MODUL 1 KELAS X

A.Deskripsi
Modul ini disusun untuk memberikan pengenalan awal tentang unsur-unsur yang terdapat di alam yang telah tersusun secara teratur dalam suatu sistem periodik unsur.
Dengan mengenal unsur-unsur diharapkan siswa mampu memahami tentang atom sebagai bahagian terkecil penyusun unsur dan siswa semakin mengagumi kebesaran dan keMahaKuasaan Tuhan Yang Maha Esa setelah mengenal berbagai unsur yang ada di alam.

B.Petunjuk Penggunaan Modul
Penggunaan modul dikombinasikan dengan buku paket sebagai literatur utama maupun media pembelajaran lainnya.

C.Tujuan
Pada akhir pembelajaran siswa mampu :
1.Membandingkan perkembangan tabel periodik unsur untuk mengidentifikasi kelebihan dan kekurangannya.
2.Menjelaskan perkembangan teori atom untuk menunjukkan kelemahan dan kelebihan masing-masing teori atom.
3.Menjelaskan dasar pengelompokan unsur-unsur..
4.Menentukan partikel dasar (proton, elektron dan netron).
5.Menentukan konfigurasi elektron dan elektron valensi.
6.Menentukan hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam tabel periodik.
7.Menentukan massa atom relatif berdasarkan tabel periodik.
8.Mengklasifikasikan unsur ke dalam logam, non logam dan metaloid.
9.Menganalisis tabel, grafik untuk menentukan keteraturan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan keelektronegatifan.

D.Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar

Standar Kompetensi : Memahami struktur atom, sifat-sifat periodik unsur, dan ikatan kimia.

Kompetensi Dasar : Memahami struktur atom berdasarkan teori atom Bohr, sifat-sifat unsur, massa atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur dalam tabel periodik serta menyadari keteraturannya, melalui pemahaman konfigurasi elektron.

E. INDIKATOR
1.Membandingkan perkembangan tabel periodik unsur untuk mengidentifikasi kelebihan dan kekurangannya.
2.Menjelaskan perkembangan teori atom untuk menunjukkan kelemahan dan kelebihan masing-masing teori atom.
3.Menjelaskan dasar pengelompokan unsur-unsur.
4.Menentukan partikel dasar (proton, elektron dan netron)
5.Menentukan konfigurasi elektron dan elektron valensi
6.Menentukan hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam tabel periodik
7.Menentukan massa atom relatif berdasarkan tabel periodik
8.Mengklasifikasikan unsur ke dalam logam, non logam dan metaloid.
9.Menganalisis tabel, grafik untuk menentukan keteraturan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan keelektronegatifan

Uraian Materi

PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK

Sistem Periodik Unsur (SPU) adalah pengelompokan unsur berdasarkan sifat-sifatnya yang disajikan dalam bentuk tabel periodik.
Para ahli kimia yang pernah mengelompokkan unsur-unsur a.l. :
- J.W. Dobereiner (1828), mengelompokkan unsur yang mempunyai sifat sama, tiap kelompok terdiri dari 3 unsur yang disebut Triade. (Hukum Triade Dobereiner)
- John A. Newlands (1863), mengelompokkan unsur berdasarkan kenaikan massa atom. Setelah diteliti, unsur ke-8 mempunyai sifat yang mirip dengan unsur ke-1, unsur ke-9 mirip dengan unsur ke-2, demikian seterusnya. Kelemahannya : hanya cocok untuk unsur yang massa atomnya kecil. (Hukum Oktaf Newlands)
- L.Meyer dan Dimitri Mendeleyev (1869), mengelompokkan unsur menurut kenaikan massa atom relatifnya. (Sistem Periodik Mendeleyev)
- Henry G. Moseley (1914), mengelompokkan unsur menurut kenaikan nomor atom. Disebut juga Sistem Periodik Modern. Lajur yang horisontal disebut Periode, unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya. Lajur vertikal disebut Golongan, unsur-unsur disusun berdasarkan kemiripan sifat.


PERIODE DAN GOLONGAN

SPU modern terdiri dari 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan di bagi lagi menjadi 8 golongan A ( I A hingga VIII A) dan 8 golongan B ( I B hingga VIII B). Golongan A disebut golongan Utama, golongan B disebut golongan Transisi.
Menggunakan jembatan keledai dapat dengan mudah menghafal unsur-unsur golongan A (utama). Misalnya :
Gol. IA : Li, Na,K, Rb, Cs, Fr : Li Na Kawin RoBi Cs Frustasi
Gol. II A : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra : Beli Mangga Cari Sirsak Bawa Rambutan
Gol. III A : B, Al, Ga, In, Tl : Bulu Alis Gadis Indah Tekali
Gol. IV A : C, Si, Ge, Sn, Pb : Cewek Sini Genit Snang Playboy
Gol. V A : N, P, As, Sb, Bi : Nona Paling Asoy Sbagai Bintang
Gol. VI A : O, S, Se, Te, Po : Oh Susi Seneng Telur Polos
Gol VII A : F, Cl, Br, I, At : Feri Culun Brenang Ih Antik
Gol. VIII A : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn : He Nenek Ari Kriting Xenang Raun

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

- Model Atom Dalton (1803), mengemukakan bahwa semua materi mempunyai bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi, yang disebut Atom.
- Model Atom Thomson (1897), mengemukakan bahwa atom terdiri dari materi bermuatan (+) dan di dalamnya tersebar elektron , bagaikan roti kismis. Secara keseluruhan atom bersifat netral, jumlah muatan (+) = jumlah muatan (-).
- Model Atom Rutherford (1910), mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang bermuatan (+) dan massa atom terpusat pada inti. Elektron yang bermuatan (-) bergerak mengelilingi inti pada daerah yang tersebar disekeliling inti atom.
- Model Atom Bohr (1913), mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang bermuatan (+) dikelilingi oleh elektron pada lintasan tertentu. Dalam atom terdapat lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu tempat elektron beredar mengelilingi inti tanpa memancarkan / menyerap energi. Lintasan itu disebut juga Kulit Atom. Elektron dapat berpindah dari 1 kulit ke kulit yang lain disertai pemancaran atau penyerapan energi.
- Model Atom Modern (Mekanika Kuantum, de Broglie – Schrodinger, 1927), mengemukakan bahwa kedudukan elektron di sekeliling inti atom digambarkan dengan orbital. Gerakan partikel termasuk elektron merupakan Gelombang. Elektron bergerak mengelilingi inti pada tingkat energi tertentu.

PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM
1. Proton (+), P
2. Elektron (-), e
3. Neutron (netral, tak bermuatan), N

Lambang unsur secara umum di tulis :
A
X
Z

A = nomor massa Z = nomor atom X = lambang unsur
A = P + N Z = jumlah proton = jumlah elektron untuk unsur bebas
Maka : N = A - Z

KONFIGURASI ELEKTRON
Adalah penyusunan elektron berdasarkan tingkat energinya (kulit atom). Ada 2 cara penyusunan
1. Secara per kulit ( K, L, M, N)
2. Secara per sub kulit ( s, p, d, f)
Pengisian elektron-elektron dalam orbital mengikuti aturan-aturan sebagai berikut :
* Aturan Aufbau : pengisian elektron dimulai dari tingkat energi paling rendah (kulit K).
* Aturan Hund : dalam orbital-orbital yang setingkat, elektron-elektron tidak boleh berpasangan dahulu sebelum seluruh orbital setingkat terisi masing-masing oleh sebuah elektron.
* Prinsip larangan Pauli : dalam satu atom tidak mungkin ada 2 elektron mempunyai harga ke-4 bilangan kuantum yang sama.

Konfigurasi elektron Secara Per Kulit
Syarat : jumlah elektron maksimum per kulit = 2n pangkat 2
Kulit (n) ke 1 = K, jml elektron maksimum = 2(1)pangkat 2 = 2
Kulit (n) ke 2 = L, jml elektron maksimum = 2(2)pangkat 2 = 8
Kulit (n) ke 3 = M, jml elektron maksimum = 2(3)pangkat 2 = 18
Kulit (n) ke 4 = N, jml elektron maksimum = 2(4)pangkat 2 = 32

Contoh : 3Li = 2 1 ( K = 2 e- ; L = 1 e- )
12Mg = 2 8 2 (K = 2 e- ; L = 8 e- ; M = 2 e- )
19K = 2 8 8 1 (K = 2 e- ; L = 8 e- ; M = 8 e- ; N = 1 e- )
Konfigurasi ini berlaku untuk unsur-unsur golongan utama (A).

Konfigurasi elektron Secara Per Sub Kulit*
Ada 4 bilangan kuantum :
* Bilangan kuantum utama (n) : menyatakan kulit / tingkat energi
n = 1, 2, 3, 4, dan seterusnya
* Bilangan kuantum azimuth ( l ) : menyatakan sub kulit
l = 0 , sub kulit s ( maksimum 2 e- )
l = 1 , sub kulit p ( maksimum 6 e- )
l = 2 , sub kulit d ( maksimum 10 e- )
l = 3 , sub kulit f ( maksimum 14 e- )

* Bilangan kuantum magnetik (m) : menyatakan ukuran orbital.
Untuk l = 0, maka m = 0 (1 orbital)
Untuk l = 1, maka m = -1, 0, +1 (3 orbital)
Untuk l = 2, maka m = -2, -1, 0, +1, +2 (5 orbital)
Untuk l = 3, maka m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 (7 orbital)

* Bilangan kuantum spin (s) : menyatakan arah putaran elektron.
s = + 1/2 dan s = - 1/2
* dipelajari lebih detail pada kelas XI

Cara pengisian elektron :
1 (s) 2 (s) (p) 3 (s) (p) 4 (s) 3(d) 4(p) 5 (s) 4(d) 5(p) 6 (s) 4(f) 5(d) 6(p) 7 (s) 5(f) 6(d) 7(p)
Nb. Angka 1 sampai 7 = kulit ; sub kulit = s, p, d, f

Contoh :
7N konfigurasi elektronnya = 1s2 2s2p3 atau (2He) 2s22p3
25Mn konfigurasi elektronnya = 1s2 2s2p6 3s2p6 4s2 3d5 atau (18Ar) 3d54s2
30Zn konfigurasi elektronnya = 1s2 2s2p6 3s2p6 4s2 3d10 atau (18Ar) 3d104s2

ELEKTRON VALENSI (ev)
Yaitu elektron pada kulit terluar. Penentuannya berdasarkan konfigurasi elektronnya.
Contoh : 12Mg = 2 8 2 ; Kulit terluar adalah kulit ke-3, berisi 2 e-, maka ev = 2
19K = 2 8 8 1 ; Kulit terluar adalah kulit ke-4, berisi 1 e-, maka ev = 1
7N = 2 5 ; Kulit terluar adalah kulit ke-2, berisi 5 e-, maka ev = 5

Hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam tabel periodik

Golongan = jumlah elektron valensi ;
Periode = kulit terluar yang telah terisi elektron
Untuk unsur utama (A) bila elektron valensi menempati sub kulit s dan p, untuk unsur transisi (B) bila elektron valensi menempati sub kulit d atau f.
Contoh :

* 7N = 1s2 2s2p3 atau (2He) 2s22p3 ;
Kulit terluar adalah kulit ke-2, berisi 5 e-, ev = 5
Maka golongannya = V A ; periodenya = 2

* 19K = 2 8 8 1 atau (18Ar) 4s1 ;
Kulit terluar adalah kulit ke-4, berisi 1 e-, maka ev = 1
Maka golongannya = I A ; periodenya = 4

* 30Zn = 1s2 2s2p6 3s2p6 4s2 3d10 atau (18Ar) 3d104s2 ;
Kulit terluar adalah kulit ke-4, berisi 2 e-, maka ev = 2. elektron terakhir mengisi sub kulit 3d dan 4s maka terletak pada golongan transisi ; golongannya = II B ; periodenya = 4

Massa Atom Relatif ( Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr)

Massa atom relatif (Ar) unsur adalah perbandingan massa rata-rata satu atom unsur terhadap 1/12 massa satu atom isotop 12C. Satuan massa atom disingkat sma.

Massa molekul relatif (Mr) adalah perbandingan massa satu molekul unsur atau senyawa terhadap 1/12 massa satu atom 12C.

Molekul merupakan gabungan atom-atom, maka Mr = jumlah Ar atom-atom penyusunnya.
Contoh :
1. Hitunglah Mr H2O ! (Ar H = 1, O = 16)
Jawab : Mr = (2 x Ar H) + (1 x Ar O) = ( 2 x 1) + (1 x 16) = 2 + 16 = 18

2. Hitunglah Mr Fe2(SO4)3 ! ( Ar Fe = 56, S = 32, O = 16)
Jawab : Mr = (2 x Ar Fe) + (3 x Ar S) + (12 x Ar O)
= ( 2 x 56) + (3 x 32) + (12 x 16)
= 112 + 96 + 192 = 400
3. Hitunglah Mr Na2S2O3. 5H2O ! (Ar Na = 23, S = 32, O =16, H = 1)
Jawab : Mr = (2 x Ar Na) + (2 x Ar S) + (3 x Ar O) + (5 x Mr H2O)
= ( 2 x 23) + (2 x 32) + (3 x 16) + ( 5 x 18)
= 46 + 64 + 48 + 90 = 248

Sifat-sifat Unsur
Logam dan non logam :

Dalam sistem periodik, dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan, sifat logam berkurang dan sifat non logam bertambah. Unsur-unsur segolongan memiliki sifat yang mirip. Unsur peralihan yang bersifat semi logam-non logam disebut juga metalloid, contohnya silikon (Si).

Unsur-unsur golongan IA di sebut juga golongan logam Alkali.
Unsur-unsur golongan IIA di sebut juga golongan logam Alkali tanah.
Unsur-unsur golongan VIIA di sebut juga golongan gas Halogen.
Unsur-unsur golongan VIIIA di sebut juga golongan gas Mulia.

Sifat-sifat Keperiodikan Unsur

1. Jari-jari atom (jarak elektron terluar ke inti atom) :
Dalam sistem periodik, dari atas ke bawah jari-jari atom makin besar demikian sebaliknya dari kiri ke kanan jari-jari atom makin kecil.

2. Keelektronegatifan (kecenderungan suatu atom untuk menarik elektron) :
Dalam sistem periodik, dari atas ke bawah keelektronegatifan makin kecil demikian sebaliknya dari kiri ke kanan keelektronegatifan makin besar.

3. Energi Ionisasi (nilai energi minimum yang diperlukan atom netral berwujud gas untuk melepas sebuah elektron terluar/yang treikat paling lemah untuk membentuk ion positif) : Dalam sistem periodik, dari atas ke bawah energi ionisasi makin kecil demikian sebaliknya dari kiri ke kanan energi ionisasi makin besar.

4. Afinitas Elektron (energi yang dibebaskan oleh suatu atom berwujud gas ketika menerima sebuah elektron) : dalam sistem periodik, dari kiri ke kanan afinitas elektron makin besar untuk golongan : VIIA > VIA > VA

C. Rangkuman
1. Sistem Periodik Unsur (SPU) adalah pengelompokan unsur berdasarkan sifat-sifatnya yang disajikan dalam bentuk tabel periodik.

2 Henry G. Moseley (1914), mengelompokkan unsur menurut kenaikan nomor atom. Disebut juga Sistem Periodik Modern. Lajur yang horisontal disebut Periode, unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya. Lajur vertikal disebut Golongan, unsur-unsur disusun berdasarkan kemiripan sifat.

3 Model Atom Modern (Mekanika Kuantum, Broglie – Schrodinger, 1927) Elektron bergerak mengelilingi inti pada tingkat energi tertentu.
A
4 Lambang unsur secara umum di tulis : X
Z
A = nomor massa Z = nomor atom X = lambang unsur
A = P + N Z = jumlah proton = jumlah elektron untuk unsur bebas

5 Konfigurasi elektron adalah penyusunan elektron berdasarkan tingkat energinya (kulit atom).

6 Elektron valensi yaitu elektron pada kulit terluar. Penentuannya berdasarkan konfigurasi elektronnya.

7 Hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam tabel periodik :
Golongan = jumlah elektron valensi ; Periode = kulit terluar yang telah terisi elektron.

8 Massa molekul relatif (Mr) = jumlah Ar atom-atom penyusunnya.

9 Dalam sistem periodik, dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan, sifat logam berkurang dan sifat non logam bertambah.

10 Sifat-sifat Keperiodikan Unsur : jari-jari atom, keelektronegatifan, energi ionisasi, afinitas elektron.