Penyelesaian Tugas Kuliah Kimia Umum C (Soal

Penyelesaian Tugas Kuliah Kimia Umum C
(Soal bagi kelompok jadwal kuliah Kamis pagi pukul 08.00)
Nama
: Archemi Puspita Wijaya
NIM
: L2C007010
Alamat blog : archemipuspita.wordpress.com
1. Jari-jari ion sodium dan potassium berturut-turut adalah 102 pm dan 138 pm.
Senyawa mana yang mempunyai gaya tarik ionik yang lebih kuat, sodium chloride
atau potassium chloride?
Jawaban :
Sodium chloride mempunyai gaya tarik ionik yang lebih kuat dibandingkan dengan
potassium chloride. Hal ini disebabkan karena ion sodium mempunyai jari-jari yang
lebih kecil dibandingkan dengan ion potassium, sehingga ukuran ion sodium juga
lebih kecil. Ion yang berukuran lebih kecil, mempunyai gaya tarik-menarik atau
tolak-menolak satu sama lain yang lebih kuat daripada ion yang berukuran lebih
besar, karena muatan-muatan pada ion yang berukuran lebih kecil terletak berdekatan
satu sama lain dibandingkan dengan ion yang berukuran lebih besar.
2. Apakah potassium nitrat (KNO3) termasuk ikatan ionik, ikatan kovalen, atau
keduanya? Jelaskan!
Jawaban :
Senyawa potassium nitrat (KNO3) termasuk senyawa ionik yang mengandung ion
poliatomik, dimana terdiri dari atom-atom yang terikat secara kovalen dan
mempunyai muatan negatif yaitu ion Nitrat (NO3-). Potassium nitrat terdiri dari kation
monoatomik Kalium dan anion poliatomik Nitrat. Ion nitrat (NO3-) terdiri dari tiga
buah ikatan kovalen dari atom-atomnya.
3. X-ray mempunyai panjang gelombang 1,3 A0. Hitunglah energi satu buah photon
(dalam Joule) dari radiasi ini !
Jawaban :
Jadi energi satu buah photon dari radiasi ini sebesar 1.53 x 10 -15 Joule.
4. Kombinasi bilangan kuantum berikut tidak diijinkan. Asumsikan nilai n dan ml
adalah benar, ubah nilai l agar didapatkan kombinasi yang diijinkan
a) n=3, l=0, ml=-1
b) n=3, l=3, ml=+1
c) n=7, l=2, ml=+3
d) n=4, l=1, ml=-2
Jawaban :
Ketentuan
Angular momentum quantum number (l)
Memiliki nilai dengan batasan dari 0 hingga (n-1), sehingga nilai n
membatasi l.
Magnetic quantum number (ml)
Memiliki nilai dengan batasan dari –l hingga l melalui 0, sehingga nilai l
mengatur kemungkinan nilai dari ml.
Oleh karena itu, bila ingin mengubah nilai l dengan asumsi nilai n dan ml yang benar,
maka harus mempertimbangkan nilai n dan ml nya dengan berpedoman pada kedua
ketentuan di atas.
Berikut nilai l dari keempat kasus di atas agar didapatkan kombinasi bilangan
kuantum yang diijinkan:
a) n = 3, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2
ml =-1, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=1
Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=1 atau l=2
b) n = 3, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2
ml =+1, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=1
Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=1 atau l=2
c) n = 7, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2; l=3; l=4; l=5; l=6
ml =+3, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=3
Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=3; l=4;
l=5 atau l=6
Ketentuan:
Sampai saat ini belum ditemukan unsur dengan nomor atom yang lebih dari
118 dengan konfigurasi elektron [Uuo] 7s2 5f14 6d10 7p6. Oleh karena itu, bila
n = 7, nilai l yang mungkin yaitu l=1 dan ml=+1
d) n = 4, sehingga harga l yang mungkin yaitu l=0; l=1; l=2; l=3
ml = -2, sehingga harga l minimum yang mungkin yaitu l=2
Berdasarkan kedua batasan di atas, maka nilai l yang sesuai yaitu l=2 atau l=3
5. Tuliskan bilangan kuantum yang lengkap untuk persoalan berikut ini:
a) Elektron yang paling jauh pada atom Rb
b) Tambahan elektron ketika ion S - menjadi ion S2c) Kehilangan elektron ketika atom Ag terionisasi
d) Tambahan elektron ketika ion F- terbentuk dari atom F
Jawaban :
a) Konfigurasi elektron untuk atom Rb
Rb (Z=37) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 atau [Kr] 5s1
Jadi, elektron yang paling jauh yaitu 5s1
5s
dengan bilangan kuantumnya :
n=5; l=0; ml=0; ms=+1/2
b) Konfigurasi elektron untuk ion SS- (jumlah elektron= Z+1=16+1=17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 atau [Ne] 3s2 3p5
Diagram orbitalnya parsialnya
3s
3p
Konfigurasi elektron untuk ion S2S2- (jumlah elektron= Z+2=16+2=18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 atau [Ne] 3s2 3p6
Diagram orbitalnya parsialnya
3s
3p
tambahan elektronnya
Jadi bilangan kuantumnya :
n=3; l=1; ml=+1; ms=-1/2
c) Konfigurasi elektron untuk atom Ag
Ag (Z=47) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10 atau [Kr] 5s1 4d10
Diagram orbitalnya parsialnya
5s
4d
elektron pada nilai n
tertinggi yang dilepas bila atom
Ag terionisasi
Konfigurasi elektron untuk ion Ag+
Ag+ (jumlah elektron= Z-1=47-1=46) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10
atau [Kr] 4d10
Diagram orbitalnya parsialnya
4d
Jadi bilangan kuantumnya :
n=4; l=2; ml=+2; ms=-1/2
d) Konfigurasi elektron untuk atom F
F (Z=9) 1s2 2s2 2p5 atau [He] 2s2 2p5
Diagram orbitalnya parsialnya
2s
2p
Konfigurasi elektron untuk ion FF- (jumlah elektron= Z+1=9+1=10) 1s2 2s2 2p6 atau [He] 2s2 2p6
Diagram orbitalnya parsialnya
2s
2p
tambahan elektronnya
Jadi bilangan kuantumnya :
n=2; l=1; ml=+1; ms=-1/2
6. Palladium (Pd, Z=46) bersifat diamagnetik. Gambarkan diagram orbital parsial untuk
menunjukkan yang mana di antara konfigurasi elektron berikut yang konsisten
dengan pernyataan tersebut !
a) [Kr] 5s2 4d8
b) [Kr] 4d10
c) [Kr] 5s1 4d9
Jawaban :
Gambar diagram orbital parsial:
a. [Kr] 5s2 4d8
5s
4d
5s
4d
5s
4d
b. [Kr] 4d10
1
9
c. [Kr] 5s 4d
Chemical species bersifat diamagnetik bila seluruh elektron yang dimilikinya
berpasangan sehingga tidak dapat ditarik oleh medan magnet eksternal. Jika dalam
pernyataan disebutkan bahwa Palladium (Z=46) bersifat diamagnetik maka
konfigurasi elektron yang sesuai yaitu b. [Kr] 4d10 agar seluruh elektronnya
berpasangan. Konfigurasi elektron pada point a dan c masih menunjukkan adanya
elektron yang tidak berpasangan, yang menandakan species tersebut bersifat
paramagnetik bukan diamagnetik.
7. Keduanya, Nitrogen dan Bismuth adalah anggota dari grup 5A (15). Yang mana yang
lebih logam? Jelaskan jawabanmu yang berhubungan dengan sifat-sifat atomik
(atomik properties) !
Jawaban :
Bismuth lebih logam jika dibandingkan dengan Nitrogen, meskipun keduanya samasama anggota dari grup 5A (15). Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan kecenderungan
tingkah laku metal dalam tabel periodik unsur. Metallic behavior menurun dari kiri ke
kanan, dan meningkat dari atas ke bawah pada tabel periodik. Bismuth dan Nitrogen
terletak pada grup yang sama di tabel periodik unsur, tetapi terletak pada periode
yang berbeda. Nitrogen terletak pada periode 2, sedangkan Bismuth terletak pada
periode 6, maka Bismuth terletak lebih bawah daripada Nitrogen pada tabel periodik
unsur. Unsur-unsur yang segolongan, energi ionisasinya semakin ke bawah semakin
kecil karena elektron terluarnya semakin jauh dari inti (gaya tarik inti semakin lemah)
akibat meningkatnya radius atom, sehingga elektron terluarnya semakin mudah
dilepaskan. Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron
terluar dari suatu atom. Oleh karena Bismuth terletak lebih bawah daripada Nitrogen
maka Bismuth memiliki radius atom yang lebih besar sehingga energi ionisasinya
menurun dan semakin mudah untuk melepaskan elektron terluarnya. Maka dari itulah
Bismuth bersifat lebih logam daripada Nitrogen, dimana lebih cenderung melepaskan
elektron dan memberikannya kepada yang non-logam.
8. Ketika cairan Benzena (C6H6) mendidih, apakah gasnya terdiri dari molekul, ion, atau
atom terpisah? Jelaskan secara ilmiah !
Jawaban :
Ketika cairan benzena (C6H6) mendidih, gas benzena yang terbentuk
merupakan molekul benzena. Hal ini terjadi karena peristiwa delokalisasi elektron
pada struktur atom benzena. Dengan adanya delokalisasi elektron, benzena lebih
stabil sekitar 150 kJ mol-1 dari seharusnya. Atau dengan kata lain, sekitar 150 kJ
untuk setiap 1 mol benzena harus disuplai untuk memutus delokalisasi. Energi panas
yang diberikan untuk mendidihkan cairan benzena tidak cukup untuk memutus
elektron yang terdelokalisasi. Oleh karena itu benzena dalam fase gas tetap berbentuk
molekul benzena. Peristiwa delokalisasi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.
Benzena
terbentuk
dari
atom
hidrogen(1s1)
dan
atom
karbon
(1s22s22px12py1). Setiap atom karbon harus berikatan dengan tiga atom yang lain (1
hidrogen dan 2 karbon) dan karena tidak memiliki elektron bebas yang cukup, salah
satu elektron pada pasangan elektron di 2s2 harus berpindah ke orbital 2p z yang
kosong. Seperti yang terjadi pada setiap ikatan karbon walau berikatan dengan
apapun juga.
Karena setiap karbon hanya bergabung dengan tiga atom yang lain, saat atom
karbon menghibridasikan orbital terluarnya sebelum membentuk ikatan, hanya
diperlukan hibridasi dari tiga dan bukannya empat. Elektron pada 2s dan 2p saja yang
dipakai. Sehingga tersisa satu buah elektron pada 2p.
Orbital yang baru dikenal sebagai hibrid sp2, karena terbentuk dari orbital s
dan 2 buah orbital p yang tersusun kembali. Ketiga orbital pada hybrid sp 2 tersusun
sehingga menjauh sejauh mungkin dari atom yang lain. Sehingga dihasilkan bentuk
datar/planar dengan sudut antar atom 120‹. Sisa dari p orbital tegak lurus dengan
ketiga atom tersebut.
Tiap
karbon kini
berbentuk
seperti diagram
disamping. Hal ini sama dengan apa yang terjadi pada eten.
Perbedaannya adalah pada benzena setiap karbon berikatan dengan dua
karbon lain, bukannya satu karbon yang lain. Setiap atom karbon menggunakan
hybrid sp2 nya untuk membentuk ikatan sigma dengan 2 karbon lain dan satu
hydrogen. Diagram selanjutnya menunjukkan bagaimana ikatan sigma terbentuk, dan
untuk sementara orbital p kita tingalkan.
Hanya sebagian dari cincin yang ditampilkan karena bila keseluruhan
digambar akan menghasilkan gambar yang menumpuk.
Perhatikan bahwa terjadi overlap pada elektron p di kedua sisinya. Di sisi
inilah ikatan pi yang menyebar di keseluruhan keliling cincin karbon terbentuk. Oleh
karena elektron tidak lagi berada diantara dua atom karbon tetapi pada keseluruhan
cincin, dapat dikatakan telah terjadi delokaslisasi elektron. Keenam elektron yang
terdelokalisasi berada di ketiga orbital molekul, 2 buah pada masing-masing orbital.
Pada gambar,
ikatan sigma ditunjukkan sebagai garis agar tidak
memusingkan.
Kedua cincin yang berada diatas dan
dibawah dari bentuk planar molekul mewakili orbital molekul. Kedua elektron yang
terdelokaslisasi dapat ditemukan pada c incin tersebut. Empat elektron yang juga
terdelokaslisasi berada pada kedua orbital molekul yang lain yang identik(namun
bukan di tempat yang sama ).
Benzena berbentuk segienam samasisi sebab semua ikatan identik.Dengan
adanya delokalisasi elektron berarti tidak adanya perbedaan pada ikatan tunggal dan
rangkap pada benzena.
Sumber referensi :
1. Buku ajar Kimia Umum yang disusun oleh Dr. Istadi, ST, MT dan Aprilina
Purbasari, ST, MT. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Undip 2008.
2. http://www.scribd.com/doc/35029574/ikatan-methan-pada-ethan