1

KONFIGURASI ELEKTRON DAN SISTEM PERIODIK

2

BILANGAN KUANTUM

Dalam mekanika kuantum, tiga bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam suatu atom, yaitu :

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

2. Bilangan Kuantum Momentum Sudut (l)

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Tiga bilangan kuantum ini dapat menunjukan tempat orbital sebuah elektron berada.

Bilangan kuantum yang ke empat :4. Bilangan kuantum spin (s),

menggambarkan sifat suatu elektron sehingga dapat mengidentifikasi lebih spesifik lagi

3

Menunjukkan …

• Tingkat energi suatu orbital.

• Jarak rata-rata suatu elektron dengan inti atom

• n = 1,2,3, …

n = 1 2 3 4 ...

Kulit K L M N ...

Bilangan Kuantum Utama, n

4

Bilangan Kuantum Momentum Sudut (azimuth) , l

Menyatakan …

• Bentuk orbital, l = 0 orbital s (bola)

l = 1 orbital p (balon terpilin)

l = 2 orbital d

l = 3 orbital f

• Sub kulit, pada kulit ke n, harga l yang mungkin

l = 0 s/d (n-1)

Pada n = 1 l = 0 ( 1s) 1 sub kulit

n = 2 l = 0,1 (2s dan 2p) 2 sub kulit

n = 3 l = 0,1,2 ( 3s, 3p, 3d) 3 sub kulit

n = 4 l = 0,1,2,3 ( 4s, 4p, 4d, 4f) 4 sub kulit

5

Orbital s

Orbital p

6

Bilangan Kuantum Magnetik , m

Menggambarkan …

Arah orientasi ruang orbital,

Pada sub kulit l, maka nilai m yang

mungkin :

-l, (-l + 1),…,0,…,(+l –1), +l

Pada sub kulit s, l = 0 m = 0

(tidak punya arah orientasi ruang)

Pada sub kulit p, l = 1 m = -1, 0, +1

(punya 3 orbital dengan arah orientasi

ruang px, py, pz)

7

Bilangan Kuantum Spin , s

s = 1/2 s = - 1/2

Dalam satu orbital, dapat diisi max 2 elektron yang memiliki arah rotasi yang berlawanan

8

Tabel Hubungan n,l,m,s

9

Jumlah Maksimum Elektron

10

Orbital-orbital Atom

Orbital s

Orbital d

Orbital p

11

Energi Orbital

12

Urutan orbital berdasarkan tingkat energi

13

Konfigurasi Elektron

14

Prinsip Larangan Pauli

Dua buah elektron tidak mungkin memilki empat bilangan kuantum yang sama keempat-empatnya

Dari tiga kemungkinan konfigurasi elektron He di bawah ini, mana yang benar ? Berapakah empat

bilangan kuantum untuk masing-masing elektron ?

He

1s2 1s2 1s2

15

Paramagnetik dan Diamagnetik

Zat Paramagnetik Dipengaruhi medan magnet (ada elektron yang tidak berpasangan)

Zat Diamagnetik Tidak dipengaruhi medan magnet (elektron berpasangan semua)

16

Aturan Hund

Konfigurasi elektron dengan arah elektron yang paralel pada orbital-orbital dengan tingkat energi

yang sama adalah lebih stabil

17

Prinsip Aufbau (“membangun”)

Elektron mengisi orbil atom satu demi satu dimulai

dari orbital dengan energi yang lebih rendah

terlebih dahuluKestabilan penuh – Kestabilan setengah penuh

Silahkan Saudara buat konfigurasi 24Cr dan 29Cu !

24Cr [Ar] 4s1

3d5

29Cu [Ar] 4s1

3d10Nb : Kita dapat menggunakan lambang gas mulia

untuk menyingkat konfigurasi elektron

18

SISTIM PERIODIK

SEJARAH PENYUSUNAN TABEL PERIODA Penggolongan pertama unsur dibagi menjadi unsur

logam dan bukan logam

Tahun 1829, Dobereiner (Jerman) :Bila 3 unsur yang sifatnya sama (mirip) diurutkan berdasarkan besarnya bilangan berat atom, maka Ba dari unsur yang ditengah adalah setengah dari jumlah Ba kedua unsur lainnya

Tahun,1864 John Newland (Inggris) :Dia menyusun daftar unsur-unsur dengan mengurutkan lambang unsur tersebut menurut kenaikan Ba. Ditemukan adanya perulangan sifat unsur selama 8 hitungan (Hukum Oktaf)

1

19

Tahun 1964 Mendeleev dan lother Meyer :Dia menyusun unsur-unsur menurut kolom kearah kanan berdasarkan urutan BA dan kolom kearah bawah berdasarkan persamaan sifat.

SISTEM PERIODA MODERN

Dasar penyusunan sistem perioda modern :

Kelompok unsur kearah kanan diisi berdasarkan kenaikan nomor atom, dikenal dengan istilah perioda

Kolom unsur kearah bawah diisi berdasarkan kemiripan konfigurasi elektron atom, khususnya kemiripan cara pengisian elektron pada subkulit yang tingkat energinya paling tinggi, dikenal dengan istilah golongan

2

20

Unsur dalam tabel perioda dibagi menjadi :

1. Kelompok unsur pertama Kelompok unsur-unsur utama ini terdiri dari golongan-golongan unsur yang terdapat didalam blok s dan unsur-unsur blok p

2. Kelompok unsur-unsur transisiKelompok unsur-unsur transisi ini meliputi golongan –golongan unsur yang terdapat di dalam blok d dan blok f

3

21

GAMBAR TABEL PERIODA

4

22

Konfigurasi Elektron dan Tabel Periodik

23

Sifat Periodik

1. Jari-jari Atom

Jarak dari inti atom ke elektron terluar ( ½ kali ikatan kovalen molekul unsur diatomik)

Jari -jari atom berkisar :

70 Ao s/d 290 Ao

1 Ao = 1.10-10 m(1 Angstrom)

24

Variations in atomic and ionic radii in the periodic Variations in atomic and ionic radii in the periodic table. Value are in picometerstable. Value are in picometers

25

Ukuran Ion

26

2. Energi ionisasi

Energi ionisasi (EI) adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu elektron dari keadaan terisolasi, atom gas atau ion dalam keadaan dasar.

X(g) X+ (g) + e-

Energi ionisasi umumnya meningkat dari bawah ke atas pada satu golongan dan meningkat dari kiri kekanan dalam satu perioda.

27

Grafik energi ionisasi pertama terhadap

nomor atom

28

29

3. Afinitas elektron

Afinitas elektron (EA) adalah jumlah energi yang

Dikeluarkan karena penambahan elektron pada atom gas

atau ion dalam keadaan dasar.

X(g) + e- X- (g)

Afinitas elektron menjadi lebih eksotermik dari kiri ke kanan

pada tabel periodik dan dari bawah ke atas.

30

31

Sample Problem

• Give the (1) full and condensed electron configurations, (2) partial orbital diagrams for the valence electrons and (3) number of inner electrons for the following element:1. Potassium (K: Z = 19)2. Molybdenum (Mo: Z = 42)3. Lead (Pb: Z = 82)

• Give full and condensed electron configurations, a partial diagrams for valence electrons and the number of inner electrons for the following element:1. Ni (Z = 28)2. Sr (Z = 38)3. Po (Z = 84)

32

Sample Problem

• Using only the periodic table, rank each set of main-group elements in order of decreasing atomic size:

1. Ca, Mg, Sr

2. K, Ga, Ca

3. Br, Rb, Kr

4. Sr, Ca, Rb

33

Atomic Size

• Size decreases across a period owing to increase in Z*.

• Each added electron feels a greater and greater + charge.

Na Mg Al Si P S Cl Ar

186 160 143 118 110 103 100 98

34

Trend in Ionization Energy

• IE increases across a period because Z* increases.– Metals lose electrons more easily than nonmetals.

– Metals are good reducing agents.

– Nonmetals lose electrons with difficulty.

• IE decreases down a group because size increases– Reducing ability generally increases down the periodic

table.

35

Successive Ionization Energy

36

Sample Problem

• Using the periodic table only, rank the elements in each of the following sets in order of decreasing IE

1. Kr, He, Ar2. Sb, Te, Sn3. K, Ca, Rb4. I, Xe, Cs

• Rank in order of increasing IE1. Sb, Sn, I2. Sr, Ca, Ba

37

Electron Affinity

• A few elements GAIN electrons to form anions.• Electron affinity is the energy accompanying the addition

of 1 mol electrons to 1 mol gaseous atoms or ions.

A(g) + e- Ion-(g) ∆E = EA1

• In most cases energy is release when the first electron is added because it is attracted to the atom’s nuclear charge, thus EA1 is usually negative

• Factors other than Zeff and atomic size affect electron affinities, so trends are not as regular as those the previous two properties