Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur
📋Capaian Pembelajaran
Fase F: menganalisis hubungan struktur atom dengan sistem periodik unsur. Panduan menekankan model atom Bohr (kulit K, L, M, N) dan model mekanika kuantum (orbital s, p, d, f dengan empat bilangan kuantum), konfigurasi elektron dan hubungannya dengan letak unsur, serta sifat periodik jari-jari atom dan keelektronegatifan. Materi ini dipindahkan dari Fase E ke Fase F agar langsung tersambung dengan ikatan kimia.
🎯Yang perlu kamu kuasai
- Menentukan jumlah proton, neutron, dan elektron dari notasi atom dan ion; membedakan isotop, isobar, isoton.
- Membandingkan model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, dan mekanika kuantum.
- Menentukan bilangan kuantum dan menulis konfigurasi elektron (Aufbau, Hund, Pauli).
- Menentukan periode dan golongan unsur dari konfigurasi elektronnya.
- Menjelaskan kecenderungan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronegatifan.
📚Materi
1. Partikel penyusun atom
Notasi \( {}^{A}_{Z}\mathrm{X} \): \( Z \) nomor atom (jumlah proton), \( A \) nomor massa (proton + neutron). Atom netral memiliki elektron = proton; ion X²⁺ kehilangan 2 elektron, ion Y⁻ menerima 1 elektron. Isotop: Z sama, A berbeda (¹²C dan ¹⁴C); isobar: A sama; isoton: jumlah neutron sama.
2. Perkembangan model atom
- Dalton: bola pejal yang tidak dapat dibagi. Thomson: bola positif bertaburan elektron (roti kismis).
- Rutherford: inti kecil bermuatan positif dikelilingi elektron (dari hamburan sinar alfa pada lempeng emas) — tetapi tidak menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti.
- Bohr: elektron hanya berada pada lintasan (kulit) berenergi tertentu; berpindah kulit dengan menyerap atau memancarkan energi. Kulit ke-n menampung paling banyak \( 2n^2 \) elektron.
- Mekanika kuantum: posisi elektron tidak pasti; yang dapat ditentukan adalah daerah peluang terbesar, yaitu orbital.
3. Bilangan kuantum dan konfigurasi elektron
Tiga aturan pengisian: Aufbau (dari energi terendah), Hund (dalam satu subkulit, elektron mengisi orbital sendiri-sendiri dulu dengan spin sejajar), dan larangan Pauli (tidak ada dua elektron dengan keempat bilangan kuantum sama). Contoh:
Pengecualian penting: Cr \( [\mathrm{Ar}]\ 4s^1 3d^5 \) dan Cu \( [\mathrm{Ar}]\ 4s^1 3d^{10} \), karena subkulit d setengah penuh atau penuh lebih stabil.
4. Letak unsur dalam sistem periodik
- Periode = nilai n terbesar.
- Golongan A (blok s dan p): jumlah elektron valensi \( ns + np \). Contoh: \( [\mathrm{Ne}]\ 3s^2 3p^5 \) → periode 3, VIIA (klor).
- Golongan B (blok d): \( ns + (n-1)d \): 3 → IIIB, …, 7 → VIIB, 8–10 → VIIIB, 11 → IB, 12 → IIB. Fe (\( 4s^2 3d^6 \), jumlah 8) → periode 4, VIIIB.
5. Sifat periodik
Fluor adalah unsur paling elektronegatif. Logam golongan IA mudah membentuk ion +1 (energi ionisasi pertamanya kecil); halogen mudah membentuk ion −1. Ion positif lebih kecil daripada atomnya; ion negatif lebih besar.
✏️Contoh soal
Z = 32 − 16 = 16: \( 1s^2\, 2s^2\, 2p^6\, 3s^2\, 3p^4 \). Kulit terluar n = 3 → periode 3; elektron valensi 2 + 4 = 6 → golongan VIA (belerang).
Perlu 2 elektron lagi untuk mencapai konfigurasi gas mulia, sehingga cenderung membentuk ion X²⁻.
Elektron terakhir di 3p⁴: orbital p diisi ↑ ↑ ↑ lalu ↓ pada orbital pertama, jadi \( n = 3,\ l = 1,\ m = -1,\ s = -\tfrac12 \).
📝Latihan
Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.
1. Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron ion ⁵⁶₂₆Fe³⁺.
2. Tuliskan konfigurasi elektron ₂₀Ca dan tentukan letaknya.
3. Mengapa jari-jari atom Na lebih besar daripada Cl, padahal keduanya periode 3?
4. Unsur dengan konfigurasi [Ar] 4s² 3d⁵ terletak di mana?
5. Urutkan Li, Na, K dari energi ionisasi pertama terbesar.
6. Berapa elektron maksimum di kulit N menurut model Bohr?
🎯Latihan TKA untuk topik ini
Soal-soal berikut dari latihan TKA Kimia SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.
- Paket 1 · Soal 1 PG — Menentukan letak unsur dalam sistem periodik dan kecenderungan ion yang dibentuknya dari konfigurasi elektron.
- Paket 2 · Soal 1 PG — Menentukan letak unsur transisi dalam sistem periodik dari jumlah proton dan konfigurasi elektronnya.