Seputar Soal dan Jawaban Kimia Anorganik

1. Niels Bohr mengungkapkan Teori Atom berdasarkan Hipotesis Planck dan Eksperimen Spektrum Atom Hidrogen .
a. Jelaskan bagaimana eksperimen spektrum atom hidrogen dilakukan dan bagaimana hasilnya!
Jawab.
Eksperimen spektrum atom hidrogen dilakukan dengan cara yaitu dengan memberikan energi pada gas H2 sehingga gas H2 tereksitasi ( keadaan yang beenergi lebih tinggi dari keadaan dasar) sehingga memancarkan energi dalam bentuk radiasi cahaya. Cahaya yang dipancarkan diuraikan menjadi komponen-komponennya oleh sebuah prisma. Setiap garis warna mewakili tingkat energi tertentu yang mengindikasikan bahwa elektron dalam atom hidrogen menempati tingkat energi tertentu yang kemudian dikenal sebagai: Lintasan atau Kulit atau Orbit.
Perubahan tingkat energi elektron dalam atom hidrogen hanya terjadi pada saat elektron menyerap atau memancarkan energi dengan l tertentu.
Transisi elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi lain menghasilkan spektra garis yang menggambarkan: Diagram Tingkat Energi Elektron Dalam Atom Hidrogen.





c. Ungkapkan postulat-postulat teori Atom Bohr yang disusun berdasarkan hasil eksperimen spektrum atom hidrogen!
Postulat-postulat teori atom Bohr yang disusun berdasarkan hasil eksperimen spektru atom hidrogen adalah :
- Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada kulit atau orbit dengan tingkat energi tertentu yang bersifat STASIONER.
- Tidak ada energi yang dipancarkan elektron selama elektron bergerak pada kulit stasioner yang sesuai.
- Bila elektron menyerap energi maka elektron akan berpindah dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi. Elektron ini dikatakan berada dalam KEADAAN TEREKSITASI.
-Elektron tereksitasi kembali ke keadaan tingkat energi lebih rendah, sambil memancarkan energi. Elektron ini dikatakan mengalami DE-EKSITASI.
-Besarnya energi yang diserap maupun dipancarkan elektron SAMA DENGAN perbedaan energi di antara kedua keadaan stasioner yang bersangkutan.



2. Teori Atom Mekanika kwantum disusun berdasarkan 3 landasan yakni asumsi deBroglie dan Prinsip Heisenberg dan persamaan Schrodinger!

a. Jelaskan eksperimen yang melandasi dikemukakannya asumsi de Broglie!
Partikel bergerak berperilaku sebagai gelombang contoh : orang yang berlari cepat diiringi dengan gelombang yang melingkar-lingkar dibelakangnya dimana radiasi
- Setiap partikel bergerak dengan momentum P, selalu disertai gelombang dengan panjang gelombang l:
P = h/ l atau
m.v.r = h/ l
- Makin besar massa partikel, makin pendek panjang gelombang yang menyertai gerakannya.
Eksperimen tersebut didukung oleh fakta eksperimen prinsip dualisme;
- Radiasi benda hitam (Max Planck):
radiasi berprilaku partikel yakni radiasi dipancarkan secara tidak kontinyu (discontinue) dalam satuan-satuan atau paket-paket kecil yang disebut: Kuanta.
- Efek Fotolistrik (Einstein):
elektron berprilaku gelombang yakni elektron yang terpancar bila frekuensi cukup tinggi, terjadi difraksi dalam daerah cahaya tampak dan ultraviolet

b. Jelaskan keterkaitan antara Asumsi deBroglie dan Prinsip Heisenberg dengan persamaan Scrodinger
-Asumsi deBroglie
Setiap partikel bergerak dengan momentum P, selalu disertai gelombang dengan panjang gelombang l:
P = h/ l atau
m.v.r = h/ l
- Makin besar massa partikel, makin pendek panjang gelombang yang menyertai gerakannya.

- Prinsip Heisenberg
PRINSIP KETIDAKPASTIAN
Tidak mungkin menentukan posisi dan momentum partikel secara akurat dalam waktu yang bersamaan.
Hasil kali antara kemungkinan posisi (DX) dan kemungkinan momentum (DP) bernilai sekitar konstanta PLANCK:
DX.DP = h

- Teori Scrodinger
Persamaan De Broglie dapat diterapkan tidak hanya pada gerakan partikel dalam keadaan bebas melainkan juga pada gerakan partikel dalam keadaan terikat seperti elektron dalam atom.
Persamaan gelombang elektron yang bergerak dalam satu arah adalah:
(-h2/8p2m)(d2Y/dx2) + VY = EY
Y = fungsi gelombang
V = energi potensial elektron
m = massa elektron
Karena elektron bergerak dalam ruang 3 dimensi maka penyelesaian persamaan mengungkapkan fungsi gelombang (Y) mengandung 3 NILAI (BILANGAN), yang dikenal sebagai bilangan kuantum yang kemudian dikenal sebagai Bilangan Kuantum: Utama, Azimuth dan Magnetik.
Kombinasi nilai ketiga bilangan kuantum menghasilkan suatu daerah (ruang) dengan kebolehjadian menemukan elektron paling tinggi. Daerah atau ruang tersebut dinamakan : orbital.

Keterkaitan antara asumsi De broglie dan prinsip heisenbergdengan persamaan schrodinger menghasilkan prinsip ketidakpastian :
Hipotesis Louis de brroglie dan azas ketidakpastian Werner Heisenberg merupakan tahap penting ke arah penemuan teori atom mekanika kwantum atau mekanika gelombang yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger dengan mengajukan persamaan gelombang Schrodinger, untuk mendeskripsikan keberadaan elektron dalam atom.

c. Ungkapkan postulat-postulat teori Mekanika Kwantum sesuai landasan yang melatarbelakanginya.
Elektron yang selalu berada dalam keadaan bergerak menunjukkan perilaku sebagai gelombang.
Perilaku elektron sebagai gelombang menyebabkan kedudukan elektron di sekitar inti atom menjadi tidak pasti.
Di sekitar inti terdapat suatu ruang dimana kebolehjadian ditemukannya elektron cukup besar. Ruang tersebut dinamakan: Orbital

3. Distribusi atau sebaran elektron di dalam atom dikenal sebagai: konfigurasi elektron.
a. Pada saat kita menuliskan konfigurasi elektron maka kita sedang mengaplikasikan postulat-postulat Teori atom Bohr dan Teori Mekanika kwantum. Apakah anda setuju atau tidak setuju dengan pernyataan tersebut? Jelaskan mengapa?
Setuju karena elektron bergerak dalam ruang 3 dimensi maka penyelesaian persamaan mengungkapkan fungsi gelombang (Y) mengandung 3 NILAI (BILANGAN), yang dikenal sebagai BILANGAN KUANTUM yang kemudian dikenal sebagai Bilangan Kuantum: Utama, Azimuth dan Magnetik.Kombinasi nilai ketiga bilangan kuantum menghasilkan suatu daerah (ruang) dengan kebolehjadian menemukan elektron paling tinggi. Daerah atau ruang tersebut dinamakan : ORBITAL.
Penulisannya yaitu dengan mengikuti 4 kaidah terkait konfigurasi elektron: Aturan Pauli, Prinsip Aufbau, Aturan Hund dan Prinsip Eksklusi f Pauli

Prinsip Pauli
Jumlah elektron maksimum yang dapat ditemukan pada suatu kulit adalah sebanyak 2n2 dengan n adalah nilai bilangan kuantum utama.
Tetapi jumlah elektron maksimum yang dapat ditemukan pada kulit terluar maksimum sebanyak 8.

Prinsip Aufbau
Elektron-elektron dapat ditemukan dalam subkulit-subkulit dimulai dari subkulit dengan tingkat energi rendah diikuti subkulit dengan tingkat energi lebih tinggi secara berurutan.

Aturan Hund
Pada orbital – orbital dengan tingkat energi yang sama, elektron-elektron menempati orbital secara sendiri-sendiri sebelum menempatinya secara berpasangan.


Prinsip ekslusif Pauli
Dalam sebuah atom, tidak ada tidak boleh ada dua elektron yang mempunyai keempet bilangan kwantum (n,l,m, dan s) yang sama.
b. Pada penulisan konfigurasi elektron bisa diberlakukan Prinsip Aufbau. Apakah prinsip Aufbau dapat diberlakukan untuk konfigurasi elektron dalam setiap atom ? Jelaskan mengapa
PRINSIP AUFBAU
Elektron-elektron dapat ditemukan dalam subkulit-subkulit dimulai dari subkulit dengan tingkat energi rendah diikuti subkulit dengan tingkat energi lebih tinggi secara berurutan.

Gambar 1 tingkatan energi beberapa sub kulit dan orbitalnya

Gambar 2 tingkatan energi beberapa sub kulit dan orbitalnya





PENERAPAN PRINSIP AUFBAU PADA KONFIGURASI ELEKTRON
-Prinsip Aufbau (Prinsip Bertingkat) diturunkan berdasarkan spektrum atom Hidrogen sehingga Diagram Bertingkat berlaku sebelum subkulit ditempati elektron.
-Setelah ditempati elektron maka Diagram Bertingkat subkulit menjadi seperti ditunjukkan pada Gambar 3 di bawah ini, yakni:
-Diagram bertingkat (sesuai Prinsip Aufbau) berlaku untuk atom-atom dengan nomor atom (Z) ≤ 20.
-Sedangkan untuk atom-atom dengan 20 <> 90, urutan tingkat energi orbitalnya menjadi sebagai berikut:
1s < z="24)" z="29)." z=" 24)" z="29)" z=" 24)" z="29)" onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhEH2r6vXfrCdn8hlsvFcsaPjPGgeSZdC0NQZ4NnB0P_D1RBaS_OYwIki6gkEIeI2jg2nC4grXgcW8Q9hPGYS67484CWnXHq0IV8fi0K-Ghsm6LiMMU0oc_5sa6MRW_g4c48Ie_lB5K0VI/s1600/gbr6.JPG">
c. Sifat (kereaktifan) suatu atom ditentukan oleh elektron valensinya. Jelaskan disertai contoh, bagaimana elektron valensi menentukan kereaktifan suatu atom
Setiap atom cenderung yang belum strabil akan bersifat reaktif untuk mencapai kestabilan menurut aturan oktet ataupun duplet. Hal ini dicapai dengan melepaskan dan menerima elektron. juga dengan pemasangan elektron sehingga membentuk ikatan kimia.
Elektron valensi ( elektron terluar) dari suatu konfigurasi elektron menentukan sifat kereaktifan suatu atom , misalnya atom yang elektron valensinya satu akan lebih reaktif untuk melepaskan elektron dari atom yang bervalensi dua atau tiga karena energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron lebih sedikit dibanding energi untuk melepaskan dua atau tiga elektron .Jadi yang memerlukan energi ionisasi lebih kecil dikatakan lebih reaktif.
Begitu juga dalam hal kecenderungan menerima elektron , atom dengan elektron valensi tujuh lebih reaktif, dibanding dengan atom yang elektron valensinya enam, lima, dan empat. Hal ini karena pada atom elektron valensi tujuh , akan cenderung menerima satu elektron disertai pelepasan energi yang paling besar dibandingkan dengan atom yang elektron valensinya enam (cenderung menerima dua elektron) , lima (cenderung menerima tiga elektron), .




urutan tingkat energi orbitalnya menjadi sebagai berikut:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 4d < 4f < 5s < 5p < 5d < 6s < 6p < 5f < 6d < 7s < ….dst.
Tampak bahwa tingkat energi orbital dalam sub kulit sangat bergantung pada jumlah elektron yang terdapat dalam atom.

Gambar 3.Diagram energi orbital atom sebagai fungsi nomor atom


Terdapat beberapa penyimpanagn pengisian elektron berdasarkan azas Aufbau denagn yang ditemukannya berdasarkan percobaan. Contohnya yaitu konfigurasi elektron kromium (Z=24) dan tembaga (Z=29). Konfigurasi elektron Cr dan Cu berdasarkan Aufbau :
Cr (Z= 24) : [Ar] 3d44s2
Cu (Z=29) : [Ar] 3d94s2

Konfigurasi elektron Cr dan Cu berdasarkan percobaan sebagai berikut:
Cr (Z= 24) : [Ar] 3d54s1
Cu (Z=29) : [Ar] 3d104s1 , hal ini terjadi karena keadan inilah yang lebih sta
Contoh penerapan prinsip aufbau pada konfigurasi elektron
Tabel 4 Konfigurasi elektron unsur-unsur pada keadaan dasar

c. Sifat (kereaktifan) suatu atom ditentukan oleh elektron valensinya. Jelaskan disertai contoh, bagaimana elektron valensi menentukan kereaktifan suatu atom
Setiap atom cenderung yang belum strabil akan bersifat reaktif untuk mencapai kestabilan menurut aturan oktet ataupun duplet. Hal ini dicapai dengan melepaskan dan menerima elektron. juga dengan pemasangan elektron sehingga membentuk ikatan kimia.
Elektron valensi ( elektron terluar) dari suatu konfigurasi elektron menentukan sifat kereaktifan suatu atom , misalnya atom yang elektron valensinya satu akan lebih reaktif untuk melepaskan elektron dari atom yang bervalensi dua atau tiga karena energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron lebih sedikit dibanding energi untuk melepaskan dua atau tiga elektron .Jadi yang memerlukan energi ionisasi lebih kecil dikatakan lebih reaktif.
Begitu juga dalam hal kecenderungan menerima elektron , atom dengan elektron valensi tujuh lebih reaktif, dibanding dengan atom yang elektron valensinya enam, lima, dan empat. Hal ini karena pada atom elektron valensi tujuh , akan cenderung menerima satu elektron disertai pelepasan energi yang paling besar dibandingkan dengan atom yang elektron valensinya enam (cenderung menerima dua elektron) , lima (cenderung menerima tiga elektron), .