4. Rambu-rambu Kunci Jawaban Asesmen Kegiatan Belajar-4
1. Konfigurasi elektronik unsur dengan nomor atom: a 13 adalah: [
10
Ne] 3s
2
3p
1
, atau [
10
Ne] + 3e; ia berada dalam golongan 13 menurut
IUPAC atau 3A model Amerika Utara, dan periode 3. b 45 adalah: [
36
Kr] 4d
7
5s
2
, atau [
36
Kr] + 9e; ia berada dalam golongan 9 menurut
IUPAC atau 8B model Amerika Utara, dan periode 5. c 74 adalah: [
54
Xe] 4f
14
5d
4
6 s
2
; ia berada dalam golongan 6 menurut IUPAC atau 6B model Amerika Utara, dan periode 6.
2. Jari-jari atom kalium lebih besar daripada kalsium, sebab dengan jumlah kulit yang sama n = 4, inti atom kalsium yang lebih besar muatan positifnya +20 menarik
elektron-elektronnya lebih kuat daripada muatan positif inti atom kalium +19 yang lebih kecil.
3. Energi ionisasi-pertama atom Si, P, S, dan As berturut-turut adalah: 786,5; 1011,8; 999,6; dan 994 kJ mol
-
1
. Si, P, dan S, ketiganya dalam periode yang sama 3, masing- masing dengan konfigurasi elektronik terluar ….. 3s
2
3p
2
, ….. 3s
2
3p
3
, dan ….. 3s
2
3p
4
. Naiknya nomor atom dalam periode berakibat naiknya energi ionisasi-pertama; akan
tetapi faktanya kenaikan tersebut “menyimpang” tidak mulus melainkan membentuk puncak pada atom P. Penyimpangan ini tentu saja terkait dengan perbedaan konfigurasi
elektron terluar dengan energi tertinggi, yakni pada 3p; konfigurasi elektronik “simetris- setengah penuh” bagi atom P, dapat dipahami menghasilkan stabilitas yang lebih tinggi,
dan konsekuensinya memerlukan energi ionisasi yang lebih besar untuk mengeluarkan elektron dari atomnya. Unsur P dan As berada dalam golongan yang sama 15, jadi
dapat dipahami dengan bertambahnya jari-jari atom dari P-As berakibat menurunnya energi ionisasi bagi As.
4. Na dan Mg masing-masing mempunyai afinitas elektron ∆H
o
kJ mol
-
1
, -53 dan 39; data ini menyarankan bahwa pada proses penangkapan elektron terjadi pembebasan
energi bagi atom Na, tetapi sebaliknya membutuhkan energi bagi atom Mg; atau dengan kata lain atom Na lebih mudah menangkap satu elektron ketimbang atom Mg.
Penangkapan 1 elektron tambahan akan menghasilkan konfigurasi elektronik 3s
2
yang “simetris-penuh” bagi natrium, dan 3s
2
3p
1
yang “tak-simetris” bagi magnesium. 5. Ne dengan konfigurasi elektronik 1s
2
2s
2
2p
6
penuh, tentu sangat stabil. Penangkapan satu elektron tambahan akan menghasilkan konfigurasi 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
, yang berakibat naiknya volume jari-jari atom yang sangat signifikan karena bertambahnya kulit;
dengan jumlah proton yang tetap tentu saja dapat dipahami bahwa keadaan ini tidak mungkin stabil, jadi diperlukan energi untuk memaksakan proses ini berlangsung, yang
artinya secara termodinamika afinitas elektron
∆H
o
bertanda positif, 116 kJ mol
-
1
. 6. Muatan inti efektif menurut Slater terhadap elektron terluar, 2s
2
2p
2
, adalah 3,25 bagi C dan 2s
2
2p
3
bagi N sebesar 3,9; jadi terdapat kenaikan Z
ef
sebesar + 0,65 dalam periode, C - N. Pada proses penangkapan 1 elektron akan dihasilkan konfigurasi
elektronik 2s
2
2p
3
bagi C
-
dan 2s
2
2p
4
bagi N
-
; ini menghasilkan Z
ef
atas elektron terluar sebesar 2,9 bagi C
-
dan 3,55 bagi N
-
; lagi-lagi ini menghasilkan kenaikan yang sama, + 0,65, sebagaimana atom netralnya, sebab penangkapan 1 elektron menempati orbital
sekelompok pada kedua atom ini. Dengan demikian Z
ef
nampaknya tidak berperan dalam menentukan nilai afinitas elektronnya. Oleh sebab itu perbedaan afinitas elektron
yang sangat mencolok -122 kJ mol
-
1
untuk C dan 7 kJ mol
-
1
untuk N tentu disebabkan oleh faktor lain, yakni “kesimetrian setengah-penuh” konfigurasi elektronik terluarnya.
Sekalipun hanya dengan Z
ef
rendah, konfigurasi elektronik simetri setengah-penuh bagi
PENDALAMAN MATERI KIMIA
363
C
-
tentu relatif stabil, justru membebaskan energi -122 kJ mol
-
1
pada penangkapan elektronnya; dan sebaliknya, konfigurasi elektronik simetri setengah-penuh bagi atom N
tentu relatif stabil sehingga membutuhkan energi +7 kJ mol
-
1
untuk memasukkan elektron ekstra ke dalam atomnya.
7. Satu-satunya elektron valensi atom unsur
19
K dan
29
Cu adalah 4s
1
. Jadi andaikata satu- satunya elektron atom hidrogen sudah berada dalam orbital yang sama, 4s
1
, maka energi ionisasinya menjadi lebih rendah, dan menurut Ritz dapat dihitung sebagai berikut:
ν =
1
λ = R
H 2
1
1 n
-
2 2
1 n
cm
-
1
, dengan n
1
= 4 dan n
2
= ∞, diperoleh:
ν = 109737 cm
-
1
x 116 = 6858,56 cm
-
1
= 6858,56 cm
-
1
8065,5 cm
-
1
eV = 0,850 eV.
Nilai ini sangat berbeda, jauh lebih rendah daripada atom K 4,34 eV dan bahkan Cu 7,73 eV. Tentu saja faktor utama pembedanya adalah muatan intinya, sebab elektron
valensi 4s
1
yang akan dilepaskan ini terikat oleh muatan inti yang berbeda-beda. Z
ef
atas elektron valensi ini adalah +1 bagi atom H, [19 - 10x1 – 8x0,85 = +2,2] bagi atom K, dan [29 - 10x1 – 18x0,85 = +3,7] bagi atom Cu. Andaikata energi ionisasi
kedua atom ini mengikuti rumusan ”ideal” persamaan 3.8:
E
ionisasi
=
2 2
n Z
σ −
13,6 eV, maka diperoleh: 3. 2,2
2
4
2
x 13,5 eV = 4,14 eV bagi K, sangat dekat dengan data percobaan, dan 4. 3,7
2
4
2
x 13,5 eV = 11,64 eV bagi Cu, berbeda jauh dari data percobaan. Adanya perbedaan perhitungan yang relatif besar bagi Cu menyarankan bahwa rumusan
perhitungan Z
ef
masih perlu diperhalus. 8. Kelemahan-keunggulan TPU Gambar 4.1a-g berdasarkan bentuknya:
KelemahanKeunggulan TPU Gambar 4.1a-g
1. Urutan nomor tidak meloncati kotak, 4.1f dan 4.1g 2. Tiap kotak hanya berisi satu unsur
4.1f dan 4.1g 3. Penempatan unsur dalam golongan
tepat dan mudah dilihat Kecuali 4.1b; 4.1f kecuali He
4. Penempatan unsur dalam golongan kurang tepat
Terjadi perbedaan label A-B pada model Amerika Utara vs Eropa
5. Penempatan unsur dalam periode sesuai dengan jumlah kulit
Kecuali 4.1f tiap baris dalam tabel tidak menggambarkan periode yang sama
6. Terjadi perbedaan pemberian label A-B pada golongan
4.1b-c-d 7. Penomoran golongan mudah dilihat
Kecuali 4.1f, 4.1g 8. Unsur-unsur dalam kelompok s, p, d,
dan f sangat jelas tempatnya 4.1f, 4.1g
............................................................... .........................................................................
364
PENDALAMAN MATERI KIMIA
5. Rambu-rambu Kunci Jawaban Asesmen Kegiatan Belajar-5
Kategori