KI 3231 - `amisca` itb

KI 3231
Struktur dan Keraktifan
Anorganik
Sasaran kuliah
Struktur
Mengetahui jenis-jenis struktur kimia
anorganik
Mampu menggambarkan struktur dengan
tepat
Mampu menginterpretasikan struktur baru
Kereaktifan
Mengetahui jenis-jenis reaksi kimia anorganik
Mampu menuliskan persamaan reaksi dengan
benar dan tepat.
Mampu menginterpretasikan reaksi kimia
baru.
Kuliah Kimia Anorganik S-1
KI 2231
Golongan utama
KI 3131
Transisi & katalisis
KI 3231
Struktur & Kereaktifan
KI 5231
Kapita selekta
KI 5232
Pengantar sintesis
PENELITIAN
Materi STRUKTUR
Struktur atom (1 K)
•Struktur atom hidrogen
•Struktur atom berelektron banyak
Struktur Padatan Sederhana(2K)
•Struktur terjejal
•Struktur logam
•Struktur padatan ionik
Struktur Molekul (3K)
•Struktur molekul sederhana
•Struktur molekul beratom banyak
Materi KEREAKTIFAN
Reaksi pelarutan (1 K)
Reaksi Asam-Basa(2K)
Reaksi Redoks (2K)
Reaksi Kompleks (1K)
Kegiatan belajar
Di kelas (DO)
2 jam perminggu selama 15 minggu
Minggu ke 8 ujian struktur
Minggu ke 15 ujian kereaktifan
Di Laboratorium (IM)
1 periode (4 jam) perminggu selama 13
minggu
Di perpustakaan/rumah/ruang komputer
dll 135-(2*15+4*13)/15 ~ 3,5
jam/minggu
Penilaian
Ujian-1
Ujian-2
Praktikum
Kehadiran & partisipasi
Nilai
A
B
C
75
65
50
30%
30%
30%
10%
PUSTAKA
Huheey, J. E., Keiter, E. A. and Keiter, R. L.,
Inorganic Chemistry: Principles of structure
and Reactivity, 4th ed, HarperCollinsCollege,
1993
Shriver, D.F., Atkins, P. W., Inorganic Chemistry
3rd ed, W. H. Freeman and company, 1999
Taro Saito, Inorganic Chemistry-online, Iwanami
Shoten & Introductory Chemistry Group, 2006
Ismunandar, I Nyoman Marsih, Catatan Kuliah
KI 3231, ITB, 2005
Partikel Penyusun atom
Elektron(e)
Proton(p)
Netron(n)
me = 9,11x10-31Kg
mp = 1,67x10-27 Kg
mn = mp
Foton
Partikel a, b dan g
MODEL ATOM
 Bohr
 Kuantum
lintasan
orbital
Persamaan Schrodinger untuk Atom H:
perkalian fungsi radial dan Fungsi sudut
Fungsi radial
Bergantung pada r
Rnl(r)= f(r)(Z/ao)3/2e-r/2
dengan ao = jari-jari Bohr = 0,53A
dan r = 2Zr/n ao diperoleh
n
l
f(r)
1
0
2
2
0
(1/2V2)(2-r)
2
1
(1/2V6)r
dst.
Fungsi radial tidak punya makna, Yang punya arti
fisik adalah fungsi distribusi radial yaitu keboleh
jadian menemukan elektron
Fungsi radial
Fungsi distribusi radial
Prakt-1 menggambar
Fungsi radial dan fungsi distribusi radial
Fungsi sudut
Bergantung pada sudut  
Ylml(, )= (1/4p)1/2 y (, )
l
ml
y (, )
0
0
1
1
0
31/2 cos
1
+1
+ 31/2 sin e +i
Shriver Table 1.2 hal 13
Fungsi sudut menggambarkan bentuk orbital
Bentuk orbital
Prakt-2 menggambar orbital atom
Atom berelektron banyak
•Elektron terdistribusi dalam orbital
mengikuti aturan Aufbau dan Pauli
menghasilkan ‘konfigurasi elektron’
•Elektron saling berinteraksi
menghasilkan efek tolakan,
sehingga elektron ‘luar’ merasakan
efek tarikan inti lebih rendah
dari elektron ‘dalam’
•Muatan inti yang dirasakan disebut Z eff
Urutan pengisisan orbital
Tingkat energi orbital 3d dan 4s hampir sama
Atom H vs atom polielektron
•Antaraksi antar elektron (efek perisai)
•Tingkat energi orbital berubah
Muatan inti efektif
EFEK PERISAI (S)
Efek perisai pada Li < Rb
Aturan Slater-
memperkirakan nilai S
a) Tuliskan konfigurasi elektron sesuai urutan
(1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) …..dst
b) elektron dikanan kelompok ns,np
tidak memberi sumbangan pada S
c) elektron pada ns,np masing-masing
menyumbang 0,35
d) elektron di (n-1) masing masing menyumbang
0,85
e) elektron di (n-2) dst masing-masing
menyumbang 1,0
Bila elektron ada pada nd atau nf maka aturan d)
dan e) menjadi
f) semua elektron di kiri nd atau nf menumbang
1,0
Cara perhitungan
N ( Z= 7), konfigurasi elektron (1s2) (2s2 2p3)
S = (2 x 0,85) + (4 x 0,35) = 3,1
Zeff = 7- 3,1 = 3,9
Zn (Z = 30) (1s2) (2s2,2p6) (3s2,3p6) (3d10) (4s2)
Satu elektron lepas dari orbital 4s
S = (10 x 1) + (18 x 0,85) + (1 x 0,35) = 25,65
Zeff = 30 - 25,65 = 4,35
Satu elektron lepas dari orbital d
S = (18 x 1) + (9 x 0,35) = 21,15
Zeff = 30 - 21,15 = 8,85
Maka ketika Zn terionisasi, elektron yang
dilepaskan pasti dari 4s dan bukan dari 3d.
Latihan
Hitung muatan inti efektif untuk
1. Li(Z=3), Na(Z=11), K(Z=19), Rb(Z=37)
2. Li(Z=3), Be(Z=4), B(Z=5), C(Z=6),
N(Z=7), O(Z=8), F(Z=9), Ne(Z=10)
Dari hasil yang diperoleh simpulkan
Kecenderungan unsur dalam satu golongan
Dan dalam satu perioda
Kesimpulan
STRUKTUR PADATAN
SEDERHANA
Sistem
kristal
Kubus
bcc
fcc
Kubus sederhana, bcc
Bidang kristal
Bidang kristal
Struktur terjejal
hcp
ccp
Lubang pada struktur terjejal
Lubang pada fcc
Struktur logam pada 25oC, 1 atm
hcp
Be, Cd, Co, Mg,
Ti, Zn
fcc
Ag, Al, Au, Ca,
Cu, Ni, Pb, Pt
bcc
Ba, Cr, Fe, W,
logam alkali
Paduan logam
Kriteria terbentuknya paduan logam:
1. Perbedaan jari-jari unsur tidak lebih
dari 15%
2. Struktur kristalnya sama/compatible
3. Memiliki kemiripan karakter
elektropositif
Paduan logam
Struktur Na & K sama, tetapi beda jar-jari ~ 19%,
jadi tidak mungkin terbentuk paduan logam alkali
Cu 1,28A & Ni 1,25A, strukturnya fcc
terbentuk paduan logam dengan berbagai komposisi
Zn 1,37A, struktur hcp bukan fcc
Bisa terbentuk paduan logam dengan Cu
Pada komposisi terbatas
Struktur padatan ionik
CsCl, CaS, CsCN, CuZn
CaF2, BaCl2, HgF2, PbO2
NiAs, NiS, FeS, CoS
CaTiO3, BaTiO3
NaCl, LiCl, KBr, AgCl,
CaO, TiO
TiO2, MnO2, NiF2
ZnS, CdS, HgS
ZnS, ZnO, SiC, NH4F
Cesium klorida
Fluorite
Nikel Arsenida
Perovskite
Garam batu
Rutile
Sphalerite/zinc blende
Wurzite
Struktur padatan ion
1:1 dan 1:2
Struktur NaCl
Struktur ZnS
Struktur CaF2
Penentuan Struktur
Kovalen vs ionik
Aturan Fayans
i. Potensial ionik (perbandingan muatan
dan ukuran kation ) besar, makin bersifat
kovalen
Li+ = 17
Be2+ = 64
B3+ = 150
Na+ = 10
Mg2+ = 31
Al3+ = 60
K+ = 8
Ca2+ = 20
Ga3+ = 48
muatan kation harus besar dan ukuran
kation harus kecil
Aturan Fayans
ii. Muatan anion besar dan ukuran anion
juga besar, ini menunjukkan sifat LUNAK
yang berarti anion ini mudah dibentuk
atau mudah dipolarisasikan. Contoh I-,
Se2- dan Te2- (ukurannya besar)
sedangkan As3- dan P3- menunjukkan
muatannya besar; anion tersebut lebih
bersifat kovalen
Aturan Fayans
iii. konfigurasi elektron kation. Logam
transisi lebih mudah mempolarisasikan
bila dibandingkan dengan logam alkali
atau alkali tanah. Contoh Hg2+ (r = 102
pm) lebih bersifat kovalen sedangkan
Ca2+ (r = 100 pm) lebih bersifat ionik.
Akibat karakter kovalen
i. Titik lebur senyawa ion MENURUN
Efek ukuran kation BeCl2
405oC
Ca Cl2
772oC
Efek muatan
NaBr
755oC
MgBr2
700oC
AlBr3
98oC
Efek ukuran anion LiF
870oC
LiCl
613oC
LiBr
547oC
LiI
446oC
Efek konfigurasi
CaCl2
772oC
HgCl2
276oC
Akibat karakter kovalen
ii. Kelarutan Menurun
Ksp
AgF
larut
AgCl 10-10
AgBr 10-13
AgI
10-17
STRUKTUR MOLEKUL
RUMUS STRUKTUR
Latihan:
Gambarkan struktur
Geometri pasangan
elektron bebas
Geometri molekul
Ikatan sigma dan pi
Geometri molekul
polar-nonpolar
Bergantung pada elektronegativitas
Molekul polar-nonpolar
Teori Ikatan Valensi
Hibridisasi
molekul sederhana vs raksasa
Struktur silikat
Struktur zeolit
(aluminium silikat)
Struktur Logam-oksida
TiO2 Rutile
ReO3
Struktur spinel- perovskit
Struktur MoS2
Struktur Superkonduktor
Cluster MxMo6X8
(M = Pb, Sn, and Cu; X = S, Se, and Te),
Kimia Koordinasi
Struktur Kompleks
Struktur kompleks tetrahedral
Struktur
kompleks
segi
empat
datar
Cara kimia untuk
menentukan
isomer cis-trans.
Koordinasi-5
A Berry pseudorotation in which a) a trigonalbipyramidal [Fe(CO)5] distorts into b) square-pyramidal
isomer and then c) becomes trigonal-bipyramidal again,
but initially equatorial carbonyl now axial
Koordinasi-5
[Ni(CN)5]3- piramid segi empat
[Ni(CN)5]3- trigonal bipiramid
Koordinasi-6
[Sc(OH2)6]3+ (d3), [Mo(CN)6]3- (d6), [Fe(CN)6]3- (d5), [RhCl6]3-(d6).
Isomer Koordinasi-6
Distorsi pada kompleks Koordinasi-6
(a) dan (b) distorsi
tetragonal (D4h)
(c ) rhombic (D2h) , dan
(d) Distorsi Trigonal (D3h)
menuju prisma trigonal
dengan rotasi 60o
lanjut pada muka
sesuai arah panah.
kompleks prisma trigonal
kompleks prisma trigonal
[Re(S2C2(CF3)2)3]
tris(Maleotriflouromethyldithiolato)rhenium(VI)
Kompleks dengan bil koordinasi > 6
[ReH9]2- D3h
[Ce(NO3)]62- C.N. = 12
Kompleks berinti banyak
(a) tembaga(II)
acetat dimer
(b) Kompleks Fe-S
pada biokimia
sebagai model
electron-transfer
agents
(c) Hg2Cl2, Hg-Hg
(d) [Mn2(CO)10]
senyawa organometalik karbonil
Struktur senyawa organometalik
Me4Li4
Struktur senyawa organometalik
senyawa organometalik sandwich