Elektron valensi adalah elektron yang berada pada orbital terluar dan elektron ini yang berperan untuk melakukan interaksi. Pada Gambar 2.21, tampak bahwa jumlah elektron valensi meningkat naik dari kiri kekanan, elektron valensi pada golongan IA adalah s1, meningkat pada golongan IIA menjadi s2, demikian pula pada golongan IIIA meningkat menjadi s2, p1, semakin kekanan jumlah elektron valensi bertambah. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa dalam tabel periodik, elektron valensi meningkat jumlahnya, karena unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom yang mencerminkan jumlah elektron maupun jumlah proton. Sedangkan dalam satu golongan setiap unsur memiliki elektron valensi yang sama karena penggolongan unsur didasari atas kesamaan jumlah elektron valensi
1. Elektron Valensi (eV) Elektron valensi adalah jumlah elektron maksimum pada kulit terluar atom (Jumlah elektron pada kulit terluar/yang paling akhir ditulis pada konfigurasi elektron). Atom-atom yang memiliki elektron valensi yang sama akan memiliki sifat kimia yang relatif sama/mirip, sebab elektron valensi menentukan sifat kimia suatu atom atau cara atom bereaksi denan atom lain pada saat membentuk ikatan. Elektron valensi juga dipakai untuk menentukan/mengetahui letak Golongan suatu atom pada Tabel Sistem Periodik Unsur. Contoh 5 : Tentukan konfigurasi elektron dan Elektron valensi unsur berikut ini N, 13 Al, 34Se, 35 Br, dan 37 Rb 1 H, 3 Li, 7 Jawab : K L M N O P Elektron Valensi 1 H = 1 1 1 = 2 1 3 Li 5 N = 2 5 7 Al = 2 8 3 3 13 6 = 2 8 18 6 34Se 7 Br = 2 8 18 7 35 Rb = 2 8 18 8 8 37 Susunan Elektron Valensi Unsur Digambarkan dengan Struktur Lewis a dalah sebagai berikut: Apakah perbedaan antara unsur logam, nonlogam, dan gas mulia? Jawabannya akan lebih mudah diketahui dengan menggambarkan susunan elektron valensi unsur. Susunan elektron unsur Na, Cl, Ar, dan He"][/caption] Perhatikan gambar susunan elektron unsur He dan Ar. Pada kedua unsur tersebut, setiap kulit elektron terisi penuh. Lain halnya dengan unsur Na dan Cl, kulit terakhirnya tidak terisi penuh. Kulit ketiga atom Na hanya berisi 1 elektron, sedangkan sedangkan kulit ketiga atom Cl berisi berisi 7 elektron. Jumlah elektron maksimum kulit ketiga adalah 8. Jumlah elektron di kulit terluar disebut elektron valensi. Elektron valensi unsur dapat juga digambarkan menggunakan struktur Lewis. Struktur Lewis adalah suatu kaidah penggambaran elektron valensi unsur yang dikemukakan oleh ahli kimia Amerika, G.N. Lewis. Dalam struktur Lewis, yang digambarkan hanya elektron valensinya saja. Berikut struktur Lewis untuk unsur Na, Cl, Ne, dan He. 1. Penentuan elektron Valensi dari konfigurasi elektron pada tabel periodik Elektron valensi suatu unsur adalah jumlah elektron yang terdapat pada kulit terluar atom suatu unsur. Elektron valensi unsur dalam system periodik untuk nomor atom 1 sampai 12 Letak suatu unsur dalam tabel periodik berhubungan dengan struktur atom. Periode dari suatu unsur sama dengan jumlah kulit yang ditempati oleh elektron ato m-atomnya, sedangkan golongan menyatakan elektron valensi dari atom- atomnya. Tabel berikut menunjukkan contoh struktur struktur atom beberapa unsu berdasarkan tabel periodik. Letak unsur dalam tabel Atom Struktur atom Keterangan periodik Elektron dari atom-atom natrium 11Na Periode ke – ke – 3 3 menempati 3 kulit elektron dan Golongan IA memiliki 1 elektron valensi Contoh soal : 21. Diketahui unsur dengan notasi 17Cl 2. Diketahui unsur dengan notasi 8O 1. Buatlah konfigurasi elektronnya! a. Buatlah konfigurasi elektronnya! 2. Berapakah elektron valensinya? b. Berapakah elektron valensinya? 3. Buatlah gambar struktur atom tersebut! C. Buatlah gambar srtuktur ionnya! Pembahasan : Pembahasan : Elektron valensi = 7 b. elektron valensi = 2 file:///E:/valensi%20unsur/1.%20Struktur%20Atom%20dan%20Sistem%20Periodik%20Unsur%20%C2%AB%20afdhilaw ati.htm Elektron Valensi
Elektron yang berperan dalam reaksi pembentukkan ikatan kimia dan dalam reaksi kimia adalah elektron pada kulit terluar atau elektron valensi. Jumlah elektron valensi suatu atom ditentukan berdasarkan elektron yang terdapat pada kulit terakhir dari konfigurasi elektron atom tersebut. Nomor Atom
Kulit
Jumlah Elektron Valensi
K
L
M
N
11
2
8
1
1
12
2
8
2
2
14
2
8
4
4
19
2
8
8
1
1
Tabel 3. Hubungan konfigurasi elektron dan elektron valensi Unsur-unsur yang mempunyai jumlah elektron valensi yang sama akan memiliki sifat kimia yang sama pula. Atom-atom yang memiliki elektron valensi yang sama akan memiliki sifat kimia yang relatif sama/mirip, sebab elektron valensi menentukan sifat kimia suatu atom atau cara atom bereaksi denan atom lain pada saat membentuk ikatan. Semenjak penemuannya separuh abad sebelumnya, salah satu teka-teki terbesar dalam kimia adalah fenomena valensi. Adalah misteri besar mengapa atom oksigen memiliki dua kait valensi dimana terjadi ikatan, dan mengapa karbon memiliki empat kait. Dengan kata lain, oksigen bersifat divalen sementara karbon bersifat tetravalen. Lebih jauh, ikatan ini tidak simetris radial seperti muatan listrik statis ataupun gravitasi namun tampak terarah pada sudut tertentu di sekitar atom. Dan keberadaan molekul dasar yang sangat stabil seperti H 2 adalah memalukan – atas dasar apa ada gaya tarik kuat antara dua atom yang sama? Beberapa ilmuan seperti kimiawan Swiss, Alfred Werner, menggunakan kombinasi teori struktur organik dan ionik untuk mengembangkan sebuah skema yang menjelaskan dengan cerdas struktur zat inorganik kompleks yang disebut senyawa koordinasi. Sementara itu, yang lain mencoba mencari petunjuk pada penemuan elektron. Pada awal 1902, atas kerja keras fisikawan Inggris, J.J. Thompson, Werner dan Ramsay beserta Rayleigh pada gas langka, Lewis secara diam-diam mempelajarinya dan menggambarkan sebuah skema, yang menunjukkan atom kubik dengan elektron luar, yang menjadi langkah pertama teori ikatan kimia elektron. Namun, masih menunggu Rutherford dan Bohr memberikan perkembangan awal teori inti atom yang segera diadopsi Lewis. Serentak dan secara independen, fisikawan Jerman Walther Kossel juga mengajukan teori yang sama. Lewis menyarankan kalau ikatan kimia terdiri dari pasangan elektron yang terjadi antara atom yang berkombinasi. Dengan pembagian elektron yang sama (membentuk apa yang disebut kimiawan fisika Amerika, Irving Langmuir, sebagai ikatan kovalen), tiap atom akan melengkapi kulit elektron terluar dan mencapai kestabilan. Selubung luar yang lengkap secara normal, menurut Lewis, terdiri dari delapan elektron – konfigurasi dari gas langka yang stabil, yang disebut gas mulia. Inilah aturan oktet, dan ia membantu menjelaskan mengapa periodisitas Mendeleyev sering terjadi dalam kelipatan delapan. Irving Langmuir, penemu teori ikatan kovalen Teori valensi elektron Lewis-Kossel-Langmuir (1916 – 23) masih sangat tidak lengkap, namun juga sangat membantu perkembangan kimia sehingga dasar-dasarnya masih bertahan selama berpuluh tahun. Tahun 1922 Bohr mengajukan konfigurasi elektron dalam apa yang disebutnya kulit K, L, M dan N. Teori ini dengan cepat dimodifikasi dengan perkembangan mendadak dalam mekanika kuantum oleh Bohr, fisikawan Jerman Werner Heisenberg, fisikawan Austria Erwin Schrodinger dan lainnya. Tahun 1927 dua peneliti Jerman bekerja sama dengan Schrodinger di Zurich, yaitu Fritz London dan Walter Heitler, menghasilkan penerapan pertama mekanika kuantum pada sistem kimia, molekul hidrogen. Fritz London, menerapkan mekanika kuantum pada molekul hidrogen. Ahli kimia fisik Amerika, Linus Pauling, bersama dengan John Slater, juga dari Amerika, secara independen mengembangkan pendekatan ini pada apa yang ia sebut metode ikatan valensi untuk memahami kombinasi kimia. Orbital di berbagai kulit elektron (diberi huruf s, p, d, dan f) dapat dihibridasi secara matematik, menghasilkan ikatan terarah yang teramati dalam senyawa kimia. Pauling juga menggunakan efek resonansi mekanika kuantum, khususnya untuk memahami senyawa aromatik. Semuanya dirangkum dalam karyanya, The Nature of the Chemical Bond (1939). Alternatif metode mekanika kuantum untuk memahami ikatan kimia, yaitu metode orbital molekul, dikembangkan oleh kimiawan Amerika Robert Mulliken dan fisikawan Jerman, Friedrich Hund. Walaupun lebih rumit secara matematis, pendekatan ini segera menggantikan pendekatan Pauling. Dalam berbagai hal, semenjak Lewis dan Bohr, telah dipahami kalau semua reaksi kimia dan semua ikatan kimia melibatkan kulit elektron terluar – elektron valensi – dari atom yang berpartisipasi. Werner Heisenberg, salah seorang pendiri teori kuantum Ahli kimia organik juga ikut serta memakai gagasan elektron dalam teori mereka. Tahun 1920an, kimiawan Inggris Robert Robinson dan Christopher Ingold – saingan besar – mengembangkan teori mekanisme reaksi organik elektron dengan berfokus pada penyusunan ulang pasangan elektron pada arah reaksi kimia. Bukan hanya hal ini memungkinkan para ahli kimia memahami detail reaksi dengan cara yang sebelumnya tidak mungkin, namun juga memungkinkan prediksi yang sukses terhadap reaktivitas berbagai senyawa organik dalam beraneka lingkungan kimia. Studi mekanika kuantum lainnya diterapkan pada zat organik, digabungkan dengan kinetika reaksi, sifat asam dan basa, dan metode instrumental untuk memahami senyawa, membawa pada bidang kimia baru yaitu kimia organik fisik.
1. Lambang Lewis Lambang Lewis dibuat dengan cara sejumlah titik atau garis untuk menyatakan mempunyai satu elektron dalam kulit membuat lambang lewis untuk unsur
menuliskan lambang atom dikelilingi oleh atom valensi. Contoh, unsur Hidrogen valensinya, maka diberi lambang •H. Cara golongan utama adalah sebagai berikut : 1. Jumlah titik sesuai dengan golongan (
jumlah elektron valensi) 2. Tempatkan 1 titik untuk setiap atom maksimum sampai 4 titik, kemudian titik selanjutnya dipasangkan(berpasangan) sampai mencapai oktet Lambang Lewis unsur-unsur golongan utama adalah sebagai berikut : 2. Struktur Lewis Teori Lewis menjelaskan bahwa elektron valensi memegang peranan penting dalam pembentukkan ikatan kimia. Ikatan ini terbentuk karena transfer dan penggunaan elektron bersama l sebab atom – atom bukan gas mulia cenderung mencapai konfigurasi yang sama dengan gas mulia (duplet atau oktet) dengan cara berikatan dengan dengan unsur lain membentuk molekul. Dengan demikian, susunan elektron valensi atom-atom bukan gas mulia dalam molekulnya dapat ditemukan dalam bentuk duplet atau oktet. Elektron-elektron yang terlibat adalam ikatan dinyatakan dengan struktur lewis. Struktur Lewis suatu atom atau ion terdiri atas lambang kimia yang dikelilingi oleh titik-titik elektron. Struktur Lewis diusulkan oleh G. N. Lewis yang merupakan cara untuk menggambarkan elektron valensi dari atom-atom dengan titik-titik. Struktur Lewis sangat berguna dalam menggambarkan atom-atom yang saling berikatan membentuk ikatan kovalen atau ikatan ion. 1. Penulisan struktur Lewis Langkah-langkah membuat struktur Lewis untuk molekul dengan i katan kovalen tunggal dan rangkap 1. Tentukan semua atom yang membentuk molekul tersebut. Buat kerangka strukturnya dimana atom pusatnya biasanya adalah atom pertama dalam rumus kimia molekul tersebut. Ambil contoh molekul F- N -F / F 2. Tentukan elektron valensi dari atom-ato m berdasarkan golongannya pada sistem periodik. 3. Tulis semua elektron valensi atom pusat dengan lambang (•). Letakkan 1 elektron pada sisi di mana terdapat atom lain. Sisanya, letakkan secara berpasangan.
4. Tulis semua elektron valensi atom lainnya dengan lambang (•) sedemikian sehingga mengikuti aturan oktet/duplet atau pengecualian aturan oktet.
5. Periksa jumlah elektron di sekeliling ato m pusat, apakah sudah sesuai dengan aturan o ktet/duplet. Jika sudah sesuai, ganti setiap pasangan elektrontersebut dengan garis tunggal (ikatan tunggal). Jika belum sesuai, tambahkan pasangan elektron. Apabila terdapat dua pasangan elektron, maka ganti dengan garis rangkap dua (ikatan rangkap dua). Jika terdapat 3 pasangan elektron, ganti dengan garis rangkap tiga (ikatan rangkap tiga). • Atom N memerlukan 8 elektron di sekelilingnya untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil seperti gas mulia. Pada , jumlah elektron ini sudah terpenuhi. Jadi ganti setiap pasangan elektron tersebut dengan garis tunggal (ikatan tunggal). atau
struktur lewis pada ikatan kimia 1. Struktur Lewis pada Ikatan Ion Pada ikatan ion, satu atom menyerahkan sebuah elektron pada yang lainnya, membentuk muatan positif dan negatif. Ikatan ion pada NaCl
Ikatan pada MgO
Ikatan pada CaCl2 2. Struktur Lewis pada Ikatan Kovalen Tunggal Pada ikatan kovalen tunggal melibatkan penggunaan bersama 1 pasang elektron dua atom yang berikatan • Molekul H2 Molekul H2 terdiri dari 2 atom H. Atom H (Z =1) memiliki konfigurasi elekktron (1). Atom H memerlukan 1 elektron tambahan untuk mencapai konfigurasi He (2). Aturan duplet dapat dipenuhi apabila 1 atom H bergabung dengan atom H lain membentuk saru ikatan kovalen H─H.
• Molekul CH4 Molekul CH4 terdiri dari 1 atom C dan 4 atom H. • Atom C (Z=6) dengan konfigurasi elektron (2.4) memerlukan 4 elektron tambahan untuk mencapai konfigurasi elektron Ne (2.8). (Aturan oktet) • Atom H (Z=1) Dengan konfigurasi elektron (1) me merlukan 1 elektron tambahan untuk mencapai konfigurasi elektron He (2). (aturan duplet). Aturan oktet dan duplet dapat dipenuhi apabila 1 atom C bergabung dengan 4 atom H membentuk 4 ikatan kovalen C ─ H.
• Molekul F2 • Molekul F2 terdiri dari 2 atom F. Atom H (Z =9) memiliki konfigurasi elektron (2.7). Atom F memerlukan 1 elektron tambahan untuk mencapai konfigurasi Ne (2.8). Aturan oktet dapat dipenuhi apabila 1 atom F bergabung dengan atom F lain membentuk satu ikatan kovalen F ─ F.
3. Struktur Lewis pada Ikatan Kovalen Rangkap Dua Pada ikatan kovalen rangkap dua ditunjukkan oleh garis rangkap dua (=), yang artinya ada 2 pasangan elektron ikatan. Contoh : Ikatan rangkap dua pada molekul CO2
Ikatan tunggal dan rangkap dua pada C2H3Br
4. Struktur Lewis pada Ikatan Kovalen Rangkap Tiga Pada ikatan kovalen rangkap tiga ditunjukkan oleh garis rangkap tiga (≡), yang artinya ada 3 pasangan elektron ikatan. Contoh : Ikatan rangkap tiga pada molekul
Ikatan tunggal dan rangkap tiga pada molekul HCN
5. Teori Oktet dan Isoelektronik Apabila konfigurasi elektron suatu atom atau ion mempunyai jumlah elektron yang sama maka dikatakan isoelektronik. Penulisan rumus titik elektron Lewis untuk atom atau ion isoelektronik juga sama. Oleh karena lambang Lewis hanya menunjukkan elektron valensi, konsep isoelektronik dapat diperluas meliputi spesi yang mempunyai elektron valensi sama. Spesi yang isoelektronik dengan gas mulia relatif stabil, karena konfigurasi elektronnyanya sama dengan gas mulia. Berikut beberapa contoh atom dan ion yang isoelektronik dengan gas mulia dan cenderung stabil. He, Li+, Be 2+, H-, mempunyai dua elektron Ne, Na+, Mg 2+, Al 3+, mempunyai sepuluh elektron Teori oktet menjelaskan, untuk gas mulia (selain He), delapan elektron dalam kulit valensinya disusun seolah mengisi kedelapan pojok kubus (gambar 3.3) sementara untuk atom lain, beberapa sudutnya tidak diisi elektron. Pembentukan ikatan kimia dengan penggunaan bersama pasangan elektron dilakukan dengan penggunaan bersama rusuk atau bidang kubus. Dengan cara ini dimungkinkan untuk memahami ikatan ki mia yang membentuk molekul hidrogen..
Setelah Bohr mengembangkan model atom menyerupai planet dalam sistem tata surya, Lewis menyimpulkan bahwa elektron boleh jadi berputar di sekitar inti dalam beberapa orbit. Maka penggambaran rumus titik elektron berubah menjadi mengelilingi lambang unsurnya. http://www.faktailmiah.com/2010/09/14/teori-valensi-elektron.html
