Pembahasan Lambang Atom UM UGM 2017 Kimia Kode 713

Soal yang Akan Dibahas

Atom A mempunyai 11 proton dan 12 neutron, sedangkan atom B mempunyai massa atom 16 dan mengandung 8 neutron. Jika A dan B berikatan, molekul yang terbentuk mempunyai massa molekul sebesar ....
A). $ 62 \, $ B). $ 55 \, $ C). $ 49 \, $ D). $ 47 \, $ E). $ 31 $

$\clubsuit $ Pembahasan
Konsep untuk menjawab soal tersebut adalah:
Suatu atom mempunyai 3 partikel dasar penyusun yaitu proton, elektron dan neutron. Dimana suatu atom dilambangkan dengan:
              $ _Z^AX $
Keterangan: X = lambang atom
A = nomor massa
Z = nomor atom

       Nomor atom menunjukkan jumlah muatan positif dalam inti atom (jumlah proton). Menurut Henry Moseley (1887-1915) jumlah muatan positif setiap unsur bersifat karakteristik, jadi unsur yang berbeda akan mempunyai nomor atom yang berbeda.

       Untuk jumlah muatan positif (nomor atom) diberi lambang Z. Jika atom bersifat netral, maka jumlah muatan positif (proton) dalam atom harus sama dengan jumlah muatan negatif (elektron). Jadi, nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron. Massa atom dinyatakan sebagai nomor massa dan diberi lambang A.
Jadi, nomor massa = jumlah proton + jumlah netron.

Sehingga dari soal tersebut dapat diketahui: atom A dengan 11 proton dan 12 neutron, bisa dilambangkan:
$_{11}^{(11+12)}A \rightarrow _{11}^{23}A \rightarrow \, $ yang mempunyai konfigurasi elektron: 2, 8, 1. Sehingga A dengan nomor atom 11 pada sistem periodik unsur adalah Na, dengan Ar = 23.

Atom B mempunyai massa atom 16 dan mengandung 8 neutron, bisa dilambangkan:
$_{(16-8)}^{16)}B \rightarrow _8^{16}B \rightarrow \, $ yang mempunyai konfigurasi elektron: 2,6. Sehingga B dengan nomor atom 8 pada sistem periodik unsur adalah O, dengan Ar = 16.

Molekul yang bisa terbentuk dari unsur Na dan O adalah Na$_2$O. sehingga Mr dari Na$_2$O adalah:
Mr Na$_2$O = (2 $ \times $ Ar Na) + (1 $ \times $ Ar O)
Mr Na$_2$O = (2 $ \times $ 23) + (1 $ \times $ 16)
Mr Na$_2$O = 46 + 16
Mr Na$_2$O = 62.
Sehingga jawaban yang tepat untuk soal ini adalah A.

Soal dan Pembahasan UM UGM 2017 Kimia Kode 713

Nomor 1

Atom A mempunyai 11 proton dan 12 neutron, sedangkan atom B mempunyai massa atom 16 dan mengandung 8 neutron. Jika A dan B berikatan, molekul yang terbentuk mempunyai massa molekul sebesar ....
A). $ 62 \, $ B). $ 55 \, $ C). $ 49 \, $ D). $ 47 \, $ E). $ 31 $

Nomor 2

Sukrosa ($C_{12}H_{22}O_{11}$) dapat dioksidasi dengan asam sulfat pekat ($H_2SO_4$) menghasilkan karbon (C) dan uap air (H$_2$O). Jika 342 gram sukrosa direaksikan dengan asam sulfat pekat berlebih maka volume uap air yang dihasilkan pada keadaan STP adalah .... (diketahui Ar C=12, H=1, O=16)
A). 61,6 L
B). 123,2 L
C). 184,8 L
D). 246,4 L
E). 308 L

Nomor 3

Jika dalam reaksi:
$2HCl + Zn \to ZnCl_2 + H_2 $
Digunakan 25,0 mL larutan HCl 4,0M untuk menghasilkan gas H$_2$ maka logam Zn (Ar=65) yang diperlukan untuk bereaksi secara sempurna adalah ....
A). 1,65 g
B). 3,3 g
C). 6,5 g
D). 13,0 g
E). 26,0 g

Nomor 4

Batu kapur sebanyak 25 gram yang mengandung CaCO$_3$ (Mr=100) dan zat pengotor dilrutkan dalam air panas hingga sempurna menghasilkan Ca(OH)$_2$(aq), H$_2$O (l), dan CO$_2$(g). jika larutan ini tepat dinetralkan dengan 200 mL larutan HCl 2M, maka prosentase massa CaCO$_3$ dalam batuan adalah:
A). 40%
B). 50%
C). 60%
D). 80%
E). 90%

Nomor 5

Untuk reaksi pembakaran metana (CH$_4$) seperti berikut ini (belum setara):
CH$_4$(g) + O$_2$(g) $ \rightarrow $ CO$_2$(g) + H$_2$O(g)
Diketahui $\Delta$H$_f^0$ CH$_4$(g); CO$_2$(g); dan H$_2$O(g) berturut-turut adalah 74,9 kJ/mol; -393,5 kJ/mol; dan -241,8 kJ/mol. $\Delta$H pembakaran 32 gram metana (Mr=16) sebesar ....
(A) -1604,4 kJ
(B) -802,2 kJ
(C) -401,1 kJ
(D) +802,2 kJ
(E) +1604,4 kJ

Nomor 6

Reaksi dekomposisi berikut terjadi di dalam air bag mobil.
2NaN$_3$(s) $ \rightarrow $ 3N$_2$(g) + 2Na(s) $\Delta$H= -43,5kJ
Panas pembentukan $\Delta$H$_f^0$ untuk NaN$_3$ adalah ....
(A) -43,5 kJ
(B) -21,8 kJ
(C) 21,8kJ
(D) 43,5kJ
(E) 10,9kJ

Nomor 7

Diketahui data percobaan penentuan orde reaksi sebagai berikut:

Waktu reaksi pada saat konsentrasi [X] dan [Y] masing-masing 0,2 M adalah ....
(A) 2 menit
(B) 3 menit
(C) 4 menit
(D) 5 menit
(E) 6 menit

Nomor 8

Pada suhu tertentu dalam ruang tertutup yang bertekanan 6,25 atm terdapat dalam keadaan setimbang 0,5 mol gas SO$_2$; 0,5 mol gas SO$_3$; dan 0,25 mol gas O$_2$ dengan reaksi:
2SO$_3$(g) $ \rightarrow $ 2SO$_2$(g) + O$_2$(g).
Harga Kp pada suhu tersebut adalah ....
(A) 11,50 atm
(B) 6,25 atm
(C) 2,50 atm
(D) 1,25 atm
(E) 0,625 atm

Nomor 9

Diketahui Ksp Cd(OH)$_2$ adalah $ 25 \times 10^{-14}$. Jika pH suatu larutan garam CdCl$_2$ 0,00025 M dinaikkan dengan menambahkan padatan NaOH, maka endapan Cd(OH)$_2$ akan terbentuk setelah pH larutan lebih dari ....
(A) 9
(B) 10
(C) 11
(D) 12
(E) 13

Nomor 10

Atom karbon yang memiliki orbital hibrida $ sp^3 $ terdapat pada molekul ....
(A) Benzena, C$_6$H$_6$
(B) Etana, C$_2$H$_6$
(C) Etena, C$_2$H$_4$
(D) Etuna, C$_2$H$_2$
(E) Fenol, C$_6$H$_6$O

Nomor 11

Dalam reaksi fisi di bawah ini, produk yang belum diketahui adalah ....
$_{92}^{235}U+ _0^1n \, \rightarrow \, _{53}^{139}I + 2 _0^1n + ..... $
(A) $_{39}^{89}Y $
(B) $_{39}^{95}Y $
(C) $_{42}^{95}Mo $
(D) $_{42}^{94}Mo $
(E) $_{40}^{94}Zr $

Nomor 12

Pada reaksi HNO$_3$ + H$_2$SO$_4 \rightarrow $ NO$_2^+ $ + HSO$_4^- $ + H$_2$O, asam nitrat berperan sebagi basa.
                                    SEBAB
Pada reaksi tersebut asam nitrat menerima proton dari asam sulfat.

Nomor 13

Hukum kesetimbangan untuk reaksi penguraian PCl$_5$
menjadi PCl$_3$ dan Cl$_2$ adalah $ K = \frac{[PCl_3][Cl_2]}{PCl_3} , $
PCl$_5$(g) $ \leftrightharpoons $ PCl$_3$(g) + Cl$_2$(g)
                                    SEBAB
PCl$_5$ dan PCl$_3$ memiliki geometri masing-masing trigonal bipiramida dan trigonal piramida.

Nomor 14

Pada elektrolisis leburan NaCl, gas H$_2$ akan terbentuk di katoda
                                    SEBAB
Ion Na$^+$ sangat sulit tereduksi menjadi logam Na.

Nomor 15

Laju reaksi berbanding lurus dengan suhu reaksi.
                                    SEBAB
Semakin tinggi suhu reaksi, maka energi kinetik molekul semakin besar sehingga dapat menurunkan energi aktivasi.

Nomor 16

Jika 20 asam amino alanin (H$_3$C - CH(NH$_2$) - CO$_2$H) terpolimerisasi kondensasi membentuk protein, maka pernyataan berikut ini yang benar adalah .... (Mr alanin = 89, H$_2$O = 18)
(1) Akan dihasilkan 20 molekul air
(2) Alanin bersifat optis aktif
(3) Akan dihasilkan protein dengan berat molekul 1780
(4) Terbentuk protein yang dapat diuji dengan reagen biuret

Nomor 17

Pada baterai mobil, arus listrik dihasilkan dari reaksi redoks. Pernyataan yang benar mengenai baterai mobil adalah ....
(1) PbO$_2$ bertindak sebagai katoda
(2) Besarnya arus tergantung pada luas area elektroda
(3) PbO bertindak sebagai anoda
(4) H$_2$SO$_4$ berfungsi sebagai elektrolit

Nomor 18

Jika ke dalam 100mL NH$_3$(aq) 0,2 M ditambahkan 100mL larutan asam sulfat 0,1M, maka pernyataan yang benar berikut ini adalah .... (Kb NH$_3$(aq) = $ 2 \times 10^{-5}$)
(1) pH larutan sebelum ditambah asam adalah $ 3- \log 2 $
(2) campuran tersebut adalah larutan penyangga
(3) konsentrasi garam yang terjadi adalah 0,2 M
(4) campuran tersebut mempunyai pH kurang dari 7

Nomor 19

di antara senyawa-senyawa alkohol berikut yang dapat dioksidasi menghasilkan keton (alkanon) adalah ....
(1) 2-metil-1-butanol
(2) 2,2-dimetil-1-propanol
(3) 3-metil-1-butanol
(4) Sikloheksanol

Nomor 20

Jika atom dari unsur Y dapat membentuk ion Y$^{2+}$, maka pernyataan yang benar untuk unsur Y adalah ....
(1) Dapat membentuk oksida logam
(2) Termasuk golongan II atau logam transisi
(3) Dapat membentuk ikatan ionic
(4) Mudah larut dalam air

Catatan : Pembahasan soal-soal ini akan kita lengkapkan secara bertahap.

Bentuk dan Orientasi Orbital

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Bentuk dan Orientasi Orbital. Energi dan bentuk orbital diturunkan dari persamaan gelombang ($\Psi$ = psi), sedangkan besaran pangkat dua ($\Psi ^2 $) dari persamaan gelombang menyatakan rapatan muatan atau peluang menemukan elektron pada suatu titik dan jarak tertentu dari inti. Bentuk orbital tergantung pada bilangan kuantum azimuth (l), artinya orbital dengan bilangan kuantum azimuth yang sama akan mempunyai bentuk yang sama. Orbital 1s, 2s, dan 3s akan mempunyai bentuk yang sama, tetapi ukuran atau tingkat energinya berbeda. Dengan memahami uraian berikut, kalian akan mengetahui bentuk orbital s, p, d, dan f.

Orbital s

       Orbital yang paling sederhana adalah orbital s. Setiap subkulit s terdiri atas 1 buah orbital yang berisi 2 elektron. Orbital s berbentuk bola simetri yang menunjukkan bahwa electron memiliki kerapatan yang sama, jika jarak dari inti atom juga sama. Semakin jauh letak elektron dari inti atom, kerapatannya semakin rendah.

       Nilai bilangan kuantum utama suatu orbital memengaruhi ukuran orbital. Semakin besar nilai bilangan kuantum utama, ukuran orbitalnya juga semakin besar. Berikut ini adalah bentuk orbital dari orbital s:

Gambar: bentuk orbital s

Orbital p

       Bentuk orbital p seperti balon terpilin. Kepadatan elektron tidak tersebar merata, melainkan terkonsentrasi dalam dua daerah yang terbagi sama besar dan terletak pada dua sisi berhadapan dari inti yang terletak di tengah.

       Rapatan muatan elektron orbital 2p adalah nol pada inti, meningkat hingga mencapai maksimum di kedua sisi, kemudian menurun mendekati nol seiring dengan bertambahnya jarak dari inti. Setiap subkulit p ( l = 1) terdiri dari tiga orbital yang setara sesuai dengan tiga harga m untuk l = 1, yaitu -1, 0, dan +1. Masing-masing diberi nama $p_x, \, p_y$, dan $p_z$.

Gambar: orbital $p_x, \, p_y$, dan $p_z$

       Subkulit p terdiri atas 3 orbital, tiap orbital mempunyai bentuk yang sama. Perbedaan ketiga orbital terletak pada arah, dimana terkonsentrasinya kepadatan elektron. Biasanya orbital p digambarkan menggunakan satu kumpulan sumbu x, y, dan z, sehingga diberi tanda $p_x, \, p_y$, dan $p_z$.

Gambar: orbital p dengan satu kumpulan sumbu

Orbital d

       Setiap subkulit d terdiri atas 5 orbital dengan bentuk kelima orbital yang tidak sama. Orientasi orbital d dilambangkan dengan $d_{xy}, \, d_{xz}, \, d_{yz}, \, d_{x^2-y^2} \, $ dan $d_{z^2}$. Empat orbital mempunyai bentuk yang sama dan setiap orbital mempunyai 4 "lobe" kepadatan elektron. Adapun perbedaannya terletak pada arah berkumpulnya kepadatan elektron. Sementara itu, satu orbital lagi mempunyai bentuk berbeda, tetapi memiliki energi yang sama dengan keempat orbital d lainnya. Seperti pada gambar di bawah ini:

Orbital f

       Orbital f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara. Orbital ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.

Orbital f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tiga kelompok, yaitu
1) kelompok pertama : $f_{xyz}$
2) kelompok kedua : $f_{(x(z^2-y^2))} f_{(y(z^2-x^2))},f_{(z(x^2-y^2))}$
3) kelompok ketiga : $f_{(x^3)},f_{(y^3)},f_{(z^3)}$.

Gambar: bentuk orbital f
Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. S

       Demikian pembahasan materi Bentuk dan Orientasi Orbital dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan struktur atom 1 atau struktur atom 2. Semoga materi ini bisa bermanfaat untuk kita semua. Terima Kasih.

Kaidah Penentuan Konfigurasi Elektron

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Kaidah Penentuan Konfigurasi Elektron. Konfigurasi elektron menggambarkan susunan elektron dalam orbital-orbital atom. Dengan mengetahui konfigurasi elektron, jumlah elektron pada kulit terluar dapat ditentukan. Banyaknya jumlah elektron terluar dari suatu atom menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur. Berikut ini ada beberapa kaidah yang harus diketahui pada penentuan konfigurasi elektron, yaitu: prinsip Aufbau, kaidah Hund, dan azas larangan Pauli.

Prinsip Aufbau

       Pada uraian sebelumnya, telah diketahui bahwa elektron menempati kulit atom berdasarkan tingkat energinya. Dengan demikian, pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi. Prinsip ini dikenal dengan prinsip Aufbau. Keadaan ketika elektron mengisi kulit dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground state). Urutan pengisian elektron dapat kalian perhatikan pada gambar berikut ini:

Gambar: urutan tingkat energi

       Urutan orbital berdasarkan tingkat energi mengacu pada urutan arah panah, yaitu 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya. Dari urutan tersebut terlihat bahwa tingkat energi 3d lebih besar dibandingkan tingkat energi 4s. Jadi, setelah 3p penuh, elektron akan mengisi subkulit 4s terlebih dahulu sebelum subkulit 3d.

       Pada saat pengisian elektron, subkulit dengan tingkat energi terendah diisi penuh terlebih dahulu, kemudian sisa elektron akan menempati subkulit dengan tingkat energi lebih tinggi. Misalnya, pada atom hidrogen, elektron terletak pada subkulit 1s. jadi, orbital ini mempunyai tingkat energi paling rendah. Karena atom hidrogen mempunyai satu elektron, maka kita tulis 1s$^1$ untuk menunjukkan konfigurasi atom hidrogen.

Contoh soal:
Tentukan konfigurasi elektron unsur-unsur berikut berdasarkan prinsip Aufbau!
1. $_{11}$Na
2. $_{15}$P
3. $_{26}$Fe
4. $_{36}$Kr
Jawab:
1. 1s$^2$ 2s$^2$ 2p$^6$ 3s$^1$
2. 1s$^2$ 2s$^2$ 2p$^6$ 3s$^2$ 3p$^3$
3. 1s$^2$ 2s$^2$ 2p$^6$ 3s$^2$ 3p$^6$ 4s$^2$ 3d$^6$
4. 1s$^2$ 2s$^2$ 2p$^6$ 3s$^2$ 3p$^6$ 4s$^2$ 3d$^{10}$ 4p$^6$

Aturan Hund

       Hund menyatakan bahwa elektron yang mengisi subkulit dengan jumlah orbital lebih dari satu akan tersebar pada orbital yang mempunyai kesamaan energi (equa-energy orbital) dengan arah putaran spin yang sama.

       Subkulit yang mengandung orbital lebih dari satu adalah orbital p, d, dan f. pengisian elektron menurut Aturan Hund dimulai dengan mengisi satu elektron pada tiap-tip orbital dengan arah putaran (spin) yang sama. Setelah semua orbital terisi satu elektron, elektron sisanya akan mengisi orbital dengan arah putaran (spin) yang berlawanan, sehingga orbital terisi pasangan elektron.

Contoh:
Tentukan diagram orbital untuk unsur-unsur berikut ini:
1. $_7$N
2. $_9$F
3. $_{24}$Cr
Jawab:

Konfigurasi elektron Cr menurut aturan Hund berbeda dengan konfigurasi elektron hasil percobaan. Berdasarkan percobaan, konfigurasi $_{24}Cr = (Ar) \, 3d^5 \, 4s^1 \, $ sehingga diagram orbitalnya adalah:

Ternyata subkulit d lebih stabil pada keadaan tepat terisi penuh atau tepat setengah penuh. Atom $_{24}$Cr lebih stabil dengan subkulit d terisi tepat setengah penuh.

Azas Larangan Pauli

       Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang mempunyai keempat bilangan kuantum sama. Pernyataan tersebut dikenal dengan Larangan Pauli. Jika ada dua elektron mempunyai nilai n, l, dan m sama, maka nilai s-nya harus berbeda. Pasangan elektron dalam satu orbital dinyatakan dengan diagram orbital berikut:

Karena satu orbital hanya ditempati dua elektron, maka 2 elektron tersebut dibedakan berdasarkan arah putaran (spin) yang berbeda atau dapat dinyatakan bahwa elektron itu mempunyai bilangan kuantum spin berbeda.

Contoh:
1. Tentukan bilangan kuantum dan diagram orbital dari atom-atom berikut:
a. $_{19}$K
b. $_{20}$Ca
Jawab:

2. Tuliskan konfigurasi electron atom-atom berikut:
a. $_{22}$Ti
b. $_{13}$Al
c. $_{29}$Cu
Jawab:
a. Ada beberapa cara menuliskan konfigurasi elektron dari atom $_{22}$Ti, yaitu:
(i). $_{22}Ti = 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2 \, 3d^2$
(ii). $_{22}Ti = 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 3d^2 \, 4s^2 $
(iii). $_{22}Ti = (Ar) \, 3d^2 \, 4s^2$
       Penulisan konfigurasi elektron atom Ti (i) berdasarkan prinsip Aufbau, yaitu pengisian orbital dimulai dari tingkat energi terendah menuju tingkat energi tertinggi. Penulisan konfigurasi (ii) ditulis dengan mengurutkan orbital-orbital pada subkulit terendah diikuti dengan orbital-orbital subkulit berikutnya. Sedangakan pada penulisan konfigurasi elektron (iii) disingkat dengan menggunakan konfigurasi elektron gas mulia yang stabil. Dalam hal ini adalah 18 Ar.

b. Penulisan konfigurasi atom $_{13}$Al yaitu:
(i). $_{13}Al = 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^1$
(ii). $_{13}Al = (Ne) \, 3s^2 \, 3p^1$
       Penulisan konfigurasi elektron atom (i) berdasarkan prinsip Aufbau. Sedangkan penulisan konfigurasi elektron (ii) disingkat menggunakan konfigurasi elektron gas mulia yang stabil.

c. Penulisan konfigurasi electron dari atom $_{29}$Cu, yaitu:
(i). $_{29}Cu = 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2 \, 3d^9$
(ii). $_{29}Cu = (Ar) \, 4s^1 \, 3d^{10} $
       Penulisan konfigurasi elektron atom (i) berdasarkan prinsip Aufbau, tetapi terdapat penyimpangan berdasarkan percobaan, yaitu pengisian elektron pada subkulit d yang tepat terisi penuh atau tepat setengah penuh lebih stabil, sehingga konfigurasinya seperti pada (ii) dan disingkat menggunakan konfigurasi elektron gas mulia yang stabil.

       Demikian pembahasan materi Kaidah Penentuan Konfigurasi Elektron dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan bentuk dan orientasi orbital.

Bilangan Kuantum

         Blog KoKim - Setelah mempelajari artikel "teori kuantum Max Planck" dan artikel "teori mekanika kuantum", pada artikel ini kita lanjutkan dengan pembahasan materi Bilangan Kuantum pada Kimia. Perpindahan elektron dari satu lintasan ke lintasan lain menghasilkan spektrum unsur berupa spektrum garis. Apabila dilihat lebih teliti, ternyata garis spektrum tersebut tidak hanya terdiri atas satu garis, melainkan beberapa garis yang saling berdekatan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa lintasan elektron terdiri atas beberapa sublintasan. Dalam lintasan elektron tersebut dapat ditemukan elektron.

         Di atas juga telah diterangkan, bahwa meskipun elektron bersifat sebagai gelombang, tetapi tetap mempunyai tingkatan energi diskontinu yang terkuantifikasi. Teori mekanika kuantum juga menjelaskan bahwa atom tersusun atas kulit-kulit dan masing-masing kulit terdiri atas subkulit-subkulit. Untuk menggambarkan letak elektron-elektron dalam atom dikenalkan istilah bilangan kuantum. Dalam teori mekanika kuantum, dikenal empat macam bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama($n$), bilangan kuantum azimuth($l$), bilangan kuantum magnetik($m$), dan bilangan kuantum spin($s$).

Bilangan kuantum utama($n$)

       Bilangan kuantum utama menggambarkan lintasan elektron atau tingkat energi utama yang dinotasikan dengan $n$. Semakin besar nilai n, semakin besar pula nilai rata-rata energi kulit tersebut. Karena semakin jauh letak elektron dari inti atom, energinya semakin besar. Dengan kata lain, semakin besar nilai $n$, letak elektron semakin jauh dari inti atom. Lintasan tersebut dalam konfigurasi elektron dikenal sebagai kulit. Berikut adalah tabel bilangan kuantum utama ($n$) dan simbol kulitnya:

       Bilangan kuantum utama ($n$) terkait dengan jarak rata-rata lautan elektron dari inti (jari-jari = $r$). Jika nilai n semakin besar, maka jaraknya dengan inti semakin besar pula. Bilangan kuantum utama terdiri atas orbital-orbital yang diberi simbol s, p, d, f, g, h, i, dan seterusnya, yang kemudian dikenal dengan bilangan kuantum azimut.

Contoh:
Tentukan kulit dari elektron yang mempunyai nilai n = 1, 2, dan 3.
Jawab:
Nilai n = 1 menunjukkan kulit K
Nilai n = 2 menunjukkan kulit L
Nilai n = 3 menunjukkan kulit M

Bilangan kuantum azimuth ($l$)

       Bilangan kuantum azimut menggambarkan subkulit atau subtingkat energi utama yang dinotasikan dengan $l$. Nilai-nilai untuk bilangan kuantum azimuth dikaitkan dengan nilai bilangan kuantum utamanya, yaitu semua bilangan bulat dari 0 sampai ($n - 1$) diberi simbol s, p, d, f, dan seterusnya. Bilangan kuantum azimuth (l) menggambarkan bentuk orbital. Selain itu, pada atom yang memiliki dua elektron atau lebih bilangan kuantum azimuth(l) juga menyatakan tingkat energi. Untuk kulit yang sama, energi subkulit akan meningkat dengan bertambahnya nilai l. Jadi, subkulit s memiliki tingkat energi yang terendah, diikuti subkulit p, d, f, dan seterusnya. Notasi huruf $l$ digunakan untuk menunjukkan berbagai nilai seperti pada tabel berikut ini:

Contoh soal 1:
Tuliskan lambang subkulit untuk elektron yang menempati:
1. Subkulit s dari kulit K
2. Subkulit p dari kulit L
Jawab:
1. Subkulit s dari kulit K
Kulit K menunjukkan nilai n = 1
Sehingga lambang subkulit ditulis 1s

2. Subkulit p dari kulit L
Kulit L menunjukkan nilai n = 2
Sehingga lambang subkulit ditulis 2p

Contoh soal 2:
Tentukan notasi elektron, apabila diketahui elektron menempati:
1. Kulit n = 1 dan subkulit = 0
2. Kulit n = 2 dan subkulit = 1
Jawab:
1. Kulit n = 1 dan subkulit = 0
Subkulit = 0, menunjukkan subkulit s
Sehingga notasi elektronnya adalah 1s

2. Kulit n = 2 dan subkulit = 1
Subkulit = 1, menunjukkan subkulit p
Sehingga notasi elektronnya adalah 2p

Bilangan kuantum magnetik ($m$)

       Bilangan kuantum magnetik menyatakan orientasi orbital dalam subkulit yang dinotasikan dengan $m$. Dengan demikian, setiap orbital dalam subkulit tertentu dapat dibedakan orientasi orbitalnya dengan bilangan magnetik. Bilangan magnetik dinyatakan dengan bilangan bulat. Perhatikan tabel berikut:

Dari Tabel di atas terlihat subkulit s mempunyai 1 orbital, subkulit p mempunyai 3 orbital, subkulit d mempunyai 5 orbital, dan subkulit f mempunyai 7 orbital. Sehingga, bilangan kuantum magnetik (m) dapat dirumuskan sebagai berikut:
Nilai $ \, m = - l \, $ sampai $ \, +l $

Bilangan kuantum spin ($s$)

       Bilangan kuantum spin menggambarkan arah rotasi atau putaran elektron dalam satu orbital yang dinotasikan dengan $s$. Karena hanya ada 2 arah putaran yang mungkin yaitu searah jarum jam (clockwise) dan berlawanan arah jarum jam (anticlockwise), maka setiap orbital memuat 2 elektron dengan arah rotasi yang berlawanan yaitu $\pm \frac{1}{2}$ .

       Arah rotasi pertama ditunjukkan ke atas $ \uparrow$ dengan notasi $ s = + \frac{1}{2} $ atau rotasi searah dengan arah putaran jarum jam. Sedangkan arah ke bawah $\downarrow $ menunjukkan notasi $ s = -\frac{1}{2} $ atau berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

Bilangan kuantum spin merupakan dasar pengisian elektron dalam orbital. Perhatikan gambar berikut ini:

Gambar: elektron mengelilingi sumbunya menimbulkan medan magnet

       Elektron-elektron yang ada dalam atom tidak mungkin berada dalam keadaan yang sama persis antara satu atom dengan atom lain. Keberadaan elektron dalam atom bersifat khas. Prinsip ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli, 1925 (dikenal Pauli). Pauli mengusulkan postulat bahwa sebuah elektron dapat berada dalam dua kemungkinan keadaan yang ditandai dengan bilangan kuantum spin $ + \frac{1}{2} $ atau $ - \frac{1}{2} $ , atau dengan kata lain setiap orbital hanya dapat ditempati oleh maksimal dua elektron dengan spin yang berbeda.

       Demikian pembahasan materi Bilangan Kuantum dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "kaidah penentuan konfigurasi elektron".

Teori Mekanika Kuantum Berkaitan Kimia

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Teori Mekanika Kuantum Berkaitan Kimia. Dalam fisika klasik, partikel memiliki posisi dan momentum yang jelas dan mengikuti lintasan yang pasti. Akan tetapi, pada skala atomik, posisi dan momentum atom tidak dapat ditentukan secara pasti. Hal ini dikemukakan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1927 dengan Prinsip Ketidakpastian (uncertainty principle) (Oxtoby, Gillis, Nachtrieb).

         Menurut Heisenberg, metode eksperimen apa saja yang digunakan untuk menentukan posisi atau momentum suatu partikel kecil dapat menyebabkan perubahan, baik pada posisi, momentum, atau keduanya. Jika suatu percobaan dirancang untuk memastikan posisi elektron, maka momentumnya menjadi tidak pasti, sebaliknya jika percobaan dirancang untuk memastikan momentum atau kecepatan elektron, maka posisinya menjadi tidak pasti.

         Untuk mengetahui posisi dan momentum suatu elektron yang memiliki sifat gelombang, maka pada tahun 1927, Erwin Schrodinger, mendeskripsikan pada sisi elektron tersebut dengan fungsi gelombang (wave function) yang memiliki satu nilai pada setiap posisi di dalam ruang (Oxtoby, Gillis, Nachtrieb). Fungsi gelombang ini dikembangkan dengan notasi $\Psi$ (psi), yang menunjukkan bentuk dan energi gelombang elektron (James E. Brady, 1990).

         Berdasarkan teori yang disampaikan oleh Schrodinger, diketahui bahwa elektron menempati lintasan yang tidak pasti sehingga elektron berada pada berbagai jarak dari inti atom dan berbagai arah dalam ruang. Jadi, daerah pada inti atom dengan kemungkinan terbesar ditemukannya elektron dikenal sebagai orbital. Dengan kata lain, model atom mekanika kuantum menerangkan bahwa elektron-elektron dalam atom menempati suatu ruang atau "awan" yang disebut orbital, yaitu ruang tempat elektron paling mungkin ditemukan. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut subkulit. Jika orbital kita analogikan sebagai "kamar elektron", maka subkulit dapat dipandang sebagai "rumah elektron". Beberapa subkulit yang bergabung akan membentuk kulit atau "desa elektron".

Hubungan antara subkulit, orbital dan jumlah elektron maksimum disajikan pada tabel berikut ini:

         Orbital-orbital dalam satu subkulit mempunyai tingkat energi yang sama, sedangkan orbital-orbital dari subkulit berbeda, tetapi dari kulit yang sama mempunyai tingkat energi yang bermiripan. Susunan kulit, subkulit, dan orbital dalam suatu atom berelektron banyak disederhanakan seperti pada gambar berikut ini:

       Demikian pembahasan materi Teori Mekanika Kuantum Berkaitan Kimia. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "bilangan kuantum".

Hipotesis Louis de Broglie

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Hipotesis Louis de Broglie yang merupakan kelanjutan dari artikel "teori kuantum Max Planck" dan "model atom Bohr". Pada tahun 1924, Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu waktu, yang memperlihatkan sifat-sifat seperti gelombang (James E Brady, 1990).

Argumen de Broglie menghasilkan hal sebagai berikut.
Einstein : $E = mc^2$
Max Planck : $E=h.\upsilon = \frac{h . c }{\lambda } $
sehingga untuk menghitung panjang gelombang satu partikel diperoleh:

Keterangan :
$\lambda = \, $ panjang gelombang (m)
$ m = \, $ massa partikel (kg)
$ \upsilon = \, $ kecepatan partikel (m/s)
$ h = \, $ tetapan Planck (6,626 $\times 10^{-34}$ Joule s)

         Hipotesis de Broglie terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi seperti halnya sinar-X. Berdasarkan persamaan de Broglie, diketahui bahwa teori atom Bohr memiliki kelemahan. Kelemahan itu ada pada pernyataan Bohr yang menyebutkan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu berbentuk lingkaran. Padahal, elektron yang bergerak mengelilingi inti atom juga melakukan gerak gelombang. Gelombang tersebut tidak bergerak sesuai garis, tetapi menyebar pada suatu daerah tertentu. Atau dengan kata lain, sebagai akibat dari sifat elektron-elektron sebagai materi dan sebagai gelombang, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dapat dibenarkan. Gelombang tidak bergerak menurut suatu garis, melainkan menyebar pada suatu daerah tertentu.

       Demikian pembahasan materi Hipotesis Louis de Broglie. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori mekanika kuantum.

Model Atom Bohr

         Blog KoKim - Setelah mempelajari artikel "teori kuantum Max Planck", pada artikel ini kita lanjutkan dengan pembahasan materi Model Atom Bohr. Pada tahun 1913, Niels Bohr menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum unsur. Bohr memilih hidrogen sebagai model untuk teorinya, hal ini mudah dimengerti karena hidrogen mempunyai atom yang paling sederhana (satu proton dan satu elektron)(James E. Brady, 1990).

         Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa unsur-unsur menghasilkan spektrum garis di mana tiap unsur mempunyai spektrum yang khas. Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron dalam atom hanya dapat beredar pada lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Pada lintasan itu, elektron dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Lintasan elektron tersebut berupa lingkaran dengan jari-jari tertentu yang disebut sebagai kulit atom.

         Pada keadaan normal, elektron akan mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah, yaitu dimulai dari kulit K, L, dan seterusnya. Keadaan dimana elektron mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah disebut tingkat dasar (ground state). Jika atom mendapat energi dari luar (misalnya dipanaskan, diberi beda potensial), maka elektron akan menyerap energi yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan di mana ada elektron yang menempati tingkat energi yang lebih tinggi disebut keadaan tereksitasi (excited state).

Gambar: model atom Bohr

         Perpindahan elektron dari tingkat elektron lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi disertai penyerapan elektron. Sebaliknya, perpindahan elektron dari tingkat elektron lebih tinggi ke tingkat elektron lebih rendah disertai pelepasan elektron, yaitu berupa radiasi elektron magnet. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah tertentu elektron, yang harganya sama dengan selisih kedua tingkat elektron tersebut.

$ \begin{align} \Delta E = E_f - E_i \end{align} $
Keterangan :
$ \Delta E = \, $ elektron yang menyertai perpindahan elektron (joule)
$ E_f = \, $ tingkat elektron akhir (joule)
$ E_i = \, $ tingkat elektron mula-mula (joule)

Dari percobaan yang dilakukan, Bohr merumuskan sebagai berikut.
1. Elektron bergerak mengelilingi inti atom dengan lintasan (orbit) tertentu, dengan
momen sudut kelipatan dari $ \frac{h}{2\pi} \times h = \, $ ketetapan Planck.
2. Selama elektron bergerak pada lintasannya, maka energinya akan tetap, sehingga tidak memancarkan elektron.
3. Selama bergerak mengelilingi inti, elektron dapat berpindah naik atau turun dari satu lintasan ke lintasan yang lain.

         Karena perpindahan elektron berlangsung antara kulit yang sudah tertentu tingkat energinya, maka atom hanya akan memancarkan radiasi dengan tingkat elektron yang tertentu pula. Dengan demikian dapat dijelaskan penyebab elektron unsur berupa elektron garis. Bohr menggunakan atom hidrogen sebagai model, dan dia berhasil merumuskan jari-jari lintasan dan energi elektron.

Jari-jari lintasan ke-$n$ dalam atom elektron memenuhi rumus:
       $ \begin{align} r_n = n^2 . a_0 \end{align} $
Keterangan :
$ n = \, $ kulit ke-1, 2, dan seterusnya
$ a_0 = 0,53 \, A \, $ (53 pm)
dengan (1 pm = 10$^{-12}$ m)

Energi lectron pada lintasan ke-$n$ adalah:
       $ \begin{align} E_n = - \frac{R_H}{n^2} \end{align} $
Keterangan :
$ R_H = \, $tetapan (2,179 $\times 10^{-18} $ J)

Meskipun teori atom Niels Bohr mampu menerangkan elektron-elektron gas dan elektron atom berelektron tunggal (seperti He$^+$ dan Li$^{2+}$), tetapi tidak mampu menerangkan elektron atom berelektron lebih dari satu. Oleh karena itu, dibutuhkan penjelasan lebih lanjut mengenai gerak partikel (atom).

       Demikian pembahasan materi Model Atom Bohr. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan hipotesis louis de broglie.

Teori Kuantum Max Planck

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Teori Kuantum Max Planck. Max Planck, ahli fisika dari Jerman, pada tahun 1900 mengemukakan teori kuantum. Planck menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum.

Planck menemukan bahwa energi foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.
         $ \begin{align} E = h . \upsilon \end{align} $
Keterangan :
$ E = \, $ energi (J)
$ h = \, $ konstanta Planck 6,626 $ \times 10^{-34} \, $ J.s
$ \upsilon = \, $ frekuensi radiasi (s$^{-1}$)

         Salah satu fakta yang mendukung kebenaran dari teori kuantum Max Planck adalah efek fotolistrik, yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Efek fotolistrik adalah keadaan di mana cahaya mampu mengeluarkan elektron dari permukaan beberapa logam (yang paling terlihat adalah logam alkali) (James E. Brady, 1990).

Susunan alat yang dapat menunjukkan efek fotolistrik ada pada gambar berikut ini:

Gambar: percobaan efek fotolistrik

Gambar di atas memperlihatkan susunan alat yang menunjukkan efek fotolistrik, Seberkas cahaya yang ditembakkan pada permukaan pelat logam akan menyebabkan logam tersebut melepaskan elektronnya. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.
Sumber: General Chemistry, Principles & Structure, James E. Brady, 5th ed, 1990.

         Elektrode negatif (katode) yang ditempatkan dalam tabung vakum terbuat dari suatu logam murni, misalnya sesium. Cahaya dengan energi yang cukup dapat menyebabkan elektron terlempar dari permukaan logam. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif (anode) dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

         Einstein menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel foton yang energinya sebanding dengan frekuensi cahaya. Jika frekuensinya rendah, setiap foton mempunyai jumlah energi yang sangat sedikit dan tidak mampu memukul elektron agar dapat keluar dari permukaan logam. Jika frekuensi (dan energi) bertambah, maka foton memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan elektron (James E. Brady, 1990). Hal ini menyebabkan kuat arus juga akan meningkat.

Energi foton bergantung pada frekuensinya.
         $ \begin{align} E = h . \upsilon \, \text{ atau } \, E = h . \frac{c}{\lambda} \end{align} $
Keterangan :
$ h = \, $tetapan Planck (6,626 $\times 10^{-34}$ J dt)
$ \upsilon = \, $ frekuensi (Hz)
$ c = \, $ kecepatan cahaya dalam vakum (3 $\times $ 108 m det$^{-1}$)
$ \lambda = \, $ panjang gelombang (m)

Dengan Teori Kuantum, kita dapat mengetahui besarnya radiasi yang dipancarkan maupun yang diserap. Selain itu, Teori Kuantum juga bisa digunakan untuk menjelaskan terjadinya spektrum atom. Perhatikan spektrum atom hidrogen berikut:

Gambar: spetrum gas hidrogen

         Pada Gambar di atas dapat dilihat bahwa percikan listrik masuk ke dalam tabung gelas yang mengandung gas hidrogen. Sinar yang keluar dari atom H (setelah melalui celah) masuk ke dalam prisma, sehingga sinar tersebut terbagi menjadi beberapa sinar yang membentuk garis spektrum. Ketika sinar itu ditangkap oleh layar, empat garis yang panjang gelombangnya tertera pada layar adalah bagian yang dapat dilihat dari spektrum gas hidrogen.

       Demikian pembahasan materi Teori Kuantum Max Planck dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "model atom bohr".

Struktur Atom 2 Secara Umum

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Struktur Atom 2 Secara Umum. Atom adalah partikel terkecil dari suatu materi yang sebenarnya tidak dapat kita lihat dengan kasat mata, tetapi para ilmuwan tak pernah menyerah untuk selalu mempelajari dan berusaha mengetahui bagaimana mereka tersusun, berinteraksi satu sama lain, baik ketika sebagai atom tunggal ataupun ketika membentuk senyawa.

         Pada sistem tata surya, planet-planet mengelilingi matahari melalui orbitnya masing-masing, sehingga tidak saling bertabrakan. Hal serupa ternyata juga terjadi pada struktur atom. Ibarat planet, elektron mengelilingi inti atom pada orbit tertentu. Model atom yang menyerupai tata surya dikemukakan oleh Niels Bohr, seorang fisikawan berkebangsaan Denmark. Bagaimana konsep atom Bohr selengkapnya? Temukan jawabannya pada artikel kali ini.

         Pada artikel sebelumnya, telah dipelajari tentang apa itu atom, apa saja partikel penyusun atom, dan bagaimana bentuk atom menurut para ahli, serta bagaimana atom-atom tersebut bergabung membentuk senyawa yang lebih kompleks. Berbagai model atom mulai dari model atom Thomson, Rutherford, dan akhirnya disempurnakan oleh Neils Bohr. Model atom yang dikemukakan oleh Bohr mampu menjelaskan terjadinya garis-garis spektrum pada atom hidrogen, tetapi gagal untuk meramalkan terjadinya spektrum yang dipancarkan atom-atom unsur lain. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu. Masing-masing lintasan mempunyai tingkatan energi yang berbeda-beda. Jika lintasan energi semakin jauh, maka semakin tinggi energinya.

         Elektron-elektron dapat pindah dari lintasan tingkat energi satu ke lintasan energi lain dengan cara menyerap atau melepaskan energi. Jika elektron pindah dari lintasan energi yang tinggi ke lintasan energi yang lebih rendah, maka akan melepaskan energi, sebaliknya elektron memerlukan energi untuk dapat pindah dari lintasan dengan energi rendah ke lintasan dengan tingkat energy lebih tinggi.

         Masih ingatkah kalian mengapa jika suatu senyawa tertentu memiliki warna yang berbeda-beda jika dibakar dalam nyala api? Perbedaan nyala yang dihasilkan oleh senyawa atau unsur tertentu dikarenakan terjadinya loncatan elektron dari lintasan energi yang lebih tinggi menuju lintasan energi yang lebih rendah.

         Konsep atom Bohr merupakan salah satu konsep yang menjelaskan tentang struktur atom. Dengan menguasai struktur atom, kalian akan mampu menjelaskan teori atom mekanika kuantum, bilangan kuantum, dan bentuk-bentuk orbital atom. Dalam menentukan bilangan kuantum, kalian perlu memperhatikan konfigurasi elektron yang sesuai dengan prinsip Aufbau, aturan Hund, dan larangan Pauli.

         Sub-materi yang akan kita pelajari yang berkaitan dengan struktur atom yaitu :
*). teori kuantum max planck,
*). model atom bohr,
*). hipotesis louis de broglie,
*). teori mekanika kuantum berkaitan kimia,
*). bilangan kuantum,
*). kaidah penentuan konfigurasi elektron,
*). bentuk dan orientasi orbital.

       Demikian pembahasan materi Struktur Atom 2 Secara Umum. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan struktur atom yaitu dengan membaca sub-materi pada link di atas, atau teman-teman bisa membacanya melalui artikel terkait di bagian bawah setiap artikel.

Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan Suatu Zat

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan Suatu Zat. Bagaimana jika kita melarutkan suatu zat ke dalam larutan yang mengandung ion yang sejenis dengan salah satu ion pembentuk zat tersebut? Dalam kesetimbangan antara zat padat dan ion-ionnya dalam air, dapat terjadi salah satu ion konsentrasinya jauh lebih besar dari ion lain yang menjadi pasangannya. Misalkan 0,01 mol NaF ditambahkan ke dalam larutan CaF$_2$. Untuk CaF$_2$ berlaku kesetimbangan :
$ CaF_2 \rightleftharpoons Ca^{2+}(aq) + 2F^-(aq) $

         Penambahan NaF memperbesar konsentrasi ion F$^-$ sebesar 0,01 mol/liter. Berdasarkan asas Le Chatelier maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, yaitu ke arah pembentukan CaF$_2$. Ini akan menyebabkan kelarutan CaF$_2$ berkurang. Penambahan ion sejenis menyebabkan berkurangnya kelarutan suatu senyawa disebut dengan pengaruh ion sejenis (common ion effect).

Perhatikanlah contoh berikut ini:
Bila diketahui Ksp CaF$_2$ adalah $ 4 \times 10^{-10}$, maka tentukan kelarutan CaF$_2$ dalam larutan CaCl$_2$ 0,01 M!
Penyelesaian :

$ \begin{align} K_{sp} \, CaF_2 & = [Ca^{2+}][F^-]^2 \\ 4 \times 10^{-10} & = (x+0,01) \times (2x)^2 \\ \text{bentuk } & (x + 0,01) \, \text{ diabaikan nilai x nya} \\ 4 \times 10^{-10} & = 0,01 \times 4x^2 \\ 4 \times 10^{-10} & = 10^{-2} \times 4x^2 \\ 4 \times 10^{-10} & = 10^{-2} \times 4x^2 \, \, \, \, \, \, \text{(bagi dengan } 4 \times 10^{-2}) \\ 10^{-8} & = x^2 \\ x & = \sqrt{10^{-8}} \\ x & = 10^{-4} \end{align} $
Jadi, kelarutan CaF$_2$ dalam larutan CaCl$_2$ adalah sebesar $ 10^{-4} \, $ M.

Sehingga, dapat disimpulkan bahwa ion yang senama akan sangat mempengaruhi kelarutan suatu zat.

       Demikian pembahasan materi Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan Suatu Zat dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "kelarutan".

Kelarutan Garam dalam Air

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Kelarutan Garam dalam Air sebagai kelanjutan dari artikel "kelarutan". Rumus yang akan digunakan terkait langsung dengan rumus yang ada pada materi "hubungan Ksp dengan kelarutan", sehingga ada baiknya teman-teman baca dulu artikel tersebut.

Apabila rumus umum garam A$_x$B$_y$, maka kelarutan garam dalam air dapat dinyatakan dengan:
$\begin{align} \text{Kelarutan } (s) = \sqrt[x+y]{\frac{K_{sp}}{x^x \times y^y}} \end{align} $

Contoh soal kelarutan garam dalam air :
1). Bila Ksp AgCl = $ 10^{-10} \, $ mol L$^{-1}$, maka tentukan kelarutan AgCl dalam air!
Penyelesaian :
*).Bentuk Umum garamnya : $ Ag_xCl_y = AgCl \, $ sehingga $ x = 1 \, $ dan $ y = 1 $.
$\begin{align} s & = \sqrt[x+y]{\frac{K_{sp}}{x^x \times y^y}} \\ & = \sqrt[1+1]{\frac{K_{sp}}{1^1 \times 1^1}} \\ & = \sqrt{K_{sp}} \\ & = \sqrt{10^{-10} } \\ & =10^{-5} \, mol \, L^{-1} \end{align} $

2). Bila Ksp CaCO$_3 = 9 \times 10^{-8} \, $ mol L$^{-1}$, maka berapa gram kelarutan CaCO$_3$ dalam 250 mL air (Mr CaCO$_3$ = 100)?
Penyelesaian :
*). Bentuk Umum garamnya : $ Ca_x(CO_3)_y = CaCO_3 \, $ sehingga $ x = 1 \, $ dan $ y = 1 $.
$\begin{align} s & = \sqrt[x+y]{\frac{K_{sp}}{x^x \times y^y}} \\ & = \sqrt[1+1]{\frac{K_{sp}}{1^1 \times 1^1}} \\ & = \sqrt{K_{sp}} \\ & = \sqrt{9 \times 10^{-8} } \\ & = 3 \times 10^{-4} \, mol \, L^{-1} \end{align} $
*). Besarnya kelarutan dalam 250 mL air :
$ \begin{align} \text{Kelarutan dalam 250 mL air } & = \frac{250 \, mL}{1.000 \, mL} \times 3 \times 10^{-4} \, mol \\ & = \frac{3}{4} \times 3 \times 10^{-4} \, mol \times 100 \\ & = 7,5 \times 10^{-3} \, gram \\ & = 7,5 \, mg \end{align} $

       Demikian pembahasan materi Kelarutan Garam dalam Air dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "pengaruh ion senama pada kelarutan suatu zat".

Reaksi Pengendapan

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Reaksi Pengendapan dimana materi ini masih terkait dengan "hasil kali kelarutan (Ksp)". Salah satu ciri reaksi kimia adalah terbentuknya endapan. Konsep Ksp dapat digunakan untuk meramalkan apa suatu reaksi menghasilkan endapan atau tidak. Terbentuknya endapan atau tidak pada akhir proses reaksi tergantung pada molaritas ionion dipangkatkan dengan koefisiennya. Hasil kali molaritas awal dari ion-ion dalam larutan, dengan asumsi larutan terionisasi sempurna disebut kuotion reaksi. Kuotion reaksi disimbolkan "Qc". Jika harga Ksp dan Qc dibandingkan, maka dapat diketahui apakah reaksi kimia membentuk endapan atau tidak.

         Untuk mengetahui apa larutan dalam keadaan belum jenuh, tepat jenuh atau terbentuk endapan dapat dilihat dari harga Qc-nya, dengan ketentuan sebagai berikut.
a. Qc < Ksp berarti larutan belum jenuh, belum terbentuk endapan.
b. Qc = Ksp berarti larutan tepat jenuh, tetapi belum terbentuk endapan.
c. Qc > Ksp berarti larutan lewat jenuh terbentuk endapan.

Contoh Soal reaksi pengendapan :
Sebanyak 500 mL larutan AgNO$_3 \, \, 1 \times 10^{-4}$ M dicampurkan dengan 500 mL larutan NaCl $ \, 2 \times 10^{-6}$ M. Jika diketahui Ksp AgCl = $1,6 \times 10^{-10}$, apakah akan terbentuk endapan ?
Jawab
*). AgNO$_3$ terionisasi sempurna :
$AgNO_3(aq) \rightarrow Ag^+(aq) + NO_3^-(aq)$
Jumlah mol AgNO$_3 = 0,5 L \times (1 \times 10^{-4} \, mol \, L^{-1}) = 5 \times 10^{-5}$ mol
Jumlah mol ion Ag$^+ = \frac{1}{1} \times (5 \times 10^{-5} \, mol ) = 5 \times 10^{-5} \, $ mol.
*). NaCl terionisasi sempurna :
$ NaCl(a) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq) $
Jumlah mol NaCl $ = 0,5L \times (2 \times 10^{-6} \, mol \, L^{-1}) = 1 \times 10^{-6} \, $ mol
Jumlah mol ion Cl$^- = \frac{1}{1} \times 1 \times 10^{-6} = 1 \times 10^{-6} \, $ mol
*). Molaritas Ag$^+$ dan Cl$^-$ dapat ditentukan dengan cara berikut,
Volume total larutan adalah 1000mL atau 1L.
$ [Ag^+] = \frac{5\times 10^{-5} \, mol}{1L} = 5\times 10^{-5} \, mol \, L^{-1} $
$ [Cl^-] = \frac{1\times 10^{-6} \, mol}{1L} = 1\times 10^{-6} \, mol \, L^{-1} $
*). Qc dapat dihitung dengan cara berikut :
$ \begin{align} Q_c & = [Ag^+][Cl^-] \\ & = (5\times 10^{-5} \, mol \, L^{-1}) \times (1\times 10^{-6} \, mol \, L^{-1}) \\ & = 5\times 10^{-11} \, mol^2 \, L^{-2} \end{align} $
*). Pada soal diketahui Ksp AgCl = $1,6 \times 10^{-10}$ dan kita memperoleh nilai $ Q_c = 5\times 10^{-11} $. Ini artinya $ Q_c < K_{sp} $.
Karena $ Q_c < K_{sp} $ , maka tidak terbentuk endapan.

       Demikian pembahasan materi Reaksi Pengendapan dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "kelarutan garam dalam air".

Hubungan Ksp dengan Kelarutan

         Blog KoKim - Setelah mempelajari artikel "kelarutan" dan "hasil kali kelarutan (Ksp)", sekarang kita lanjutkan dengan pembahasan materi Hubungan Ksp dengan Kelarutan. Coba kalian ingat kembali penulisan persamaan reaksi kesetimbangan secara umum. Misal larutan jenuh senyawa ion A$_m$B$_n$. Senyawa A$_m$B$_n$ akan larut atau terionisasi dalam sistem kesetimbangan. Jika kemolaran zat dalam larutan sama dengan harga kelarutannya dalam mol L$^{-1}$, maka persamaan reaksinya dapat dituliskan:
$ A_mB_n(s) \rightleftharpoons mA^{n+}(aq) + nB^{m-}(aq) $

Jika dalam sistem kesetimbangan A$_m$B$_n$ dengan kelarutan s, maka persamaan reaksi kesetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut:

Hubungan antara tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) dan kelarutan (s) adalah sebagai berikut:
$ \begin{align} K_{sp} & = [A^{n+}]^m[B^{m-}]^n \\ K_{sp} & = (ms)^m(ns)^n \\ K_{sp} & = (m^m \times n^n) s^{m+n} \end{align} $

Jadi, harga tetapan hasil kali kelarutan suatu larutan jenuh dengan kemolaran zat di dalam larutan sebesar $s$ mol L$^{-1}$ dapat dihitung dengan rumus berikut:
$ \begin{align} K_{sp} & = (m^m \times n^n) s^{m+n} \end{align} $
Keterangan :
$ m $ dan $ n $ = koefisien reaksi
Ksp = tetapan hasil kali kelarutan
$s$ = kelarutan (mol L$^{-1}$)

Dari rumus Ksp tersebut dapat ditentukan nilai kelarutannya dengan rumus berikut:
$ \begin{align} s = \sqrt[m+n]{\frac{K_{sp}}{m^m \times n^n}} \end{align} $

Contoh soal hubungan Ksp dengan kelarutan
Hitunglah kelarutan dari larutan jenuh AgBr jika diketahui $ K_{sp} \, AgBr = 5,0 \times 10^{-13} $.
Penyelesaian :
*). Reaksi kesetimbangannya :
$ AgBr (s) \rightleftharpoons Ag^+(aq) + Br^-(aq) $
*). Misalkan kelarutan AgBr = $s$ mol L$6{-1}$, maka [Ag$^+$]=[Br$^-$]=$s$ mol L$6{-1}$.

*). Menghitung $s$ dari rumus Ksp :
$ \begin{align} K_{sp} & = [Ag^+][Br^-] \\ 5,0 \times 10^{-13} & = s \times s \\ 5,0 \times 10^{-13} & = s^2 \\ s & = \sqrt{5,0 \times 10^{-13} } \\ s & = 6,33 \times 10^{-6} \end{align} $
Jadi, kelarutan dari larutan jenuh AgBr sebesar $ 6,33 \times 10^{-6} $ mol L$^{-1}$.

       Demikian pembahasan materi Hubungan Ksp dengan Kelarutan dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "reaksi pengendapan".

Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

         Blog KoKim - Setelah mempelajari "kelarutan secara umum", kita lanjutkan pembahasan submateri pertama kita yaitu Hasil Kali Kelarutan (Ksp). Senyawa ion yang terlarut dalam air akan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Jika dalam larutan jenuh ditambahkan kristal senyawa ion, maka kristal tersebut tidak akan melarut tetapi mengendap. Berarti kristal tidak mengalami ionisasi.

         Bagaimana jika dalam sistem tersebut ditambahkan air, apa yang terjadi? Kristal akan larut dan terionisasi. Jika larutan Kristal dipanaskan kembali, maka akan terbentuk endapan kristal. Sehingga dapat dikatakan dalam sistem tersebut terjadi kesetimbangan. Perhatikan persamaan reaksi kesetimbangan AgCl berikut.
$ AgCl(s) \rightleftharpoons Ag^+(aq) + Cl^-(aq) $

Tetapan kesetimbangannya dapat dituliskan sebagai berikut:
$ \begin{align} K_c & = \frac{[Ag^+][Cl^-]}{[AgCl]} \\ K_c [AgCl] & = [Ag^+][Cl^-] \end{align} $

         Apabila pada keadaan kesetimbangan heterogen terdapat larutan dan padatan, maka hanya molaritas ion-ion saja yang diperhitungkan dalam menentukan harga tetapan kesetimbangan. Hal itu disebabkan molaritas padatan di dalam larutan jenuh selalu sama. Tetapan kesetimbangan yang berlaku disebut tetapan hasil kali kelarutan dan disimbolkan Ksp. Jadi, persamaan tetapan kesetimbangan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
$ \begin{align} K_{sp} & = [Ag^+][Cl^-] \end{align} $

Jika pada larutan jenuh senyawa ion A$_m$B$_n$ ditambahkan air, maka senyawa ion AmBn akan terionisasi dan terjadi reaksi kesetimbangan. Persamaan reaksi kesetimbangan secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
$ A_mB_n(s) \rightleftharpoons mA^{n+}(aq) + nB^{m+}(aq) $
Harga tetapan hasil kali kelarutannya dapat dirumuskan sebagai berikut.
$ \begin{align} K_{sp} & = [A^{n+}]^m[B^{m+}]^n \end{align} $
Keterangan :
$ m,n $ = koefisien reaksi
Ksp = tetapan hasil kelarutan
[A$^{n+}$]= molaritas ion A$^{n+}$ (M)
[B$^{m+}$] = molaritas ion B$^{m+}$ (M)

Harga tetapan hasil kali kelarutan beberapa larutan pada suhu 25 $^\circ$C disajikan dalam Tabel berikut ini:

Sumber: All values are from Martell, A. E.; Smith, R. M. Critical Stability Constants, Vol. 4. Plenum Press: New York, 1976. Unless otherwise stated, values are for 25 $^\circ$C and zero ionic strength.

Contoh Soal :
Tuliskan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) untuk larutan AL(OH)$_3$ jenuh.
Penyelesaian :
*). Kita tuliskan reaksi kesetimbangan dan menyetarakannya,
$ Al(OH)_3(s) \rightleftharpoons AL^{3+}(aq) + 3OH^-(aq) $
*). Menentukan Ksp :
$ \begin{align} K_{sp} & = [A^{3+}][OH^-]^3 \end{align} $ .

       Demikian pembahasan materi Hasil Kali Kelarutan (Ksp) dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan "hubungan Ksp dengan kelarutan".

Kelarutan Secara Umum

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahasa materi terkait kelarutan dengan judul artikel Kelarutan Secara Umum. Pernahkah kalian melarutkan garam dapur ke dalam air? Ketika kita melarutkan satu sendok garam dapur ke dalam satu gelas air, maka garam tersebut akan larut. Bagaimana jika ditambahkan garam dapur lebih banyak lagi? Apakah garam dapur tersebut dapat larut juga?

         Di dalam air, garam dapur (NaCl) melarut dan terdisosiasi menjadi ion-ionnya (Na$^+$ dan Cl$^-$). Penambahan kristal garam dapur lebih lanjut akan menyebabkan molaritas ion-ionnya dalam larutan semakin tinggi.

         Tahukah kalian, apakah kelarutan itu? Kelarutan menyatakan jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam jumlah tertentu larutan atau pelarut. Kelarutan disimbolkan "s". Kelarutan suatu zat bisa juga dinyatakan sebagai massa dalam gram yang dapat melarut dalam 100 gram pelarut membentuk larutan jenuh pada suhu tertentu atau mol per liter larutan.

         Jika kita melarutkan garam, misal AgCl, kita akan memperoleh larutan garam AgCl. Bagaimana jika kita menambahkan AgCl secara terus-menerus? Apa yang terjadi? Penambahan AgCl secara terus-menerus akan membuat larutan menjadi dalam keadaan jenuh. Seperti yang kita ketahui, di dalam air, larutan AgCl melarut dan terdisosiasi menjadi ion-ionnya, yaitu Ag$^+$ dan Cl$^-$. Penambahan lebih lanjut akan mengakibatkan molaritas ion Ag$^+$ dan Cl$^-$ menjadi semakin tinggi, akibatnya larutan menjadi jenuh. Setelah mencapai keadaan jenuh ternyata tetap terjadi proses melarut, tetapi pada saat yang sama terjadi pula proses pengkristalan dengan laju yang sama. Dengan kata lain, dalam keadaan jenuh terdapat kesetimbangan antara zat padat tidak larut dengan larutannya.

Kalian telah belajar materi kelarutan di artikel sebelumnya. Masih ingatkah kalian faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan? Salah satunya adalah suhu. Perhatikan gambar berikut:

Gambar: kelarutan beberapa zat pada suhu tertentu

         Pada gambar terlihat bahwa semakin tinggi suhu larutan, maka kelarutan suatu zat semakin besar. Misal suatu zat padat dilarutkan dalam air yang suhunya dinaikan, maka kelarutan zat padat tersebut semakin tinggi. Hal ini dikarenakan molekul zat padat menjadi renggang sehingga gaya antarmolekulnya kecil. Bagaimana kelarutan gas dalam air? Jika suhu dinaikan, maka kelarutan gas dalam air berkurang. Hal ini dikarenakan gas yang terlarut dalam air akan menguap jika suhu dinaikan.

Adapun submateri yang terkait dengan Kelarutan yang akan kita bahas yaitu :
*). hasil kali kelarutan (Ksp)
*). hubungan Ksp dengan kelarutan
*). reaksi pengendapan
*). kelarutan garam dalam air
*). pengaruh ion senama pada kelarutan suatu zat.

       Demikian pembahasan materi Kelarutan Secara Umum dan contohnya. Untuk mempelajari secara lebih mendalam materi kelarutan ini, sebaiknya teman-teman mengikuti link submaterinya di atas, atau bisa langsung membaca materi pada artikel terkait di bagian bawah setiap bacaan. Semoga bermanfaat. Terima kasih.

Penentuan Entalpi Reaksi Berdasarkan Harga Energi Ikat

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Penentuan Entalpi Reaksi Berdasarkan Harga Energi Ikat. Entalpi dan kalor reaksi selain dapat ditentukan dengan kalorimeter atau dengan cara hukum Hess , dapat pula ditentukan dengan menghitung energi ikatan yang digunakan untuk melepas atau membentuk suatu ikatan. Reaksi kimia merupakan proses pemutusan dan pembentukan ikatan. Proses ini selalu disertai perubahan energi. Energi yang dibutuhkan untuk memutuskan 1 mol ikatan kimia dalam suatu molekul gas menjadi atomatomnya dalam fase gas disebut energi ikatan atau energi disosiasi (D).

         Untuk molekul kompleks, energi yang dibutuhkan untuk memecah molekul itu sehingga membentuk atom-atom bebas disebut energi atomisasi. Harga energi atomisasi ini merupakan jumlah energi ikatan atom-atom dalam molekul tersebut. Untuk molekul kovalen yang terdiri dari dua atom, seperti H$_2$, O$_2$, N$_2$, atau HI yang mempunyai satu ikatan, maka energi atomisasi sama dengan energi ikatan. Energi yang diperlukan untuk reaksi pemutusan ikatan telah diukur. Misalnya, energi untuk memutuskan 1 mol ikatan H-H dalam suatu molekul gas H$_2$ menjadi atom-atom H adalah 436 kJ mol$^{-1}$.
$H_2(g) \rightarrow 2 H \, $ D H-H = 436 kJ mol$^{-1}$.

Energi dibutuhkan untuk memutuskan molekul CH4 menjadi sebuah atom C dan 4 atom H:
$CH_4(g) \rightarrow C(g) + 4 H(g) $
Besarnya perubahan entalpi reaksi tersebut dapat dihitung dengan entalpi pembentukan standar sebagai berikut:
$ \begin{align} \Delta H & = \Delta Hf^\circ \, (C, \, atomik) + 4 \, \Delta Hf^\circ \, (H, \, atomik) - \Delta Hf^\circ \, (CH4(g)) \\ & = (716,7 \, kJ mol^{-1}) + (218 \, kJ mol^{-1}) - (-74,5 \, kJ mol^{-1}) \\ & = 1.663,2 \, kJ mol^{-1} \end{align} $

Saat perubahan entalpi tersebut setara untuk memutuskan 4 ikatan (-H) maka besarnya energi ikatan rata-rata C-H adalah 415,8 kJ mol$^{-1}$, selanjutnya kita sebut energi ini sebagai energi ikatan rata-rata karena empat ikatan C-H dalam CH$_4$ putus dalam waktu yang sama.

Contoh:
Diketahui:
$\Delta$Hf$^\circ$ C(g, atomik) = 716,7 kJ mol$^{-1}$
$\Delta$Hf$^\circ$ H(g, atomik) = 218 kJ mol$^{-1}$ $\Delta$Hf$^\circ$ C2H6(g) = -84,7 kJ mol$^{-1}$
energi ikatan C-H = 415,8 kJ mol$^{-1}$
Tentukan besarnya energi ikatan C - C pada C$_2$H$_6$!
$C_2H_6(g) \rightarrow 2 C(g, atomik) $.

Jawab:
$ \begin{align} \Delta H & = 2 \Delta Hf^\circ \, C + 6 \Delta Hf^\circ \, C \Delta Hf^\circ \, C_2H_6 \\ & = 2 (716,7) + 6 (218) - (-84,7) \\ & = 2.826,1 \, kJ \end{align} $

Pada C$_2$H$_6$
$\begin{align} E_{Ikatan} \, C - C + 6 E_{Ikatan} \, C - H & = \Delta H \\ E_{Ikatan} \, C - C + 6 (415,8) & = 2.826,1 \\ E_{Ikatan} \, C - C & = 331,3 \, kJ/mol \end{align} $

Rumus menghitung entalpi menggunakan energi ikatan dapat dituliskan sebagai berikut:

Kita dapat memperkirakan kalor reaksi dari suatu reaksi dengan menggunakan bantuan energi ikatan rata-rata. Tabel di bawah ini menyajikan data energi ikatan rata-rata dalam kJ/mol.

       Demikian pembahasan materi Penentuan Entalpi Reaksi Berdasarkan Harga Energi Ikat dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan termokimia dan penentuan harga entalpi reaksi.