C h a p t e r 2 Struktur Atom dan
C h a p t e r 2 Struktur Atom dan
Bonding interatomik
Foto ini memperlihatkan bagian bawah tokek.
Tokek, kadal tropis tidak berbahaya, adalah hewan yang sangat menarik dan luar
biasa. Mereka
memiliki kaki yang sangat lengket yang melekat pada hampir semua permukaan.
Karakteristik ini memungkinkan
mereka untuk cepat berlari dinding vertikal dan di sepanjang sisi bawah permukaan
horisontal. Bahkan,
tokek dapat mendukung massa tubuhnya dengan kaki tunggal! Rahasia untuk
kemampuan luar biasa ini adalah tekanan yang
ence dari jumlah yang sangat besar rambut mikroskopis kecil pada masing-masing
telapak kaki mereka. Kapan
rambut ini datang dalam kontak dengan permukaan, kekuatan lemah tarik (yaitu,
pasukan van der Waals)
didirikan antara molekul rambut dan molekul di permukaan. Fakta bahwa rambut ini
begitu kecil dan begitu banyak menjelaskan mengapa grips tokek permukaan begitu
erat. Untuk melepaskan cengkeramannya, yang
tokek hanya meringkuk jari kaki, dan menempelkan rambut jauh dari permukaan.
Fitur lain yang menarik dari telapak kaki ini adalah bahwa mereka membersihkan
diri--yaitu, kotoran-partikel
cles tidak menempel pada mereka. Para ilmuwan baru mulai memahami mekanisme
adhesi untuk
rambut-rambut kecil, yang dapat mengarah pada pengembangan perekat
membersihkan diri sintetis. Bisakah kamu
image lakban yang tidak pernah kehilangan lengket nya, atau perban yang tidak
pernah meninggalkan residu lengket?
(Foto pemberian Profesor Kellar Autumn, Lewis & Clark College, Portland,
Oregon.)
MENGAPA Struktur STUDI Atom dan interatomik Bonding?
Alasan penting untuk memiliki pemahaman tentang di- relatif lembut dan memiliki
"berminyak" merasa untuk itu, diamond
ikatan teratomic dalam padatan adalah bahwa, dalam beberapa kasus, adalah bahan
yang paling sulit dikenal. Perbedaan dramatis ini
jenis obligasi memungkinkan kita untuk menjelaskan bahan di properti adalah
berkaitan secara langsung dengan jenis antar
properti. Misalnya, pertimbangkan karbon, yang mungkin ikatan atom ditemukan
dalam grafit yang tidak ada
ada baik sebagai grafit dan berlian. Sedangkan grafit di diamond (lihat Bagian 12.4).
• 15
----------------------- Page 39 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 07:19 Page 16 merevisi HALAMAN 2
Tujuan Pembelajaran
Setelah penelitian yang cermat bab ini Anda harus dapat melakukan hal berikut:
1. Nama dua model atom dikutip, dan catatan (b) Catatan pada plot ini pemisahan
kesetimbangan
perbedaan antara mereka. dan energi ikatan.
2. Jelaskan 4. kuantum mekanik penting (a) Jelaskan secara singkat ionik, kovalen,
logam,
Prinsip yang berhubungan dengan elektron energi. obligasi Waals der hidrogen, dan
van.
3. (a) skematis merencanakan menarik, menjijikkan, dan (b) Catatan yang bahan
pameran masing-masing
energi bersih dibandingkan jenis pemisahan ikatan interatomik.
untuk dua atom atau ion.
2.1 PENDAHULUAN
Beberapa sifat penting dari bahan padat tergantung pada geometri atom
pengaturan, dan juga interaksi yang ada di antara atom konstituen atau
mol
ecules. bab ini, dengan cara persiapan untuk diskusi berikutnya,
menganggap
beberapa konsep-yaitu mendasar dan penting, struktur atom, elektron
konfigurasi dalam atom dan tabel periodik, dan berbagai jenis primer
dan obligasi interatomik sekunder yang terus bersama-sama atom
terdiri padat.
Topik ini secara singkat, dengan asumsi bahwa beberapa bahan
akrab bagi pembaca.
Struktur atom
2.2 KONSEP FUNDAMENTAL
Setiap atom terdiri dari inti yang sangat kecil yang terdiri dari proton
dan neutron, yang
dikelilingi oleh elektron yang bergerak. Kedua elektron dan proton
bermuatan listrik,
biaya besarnya menjadi 1,60 1019 C, yang negatif dalam tanda untuk
elektron
dan positif untuk proton; neutron yang netral. Massa untuk sub ini
partikel atom yang sangat kecil; proton dan neutron memiliki sekitar
massa yang sama, 1,67 1027 kg, yang secara signifikan lebih besar dari
sebuah pemilu
tron, 9.11 1.031 kg.
Setiap unsur kimia ditandai dengan jumlah proton dalam nunomor atom cleus, atau nomor atom (Z) 0,1 Untuk atom netral elektrik atau selesai,
nomor atom juga sama dengan jumlah elektron. nomor atom ini
berkisar di
unit terpisahkan dari 1 hidrogen ke 92 untuk uranium, yang tertinggi
secara alami
terjadi elemen.
The atom massa (A) dari atom tertentu dapat dinyatakan sebagai
jumlah dari
massa proton dan neutron dalam nucleus.Although jumlah proton
adalah sama untuk semua atom dari unsur tertentu, jumlah neutron (N)
mungkin
variabel isotop. Jadi atom dari beberapa elemen memiliki dua atau lebih massa atom
yang berbeda,
yang disebut isotop. Berat atom dari unsur sesuai dengan
atom berat 2
rata-rata tertimbang dari massa atom isotop alami atom.
satuan massa atom The satuan massa atom (sma) dapat digunakan untuk perhitungan
berat atom. SEBUAH
1 Syarat muncul dalam cetak tebal didefinisikan dalam Glosarium,
yang mengikuti Lampiran E.
2 Istilah "atom massa" adalah benar-benar lebih akurat dari "berat
atom" karena, dalam hal ini
konteks, kita berhadapan dengan massa, bukan beban. Namun, berat
atom, dengan konvensi
tion, terminologi yang disukai dan akan digunakan di seluruh buku ini.
pembaca harus
dicatat bahwa tidak perlu untuk membagi berat molekul dengan
konstanta gravitasi.
----------------------- Halaman 40 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 17 HALAMAN REVISI
2.3 Elektron dalam Atom • 17
skala telah didirikan dimana 1 amu didefinisikan sebagai 1 dari massa
atom dari
12
isotop umum sebagian besar karbon, karbon 12 112C2 1A 12,000002.
dalam hal ini
skema, massa proton dan neutron yang sedikit lebih besar daripada
satu, dan
A Z N (2.1)
Berat atom dari unsur atau berat molekul senyawa mungkin
ditentukan atas dasar amu per atom (molekul) atau massa per mol
materi.
mol Dalam satu mol zat ada 6,023 1023 (bilangan Avogadro) atom
atau molekul. Kedua skema berat atom berhubungan melalui berikut
persamaan:
1 amu / atom 1 atau molecule2 1 g / mol
Misalnya, berat atom besi adalah 55,85 sma / atom, atau 55,85 g / mol.
Terkadang
penggunaan amu per atom atau molekul nyaman; pada kesempatan
lain g (atau kg) / mol
lebih disukai. Yang terakhir ini digunakan dalam buku ini.
Konsep Periksa 2.1
Mengapa berat atom dari unsur-unsur umumnya tidak bilangan bulat?
mengutip dua
alasan.
[Jawabannya dapat ditemukan di www.wiley.com/college/callister
(Student Companion Site).]
2.3 elektron dalam atom
Model atom
Selama bagian akhir abad kesembilan belas disadari bahwa banyak
yang fenomenal
nomena melibatkan elektron dalam padatan tidak dapat dijelaskan
dalam hal klasik
mekanika. Yang terjadi selanjutnya adalah pembentukan seperangkat
prinsip dan hukum yang
mekanika kuantum mengatur sistem entitas atom dan subatom yang kemudian dikenal
sebagai kuantum
mekanika. Pemahaman tentang perilaku elektron dalam atom dan
kristal
padatan harus melibatkan diskusi tentang konsep kuantum mekanik.
Bagaimanapernah, eksplorasi rinci prinsip-prinsip ini adalah di luar cakupan buku
ini,
dan hanya pengobatan yang sangat dangkal dan disederhanakan
diberikan.
Bohr model atom Salah satu hasil awal mekanika kuantum adalah disederhanakan
Bohr atom
Model, di mana elektron diasumsikan berputar di sekitar inti atom
di orbital diskrit, dan posisi dari setiap elektron tertentu lebih atau
kurang baik didefinisikan dalam istilah yang orbital. Model atom
diwakili di
Gambar 2.1.
Prinsip lain kuantum mekanik penting menetapkan bahwa energi
elektron yang terkuantisasi; yaitu, elektron diizinkan untuk hanya
memiliki-nilai tertentu
UES energi. Sebuah elektron dapat berubah energi, tetapi dengan
begitu harus membuat quantum sebuah
tum melompat baik untuk energi yang lebih tinggi diperbolehkan
(dengan penyerapan energi) atau ke
energi yang lebih rendah (dengan emisi energi). Seringkali, akan lebih
mudah untuk memikirkan al ini
lowed energi elektron sebagai dikaitkan dengan tingkat energi atau
negara. negara-negara ini
tidak bervariasi terus menerus dengan energi; yaitu, negara yang
berdekatan dipisahkan oleh terbatas
energi. Misalnya, negara diperbolehkan untuk atom hidrogen Bohr
yang diwakili
pada Gambar 2.2a. Energi ini diambil menjadi negatif, sedangkan
referensi nol
adalah elektron terikat atau bebas. Tentu saja, elektron tunggal yang
terkait dengan
atom hidrogen akan mengisi hanya satu dari negara-negara ini.
----------------------- Halaman 41 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 13:51 Page 18 merevisi HALAMAN 2
18 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Orbital elektron Gambar 2.1 Skema representasi dari Bohr
atom.
Inti
Dengan demikian, model Bohr merupakan upaya awal untuk
menggambarkan elektron di
atom, baik dari segi posisi (orbital elektron) dan energi (energi
terkuantisasi
tingkat).
Model Bohr ini akhirnya ditemukan memiliki beberapa
keterbatasan yang signifikan
karena ketidakmampuan untuk menjelaskan beberapa fenomena yang
melibatkan elektron. SEBUAH
Resolusi gelombang mekanik dicapai dengan model gelombang-mekanik, di mana
elektron adalah
Model dianggap menunjukkan kedua seperti gelombang dan partikel-seperti
karakteristik. Dengan ini
Model, elektron tidak lagi diperlakukan sebagai partikel bergerak
dalam atau- diskrit
Bital; bukan, posisi dianggap probabilitas keberadaan elektron ini di
berbagai lokasi di sekitar inti. Dengan kata lain, posisi digambarkan
oleh
distribusi probabilitas atau awan elektron. Gambar 2.3
membandingkan Bohr dan disebabkan oleh gelombang
model mekanik untuk atom hidrogen. Kedua model ini digunakan
throughput
keluar saja dari buku ini; pilihan tergantung pada model yang
memungkinkan lebih
penjelasan sederhana.
0 0 Gambar 2.2 (a)
tiga elektron
pertama
3d
-1.5 N = 3 3p negara energi untuk
3s Bohr atom hidrogen.
2p (b) energi elektron
-3,4 N = 2 negara untuk pertama
2s
tiga kerang dari
gelombangmekanik
-5
atom hidrogen.
) -18
V -1 × 10) (Diadaptasi dari W. G.
J
e(
(
y y Moffatt, G. W.
g
gr
r e Pearsall, dan J. Wulff,
en
nE
E Struktur dan
sifat
Bahan, Vol. SAYA,
-10
Struktur, p. 10.
Copyright © 1964
oleh
John Wiley & Sons,
-2 × 10-18 New York. dicetak
ulang
dengan izin dari
John
-13,6 N = 1 1s
Wiley & Sons, Inc.)
-15
(A) (b)
----------------------- Halaman 42 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 07:19 Page 19 2 merevisi HALAMAN
2.3 Elektron dalam Atom •
19
Gambar 2.3
Perbandingan
1.0 (a) Bohr dan (b) yang disebabkan oleh
gelombang
model atom mekanik
dalam hal elektron
distribusi. (Diadaptasi
dari
Z. D. Jastrzebski, The
Alam dan Sifat
Teknik Material, 3
edisi, p. © 4. Copyright
y
t
saya
l 1987 oleh John Wiley & Sons,
saya
b
New York. Dicetak ulang
b
Hai
r
P izin dari John Wiley &
Sons, Inc.)
0
Jarak dari inti
Orbital elektron Nucleus
(A) (b)
Bilangan kuantum
Menggunakan gelombang mekanik, setiap elektron dalam sebuah
atom ditandai dengan empat-parameter
ters jumlah kuantum yang disebut bilangan kuantum. Ukuran, bentuk, dan orientasi
spasial dari sebuah elektron
kepadatan probabilitas ditentukan oleh tiga ini bilangan kuantum.
Selanjutnya,
tingkat energi Bohr terpisah menjadi subkulit elektron, dan bilangan
kuantum mendikte
jumlah negara dalam setiap subkulit. Kerang ditentukan oleh
kuantum utama
jumlah n, yang dapat mengambil nilai-nilai yang tidak terpisahkan
dimulai dengan kesatuan; kadang-kadang ini
kerang yang ditunjuk oleh huruf K, L, M, N, O, dan sebagainya,
yang sesuai,
masing-masing, untuk n 1, 2, 3, 4, 5,. . . , Seperti yang ditunjukkan
pada Tabel 2.1. Perhatikan juga bahwa quantum ini
nomor tum, dan hanya, juga terkait dengan model Bohr. num
kuantum ini
ber terkait dengan jarak elektron dari inti, atau posisinya.
Bilangan kuantum kedua, l, menandakan subkulit, yang
dilambangkan oleh
huruf kecil-an s, p, d, atau f; hal itu berkaitan dengan bentuk subkulit
elektron.
Selain itu, jumlah subkulit ini dibatasi oleh besarnya n.
subshells diijinkan untuk beberapa nilai n juga disajikan dalam Tabel
2.1. Itu
jumlah keadaan energi untuk setiap subkulit ditentukan oleh
kuantum ketiga number, ml. Untuk s subkulit, ada keadaan energi tunggal, sedangkan
untuk p, d, dan f sub
kerang, tiga, lima, dan tujuh negara ada, masing-masing (Tabel 2.1).
Karena ketiadaan
medan magnet eksternal, negara-negara dalam setiap subkulit adalah
identik. Namun,
ketika medan magnet diterapkan negara-negara ini subkulit dibagi,
masing-masing negara dengan asumsi
energi yang sedikit berbeda.
----------------------- Page 43 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 20 HALAMAN REVISI
20 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Tabel 2.1 Jumlah Tersedia Elektron Negara di Beberapa Elektron
Kerang dan subkulit
Jumlah pokok Elektron
Quantum Shell Nomor
Jumlah n Penunjukan subkulit Negara Per subkulit Per Shell
1Ks122
s12
2L8
p36
s12
3 M p 3 6 18
d 5 10
s12
p36
4 N 32
d 5 10
f 7 14
Terkait dengan setiap elektron spin saat ini, yang harus
berorientasi baik
atas atau bawah. Terkait dengan berputar saat ini adalah bilangan
kuantum keempat, m, untuk
s
11
yang dua nilai yang mungkin (dan), satu untuk masing-masing
orientasi berputar.
22
Dengan demikian, model Bohr selanjutnya disempurnakan oleh
gelombang mekanik, di mana di- para
troduction dari tiga bilangan kuantum baru menimbulkan subkulit
elektron dalam
setiap shell. Sebuah perbandingan dua model ini atas dasar ini
diilustrasikan, untuk
atom hidrogen, pada Gambar 2.2a dan 2.2b.
Diagram tingkat energi yang lengkap untuk berbagai kerang dan
subkulit menggunakan
model gelombang-mekanik ditunjukkan pada Gambar 2.4. Beberapa
fitur dari diagram yang
Perlu dicatat. Pertama, semakin kecil jumlah kuantum utama,
semakin rendah energi
tingkat; misalnya, energi dari negara 1s adalah kurang dari negara 2s,
yang pada
gilirannya lebih rendah dari 3s. Kedua, dalam setiap shell, energi dari
tingkat subkulit dilipatan dengan nilai jumlah l kuantum. Misalnya, energi 3d
negara lebih besar dari 3p, yang lebih besar dari 3s. Akhirnya,
mungkin ada tumpang tindih dalam
Gambar 2.4 Skema
representasi relatif
fd
energi elektron untuk
f d p berbagai kulit dan subkulit. (Dari
s
f d p K. M. Ralls, T. H. Courtney, dan
s J. Wulff, Pengantar Bahan
d p Sains dan Teknik, p. 22.
s
Copyright © 1976 oleh John
Wiley &
ydp
g s Sons, New York. Dicetak ulang
r
e
n izin dari John Wiley & Sons,
E
p Inc.)
s
p
s
s
1234567
bilangan kuantum utama, n
----------------------- Halaman 44 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 13:32 Page 21 HALAMAN REVISI
2.3 Elektron dalam Atom •
21
energi negara dalam satu shell dengan negara-negara di shell yang
berdekatan, yang terutama berlaku
d dan f negara; misalnya, energi dari negara 3d lebih besar daripada
untuk 4s.
Konfigurasi elektron
Negara elektron Pembahasan sebelumnya telah ditangani terutama dengan elektron
negara-nilai energi
yang diizinkan untuk electrons.To menentukan cara di mana negaranegara ini diisi
Pauli pengecualian dengan elektron, kita menggunakan prinsip pengecualian Pauli,
kuantum mekanik lain
konsep prinsip. Prinsip ini menetapkan bahwa setiap negara elektron dapat
menyimpan tidak lebih dari dua
elektron, yang harus memiliki spin yang berlawanan. Dengan
demikian, s, p, d, dan f subkulit mungkin setiap accommodate, masing-masing, total 2, 6, 10, dan 14 elektron; Tabel 2.1
merangkum
Jumlah maksimum elektron yang dapat menempati masing-masing
empat kerang pertama.
Tentu saja, tidak semua negara mungkin dalam atom diisi dengan
elektron. Untuk kebanyakan
atom, elektron mengisi keadaan energi terendah dalam kulit elektron
dan
subshells, dua elektron (memiliki spin berlawanan) per negara.
Struktur energi untuk
natrium atom diwakili skematik pada Gambar 2.5. Ketika semua
elektron kadangcupy energi terendah sesuai dengan pembatasan tersebut di atas,
sebuah atom
keadaan dasar dikatakan dalam keadaan dasar. Namun, elektron transisi ke keadaan
energi yang lebih tinggi
yang mungkin, seperti dibahas dalam Bab 18 dan 21. elektron
konfigurasi atau struktural
elektron
mendatang atom merupakan cara di mana negara-negara ini
ditempati. Dalam
konfigurasi
notasi konvensional jumlah elektron dalam setiap subkulit ditandai
dengan su a
perscript setelah penunjukan shell-subkulit. Sebagai contoh,
konfigurasi elektron
122261
untuk hidrogen, helium, dan natrium yang, masing-masing, 1s, 1s,
dan 1s 2s 2p 3s. Elektron
konfigurasi untuk beberapa elemen yang lebih umum tercantum pada
Tabel 2.2.
Pada titik ini, komentar mengenai konfigurasi elektron ini
diperlukan.
elektron valensi Pertama, elektron valensi adalah mereka yang menempati kulit
terluar. pemilu ini
trons sangat penting; seperti yang akan terlihat, mereka berpartisipasi
dalam ikatan menjadiatom tween untuk membentuk agregat atom dan molekul. Selain itu,
banyak dari
sifat fisik dan kimia padatan didasarkan pada elektron valensi
tersebut.
Selain itu, beberapa atom telah apa yang disebut "konfigurasi
elektron yang stabil";
yaitu, negara-negara dalam kulit elektron terluar atau valensi benarbenar
terisi. Biasanya ini sesuai dengan pendudukan hanya s dan negara p
untuk
terluar shell dengan total delapan elektron, seperti dalam neon,
argon, dan kripton;
Satu pengecualian adalah helium, yang hanya berisi dua 1s elektron.
unsur-unsur ini
(Ne, Ar, Kr, dan Dia) adalah inert, atau mulia, gas, yang hampir tidak
aktif
kimia. Beberapa atom dari unsur-unsur yang memiliki cangkang
valensi terisi berasumsi
konfigurasi elektron yang stabil dengan memperoleh atau kehilangan
elektron untuk membentuk ion bermuatan,
Gambar 2.5 Skema representasi dari
diisi dan terendah keadaan energi
terisi untuk
3p natrium atom.
3s
y
g
r
e 2p
n
e
g 2s
n
saya
s
Sebuah
e
r
c
n
saya
1s
----------------------- Halaman 45 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 22 HALAMAN REVISI
22 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Tabel 2.2 A Listing dari Konfigurasi Elektron yang diharapkan untuk
Beberapa Elementsa Umum
atom
Konfigurasi elemen Simbol Nomor Electron
Hidrogen H 1 1s1
Helium Dia 2 1s2
21
Lithium Li 3 1s 2s
22
Berilium Be 4 1s 2s
221
Boron B 5 1s 2s 2p
222
Karbon C 6 1s 2s 2p
223
Nitrogen N 7 1s 2s 2p
224
Oksigen O 8 1s 2s 2p
225
Fluor F 9 1s 2s 2p
226
Neon Ne 10 1s 2s 2p
2261
Sodium Na 11 1s 2s 2p 3s
2262
Magnesium Mg 12 1s 2s 2p 3s
22621
Aluminium Al 13 1s 2s 2p 3s 3p
22622
Silicon Si 14 1s 2s 2p 3s 3p
22623
Fosfor P 15 1s 2s 2p 3s 3p
22624
Sulfur S 16 1s 2s 2p 3s 3p
22625
Klorin Cl 17 1s 2s 2p 3s 3p
22626
Argon Ar 18 1s 2s 2p 3s 3p
226261
Kalium K 19 1s 2s 2p 3s 3p 4s
226262
Kalsium Ca 20 1s 2s 2p 3s 3p 4s
2262612
Skandium Sc 21 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262622
Titanium Ti 22 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262632
Vanadium V 23 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262651
Kromium Cr 24 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262652
Mangan Mn 25 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262662
Besi Fe 26 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262672
Cobalt Co 27 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262682
Nikel Ni 28 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 1
Tembaga Cu 29 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 2
Zinc Zn 30 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 2 1
Gallium Ga 31 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 2
Germanium Ge 32 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 3
Arsenik Seperti 33 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 4
Selenium Se 34 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 5
Brom Br 35 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 6
Kripton Kr 36 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
Bila beberapa elemen kovalen ikatan, mereka membentuk ikatan
hibrida sp. Ini adalah especially berlaku untuk C, Si, dan Ge.
atau dengan berbagi elektron dengan atom lain. Ini adalah dasar
untuk beberapa bahan kimia
reaksi, dan juga untuk ikatan atom dalam padatan, seperti yang
dijelaskan dalam Bagian 2.6.
Dalam keadaan khusus, s dan p orbital bergabung membentuk
hibrida
spn orbital, di mana n menunjukkan jumlah orbital p yang terlibat,
yang mungkin memiliki
nilai 1, 2, atau 3. 3A, 4A, dan unsur-unsur kelompok 5A dari tabel
periodik
(Gambar 2.6) adalah mereka yang paling sering membentuk hibrida
ini. Kekuatan pendorong untuk
pembentukan orbital hibrida adalah keadaan energi yang lebih rendah
untuk elektron valensi. Untuk
karbon sp3 hybrid adalah kepentingan utama dalam kimia organik
dan polimer.
Bentuk hibrida sp3 adalah apa yang menentukan 109 (atau
tetrahedral) angle ditemukan
dalam rantai polimer (Bab 14).
----------------------- Halaman 46 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 23 HALAMAN REVISI
2.4 Tabel Periodik •
23
Konsep Periksa 2.2
Berikan konfigurasi elektron untuk Fe3 dan S2 ion.
[Jawabannya dapat ditemukan di
www.wiley.com/college/callister (Student Companion Site).]
2.4 THE BERKALA TABLE
Semua elemen telah diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi
elektron di
tabel periodik tabel periodik (Gambar 2.6). Di sini, unsur-unsur yang terletak, dengan
meningkatnya atom
jumlah, dalam tujuh baris horizontal disebut periode. Pengaturan
adalah sedemikian rupa sehingga semua
elemen tersusun dalam kolom atau kelompok tertentu memiliki
elektron valensi yang sama struktural
membangun struktur, serta sifat kimia dan fisik. Properti ini
mengubah gradu
sekutu, bergerak horizontal di setiap periode dan vertikal ke
bawah setiap kolom.
Elemen diposisikan di Grup 0, kelompok paling kanan, adalah
gas inert,
yang telah mengisi kulit elektron dan konfigurasi elektron yang
stabil. Kelompok VIIA dan
VIA unsur adalah satu dan dua elektron kekurangan, masingmasing, dari memiliki stabil
struktur. Unsur-unsur Grup VIIA (F, Cl, Br, I, dan At) kadangkadang disebut
halogen. Alkali dan alkali logam tanah (Li, Na, K, Be, Mg, Ca,
dll)
diberi label sebagai Grup IA dan IIA, memiliki, masing-masing,
satu dan dua elektron di ex
cess elemen structures.The stabil dalam tiga periode yang
panjang, Grup IIIB melalui
IIB, yang disebut logam transisi, yang telah terisi sebagian negara
d elektron dan
dalam beberapa kasus satu atau dua elektron di kulit energi yang
lebih tinggi berikutnya. Kelompok IIIA,
IVA, dan VA (B, Si, Ge, As, dll) display karakteristik yang
menjadi- menengah
tween logam dan non logam berdasarkan struktur elektron valensi
mereka.
Logam
Bonding interatomik
Foto ini memperlihatkan bagian bawah tokek.
Tokek, kadal tropis tidak berbahaya, adalah hewan yang sangat menarik dan luar
biasa. Mereka
memiliki kaki yang sangat lengket yang melekat pada hampir semua permukaan.
Karakteristik ini memungkinkan
mereka untuk cepat berlari dinding vertikal dan di sepanjang sisi bawah permukaan
horisontal. Bahkan,
tokek dapat mendukung massa tubuhnya dengan kaki tunggal! Rahasia untuk
kemampuan luar biasa ini adalah tekanan yang
ence dari jumlah yang sangat besar rambut mikroskopis kecil pada masing-masing
telapak kaki mereka. Kapan
rambut ini datang dalam kontak dengan permukaan, kekuatan lemah tarik (yaitu,
pasukan van der Waals)
didirikan antara molekul rambut dan molekul di permukaan. Fakta bahwa rambut ini
begitu kecil dan begitu banyak menjelaskan mengapa grips tokek permukaan begitu
erat. Untuk melepaskan cengkeramannya, yang
tokek hanya meringkuk jari kaki, dan menempelkan rambut jauh dari permukaan.
Fitur lain yang menarik dari telapak kaki ini adalah bahwa mereka membersihkan
diri--yaitu, kotoran-partikel
cles tidak menempel pada mereka. Para ilmuwan baru mulai memahami mekanisme
adhesi untuk
rambut-rambut kecil, yang dapat mengarah pada pengembangan perekat
membersihkan diri sintetis. Bisakah kamu
image lakban yang tidak pernah kehilangan lengket nya, atau perban yang tidak
pernah meninggalkan residu lengket?
(Foto pemberian Profesor Kellar Autumn, Lewis & Clark College, Portland,
Oregon.)
MENGAPA Struktur STUDI Atom dan interatomik Bonding?
Alasan penting untuk memiliki pemahaman tentang di- relatif lembut dan memiliki
"berminyak" merasa untuk itu, diamond
ikatan teratomic dalam padatan adalah bahwa, dalam beberapa kasus, adalah bahan
yang paling sulit dikenal. Perbedaan dramatis ini
jenis obligasi memungkinkan kita untuk menjelaskan bahan di properti adalah
berkaitan secara langsung dengan jenis antar
properti. Misalnya, pertimbangkan karbon, yang mungkin ikatan atom ditemukan
dalam grafit yang tidak ada
ada baik sebagai grafit dan berlian. Sedangkan grafit di diamond (lihat Bagian 12.4).
• 15
----------------------- Page 39 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 07:19 Page 16 merevisi HALAMAN 2
Tujuan Pembelajaran
Setelah penelitian yang cermat bab ini Anda harus dapat melakukan hal berikut:
1. Nama dua model atom dikutip, dan catatan (b) Catatan pada plot ini pemisahan
kesetimbangan
perbedaan antara mereka. dan energi ikatan.
2. Jelaskan 4. kuantum mekanik penting (a) Jelaskan secara singkat ionik, kovalen,
logam,
Prinsip yang berhubungan dengan elektron energi. obligasi Waals der hidrogen, dan
van.
3. (a) skematis merencanakan menarik, menjijikkan, dan (b) Catatan yang bahan
pameran masing-masing
energi bersih dibandingkan jenis pemisahan ikatan interatomik.
untuk dua atom atau ion.
2.1 PENDAHULUAN
Beberapa sifat penting dari bahan padat tergantung pada geometri atom
pengaturan, dan juga interaksi yang ada di antara atom konstituen atau
mol
ecules. bab ini, dengan cara persiapan untuk diskusi berikutnya,
menganggap
beberapa konsep-yaitu mendasar dan penting, struktur atom, elektron
konfigurasi dalam atom dan tabel periodik, dan berbagai jenis primer
dan obligasi interatomik sekunder yang terus bersama-sama atom
terdiri padat.
Topik ini secara singkat, dengan asumsi bahwa beberapa bahan
akrab bagi pembaca.
Struktur atom
2.2 KONSEP FUNDAMENTAL
Setiap atom terdiri dari inti yang sangat kecil yang terdiri dari proton
dan neutron, yang
dikelilingi oleh elektron yang bergerak. Kedua elektron dan proton
bermuatan listrik,
biaya besarnya menjadi 1,60 1019 C, yang negatif dalam tanda untuk
elektron
dan positif untuk proton; neutron yang netral. Massa untuk sub ini
partikel atom yang sangat kecil; proton dan neutron memiliki sekitar
massa yang sama, 1,67 1027 kg, yang secara signifikan lebih besar dari
sebuah pemilu
tron, 9.11 1.031 kg.
Setiap unsur kimia ditandai dengan jumlah proton dalam nunomor atom cleus, atau nomor atom (Z) 0,1 Untuk atom netral elektrik atau selesai,
nomor atom juga sama dengan jumlah elektron. nomor atom ini
berkisar di
unit terpisahkan dari 1 hidrogen ke 92 untuk uranium, yang tertinggi
secara alami
terjadi elemen.
The atom massa (A) dari atom tertentu dapat dinyatakan sebagai
jumlah dari
massa proton dan neutron dalam nucleus.Although jumlah proton
adalah sama untuk semua atom dari unsur tertentu, jumlah neutron (N)
mungkin
variabel isotop. Jadi atom dari beberapa elemen memiliki dua atau lebih massa atom
yang berbeda,
yang disebut isotop. Berat atom dari unsur sesuai dengan
atom berat 2
rata-rata tertimbang dari massa atom isotop alami atom.
satuan massa atom The satuan massa atom (sma) dapat digunakan untuk perhitungan
berat atom. SEBUAH
1 Syarat muncul dalam cetak tebal didefinisikan dalam Glosarium,
yang mengikuti Lampiran E.
2 Istilah "atom massa" adalah benar-benar lebih akurat dari "berat
atom" karena, dalam hal ini
konteks, kita berhadapan dengan massa, bukan beban. Namun, berat
atom, dengan konvensi
tion, terminologi yang disukai dan akan digunakan di seluruh buku ini.
pembaca harus
dicatat bahwa tidak perlu untuk membagi berat molekul dengan
konstanta gravitasi.
----------------------- Halaman 40 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 17 HALAMAN REVISI
2.3 Elektron dalam Atom • 17
skala telah didirikan dimana 1 amu didefinisikan sebagai 1 dari massa
atom dari
12
isotop umum sebagian besar karbon, karbon 12 112C2 1A 12,000002.
dalam hal ini
skema, massa proton dan neutron yang sedikit lebih besar daripada
satu, dan
A Z N (2.1)
Berat atom dari unsur atau berat molekul senyawa mungkin
ditentukan atas dasar amu per atom (molekul) atau massa per mol
materi.
mol Dalam satu mol zat ada 6,023 1023 (bilangan Avogadro) atom
atau molekul. Kedua skema berat atom berhubungan melalui berikut
persamaan:
1 amu / atom 1 atau molecule2 1 g / mol
Misalnya, berat atom besi adalah 55,85 sma / atom, atau 55,85 g / mol.
Terkadang
penggunaan amu per atom atau molekul nyaman; pada kesempatan
lain g (atau kg) / mol
lebih disukai. Yang terakhir ini digunakan dalam buku ini.
Konsep Periksa 2.1
Mengapa berat atom dari unsur-unsur umumnya tidak bilangan bulat?
mengutip dua
alasan.
[Jawabannya dapat ditemukan di www.wiley.com/college/callister
(Student Companion Site).]
2.3 elektron dalam atom
Model atom
Selama bagian akhir abad kesembilan belas disadari bahwa banyak
yang fenomenal
nomena melibatkan elektron dalam padatan tidak dapat dijelaskan
dalam hal klasik
mekanika. Yang terjadi selanjutnya adalah pembentukan seperangkat
prinsip dan hukum yang
mekanika kuantum mengatur sistem entitas atom dan subatom yang kemudian dikenal
sebagai kuantum
mekanika. Pemahaman tentang perilaku elektron dalam atom dan
kristal
padatan harus melibatkan diskusi tentang konsep kuantum mekanik.
Bagaimanapernah, eksplorasi rinci prinsip-prinsip ini adalah di luar cakupan buku
ini,
dan hanya pengobatan yang sangat dangkal dan disederhanakan
diberikan.
Bohr model atom Salah satu hasil awal mekanika kuantum adalah disederhanakan
Bohr atom
Model, di mana elektron diasumsikan berputar di sekitar inti atom
di orbital diskrit, dan posisi dari setiap elektron tertentu lebih atau
kurang baik didefinisikan dalam istilah yang orbital. Model atom
diwakili di
Gambar 2.1.
Prinsip lain kuantum mekanik penting menetapkan bahwa energi
elektron yang terkuantisasi; yaitu, elektron diizinkan untuk hanya
memiliki-nilai tertentu
UES energi. Sebuah elektron dapat berubah energi, tetapi dengan
begitu harus membuat quantum sebuah
tum melompat baik untuk energi yang lebih tinggi diperbolehkan
(dengan penyerapan energi) atau ke
energi yang lebih rendah (dengan emisi energi). Seringkali, akan lebih
mudah untuk memikirkan al ini
lowed energi elektron sebagai dikaitkan dengan tingkat energi atau
negara. negara-negara ini
tidak bervariasi terus menerus dengan energi; yaitu, negara yang
berdekatan dipisahkan oleh terbatas
energi. Misalnya, negara diperbolehkan untuk atom hidrogen Bohr
yang diwakili
pada Gambar 2.2a. Energi ini diambil menjadi negatif, sedangkan
referensi nol
adalah elektron terikat atau bebas. Tentu saja, elektron tunggal yang
terkait dengan
atom hidrogen akan mengisi hanya satu dari negara-negara ini.
----------------------- Halaman 41 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 13:51 Page 18 merevisi HALAMAN 2
18 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Orbital elektron Gambar 2.1 Skema representasi dari Bohr
atom.
Inti
Dengan demikian, model Bohr merupakan upaya awal untuk
menggambarkan elektron di
atom, baik dari segi posisi (orbital elektron) dan energi (energi
terkuantisasi
tingkat).
Model Bohr ini akhirnya ditemukan memiliki beberapa
keterbatasan yang signifikan
karena ketidakmampuan untuk menjelaskan beberapa fenomena yang
melibatkan elektron. SEBUAH
Resolusi gelombang mekanik dicapai dengan model gelombang-mekanik, di mana
elektron adalah
Model dianggap menunjukkan kedua seperti gelombang dan partikel-seperti
karakteristik. Dengan ini
Model, elektron tidak lagi diperlakukan sebagai partikel bergerak
dalam atau- diskrit
Bital; bukan, posisi dianggap probabilitas keberadaan elektron ini di
berbagai lokasi di sekitar inti. Dengan kata lain, posisi digambarkan
oleh
distribusi probabilitas atau awan elektron. Gambar 2.3
membandingkan Bohr dan disebabkan oleh gelombang
model mekanik untuk atom hidrogen. Kedua model ini digunakan
throughput
keluar saja dari buku ini; pilihan tergantung pada model yang
memungkinkan lebih
penjelasan sederhana.
0 0 Gambar 2.2 (a)
tiga elektron
pertama
3d
-1.5 N = 3 3p negara energi untuk
3s Bohr atom hidrogen.
2p (b) energi elektron
-3,4 N = 2 negara untuk pertama
2s
tiga kerang dari
gelombangmekanik
-5
atom hidrogen.
) -18
V -1 × 10) (Diadaptasi dari W. G.
J
e(
(
y y Moffatt, G. W.
g
gr
r e Pearsall, dan J. Wulff,
en
nE
E Struktur dan
sifat
Bahan, Vol. SAYA,
-10
Struktur, p. 10.
Copyright © 1964
oleh
John Wiley & Sons,
-2 × 10-18 New York. dicetak
ulang
dengan izin dari
John
-13,6 N = 1 1s
Wiley & Sons, Inc.)
-15
(A) (b)
----------------------- Halaman 42 ----------------------1496T_c02_15-37 12/20/05 07:19 Page 19 2 merevisi HALAMAN
2.3 Elektron dalam Atom •
19
Gambar 2.3
Perbandingan
1.0 (a) Bohr dan (b) yang disebabkan oleh
gelombang
model atom mekanik
dalam hal elektron
distribusi. (Diadaptasi
dari
Z. D. Jastrzebski, The
Alam dan Sifat
Teknik Material, 3
edisi, p. © 4. Copyright
y
t
saya
l 1987 oleh John Wiley & Sons,
saya
b
New York. Dicetak ulang
b
Hai
r
P izin dari John Wiley &
Sons, Inc.)
0
Jarak dari inti
Orbital elektron Nucleus
(A) (b)
Bilangan kuantum
Menggunakan gelombang mekanik, setiap elektron dalam sebuah
atom ditandai dengan empat-parameter
ters jumlah kuantum yang disebut bilangan kuantum. Ukuran, bentuk, dan orientasi
spasial dari sebuah elektron
kepadatan probabilitas ditentukan oleh tiga ini bilangan kuantum.
Selanjutnya,
tingkat energi Bohr terpisah menjadi subkulit elektron, dan bilangan
kuantum mendikte
jumlah negara dalam setiap subkulit. Kerang ditentukan oleh
kuantum utama
jumlah n, yang dapat mengambil nilai-nilai yang tidak terpisahkan
dimulai dengan kesatuan; kadang-kadang ini
kerang yang ditunjuk oleh huruf K, L, M, N, O, dan sebagainya,
yang sesuai,
masing-masing, untuk n 1, 2, 3, 4, 5,. . . , Seperti yang ditunjukkan
pada Tabel 2.1. Perhatikan juga bahwa quantum ini
nomor tum, dan hanya, juga terkait dengan model Bohr. num
kuantum ini
ber terkait dengan jarak elektron dari inti, atau posisinya.
Bilangan kuantum kedua, l, menandakan subkulit, yang
dilambangkan oleh
huruf kecil-an s, p, d, atau f; hal itu berkaitan dengan bentuk subkulit
elektron.
Selain itu, jumlah subkulit ini dibatasi oleh besarnya n.
subshells diijinkan untuk beberapa nilai n juga disajikan dalam Tabel
2.1. Itu
jumlah keadaan energi untuk setiap subkulit ditentukan oleh
kuantum ketiga number, ml. Untuk s subkulit, ada keadaan energi tunggal, sedangkan
untuk p, d, dan f sub
kerang, tiga, lima, dan tujuh negara ada, masing-masing (Tabel 2.1).
Karena ketiadaan
medan magnet eksternal, negara-negara dalam setiap subkulit adalah
identik. Namun,
ketika medan magnet diterapkan negara-negara ini subkulit dibagi,
masing-masing negara dengan asumsi
energi yang sedikit berbeda.
----------------------- Page 43 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 20 HALAMAN REVISI
20 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Tabel 2.1 Jumlah Tersedia Elektron Negara di Beberapa Elektron
Kerang dan subkulit
Jumlah pokok Elektron
Quantum Shell Nomor
Jumlah n Penunjukan subkulit Negara Per subkulit Per Shell
1Ks122
s12
2L8
p36
s12
3 M p 3 6 18
d 5 10
s12
p36
4 N 32
d 5 10
f 7 14
Terkait dengan setiap elektron spin saat ini, yang harus
berorientasi baik
atas atau bawah. Terkait dengan berputar saat ini adalah bilangan
kuantum keempat, m, untuk
s
11
yang dua nilai yang mungkin (dan), satu untuk masing-masing
orientasi berputar.
22
Dengan demikian, model Bohr selanjutnya disempurnakan oleh
gelombang mekanik, di mana di- para
troduction dari tiga bilangan kuantum baru menimbulkan subkulit
elektron dalam
setiap shell. Sebuah perbandingan dua model ini atas dasar ini
diilustrasikan, untuk
atom hidrogen, pada Gambar 2.2a dan 2.2b.
Diagram tingkat energi yang lengkap untuk berbagai kerang dan
subkulit menggunakan
model gelombang-mekanik ditunjukkan pada Gambar 2.4. Beberapa
fitur dari diagram yang
Perlu dicatat. Pertama, semakin kecil jumlah kuantum utama,
semakin rendah energi
tingkat; misalnya, energi dari negara 1s adalah kurang dari negara 2s,
yang pada
gilirannya lebih rendah dari 3s. Kedua, dalam setiap shell, energi dari
tingkat subkulit dilipatan dengan nilai jumlah l kuantum. Misalnya, energi 3d
negara lebih besar dari 3p, yang lebih besar dari 3s. Akhirnya,
mungkin ada tumpang tindih dalam
Gambar 2.4 Skema
representasi relatif
fd
energi elektron untuk
f d p berbagai kulit dan subkulit. (Dari
s
f d p K. M. Ralls, T. H. Courtney, dan
s J. Wulff, Pengantar Bahan
d p Sains dan Teknik, p. 22.
s
Copyright © 1976 oleh John
Wiley &
ydp
g s Sons, New York. Dicetak ulang
r
e
n izin dari John Wiley & Sons,
E
p Inc.)
s
p
s
s
1234567
bilangan kuantum utama, n
----------------------- Halaman 44 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 13:32 Page 21 HALAMAN REVISI
2.3 Elektron dalam Atom •
21
energi negara dalam satu shell dengan negara-negara di shell yang
berdekatan, yang terutama berlaku
d dan f negara; misalnya, energi dari negara 3d lebih besar daripada
untuk 4s.
Konfigurasi elektron
Negara elektron Pembahasan sebelumnya telah ditangani terutama dengan elektron
negara-nilai energi
yang diizinkan untuk electrons.To menentukan cara di mana negaranegara ini diisi
Pauli pengecualian dengan elektron, kita menggunakan prinsip pengecualian Pauli,
kuantum mekanik lain
konsep prinsip. Prinsip ini menetapkan bahwa setiap negara elektron dapat
menyimpan tidak lebih dari dua
elektron, yang harus memiliki spin yang berlawanan. Dengan
demikian, s, p, d, dan f subkulit mungkin setiap accommodate, masing-masing, total 2, 6, 10, dan 14 elektron; Tabel 2.1
merangkum
Jumlah maksimum elektron yang dapat menempati masing-masing
empat kerang pertama.
Tentu saja, tidak semua negara mungkin dalam atom diisi dengan
elektron. Untuk kebanyakan
atom, elektron mengisi keadaan energi terendah dalam kulit elektron
dan
subshells, dua elektron (memiliki spin berlawanan) per negara.
Struktur energi untuk
natrium atom diwakili skematik pada Gambar 2.5. Ketika semua
elektron kadangcupy energi terendah sesuai dengan pembatasan tersebut di atas,
sebuah atom
keadaan dasar dikatakan dalam keadaan dasar. Namun, elektron transisi ke keadaan
energi yang lebih tinggi
yang mungkin, seperti dibahas dalam Bab 18 dan 21. elektron
konfigurasi atau struktural
elektron
mendatang atom merupakan cara di mana negara-negara ini
ditempati. Dalam
konfigurasi
notasi konvensional jumlah elektron dalam setiap subkulit ditandai
dengan su a
perscript setelah penunjukan shell-subkulit. Sebagai contoh,
konfigurasi elektron
122261
untuk hidrogen, helium, dan natrium yang, masing-masing, 1s, 1s,
dan 1s 2s 2p 3s. Elektron
konfigurasi untuk beberapa elemen yang lebih umum tercantum pada
Tabel 2.2.
Pada titik ini, komentar mengenai konfigurasi elektron ini
diperlukan.
elektron valensi Pertama, elektron valensi adalah mereka yang menempati kulit
terluar. pemilu ini
trons sangat penting; seperti yang akan terlihat, mereka berpartisipasi
dalam ikatan menjadiatom tween untuk membentuk agregat atom dan molekul. Selain itu,
banyak dari
sifat fisik dan kimia padatan didasarkan pada elektron valensi
tersebut.
Selain itu, beberapa atom telah apa yang disebut "konfigurasi
elektron yang stabil";
yaitu, negara-negara dalam kulit elektron terluar atau valensi benarbenar
terisi. Biasanya ini sesuai dengan pendudukan hanya s dan negara p
untuk
terluar shell dengan total delapan elektron, seperti dalam neon,
argon, dan kripton;
Satu pengecualian adalah helium, yang hanya berisi dua 1s elektron.
unsur-unsur ini
(Ne, Ar, Kr, dan Dia) adalah inert, atau mulia, gas, yang hampir tidak
aktif
kimia. Beberapa atom dari unsur-unsur yang memiliki cangkang
valensi terisi berasumsi
konfigurasi elektron yang stabil dengan memperoleh atau kehilangan
elektron untuk membentuk ion bermuatan,
Gambar 2.5 Skema representasi dari
diisi dan terendah keadaan energi
terisi untuk
3p natrium atom.
3s
y
g
r
e 2p
n
e
g 2s
n
saya
s
Sebuah
e
r
c
n
saya
1s
----------------------- Halaman 45 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 22 HALAMAN REVISI
22 • Bab 2 / Struktur Atom dan Ikatan interatomik
Tabel 2.2 A Listing dari Konfigurasi Elektron yang diharapkan untuk
Beberapa Elementsa Umum
atom
Konfigurasi elemen Simbol Nomor Electron
Hidrogen H 1 1s1
Helium Dia 2 1s2
21
Lithium Li 3 1s 2s
22
Berilium Be 4 1s 2s
221
Boron B 5 1s 2s 2p
222
Karbon C 6 1s 2s 2p
223
Nitrogen N 7 1s 2s 2p
224
Oksigen O 8 1s 2s 2p
225
Fluor F 9 1s 2s 2p
226
Neon Ne 10 1s 2s 2p
2261
Sodium Na 11 1s 2s 2p 3s
2262
Magnesium Mg 12 1s 2s 2p 3s
22621
Aluminium Al 13 1s 2s 2p 3s 3p
22622
Silicon Si 14 1s 2s 2p 3s 3p
22623
Fosfor P 15 1s 2s 2p 3s 3p
22624
Sulfur S 16 1s 2s 2p 3s 3p
22625
Klorin Cl 17 1s 2s 2p 3s 3p
22626
Argon Ar 18 1s 2s 2p 3s 3p
226261
Kalium K 19 1s 2s 2p 3s 3p 4s
226262
Kalsium Ca 20 1s 2s 2p 3s 3p 4s
2262612
Skandium Sc 21 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262622
Titanium Ti 22 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262632
Vanadium V 23 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262651
Kromium Cr 24 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262652
Mangan Mn 25 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262662
Besi Fe 26 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262672
Cobalt Co 27 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2262682
Nikel Ni 28 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 1
Tembaga Cu 29 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 2
Zinc Zn 30 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
2 2 6 2 6 10 2 1
Gallium Ga 31 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 2
Germanium Ge 32 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 3
Arsenik Seperti 33 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 4
Selenium Se 34 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 5
Brom Br 35 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
2 2 6 2 6 10 2 6
Kripton Kr 36 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
Bila beberapa elemen kovalen ikatan, mereka membentuk ikatan
hibrida sp. Ini adalah especially berlaku untuk C, Si, dan Ge.
atau dengan berbagi elektron dengan atom lain. Ini adalah dasar
untuk beberapa bahan kimia
reaksi, dan juga untuk ikatan atom dalam padatan, seperti yang
dijelaskan dalam Bagian 2.6.
Dalam keadaan khusus, s dan p orbital bergabung membentuk
hibrida
spn orbital, di mana n menunjukkan jumlah orbital p yang terlibat,
yang mungkin memiliki
nilai 1, 2, atau 3. 3A, 4A, dan unsur-unsur kelompok 5A dari tabel
periodik
(Gambar 2.6) adalah mereka yang paling sering membentuk hibrida
ini. Kekuatan pendorong untuk
pembentukan orbital hibrida adalah keadaan energi yang lebih rendah
untuk elektron valensi. Untuk
karbon sp3 hybrid adalah kepentingan utama dalam kimia organik
dan polimer.
Bentuk hibrida sp3 adalah apa yang menentukan 109 (atau
tetrahedral) angle ditemukan
dalam rantai polimer (Bab 14).
----------------------- Halaman 46 ----------------------1496T_c02_15-37 11/10/05 10:42 Page 23 HALAMAN REVISI
2.4 Tabel Periodik •
23
Konsep Periksa 2.2
Berikan konfigurasi elektron untuk Fe3 dan S2 ion.
[Jawabannya dapat ditemukan di
www.wiley.com/college/callister (Student Companion Site).]
2.4 THE BERKALA TABLE
Semua elemen telah diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi
elektron di
tabel periodik tabel periodik (Gambar 2.6). Di sini, unsur-unsur yang terletak, dengan
meningkatnya atom
jumlah, dalam tujuh baris horizontal disebut periode. Pengaturan
adalah sedemikian rupa sehingga semua
elemen tersusun dalam kolom atau kelompok tertentu memiliki
elektron valensi yang sama struktural
membangun struktur, serta sifat kimia dan fisik. Properti ini
mengubah gradu
sekutu, bergerak horizontal di setiap periode dan vertikal ke
bawah setiap kolom.
Elemen diposisikan di Grup 0, kelompok paling kanan, adalah
gas inert,
yang telah mengisi kulit elektron dan konfigurasi elektron yang
stabil. Kelompok VIIA dan
VIA unsur adalah satu dan dua elektron kekurangan, masingmasing, dari memiliki stabil
struktur. Unsur-unsur Grup VIIA (F, Cl, Br, I, dan At) kadangkadang disebut
halogen. Alkali dan alkali logam tanah (Li, Na, K, Be, Mg, Ca,
dll)
diberi label sebagai Grup IA dan IIA, memiliki, masing-masing,
satu dan dua elektron di ex
cess elemen structures.The stabil dalam tiga periode yang
panjang, Grup IIIB melalui
IIB, yang disebut logam transisi, yang telah terisi sebagian negara
d elektron dan
dalam beberapa kasus satu atau dua elektron di kulit energi yang
lebih tinggi berikutnya. Kelompok IIIA,
IVA, dan VA (B, Si, Ge, As, dll) display karakteristik yang
menjadi- menengah
tween logam dan non logam berdasarkan struktur elektron valensi
mereka.
Logam