1.78
C. Latihan Kegiatan Belajar-3
Petunjuk
: Selesaikan soal-soal berikut dengan penjelasan singkat menurut bahasa Anda sendiri.
1. Beri batasan tentang: a orbital, b aturan Hund, c prinsip larangan Pauli 2. Tentukan kemungkinan seperangkat bilangan kuantum bagi elektron yang
menempati bilangan kuantum utama, n = 4 3. Tentukan nilai terendah bilangan kuantum utama n untuk m = +4
4. Identifikasi orbital mana yang mempunyai nilai n = 5 dan = 1, demikian juga n = 6 dan = 0
5. Bagaimana hubungan antara masing-masing bilangan kuantum utama n dan dengan sifat orbital
6. Kembangkan berbagai kemungkinan diagram mnemonic model “papan catur” untuk konfigurasi elektron Jawaban Anda dapat diklarifikasi dengan referensi 1
Monaghan, P. K., and Coyne, M., Education in Chemistry,1988, September, 139; 2 Carpenter, A. K. “4s, 3d, What?”. Journal of Chemical Education, 1983, Vol. 60,
562, dan 3 Hovland, A. K. “Aufbau on a Chessboard”. Journal of Chemical Education, 1986, Vol. 63, 607.
7. Jelaskan secara singkat mengapa atom
4
Be mempunyai konfigurasi elektronik 1s
2
2s
2
, bukan 1s
2
2s
1
2p
1
8. Tulis konfigurasi elektronik spesies-spesies berikut dengan menggunakan atom gas mulia sebagai konfigurasi elektronik inti-nya :
a.
11
Na ,
28
Ni,
29
Cu,
20
Ca,
24
Cr, dan
82
Pb. b.
21
Sc
3+
,
29
Cu
2+
,
19
K
+
,
17
Cl
-
,
27
Co
2+
, dan
25
Mn
4+
9. Apa yang dimaksudkan dengan muatan inti efektif, efek penetrasi, dan efek Perisai. Bagaimana pula urutan besarnya efek perisai orbital secara umum?
10. Hitung muatan inti efektif Z
ef
terhadap elektron 2p menurut Slater dalam atom atom
6
C,
7
N, dan
8
O. Bandingkan kenaikan muatan inti efektif dari N ke O dengan kenaikan dari C ke N , dan jelaskan mengapa demikian?
11. Selidiki kenaikan muatan inti efektif untuk elektron 2s dari atom Li - Be, demikian juga untuk elektron 2p dari atom B - C; mana yang lebih besar
kenaikannya, dan jelaskan mengapa demikian.
1.79
D. Rambu-rambu Kunci Jawaban Latihan Kegiatan Belajar-3
1a Orbital atom adalah gambaran peluang mendapatkan elektron
Ψ
2
atau gambaran fungsi gelombang elektron itu sendiri
Ψ
di seputar inti atom. Yang paling umum orbital atom digambarkan sebagai fungsi gelombang sudut. Hingga kini dikenal
adanya orbital s, p, d, dan f. b
Aturan Hund menyatakan bahwa elektron-elektron dalam mengisi orbital cenderung dengan spin paralel tanpa berpasangan lebih dahulu.
c Prinsip larangan Pauli menyatakan bahwa elektron dalam menempati orbital tidak
mungkin memiliki keempat bilangan kuantum sama secara serentak; jadi dalam setiap orbital maksimum hanya menampung 2 elektron dengan bilangan kuantum
spin yang berlawanan atau anti paralel. 2. Elektron pada n = 4, seperangkat bilangan kuantum yang mungkin adalah:
Orbital 4s: n = 4, = 0, m = 0, s = +½ dan n = 4, = 0, m = 0, s = -½
Orbital 4p: n = 4, = 1, m = 0, s = +½ dan n = 4, = 1, m = 0, s = -½
n = 4, = 1, m = -1, s = +½ dan n = 4, = 1, m = -1, s = -½
n = 4, = 1, m = +1, s = +½ dan n = 4, = 1, m = +1, s = -½ Orbital 4d: n = 4, = 2, m = 0, s = +½
dan n = 4, = 2, m = 0, s = -½ n = 4, = 2, m = -1, s = +½
dan n = 4, = 2, m = -1, s = -½ n = 4, = 2, m = +1, s = +½ dan n = 4, = 2, m = +1, s = -½
n = 4, = 2, m = -2, s = +½ dan n = 4, = 2, m = -2, s = -½
n = 4, = 2, m = +2, s = +½ dan n = 4, = 2, m = +2, s = -½ Orbital 4f: n = 4, = 3, m = 0, s = +½
dan n = 4, = 3, m = 0, s = -½ n = 4, = 3, m = -1, s = +½
dan n = 4, = 3, m = -1, s = -½ n = 4, = 3, m = +1, s = +½ dan n = 4, = 3, m = +1, s = -½
n = 4, = 3, m = -2, s = +½ dan n = 4, = 3, m = -2, s = -½
n = 4, = 3, m = +2, s = +½ dan n = 4, = 3, m = +2, s = -½ n = 4, = 3, m = -3, s = +½
dan n = 4, = 3, m = -3, s = -½ n = 4, = 3, m = +3, s = +½ dan n = 4, = 3, m = +3, s = -½
3. Nilai terendah bilangan kuantum utama n untuk m = +4 adalah: n = 5, sebab nilai n ini mencakup nilai m dari 0 hingga ± 4.
4. Orbital yang mempunyai nilai n = 5 dan = 1 adalah 5p, dan yang mempunyai n = 6 dan = 0 adalah 6s.
5. Hubungan antara masing-masing bilangan kuantum utama n dan dengan sifat
orbital adalah bahwa:
1.80 1
besarnya nilai n menunjukkan banyaknya macam nilai dan juga orbital;
untuk n = 1 hanya ada satu nilai yakni nol, dan 1 orbital s; untuk n = 2 ada 2 nilai yakni nol dan 1, dan 2 macam orbital yakni s = 0 dan p = 1;
n = 3 ada 3 macam nilai 0, 1, 2 dan 3 macam orbital s, p, d, dst. 2
untuk bernilai genap, orbital bersifat simetri, dan untuk
bernilai gasal orbital bersifat anti simetri.
6. Kemungkinan diagram mnemonic model “papan catur” untuk penyusunan konfigurasi elektron:
1
s
2
s
2
p
3
s
3
p
4
s
7
s
8
s
3
d
4
p
5
s
5
s
6
s
6
p
7
p
4
d
5
p
6
s
3
s
4
s
4
p
5
p
5
d
6
d
4
f
5
d
6
p
7
s
1
s
2
s
2
p
3
p
3
d
4
d
4
f
5
f
5
f
6
d
7
p
8
s
Diagram mnemonic urutan pengisian elektron pada orbital model menaiki kiri dan menuruni kanan 2 tahapan.
1s 2s
2
p 3s
3
p 4s
3d
4
p 5s
4d
5
p 6s
4
f 5d
6
p 7s
5
f 6d
7
p 8s
Diagram mnemonic pengisian elektron pada orbital
dibaca ke kanan dari atas ke bawah menurut: Prof. E. Steel dalam Monaghan Coyne, 1988
1.81
1
s ↓
↓
5
f
6
d
7
p
8
s
2
s
2
p ↓
↓
4
f
5
d
6
p
7
s
3
s
3
p
3
d ↓
↓
4
d
5
p
6
s
4
s
4
p
4
d
4
f ↓
3
d
4
p
5
s
5
s
5
p
5
d
5
f
3
p
4
s
6
s
6
p
6
d
2
p
3
s
7
s
7
p
2
s
8
s
1
s
a b
Diagram mnemonic urutan pengisian elektron pada orbital menurut: a Carpenter dibaca ke bawah dari kiri ke kanan
b Hovland dibaca ke kanan dari bawah ke atas 7. Atom
4
Be mempunyai konfigurasi elektronik 1s
2
2s
2
, bukan 1s
2
2s
1
2p
1
, sebab energi orbital 2s lebih rendah daripada energi orbital 2p, dan energi tolakan antar elektron
dalam orbital 2s
2
masih lebih rendah dari total energi konfigurasi 2s
1
2p
1
. 8. Konfigurasi elektronik:
a.
11
Na : [
10
Ne] 3s
1
;
28
Ni: [
18
Ar] 3d
8
4s
2
;
29
Cu: [
18
Ar] 3d
10
4s
1
;
20
Ca: [
18
Ar] 4s
2
;
24
Cr: [
18
Ar] 3d
5
4s
1
;
82
Pb: [
54
Xe] 4f
14
5d
10
6s
2
6p
2
b.
21
Sc
3+
: [
18
Ar];
29
Cu
2+
: [
18
Ar] 3d
9
;
19
K
+
: [
18
Ar]
17
Cl
-
: [
18
Ar];
27
Co
2+
: [
18
Ar] 3d
7
;
25
Mn
4+
: [
18
Ar] 3d
3
9. Muatan inti efektif Z
ef
. adalah muatan inti sesungguhnya yang dirasakan oleh elektron yang bersangkutan setelah muatan inti Z dikurangi-dikoreksi oleh efek
perisai
σ
dari elektron-elektron yang lain, Z
ef
= Z -
σ
Efek penetrasi adalah efek interaksi dari elektron dalam orbital yang lebih tinggi energinya namun orbital ini sesungguhnya menembus ke daerah orbital yang lebih
rendah energinya sehingga interaksi muatan inti terhadap elektron dalam orbital yang lebih rendah energinya ini menjadi berkurang.
1.82 Efek perisai adalah efek interaksi dari elektron dalam orbital yang lebih rendah
energinya dengan muatan inti sehingga interaksi muatan inti terhadap elektron dalam orbital yang lebih tinggi energinya menjadi berkurang.
Urutan besarnya efek perisai orbital secara umum adalah orbital spdf. 10. Muatan inti efektif terhadap elektron 2p dalam atom-atom:
6
C: Z
ef
= 6 – [2,5787 + 0,3326] = 3,0887
7
N: Z
ef
= 7 – [2,5787 + 2 x 0,3326] = 3,7561
8
O: Z
ef
= 8 – [2,5787 + 3 x 0,3326] = 4,4235 Kenaikan muatan inti efektif dari atom N ke atom O sama dengan kenaikannya
dari atom C ke atom N yakni 0,6674, sebab masing-masing memberikan efek perisai dari satu elektron yang sama yakni dalam orbital 2p.
11. Muatan inti efektif terhadap elektron 2s untuk atom Li adalah Z
ef
= 3 – 1,7208 = 1,2792, dan Be adalah Z
ef
= 4 – [1,7208 + 0,3601] = 1,9191; jadi terdapat kenaikan 0,6399. Muatan inti efektif terhadap elektron 2p untuk atom
B adalah Z
ef
= 5 – [2,5787] = 2,4213, dan C adalah Z
ef
= 6 – [2,5787 + 0,3326] = 3,0887; jadi terdapat kenaikan 0,6674. Jadi kenaikan muatan inti efektif untuk atom B-C lebih besar daripada kenaikan
muatan inti efektif untuk atom Li-Be, sebab untuk B-C terjadi penambahan elektron 2p sedangkan untuk Li-Be terjadi penambahan elektron 2s dengan efek
perisai yang lebih rendah ketimbang efek perisai orbital 2p.
1. 83
KEGIATAN BELAJAR-4 SISTEM PERIODIK UNSUR
A. Tujuan Antara
Kategori