MODUL -1 NOTASI UNSUR & JUMLAH PROTON, ELEKTRON & NEUTRON
Standar Kompetensi
: : 1. Memahami struktur atom, sifat-sifat periodik unsur, dan ikatan kimia
Kompetensi Dasar
: 1.1.Memahami struktur atom berdasarkan teori atom Bohr, sifat-sifat unsur, massa atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur dalam tabel periodik serta menyadari keteraturannya, melalui pemahaman konfigurasi elektron
Indikator
: Mengklasifikasikan unsur ke dalam isotop, isobar dan isoton. Menentukan massa atom relatif berdasarkan kelimpahan isotopnya Menentukan massa molekul relatif. Menentukan konfigurasi elektron dan elektron valensi.
1. NOTASI UNSUR Secara umum notasi/lambang unsur dapat di tuliskan sebagai berikut:
A Dimana
XZ
A = Nomor massa / Massa atom relatif ( Ar ) Z = Nomor atom = p = e X = Lambang unsur
Z = Nomor atom = p = e n= A-Z
1. Pengertian ISOTOP Atom – atom yang sama mempunyai nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda disebut isotop Contoh : 1
H1
2
H1
3
H1
p=1
p=…
p=…
e=1
e=…
e=…
n= 0
n=…
n=…
ISOBAR Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai nomor massa yang sama tetapi nomor atom berbeda di sebut Isobar
1
Contoh : 3
3
H1
He2
p=…
p=…
e=…
e=…
n=…
n=…
ISOTON Atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda dapat mempunyai jumlah neutron yang sama,atom-atom demikian di sebut isoton. Contoh : 3
4
H1
He2
p=…
p=…
e=…
e=…
n=…
n=…
EVALUASI
Dari 6 pasang atom-atom berikut ini,tentukan mana yang merupakan isotop,isobar dan isoton a.
39 39 19K dan 17Cl
c. 15N7 dan 17 O8
d. 9F19 dan 20Ne10
b.
31
e. 10B5 dan 11B5
e. 105Ag47 dan 106Cd48
P15 dan 30S16
2
MODUL - 2 TEORI ATOM BOHR & KONFIGURASI ELEKTRON, PERIODE & GOLONGAN
Konfigurasi adalah gambaran sebaran electron dalam kulit suatu atom. Dalam konfigurasi elektron terdapat kulit K,L,M,N , O......dst
Model Atom Bohr
orbit elektron
Hal – hal penting dalam membuat konfigurasi Cara menuliskan konfigurasi elektron Menentukan jumlah elektron maksimum tiap kulit – n sama dengan 2n2 - Kulit K ( n = 1 ) ,maka e = 2 - Kulit L ( n = 2 ) , maka e = 8 - Kulit M ( n = 3 ), maka e = 18 - Kulit N ( n = 4 ) , maka e = 32 - Kulit O ( n = 5 ) , maka e = 50 Contoh 1: UNSUR
KONFIGURASI ELEKTRON
K
11
Na
12
Mg
17
Cl
56
Ba
53
L
M
I
3
N
O
P
Contoh 2 : Menentukan periode dan golongan ( elektron valensi ) suatu unsur dengan konfigurasi elektron. Contoh : Tentukan periode dan golongan unsur-unsur berikut ini !
UNSUR
KONFIGURASI ELEKTRON K
11
Na
12
Mg
17
L
M
N
O
P
Cl
2+ 20Ca
53Br
PERIODE VALENSI dan GOLONGAN
-
4
Q
Lembar Aktivitas Siswa - 2 1. Tentukan periode dan golongan unsur-unsur berikut ini !
UNSUR
KONFIGURASI ELEKTRON K
19
L
M
N
O
P
K
37
Rb
85
At
31
Ga
87Fr 88Ra
14Si
15P 51Sb
33As
52Te
84Po 83Bi
10Ne
36Kr
54Xe
86Rn
35Br
5
VALENSI Q
PERIODE dan GOLONGAN
2. Tentukan periode dan golongan dari konfigurasi ion-ion berikut ini UNSUR
KONFIGURASI ELEKTRON K
L
M
N
O
P
VALENSI
PERIODE dan GOLONGAN
Q
+
11A
8
B2-
17C 2+ 56D 2+ 36E 3F 53G
38H
-
+2
+ 37I
2+
88J
87K
+
37L 3+ 13M 216N 12O
2+
2+ 20P 4Q
2+
+ 19R
Catatan : ............................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ NILAI
6
PARAF
MODUL – 3 TOERI MEKANIKA KUANTUM & KONFIGURASI ELEKTRON ( s,p,d,f ) & BILANGAN KUATUM
Standar Kompetensi ( SK ) : Memahami struktur untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur,struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa Kompetensi Dasar ( KD ) : Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik. Indikator : 1. Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum 2. Menjelaskan hubungan kulit dengan subkulit serta bilangan kuantum. 3. Menggambarkan bentuk-bentuk orbital. Pembelajaran : 1. Teori atom Niels Bohr (1913)
1. Elektron-elektron mengelilingi inti atom hanya dalam lintasan yang memenuhi syarat teori kuantum. yang diperbolehkan hanyalah lintasan-lintasan dimana elektron memiliki momen sudut yang merupakan kelipatan dari harga h/2 (h=tetapan Planck). Lintasan itu dinamai kulit-kulit elektron 2. Dalam kulit tersebut, elektron berada pada tingkat energi tertentu serta berada pada keadaan stasioner, artinya tidak memancarkan energi 3. Energi akan dipancarkan atau diserap jika elektron berpindah dari satu tingkat energi ketingkat energi lain, sesuai dengan persamaan E = h
MODEL ATOM
7
2. Teori atom Modern ( Mekanika Kuantum )
Erwin Schrodinger
Werner Heisenberg
Teori atom modern ini dikembangkan berdasarkan mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang, dari Max Planck, de Broglie, Schrodinger, dan Heisenberg. Menurut teori ini dikenal dualisme sifat elektron yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang. Elektron dalam inti bergerak mengelilingi inti sambil bergetar sehingga menghasilkan gerakan tiga dimensi. Oleh karena itu tidak mungkin menemukan posisi serta momentum yang pasti dari elektron. Yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dri inti. Daerah dalam ruang disekitar inti dengan kebolehjadian menemukan elektron disebut orbital. Untuk dapat memperkirakan posisi elektron, hayu urang berangkat dari :
MODEL ATOM
3. Konfigurasi Elektron Telah kalian ketahui bahwa elektron mengelilingi inti pada lintasan tertentu yang disebut kulit elektron. Satu kulit terdiri dari subkulit-subkulit Satu sub kulit terdiri dari orbital-orbital Satu orbital dapat menampung maksimum dua elektron Jenis-jenis subkulit yang terdapat dalam atom : Sub kulit s ( sharf: tajam ), mengandung 1 orbital (dapat menampung 2 elektron) Sub kulit p ( prinsif : utama ), mengandung 3 orbital (dapat menampung 6 elektron Sub kulit d ( diffuse : kabur ), mengandung 5 orbital (dapat menampung 10 elektron) Sub kulit f ( fundamental : dasar ), mengandung 7 orbital (dapat menampung 14 elektron) Setiap kulit memiliki subkulit sebanyak nomor kulit, dengan demikian kita dapat menghitung jumlah subkulit, jumlah orbital, jumlah elektron maksimum yang terdapat pada masing-masing kulit elektron sbb : Nomor kulit maksimum Kulit ke-1 (kulit K) Kulit ke-2 (kulit L)
Jumlah sub kulit
Jumlah orbital
s s p
1 orbital 4 orbital 8
Elektron 2 elektron 8 elektron
Kulit ke-3 (kulit M) elektron1 Kulit ke-2 (kulit L)
s p d s p d
f
9 orbital
18
16 orbital
32 elektron
Urutan pengisian orbital mengikuti Prinsip Aufbau, yaitu mulai dari orbital yang energinya paling rendah, sampai pada orbital yang energinya paling tinggi, dan dapat diterangkan dengan diagram seperti terlihat di bawah ini :
Urutan subkulit berdasarkan tingkat energy : 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f, …….. dst Urutan subkulit berdasarkan kulit : 1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,5s,5p,5d …….. dst Penulisan konfigurasi elektron dapat juga dipersingkat dengan menggunakan lambang gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe dan Rn) Urutan penulisan elektron dalam orbital mengikuti “Aturan Hund” yaitu elektron-
elektron yang mengisi orbital dengan tingkat energy yang sama cenderung untuk tidak saling berpasangan terlebih dahulu. Dua elektron yang menghuni satu orbital, akan berotasi dalam arah yang berlawanan.
a. Bilangan Kuantum
Untuk mengetahui posisi yang paling mungkin suatu elektron dalam atom,
maka kepada setiap elektron diberikan 4 buah “Bilangan Kuantum”. i. Bilangan kuantum utama (n)
Menyatakan kulit tempat elektron berlokasi, atau bilangan ini juga menyatakan ukuran orbital/jarak/jari-jari atom. Elektron dikulit K (ke-1), memiliki harga n = 1 Elektron dikulit L (ke-2), memiliki harga n = 2 Elektron dikulit M (ke-3), memiliki harga n = 3, dst.
ii. Bilangan kuantum azimut (l)
Menyatakan jenis subkulit tempat elektron berlokasi, bilangan ini juga menyatakan bentuk orbital. Elektron di sub kulit s memiliki harga l = 0 Elektron di sub kulit p memiliki harga l = 1 Elektron di sub kulit d memiliki harga l = 2 Elektron di sub kulit f memiliki harga l = 3
iii. Bilangan kuantum magnetik (m)
Menyatakan membagi subkulit menjadi beberapa orbital tempat elektron berlokasi dan arah orientasi orbital terhadap otbital lainya. Harga m untuk elektron dalam setiap orbital adalah bilangan bulat dari –l s/d +l. l =0 ,m=0 l =1 , m = -1, 0, +1 l =2 , m = -2, -1, 0, +1, +2 l =3 , m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
9
iv. Bilangan kuantum spin (s)
Menyatakan arah rotasi elektron dalam orbital . Dua buah elektron yang menghuni satu orbital masing-masing memiliki harga s = +1/2 dan s = -1/2. Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa :
Elektron-elektron dalam satu kulit memiliki harga n yang sama Elektron-elektron dalam satu sub kulit memiliki harga n dan l yang sama Elektron-elektron dalam satu orbital memiliki harga n, l dan m yang sama Elektron-elektron dalam satu orbital memiliki harga s yang berbeda
Kenyataan di atas diungkapkan oleh suatu azas yang sering disebut “azas larangan
pauli” yaitu “ tidak ada dua elektron yang memiliki bilangan kuantum keempatempatnya sama” b. Sistim Periodik Unsur - Unsur Ingat !!! Sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom (lajur horizontal atau periode) dan kemiripan sifat (lajur vertical atau golongan). Sistem periodik modern terdiri atas 2 periode dan 8 golongan. Hubungan konfigurasi elektron dengan kedudukan unsure-unsur dalam sistem periodik adalah sbb Penentuan golongan dan periode Golongan A ( blok s dan blok p ) Rumus Umum : ns x Untk Gol I A dan II A n = periode x = golongan ns x np y Untk Gol IIIA – VIII A n = periode x + y = golongan Golongan B ( blok d ) Rumus Umum : ns x ( n-1 ) d y n = periode x + y = Golongan
catatan : x + y = 8=9=10=,golongan VIII B x + y = 11 ( gol.I B ) x + y = 12 ( gol. II B )
Golongan Lantanida Memiliki elektron valensi dari orbital 6s2 4f1 sampai 6s2 4f14 Golongan Aktinida Memiliki elektron valensi dari orbital 7s2 5f1sampai 7s2 5f14 Berdasarkan subkulit yang ditempati oleh elektron terakhir, maka unsure-unsur dalam SPU dikelompokan atas : a. Blok s, meliputi golongan IA dan IIA b. Blok p, meliputi golongan IIIA dan VIIIA c. Blok d, meliputi golongan IB dan VIIIB (unsur-unsur golongan transisi) d. Blok f, meliputi golongan IIIB (unsure-unsur golongan transisi dalam) Periode 6 dikenal sebagai deret lantanida (4f), dan periode 7 dikenal sebagai deret aktinida (5f )
10
Bentuk penulisan konfigurasi elektron yang ringkas/pendek Konfigurasi gas mulia :
10
Ne
: ……………………………………………………….
18
Ar
: .....................................................................................
36
Kr
: ......................................................................................
54
Xe
: ………………………………………………………..
86 Rn
: .....................................................................................
Co/: Buat konfigurasi elektron dalam bentuk pendek. a. 20 A b. 21 B C. 30 C
d. 55 D
Penyelesaian : ................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................
11
LEMBAR AKTIVITAS SISWA -3 ( Bilangan Kuantum ) ATOM
KONFIGURASI ELEKTRON ( s,p,d,f )
Bilangan Kuantum Pada Peri e - terakhir n l m s
19 K
20
Ca
25
Mn
24
Cr
21
Sc
26
Fe
29
Cu
30 Zn
56
Ba
36Kr 87Fr 58Ce 54Xe 60Nd 70Yb
Catatan : ............................................................................................................................................... NILAI
12
PARAF
GOL
13
MODUL - 4 MASSA ATOM RELATIF ( Ar ) & MASSA MOLEKUL RELATIF ( Mr )
1. SATUAN MASSA ATOM ( SMA ) 1 sma adalah
1 dari massa 1 atom C – 12 atau massa 1 atom C – 12 = 12 sma. 12
Jika dinyatakan dalam gram, 1 sma = 1, 66 x 10-24 gram
1 bagian 12
2. MASSA ATOM RALATIF ( Ar ) Massa atom relatif adalah perbandingan massa antara atom yang satu terhadap atom yang lainnya.Massa pembanding yang disepakati adalah 1/12 dari massa 1 atom C -12.Jadi dapat di rumuskan bahwa : Ar X = massa rata-rata 1 atom unsur X
1 . massa 1 atom C – 12 12 Jika
1 massa 1 atom C – 12 = 1 sma , maka 12 Ar X = massa rata-rata 1 atom unsur X 1 sma
maka,
Massa rata-rata 1 atom unsur X = ..........................................??????
Catatan : 1 sma =
1 massa 1 atom c-12 . 1 atom Cu = 1 sma = Ar Cu 12
Contoh : 1. Diketahui massa rata-rata 1 atom oksigen = 2,657 x 10-23 gram dan massa satu atom C – 12 = 1, 99 x 10-23 gram.tentukanlah Ar oksigen ??? 2. Diketahui massa atom relatif ( Ar ) Cu = 63,5 a. berapa sma massa 2 atom tembaga b. berapa gram massa 100 atom tembaga
Penyelesaian : ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................
14
........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 4. Menghitung kelimpahan suatu isotop Unsur yang memiliki lebih dari satu isotop, Ar merupakan nilai rata-rata dari setiap massa isotop. Penentuan Ar tersebut dengan memperhitungkan kelimpahannya. Misalnya, untuk suatu unsur yang memiliki 3 macam isotop, berlaku persamaan berikut : Ar x%.Ar1 y%.Ar 2 z %.Ar 3 ...dst
Contoh : 1. Karbon alam terdiri atas isotop C – 12 ( 98,9% ) dan C – 13 ( 1,1%) .hitung massa atom relatif ( Ar ) karbon. 2. Tembaga terdiri dari isotop Cu – 63 dan Cu – 65.Massa atom relatif ( Ar ) tembaga adalah 63,4.tentukan kelimpahan ( % ) isotop Cu – 63?
Penyelesaian : ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................
15
LEMBAR AKTIVITAS SISWA – 4 1. Boron terdiri atas isotop B – 10 ( 10,01 sma ) dan B – 11 ( 11,01 sma ).jika diketahui mass atom relatif ( Ar ) boron adalah 10,81, tentukan kelimpahan B – 11. Penyelesaian ; ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 2. Silikon alam terdiri atas isotop Si – 28 ( 92,23%), Si – 29 ( 4,67%), dan Si – 30( 3,10%).Apabila massa atom Si – 28,Si-29 dan Si-30 berturut-turut adalah 27,977 sma,28,976 sma dan 29,974 sma, hitung Ar Silikon. Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 3. Diketahui massa rat-rata 1 atom oksigen adalah 2,66 x 10 -23 gram dan 1 atom kalsium adalah 6,64 x 10-23 gram, sedangkan massa 1 atom C – 12 adalah 1,99 x 1023 gram.tentukanlah massa atom relatif oksigen dan kalsium. Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 4. Diketahui massa atom realatif ( Ar ) Na = 23 . Berapakah massa rata-rata 1 atom natrium yang dinyatakan dalam a). Sma b). gram. Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................
16
5. Di alam,galium terdiri atas isotop Ga-69(60%) dan Ga – 71 ( 40%).tentukanlah massa atom realatif ( Ar ) unsur galium. Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 6. Klorin mempunyai 2 isotop, yaitu Cl = 35 dan Cl – 37.Jika massa atom realatif klorin adalah 35,45.Tentukan kelimpahan masing-masing isotop. Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 7. Jika tiga buah atom Y mempunyai massa 12,11 x 10 -23 gram dan massa empat buah atom C – 12 adalah 7,97 x 10-23 gram,hitunglah massa atom relatif Y ? Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 8. Hitung massa atom relatif unsur A jika lima buah atom A mempunyai massa x sma dan tiga buah atom C – 12 mempunyai massa y sma ? Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 9. Jika massa rata-rata 1 atom A adalah x sma dan massa 1 atom C – 12 adalah 12 sma,hitunglah massa atom relatif A? Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 10. Boron terdiri atas 2 isotop yaitu 10B dan 11B . Jika massa atom relatif boron adalah 10,81.tentukan kelimpahan isotop 11B? Penyelesaian : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .......................................................................................................................................
17
3. MASSA MOLEKUL RELATIF ( Mr ) Perkalian massa atom relative ( Ar ) unsur dengan indeksnya dalam rumus senyawa. Contoh : a. H2O b. CH3COOH
c. H2SO4 d. CH3CH2CH3
e. X3PO4 , tentukan Ar X , jika Mr = 164 f. NaYSO4, Ar Y =….. , jika Mr = 120 Diketahui Ar dari H=1 ,O=16,S=32,P=31,C=12, Na = 23 Penyelesaian : ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................
18
19
