makalah GAS MULIA DAN STRUKTUR ATOM (kimia dasar)

Disini dibahas tentang pengertian GAS MULIA DAN STRUKTUR ATOM.

GAS MULIA

1.     PENGERTIAN GAS MULIA

    Gas mulia adalah unsur-unsur golongan VIIIA (18) dalam tabel periodik. Disebut mulia karena unsur-unsur ini sangat stabil (sangat sukar bereaksi). Unsur pertama gas mulia yang ditemukan adalah argon, yang ditemukan oleh seorang kimiawan inggris bernama Sir William Ramsey.Tidak ditemukan satupun senyawa alami dari gas mulia. Menurut Lewis, kestabilan gas mulia tersebut disebabkan konfigurasi elektronnya yang terisi penuh, yaitu konfigurasi oktet (duplet untuk Helium). Kestabilan gas mulia dicerminkan oleh energi ionisasinya yang sangat besar, dan afinitas elektronnya yang sangat rendah (bertanda positif). Para ahli zaman dahulu yakin bahwa unsur-unsur gas mulia benar-benar inert. Pendapat ini dipatahkan, setelah pada tahun 1962, Neil Bartlett, seorang ahli kimia dari Kanada berhasil membuat senyawa xenon, yaitu XePtF₆. Sejak itu, berbagai senyawa gas mulia berhasil dibuat.

Gas mulia adalah gas yang mempunyai sifat lengai, tidak reaktif, dan susah bereaksi dengan bahan kimia lain. Gas mulia banyak digunakan dalam sektor perindustrian. Berikut adalah gas-gas mulia:

• Helium
• Neon
• Argon
• Kripton
• Xenon
• Radon

A.    IKATAN ION

Ikatan ion (atau ikatan elektrokovalen) adalah jenis ikatan kimia yang dapat terbentuk antara ion-ion logam dengan non-logam (atau ion poliatomik seperti amonium) melalui gaya tarik-menarik elektrostatik. Dengan kata lain, ikatan ion terbentuk dari gaya tarik-menarik antara dua ion yang berbeda muatan.

a.     Memahami Konsep Ikatan ion

Ikatan ion adalah tidak lain hanyalah jenis pembentukan ikatan kimia yang melibatkan transfer lengkap elektron dari satu atom ke yang lain. Ketika atom akan kehilangan atau bertambah elektron, mereka menjadi ion yang bermuatan berbeda atau ion bermuatan berlawanan. Ion yang diisi kemudian tertarik terhadap satu sama lain karena gaya elektrostatik, yang membawa ion bermuatan sebaliknya bersama-sama, sehingga membentuk ikatan ion.

Contoh :

Contoh yang paling umum dari ikatan ion adalah pembentukan natrium klorida di mana sebuah atom natrium menggabungkan dengan atom klorin.

Mari kita lihat pada konfigurasi elektronik masing-masing.

Natrium (Na): 2,8,1 dan Klorin (Cl): 2, 8, 7.

Dengan demikian, kita melihat bahwa sebuah atom klorin membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi terdekat yaitu gas mulia Argon (2,8,8). Sebuah atom natrium, di sisi lain, membutuhkan untuk menyingkirkan elektron tunggal di kulit terluar untuk memperoleh konfigurasi terdekat mulia yaitu gas Neon (2,8).

Ikatan Ion pada Natrium klorida (NaCl)

Dalam skenario seperti itu, atom natrium menyumbangkan elektron terluar pada atom klorin, yang hanya membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi oktet. Ion natrium menjadi bermuatan positif karena kehilangan elektron, sedangkan ion klorida menjadi bermuatan negatif karena penambahan sebuah elektron tambahan. Ion yang bermuatan berlawanan terbentuk, tertarik satu sama lain dan mengakibatkan membentuk ikatan ion.

b.    Ciri Karakteristik Ikatan ion

Keberadaan ikatan ion mempengaruhi sifat kimia dan fisik dari senyawa yang dihasilkan. Ada ada beberapa karakteristik menonjol dari ikatan ion dan di sini adalah daftar dari beberapa karakteristik berikut:

1.     Karena dari kenyataan bahwa logam cenderung kehilangan elektron dan non-logam cenderung untuk mendapatkan elektron, ikatan ion yang umum antara logam dan non-logam. Oleh karena itu, tidak seperti ikatan kovalen yang hanya dapat terbentuk antara non-logam, ikatan ion dapat terbentuk antara logam dan non-logam.

2.     Sementara penamaan senyawa ion, nama logam selalu datang pertama dan nama non-logam datang kedua. Misalnya, dalam kasus natrium klorida (NaCl), natrium merupakan logam sedangkan klorin adalah non-logam.

3.     Senyawa yang mengandung ikatan ion mudah larut dalam air serta beberapa pelarut polar lainnya. Ikatan ion, dengan demikian, memiliki efek pada kelarutan senyawa yang dihasilkan.

4.     Ketika senyawa ion dilarutkan dalam pelarut untuk membentuk larutan homogen, larutan cenderung untuk menghantarkan listrik.

5.     Ikatan ion memiliki efek pada titik leleh senyawa juga, karena senyawa ion cenderung memiliki titik leleh yang lebih tinggi, yang berarti bahwa ikatan ion tetap stabil untuk rentang suhu yang lebih besar.

B.    IKATAN KOVALEN

Ikatan Kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).

Pembentukan ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion. Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama. Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).

 

1.     Jenis-Jenis Ikatan Kovalen

·       Ikatan Kovalen Tunggal

Contoh:

1H = 1

9F = 2, 7

Atom H memiliki 1 elektron valensi sedangkan atom F memiliki 7 elektron valensi. Agar atom H dan F memiliki konfigurasi elektron yang stabil, maka atom H dan atom F masing-masing memerlukan 1 elektron tambahan (sesuai dengan konfigurasi elektron He dan Ne). Jadi, atom H dan F masing-masing meminjamkan 1 elektronnya untuk dipakai bersama.

·       Ikatan Kovalen Rangkap Dua

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom O dengan O membentuk molekul O₂

Konfigurasi elektronnya :

₈O= 2, 6

Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan elektron sebanyak 2. Ke-2 atom O saling meminjamkan 2 elektronnya, sehingga ke-2 atom O tersebut akan menggunakan 2 pasang elektron secara bersama.

·       Ikatan Kovalen Rangkap Tiga

Contoh:

Ikatan yang terjadi antara atom N dengan N membentuk molekul N2

Konfigurasi elektronnya :

7N = 2, 5

Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3. Ke-2 atom N saling meminjamkan 3 elektronnya, sehingga ke-2 atom N tersebut akan menggunakan 3 pasang elektron secara bersama.

·       Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ

Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.

Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.

Contoh:

Terbentuknya senyawa BF3 – NH3

·       Polarisasi Senyawa Kovalen

Ikatan kovalen dapat mengalami polarisasi, maka dari itu dikenal ada 2 :

ü  Ikatan kovalen polar

ü  Ikatan kovalen nonpolar

Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom.

Contoh 1 :

Molekul HCl

Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H. Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).

Suatu ikatan kovalen dikatakan nonpolar jika PEI (pasangan

elektron ikatan) tertarik sama kuat ke semua atom.Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan. Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom.

         

STRUKTUR ATOM

2.     Pengertian Stuktur Atom

Atom adalah partikel terkecil penyusun materi.Atom terdiri atas beberapa partikel dasar, yaitu elektron, proton, dan neutron.Adanya partikel-partikel inilah yang menyebabkan atom mempunyai sifat listrik, sebab elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan.Atom unsur yang satu berbeda dengan atom unsur yang lain disebabkan adanya perbedaan susunan partikel subatom yang menyusunnya.

a)    Elektron

Tahun 1838, Michael Faraday mengemukakan bahwa atom memupnyai muatan listrik. Atom-atom gas hanya dapat menghantarkan listrik dan menyala terang  pada tekanan rendah dan tegangan tinggi.Tahun 1858, Heinrich Geissler dan  Julius Plucker membuat percobaan dengan mengunakan dua plat logam. Plat yang bermuatan positif disebut anode dan plat yang bermuatan negatif disebut katode.Kedua plat kemudian ditempatkan dalam tabung gelas yang dihampakan, dimana kemudian kedalamnya dimasukkan gas bertekanan rendah. Ketika dihubungkan dengan listrik tegangan tinggi, maka timbullah pancaran sinar dari katodemenuju anode.Sinar itulah yang disebut sinar katode.
Pada tahun 1891, George J. Stoney menamakan partikel sinar katode dengan nama elektron.Selanjutnya pada tahun 1897, Joseph John Thomson mengganti katode yang digunakan Geissler dan Plucker dengan berbagaimacam logam yang ternyata menghasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa memang betul bahwa elektron merupakan partikel penyusun atom.           

J.JThomson juga berhasil menemukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron yaitu  C g-1. Hasil eksperimen Thomson ditindaklanjuti oleh Robert Andrew Millikan pada tahun 1908 yang dikenal dengan Model Percobaan Tetes Minyak Millikan, yang berhasil menemukan muatan elektron yaitu sebesar 1,6.10-19 Coulumb.Berdasarkan ekperimen tersebut di atas, maka massa elektron (m) dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut :

maka
Massa elektron (m)      =     
                                 =       9,11.10-28 g
Sehingga massa elektron adalah 9,11.10-28 gram, harga ini kira-kira  massa atom hidrogen.
Dari beberapa percobaan yang dilakukan diketahui beberapa sifat sinar katode yaitu sebagai berikut :

1.      Dipancarkan oleh plat bermuatan negatif dalam tabung hampa apabila dilewati listrik bertegangan tinggi.

2.      Berjalan dalam garis lurus

3.      Dapat memendarkan berbagai jenis zat termasuk gelas

4.      Bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet

5.      Memiliki sifat cahaya dan sifat materi

6.      Tidak tergantung pada jenis gas dan jenis elektrode.

b)    Proton
Tahun 1886, Eugene Goldstein membuat percobaan yang sama seperti yang dilakukan J.J Thomson, tetapi dengan memberi lubang pada katode dan mengisi tabung dengan gas hidrogen. Dari percobaan ini didapat sinar yang diteruskan merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif (dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif) yang disebut sinar anode. Sinar anode yang bermuatan positif ini selanjutnya disebut proton.
Beberapa sifat sinar anode yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :

1)    Dibelokkan dalam medan listrik dan medan magnet

2)    Merupakan radiasi partikel

3)    Bermuatan positif

4)    Bergantung pada jenis gas dalam tabung

Apabila muatan proton adalah 1,6022.10-19 C, maka massa proton dapat ditentukan sebagai berikut : maka

Massa proton (m)         =    

                                   =  1,6726.10-24 g

Sehingga massa proton adalah 1,6726.10-24 gram, harga ini kira-kira 1.836 x massa elektron =1,007276

c)     Neutron

Tahun 1932, James Chadwick melakukan ekperimen/percobaan dengan menembakkan partikel alfa (a) pada lempeng berilium (Be), ternyata setelah ditembakkan dengan partikel tersebut, berilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus besar dan tidak dipengaruhi oleh medan listrik, hal ini membuktikan bahwa ada partikel inti yang massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan sehingga partile itu ia beri nama sebagai neutron. Proton dan elektron adalah partikel penyusun inti atom yang dikenal dengan istilah nukleon.

A.    TEORI ATOM THOMSON DAN RUTHERFORD

1.     Teori Atom Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom Dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

"Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron"

Model atom ini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal.

Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

 

Percobaan Sinar Katode

      

2.     Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1.     Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan

2.     Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.

3.     Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut:

 

Percobaan Rutherford

 

Kelemahan
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

B.    STRUKTUR ATOM DAN TEORI ATOM BOHR

1.     Teori Atom Bohr

Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1.     Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

2.     Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3.     Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.

4.     Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektronatau tingkat energi.Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

 

Percobaan Bohr

Kelemahan
Model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack

C.    TEORI  ATOM MEKANIK GELOMBANG

 

Perkembangan model atom terbaru dikemukakan oleh model atom berdasarkan mekanika kuantum. Penjelasan ini berdasarkan tiga teori yaitu:

1)    Teori dualisme gelombang partikel elektron yang dikemukakan olehde Brogliepada tahun 1924

2)    Azas ketidakpastian yang dikemukakan oleh Heisenberg pada tahun 1927

3)    Teori persamaan gelombang oleh Erwin Schrodingerpada tahun 1926

Menurut model atom ini, elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu sehingga lintasan yang dikemukakan oleh Bohr bukan suatu kebenaran.Model atom ini menjelaskan bahwa elektron-elektron berada dalam orbita-orbital dengan tingkat energi tertentu.Orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom.

D.    SIFAT ATOM

Ø  Atom stabil adalah atom yang memiliki muatan  listrik netral.

Ø  Atom memiliki sifat kimia yang memungkinkan terjadinya ikatan antar atom.

Ø  Atom memancarkan dan mengemisikan  gelombang elektromagnetik dengan energi dan momentum yang diskrit.

Ø  Hasil eksperimen menunjukan bahwa massa atom  terkonsentrasi pada inti yang bermuatan positif.

Ø  Atom memiliki momentum sudut dan sifat  magnetik.

selamat membaca, semoga bermanfaat :)