IKATAN DAN UNSUR KIMIA

IKATAN KIMIA

Selain gas mulia di alam unsur-unsur tidak selalu berada sebagai unsur bebas (sebagai atom tunggal), tetapi kebanyakan bergabung atau berikatan dengan atom unsur lain. Tahun 1916 G.N. Lewis dan W. Kossel menjelaskan hubungan kestabilan gas mulia dengan konfigurasi elektron. Kecuali He; mempunyai 2 elektron valensi; unsur-unsur gas mulia mempunyai 8 elektron valensi sehingga gas mulia bersifat stabil. Atom-atom unsur cenderung mengikuti gas mulia untuk mencapai kestabilan. Jika atom berusaha memiliki 8 elektron valensi, atom disebut mengikuti aturan oktet. Unsur-unsur dengan nomor atom kecil (seperti H dan Li) berusaha mempunyai elektron valensi 2 seperti He disebut mengikuti aturan duplet.

Pengertian Ikatan Kimia

Ikatan Kimia adalah interaksi yang menjelasakan hubungan antar atom sehingga menjadi molekul ion, kristal, dan spesies yang stabil lainnya.

1) Ikatan ION

Ikatan ion terbentuk akibat adanya melepas atau menerima elektron oleh atom-atom yang berikatan. Atom-atom yang melepas elektron menjadi ion positif (kation) sedang atom-atom yang menerima elektron menjadi ion negatif (anion). Ikatan ion biasanya disebut ikatan elektrovalen. Senyawa yang memiliki ikatan ion disebut senyawa ionik. Senyawa ionik biasanya terbentuk antara atom-atom unsur logam dan nonlogam. Atom unsur logam cenderung melepas elektron membentuk ion positif, dan atom unsur nonlogam cenderung menangkap elektron membentuk ion negatif. Contoh: NaCl, MgO, CaF₂, Li₂O, AlF₃, dan lain-lain.

Gambaran Ikatan Kimia Khusus Ikatan Ion

Lambang titik elektron Lewis terdiri atas lambang unsur dan titik-titik yang setiap titiknya menggambarkan satu elektron valensi dari atom-atom unsur. Titik-titik elektron adalah elektron terluarnya.
Tabel contoh-contoh lambang titik elektron lewis

Untuk membedakan asal elektron valensi penggunaan tanda (O) boleh diganti dengan tanda (x), tetapi pada dasarnya elektron mempunyai lambang titik Lewis yang mirip. Lambang titik Lewis untuk logam transisi, lantanida, dan aktinida tidak dapat dituliskan secara sederhana, karena mempunyai kulit dalam yang tidak terisi penuh. Contoh penggunaan lambang titik Lewis dalam ikatan ion sebagai berikut.

Sifat-sifat fisika senyawa ionik pada umumnya:

1. Pada suhu kamar berwujud padat;
2. Struktur kristalnya keras tapi rapuh;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh tinggi;
4. Larut dalam pelarut air tetapi tidak larut dalam pelarut organik;
5. Tidak menghantarkan listrik pada fase padat, tetapi pada fase cair (lelehan) dan larutannya menghantarkan listrik.

2) Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama pasangan elektron oleh atom-atom yang berikatan. Pasangan elektron yang dipakai bersama disebut pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron valensi yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kovalen disebut pasangan elektron bebas (PEB). Ikatan kovalen umumnya terjadi antara atom-atom unsur nonlogam, bisa sejenis (contoh: H₂, N₂, O₂, Cl₂, F2, Br₂, I₂) dan berbeda jenis (contoh: H₂O, CO₂, dan lain-lain). Senyawa yang hanya mengandung ikatan kovalen disebut senyawa kovalen.
Berdasarkan lambang titik Lewis dapat dibuat struktur Lewis atau rumus Lewis. Struktur Lewis adalah penggambaran ikatan kovalen yang menggunakan lambang titik Lewis di mana PEI dinyatakan dengan satu garis atau sepasang titik yang diletakkan di antara kedua atom dan PEBdinyatakan dengan titik-titik pada masing-masing atom.

Macam-macam ikatan kovalen:
1. Berdasarkan jumlah PEI-nya ikatan kovalen dibagi 3:

• Ikatan kovalen tunggal

Ikatan kovalen tunggal yaitu ikatan kovalen yang memiliki 1 pasang PEI.
Contoh: H₂, H₂O (konfigurasi elektron H = 1; O = 2, 6)

• Ikatan kovalen rangkap dua

Ikatan kovalen rangkap 2 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 2 pasang PEI.
Contoh: O₂, CO₂ (konfigurasi elektron O = 2, 6; C = 2, 4)

• Ikatan kovalen rangkap tiga

Ikatan kovalen rangkap 3 yaitu ikatan kovalen yang memiliki 3 pasang PEI.
Contoh: N₂ (Konfigurasi elektron N = 2, 5)

2. Berdasarkan kepolaran ikatan, ikatan kovalen dibagi 2:

• Ikatan kovalen polar

Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang PEInya cenderung tertarik ke salah satu atom yang berikatan. Kepolaran suatu ikatan kovalen ditentukan oleh keelektronegatifan suatu unsur. Senyawa kovalen polar biasanya terjadi antara atom-atom unsur yang beda keelektronegatifannya besar, mempunyai bentuk molekul asimetris, mempunyai momen dipol [μ = hasil kali jumlah muatan (q) dengan jaraknya (r)] ≠ 0.

Contoh:
1) HF
H – F
Keelektronegatifan 2,1; 4,0
Beda keelektronegatifan = 4,0 – 2,1 = 1,9
μ = q x r = 1,91 Debye

• Ikatan kovalen nonpolar

Ikatan kovalen nonpolar yaitu ikatan kovalen yang PEInya tertarik sama kuat ke arah atom-atom yang berikatan. Senyawa kovalen nonpolar terbentuk antara atom-atom unsur yang mempunyai beda keelektronegatifan nol atau mempunyai momen dipol = 0 (nol) atau mempunyai bentuk molekul simetri.

3. Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen yang PEInya berasal dari salah satu atom yang berikatan.
Contoh:
NH₄⁺

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Sifat-sifat fisis senyawa kovalen:

1. Pada suhu kamar berwujud gas, cair (Br₂), dan ada yang padat (I₂);
2. Padatannya lunak dan tidak rapuh;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh rendah;
4. Larut dalam pelarut organik tapi tidak larut dalam air;
5. Umumnya tidak menghantarkan listrik.

3) Ikatan Logam
Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat penggunaan bersama elektron-elektron valensi antaratomatom logam. Contoh: logam besi, seng, dan perak. Ikatan logam bukanlah ikatan ion atau ikatan kovalen. Salah satu teori yang dikemukakan untuk menjelaskan ikatan logam adalah teori lautan elektron.

Contoh terjadinya ikatan logam. Tempat kedudukan elektron valensi dari suatu atom besi (Fe) dapat saling tumpang tindih dengan tempat kedudukan elektron valensi dari atom-atom Fe yang lain. Tumpang tindih antarelektron valensi ini memungkinkan elektron valensi dari setiap atom Fe bergerak bebas dalam ruang di antara ion-ion Fe⁺ membentuk lautan elektron. Karena muatannya berlawanan (Fe²⁺ dan 2 e^–), maka terjadi gaya tarik-menarik antara ion-ion Fe⁺ dan elektron-elektron bebas ini. Akibatnya terbentuk ikatan yang disebut ikatan logam.
Adanya ikatan logam menyebabkan logam bersifat:

1. Pada suhu kamar berwujud padat, kecuali Hg;
2. Keras tapi lentur/dapat ditempa;
3. Mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi;
4. Penghantar listrik dan panas yang baik;
5. Mengilap.

Demikian penjelasan mengenai Ikatan Kimia dan beberapa penjelasan yang berkaitan dengan ikatan kimia tersebut. Semoga dapat dengan mudah dipelajari. 

UNSUR KIMIA

1.Pengertian Unsur Kimia

Yang dimaksud dengan Unsur kimia ialah suatu zat kimia yang hanya memiliki satu jenis atom dan tidak bisa dibagi-bagi menjadi bagian yang lebih kecil lagi. Atom merupakan partikel terkecil dari unsur, dan didalam atom terdiri atas nukleus (inti atom) serta dikelilingi oleh elektron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Unsur kimia dalam sistem periodik berdasarkan sifatnya unsur dikelompokkan kedalam tiga bagian yaitu unsur logam, unsur non logam dan semi logam. Sedangkan berdasarkan penemuannya terbagi menjadi dua yaitu unsur alami dan buatan.

2.Pengelompokkan Unsur

Berdasarkan penemuannya, unsur dikelompokkan menjadi dua kelompok, yakni unsur alami yang berupa unsur murni dan unsur buatan yang terbuat dalam laboratorium dan umumnya berusia pendek.

• Unsur Alami

Unsur yang sudah ditemukan kurang lebih 116 unsur, 93 unsur merupakan unsur alami. Oksigen merupakan unsur yang paling umum di muka bumi, sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia yaitu untuk bernafas. Begitu juga unsur Hidrogen merupakan unsur yang paling banyak di muka bumi. Unsur-unsur yang ada di alam lebih banyak senyawanya dibanding dalam keadaan bebas sesuai bentuk dari setiap unsurnya.

• Unsur Buatan

Tidak ada unsur yang lebih berat secara alami dari pada uranium, tetapi para peneliti dapat menciptakan unsur baru yang jauh lebih berat, yaitu dengan cara menggabungkan dua unsur yang lebih kecil secara bersamaan dalam kecepatan yang tinggi, namun memang kebanyakan dari unsur baru itu tidak bisa bertahan lama dan mudah pecah. Peneliti selalu berusaha agar unsur baru itu bisa bertahan lama, yaitu dengan cara membuat unsur-unsur itu mempelajari pembentukkannya dan  perubahannya ketika unsur itu menjadi lebih berat.

• Unsur Logam

Merupakan unsur yang umumnya berwujud padat pada tekanan dan suhu normal, bersifat mengkilap apabila digosok, pada umumnya dapat ditempa sehingga bisa dibentuk menjadi benda lainnya dan bisa menjadi penghantar listrik dan penghantar panas. Contoh unsur logam yaitu :

Kalsium (Calsium)=Ca

Mangan=Mn

Kobalt (Cobalt)=Co

Timah (Stannum)=Sn

Besi (Ferrum)=Fe

Magnesium =Mg

• Unsur Non Logam

Unsur Non Logam merupakan unsur yang berwujud gas, padat, cair pada tekanan dan suhu normal. Unsur non logam tidak dapat ditempa, tidak bisa menjadi penghantar panas dan listrik, serta tidak mengkilap jika digosokkan kecuali intan. Contoh unsur non logam berikut ini:

Argon  =Ar

Bromin  =Br

Belerarang (Sulfur)=S

Helium =He

Fluorin =F

Fosfor =Phosforus

• Unsur Semi Logam

Yang biasa disebut dengan nama metaloid. Metaloid atau unsur semi logam ialah unsur yang memiliki kedua sifat dari unsur logam dan non logam. Unsur ini biasanya bersifat semikonduktor, yaitu bahan yang bersifat semikonduktor tidak bisa menghantarkan listrik dengan baik pada suhu rendah akan tetapi sifat dari hantaran llistriknya akan lebih baik jika berada pada suhu yang lebih tinggi. Adapun contoh unsur semi logam yaitu:

Boron (Boronium)=B

Silicon (Silicium)=Si

Germanium(Germanium)=Ge

Arsen (Arsenium)=As

Sumber:

• https://www.seputarpengetahuan.co.id/2015/02/pengertian-unsur-kimia-dan-pengelompokannya-lengkap.html
• http://www.rumuskimia.net/2017/04/ikatan-kimia.html

BILANGAN KUANTUM & KONFIGURASI ELEKTRON

Apa itu bilangan kuantum?

 

           Bilangan kuantum  adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron dalam atom yang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam sistem dinamis. Bilangan kuantum menggambarkan sifat elektron dalam orbital.^[1]

Bilangan kuantum menentukan tingkat energi utama atau jarak dari inti, bentuk orbital, orientasi orbital, dan spin elektron. Setiap sistem kuantum dapat memiliki satu atau lebih bilangan kuantum.^[2]

Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama (primer) digunakan untuk menyatakan tingkat energi utama yang dimiliki oleh elektron dalam sebuah atom. Bilangan kuantum utama tidak pernah bernilai nol. Bilangan kuantum utama dapat mempunyai nilai semua bilangan positif, yaitu 1,2,3,4 dan seterusnya. Sedangkan kelopak atom dinyatakan dengan huruf K,L,M,N dan seterusnya^[3].

Kulit	K	L	M	N
Nilai n	1	2	3	4

contoh:

n=1 elektron berada pada kelopak K;

n=2 elektron berada pada kelopak L;

n=3 elektron berada pada kelopak M;

n=4 elektron berada pada kelopak N; dan seterusnya

Bilangan kuantum utama juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti dan oleh karena itu semakin besar orbitalnya^[3].

Bilangan kuantum azimut / momentum sudut (ℓ)

Bilangan kuantum azimut sering disebut bilangan kuantum anguler (sudut). Energi sebuah elektron berhubungan dengan gerakan orbital yang digambarkan dengan momentum sudut. Momentum sudut tersebut dikarakterisasi menggunakan bilangan kuantum azimut. Bilangan azimut menyatakan bentuk suatu orbital dengan simbol {\displaystyle \ell } "huruf L kecil". Bilangan kuantum azimut juga berhubungan dengan jumlah subkelopak. Nilai ini menggambarkan subkelopak yang dimana elektron berbeda. Untuk subkelopak s, p, d, f bilangan kuantum azimut berturut-turut adalah 0,1,2,3^[2].

Nilai bilangan kuantum azimut atau "{\displaystyle \ell }" ini bergantung pada nilai bilangan kuantum utama atau "n" . Untuk nilain tertentu, {\displaystyle \ell } mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n-1). Bila n-1, hanya ada satu nilai {\displaystyle \ell } yakni {\displaystyle \ell =n-1=1-1=0}. Bila n=2, ada dua nilai {\displaystyle \ell }, yakni 0 dan

1. Bila n=3, ada tiga nilai {\displaystyle \ell }, yakni 0,1, dan 2. Nilai-nilai {\displaystyle \ell } biasanya ditandai dengan huruf s, p, d, f... sebagai berikut:^[3]

{\displaystyle \ell }	0	1	2	3
Nama orbital	s	p	d	f

Jadi bila {\displaystyle \ell }=0, kita mempunyai sebuah orbital s; bila {\displaystyle \ell }=1, kita mempunyai orbital f; dan seterusnya.

Sekumpulan orbital-orbital dengan nilai n yang sama seringkali disebut kulit. Satu atau lebih orbital dengan nilai n dan {\displaystyle \ell } yang sama dirujuk selalu subkelopak. Misalnya kelopak dengan n=2 terdiri atas 2 subkelopak, {\displaystyle \ell }=0 dan 1 (nilai-nilai {\displaystyle \ell } yang diizinkan untuk n=2). Subkelopak-subkelopak ini disebut subkelopak 2s dan subkelopak 2p di mana 2 melambangkan nilai n, sedangan s dan p melambangkan nilai {\displaystyle \ell }.^[3]

Tabel di bawah ini menunjukkan keterkaitan jumlah kelopak dengan banyaknya subkelopak serta jenis subkelopak dalam suatu atom.

Jenis subkelopak	Jumlah orbital	Elektron maksimum
Subkelopak s	1 orbital	2 elektron
Subkelopak p	3 orbital	6 elektron
Subkelopak d	5 orbital	10 elektron
Subkelopak f	7 orbital	14 elektron

Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik menyatakan tingkah laku elektron dalam medan magnet. Tidak adanya medan magnet luar membuat elektron atau orbital mempunyai nilai n dan l yang sama tetapi berbeda m. Namun dengan adanya medan magnet, nilai tersebut sedikit berubah. Hal ini dikarenakan timbulnya interaksi antara medan magnet sendiri dengan medan magnet luar^[2].

Bilangan kuantum magnetik ada karena momentum sudut elektron, gerakannya berhubungan aliran arus listrik. Karena interaksi ini, elektron menyesuaikan diri di wilayah tertentu sekitar inti. Daerah khusus ini dikenal sebagai orbital. Orientasi elektron di sekitar inti dapat ditentukan dengan menggunakan bilangan kuantum magnetik m ^[2].

Di dalam satu subkulit, nilai m bergantung pada nilai bilangan kuantum azimut/momentum sudut l. Untuk nilai l tertentu, ada (2l + 1) nilai bulat m sebagai berikut: -l, (-l + 1), ..., 0, ..., (+l - 1), +l

Bila l =0, maka m=0. Bila l =1, maka terdapat tiga nilai m yaitu -1,0,dan -1. Bila l =2, maka terdapat lima nilai m yaitu -2,-1,0,+1, dan +2. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital dalam subkulit dengan nilai l tertentu^[3].

Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin menyatakan momentum sudut suatu partikel. Spin mempunyai simbol "s" atau sering ditulis dengan m_s (bilangan kuantum spin magnetik). Suatu elektron dapat mempunyai bilangan kuantum spin s = +1/2 atau -1/2^[1].

Nilai positif atau negatif dari spin menyatakan spin atau rotasi partikel pada sumbu. Sebagai contoh, untuk nilai s=+1/2 berarti berlawanan arah jarum jam (ke atas), sedangkan s=-1/2 berarti searah jarum jam (ke bawah). Diambil nilai setengah karena hanya ada dua peluang orientasi, yaitu atas dan bawah. Dengan demikian, peluang untuk mengarah ke atas adalah 50% dan peluang untuk ke bawah adalah 50%.^[3]

^{sumber ;} https://id.wikipedia.org/wiki/Bilangan_kuantum

 

Konfigurasi elektron

Dalam fisika atom dan kimia kuantum, konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya.^[1] Sama seperti partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang. Secara formal, keadaan kuantum elektron tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Menurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang pada titik tersebut.

Elektron-elektron dapat berpindah dari satu aras energi ke aras energi yang lainnya dengan emisi atau absorpsi kuantum energi dalam bentuk foton. Oleh karena asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah orbital atom, sehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke orbital yang lainnya hanya jika terdapat kekosongan di dalamnya.

Asas Aufbau

Asas Aufbau (berasal dari Bahasa Jerman Aufbau yang berarti "membangun, konstruksi") adalah bagian penting dalam konsep konfigurasi elektron awal Bohr. Ia dapat dinyatakan sebagai:^[7]

Terdapat maksimal dua elektron yang dapat diisi ke dalam orbital dengan urutan peningkatan energi orbital: orbital berenergi terendah diisi terlebih dahulu sebelum elektron diletakkan ke orbital berenergi lebih tinggi.

Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah.

Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya. Bentuk modern asas Aufbau menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan oleh Erwin Madelung pada tahun 1936.^{[6][n 2]}

1.    Orbital diisi dengan urutan peningkatan n+l;

2.    Apabila terdapat dua orbital dengan nilai n+l yang sama, maka orbital yang pertama diisi adalah orbital dengan nilai n yang paling rendah.

Sehingga, menurut kaidah ini, urutan pengisian orbital adalah sebagai berikut:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Asas Aufbau dapat diterapkan, dalam bentuk yang dimodifikasi, ke proton dan neutron dalam inti atom.

Tabel periodik

Tabel konfigurasi elektron

Bentuk tabel periodik berhubungan dekat dengan konfigurasi elektron atom unsur-unsur. Sebagai contoh, semua unsur golongan 2 memiliki konfigurasi elektron [E] ns² (dengan [E] adalah konfigurasi gas inert), dan memiliki kemiripan dalam sifat-sifat kimia. Kelopak elektron terluar atom sering dirujuk sebagai "kelopak valensi" dan menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur. Perlu diingat bahwa kemiripan dalam sifat-sifat kimia telah diketahui satu abad sebelumnya, sebelum pemikiran konfigurasi elektron ada.^{[n 3]} 

^{sumber; https://id.wikipedia.org/wiki/Konfigurasi_elektron}