konfigurasi elektron berdasarkan asas Aufbau pada 36KrJawab : 36Kr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6b. Aturan Hund Menurut aturan Hund, pada pengisian orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama, yaituorbital-orbital dalam satu subkulit, mula-mula elektron akan menempati orbital secara sendiri-sendiridengan spin yang paralel, baru kemudian berpasangan.Contoh : 53Soal: Tentukan diagram orbital untuk unsur 7NJawab : 7N = 1s2 2s2 2p3 , diagram orbitalnya adalahc. Asas Larangan Pauli Asas larangan Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam sebuah atom apa pun dapatmempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.Contoh :Soal: Tentukan bilangan kuamtum dan diagram orbital yang dimiliki oleh atom 19K.Jawab : 19K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 atau (Ar) 4s1 n = 4, l = 0, m = 0, dan s = + ½ Sistem periodik unsur terdiri atas dua golongan besar, yaitu golongan utama (A) dan golongantransisi. Konfigurasi elektron atom-atom unsur dapat dikelompokkan ke dalam blok sebagai berikut. a. Unsur Blok s Unsur yang konfigurasi elektron yang diakhiri dengan sub kulit s. Unsur-unsur yang termasuk blok s adalah unsur-unsur golongan IA dan IIA. b. Unsur Blok p Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan sub kulit p. Unsur yang termasuk golongan p adalah unsur-unsur golongan IIIA sampai VIIIA. c. Unsur Blok d Konfigurasi elektron yang diakhiri dengan sub kulit d. Unsur yang termasuk blok d adalah unsur golongan IB sampai golongan VIIIB. d. Unsur blok f Konfigurasi elektron yang diakhiri subkulit f. Unsur yang termasuk blok f adalah unsur-unsur golongan Lantanida dan golongan Aktinida.Contoh :Soal: Tentukan golongan dan perioda pada usur 14SiJawab: konfigurasi elektron 14Si = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 atau (Ne) 3s2 3p2 Jumlah elektron valensi = 4, subkulit s dan p, termasuk golongan IV A Subkulit ke-3 sehingga termasuk perioda 3.F. Sistem Periodik Unsur Pada tahun 1661 masih banyak para ahli yang berpendapat bahwa unsur merupakan suatu zat tidakmungkin dapat diuraikan. Pada saat itu, baru dikenal beberapa unsur, yaitu antimen, arsen, bismut, karbon,tembaga, emas, timbal, air raksa, perak, belerang, timah, dan seng. Pada akhir abad 18 baru ditemukan 54adanya 11 unsur baru yang dipublikasikan oleh Lavoisier, yaitu klorin, kobalt, hidrogen, mangan,molibdat, nikel, nitrogen, oksigen, fosfor, platina, dan wolfram. Setelah itu terus ditemukan dua sampaitiga unsur setiap tahun sehingga sampai saat ini sudah dikenal adanya 118 macam unsur. Untuk mempelajari unsur-unsur yang begitu banyak diperlukan suatu cara agar mudah untukmengenali sifat-sifatnya. Sistem periodik unsur merupakan suatu sustem yang snagta baik untukmempelajari kecenderungan sifat unsur dan beberapa sifat yang lainnya. Bahkan dapat digunakan untukmeramalkan sifat-sifat unsur yang belum ditemukan tetapi diyakini ada. Gambar 2.12. Sistem Periodik Unsur (Sumber: http://cst4u.blogspot.co.id) Sistem periodik adalah suatu tabel berisi identitas unsur-unsur yang dikemas secara berkala dalambentuk periode dan golongan berdasarkan kemiripan sifat-sifat unsurnya. Robert Boyle adalah orangpertama yang memberikan tentang definisi bahwa unsur adalah suatu zat yang tidak dapat lagi dibagi-bagi menjadi dua zat atau lebih dengan cara kimia. Sejak itu orang dapat menyimpulkan bahwa unsur-unsur mempunyai sifat yang jelas dan ada kemiripan diantara sifat-sifat unsur itu.1. Pengelompokan Unsur menurut Antoine Lavoisier Setelah Boyle memberi penjelasan tentang konsep unsur, Lavoiser pada tahun 1769 menerbitkansuatu daftar unsur-unsur. Lavoiser membagi unsur-unsur dalam unsur logam dan non logam. Pada waktuitu baru dikenal kurang lebih 33 unsur. Pengelompokan ini merupakan metode paling sederhana,dilakukan. Pengelompokan ini masih sangat sederhana karena antara unsur – unsur logam sendiri masihbanyak perbedaan. Ternyata, selain unsur logam dan non-logam, masih ditemukan beberapa unsur yangmemiliki sifat logam dan non-logam (unsur metaloid), misalnya unsur silikon, antimon, dan arsen. Jadi,penggolongan unsur menjadi unsur logam dan non-logam masih memiliki kelemahan. 55Tabel 2.2. Perbedaan Logam dan Nonlogam Logam Non LogamBerwujud padat pada suhu kamar (250), Ada yang berupa zat padat, cair, atau gas pada suhu kecuali raksa (Hg) kamar Mengkilap jika digosok Tidak mengkilap jika digosok, kecuali intan (karbon) Merupakan konduktor yang baik Dapat ditempa atau direnggangkan Bukan konduktor yang baik Penghantar panas yang baik Umumnya rapuh, terutama yang berwujud padat Bukan penghantar panas yang baik Pengelompokkan ini mempunyai kelebihan yaitu sudah mengelompokkan 33 unsur berdasarkansifat kima, sehingga bisa dijadikan referensi bagi ilmuwan setelahnya. Sedangkan kelemahannya yaitupengelompokannya masih terlalu umum.2. Pengelompokan Unsur menurut Johann Wolfgang Dobereiner Dobereiner adalah orang pertama menemukan hubungan antara sifat unsur dengan massa atomrelatifnya. Unsu-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya. Setiap kelompok terdiri atastiga unsur, sehingga disebut triade. Di dalam triade, unsur ke-2 mempunyai sifat-sifat yang berada di antaraunsur ke-1 dan ke-3 dan memiliki massa atom sama dengan massa rata-rata unsur ke-1 dan ke-3.Jenis Triade : a. Triade Litium(Li), Natrium(Na), Kalium(K) b. Triade Kalsium(Ca), Stronsium(Sr), Barium(Br) c. Triade Klor(Cl), Brom(Br), Iodium(I) Pengelompokkan ini mempunyai kelebihan yaitu keteraturan setiap unsur yang sifatnya miripmassa atom (Ar) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsurpertama dan ketiga. Sedangkan kelemahannya yaitu kurang efisien karena ada beberapa unsur lain yangtidak termasuk dalam kelompok Triade padahal sifatnya sama dengan unsur di dalam kelompok triadetersebut.3. Pengelompokan Unsur menurut John Newlands Triade Debereiner mendorong John Alexander Reina Newlands untuk melanjutkan upayapengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom dan keterkaitannya dengan sifat unsur.Menurut Newlands, jika unsur-unsur diurutkan letaknya sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya,maka sifat unsur akan terulang pada tiap unsur kedelapan. Keteraturan ini sesuai dengan pengulangan notlagu (oktaf) sehingga disebut Hukum Oktaf (law of octaves). Tabel berikut menunjukkan pengelompokanunsur berdasarkan hukum Oktaf Newlands. 56Tabel 2.3 Pengelompokan Unsur Menurut Oktaf Newlands (Sumber: https://www.ngerangkum.com) Namun pada kenyataannya, mesih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapanunsur. Dan penggolongan ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar. Hal inimerupakan kekurangan dari metode ini.4. Pengelompokan Unsur menurut Dmitri Mendeleev Dmitri Ivanovich Mendeleev pada tahun 1869 melakukan pengamatan 63 unsur yang sudahdikenal dan mendapatkan hasil bahwa sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya.Sifat tertentu akan berulang secara periodik apabila unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massaatom relatifnya. Mendeleev selanjutnya menempatkan unsur-unsur dengan kemiripan sifat pada satu lajurvertikal yang disebut golongan. Unsur-unsur juga disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatifnyadan ditempatkan dalam satu lajur yang disebut periode. Tabel 2.4 Pengelompokan Unsur menurut Mendeleev (Sumber: http://belajarsejarahsistemperiodikunsur.blogspot.co.id) Pengelompokan ini mempunyai kelebihan, yaitu sistem Periodik Mendeleev menyediakanbeberapa tempat kosong untuk unsur-unsur yang belum ditemukan dan dapat meramalkan sifat-sifat unsuryang belum diketahui serta pada perkembangan selanjutnya, beberapa unsur yang ditemukan ternyatacocok dengan prediksi Mendeleev. Sedangkan kelemahannya yaitu terdapat unsur bermassa lebih besaryang letaknya di depan unsur bermassa lebih kecil, adanya unsur-unsur yang tidak mempunyai kesamaan 57sifat dimasukkan dalam satu golongan, misalnya Cu dan Ag ditempatkan dengan unsur Li, Na, K, Rb danCs serta adanya penempatan unsur-unsur yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom.5. Pengelompokan Unsur menurut Henry Moseley Tabel periodik Mendeleev dikemukakan sebelum penemuan struktur atom, yaitu partikel-partikelpenyusun atom. Partikel penyusun inti atom yaitu proton dan neutron, sedangkan elektron mengitari intiatom. Setelah partikel-partikel penyusun atom ditemukan, ternyata ada beberapa unsur yang mempunyaijumlah partikel proton atau elektron sama, tetapi jumlah neutron berbeda. Unsur tersebut dikenal sebagaiisotop. Jadi, terdapat atom yang mempunyai jumlah proton dan sifat kimia sama, tetapi massanya berbedakarena massa proton dan neutron menentukan massa atom. Dengan demikian, sifat kimia tidak ditentukanoleh massa atom, tetapi ditentukan oleh jumlah proton dalam atom tersebut. Jumlah proton menyatakannomor atom. Dengan demikian sifat-sifat unsur ditentukan oleh nomor atom. Keperiodikan sifat fisikadan kimia unsur disusun berdasarkan nomor atomnya. Pernyataan tersebut disimpulkan berdasarkan hasilpercobaan Henry Moseley pada tahun 1913. Menurut Moseley, sifat-sifat kimia unsur merupakan fungsiperiodik dari nomor atomnya. Artinya, jika unsur-unsur diurutkan berdasarkan kenaikan nomor atomnya,maka sifat-sifat unsur akan berulang secara periodik. Susunan periodik yang disusun oleh Moseley akhirnya berkembang lebih baik sampai didapatkanbentuk yang sekarang ini dengan mengikuti hukum periodik bahwa bila unsur disusun berdasarkankenaikan nomor atom, maka sifat unsur akan berulang secara periodik. Sistem periodik modern dikenaljuga sebagai sistem periodik bentuk panjang, terdapat lajur mendatar yang disebut periode dan lajurtegak yang disebut golongan.Dalam sistem periodik modern terdapat 7 periode, yaitu:Periode 1 : terdiri atas 2 unsurPeriode 2 : terdiri atas 8 unsurPeriode 3 : terdiri atas 8 unsurPeriode 4 : terdiri atas 18 unsurPeriode 5 : terdiri atas 18 unsurPeriode 6 : terdiri atas 32 unsur, yaitu 18 unsur seperti periode 4 atau 5, dan 14 unsur lagi merupakan deret lantanidaPeriode 7 : merupakan periode unsur yang belum lengkap. Pada periode ini terdapat deret aktinida6. Hubungan Konfigurasi Elektron dan Sistem Periodik Unsur Konfigurasi elektron sangat erat hubungannya dengan sistem periodik unsur. Seperti telah kalianketahui bahwa sifat-sifat unsure sangat tergantung pada jumlah elektron valensinya. Jika jumlah elektronluar yang mengisi orbital dalam sub kulit sama dengan bilangan kuantum utama (n), maka atom unsur 58tersebut pasti terletak pada golongan yang sama (selain yang berbentuk ion). Sedangkan nilai n (bilangankuantum utama) yang terbesar menunjuk nomor periode unsur tersebut dalam sistem periodic unsur.Misal konfigurasi elektron unsur K sebagai berikut. 19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Nilai n terbesar adalah 4, maka K menempati periode 4. Untuk menentukan golongan unsur dalam sistem periodik berdasarkan konfigurasi elektron, perludilihat pada jenis dan jumlah elektron terluar yang menempati kulit sama.• Golongan utama (Gol. A), elektron valensi menempati sub kulit s atau sub kulit s dan p.• Golongan transisi (Gol. B), elektron valensi menempati sub kulit s dan d. Untuk lantanida dan aktinida, elektron valensi menempati subkulit s dan f. Tapi jumlahnya tidakmenentukan golongan, karena lantanida dan aktinida tidak mempunyai golongan.7. Pembagian Unsur-Unsur menurut Blok s , p, d, dan f Berdasarkan kesamaan konfigurasi elektron terluar, dapat dikelompokan unsur-unsur tersebutdalam blok berikut : 1. Blok s Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar pada orbital s terletak pada golongan IA dan IIA, kecuali unsur H dan He. Unsur-unsur ini merupakan logam yang reaktif. Misal konfigurasi elektron terluar adalah nsx, unsur tersebut terletak pada golongan xA. 2. Blok p Unsur yang mempunyai konfigurasi elektron terluar pada orbital p, terdapat dalam golongan IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIII. Golongan unsur-unsur ini meliputi logam, metaloid, dan non logam. Misal konfigurasi elektron terluar adalah npy, maka unsure tersebut terletak pada golongan (2 + y)A. 3. Blok d Konfigurasi elektron terluar d terdapat dalam unsur-unsur transisi, yaitu golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, dan IIB. Jika : a. x + z = 8, x + z = 9, dan x + z = 10, maka unsur terletak pada golongan VIIIB b. x + z = 11, maka unsur terletak pada golongan IB c. x + z = 12, maka unsur terletak pada golongan IIB 594. Blok f Blok f merupakan golongan unsur lantanida dan aktinida. Golongan ini disebut juga golongan transisi dalam.G. Sifat-Sifat Keperiodikan Unsur Sifat keperiodikan unsur adalah sifat-sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikannomor atom penyusunnya.1. Jari-Jari Atom Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit elektron terluar. Kecenderungan jari-jariatom dapat diprediksi berdasarkan golongan dan periodenya dalam sistem periodik unsur. Dalam satugolongan, dari atas ke bawah jari-jari atom semakin besar sementara dalam satu periode dari kiri ke kanan,jari-jari atom semakin kecil. Hal ini karena dalam satu golongan, dari atas ke bawah, kulit atom bertambah(ingat jumlah kulit = nomor periode), sehingga jari-jari atom juga bertambah besar. Sementara, dari kirike kanan, jumlah kulit tetap tetapi muatan inti (nomor atom) dan jumlah elektron pada kulit bertambah.Hal tersebut mengakibatkan gaya tarik-menarik antara inti dengan kulit elektron semakin besar sehinggajari-jari atom makin kecil.2. Energi Ionisasi Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatuatom netral dalam wujud gas. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron kedua disebut energiionisasi kedua dan seterusnya. Bila tidak ada keterangan khusus maka yang disebut sebagai energi ionisasiadalah energi ionisasi pertama. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa keperiodikan energi ionisasiadalah sebagai berikut. Dalam satu golongan dari atas ke bawah energi ionisasi semakin berkurang namundalam satu periode dari kiri ke kanan, energi ionisasi cenderung bertambah. Kecenderungan tersebut dapatdijelaskan sebagai berikut. Dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom bertambah sehinggadaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Elektron semakin mudah dilepas dan energi yangdiperlukan untuk melepaskannya makin kecil. Sementara, dari kiri ke kanan dalam satu periode, dayatarik inti terhadap elektron semakin besar sehingga elektron semakin sukar dilepas. Energi yangdiperlukan untuk melepaskan elektron tentunya semakin besar. 60Gambar 2.13 Grafik Kecenderungan Energi Ionisasi Unsur-unsur (Sumber: https://mfyeni.wordpress.com)3. Afinitas Elektron Afinitas elektron adalah besarnya energi yang dibebaskan satu atom netral dalam wujud gas padawaktu menerima satu elektron sehingga terbentuk ion negatif. Dalam satu golongan, dari atas ke bawahafinitas elektron semakin kecil, sementara dalam satu periode dari kiri ke kanan afinitas elektron semakinbesar. Hal ini dapat dijelaskan bahwa jika ion negatif yang terbentuk stabil, energi dibebaskan dinyatakandengan tanda negatif (-). Apabila ion negatif yang terbentuk tidak stabil, energi diperlukan atau diserapdinyatakan dengan tanda positif (+). Kecenderungan dalam afinitas elektron lebih bervariasidibandingkan dengan energi ionisasi. Grafik kecenderungan afinitas elektron dalam SPU dapat dilihatpada gambar berikut.Gambar 2.14. Grafik Kecenderungan Afinitas Elektron Unsur-unsur (Sumber: http://www.nafiun.com) 614. Keelektronegatifan Keelektronegatifan dalah suatu bilangan yang menyatakan kecenderungan suatu unsur menarikelektron dalam suatu molekul senyawa. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah keelektronegatifansemakin berkurang namun dalam satu periode, dari kiri ke kanan keelektronegatifan semakin bertambah.Tidak ada sifat tertentu yang dapat diukur untuk menetukan atau membandingkan keelektronegatifanunsur-unsur. Energi ionisasi dan afinitas elektron berkaitan dengan besarnya daya tarik elektron. Semakinbesar daya tarik elektron semakin besar energi ionisasi, juga semakin besar (semakin negatif) afinitaselektron. Jadi, suatu unsur (misalnya fluor) yang mempunyai energi ionisasi dan afinitas elektron yangbesar akan mempunyai keelektronegatifan yang besar. Semakin besar keelektronegatifan, unsurcenderung makin mudah membentuk ion negatif. Semakin kecil keelektronegatifan, unsur cenderungmakin sulit membentuk ion negatif, dan cenderung semakin mudah membentuk ion positif.Uji KompetensiPilihan Ganda1. Sinar katode merupakan partikel yang bermuatan negatif. Fakta yang mendukung hal tersebut adalah... a. Sifatnya tidak tergantung pada jenis katode yang digunakan b. Dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub positif c. Massa elektron sagat kecil dan bergerak lurus d. Merupakan hasil pancaran dari sinar katode e. Dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub negatif2. Besarnya muatan elektron pertama kali diselidiki oleh Millikan melalui percobaan.... a. Sinar katode b. Hamburan sinar alfa c. Sinar X d. Tetes minyak e. Sinar kanal3. Yang menjadi ciri khas (karakteristik) suatu atom adalah.... a. Jumlah neutron b. Jumlah proton c. Jumlah elektron d. Jumlah elektron dan proton e. Jumlah proton dan neutron 624. Percobaan yang membuktikan model atom Thomson tidak tepat adalah percobaan.... a. Tetes minyak Millikan b. Sinar kanal c. Sinar katode d. Spektrum atom hidrogen e. Hamburan sinar α pada lempeng tipis emas5. Suatu atom yang mempunyai 3 kulit elektron dan 5 elektron valensi, nomor atomnya adalah... a. 19 b. 17 c. 15 d. 11 e. 136. Massa atom hanya dihitung dari massa proton dan neuton sebab... a. Massa elektron terlalu kecil sehingga dapat diabaikan b. Elektron berada di luar atom sehingga tidak diperhitungkan c. Massa proton sama dengan massa neutron dan elektron d. Elektron kehilangan massa karena bergerak melingkar7. Pasangan atom berikut yang mempunyai jumlah elektron valensi sama adalah... a. 6C dan 15P b. 7N dan 14Si c. 9Ne dan 10K d. 8O dan 16S e. 11Al dan 9Ca8. Elektron ditemukan oleh... a. E. Rutherford b. R. A. Millikan c. J. J. Thomson d. Henry Becquerel e. J. Chadwick9. Jumlah maksimum elektron yang terdapat pada kulit N adalah... a. 71 b. 97 c. 8 d. 32 e. 16 6310. Suatu atom mempunyai nomor atom 53 dan jumlah neutronnya sebanyak 74. Dapat disimpulkan bahwa atom tersebut mempunyai... a. 74 elektron b. Nomor massa 53 c. 74 proton d. 127 proton e. Nomor massa 12711. Dari hasil pengamatan percobaan Rutherford didapatkan data bahwa sejumlah kecil partikel alfa yang dihamburkan dibelokkan dengan sudut yang sangat besar. Berdasarkan hal ini, maka kesimpulan yang tidak tepat adalah... a. Inti atom berbentuk bulat b. Kerapatan inti sangat besar c. Sebagian besar massa atom terpusat pada inti d. Inti atom bermuatan positif e. Ukuan iti sangat kecil12. Dalam atom krom yang bernomor atom 24 terdapat elektron tidak berpasangan sebanyak... a. 4 b. 3 c. 2 d. 6 e. 513. Atom berikut ini yang mempunyai elektron valensi sebanyak tujuh elektron adalah... a. 6C b. 8O c. 15P d. 19K e. 17Cl14. Jumlah maksimum elektron yang dapat menempati kulit L adalah... a. 32 elektron b. 98 elektron c. 72 elektron d. 18 elektron e. 8 elektron15. Unsur klorin dengan nomor atom 17 dan nomor massa 35 mempunyai... a. Proton 17 dan neutron 18 64b. Proton 18 dan neutron 17c. Proton 17 dan neutron 35d. Proton 35 dan neutron 17e. Proton 35 dan neutron 1816. Sub kulit yang tidak mungkin ada dalam suatu atom adalah...a. 4db. 3pc. 5fd. 2d e. 2s17. Konfigurasi elektron atom 1399K menurut Niels Bohr adalah... a. 2 8 9b. 2 8 8 1c. 2 8 2 7d. 2 9 8 e. 2 8 18 8 318. Elektron dalam atom 17Cl yang memiliki bilangan kuantum ι = 1 adalah...a. 5 elektronb. 6 elektronc. 7 elektrond. 10 elektrone. 11 elektron19. Berikut ini adalah beberapa atom unsur dengan jumlah partikel dasar penyusunnya :Atom Proton Neutron ElektronP 15 16 15Q 15 15 15R 14 15 14S 13 14 13Atom yang merupakan isoton adalah...a. P dan Qb. R dan Sc. Q dan Rd. P dan Re. Q dan S20. Ion berikut yang mempunyai konfigurasi elektron : [Ar] 3d4 adalah...a. 20Ca2+ 65b. 26Fe2+ c. 22Ti2+ d. 25Mn2+ e. 24Cr2+21. Pasangan atom berikut yang mempunyai elektron valensi sama banyak adalah... a. 7N dan 12Mg b. 6C dan 15P c. 10Ne dan 20Ca d. 10Ne dan 19K e. 8O dan 16S22. Jika nomor atom Mn = 25, konfigurasi elektron yang benar untuk ion Mn4+ adalah...a. [Ar] 4s2 3d5b. [Ar] 4s2 3d1c. [Ar] 4s0 3d3d. [Ar] 4s1 3d2 e. [Ar] 3d723. Atom 1241Na berisotop dengan atom... a. 1274Si b. 2184Si c. 2137Al d. 2131Na e. 2142Mg24. Konfigurasi elektron yang paling tepat dari unsur 3199K adalah... a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4d1d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d125. Di dalam sistem periodik unsur, unsur yang terletak pada golongan VIB periode 4 mempunyainomor atom...a. 44 d. 33b. 58 e. 40c. 24 6626. Banyaknya orbital yang ditempati oleh elektron yang telah berpasangan dalam atom yang bernomor25 adalah...a. 13 d. 4b. 15 e. 10c. 727. Jika nomor atom belerang adalah 16, maka konfigurasi dari ion S2- adalah...a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 4s228. Berikut adalah deretan bilangan kuantum yang dimiliki oleh satu elektron. Deretan bilangankuantum yang tidak mungkin adalah...a. n=3; l=0; m=0; s=-1/2b. n=3; l=1; m=1; s=+1/2c. n=3; l=1; m=+2; s=-1/2d. n=3; l=2; m=-1; s=+1/2e. n=3; l=2; m=+2; s=+1/229. Konfigurasi elektron yang palingtepat dari unsur 23V adalah... a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p3e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 4p330. Pernyataan tentang sifat keperiodikan berikut yang tidak tepat adalah ...a. Dalam satu golongan, makin besar nomor taomnya makin panjang jari-jari atomnyab. Dalam satu periode, makin besar atomnya makin panjang jari-jari atomnyac. Energi ionisasi cenderung meningkat sepanjang periode dari kiran ke kanand. Dalam satu golongan, makin besar nomor aomnya makin kecil energi ionisasinyae. Dalam satu periode, makin besar nomor atomnya makin tinggi afinitas elektronnyaEsai1. Jelaskan atom apa saja yang mempunyai jumlah elektron valensi yang sama dengan atom 49Be. Jelaskan mengapa atom-atom tersebut mempunyai jumlah elektron valensis sama! 672. Bagaimana kecenderungan titik didih dan titik leleh unsur dalam satu golongan dan dalam satu periode?3. Gambarkanlah grafik yang menunjukkan perubahan harga energi ionisasi sepanjang periode!4. Jelaskan kelemahan model atom Rutherford!5. Apakah perbedaan dari isotop, isoton, dan isobar? Jelaskan! 68BAB 3KONSEP IKATAN KIMIA DAN PENAMAAN SENYAWA KIMIA PETA KONSEP Konsep Ikatan Kimia dan Penamaan Senyawa KimiaStruktur Ikatan Ion Ikatan Ikatan Gaya Antar- Lewis dan Kovalen Kovalen Logam Molekul Koordinasi Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan dapat memahami dan menjelaskan tentang strukturLewis, ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi, ikatan logam, dan gaya antarmolekul.A. Struktur Lewis Struktur Lewis adalah struktur yang menunjukkan ikatan-ikatan antar atom dalam suatu molekul.Struktur Lewis pada umumnya digunakan untuk menggambarkan ikatan kovalen dan ikatan kovalenkoordinasi. Struktur lewis dapat menunjukkan adanya pasangan elektron yang tidak terlibat dalam ikatandan muatan formal yang terjadi akibat pemakaian elektron dalam ikatan. Cara penulisan struktur Lewisseperti berikut. 1. Meletakkan satu unsur dengan elektronegativitas yang terendah sebagai pusatnya 2. Menghitung jumlah total elektron valensi (ditambah 1 elektron untuk muatan negatif dan dikurangi 1 elektron untuk muatan positif) 3. Melengkapai aturan oktet untuk semua atom kecuali H 4. Jika jumlah total elektron struktur lebih banayk dari jumlah total elektron valensi, buat ikatan rangkap pada pusat atom 5. Jika terdapat kelebihan elektron, tempatkan pada atom pusatContoh penulisan struktur Lewis untuk CH4: 69Gambar 3.1. Contoh Struktur Lewis (Sumber: http://slametriyanto059.blogspot.co.id)B. Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen Ikatan kimia dapat terjadi antaratom atau antarmolekul dengan cara atom yang 1 melepaskanelektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron, atau penggunaan bersama pasangan elektron yangberasal dari salah satu atom. Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilansuatu unsur. Pada pembentukan ikatan kimia, elektron yang berperan adalah elektron valensi dari suatuatom atau unsur yang terlibat. Salah satu petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya satugolongan unsur yang stabil, yaitu golongan VIIIA (gas mulia). Unsur gas mulia mempunyai elektronvalensi sebanyak 8 (kaidah oktet) atau 2 (kaidah duplet, yaitu atom Helium). Oleh sebab itu, dalampembentukan ikatan kimia, atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gasmulia. Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas muliaterdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet yang diperkenalkan oleh W. Kossel dan G.N Lewis. Tabel 3.1 Konfigurasi Elektron Gas Mulia Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P 1 He 2 2 2 Ne 10 2 8 3 Ar 18 2 8 8 4 Kr 36 2 8 18 8 5 Xe 54 2 8 18 18 8 6 Rn 86 2 8 18 32 18 8 Unsur dengan elektron valensi bernilai kecil, yaitu 1, 2, dan 3 mempunyai kecenderunganmelepaskan elektron membentuk ion positif atau kation (unsur logam). Pelepasan elektron tersebut untukmembentuk konfigurasi elektron seperti unsur gas mulia.1. Ikatan Ion Pada umumnya, ikatan ion terjadi pada unsur-unsur yang mudah melepaskan elektron pada kulitterluar (energi ionsiasi rendah) sehingga membentuk ion positif dan unsur-unsur yang mudah menerima 70elektron (afinitas elektron tinggi) sehingga membentuk ion negatif. Unsur-unsur logam umumnyamempunyai energi ionisasi yang rendah, sedangkan unsur-unsur non-logam mempunyai afinitas elektronyang tinggi. Oleh karena itu, ikatan ion dapat terjadi antara unsur-unsur logam dengan unsur-unsur non-logam. Atom-atom membentuk ikatan ion karena setiap atom ingin mencapai keseimbangan ataukestabilan seperti struktur elektron gas mulia. Dengan demikian, dapat disimpulkan hal-hal berikut.a. Ikatan ion adalah ikatan yang terjadi akibat serah terima elektron.b. Ikatan ion adalah ikatan yang terjadi antara unsur-unsur logam dan nonlogam.c. Ikatan ion terjadi antara ion positif atau kation dan ion negatif atau anion.d. Ikatan ion terjadi antara atom berenergi potensial ionisasi kecil dan atom-atom berafinitas elektron besar (unsur golongan IA, IIA dengan unsur golongan VIA, VIIA).e. Ikatan ion terjadi antara atom dengan keelektronegatifan kecil dengan atom yang mempunyai keelektronegatifan besar. Senyawa yang terbentuk dari ikatan ion disebut senyawa ion. Contoh beberapa senyawa ion adalahNaCl, CaF2, MgCl2. Berbagai garam termasuk juga ke dalam senyawa ion. Sebagimana disebutkan diatas bahwa ikatan ion adalah ikatan yang terjadi akibat perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain.Ikatan antarunsur akan stabil jika eletron terluar berjumlah 2 dan 8. Pada pembentukan garam NaCl, atomNa melepaskan elektron membentuk ion positif, elektron yang dilepaskan diterima oleh unsur Cl yangmemiliki ion negatif. Ikatan ion merupakan ikatan yang relatif kuat. Pada suhu kamar, semua senyawa ion berupa zatpadat kristal dengan struktur tertentu. Pembentukan ikatan ion dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.2. Ikatan Ion pada NaCl (Sumber: http://www.ilmukimia.org)Selain bersifat relatif kuat, ikatan ion juga memiliki sifat-sifat yang lain, di antaranya sepertiberikut:a. Memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi.b. Ion positif dan negatif dalam kristal senyawa ion tidak bebas bergerak karena terikat oleh gayaelektrostatik yang kuat. Diperlukan suhu yang tinggi agar ion-ion memperoleh energi kinetik yangcukup untuk mengatasi gaya elektrostatik. 71c. Keras tetapi rapuh. Bersifat keras karena ion-ion positif dan negatif terikat kuat ke segala arah oleh gaya elektrostatik. Bersifat rapuh karena lapisan-lapisan dapat bergeser jika dikenakan gaya luar. Ion sejenis dapat berada satu di atas yang lainnya sehingga timbul tolak-menolak yang sangat kuat yang menyebabkan terjadinya pemisahan.d. Berupa padatan pada suhu ruang dan berbentuk kristal.e. Larut dalam pelarut air (polar), tetapi umumnya tidak larut dalam pelarut organikf. Tidak menghantarkan listrik dalam fasa padat, tetapi menghantarkan listrik dalam fasa cair. Zat dikatakan dapat menghantarkan listrik apabila terdapat ion-ion yang dapat bergerak bebas membawa muatan listrik.2. Ikatan Kovalen Atom-atom yang energi ionisasinya tinggi akan sukar melepaskan elektronnya sehingga dalammencapai kestabilan akan sukar membentuk ion positif. Demikian pada atom-atom yang mempunyaiafinitas elektron yang rendah, dalam mencapai kestabilan tidak membentuk ion negatif. Atom-atom yangsukar melepas elektron atau mempunyai energi ionisasi yang tinggi dan atom yang sukar menarik elektronatau mempunyai afinitas elektron yang rendah mempunyai kecenderungan untuk membentuk pasanganelektron yang dipakai bersama. Pasangan elektron yang dibentuk oleh atom-atom yang berikatan dapatberasal dari kedua atom yang bergabung atau dapat pula berasal dari salah satu atom yang bergabung. Ikatan kovalen adalah sejenis ikatan kimia yang memiliki karakteristik berupa pasangan elektronyang saling terbagi (pemakaian bersama elektron) di antara atom-atom yang berikatan. Singkatnya,stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di antara atom-atom ketika mempergunakan bersamaelektron dikenal sebagai ikatan kovalen. Ikatan kovalen termasuk di dalamnya berbagai jenis ikatan, yaituikatan sigma, ikatan pi, ikatan logam-logam, interaksi agostik, dan ikatan tiga pusat dua elektron. Istilahbahasa Inggris untuk ikatan kovalen, covalent bond, pertama kali muncul pada tahun 1939. Awalan co-berarti bersama-sama, berasosiasi dalam sebuah aksi, berkolega, dll. sehingga "co-valent bond" artinyaadalah atom-atom yang saling berbagi "valensi", seperti yang dibahas oleh teori ikatan valensi. Padamolekul H2, atom hidrogen berbagi dua elektron via ikatan kovalen. Kovalensi yang sangat kuat terjadi di antara atom-atom yang memiliki elektronegativitas yangmirip. Oleh karena itu, ikatan kovalen tidak sepenuhnya adalah ikatan antara dua atom yang berunsursama, melainkan hanya pada elektronegativitas mereka. Oleh karena ikatan kovalen adalah saling berbagielektron, elektron-elektron tersebut perlu terdelokalisasi. Lebih jauh lagi, berbeda dengan interaksielektrostatik (ikatan ion), kekuatan ikatan kovalen bergantung pada relasi sudut antara atom-atom padamolekul poliatomik. Ikatan kovalen dibagi menjadi dua, yaitu ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen nonpolar. Ikatankovalen polar terjadi jika salah satu atom yang berikatan mempunyai elektronegativitas yang jauh lebih 72besar daripada yang lain. Ikatan kovalen nonpolar terjadi jika kedua atom berikatan mempunyai afinitaselektron yang sama.Pembentukan Kovalen Untuk menggambarkan bagaimana ikatan kovalen terjadi, digunakan rumus titik elektron (strukturLewis). Rumus ini menggambarkan bagaimana peranan elektron valensi dalam membentuk ikatan. Rumustitik elektron (struktur Lewis) merupakan tanda atom yang di sekelilingnya terdapat tanda titik, silang ataubulatan kecil yang menggambarkan elektron valensi atom yang diberikan. Untuk menentukan elektronvalensi, perlu dibuat konfigurasi elektronnya. Gabungan atom-atom melalui ikatan kovalen akanmembentuk molekul. Molekul hidrogen merupakan gabungan dua atom hidrogen melalui ikatan kovalen dimana setiap atom menyumbangkan sebuah elektron dan membentuk sepasang elektron yang digunakanbersama. Contoh ikatan kovalen dapat dilihat pada Gambar 3.2. dan Gambar 3.3. Gambar 3.3 Ikatan Kovalen pada H2 (Sumber: http://fiskadiana.blogspot.co.id) Gambar 3.4 Ikatan Kovalen pada HCl (Sumber: https://wanibesak.wordpress.com) Jumlah tangan ikatan memberikan informasi jumlah ikatan dalam suatu molekul kovalen. Jika diantara dua atom dalam molekul hanya ada sepasang elektron ikatan (satu tangan ikatan), ikatannya disebutikatan kovalen tunggal. Jika ada dua pasang elektron ikatan, ikatannya disebut ikatan kovalen rangkapdua. Jika ada tiga pasang elektron ikatan, ikatannya disebut dengan ikatan kovalen rangkap tiga. Sebagai 73contoh, molekul O2 terbentuk dari dua atom oksigen dengan ikatan kovalen rangkap dua, sedangkanmolekul N2 terbentuk dari dua atom nitrogen dengan ikatan kovalen rangkap tiga. Untuk membentukikatan kovalen langkah-langkah yang harus diperhatikan adalah seperti berikut.1) Hitung elektron valensi atom. Jika zat ini adalah ion, tambahkan elektron ke setiap muatan negatif atau kurangi elektron dari setiap muatan positif.2) Tempatkan satu pasang elektron dalam setiap ikatan.3) Lengkapi bentuk oktet dari ikatan atom ke atom pusat (kecuali H hanya dua elektron).4) Tempatkan setiap penambahan elektron pada atom pusat dalam pasangan.5) Bila atom pusat masih belum dalam bentuk oktet, tambahkan ikatannya dalam bentuk ikatan rangkap.ContohGambarkan kerangka ikatan CCl4Kita menggambar ikatannya langkah demi langkah dengan mengikuti langkah-langkah berikut. 1) Mula-mula kita perlu menggambar rancangan rumus bangunnya. Atom-atom yang lebih elektropositif ditempatkan sebagai atom pusat. Perhatikan tabel elektronegativitas pada bab sebelumnya. C memiliki elektronegativitas = 2,5; sedangkan Cl = 3. Karena Cl lebih elektronegatif atau C lebih elektropositif, dapat diputuskan C sebagai atom pusat Cl Cl C Cl Cl 2) Hitung jumlah elektron valensinya. Ingat elektron yang digunakan untuk berikatan adalah elektron valensi. Elektron valensi yang dimiliki ikatan ini adalah Cl = 4 (7) C =4 Jadi, total elekron valensi = 32 3) Distribusikan dengan menempatkan sepasang elektron untuk setiap ikatan. Terlebih dulu ikatan yang terbentuk dengan atom pusat 4) Hitung sisa elektron yang masih ada. Karena telah digunakan untuk 4 ikatan, sisa elektron valensi yang ada adalah 32 – 8 = 24 745) Gunakan sisa elektron ini untuk melengkapi atom lainnya sehingga mengikuti aturan oktet. 6) Langkah terakhir adalah mencocokkan ulang jumlah elektron valensi, dan aturan oktetnya. Pada molekul di atas, semua elektron valensi sudah digunakan, dan setiap atom telah dikelilingi oleh delapan elektron.C. Ikatan Kovalen Koordinasi Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang terbentuk dengan cara pemakaian bersamapasangan elektron yang berasal dari salah satu atom/ion/molekul yang memiliki pasangan elektron bebas.Adapun atom/ion/molekul lain hanya menyediakan orbital kosong. NH4Cl merupakan salah satu contohsenyawa kovalen koordinasi. Senyawa NH4Cl terbentuk dari ion NH4+ dan ion Cl–. Ion NH4+ terbentukdari molekul NH3 dan ion H+, sedangkan ion H+ terbentuk jika hidrogen melepaskan satu elektronnya.Perhatikan kovalen koordinasi pada NH4+ berikut ini. Gambar 3.5 Ikatan Kovalen Koordinasi pada NH4Cl (Sumber: http://www.nafiun.com) Ikatan kovalen koordinasi digambarkan dengan lambang elektron yang sama (dua titik). Hal itumenunjukan bahwa pasangan elektron itu berasal dari atom yang sama. Ikatan kovalen dituliskan dengantanda (-), sedangkan kovalen koordinasi dituliskan dengan tanda (→). Jika NH4+ berikataan dengan Cl–,akan terbentuk senyawa NH4Cl. Jadi, pada senyawa NH4Cl, terdapat tiga jenis ikatan, yaitu tiga ikatankovalen, satu ikatan kovalen koordinasi, dan satu ikatan ion (antara ion NH4+ dengan ion Cl).1. Menggambarkan Rumus Titik Elemen (Struktur Lewis) untuk Molekul Poliatom Penggambaran rumus titik elektron (struktur Lewis) dari molekul banyak (poliatom) kadang-kadang menimbulkan kesulitan. Untuk mengatasi hal tersebut, perlu dibuat beberapa kemungkinan. 75Beberapa catatan berikut dapat berguna dalam meramalkan struktur Lewis dari molekul yang beratombanyak.a. Gambarlah semua elektron valensi setiap atom yang berkaitan.b. Umumnya, atom-atom di dalam struktur Lewis akan mempunyai delapan elektron valensi, kecuali atom hidrogen yang hanya akan mempunyai 2 elektron (duplet).c. Umumnya, atom-atom H akan membentuk pasangan elektron bersama dengan sebuah elektron dari atom O dahulu (ikatan kovalen).d. Sebuah elektron dari atom O yang tersisa akan membentuk pasangan elektron dengan atom lainnya (ikatan kovalen).e. Jika atom H dan O sudah dipasangkan semua, sisa atom oksigen baru membentuk pasangan elektron dengan atom lain dengan ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.f. Umumnya, di dalam struktur Lewis, semua elektron berpasangan, termasuk pasangan elektron bebas.2. Penyimpangan Kaidah Oktet Beberapa molekul kovalen mempunyai struktur Lewis yang tidak octet atau duplet. Strukturdemikian dapat dibenarkan karena fakta menunjukkan adanya senyawa tersebut, misalnya CO dan BF3.Pada umumnya, molekul yang mempunyai jumlah elektron valensi ganjil akan mempunyai susunan tidakoktet, misalnya molekul N2O dan PCl5.3. Ikatan Campuran Ion dan Kovalen Di dalam suatu molekul, kadang-kadang terdapat ikatan kovalen dan ikatan ion. Bahkan, dapatjuga terdapat ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi sekaligus. Untuk itu, penggambaranstruktur Lewisnya harus jelas, mana yang menjadi ion positif dan mana yang menjadi ion negatif.D. Ikatan Logam Ikatan kimia antaratom-atom penyusun logam bukanlah ikatan ion ataupun ikatan kovalen. Tedapatsuatu jenis ikatan yang dapat mengikat atom-atom logam, yakni ikatan logam. Terdapat beberapa teoriyang menerangkan ikatan pada logam. Teori untuk ikatan logam harus dapat menjelaskan sifat-sifatlogam yang ada. Salah satu teori yang dapat menjelaskan ikatan logam adalah teori lautan elektron yangditemukan oleh Drude dan Lorentz. Menurut teori ini, kristal logam tersusun atas kation-kation logamyang terpateri di tempat (tidak bergerak) dikelilingi oleh lautan elektron valensi yang bergerak bebasdalam kisi kristal. Ikatan logam terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik antara muatan positif dariinti atom logam dan muatan negatif dari elektron valensi yang bebas bergerak dalam kisi kristal. Gambar 3.6 menunjukkan adanya pembentukan ikatan logam. 76Gambar 3.6 Pembentukan Ikatan Logam (Sumber: http://kimiadasar.com) Elektron-elektron valensi logam bergerak bebas dan mengisi ruang-ruang di antara kisi-kisi kationlogam yang bermuatan positif. Oleh karena bergerak bebas, elektron-elektron valensi dapat berpindahjika dipengaruhi oleh medan listrik atau panas. Kekuatan ikatan logam ditentukan oleh besarnya gayatarik-menarik antara ion-ion positif dan elektron-elektron bebas. Makin besar jumlah muatan positif ionlogam, makin banyak jumlah ikatan bebasnya, makin besar kekuatan logam. Pada ikatan logam, terjadiproses saling meminjamkan elektron. Hanya saja jumlah atom yang bersama-sama saling meminjamkanelektron valensinya (elektron yang berada pada kulit terluar) ini tidak hanya antara dua melainkanbeberapa atom, tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom menyerahkan elektron valensi untukdigunakan bersama. Dengan demikian, akan ada ikatan tarik-menarik antara atom-atom yang salingberdekatan. Jarak antaratom ini akan tetap sama. Maksudnya, seandainya ada atom yang bergerak menjauh, gayatarik-menarik akan menariknya kembali ke posisi semula. Jika bergerak terlalu mendekat, akan timbul gayatolak-menolak karena inti-inti atom berjarak terlalu dekat padahal muatan listriknya sama sehinggakedudukan atom relatif terhadap atom lain akan tetap. Inti-inti atom berjarak tertentu dan terletak beraturan,sedangkan elektron yang saling dipinjamkan seolah-olah membentuk kabut elektron. Dalam logam, orbitalatom terluar yang terisi elektron menyatu menjadi suatu sistem terdelokalisasi yang merupakan dasarpembentukan ikatan logam. Delokalisasi ialah suatu keadaan dimana elektron valensi tidak tetap posisinyapada satu atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom ke atom lain. Atom logam dapat berikatan sambung-menyambung ke segala arah sehingga menjadi molekul yangbesar sekali. Satu atom akan berikatan dengan beberapa atom lain di sekitarnya. Akibatnya, atom tersebutterikat kuat dan menjadi logam berwujud padat (kecuali Hg) dan umumnya keras. Sifat-sifat yangdibentuk dari ikatan logam adalah sebagai berikut. 1. Dapat menghantarkan panas dan listrik 2. Memiliki kekerasan yang tinggi 3. Mudah ditempa, dibengkokkan, dan ditarik. 4. Mempunyai sifat mengilap 5. Membentuk struktur raksasa 77E. Gaya Antar-molekul Gaya antarmolekul adalah gaya tarik-menarik antarmolekul yang saling berdekatan. Gayaantarmolekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia, seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam,semuanya adalah ikatan antaratom dalam membentuk molekul. Gaya antarmolekul adalah gaya tarikantarmolekul. Kita akan mempelajari tiga macam gaya antarmolekul, yaitu Gaya Van der Waals, IkatanHidrogen, dan Gaya London Agar dapat memahami gaya antarmolekul dengan baik. kita harus memahami terlebih dahulutentang apa yang dimaksud dengan dipol dalam suatu molekul.1. Dipol Dipol singkatan dari dipolar, yang artinya dua kutub. Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawayang memiliki kutub positif (δ+) di satu sisi, dan kutub negatif (δ-) di sisi yang lain. Senyawa yangmemiliki dipol biasa disebut senyawa polar. Senyawa polar terbentuk melalui ikatan kovalen polar. Perludiperhatikan bahwa dipol berbeda dengan ion. Kekuatan listrik yang dimiliki dipol lebih lemah dibandingkekuatan listrik ion. Kita pasti ingat, bahwa ion terdapat pada senyawa ionik, dimana molekul terbagimenjadi dua, yaitu ion positif atau kation (+) dan ion negatif atau anion (-). Untuk memahami perbedaanantara ion dan dipol, perhatikan gambar berikut. Gambar 3.7 Perbedaan Ion dan Dipol (Sumber: http://kimiatangsel.blogspot.co.id) Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa pada senyawa ion, molekul terbagi (bisa juga dikatakanterbelah) menjadi dua bagian. Jadi, ion positif dan ion negatif sebenarnya terpisah. Mereka bersatu hanyakarena adanya gaya tarik-menarik antara ion positif dan negatif (gaya Coulomb). Pada senyawa polar,tidak terjadi pemisahan. Molekul merupakan satu kesatuan. Hanya saja pada satu sisi/tepi, terdapat kutubpositif (δ+) dan di sisi/tepi yang lain, terdapat kutub negatif (δ-). Untuk senyawa non polar, sama sekalitidak ada muatan listrik yang terkandung.2. Gaya Van der Waals Gaya Van der Waals merupakan gaya tarik antardipol pada molekul polar. Molekul polar memilikiujung-ujung yang muatannya berlawanan. Ketika dikumpulkan, molekul polar akan mengatur dirinya 78(membentuk formasi) sedemikian rupa sehingga ujung yang bermuatan positif akan berdekatan denganujung yang bermuatan negatif dari molekul lain, tetapi tentu saja formasinya tidak statis/tetap. Mengapa?Karena sebenarnya molekul selalu bergerak dan bertumbukan atau bertabrakan. Molekul atau atom atau zat akan diam tak bergerak jika energi kinetiknya = 0 (nol). Keadaan inidisebut keadaan diam mutlak, dicapai jika benda berada pada suhu 00K (-2730C). Gaya Van der Waalsdapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Gaya Van der Waals (Sumber: http://sariftaufikhidayat.blogspot.co.id) Gaya Van der Waals diperlihatkan dengan garis merah (putus-putus). Kekuatan gaya tarik antaradipol ini biasanya lebih lemah daripada kekuatan ikatan ionik atau kovalen (kekuatannya hanya 1% dariikatan). Kekuatannya juga akan berkurang dengan cepat jika jarak antardipol makin besar. Jadi, gaya Vander Waaals suatu molekul akan lebih kuat pada fase padat dibandingkan dengan kekuatan pada fase cairdan gas.3. Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom hidrogen pada satu molekul dengan atomnitrogen (N), oksigen (O), atau fluor (F) pada molekul yang lain. Gaya tarik dipol yang kuat terjadi antaramolekul-molekul tersebut. Gaya tarik antarmolekul yang terjadi memiliki kekuatan 5-10% dari ikatankovalen. Ikatan hidrogen diperlihatkan pada garis merah (putus-putus). Meskipun tidak terlalu kuat,ikatan hidrogen tersebar di seluruh molekul. Inilah sebabnya air (H2O) memiliki titik didih yang relatiflebih tinggi jika dibandingkan dengan senyawa lain dengan berat molekul (Mr) yang hampir sama.Misalnya, CO2 (Mr = 48) dalam suhu kamar sudah berwujud gas, sedangkan air (H2O) dengan beratmolekul lebih kecil (Mr = 18) pada suhu kamar (20°C) masih berada pada fase cair. Gambar 3.9 Ikatan hidrogen(Sumber: https://www.ilmukimia.org) 794. Gaya London Gaya London merupakan gaya antardipol sesaat pada molekul nonpolar. Molekul nonpolarseharusnya tidak mempunyai kutub/polar (sesuai dengan namanya). Namun, karena adanya pergerakanelektron mengelilingi atom/molekul, ada saat-saat tertentu dimana elektron akan "berkumpul"(terkonsentrasi) di salah satu ujung/tepi molekul, sedang di tepi yang lain elektronnya "kosong". Hal inimembuat molekul tersebut "tiba-tiba" memiliki dipol, yang disebut dipol sesaat. Munculnya dipol ini akanmenginduksi dipol tetangga di sebelahnya. Ketika elektron bergerak lagi, dipol ini akan hilang kembali.Untuk jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.10. Gambar 3.10 Gaya London (Sumber: http://arrheniuz.blogspot.co.id/) Ketika dipol sesat terjadi, akan timbul pula gaya london. Ketika dipol hilang, gaya london punhilang. Kekuatan gaya london bergantung pada berbagai faktor berikut.1. Kerumitan molekul. Makin rumit molekul (Mr makin besar), gaya london makin kuat.2. Ukuran molekul. Makin besar ukuran molekul, gaya london juga makin kuat. Hal ini dikarenakan molekul besar lebih mudah terpolarisasi sehingga dipol sesaat lebih mudah terjadi. Uji KompetensiPilihan Ganda1. Unsur 9Y berikatan dengan unsur 19K membentuk suatu senyawa. Rumus molekul dan jenis ikatanyang terbentuk secara berurutan adalah d. K2Y – ionic a. KY – ionic e. K2Y – Kovalen b. KY – kovalen c. KY2 – kovalen2. Unsur X dengan konfigurasi elektron 2 8 7 dapat mencapai aturan oktet dengan caraa. Melepas 7 elektron d. ion Na+ kekurangan 1 protonb. Menyerap 1 elektron e. ion Na+ kekurangan 1 neutronc. Memasangkan 1 elektron 803. Unsur 11X berikatan dengan unsur 8O membentuk suatu senyawa. Rumus kimia dan jenis ikatan padasenyawa yang terbentuk adalah d. XO2 - Ionik a. XO – Ionik e. XO – Kovalen b. X2O – Kovalen c. X2O – Ionik4. Zat-zat berikut mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. Zat Titik Didih Daya Hantar Listrik P Tinggi Larutan Cairan Q Rendah Menghantarkan Menghantarkan Menghantarkan Tidak MenghantarkanMaka, ikatan kimia pada senyawa P dan Q adalah . . . .a. ion dan kovalen polar d. kovalen polar dan kovalen nonpolarb. ion dan hidrogen e. kovalen polar dan ionc. kovalen nonpolar dan ion5. Sifat-sifat berikut ini yang bukan sifat senyawa ion adalah . . . .a. titik leleh tinggi d. larutannya dapat menghantar listrikb. lelehannya dapat menghantar listrik e. rapuhc. padatannya dapat menghantar listrik6. Diantara zat berikut ini, yang mengandung ikatan ion adalah . . . .a. es d. gulab. silikon e. perungguc. batu kapur7. Suatu senyawa memiliki sifat sebagai berikut.1) Larut dalam air2) Lelehannya menghantarkan listrik3) Terionisasi sempurna didalam airJenis ikatan dalam senyawa tersebut adalah ikatan . . . .a. kovalen polarb. kovalen nonpolarc. iond. hidrogene. logam8. Berdasarkan sifat periodik unsur-unsur halogen, HF diharapkan mempunyai titik didih paling rendahdibandingkan dengan titik didih HI, HCl, dan HBr, tetapi pada kenyataannya, HF mempunyai titikdidih paling tinggi. Hal ini dikarenakan HF memiliki ikatan . . . . 81a. kovalen d. Van der Waalsb. ion e. kovalen-ionc. hidrogen9. Ikatan kovalen dapat terbentuk oleh unsur . . . .a. golongan oksigen dengan logam alkalib. logam alkali tanah dengan halogenc. logam alkali dengan halogend. halogen dengan oksigene. logam alkali dengan gas mulia10. Pasangan senyawa berikut yang termasuk senyawa ion adalah . . . .a. KCl dan HCl d. H2O dan KBrb. KBr dan NaCl e. SO2 dan HClc. CH4 dan SO211. Susunan elektron valensi gas mulia di bawah ini adalah oktet, kecuali . . . .a. Xe d. Neb. Kr e. Hec. Ar12. Atom-atom selain golongan gas mulia cenderung ingin memiliki kestabilan seperti atom-atom gasmulia dengan melakukan cara-cara berikut ini, kecuali . . . .a. pelepasan elektronb. penyerapan elektronc. memasangkan elektrond. menerima pasangan elektrone. menerima minimal dua pasang elektron13. Atom 12A memiliki ciri . . . .a. memiliki elektron valensi 4b. cenderung melepas 4 elektronc. memiliki 2 elektron pada kulit terluard. cenderung menyerap 4 elektrone. cenderung memasangkan keempat elektronnya14. Ikatan yang terjadi antara atom yang sangat elektropositif dengan atom yang sangat elektronegatifdisebut ikatan . . . .a. ionb. kovalenc. kovalen polar 82d. kovalen nonpolare. kovalen koordinat15. Unsur di bawah ini yang memiliki kecenderungan menyerap elektron membentuk ion negatif adalah. . ..a. 16S d. 20Cab. 18Ar e. 37Rbc. 19K16. Di bawah ini merupakan sifat fisis senyawa ion, kecuali . . . .a. titik leleh tinggib. titik didih tinggic. dalam air membentuk larutan yang dapat menghantarkan listrikd. sukar larut dalam pelarut aire. keras17. Senyawa di bawah ini berikatan kovalen tetapi tidak memenuhi struktur oktet adalah . . . .a. CH4 d. PCl5b. CO2 e. C2H4c. Cl2O18. Diantara kelompok senyawa di bawah ini yang semuanya merupakan senyawa polar adalah . . . .a. HCl, HBr, NH3 ,H2Ob. CO2, Cl2, Br2, H2Oc. H2, O2, CO, HCld. MgO, NH3, CO, CO2e. SO2, Cl2, N2, NH319. Kelompok senyawa berikut ini yang semuanya berikatan ion adalah . . . .a. KCl, HBr, BaCl2b. H2O, NaCl, KBrc. NaCl, FeCl3, KBrd. NH3, H2O, NaCle. H2O, NH3, CCl420. Senyawa berikut ini yang berikatan kovalen adalah . . . .a. KClb. CH4c. CaCl2d. NaBre. MgBr2 8321. Unsur A dan B membentuk senyawa dengan rumus kimia AB3. Kemungkinan nomor atom A dan Bberturut-turut adalah . . . .a. 3 dan 7 d. 7 dan 13b. 3 dan 9 e. 7 dan 9c. 5 dan 722. Unsur 11A, dan 16B dapat membentuk senyawa dengan rumus kimia dan jenis ikatan . . . .a. AB – Ionik d. AB2 – Ionikb. AB – Kovalen e. A2B – Kovalenc. A2B – Ionik23. Jumlah elektron yang digunakan bersama dalam molekul N2 adalah . . . .a. 7 d. 3b. 6 e. 2c. 524. Unsur X memiliki nomor atom 17, sedangkan unsur Y mempunyai nomor atom 20. Senyawa yangmungkin dibentuk oleh unsur X dan Y serta jenis ikatannya adalah . . . .a. XY – Ionb. YX2 – Ionc. Y2X – Iond. YX – Kovalene. YX2 - Kovalen25. Gaya tarik antarmolekul gas metana (CH4) adalah . . . .a. gaya ikatan kovalenb. gaya ikatan hidrogenc. gaya londond. gaya dipol-dipole. gaya orientasi26. Tabel berikut menunjukkan sifat-sifat senyawa A dan B Titik Didih Daya Hantar Listrik Zat (oC) Leburan Larutan P 810 Menghantarkan Menghantarkan Q -12 Tidak Menghantarkan MenghantarkanBerdasarkan tabel di atas, ikatan yang terdapat dalam senyawa P dan Q berturut-turut adalah . .a. ion dan kovalen polar d. kovalen polar dan kovalen non polarb. ion dan kovalen koordinasi e. kovalen polar dan hidrogenc. kovalen nonpolar dan ion 8427. Pasangan unsur yang dapat membentuk ikatan kovalen adalah . . . .a. 17A dan 11B d. 20P dan 16Qb. 17A dan 12D e. 19Cdan 35Ec. 6R dan 17A28. Diantara kelompok senyawa berikut yang merupakan kelompok senyawa kovalen adalah . . . .a. NH3, NH4Cl dan NCl3b. CO2, CH4, dan HClc. HF, NaF, dan CaF2d. KCl, Na2O, dan LiN3e. SO3, Na2SO4 dan H2S29. Jenis ikatan dalam NH4Cl adalah . . . .a. kovalenb. ion dan kovalenc. kovalen dan kovalen koodinatd. ion, kovalen, dan kovalen koordinate. ion dan kovalen koordinat30. Unsur P (nomor atom 15) bersenyawa dengan unsur Cl (nomor atom 17) membentuk PCl3.Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl3 adalah . . . .a. 4 d. 1b. 3 e. 0c. 2Essai1. Jelaskan sifat senyawa kovalen!2. Jelaskan perbedaan senyawa kovalen polar dan nonpolar!3. Jelaskan contoh senyawa yang memiliki ikatan ion4. Tulislah struktur Lewis dan rumus bangun senyawa berikut:a. SO3 c. BCl3b. SCl4 d. N2O35. Terdapat 4 unsur, R, S, T, dan U dengan nomor atom berturut-turut 11, 12, 16, dan 17. Tentukan:a. Rumus kimiab. Jenis ikatanc. Struktur Lewis 85BAB 4 ELEKTROKIMIA PETA KONSEP ElektrokimiaSifat Larutan Reaksi Hukum Elektroplating KorosiElektrolit dan Redoks FaradayNonelektrolit Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan dapat memahami dan menjelaskan tentang sel volta,elektrolisis, dan korosi serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Elektrokimia adalah cabang ilmuKimia yang berkaitan dengan listrik. Konsep elektrokimia berdasarkan reaksi redoks dan larutanelektrolit. Dengan memahami elektrokimia, kamu juga akan mengetahui cara kerja baterai isi ulang, carakerja sel bahan bakar, proses pelapisan logam, isolasi dan pemurnian logam, serta fenomena korosi dialam.A. Sifat Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi 2 golongan, yaitu larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit. Sifat-sifat larutan tersebut di antaranya seperti berikut.1. Sifat ElektrolitSifat elektrolit adalah seperti berikut. a. Dapat menghantarkan listrik b. Tidak terjadi proses ionisasi (terurai menjadi ion-ion) c. Lampu dapat menyala terang atau redup dan ada gelembung gas Seorang ahli kimia dari Swedia (1887), Svante August Arrhenius (1859 – 1927) menjelaskanbahwa larutan elektrolit mengandung atom-atom bermuatan listrik (ion-ion) yang bergerak bebas hinggamampu untuk menghantarkan arus listrik melalui larutan. Contoh larutan elektrolit: garam dapur (NaCl),cuka dapur (CH3COOH), air accu (H2SO4), garam magnesium (MgCl2), dan larutan HCl. Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation (H+) dan anion (Cl-). Terjadinya hantaran listrikpada larutan HCl disebabkan ion H+ menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gashidrogen, sedangkan ion-ion Cl melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin. 86Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dapat dibagi menjadi larutan elektrolit dan nonelektrolit.Larutan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah.2. Elektrolit Kuat Sifat elektrolit kuat: a. terionisasi sempurna b. menghantarkan arus listrik c. lampu menyala sangat terang d. terdapat gelembung gas Contoh senyawa : NaCl, HCl, NaOH, H2SO4, KCl3. Elektrolit Lemah Sifat elektrolit lemah: a. terionisasi sebagian b. menghantarkan arus listrik c. lampu menyala redup d. terdapat gelembung gas Contoh senyawa : CH3COOH, N4OH, HCN dan Al(OH)34. Larutan Nonelektrolit Sifat larutan nonelektrolit: a. tidak terionisasi b. tidak menghantarkan arus listrik c. lampu tidak menyala d. tidak terdapat gelembung gas Contoh senyawa : C6H12O6, C12H22O11, CO(NH2)2, dan C2H5OHB. Reaksi Redoks Reaksi redoks adalah gabungan dari reaksi reduksi dan reaksi oksidasi yang berlangsung bersamaan.Ada beberapa pengertian mengenai reaksi redoks, di antaranya adalah peristiwa pelepasan elektron (reaksioksidasi) dan peristiwa penangkapan elektron (reaksi reduksi). Tidak ada peristiwa pelepasan elektron(reaksi oksidasi) tanpa disertai peristiwa penangkapan elektron (reaksi reduksi). Contoh reaksi redoksmisalnya logam seng yang dicelupkan pada larutan tembaga sulfat. Logam seng akan teroksidasi dan iontembaga akan tereduksi. Masing-masing persamaan reaksinya adalah sebagai berikut. Reaksi oksidasi : Zn (s) → Zn2 (aq) + 2e Reaksi reduksi : Cu2+ (aq) + 2e → Cu (s) Zat yang mengalami oksidasi dinamakan reduktor karena zat tersebut menyebabkan zat lainmengalami reduksi. Sebaliknya, zat yang mengalami reduksi disebut oksidator karena zat tersebut 87menyebabkan zat lain mengalami oksidasi. Untuk reaksi di atas, manakah yang termasuk reduktor danoksidator?1. Kespontanan Reaksi Redoks Reaksi redoks dapat berlangsung spontan maupun tidak spontan. Bagaimana cara menentukan reaksiberjalan spontan atau tidak? Kespontanan suatu reaksi redoks dapat ditentukan menggunakan deret volta.Dalam deret Volta, logam-logam disusun berdasarkan daya oksidasi dan daya reduksinya. Deret tersebutdisusun pertama kali oleh Alexander Volta. Urutan logam-logam dalam deret Volta adalah : K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-(H2)-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pr-Au Logam-logam di sebelah kiri H2 merupakan logam-logam aktif (reduktor kuat), sedangkan logam-logam di sebelah kanan H2 kurang aktif (reduktor lemah). Makin ke kiri sifat reduktor makin lemah dansifat oksidator makin kuat. Logam-logam dalam deret Volta dapat mereduksi unsur-unsur di kanannya, tetapi tidak mampumereduksi unsur-unsur di sebelah kirinya. Jika suatu logam dapat mereduksi unsur-unsur di sebelahkanannya, reaksi tersebut berlangsung spontan. Sebaliknya, jika tidak dapat mereduksi unsur-unsur disebelah kanannya, reaksi berlangsung tidak spontan.Misalnya, reaksi:a. Mg (s)+ ZnSO4 (aq) – MgSO4 (aq)+ Zn (s) (berlangsung spontan)b. Mg (s) + NazSO4 (aq) - (tidak berlangsung spontan) Mg terletak di sebelah kiri Zn dan di sebelah kanan Na. Dengan demikian, Mg mampu mereduksi Zn, tetapi tidak mampu mereduksi Na.2. Bagaimana Cara Menyetarakan Persamaan Reaksi Redoks? Seperti halnya reaksi kimia biasa, persamaan reaksi redoks harus disetarakan. Ada 3 hal yangharus diperhatikan dalam menyetarakan persamaan reaksi redoks, antara lain sebagai berikut.a. Jumlah atom di ruas kiri = jumlah atom di ruas kanan.b. Jumlah muatan atom di ruas kiri = jumlah muatan atom di ruas kanan.c. Sebagian besar reaksi redoks berlangsung dalam bentuk larutan dan pada suasana asam atau basa sehingga ion H+ dan OH- serta molekul H2O yang terlibat dalam reaksi, diikutsertakan dalam penulisan sebagai pereaksi dan hasil reaksi. Ada dua cara menyetarakan reaksi redoks, yaitu metode bilangan oksidasi dan metode setengahreaksi (ion elektron).a. Penyetaraan Reaksi Redoks Metode Bilangan Oksidasi Penyetaraan redoks dengan metode bilangan oksidasi dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut. 881) Hitung dan tuliskan bilangan oksidasi pada tiap-tiap unsur. 2) Tentukan reaksi oksidasi atau reduksi dengan melihat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. 3) Tentukan jumlah perubahan bilangan oksidasi untuk setiap reaksi oksidasi dan reduksi. 4) Setarakan jumlah perubahan bilangan oksidasi untuk reaksi oksidasi dan reduksi.b. Menyetarakan Persamaan Reaksi Redoks Menggunakan Metode Setengah Reaksi Reaksi redoks dapat berlangsung dalam dua suasana, yaitu asam atau basa. Jika suasana asam, persamaan reaksi disetarakan dengan langkah-langkah berikut. 1. Tuliskan persamaan setengah reaksi (reaksi oksidasi dan reaksi reduksi). 2. Setarakan jumlah atom dan muatan, dengan urutan sebagai berikut. a) Setarakan jumlah atom selain O dan H. b) Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H2O. c) Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan H+. d) Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron. 3. Setarakan jumlah elektron pada kedua setengah reaksi dengan menambahkan koefisien. 4. Jumlahkan kedua setengah reaksi tersebut. Jika reaksi berlangsung dalam suasana basa, persamaan reaksi disetarakan dengan cara di atas, dilanjutkan dengan langkah berikut. 5. Tambahkan OH- pada kedua ruas sebanyak H+. H+ dan OH- digabungkan menjadi HA. 6. Setarakan kembali persamaan dengan mengurangi kelebihan H2O.3. Sel Elektrokimia Proses elektrokimia berlangsung dalam suatu sel elektrokimia. Ada dua jenis sel elektrokimia, yaitusel Volta dan sel elektrolisis. Sel elektrokimia tersusun atas dua elektrode, yaitu anode dan katode. Reaksioksidasi terjadi pada anode, sedangkan reaksi reduksi terjadi pada katode. Dalam sel elektrokimia, keduaelektrode dicelupkan ke dalam larutan elektrolit.a. Sel Volta Sel Volta merupakan jenis sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi listrik dari reaksi redoksyang berlangsung spontan. Sel Volta disebut juga sel Galvani. Penamaan sel Volta dan sel Galvani diberikanuntuk menghargai jasa penemu kedua sel ini, yaitu Alexander Volta dan Luigi Galvani. Pada sel Volta, anode adalah kutub negatif dan katode kutub positif. Anode dan katode yang berupalogam dicelupkan ke dalam larutan elektrolit yang mengandung setiap ion logamnya. Kedua larutandihubungkan dengan jembatan garam, sedangkan kedua elektrode dihubungkan dengan kawat. Listrikyang dihasilkan diukur dengan voltmeter yang dipasangkan pada kawat. Jembatan garam berisi garamdalam gelatin yang berfungsi menjaga kenetralan listrik dari kedua larutan sehingga aliran listrik tidak

89