STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

Standar Kompetensi

Mendeskripsikan struktur atom dan sifat-sifat periodik serta struktur
molekul dan sifat-sifatnya.

Kompetensi Dasar

Menerapkan teori atom mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi
elektron dan diagram orbital serta menggunakannya pada penentuan letak
unsur dalam tabel periodik.

A

Mekanika Kuantum



Kelemahan Teori Atom Bohr (Niels Henrick David Bohr)



Disempurnakan oleh Louis de Broglie



Prinsip dasar Teori Mekanika Kuantum

 Hanya menjelaskan spektrum atom Hidrogen.
 Tidak dapat menjelaskan mengapa spektrum atom Hidrogen memiliki garis-garis tambahan ketika
dipengaruhi medan magnet.
 Elektron beredar mengitari inti menurut suatu orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari
tertentu.

Selain bersifat partikel, elektron dapat bersifat gelombang, sedangkan Bohr berpendapat bahwa elektron
adalah partikel.

(Teori Atom Modern oleh Erwin Schrödinger dan Werner Heisenberg) adalah gerakan elektron dalam
mengelilingi inti bersifat seperti gelombang.
Berdasarkan Teori Mekanika Kuantum, keberadaan elektron dalam lintasan tidak dapat ditentukan dengan
pasti, yang dapat diketahui hanya daerah kebolehjadian ditemukan elektron.
Teori ini dikemukakan oleh ahli fisika Jerman, Werner Heisenberg dan dinamakan Prinsip Ketidakpastian

Heisenberg.

B


Orbital dan Bilangan Kuantum

Pengertian Orbital
 Niels Bohr  elektron berada di luar inti
atom, beredar mengelilingi inti atom pada
lintasan yang memiliki tingkat energi
tertentu dan tidak menyerap atau
membebaskan energi.
 Lintasan elektron menunjukkan tingkat
energi utama elektron tersebut.
 Lintasan ini disebut orbit atau kulit
tempat elektron beredar.
 Kulit tempat elektron beredar terdiri atas
beberapa subkulit.
 Pada setiap orbital terdapat subkulit.

 Orbital adalah ruang tempat elektron
berada (daerah kebolehjadian untuk
menemukan elektron).

Ind_chem’08

Lintasan ini disebut
orbit atau kulit
tempat elektron
beredar

1



Bilangan Kuantum

 Berguna untuk menggambarkan kedudukan atau posisi elektron suatu atom.
 4 Jenis:
1. Bilangan Kuantum Utama (n)

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)
3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
4. Bilangan Kuantum Spin (s)
1. Bilangan Kuantum Utama (n)
-

-

Menunjukkan posisi elektron pada tingkat energi
utama/kulit/lintasan.
Nilai Bilangan Kuantum Utama dan Nomor Kulit.
n
1 2 3 4 5 6 7
Kulit
K L M N O P Q
Semakin jauh dari inti atom, harga n semakin besar,
sehingga tingkat energi semakin besar.

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)
-

Menunjukkan posisi elektron dalam subkulit/sublintasan.
Nilai Bilangan Kuantum Azimuth dan Subkulit
l
0 1 2 3 dan seterusnya (n – 1)
Subkulit s p d f dan seterusnya

-

Untuk
Untuk
Untuk
Untuk

n=
n=
n=
n=

1

2
3
4

(kulit
(kulit
(kulit
(kulit

K) maka l = 0 (1 subkulit)
L) maka l = 0 dan 1 (2 subkulit)
M) maka l = 0,1 dan 2 (3 subkulit)
N) maka l = 0,1,2 dan 3 (4 subkulit)

Contoh
1. Tentukan nilai n dan l untuk elektron yang terletak pada orbital :
a. 4s
b. 3d
Jawab
a. Orbital 4s, berarti n = 4 (kulit ke-4)

dan l = 0 (subkulit s)
b. Orbital 3d, berarti n = 3 (kulit ke-3)
dan l = 2 (subkulit d)
2. Tuliskan nama orbital yang ditempati elektron yang mempunyai nilai :
a. n = 5 dan l = 2
b. n = 4 dan l = 3
Jawab
a. l = 2, berarti elektron terletak pada subkulit d. Karena n = 5, maka nama orbitalnya adalah 5d.
b. l = 3, berarti elektron terletak pada subkulit f. Karena n = 4, maka nama orbitalnya adalah 4f.

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
-

Menunjukkan orbital khusus yang ditempati elektron pada suatu subkulit.
Harga bilangan kuantum magnetik sangat bergantung pada harga bilangan kuantum azimuth, dengan
ketentuan:
Harga m = -l, 0, +l

-

Jika l = 0, maka nilai m = 0 (hanya terdapat 1 orbital).
Jika l = 1, maka nilai m = -1, 0, +1 (terdapat 3 orbital).
Jika l =2 , maka nilai m = -2, -1, 0, +1, +2 (terdapat 5 orbital).

Ind_chem’08

2

Susunan orbital-orbital dalam satu subkulit dinyatakan dengan diagram orbital berikut:

-

4. Bilangan Kuantum Spin (s)
Gambaran Spin Elektron
1

-

Menunjukkan arah rotasi (perputaran) elektron pada orbital.
Setiap orbital maksimal memiliki 2 elektron yang memiliki arah

spin yang berlawanan.
Jumlah elektron maksimum = 2 x jumlah orbital

2

C


Bentuk Orbital

Orbital s








Jumlah Elektron Maksimum dalam Subkulit

Subkulit
Jumlah Orbital
Jumlah Elektron
Maksimum
s
1
2
p
3
6
d
10
5
f
14
7

terletak di subkulit s.
memiliki sebuah orbital.
diisi paling banyak oleh dua elektron.

berbentuk bola dengan arah ruang yang sama ke seluruh tubuh.
orbital 1s, 2s, & 3s berbentuk sama, tetapi ukuran berbeda.

Bentuk Orbital s

Orbital p
 berjumlah 3 buah yang terletak di subkulit p (px , py & pz).
 ketiganya berenergi sama, tetapi arah ruang berbeda.
 berbentuk balon terpilin.

Bentuk Orbital p

Ind_chem’08

3



Orbital d
 berjumlah 5 buah yang terletak di subkulit d (dxy , dxz , dyz , dx2-dy2 & dy2).
 kelimanya berenergi sama, tetapi arah ruang berbeda.
 berbentuk balon terpilin.

Bentuk Orbital d

D

Konfigurasi Elektron

 Cara penyusunan elektron dalam suatu atom.
 Penulisan berdasarkan jumlah elektron dalam subkulit (cara s, p, d, f).

a. Aturan Aufbau

“Elektron secara bertahap menempati orbital mulai dari yang
berenergi paling rendah. Setelah orbital berenergi rendah terisi
penuh, elektron menempati orbital yang energinya satu tingkat lebih
tinggi, dst sampai semua elektron dalam atom menempati
orbitalnya”.
Contoh Soal

Tuliskan konfigurasi elektron atom-atom berikut :
a. 7N
b. 25Mn
Jawab
a. 7N
: 1s2 2s2 2p3
b. 25Mn
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Latihan
Tuliskan konfigurasi elektron atom-atom berikut :
a. 12Mg
b. 19K
c. 35Br
d. 48Cd
e. 52Te

Ind_chem’08

Urutan tingkat energi orbital.
Orbital dengan tingkat energi
terendah adalah 1s, kemudian
2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d dst.

4

b. Penyingkatan Penulisan Konfigurasi elektron
Penulisan Konfigurasi elektron dapat disingkat berdasarkan konfigurasi elektron gas mulia.
: 1s2
2He
: 1s2 2s2 2p6
10Ne
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
18Ar
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
36Kr
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6
54Xe
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6
86Rn
Contoh
8O
48Cd

: 1s2 2s2 2p4 disingkat [He] 2s2 2p4
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 disingkat [Kr] 5s2 4d10

Atom yang memiliki elektron pada subkulit d, konfigurasi elektronnya dapat dituliskan dengan dua cara :
1) Berdasarkan urutan subkulit, atau
2) Berdasarkan nomor kulit
Contoh
25Mn
25Mn

: [Ar] 4s2 3d5, atau
: [Ar] 3d5 4s2

c. Konfigurasi Elektron Atom Bermuatan
Contoh

Latihan

Tuliskan konfigurasi elektron unsur berikut :
a. 11Na
b. 19K+ (melepaskan 1 elektron)
c. 16S2- (menerima 2 elektron)

Tuliskan konfigurasi elektron unsur berikut :
a. 26Fe
b. 26Fe3+
c. 8O
d. 8O2e. 20Ca
f. 20Ca2+
g. 35Br
h. 35Br-

Jawab
a.
b.
c.

E

11Na
+
19K
216S

: 1s2 2s2 2p6 3s1 atau [Ar] 4s2 3d5
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Diagram Orbital

a. Pembuatan Diagram Orbital
Diagram orbital dibuat melalui langkah-langkah berikut :
1) Tulis konfigurasi elektron berdasarkan aturan Aufbau.
2) Buat kotak orbital sesuai jenis orbital yang terakhir.
orbital s = 1 kotak, p = 3 kotak, d = 5 kotak, f = 7 kotak
3) Isi kotak orbital dengan elektron-elektron pada orbital terakhir yang dinyatakan dengan tanda panah
ke atas atau ke bawah. Satu buah kotak diisi maksimum dua elektron.

b. Kaidah Hund
Pengisian elektron pada orbital yang memiliki tingkat energi yang sama, masing-masing diisi dengan satu
elektron terlebih dahulu yang memiliki arah spin yang sama, kemudian diisi dengan elektron berikutnya
yang memiliki arah spin yang berlawanan.
Contoh: 3p3

Contoh
Gambarkan diagram orbital dari atom-atom :
a. 8O
b. 22Ti

Ind_chem’08

5

Jawab
a. 8O

: 1s2 2s2 2p4

b.

1s2 2s2
: [Ar] 4s2 3d2

22Ti

4s2

2p4

3d2

Latihan
Gambarkan diagram orbital dari atom-atom :
a. 11Na
b. 36Kr
c. 56Ba
d. 14Si
e. 50Sn

c. Orbital Penuh & Setengah Penuh



Umumnya terjadi pada unsur logam transisi
Orbital yang terisi penuh atau setengah penuh oleh elektron, lebih stabil daripada orbital yang penuh
atau tidak setengah penuh.
Contoh
2
4
24Cr : [Ar] 4s 3d
(kondisi tidak stabil)
4s2
3d4
Kondisi lebih stabil apabila orbital 4s dan 3d terisi setengah penuh.
Sehingga konfigurasi elektron untuk Cr yang benar adalah :
1
5
24Cr : [Ar] 4s 3d
4s1

3d5

Latihan
Tentukan konfigurasi elektron dan buatlah diagram orbital untuk atom-atom berikut :
a. 29Cu
b. 42Mo
c. 47Ag
d. 79Au

d. Penentuan Bilangan Kuantum





Tuliskan konfigurasi elektron atom.
Buatlah diagram orbital yang ditempati oleh elektron valensi yang akan ditentukan bilangan
kuantumnya.
Tentukan bilangan kuantumnya.

e. Asas Larangan Pauli
“Elektron-elektron dalam satu atom tidak boleh mempunyai bilangan kuantum yang keempat-empatnya
sama”.
Contoh
Gambarkan diagram orbital dan tentukan bilangan kuantum untuk elektron valensi dari atom Si !
Jawab
2
2
14Si : [Ne] 3s 3p
Elektron valensi

3s2
Ind_chem’08

3p2
6

Nilai bilangan kuantum :
n = 3 (nomor kulit tempat elektron valensi berada)
l = 1 (subkulit p)
m =0
s = + 1/2
Latihan
Gambarkan diagram orbital dan tentukan bilangan kuantum untuk elektron valensi dari atom-atom
berikut :
a. 15P
b. 26Fe
c. 36Kr
d. 50Sn
e. 79Au

Ind_chem’08

7

Golongan Unsur-Unsur
Golongan A

: 1. menempati blok s
2. menempati blok p (s + p)

Golongan B

: menempati blok d (s + d)

Khusus untuk blok d
 elval 9 dan 10  VIII B

 elval 11  I B
 elval 12  II B

Golongan Lantanida mulai dari 4f
Golongan Aktinida mulai dari 5f

Tidak ada perioda

Contoh
Tanpa melihat tabel periodik, tentukan nomor golongan dan nomor perioda unsur-unsur berikut :
a. 19K
b. 14Si
c. 21Sc
Jawab
a.

19K

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Blok s = golongan A

Kulit terluar (n) = 4 (menunjukkan perioda 4)
 Elval = 1 (menunjukkan golongan I A)
dapat disimpulkan bahwa unsur K terletak pada golongan I A, perioda 3.
b.

14Si

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Blok p = golongan A

Unsur Si terletak pada golongan IV A, perioda 3

c.

21Sc

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

Blok d = golongan B

Unsur Sc terletak pada golongan III B, perioda 4
Latihan
Tanpa melihat tabel periodik, tentukan nomor golongan dan nomor perioda unsur-unsur berikut :
a. 20Ca
b. 23V
c. 27Co
d. 30Zn
e. 32Ge

Ind_chem’08

8