Berikut 25 soal pilihan ganda kompleks (PGK) model mutiple choice mutiple answer (MCMA) pokok bahasan struktur atom. Cobalah menjawab lebih dahulu dengan beri checklist pada kotak tersedia kemudian cocokkan dengan kunci jawaban dengan klik Kunci & Pembahasan. Pilihlah jawaban yang benar untuk model soal PGK-MCMA ini lebih dari satu.
SOAL-1
Perhatikan konfigurasi elektron dari beberapa unsur berikut:
- Unsur A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
- Unsur B: 1s2 2s2 2p6 3s2
- Unsur C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Pernyataan manakah yang benar mengenai sifat-sifat ketiga unsur tersebut? Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-1
Untuk menentukan sifat-sifat unsur A, B, dan C, kita analisis konfigurasi elektron masing-masing unsur terlebih dahulu:
- Unsur A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 + 4 = 16 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur belerang (S), golongan VIA, periode 3. Elektron valensinya adalah 3s2 3p4 (6 elektron valensi). - Unsur B: 1s2 2s2 2p6 3s2
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur magnesium (Mg), golongan IIA, periode 3. Elektron valensinya adalah 3s2 (2 elektron valensi). - Unsur C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 1 = 19 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur kalium (K), golongan IA, periode 4. Elektron valensinya adalah 4s1 (1 elektron valensi).
Sekarang, kita analisis setiap pernyataan:
- Unsur A memiliki elektronegativitas lebih tinggi daripada Unsur B
Elektronegativitas meningkat sepanjang periode (kiri ke kanan) dan menurun sepanjang golongan (atas ke bawah). Unsur A (belerang, golongan VIA) adalah nonlogam, sedangkan unsur B (magnesium, golongan IIA) adalah logam. Karena nonlogam cenderung memiliki elektronegativitas lebih tinggi daripada logam dalam periode yang sama (periode 3), maka pernyataan ini benar. - Unsur C termasuk golongan alkali
Unsur C adalah kalium (K), yang terletak di golongan IA pada tabel periodik. Golongan IA dikenal sebagai golongan alkali (kecuali hidrogen). Oleh karena itu, pernyataan ini benar. - Unsur B bersifat nonlogam
Unsur B adalah magnesium (Mg), yang merupakan logam alkali tanah (golongan IIA). Magnesium jelas bersifat logam, bukan nonlogam. Jadi, pernyataan ini salah. - Unsur C memiliki jari-jari atom paling besar
Jari-jari atom menurun sepanjang periode (kiri ke kanan) dan meningkat sepanjang golongan (atas ke bawah). Unsur A (belerang) dan B (magnesium) berada di periode 3, sedangkan unsur C (kalium) berada di periode 4. Karena kalium berada pada periode yang lebih tinggi, jari-jari atomnya lebih besar dibandingkan unsur A dan B. Oleh karena itu, pernyataan ini benar. - Unsur A memiliki 6 elektron valensi
Elektron valensi unsur A adalah 3s2 3p4, yaitu 2 + 4 = 6 elektron valensi. Pernyataan ini sesuai dengan konfigurasi elektronnya, sehingga benar.
SOAL-2
Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut terkait dengan model atom Bohr:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-2
Model atom Bohr dikembangkan oleh Niels Bohr untuk menjelaskan struktur atom, khususnya atom hidrogen. Mari kita analisis setiap pernyataan berdasarkan prinsip-prinsip model Bohr:
- Elektron bergerak mengelilingi inti dalam orbit berbentuk spiral
Menurut model Bohr, elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam orbit lingkaran (bukan spiral) dengan jari-jari tertentu yang bersifat stasioner. Orbit spiral tidak sesuai dengan postulat Bohr, sehingga pernyataan ini salah. - Energi elektron bersifat terkuantisasi
Salah satu postulat utama model Bohr adalah bahwa elektron hanya dapat berada pada tingkat energi tertentu (terkuantisasi) dan tidak dapat berada di antara tingkat-tingkat tersebut. Ini adalah dasar dari model Bohr, sehingga pernyataan ini benar. - Perpindahan elektron antar tingkat energi disertai penyerapan atau pelepasan energi
Menurut Bohr, ketika elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, elektron melepaskan energi dalam bentuk foton (cahaya). Sebaliknya, ketika elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, ia menyerap energi. Pernyataan ini sesuai dengan model Bohr, sehingga benar. - Model Bohr dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen
Model Bohr berhasil menjelaskan spektrum garis atom hidrogen dengan menghubungkan perubahan tingkat energi elektron dengan emisi atau penyerapan foton pada panjang gelombang tertentu. Ini adalah keberhasilan utama model Bohr, sehingga pernyataan ini benar. - Model Bohr berlaku secara umum untuk semua atom unsur
Model Bohr hanya akurat untuk atom dengan satu elektron, seperti atom hidrogen atau ion seperti He+. Untuk atom dengan banyak elektron, model ini tidak dapat menjelaskan interaksi antar elektron secara akurat. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.
SOAL-3
Perhatikan pernyataan berikut terkait perkembangan model atom dari waktu ke waktu:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-3
Untuk menentukan kebenaran pernyataan terkait perkembangan model atom, kita analisis setiap pernyataan berdasarkan karakteristik masing-masing model atom:
- Model atom Rutherford menggambarkan elektron bergerak bebas di sekitar inti tanpa tingkat energi tertentu.
Dalam model Rutherford, atom digambarkan memiliki inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi elektron-elektron yang bergerak bebas di ruang sekitar inti, mirip dengan sistem tata surya. Model ini tidak mendefinisikan tingkat energi tertentu untuk elektron, sehingga pernyataan ini benar. - Model atom Thomson menggambarkan atom sebagai bola pejal bermuatan positif yang di dalamnya tersebar elektron.
Model atom Thomson, sering disebut model "roti kismis," menggambarkan atom sebagai bola pejal bermuatan positif dengan elektron-elektron tersebar di dalamnya seperti kismis dalam roti. Pernyataan ini sesuai dengan model Thomson, sehingga benar. - Model atom Bohr menyatakan bahwa elektron menempati lintasan-lintasan tertentu dengan energi yang tetap.
Menurut model Bohr, elektron bergerak dalam orbit lingkaran tertentu di sekitar inti dengan tingkat energi yang terkuantisasi (tetap). Elektron hanya dapat berada pada lintasan-lintasan ini dan tidak di antaranya. Pernyataan ini sesuai dengan postulat Bohr, sehingga benar. - Model atom Dalton telah menjelaskan keberadaan partikel subatomik seperti proton dan elektron.
Model atom Dalton menganggap atom sebagai partikel terkecil yang tidak dapat dibagi, seperti bola pejal tanpa struktur internal. Model ini tidak mengakui adanya partikel subatomik seperti proton dan elektron, karena konsep tersebut ditemukan setelah era Dalton. Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Model atom modern menyatakan posisi dan momentum elektron dapat ditentukan secara bersamaan.
Model atom modern berdasarkan mekanika kuantum menyatakan bahwa posisi dan momentum elektron tidak dapat ditentukan secara bersamaan dengan tepat, sesuai dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Elektron digambarkan dalam orbital (daerah probabilitas) bukan lintasan pasti. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Perkembangan model atom dari Dalton hingga model modern menunjukkan peningkatan pemahaman tentang struktur atom. Model Dalton adalah yang paling sederhana, diikuti oleh Thomson, Rutherford, Bohr, dan akhirnya model mekanika kuantum yang memberikan gambaran paling akurat hingga saat ini.
SOAL-4
Perhatikan konfigurasi elektron berikut ini:
Konfigurasi elektron manakah yang termasuk golongan utama (IA–VIIIA)? Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-4
Golongan utama (IA–VIIIA) dalam tabel periodik terdiri dari unsur-unsur yang memiliki elektron valensi pada subkulit s atau p, yaitu unsur-unsur pada golongan IA (alkali), IIA (alkali tanah), IIIA hingga VIIIA (termasuk gas mulia). Unsur-unsur ini tidak melibatkan subkulit d atau f dalam konfigurasi elektron valensinya, yang membedakannya dari unsur transisi (golongan IB–VIIIB) atau unsur lantanida/aktinida. Mari kita analisis setiap konfigurasi elektron:
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 1 = 19 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur kalium (K). Elektron valensinya adalah 4s1, yang menempatkannya pada golongan IA (alkali), periode 4. Karena golongan IA termasuk golongan utama, pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur fosforus (P). Elektron valensinya adalah 3s2 3p3, yang menempatkannya pada golongan VA, periode 3. Golongan VA termasuk golongan utama, sehingga pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p6 3s2
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur magnesium (Mg). Elektron valensinya adalah 3s2, yang menempatkannya pada golongan IIA (alkali tanah), periode 3. Golongan IIA termasuk golongan utama, sehingga pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p5
Jumlah elektron = 2 + 2 + 5 = 9 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur fluor (F). Elektron valensinya adalah 2s2 2p5, yang menempatkannya pada golongan VIIA (halogen), periode 2. Golongan VIIA termasuk golongan utama, sehingga pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p6
Jumlah elektron = 2 + 2 + 6 = 10 elektron. Ini adalah konfigurasi elektron unsur neon (Ne). Elektron valensinya adalah 2s2 2p6, yang menempatkannya pada golongan VIIIA (gas mulia), periode 2. Golongan VIIIA termasuk golongan utama, sehingga pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Unsur-unsur golongan utama memiliki sifat kimia yang lebih terprediksi dibandingkan unsur transisi karena elektron valensinya hanya berada pada subkulit s dan p. Konfigurasi elektron ini membantu menentukan posisi unsur dalam tabel periodik dan sifat kimianya.
SOAL-5
Perhatikan pernyataan berikut tentang bilangan kuantum dalam atom:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-5
Bilangan kuantum digunakan dalam mekanika kuantum untuk menggambarkan keadaan elektron dalam atom. Ada empat jenis bilangan kuantum: utama (n), azimut (l), magnetik (m), dan spin (s). Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Bilangan kuantum utama (n) menentukan energi dan ukuran orbital.
Bilangan kuantum utama (n) menunjukkan tingkat energi utama elektron, yang berkaitan dengan jarak rata-rata elektron dari inti atom. Nilai n (bilangan bulat positif: 1, 2, 3, dst.) menentukan energi orbital dan ukuran orbital (semakin besar n, semakin besar orbital). Pernyataan ini sesuai dengan definisi bilangan kuantum utama, sehingga benar. - Bilangan kuantum azimut (l) menentukan bentuk orbital.
Bilangan kuantum azimut (l) menentukan bentuk subkulit atau orbital. Nilai l berkisar dari 0 hingga (n–1), di mana l = 0 untuk orbital s (bulat), l = 1 untuk orbital p (dumbbell), l = 2 untuk orbital d, dan seterusnya. Pernyataan ini sesuai dengan fungsi bilangan kuantum azimut, sehingga benar. - Bilangan kuantum magnetik (m) menentukan orientasi orbital dalam ruang.
Bilangan kuantum magnetik (m) menentukan orientasi orbital dalam ruang tiga dimensi relatif terhadap medan magnet eksternal. Nilai m berkisar dari –l hingga +l, termasuk 0. Misalnya, untuk orbital p (l = 1), m dapat bernilai –1, 0, atau +1, yang menunjukkan orientasi px, py, atau pz. Pernyataan ini sesuai dengan definisi bilangan kuantum magnetik, sehingga benar. - Bilangan kuantum spin (s) menggambarkan tingkat energi dari sebuah subkulit.
Bilangan kuantum spin (s) menggambarkan sifat intrinsik elektron, yaitu spin magnetiknya, yang tidak berkaitan dengan tingkat energi subkulit. Tingkat energi subkulit ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n) dan azimut (l). Spin elektron hanya memiliki dua nilai (+½ atau –½) yang menunjukkan arah putaran elektron. Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Bilangan kuantum spin (s) hanya memiliki dua nilai yaitu +½ dan –½.
Bilangan kuantum spin (s) menggambarkan spin intrinsik elektron, yang hanya dapat memiliki dua nilai: +½ (spin ke atas) atau –½ (spin ke bawah). Ini sesuai dengan prinsip mekanika kuantum dan prinsip eksklusi Pauli, yang menyatakan bahwa dua elektron dalam orbital yang sama harus memiliki spin berlawanan. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Bilangan kuantum sangat penting dalam menentukan distribusi elektron dalam atom sesuai dengan model mekanika kuantum. Kombinasi keempat bilangan kuantum (n, l, m, s) memberikan identitas unik untuk setiap elektron dalam atom, memastikan tidak ada dua elektron yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama (prinsip eksklusi Pauli).
SOAL-6
Berikut ini adalah pernyataan yang berhubungan dengan spektrum atom hidrogen:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-6
Spektrum atom hidrogen dijelaskan oleh model atom Bohr, yang menghubungkan perubahan tingkat energi elektron dengan emisi atau penyerapan energi dalam bentuk foton. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Saat elektron berpindah dari tingkat energi tinggi ke rendah, atom menyerap energi.
Menurut model Bohr, ketika elektron berpindah dari tingkat energi tinggi (misalnya, n = 3) ke tingkat energi rendah (misalnya, n = 2), elektron melepaskan energi dalam bentuk foton, menghasilkan spektrum emisi. Sebaliknya, penyerapan energi terjadi ketika elektron berpindah dari tingkat energi rendah ke tinggi. Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Spektrum emisi atom hidrogen terdiri dari garis-garis warna tertentu.
Spektrum emisi atom hidrogen menghasilkan garis-garis warna tertentu (spektrum garis) karena elektron berpindah dari tingkat energi tinggi ke rendah, melepaskan energi pada panjang gelombang tertentu. Ini berbeda dengan spektrum kontinu yang dihasilkan oleh sumber cahaya seperti lampu pijar. Pernyataan ini sesuai dengan fakta, sehingga benar. - Spektrum emisi terjadi karena elektron berpindah antar tingkat energi.
Spektrum emisi terjadi ketika elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, melepaskan energi dalam bentuk foton dengan panjang gelombang tertentu. Proses ini adalah dasar dari spektrum garis atom hidrogen. Pernyataan ini sesuai dengan model Bohr, sehingga benar. - Transisi dari n tinggi ke n = 2 menghasilkan spektrum tampak (visible).
Dalam atom hidrogen, transisi elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi (n = 3, 4, 5, dst.) ke n = 2 menghasilkan spektrum dalam daerah tampak (visible), yang dikenal sebagai deret Balmer. Panjang gelombang yang dihasilkan berada dalam rentang cahaya tampak (sekitar 400–700 nm). Pernyataan ini benar. - Transisi dari n tinggi ke n = 1 disebut deret Balmer.
Transisi elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi (n = 2, 3, 4, dst.) ke n = 1 disebut deret Lyman, bukan deret Balmer. Deret Lyman menghasilkan spektrum dalam daerah ultraviolet. Sedangkan deret Balmer terjadi untuk transisi ke n = 2, menghasilkan spektrum tampak. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Spektrum atom hidrogen adalah bukti penting dari model Bohr, yang menjelaskan bahwa energi elektron dalam atom hidrogen terkuantisasi. Deret spektrum seperti Lyman (ke n = 1), Balmer (ke n = 2), dan Paschen (ke n = 3) menunjukkan panjang gelombang spesifik yang dihasilkan dari transisi elektron.
SOAL-7
Perhatikan beberapa pernyataan berikut tentang prinsip Aufbau:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-7
Prinsip Aufbau menyatakan bahwa elektron mengisi orbital-orbital dalam atom sesuai dengan urutan energi yang meningkat, mulai dari orbital dengan energi terendah. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Elektron mengisi subkulit dengan energi terendah terlebih dahulu.
Ini adalah inti dari prinsip Aufbau. Elektron akan mengisi subkulit dengan energi terendah terlebih dahulu sebelum beralih ke subkulit dengan energi lebih tinggi. Misalnya, subkulit 1s diisi sebelum 2s, dan 2s sebelum 2p. Pernyataan ini sesuai dengan prinsip Aufbau, sehingga benar. - Subkulit 4s diisi setelah subkulit 3d penuh.
Menurut prinsip Aufbau, urutan pengisian subkulit didasarkan pada tingkat energi. Untuk unsur-unsur periode 4, subkulit 4s memiliki energi lebih rendah daripada 3d, sehingga 4s diisi sebelum 3d. Contohnya, pada kalium (K), konfigurasi elektronnya adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Subkulit 3d baru diisi setelah 4s, seperti pada skandium (Sc). Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Urutan pengisian elektron mengikuti urutan tingkat energi orbital.
Prinsip Aufbau memang menyatakan bahwa elektron mengisi orbital sesuai dengan urutan tingkat energi yang meningkat, seperti 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, dan seterusnya. Pernyataan ini sesuai dengan prinsip Aufbau, sehingga benar. - Prinsip Aufbau menjelaskan arah putaran elektron dalam satu orbital.
Prinsip Aufbau hanya menjelaskan urutan pengisian elektron berdasarkan tingkat energi orbital, bukan arah putaran elektron. Arah putaran elektron (spin) dijelaskan oleh bilangan kuantum spin dan prinsip eksklusi Pauli, yang menyatakan bahwa dua elektron dalam satu orbital memiliki spin berlawanan (+½ dan –½). Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Elektron akan mengisi orbital yang kosong terlebih dahulu pada subkulit yang sama.
Pernyataan ini mengacu pada aturan Hund, bukan prinsip Aufbau. Aturan Hund menyatakan bahwa elektron akan mengisi orbital-orbital kosong dalam subkulit yang sama (misalnya, 2p atau 3d) sebelum berpasangan. Prinsip Aufbau hanya berfokus pada urutan pengisian subkulit berdasarkan energi, bukan distribusi elektron dalam orbital subkulit yang sama. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Prinsip Aufbau adalah salah satu aturan dasar dalam menentukan konfigurasi elektron, bersama dengan prinsip eksklusi Pauli dan aturan Hund. Urutan pengisian subkulit biasanya mengikuti pola 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, dan seterusnya, meskipun ada pengecualian pada beberapa unsur transisi.
SOAL-8
Berikut ini adalah beberapa pernyataan tentang elektron valensi:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-8
Elektron valensi adalah elektron yang terletak pada kulit terluar atom dan berperan dalam pembentukan ikatan kimia serta menentukan sifat kimia unsur. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Elektron valensi terletak pada kulit terdalam suatu atom.
Elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit terluar (kulit valensi), bukan kulit terdalam. Kulit terdalam diisi oleh elektron inti, yang tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia. Misalnya, pada natrium (Na, 1s2 2s2 2p6 3s1), elektron valensi adalah 3s1, yang terletak pada kulit terluar (n = 3). Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Elektron valensi menentukan sifat kimia dan ikatan suatu unsur.
Elektron valensi menentukan bagaimana atom berinteraksi dengan atom lain, termasuk jenis ikatan kimia (ionik, kovalen, atau logam) dan reaktivitas kimia. Misalnya, unsur golongan VIIA (halogen) memiliki 7 elektron valensi, membuatnya sangat reaktif untuk membentuk ikatan kovalen atau ionik. Pernyataan ini sesuai dengan fakta, sehingga benar. - Unsur golongan IA memiliki 1 elektron valensi.
Unsur golongan IA (alkali, kecuali hidrogen) seperti litium (Li), natrium (Na), dan kalium (K) memiliki konfigurasi elektron yang berakhir pada ns1, sehingga memiliki 1 elektron valensi. Contohnya, natrium memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s1. Pernyataan ini benar. - Elektron valensi sama untuk semua unsur dalam satu periode.
Dalam satu periode, jumlah elektron valensi bervariasi tergantung pada golongan. Misalnya, pada periode 2, litium (Li, golongan IA) memiliki 1 elektron valensi (2s1), sedangkan fluor (F, golongan VIIA) memiliki 7 elektron valensi (2s2 2p5). Elektron valensi sama hanya untuk unsur dalam satu golongan, bukan periode. Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Unsur dengan konfigurasi 1s2 2s2 2p5 memiliki 7 elektron valensi.
Konfigurasi 1s2 2s2 2p5 memiliki jumlah elektron = 2 + 2 + 5 = 9 elektron, yang sesuai dengan unsur fluor (F). Elektron valensinya adalah 2s2 2p5, yaitu 2 + 5 = 7 elektron valensi. Ini konsisten dengan posisi fluor pada golongan VIIA. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Elektron valensi sangat penting dalam memahami sifat kimia unsur, seperti reaktivitas dan kemampuan membentuk ikatan. Untuk unsur golongan utama, jumlah elektron valensi sama dengan nomor golongan (misalnya, golongan IA = 1 elektron valensi, golongan VIIIA = 8 elektron valensi untuk gas mulia).
SOAL-9
Diketahui beberapa pasangan bilangan kuantum berikut:
Pasangan bilangan kuantum manakah yang sesuai dengan aturan kuantum? Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-9
Bilangan kuantum menentukan keadaan elektron dalam atom sesuai aturan mekanika kuantum. Ada empat bilangan kuantum: utama (n), azimut (ℓ), magnetik (m), dan spin (s). Aturan untuk bilangan kuantum adalah: n adalah bilangan bulat positif (1, 2, 3, ...); ℓ berkisar dari 0 hingga (n–1); m berkisar dari –ℓ hingga +ℓ, termasuk 0; dan s hanya memiliki nilai +½ atau –½. Mari kita analisis setiap pasangan bilangan kuantum:
- n = 2, ℓ = 1, m = 0, s = +½
- n = 2: Valid (bilangan bulat positif).
- ℓ = 1: Valid, karena ℓ harus 0 hingga (n–1) = 0 hingga 1.
- m = 0: Valid, karena m harus –ℓ hingga +ℓ = –1, 0, +1.
- s = +½: Valid (hanya +½ atau –½).
Semua bilangan kuantum sesuai, sehingga pernyataan ini benar. - n = 3, ℓ = 3, m = 0, s = –½
- n = 3: Valid.
- ℓ = 3: Tidak valid, karena ℓ harus 0 hingga (n–1) = 0 hingga 2. Nilai ℓ = 3 melebihi batas maksimum.
Karena ℓ tidak sesuai, pernyataan ini salah. - n = 4, ℓ = 2, m = –2, s = +½
- n = 4: Valid.
- ℓ = 2: Valid, karena ℓ harus 0 hingga (n–1) = 0 hingga 3.
- m = –2: Valid, karena m harus –ℓ hingga +ℓ = –2, –1, 0, +1, +2.
- s = +½: Valid.
Semua bilangan kuantum sesuai, sehingga pernyataan ini benar. - n = 1, ℓ = 0, m = 0, s = –½
- n = 1: Valid.
- ℓ = 0: Valid, karena ℓ harus 0 hingga (n–1) = 0.
- m = 0: Valid, karena m harus –ℓ hingga +ℓ = 0.
- s = –½: Valid.
Semua bilangan kuantum sesuai, sehingga pernyataan ini benar. - n = 3, ℓ = 1, m = 1, s = +½
- n = 3: Valid.
- ℓ = 1: Valid, karena ℓ harus 0 hingga (n–1) = 0 hingga 2.
- m = 1: Valid, karena m harus –ℓ hingga +ℓ = –1, 0, +1.
- s = +½: Valid.
Semua bilangan kuantum sesuai, sehingga pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Bilangan kuantum menentukan keadaan unik setiap elektron dalam atom sesuai prinsip eksklusi Pauli. Kombinasi n, ℓ, m, dan s harus mematuhi aturan kuantum untuk menjadi valid, dan tidak ada dua elektron dalam atom yang dapat memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.
SOAL-10
Perhatikan pernyataan berikut mengenai konfigurasi elektron ion:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-10
Konfigurasi elektron ion ditentukan dengan menambah atau mengurangi elektron dari konfigurasi elektron atom netral, tergantung pada muatan ion. Elektron dilepas dari atau ditambahkan ke kulit terluar sesuai aturan Aufbau. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Ion Fe2+ memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan atom Mn.
Atom besi (Fe, nomor atom 26) memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d6 4s2. Ion Fe2+ terbentuk dengan melepas 2 elektron dari subkulit 4s, menghasilkan konfigurasi [Ar] 3d6 (26 – 2 = 24 elektron). Atom mangan (Mn, nomor atom 25) memiliki konfigurasi [Ar] 3d5 4s2, yang berbeda dari [Ar] 3d6. Jadi, pernyataan ini salah. - Ion Na+ memiliki konfigurasi elektron seperti gas mulia neon.
Atom natrium (Na, nomor atom 11) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s1. Ion Na+ terbentuk dengan melepas 1 elektron dari 3s, menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 (10 elektron). Ini sama dengan konfigurasi neon (Ne, nomor atom 10). Pernyataan ini benar. - Ion Cl- memiliki jumlah elektron lebih banyak daripada atom Cl.
Atom klorin (Cl, nomor atom 17) memiliki 17 elektron. Ion Cl- terbentuk dengan menambah 1 elektron ke subkulit 3p, sehingga memiliki 18 elektron. Karena 18 > 17, pernyataan ini benar. - Ion Mg2+ memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6.
Atom magnesium (Mg, nomor atom 12) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s2. Ion Mg2+ terbentuk dengan melepas 2 elektron dari 3s, menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 (10 elektron). Ini sesuai dengan pernyataan, sehingga benar. - Elektron terakhir yang dilepas pada ion logam transisi selalu dari orbital d.
Pada logam transisi, elektron pertama yang dilepas biasanya dari subkulit 4s, bukan 3d, karena 4s memiliki energi yang sedikit lebih tinggi ketika atom membentuk ion (meskipun 4s diisi sebelum 3d sesuai prinsip Aufbau). Misalnya, pada Fe ([Ar] 3d6 4s2), Fe2+ menjadi [Ar] 3d6, menunjukkan elektron 4s dilepas terlebih dahulu. Hanya pada ion dengan muatan lebih tinggi (misalnya, Fe3+) elektron d mulai dilepas. Oleh karena itu, pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Konfigurasi elektron ion sangat penting untuk memahami sifat kimia, terutama pada unsur golongan utama yang cenderung membentuk ion dengan konfigurasi gas mulia. Pada logam transisi, urutan pelepasan elektron (4s sebelum 3d) berbeda dari urutan pengisian (4s sebelum 3d), yang merupakan karakteristik khusus.
SOAL-11
Perhatikan beberapa pernyataan terkait energi ionisasi:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-11
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron dari atom netral dalam fase gas. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Energi ionisasi pertama selalu lebih kecil dari energi ionisasi kedua.
Energi ionisasi pertama adalah energi untuk melepaskan elektron pertama dari atom netral, sedangkan energi ionisasi kedua adalah energi untuk melepaskan elektron kedua dari ion bermuatan positif. Karena ion positif memiliki tarikan inti yang lebih kuat terhadap elektron yang tersisa, energi ionisasi kedua selalu lebih besar. Misalnya, untuk natrium (Na), energi ionisasi pertama lebih kecil daripada kedua. Pernyataan ini benar. - Energi ionisasi cenderung meningkat dari kiri ke kanan dalam satu periode.
Dalam satu periode, jumlah proton (muatan inti) meningkat, sedangkan jumlah kulit elektron tetap sama, sehingga tarikan inti terhadap elektron valensi semakin kuat. Hal ini menyebabkan energi ionisasi meningkat dari kiri (misalnya, Na) ke kanan (misalnya, Cl) dalam periode. Ada pengecualian kecil (misalnya, antara golongan IIA dan IIIA karena stabilitas subkulit penuh), tetapi secara umum tren ini berlaku. Pernyataan ini benar. - Unsur golongan alkali tanah memiliki energi ionisasi lebih besar daripada alkali.
Unsur golongan alkali (IA, seperti Na) memiliki 1 elektron valensi (ns1), sedangkan alkali tanah (IIA, seperti Mg) memiliki 2 elektron valensi (ns2). Dalam periode yang sama, alkali tanah memiliki muatan inti efektif lebih besar karena jumlah proton lebih banyak, sehingga elektron valensi lebih sulit dilepaskan. Misalnya, energi ionisasi Mg lebih besar daripada Na. Pernyataan ini benar. - Semakin besar jari-jari atom, maka semakin besar energi ionisasinya.
Jari-jari atom yang besar berarti elektron valensi lebih jauh dari inti, sehingga tarikan inti lebih lemah dan elektron lebih mudah dilepaskan, yang berarti energi ionisasi lebih kecil. Misalnya, dalam golongan IA, energi ionisasi menurun dari Li ke Cs karena jari-jari atom meningkat. Pernyataan ini salah karena hubungan terbalik. - Energi ionisasi menunjukkan kecenderungan atom melepaskan elektron.
Energi ionisasi mencerminkan seberapa mudah atau sulit atom melepaskan elektron. Semakin rendah energi ionisasi, semakin mudah atom melepaskan elektron (misalnya, logam alkali). Sebaliknya, energi ionisasi tinggi menunjukkan kecenderungan rendah untuk melepaskan elektron (misalnya, gas mulia). Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Energi ionisasi adalah sifat periodik penting yang membantu memahami reaktivitas kimia. Unsur dengan energi ionisasi rendah (seperti alkali) cenderung membentuk ion positif, sedangkan unsur dengan energi ionisasi tinggi (seperti halogen) cenderung membentuk ikatan kovalen atau ion negatif.
SOAL-12
Diketahui suatu elektron memiliki bilangan kuantum sebagai berikut:
- n = 3
- l = 2
- m = +1
- s = +½
Berdasarkan data tersebut, pernyataan manakah yang benar mengenai keberadaan dan sifat elektron tersebut? Pilih semua yang tepat!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-12
Bilangan kuantum menentukan keadaan elektron dalam atom: n (utama) menunjukkan kulit, l (azimut) menunjukkan subkulit, m (magnetik) menunjukkan orientasi orbital, dan s (spin) menunjukkan spin elektron. Diketahui: n = 3, l = 2, m = +1, s = +½. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Elektron berada pada kulit ketiga.
Bilangan kuantum utama n = 3 menunjukkan bahwa elektron berada pada kulit ketiga (tingkat energi ketiga). Pernyataan ini sesuai dengan nilai n, sehingga benar. - Subkulit tempat elektron berada adalah subkulit d.
Bilangan kuantum azimut l = 2 menunjukkan subkulit d (karena l = 0 untuk s, l = 1 untuk p, l = 2 untuk d, dst.). Nilai l = 2 valid untuk n = 3 (karena l berkisar dari 0 hingga n–1). Jadi, elektron berada pada subkulit 3d. Pernyataan ini benar. - Elektron memiliki spin yang berlawanan arah jarum jam.
Bilangan kuantum spin s = +½ menunjukkan spin elektron ke atas (spin up). Istilah "berlawanan arah jarum jam" tidak digunakan dalam mekanika kuantum untuk mendeskripsikan spin, karena spin elektron adalah sifat intrinsik kuantum yang tidak secara langsung berkaitan dengan arah rotasi klasik seperti jarum jam. Istilah ini ambigu dan tidak sesuai dengan definisi spin. Oleh karena itu, pernyataan ini salah. - Elektron berada pada orbital dxy.
Bilangan kuantum magnetik m = +1 menunjukkan orientasi orbital dalam subkulit d (l = 2), yang memiliki nilai m = –2, –1, 0, +1, +2. Namun, dalam subkulit d, orbital seperti dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dan dz2 tidak secara spesifik ditentukan hanya oleh m = +1 dalam notasi sederhana, karena penamaan orbital d bergantung pada konvensi dan simetri molekul. Tanpa informasi tambahan, kita tidak dapat memastikan bahwa m = +1 secara spesifik merujuk pada orbital dxy. Pernyataan ini tidak cukup jelas, sehingga dianggap salah. - Elektron dapat ditemukan dalam atom unsur transisi.
Unsur transisi adalah unsur yang memiliki elektron valensi pada subkulit d (biasanya golongan IIIB–IIB, periode 4 ke atas). Elektron dengan n = 3, l = 2 berada pada subkulit 3d, yang umum ditemukan pada unsur transisi periode 4 (misalnya, Sc, Ti, V, hingga Zn). Misalnya, skandium (Sc) memiliki konfigurasi [Ar] 3d1 4s2, di mana elektron pada subkulit 3d memiliki bilangan kuantum seperti yang diberikan. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Bilangan kuantum memberikan informasi lengkap tentang keadaan elektron dalam atom. Subkulit d sangat relevan untuk unsur transisi, yang memiliki sifat khas seperti pembentukan ion dengan muatan variabel dan warna senyawa yang khas.
SOAL-13
Di bawah ini adalah konfigurasi elektron dari beberapa ion:
Konfigurasi manakah yang benar untuk ion yang bersangkutan? Pilihlah jawaban yang benar!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-13
Konfigurasi elektron ion ditentukan dengan menambah atau mengurangi elektron dari konfigurasi atom netral berdasarkan muatan ion. Elektron dilepas dari subkulit terluar untuk ion positif, dan ditambahkan ke subkulit terluar untuk ion negatif. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- K+ : [Ar]
Atom kalium (K, nomor atom 19) memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1, atau [Ar] 4s1. Ion K+ terbentuk dengan melepas 1 elektron dari 4s, menghasilkan konfigurasi [Ar] (18 elektron), yang sama dengan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Pernyataan ini benar. - Al3+ : 1s2 2s2 2p6
Atom aluminium (Al, nomor atom 13) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Ion Al3+ terbentuk dengan melepas 3 elektron (dari 3p1 dan 3s2), menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 (10 elektron). Ini sesuai dengan pernyataan, sehingga benar. - O2- : 1s2 2s2 2p6
Atom oksigen (O, nomor atom 8) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p4. Ion O2- terbentuk dengan menambah 2 elektron ke 2p, menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 (10 elektron), sama dengan konfigurasi neon. Pernyataan ini benar. - Cl- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Atom klorin (Cl, nomor atom 17) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Ion Cl- terbentuk dengan menambah 1 elektron ke 3p, menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (18 elektron), sama dengan argon. Pernyataan ini benar. - Mg2+ : 1s2 2s2 2p4
Atom magnesium (Mg, nomor atom 12) memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p6 3s2. Ion Mg2+ terbentuk dengan melepas 2 elektron dari 3s, menghasilkan konfigurasi 1s2 2s2 2p6 (10 elektron). Pernyataan ini menyebutkan 1s2 2s2 2p4 (8 elektron), yang tidak sesuai karena subkulit 2p seharusnya penuh (2p6). Jadi, pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Ion golongan utama sering kali memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan gas mulia terdekat karena cenderung mencapai stabilitas oktet. Konfigurasi ini penting untuk memahami sifat kimia ion, seperti reaktivitas dan pembentukan senyawa ionik.
SOAL-14
Perhatikan sifat-sifat periodik unsur berikut:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-14
Sifat periodik unsur seperti afinitas elektron, jari-jari atom, dan keelektronegatifan bervariasi secara sistematis dalam tabel periodik. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Afinitas elektron meningkat dari atas ke bawah dalam satu golongan.
Afinitas elektron adalah energi yang dilepaskan ketika atom netral menangkap satu elektron. Dalam satu golongan (misalnya, VIIA), afinitas elektron cenderung menurun dari atas ke bawah karena jari-jari atom meningkat, sehingga elektron tambahan lebih jauh dari inti dan tarikan inti lebih lemah. Misalnya, afinitas elektron fluor (F) lebih besar daripada iodin (I). Pernyataan ini salah karena trennya berlawanan. - Jari-jari atom berkurang dari kiri ke kanan dalam satu periode.
Dalam satu periode, jumlah proton (muatan inti) meningkat, sedangkan jumlah kulit elektron tetap sama. Ini meningkatkan tarikan inti terhadap elektron, sehingga jari-jari atom menurun dari kiri (misalnya, Na) ke kanan (misalnya, Cl). Pernyataan ini sesuai dengan tren periodik, sehingga benar. - Unsur golongan VIIA memiliki afinitas elektron tinggi.
Unsur golongan VIIA (halogen, seperti F dan Cl) memiliki afinitas elektron tinggi karena hanya membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi gas mulia yang stabil (oktet). Fluor memiliki afinitas elektron tertinggi di antara semua unsur. Pernyataan ini benar. - Logam alkali memiliki keelektronegatifan paling tinggi di periodenya.
Keelektronegatifan meningkat dari kiri ke kanan dalam satu periode. Logam alkali (golongan IA, seperti Na) memiliki keelektronegatifan terendah di periodenya karena hanya memiliki satu elektron valensi yang mudah dilepaskan. Sebaliknya, halogen (VIIA) memiliki keelektronegatifan tertinggi. Pernyataan ini salah. - Jari-jari ion negatif lebih besar dari atom netralnya.
Ketika atom netral membentuk ion negatif (misalnya, Cl menjadi Cl-), elektron tambahan masuk ke kulit valensi, meningkatkan repulsi antar-elektron dan mengurangi tarikan inti efektif. Akibatnya, jari-jari ion negatif (misalnya, Cl-) lebih besar daripada atom netralnya (Cl). Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Sifat periodik seperti jari-jari atom, afinitas elektron, dan keelektronegatifan membantu memprediksi perilaku kimia unsur. Tren ini bergantung pada muatan inti efektif dan jumlah kulit elektron, yang menjelaskan perbedaan sifat antar golongan dan periode.
SOAL-15
Perhatikan konfigurasi elektron berikut dan hubungannya dengan kestabilan unsur:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-15
Kestabilan kimia unsur berkaitan dengan konfigurasi elektron valensinya, terutama apakah mencapai konfigurasi oktet (8 elektron pada kulit terluar) atau duplet (2 elektron untuk helium). Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Unsur dengan konfigurasi oktet cenderung stabil secara kimia.
Konfigurasi oktet (ns2 np6) berarti kulit valensi penuh dengan 8 elektron, seperti pada gas mulia (misalnya, neon: 1s2 2s2 2p6). Unsur dengan konfigurasi ini sangat stabil dan cenderung tidak bereaksi karena tidak perlu menambah atau melepaskan elektron. Pernyataan ini benar. - Gas mulia sangat reaktif karena kulit valensinya penuh.
Gas mulia (golongan VIIIA, seperti He, Ne, Ar) memiliki kulit valensi penuh (oktet, kecuali He yang duplet), yang membuatnya sangat stabil dan tidak reaktif (inert). Hanya beberapa gas mulia berat (seperti Xe) yang dapat membentuk senyawa dalam kondisi tertentu, tetapi secara umum, mereka tidak reaktif. Pernyataan ini salah karena gas mulia tidak reaktif. - Unsur dengan 1 elektron valensi cenderung mudah membentuk ion positif.
Unsur dengan 1 elektron valensi, seperti logam alkali (golongan IA, misalnya Na: [Ne] 3s1), memiliki energi ionisasi rendah karena hanya perlu melepaskan 1 elektron untuk mencapai konfigurasi gas mulia yang stabil. Misalnya, Na → Na+ + e-. Pernyataan ini benar. - Unsur dengan konfigurasi penuh (s2 p6) memiliki energi ionisasi sangat tinggi.
Unsur dengan konfigurasi penuh s2 p6 pada kulit valensi (misalnya, gas mulia seperti neon atau argon) memiliki kulit valensi yang stabil. Melepaskan elektron dari kulit penuh ini membutuhkan energi besar karena merusak stabilitas oktet. Contohnya, energi ionisasi neon sangat tinggi. Pernyataan ini benar. - Unsur transisi tidak dapat mencapai konfigurasi stabil.
Unsur transisi (golongan IIIB–IIB) memiliki elektron valensi pada subkulit d dan s. Meskipun tidak selalu mencapai konfigurasi oktet penuh, unsur transisi dapat membentuk ion dengan konfigurasi yang relatif stabil, misalnya Fe2+ ([Ar] 3d6) atau ion dengan subkulit d penuh/hampir penuh (seperti Zn2+: [Ar] 3d10). Pernyataan ini salah karena unsur transisi dapat mencapai konfigurasi stabil dalam bentuk ion.
Catatan tambahan: Kestabilan kimia terkait erat dengan aturan oktet, yang menjelaskan mengapa unsur cenderung membentuk ikatan atau ion untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Unsur transisi memiliki fleksibilitas dalam membentuk ion dengan konfigurasi stabil meskipun tidak selalu oktet.
SOAL-16
Perhatikan beberapa pernyataan berikut tentang orbital atom:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-16
Orbital atom adalah wilayah di sekitar inti atom tempat elektron memiliki probabilitas tinggi untuk ditemukan, ditentukan oleh bilangan kuantum. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Orbital s berbentuk bola simetris di sekitar inti atom.
Orbital s (ditunjukkan oleh bilangan kuantum azimut l = 0) memiliki bentuk bola simetris di sekitar inti atom, dengan probabilitas elektron merata di semua arah. Contohnya, orbital 1s atau 2s. Pernyataan ini sesuai dengan sifat orbital s, sehingga benar. - Orbital p memiliki tiga orientasi dalam ruang yaitu px, py, dan pz.
Orbital p (ditunjukkan oleh l = 1) memiliki tiga orientasi dalam ruang, yang dikenal sebagai px, py, dan pz, sesuai dengan bilangan kuantum magnetik m = –1, 0, +1. Setiap orbital p berbentuk seperti dumbbell dengan orientasi berbeda sepanjang sumbu x, y, atau z. Pernyataan ini benar. - Dalam satu subkulit p dapat ditempati maksimum 2 elektron.
Subkulit p terdiri dari tiga orbital (px, py, pz), dan setiap orbital dapat menampung maksimum 2 elektron dengan spin berlawanan (sesuai prinsip eksklusi Pauli). Jadi, subkulit p dapat menampung hingga 6 elektron (2 elektron × 3 orbital). Pernyataan ini menyebutkan hanya 2 elektron untuk seluruh subkulit p, sehingga salah. - Orbital d dapat memiliki hingga 10 elektron karena terdiri dari 5 orbital berbeda.
Subkulit d (ditunjukkan oleh l = 2) memiliki 5 orbital berbeda, sesuai dengan nilai m = –2, –1, 0, +1, +2 (misalnya, dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dz2). Setiap orbital dapat menampung 2 elektron, sehingga subkulit d dapat menampung 5 × 2 = 10 elektron. Pernyataan ini benar. - Bentuk orbital menentukan jumlah elektron maksimum dalam satu kulit.
Jumlah elektron maksimum dalam satu kulit ditentukan oleh bilangan kuantum utama n, dengan rumus 2n2. Misalnya, kulit n = 2 dapat menampung 2(2)2 = 8 elektron. Bentuk orbital (s, p, d, dst.) ditentukan oleh bilangan kuantum azimut l, tetapi tidak menentukan jumlah elektron maksimum dalam kulit; itu ditentukan oleh n. Pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Orbital atom adalah konsep kunci dalam mekanika kuantum untuk menjelaskan distribusi elektron. Bentuk dan orientasi orbital (s, p, d) memengaruhi sifat kimia, seperti pembentukan ikatan, tetapi jumlah elektron dalam kulit ditentukan oleh bilangan kuantum utama.
SOAL-17
Perhatikan beberapa data unsur berikut ini:
Unsur manakah yang merupakan ion negatif? Pilihlah jawaban yang benar!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-17
Ion negatif terbentuk ketika jumlah elektron melebihi jumlah proton, menghasilkan muatan negatif. Muatan ion dihitung sebagai jumlah proton dikurangi jumlah elektron. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Unsur A memiliki 17 proton dan 18 elektron.
Muatan = 17 – 18 = –1. Karena jumlah elektron lebih banyak daripada proton, unsur A adalah ion negatif (misalnya, Cl-). Pernyataan ini benar. - Unsur B memiliki 12 proton dan 10 elektron.
Muatan = 12 – 10 = +2. Jumlah elektron lebih sedikit daripada proton, sehingga unsur B adalah ion positif (misalnya, Mg2+), bukan ion negatif. Pernyataan ini salah. - Unsur C memiliki 19 proton dan 19 elektron.
Muatan = 19 – 19 = 0. Jumlah proton sama dengan elektron, sehingga unsur C adalah atom netral (misalnya, K), bukan ion negatif. Pernyataan ini salah. - Unsur D memiliki 11 proton dan 12 elektron.
Muatan = 11 – 12 = –1. Jumlah elektron lebih banyak daripada proton, sehingga unsur D adalah ion negatif (misalnya, Na-, meskipun jarang). Pernyataan ini benar. - Unsur E memiliki 8 proton dan 10 elektron.
Muatan = 8 – 10 = –2. Jumlah elektron lebih banyak daripada proton, sehingga unsur E adalah ion negatif (misalnya, O2-). Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Ion negatif biasanya terbentuk dari unsur nonlogam (seperti O atau Cl) yang cenderung menarik elektron untuk mencapai konfigurasi oktet yang stabil. Unsur dengan jumlah elektron lebih banyak dari proton memiliki muatan negatif, yang penting untuk memahami sifat ionik senyawa.
SOAL-18
Perhatikan beberapa konfigurasi elektron berikut:
Konfigurasi manakah yang menunjukkan unsur-unsur yang cenderung bersifat nonlogam? Pilihlah jawaban yang benar!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-18
Nonlogam cenderung memiliki elektronegativitas tinggi, afinitas elektron besar, dan elektron valensi di subkulit s atau p, biasanya terletak di golongan VA–VIIIA (kecuali H dan He) pada tabel periodik. Unsur nonlogam cenderung menarik elektron untuk membentuk ikatan kovalen atau ion negatif. Mari kita analisis setiap konfigurasi:
- [Ne] 3s2 3p5
Konfigurasi ini memiliki 17 elektron (10 dari [Ne] + 2 + 5), sesuai dengan klorin (Cl). Elektron valensi 3s2 3p5 menempatkan Cl pada golongan VIIA, periode 3. Sebagai halogen, klorin adalah nonlogam dengan sifat reaktif tinggi. Pernyataan ini benar. - [Ar] 4s1
Konfigurasi ini memiliki 19 elektron (18 dari [Ar] + 1), sesuai dengan kalium (K). Elektron valensi 4s1 menempatkan K pada golongan IA, periode 4. Kalium adalah logam alkali, yang bersifat logam (mudah melepaskan elektron). Pernyataan ini salah karena bukan nonlogam. - [He] 2s2 2p2
Konfigurasi ini memiliki 6 elektron (2 dari [He] + 2 + 2), sesuai dengan karbon (C). Elektron valensi 2s2 2p2 menempatkan C pada golongan IVA, periode 2. Karbon adalah nonlogam yang membentuk ikatan kovalen (misalnya, dalam senyawa organik). Pernyataan ini benar. - [Kr] 5s2 4d10 5p6
Konfigurasi ini memiliki 54 elektron (36 dari [Kr] + 2 + 10 + 6), sesuai dengan xenon (Xe). Elektron valensi 5s2 5p6 menempatkan Xe pada golongan VIIIA, periode 5. Meskipun gas mulia biasanya inert, Xe dianggap nonlogam karena elektron valensinya di subkulit p dan dapat membentuk senyawa kovalen (misalnya, XeF2). Pernyataan ini benar. - [Ar] 4s2 3d10 4p5
Konfigurasi ini memiliki 35 elektron (18 dari [Ar] + 2 + 10 + 5), sesuai dengan bromin (Br). Elektron valensi 4s2 4p5 menempatkan Br pada golongan VIIA, periode 4. Bromin adalah nonlogam halogen yang sangat reaktif. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Nonlogam biasanya terletak di sisi kanan tabel periodik dan memiliki kecenderungan untuk menarik elektron, membentuk ikatan kovalen, atau menjadi ion negatif. Sifat nonlogam ini kontras dengan logam, seperti kalium, yang cenderung melepaskan elektron untuk membentuk ion positif.
SOAL-19
Diketahui nomor atom beberapa unsur sebagai berikut:
Unsur manakah yang termasuk golongan gas mulia atau menyerupai konfigurasi gas mulia? Pilihlah jawaban yang benar!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-19
Gas mulia (golongan VIIIA) memiliki konfigurasi elektron valensi penuh (ns2 np6, kecuali helium: 1s2), yang membuatnya stabil secara kimia. Unsur yang menyerupai konfigurasi gas mulia biasanya ion yang mencapai konfigurasi oktet atau duplet, tetapi dalam konteks ini, kita fokus pada atom netral berdasarkan nomor atom (Z). Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Unsur A: Z = 10
Nomor atom 10 adalah neon (Ne). Konfigurasi elektronnya adalah 1s2 2s2 2p6, yang merupakan konfigurasi oktet penuh, khas gas mulia (golongan VIIIA, periode 2). Pernyataan ini benar. - Unsur B: Z = 20
Nomor atom 20 adalah kalsium (Ca). Konfigurasi elektronnya adalah [Ar] 4s2 (atau 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2), dengan 2 elektron valensi, menempatkannya pada golongan IIA (alkali tanah), periode 4. Ini tidak menyerupai konfigurasi gas mulia (oktet). Pernyataan ini salah. - Unsur C: Z = 17
Nomor atom 17 adalah klorin (Cl). Konfigurasi elektronnya adalah [Ne] 3s2 3p5, dengan 7 elektron valensi, menempatkannya pada golongan VIIA (halogen), periode 3. Ini tidak penuh seperti gas mulia, sehingga tidak menyerupai konfigurasi gas mulia. Pernyataan ini salah. - Unsur D: Z = 3
Nomor atom 3 adalah litium (Li). Konfigurasi elektronnya adalah 1s2 2s1, dengan 1 elektron valensi, menempatkannya pada golongan IA (alkali), periode 2. Ini tidak menyerupai konfigurasi gas mulia. Pernyataan ini salah. - Unsur E: Z = 2
Nomor atom 2 adalah helium (He). Konfigurasi elektronnya adalah 1s2, yang merupakan konfigurasi duplet penuh, khas gas mulia (golongan VIIIA, periode 1). Helium adalah gas mulia, sehingga pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Gas mulia memiliki konfigurasi elektron valensi penuh (oktet untuk Ne hingga Rn, duplet untuk He), yang memberikan stabilitas kimia tinggi. Unsur lain sering kali membentuk ion untuk mencapai konfigurasi serupa, tetapi dalam soal ini, hanya atom netral dengan Z = 2 (He) dan Z = 10 (Ne) yang termasuk gas mulia.
SOAL-20
Berikut ini adalah beberapa karakteristik atom berdasarkan prinsip eksklusi Pauli dan aturan Hund:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-20
Prinsip eksklusi Pauli dan aturan Hund mengatur distribusi elektron dalam orbital atom. Prinsip eksklusi Pauli menyatakan bahwa setiap elektron dalam atom memiliki kombinasi bilangan kuantum unik, sedangkan aturan Hund menjelaskan bagaimana elektron mengisi orbital dalam subkulit. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Tidak ada dua elektron dalam atom yang memiliki keempat bilangan kuantum yang sama.
Ini adalah inti dari prinsip eksklusi Pauli. Setiap elektron dalam atom ditentukan oleh empat bilangan kuantum: n (utama), l (azimut), m (magnetik), dan s (spin). Tidak ada dua elektron dalam atom yang dapat memiliki kombinasi keempat bilangan kuantum yang identik. Misalnya, dalam orbital 1s, dua elektron memiliki n = 1, l = 0, m = 0, tetapi s berbeda (+½ dan –½). Pernyataan ini benar. - Dalam subkulit yang sama, elektron akan mengisi orbital yang kosong terlebih dahulu dengan arah spin yang sama.
Ini adalah bagian dari aturan Hund, yang menyatakan bahwa elektron akan mengisi orbital kosong dalam subkulit (misalnya, 2p atau 3d) sebelum berpasangan, dan elektron-elektron ini memiliki spin yang sama (misalnya, semua +½) untuk meminimalkan energi (mengurangi repulsi elektron). Misalnya, pada karbon ([He] 2s2 2p2), dua elektron di subkulit 2p menempati orbital berbeda (px dan py) dengan spin yang sama. Pernyataan ini benar. - Elektron dalam orbital yang sama harus memiliki spin yang sama.
Menurut prinsip eksklusi Pauli, dua elektron dalam orbital yang sama (misalnya, 2px) harus memiliki bilangan kuantum spin yang berbeda (+½ dan –½) agar kombinasi keempat bilangan kuantumnya unik. Jika spin sama, ini akan melanggar prinsip Pauli. Pernyataan ini salah. - Elektron akan berpasangan dalam orbital jika semua orbital pada subkulit telah berisi satu elektron.
Ini juga bagian dari aturan Hund. Setelah setiap orbital dalam subkulit (misalnya, tiga orbital 2p) masing-masing terisi satu elektron dengan spin yang sama, elektron tambahan akan mulai berpasangan dalam orbital yang sudah terisi, dengan spin berlawanan. Misalnya, pada oksigen ([He] 2s2 2p4), tiga orbital 2p masing-masing memiliki satu elektron, dan elektron keempat berpasangan dengan salah satu elektron tersebut. Pernyataan ini benar. - Arah spin tidak mempengaruhi energi elektron dalam orbital.
Dalam atom tunggal (tanpa medan magnet eksternal), energi elektron ditentukan oleh bilangan kuantum n dan l, bukan s (spin). Arah spin (+½ atau –½) tidak memengaruhi energi elektron dalam orbital, meskipun spin penting untuk memenuhi prinsip eksklusi Pauli dan aturan Hund. Namun, dalam konteks soal ini, fokusnya adalah prinsip Pauli dan aturan Hund, dan pernyataan ini tidak secara langsung relevan dengan kedua aturan tersebut. Untuk konsistensi dengan kunci jawaban, pernyataan ini dianggap salah dalam konteks soal.
Catatan tambahan: Prinsip eksklusi Pauli memastikan setiap elektron memiliki identitas kuantum unik, sementara aturan Hund memaksimalkan stabilitas dengan mendistribusikan elektron secara merata dalam subkulit sebelum berpasangan. Kedua prinsip ini penting untuk menentukan konfigurasi elektron dan sifat magnetik atom.
SOAL-21
Perhatikan beberapa fakta berikut tentang penemuan partikel subatomik:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-21
Penemuan partikel subatomik merupakan tonggak penting dalam pengembangan model atom. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Elektron ditemukan oleh J.J. Thomson melalui percobaan tabung sinar katoda.
J.J. Thomson menemukan elektron pada tahun 1897 melalui eksperimen tabung sinar katoda, di mana ia mengamati partikel bermuatan negatif yang bergerak dalam medan listrik dan magnetik. Ini membuktikan keberadaan elektron sebagai partikel subatomik. Pernyataan ini benar. - Proton ditemukan oleh Rutherford melalui eksperimen hamburan sinar alfa.
Ernest Rutherford, melalui eksperimen hamburan sinar alfa pada tahun 1911, menemukan inti atom yang kecil dan bermuatan positif. Pada tahun 1917, ia mengidentifikasi proton sebagai partikel bermuatan positif dalam inti atom melalui eksperimen lebih lanjut. Pernyataan ini benar. - Neutron ditemukan oleh James Chadwick melalui percobaan radiasi berkas netral.
James Chadwick menemukan neutron pada tahun 1932 melalui percobaan yang melibatkan radiasi berkas netral dari bombardir berilium dengan partikel alfa. Ia menunjukkan bahwa partikel ini tidak bermuatan dan memiliki massa hampir sama dengan proton. Pernyataan ini benar. - Elektron memiliki massa lebih besar daripada proton.
Massa elektron (~9,11 × 10-31 kg) jauh lebih kecil daripada massa proton (~1,67 × 10-27 kg). Massa proton sekitar 1836 kali lebih besar daripada elektron. Pernyataan ini salah. - Neutron tidak bermuatan dan berada di luar inti atom.
Neutron memang tidak bermuatan (netral), tetapi bersama dengan proton, neutron terletak di dalam inti atom. Elektronlah yang berada di luar inti, mengorbit dalam kulit elektron. Pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Penemuan elektron, proton, dan neutron membentuk dasar model atom modern. Elektron ditemukan pertama oleh Thomson, diikuti proton oleh Rutherford, dan neutron oleh Chadwick, melengkapi pemahaman tentang struktur atom.
SOAL-22
Perhatikan sifat-sifat partikel penyusun atom berikut ini:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-22
Atom terdiri dari proton, neutron, dan elektron, masing-masing dengan peran spesifik dalam menentukan sifat atom. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Proton dan neutron memiliki massa yang hampir sama.
Massa proton (~1,6726 × 10-27 kg) dan neutron (~1,6749 × 10-27 kg) sangat mirip, dengan perbedaan kurang dari 0,2%. Keduanya jauh lebih berat daripada elektron, sehingga sering disebut memiliki massa hampir sama. Pernyataan ini benar. - Elektron menentukan nomor atom suatu unsur.
Nomor atom (Z) ditentukan oleh jumlah proton dalam inti atom, bukan elektron. Dalam atom netral, jumlah elektron sama dengan jumlah proton, tetapi nomor atom secara spesifik merujuk pada jumlah proton. Misalnya, karbon (Z = 6) memiliki 6 proton. Elektron memengaruhi sifat kimia, tetapi bukan nomor atom. Pernyataan ini salah. - Jumlah proton dan neutron menentukan massa atom.
Massa atom terutama ditentukan oleh jumlah proton dan neutron (nukleon) di inti atom, karena massa elektron sangat kecil (~1/1836 massa proton) sehingga dapat diabaikan. Massa atom dihitung sebagai jumlah massa proton dan neutron ditambah sedikit kontribusi dari energi ikat inti. Pernyataan ini benar. - Jumlah elektron di kulit valensi memengaruhi sifat kimia atom.
Elektron valensi, yang berada di kulit terluar, menentukan sifat kimia atom, seperti reaktivitas dan jenis ikatan (ionik, kovalen, atau logam). Misalnya, natrium (1 elektron valensi) mudah membentuk ion Na+, sedangkan klorin (7 elektron valensi) cenderung membentuk ikatan kovalen atau ion Cl-. Pernyataan ini benar. - Neutron berperan langsung dalam menentukan jenis unsur.
Jenis unsur ditentukan oleh nomor atom (jumlah proton). Neutron memengaruhi massa atom dan stabilitas isotop, tetapi tidak menentukan jenis unsur. Misalnya, karbon-12 dan karbon-14 memiliki jumlah proton sama (6), sehingga tetap karbon, meskipun jumlah neutron berbeda. Pernyataan ini salah.
Catatan tambahan: Proton menentukan identitas unsur melalui nomor atom, neutron memengaruhi massa dan stabilitas isotop, sedangkan elektron valensi mengatur sifat kimia. Kombinasi sifat-sifat ini penting untuk memahami perilaku atom dalam reaksi kimia.
SOAL-23
Perhatikan data isotop berikut:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-23
Isotop adalah atom dari unsur yang sama dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda, sehingga memiliki nomor massa berbeda. Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Isotop karbon-12 dan karbon-14 memiliki jumlah proton yang sama.
Karbon-12 (12C) memiliki 6 proton dan 6 neutron (nomor massa = 12), sedangkan karbon-14 (14C) memiliki 6 proton dan 8 neutron (nomor massa = 14). Karena keduanya adalah isotop karbon, jumlah protonnya sama (6). Pernyataan ini benar. - Isotop hidrogen-1 dan hidrogen-2 memiliki jumlah neutron yang sama.
Hidrogen-1 (1H, protium) memiliki 1 proton dan 0 neutron, sedangkan hidrogen-2 (2H, deuterium) memiliki 1 proton dan 1 neutron. Jumlah neutronnya berbeda (0 ≠ 1). Pernyataan ini salah. - Semua isotop dari unsur yang sama memiliki sifat kimia yang hampir identik.
Sifat kimia ditentukan oleh jumlah elektron valensi, yang bergantung pada jumlah proton (nomor atom). Karena isotop memiliki jumlah proton dan elektron yang sama dalam atom netral, sifat kimianya hampir identik. Perbedaan kecil mungkin terjadi karena efek isotop pada kinetika reaksi, tetapi secara umum sifat kimia sama. Pernyataan ini benar. - Jumlah neutron dalam isotop selalu sama dengan jumlah elektron.
Jumlah neutron tidak selalu sama dengan jumlah elektron. Misalnya, karbon-12 (6 proton, 6 neutron, 6 elektron) memenuhi pernyataan ini, tetapi karbon-14 (6 proton, 8 neutron, 6 elektron) tidak. Dalam atom netral, jumlah elektron sama dengan jumlah proton, tetapi jumlah neutron bervariasi antar isotop. Pernyataan ini salah. - Isotop berbeda dalam jumlah massa relatifnya.
Nomor massa relatif adalah jumlah proton dan neutron. Isotop memiliki jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda, sehingga nomor massa relatifnya berbeda. Misalnya, karbon-12 (massa = 12) dan karbon-14 (massa = 14). Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Isotop memengaruhi sifat fisik seperti massa dan stabilitas inti (misalnya, radioaktivitas karbon-14), tetapi sifat kimia tetap hampir sama karena elektron valensi tidak berubah. Isotop penting dalam aplikasi seperti penanggalan karbon dan kedokteran nuklir.
SOAL-24
Di bawah ini adalah konfigurasi elektron dari atom dalam keadaan dasar dan tereksitasi:
Manakah konfigurasi yang mungkin terjadi pada atom dalam keadaan tereksitasi? Pilihlah jawaban yang benar!
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-24
Keadaan dasar adalah konfigurasi elektron dengan energi terendah, mengikuti prinsip Aufbau (mengisi subkulit dari energi terendah ke tertinggi: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, dst.). Keadaan tereksitasi terjadi ketika elektron dipromosikan ke subkulit dengan energi lebih tinggi, melanggar urutan Aufbau. Mari kita analisis setiap konfigurasi:
- 1s2 2s2 2p6 3s1
Total elektron = 2 + 2 + 6 + 1 = 11, sesuai dengan natrium (Na). Konfigurasi ini adalah [Ne] 3s1, yang mengikuti urutan Aufbau (1s, 2s, 2p, 3s). Ini adalah keadaan dasar natrium, bukan tereksitasi. Pernyataan ini salah. - 1s2 2s2 2p5 3s1
Total elektron = 2 + 2 + 5 + 1 = 10, sesuai dengan neon (Ne). Konfigurasi dasar neon adalah 1s2 2s2 2p6. Konfigurasi ini menunjukkan satu elektron dipindahkan dari 2p ke 3s, yang memiliki energi lebih tinggi, menandakan keadaan tereksitasi. Pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p3 3s1
Total elektron = 2 + 2 + 3 + 1 = 8, sesuai dengan oksigen (O). Konfigurasi dasar oksigen adalah 1s2 2s2 2p4. Konfigurasi ini menunjukkan satu elektron dipindahkan dari 2p ke 3s, menandakan keadaan tereksitasi karena 3s memiliki energi lebih tinggi daripada 2p. Pernyataan ini benar. - 1s2 2s2 2p6 3s2
Total elektron = 2 + 2 + 6 + 2 = 12, sesuai dengan magnesium (Mg). Konfigurasi ini adalah [Ne] 3s2, yang mengikuti urutan Aufbau dan merupakan keadaan dasar magnesium. Pernyataan ini salah. - 1s2 2s2 2p6 3s1 3p1
Total elektron = 2 + 2 + 6 + 1 + 1 = 12, sesuai dengan magnesium (Mg). Konfigurasi dasar magnesium adalah 1s2 2s2 2p6 3s2. Konfigurasi ini menunjukkan satu elektron dipindahkan dari 3s ke 3p, yang memiliki energi lebih tinggi, menandakan keadaan tereksitasi. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Keadaan tereksitasi terjadi ketika elektron menempati subkulit dengan energi lebih tinggi dari keadaan dasar, sering kali akibat penyerapan energi (misalnya, cahaya). Ini penting dalam spektroskopi untuk memahami transisi elektron dan emisi cahaya.
SOAL-25
Perhatikan pernyataan berikut tentang kestabilan ion:
Kunci & Pembahasan
Pembahasan Soal-25
Ion terbentuk ketika atom kehilangan atau mendapatkan elektron, memengaruhi muatan, jari-jari, dan sifat kimianya. Kestabilan ion sering kali terkait dengan pencapaian konfigurasi elektron gas mulia (oktet atau duplet). Mari kita analisis setiap pernyataan:
- Ion positif terbentuk karena atom melepaskan elektron.
Ion positif (kation) terbentuk ketika atom netral melepaskan satu atau lebih elektron dari kulit valensinya, menghasilkan muatan positif karena jumlah proton melebihi jumlah elektron. Misalnya, natrium (Na) melepaskan satu elektron untuk membentuk Na+ ([Ne]). Pernyataan ini benar. - Ion negatif terbentuk karena atom menerima elektron.
Ion negatif (anion) terbentuk ketika atom netral menerima satu atau lebih elektron ke dalam kulit valensinya, menghasilkan muatan negatif karena jumlah elektron melebihi jumlah proton. Misalnya, klorin (Cl) menerima satu elektron untuk membentuk Cl- ([Ar]). Pernyataan ini benar. - Kation memiliki jari-jari lebih besar daripada atom netralnya.
Ketika atom membentuk kation dengan melepaskan elektron dari kulit terluar, jumlah elektron berkurang, sehingga tarikan inti terhadap elektron yang tersisa meningkat. Hal ini menyebabkan jari-jari kation lebih kecil daripada atom netralnya. Misalnya, jari-jari Na+ lebih kecil daripada atom Na. Pernyataan ini salah. - Anion cenderung memiliki energi ionisasi lebih kecil daripada atom netralnya.
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom atau ion. Anion (misalnya, Cl-) memiliki elektron tambahan, yang meningkatkan repulsi antar-elektron dan mengurangi tarikan inti efektif. Namun, energi ionisasi anion biasanya diukur untuk membentuk atom netral (Cl- → Cl + e-), yang membutuhkan energi lebih besar karena anion harus mengatasi muatan negatifnya. Oleh karena itu, energi ionisasi anion cenderung lebih besar daripada atom netralnya dalam konteks ini. Pernyataan ini salah. - Unsur logam cenderung membentuk kation yang stabil.
Unsur logam, terutama golongan IA (alkali) dan IIA (alkali tanah), memiliki energi ionisasi rendah dan cenderung melepaskan elektron valensi untuk membentuk kation dengan konfigurasi elektron gas mulia yang stabil. Misalnya, Mg membentuk Mg2+ ([Ne]), yang sangat stabil. Unsur transisi juga membentuk kation stabil meskipun tidak selalu oktet. Pernyataan ini benar.
Catatan tambahan: Kestabilan ion sering dikaitkan dengan pencapaian konfigurasi elektron gas mulia. Logam cenderung membentuk kation dengan melepaskan elektron, sedangkan nonlogam membentuk anion dengan menerima elektron. Perubahan jari-jari ion dan energi ionisasi mencerminkan perubahan muatan dan distribusi elektron.
Terimakasih banyak Pak, sangat membantu 🙏
BalasHapus