Bab 1 struktur atom dan tabel periodik

Bab 1 Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5 Bab 6 Bab 7

STRUKTUR ATOM DAN TABEL PERIODIK UNSUR

Bab I

Struktur Atom dan Tabel Periodik Unsur1


Peta Konsep

menghasilkan

Eksperimen yang MenunjukkanAdanya Elektron, Proton, Inti

Atom, dan Neutron

Massa atom Relatif/Massa Molekul Relatif

Spektrum Garis

Teori Atom Bohr

sebagai dasar

Distribusi Elektron

dapat menentukan

untuk memperkirakansebagai dasar

Sifat Logam/Nonlogam, Jari-Jari Atom/Ion, Kerapatan Massa, Kekerasan, Titik Leleh, Titik Didih, Energi Ionisasi, Afinitas Elektron, Elektronegativitas, Kereaktifan

Tabel Periodik Unsur

Sifat Keperiodikan Unsur

pengelompokan


A. Struktur Atom

Teori atom Dalton (1804):

1. Suatu zat tersusun dari suatu partikel sangat kecil yang tidak

dapat dibagi lagi, yaitu atom.

2. Atom dari suatu unsur yang sama adalah identik dan memiliki

berat, ukuran, serta bentuk yang sama, tetapi berbeda dari

atom-atom unsur lain.

3. Atom suatu unsur bersifat permanen dan tidak dapat teruraikan.

4. Suatu senyawa terbentuk dari penggabungan dua atau lebih

atom unsur.


1. Eksperimen yang Menunjukkan Adanya Elektron

Sinar katode keluar dari katode (elektrode negatif) menuju ke

anode (elektrode positif).


Sifat-sifat sinar katode, antara lain sebagai berikut.

1. Bergerak lurus dari katode menuju anode.

2. Sinar katode merupakan partikel yang bermuatan.

3. Sinar katode merupakan partikel yang bermuatan negatif.

4. Partikel katode tidak bergantung pada bahan katode maupun

gas yang digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa dalam

semua atom terdapat partikel yang bermuatan negatif. Oleh

Thomson, partikel ini disebut elektron.

5. Muatan elektron = 1,6 x 10–19 coulomb, sedangkan massanya

= 9,107 x 10–28 g.


Berdasarkan penemuan elektron, J.J. Thomson (1904)

mengemukakan teori atomnya sebagai berikut.

Atom merupakan suatu bola pejal yang bermuatan positif. Di

tempat-tempat tertentu terdapat elektron yang bermuatan negatif.

Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.


2. Eksperimen yang Menunjukkan Adanya Proton

Jika pada percobaan sinar katode digunakan katode yang berlubang

dan dinding belakangnya dilapisi dengan ZnS, pada dinding belakang

tersebut akan terjadi perpendaran. Hal ini mengindikasikan bahwa

ada partikel dari anode yang menumbuk lapisan ZnS yang berada di

belakang lempeng katode.

Sinar yang dihasilkan

tersebut berupa partikel

positif yang juga disebut

sinar terusan atau sinar

kanal.


Sinar positif bergantung pada jenis gas yang digunakan.

Untuk gas hidrogen (gas yang paling ringan), sinar positif

tersebut massanya = 1.837 x massa 1 elektron atau

1,6729 x 10–24 g (1,00758 satuan massa atom).

Atom hidrogen merupakan atom yang paling ringan, dianggap

bahwa ion hidrogen adalah suatu partikel dasar yang

mengandung muatan positif. Partikel tersebut disebut proton.

Muatan proton sama dengan muatan elektron, tetapi tandanya

berlawanan.

Banyaknya proton dalam suatu atom khas bagi suatu atom,

misalnya atom karbon mempunyai jumlah proton 6, oksigen 8,

dan natrium 11.


3. Eksperimen yang Menunjukkan Adanya Inti Atom

Ernest Rutherford (1909) melakukan eksperimen dengan

menembakkan partikel alfa (α) pada suatu lempeng logam yang

tipis. Hasil eksperimennya menunjukkan bahwa sebagian besar

partikel alfa diteruskan dan hanya sebagian kecil yang

dihamburkan dan dipantulkan.


Adanya partikel alfa yang dihamburkan menunjukkan bahwa seluruh

muatan positif dan hampir seluruh massa atom terkonsentrasi pada

pusat atom yang disebut inti atom.

Sebagian besar partikel alfa diteruskan dan hanya sebagian kecil yang

dihamburkan. Hal itu mengindikasikan bahwa sebagian besar bagian

atom merupakan tempat yang kosong.

Atom terdiri atas inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif.

Hampir seluruh massa atom terpusat pada inti. Elektron mengelilingi

inti atom dalam orbit tertentu pada jarak yang relatif besar dari inti.

Karena atom bersifat netral, jumlah elektron di dalam atom sama

dengan jumlah muatan inti atom.

Teori atom Rutherford


4. Eksperimen yang Menunjukkan Adanya Neutron

Pada tahun 1932, Chadwick menembakkan partikel alfa pada

lempeng berilium. Ternyata, dihasilkan partikel netral yang

kemudian disebut sebagai neutron.

Diperkirakan bahwa inti atom

tersusun dari proton dan neutron.

Jumlah neutron tidak merupakan

sifat khas dari suatu unsur.

Bagan eksperimen Chadwick


B. Nomor Atom dan Nomor Massa

X = lambang unsur

Z = nomor atom

= jumlah proton = jumlah elektron

( untuk atom netral )

A = nomor massa

= jumlah proton (p) + neutron (n)

Nomor atom menyatakan jumlah proton yang terdapat dalam

inti atom.

Nomor atom juga menyatakan jumlah elektron yang terdapat

dalam atom (untuk atom netral).

Nomor massa menyatakan jumlah proton dan neutron yang

terdapat dalam inti atom.

A

XZ


Contoh:

Hitunglah jumlah proton, elektron, dan neutron untuk

A. B. O168 Na23

11

Jawab:

A. : nomor atom O = 8, jumlah proton = jumlah elektron = 8, dan nomor massa O = 16 p + n = 16 8 + n = 16 n = jumlah neutron = 16 – 8 = 8

O168

B. : nomor atom Na = 11, jumlah proton = jumlah elektron = 11, dan nomor massa Na = 23

p + n = 2311 + n = 23 n = jumlah neutron = 23 – 11 = 12

Na2311


Isotop, Isobar, dan Isoton

Isotop adalah suatu unsur yang mempunyai nomor atom sama,

tetapi nomor massanya berbeda. Dengan kata lain, isotop adalah

suatu unsur yang jumlah protonnya sama, tetapi jumlah neutronnya

berbeda. Contohnya adalah

Isobar adalah unsur-unsur yang nomor massanya sama, tetapi nomor atomnya berbeda. Contohnya adalah

Isoton adalah unsur-unsur yang berbeda, tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama. Contohnya adalah

O168 O17

8dengan

N147 C14

6

Na2311 Mg24

12

dengan

dengan


Massa rata-rata Cl = (75% x 35) + (25% x 37)

= 26,25 + 9,25

= 35,5

Contoh:

Jawab:

Isotop Cl terdiri atas dan . Jika terdapat 75%

dan 25% , berapa massa rata-rata atom Cl?

Cl3517 Cl37

17 Cl3517

Cl3717


C. Teori Atom Niels Bohr

Niels Bohr mengemukakan teori atomnya yang bertitik tolak pada anggapan

berikut.

2. Selama elektron bergerak dalam lintasannya, elektron tidak

memancarkan energinya dalam bentuk radiasi.

3. Elektron dapat pindah dari tingkat energi (lintasan) yang rendah (dekat

dengan inti atom) ke tingkat energi (lintasan) yang lebih tinggi (lebih jauh

dari inti) jika menyerap energi.

1. Elektron-elektron dalam mengelilingi inti atom berada pada tingkat

energi atau lintasan tertentu yang disebut kulit atom.

Tingkat energi yang paling rendah adalah tingkat energi yang paling

dekat dengan inti atom dan disebut tingkat energi pertama atau kulit K.

Tingkat energi berikutnya berada lebih luar lagi atau disebut kulit L, M,

N, O, dan seterusnya.


4. Sebaliknya, elektron dapat melepaskan energi jika pindah dari tingkat

energi yang tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah

Banyaknya elektron maksimum yang ada di setiap kulit atom

dirumuskan = 2n2 , n = nomor kulit atom (nilai n = 1, 2, 3, 4, ...).


Hubungan Distribusi Elektron dengan Sifat-Sifat Unsur

Sifat suatu unsur bergantung pada distribusi elektronnya.

Unsur-unsur yang elektron valensinya kecil (≤ 3) bersifat

logam (umumnya keras, dapat ditempa, dapat menghantarkan

panas dan listrik, serta mudah membentuk ion positif).

Unsur-unsur yang elektron valensinya besar (≥ 4) bersifat

nonlogam (umumnya lunak, tidak dapat ditempa, tidak dapat

menghantarkan arus listrik dan panas, serta mudah

membentuk ion negatif).


D. Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr)

1. Massa Atom Relatif (Ar)

Catom 1 massa 121

atom 1 massa

12

XXAr =

Massa atom relatif suatu unsur X (Ar X) adalah perbandingan

massa rata-rata satu atom unsur tersebut dengan x massa

satu atom 12C.

12

1


Tentukan massa atom relatif unsur:

A. N; B. Na.

(Diketahui massa rata-rata 1 atom N = 14,0067 sma dan

massa rata-rata 1 atom Na = 22,99 sma.)

Catom 1 massa 121

N atom 1 massaN

12

=rA

sma 1

sma 14,0067=

14,0067=

Contoh:

Jawab:

A. B.

Catom 1 massa 121

Na atom 1 massaNa

12

=rA

sma 1

sma 22,99=

99,22=


2. Massa Molekul Relatif (Mr)

Catom 1 massa 121

molekul 1 massa

12

YYMr =

Massa 1 molekul Y = jumlah massa dari atom-atom penyusun

molekul Y. Massa rumus relatif (Mr) menyatakan jumlah massa

atom yang tercantum dalam rumus kimia suatu zat.

Massa molekul relatif (Mr) suatu molekul Y adalah perbandingan

antara massa satu molekul Y dengan × massa satu atom 12C.12

1


Tentukan massa molekul relatif molekul-molekul (massa atom relatif

unsur-unsur lihat pada tabel periodik unsur dan gunakan bilangan

bulat): A. Al2(SO4)3; B. Na2CO3.10H2O.

Contoh:

Jawab:

A. Al2(SO4)3 terdiri atas 2 atom Al, 3 atom S, dan (3 × 4) atom O.

Mr Al2(SO4)3 = 2.Ar Al + 3.Ar S + 12.Ar O

= 2(27) + 3(32) + 12(16)

= 342

B. Na2CO3.10H2O terdiri atas 2 atom Na, 1 atom C, (3 + 10) atom O,

dan (2 × 10) atom H.

Mr Na2CO3.10H2O = 2.Ar Na + 1.Ar C + 13.Ar O + 20.Ar H

= 2(23) + 1(12) + 13(16) + 20(1)

= 286


E. Tabel Periodik Unsur

1. Hukum Triade dari Dobereiner

Tiap-tiap tiga unsur yang mempunyai persamaan sifat disusun

dalam satu kelompok yang disebut triade. Ternyata, massa atom

unsur yang di tengah mendekati setengah jumlah massa atom

unsur pertama dan ketiga.

Triade Massa atom Setengah Jumlah Massa Atom pertama dan ketiga

CaSrBa

4087

137

Cl Br I

3580

127

( ) =+2

1374088,5

( ) =+2

1374080


2. Hukum Oktaf dari John Newlands

John Newlands (1863) menyusun unsur-unsur menurut

naiknya massa atom.

Dalam susunan unsur tersebut, unsur kedelapan mempunyai

sifat yang sama dengan unsur pertama, unsur kesembilan

sama dengan unsur kedua, dan seterusnya seperti oktaf

dalam musik.

Beberapa unsur selanjutnya tidak menunjukkan kesamaan

sifat seperti yang diharapkan. Meskipun demikian, teori ini

merupakan pembuka jalan bagi penggolongan unsur.


3. Tabel Periodik Unsur Mendeleyev dan Lothar Meyer

Dmitri Ivanovich Mendeleyev (1869) menyelidiki hubungan

massa atom dengan sifat-sifat kimia.

Bersamaan dengan itu, Lothar Meyer (1870) menyelidiki

hubungan massa atom dengan sifat-sifat fisika.

Keduanya menghasilkan suatu daftar yang hampir sama.

Karena alasan-alasan Mendeleyev lebih kuat dan lebih dapat

dikembangkan, daftar tersebut lebih dikenal sebagai susunan

berkala Mendeleyev.


Pokok-pokok susunan unsur Mendeleyev:

1. Atom-atom disusun menurut naiknya massa atom dengan

mengutamakan sifat-sifatnya.

Setelah tercapai sejumlah unsur, sifatnya berulang kembali

(sifat-sifat unsur merupakan fungsi berkala dari massa atom).

2. Mendeleyev meramalkan adanya unsur-unsur dan sifat-sifatnya

yang belum diketahui pada saat itu.

3. Dalam susunan berkala Mendeleyev,

unsur dibagi menjadi 8 deret vertikal yang dinamakan golongan

dan diusahakan agar unsur-unsur dalam masing-masing

golongan mempunyai sifat-sifat yang sama.

4. Tempat-tempat yang kosong diramalkan Mendeleyev akan

ditempati oleh unsur-unsur yang nantinya ditemukan.


4. Tabel Periodik Bentuk Panjang

Tabel berkala unsur yang baru disusun berdasarkan nomor

atom.

Sifat-sifat unsur merupakan fungsi berkala dari nomor

atomnya.

Tabel berkala unsur ini menghasilkan baris yang disebut

periode dan kolom yang disebut golongan.

Dalam satu golongan, unsur-unsur mempunyai kemiripan

sifat.


a. Periode dan Golongan

1) Periode

Periode adalah baris dengan nomor atom yang urut dari kiri ke

kanan. Periode juga menyatakan banyaknya kulit atom yang terisi

elektron.

Dalam tabel periodik unsur, terdapat tujuh periode.

2) Golongan

Golongan merupakan kolom yang berisi unsur-unsur yang

mempunyai kemiripan sifat. Ada dua golongan pokok, yaitu golongan A (golongan utama)

dan golongan B (golongan transisi).

Pada golongan A, nomor golongan menunjukkan banyaknya

elektron pada kulit terluar (elektron valensi) yang sama.


b. Menentukan Letak Periode dan Golongan Utama (A) Suatu Unsur dalam Tabel Periodik Unsur

Untuk menentukan letak periode dan golongan utama (A) suatu

unsur dalam tabel periodik unsur, kita dapat menggunakan

pedoman sebagai berikut.

1. Menentukan distribusi elektron, yaitu susunan elektron pada

setiap kulit atom.

2. Menghitung banyaknya kulit atom yang terisi elektron. Jumlah

kulit atom yang terisi elektron menyatakan nomor periode atom

tersebut.

3. Menghitung banyaknya elektron yang menempati kulit atom

terluar. Jumlah elektron pada kulit terluar (elektron valensi)

menunjukkan nomor golongannya.


Langkah ke-1, menentukan distribusi elektron N, yaitu K = 2; L = 5.

Langkah ke-2, menghitung banyaknya kulit atom yang terisi elektron.Banyaknya kulit atom N yang terisi elektron = 2, yaitu kulit K (berisi 2 elektron) dan kulit L (berisi 5 elektron). Berarti, unsur N terletak pada periode ke-2.

Langkah ke-3, menghitung banyaknya elektron yang menempati kulit atom terluar (elektron valensi).Jumlah elektron yang menempati kulit terluar (elektron valensi) N = 5 (pada kulit L).Jadi, N terletak pada golongan VA.

Tentukan letak periode dan golongan unsur nitrogen (N) dengan

nomor atom 7 dalam tabel periodik unsur serta tentukan elektron

valensinya.

Contoh:

Jawab:


F. Sifat Periodisitas Unsur

1. Sifat Logam dan Nonlogam

Dalam tabel periodik unsur, sifat nonlogam bertambah dari kiri

ke kanan.

Sebaliknya, dari kanan ke kiri sifat logamnya makin bertambah.

Unsur yang dapat bersifat logam dan nonlogam disebut unsur

semilogam atau metaloid.

2. Jari-Jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak dari pusat inti sampai lintasan elektron

paling luar.

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah jari-jari atom makin

besar.

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan jari-jari atom makin kecil.


3. Rapat Jenis

Dalam satu golongan pada tabel periodik unsur, secara umum

rapat jenis unsur-unsur dari atas ke bawah makin besar.

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan rapat jenis unsur

bertambah besar.

4. Kekerasan

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, energi kohesi makin

kecil yang berarti dari atas ke bawah kekerasan logam makin

kecil (makin lunak).

5. Titik Leleh dan Titik Didih

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, unsur-unsur logam

titik leleh dan titik didihnya makin tinggi.

Dalam satu golongan, titik leleh dan titik didih tidak teratur

karena dipengaruhi oleh perbedaan struktur logam.


6. Energi Ionisasi (EI)

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan oleh

suatu atom dalam bentuk gas untuk melepaskan elektron yang

terikat paling lemah. Secara umum dalam satu periode, dari kiri ke kanan energi

ionisasinya bertambah. Dalam satu golongan (misalnya golongan IA) energi ionisasi

unsur dari atas ke bawah makin kecil.


7. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah banyaknya energi yang dilepaskan jika

suatu atom dalam bentuk gas menerima satu elektron.

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan harga afinitas elektron

unsur-unsur makin besar.

Dalam satu golongan, dari bawah ke atas harga afinitas elektron

unsur-unsur makin besar.


8. Elektronegativitas

Elektronegativitas adalah kecenderungan atom dalam

molekul yang stabil untuk menarik elektron.

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan nilai skala

elektronegativitas unsur makin besar. Hal itu disebabkan dari

kiri ke kanan muatan inti bertambah, sedangkan jari-jari atom

mengecil.

Dalam satu golongan, dari bawah ke atas nilai skala

elektronegativitas makin besar sebab dari bawah ke atas jari-

jari atom makin kecil.


9. Kereaktifan

Untuk membandingkan kereaktifan unsur-unsur, perlu

dikelompokkan antara logam dan nonlogam. Logam dibandingkan

dengan logam, sedangkan nonlogam dibandingkan dengan

nonlogam. Dalam tabel periodik unsur, kereaktifan logam bertambah dari

kanan ke kiri dan dari atas ke bawah sesuai dengan

mengecilnya harga energi ionisasi.

Dalam tabel periodik unsur, kereaktifan nonlogam bertambah

dari kiri ke kanan dan dari bawah ke atas sesuai dengan

membesarnya harga elektronegativitas.


AUDI CIPTA BAKTI06

X-MIA 4


Education

Bab 1 struktur atom dan tabel periodik