Bab 6: JADUAL PERKALAAN

Pengenalan Jadual Berkala

Pembahagian unsur-unsur

kepada kala, kumpulan dan blok

Perkalaan secara umum: jejari

atom, tenaga pengionan 1,

formula oksida dan

keasidan/kebesan

Pengenalan Jadual Berkala

Pembahagian unsur-unsur

kepada kala, kumpulan dan blok

Perkalaan secara umum: jejari

atom, tenaga pengionan 1,

formula oksida dan

keasidan/kebesan

Bab 7: UNSUR BLOK s, p

DAN d

Pembahagian unsur kepada blokberdasarkan kepada konfigurasi

elektron

Perkalaan fizikal secara umum: jejari atom, tenaga pengionan 1,

afiniti elektron

Perkalaan kimia secara umum: formula oksida dan

keasidan/kebesan

Bab 6 & 7 BBR 26703

Jadual Berkala Unsur (JBU)

Perkembangan:

Saintis awal yang terlibat dengan

perkembangan JBU :

Johann Dobereiner (1817) Law of Triads(mengumpulkan unsur2 berdasarkan keserupaan (similarities ) John Newlands - Law of Octaves(menyatakan unsur2 menunjukkan sifat yang hampir sama hingga ke unsur ke-8 dalam satu2 jadual.

Julius Lothar Meyer Atomic mass/Jisim atom(menyusun unsur2 berdasarkan peningkatan berat atom, lebih kepada sifat fizik)

Dmitri Mendeleev Atomic number/No atom(menyusun unsur2 berdasarkan peningkatan no atom, lebih kepada sifat2 kimia)

JBU Mendeleev

Hari ini JBU adalah berasaskan sifat2 (properties) dan no atom dan aras tenaga yang diduduki elektron.

ns1

ns2

ns2

np

1

ns2

np

2

ns2

np

3

ns2

np

4

ns2

np

5

ns2

np

6

d1

d5

d1

0

4f

5f

Konfigurasi Elektron (keadaan asas) Unsur

JBU pertama ditemui pada 1869 oleh Dmitry I.

Mendeleyev mengumpulkan unsur-unsur berdasarkankesamaan dan perbezaan. Unsur2 disusun dengan susunanmenaik nombor atom (Z) dari kiri ke kanan jadual.

Baris melintang dipanggil kala (period) dan baris menegakdipanggil kumpulan (group).

Gas nadir di baris paling kanan setiap kala. Perkalaankelogaman unsur dari kiri ke kanan JBU ialah: semakin kekanan semakin kurang sifat kelogaman ATAU sifatkelogaman berkurang merentasi kala. Unsur2 dlm suatu kumpulan (e.g. alkali, halogen) mempunyai konfigurasi elektron hampir sama. Bil elektron dipetala terluar bersamaan dengan no kumpulan.

(e.g. lithium 21).

Blok unsur di antara kumpulan 2 dan 13 dipanggil logam peralihan (transition metals). Ahli kumpulan ini mempunyai kesamaan di mana sebatian daripada kumpulan ini berwarna, mempunyai pelbagai valensi dan selalu digunakan sebagai mangkin. Unsur-unsur dengan Z= 58 hingga 71 dikenali sebagai lanthanide (rare earth elements). Unsur-unsur ini ditemui di bumi pada kuantiti yang kecil.

Unsur dengan Z = 90 hingga 103 dikenali sebagai actinide. Hampir kesemua unsur adalah yg ditemui dalam tbalas nuklear. Unsur dengan Z > 92 tidak wujud secara semula jadi (sintetik). Mereka dihasilkan secara artificial dengan menembak (bombarding) unsur lain dengan menggunakan partikel.

Pengkelasan unsur

JBU moden mengkelaskan unsur berdasar konfigurasielektron unsur

Kumpulan

kolum menegak dalam JBU

Berasas kan elektron valens

No. 1- 18 (IUPAC / sistem penomboran baru)

1 VIII A & B (sistem penomboran lama yang masihbanyak digunakan)

Kumpulan

Bil elektron valens yang sama

Sifat kimia yg hampir sama (similar)

No kumpulan berkaitan dengan no e valens

Contoh 1:

Lithium, Z = 3

Konfigurasi elektron : 1s22s1 atau [He] 2s1

ElektronValens = 1

Kumpulan = 1A atau 1

Contoh 2 :

Scandium, Sc, Z = 21

Konfigurasi elektron :

1s22s22p63s23p64s23d1

atau [Ar] 4s23d1

Elektron valens = 3

Kumpulan = IIIB atau III

Latihan 1

Tentukan kumpulan unsur-unsur

berikut :

i) Oksigen, O (Z = 8)

ii) Iron, Fe (Z = 26)

iii) Calcium, Ca (Z = 20)

Penyel Lat. 1

1. O, Z = 8

konfigurasi elektron : 1s22s22p4 or [He] 2s22p4

elektron valens = 2 + 4 = 6

Kumpulan = VI A atau 16

2. Fe, Z = 26

konfigurasi elektron : 1s22s22p63s23p64s23d6

atau [Ar] 4s23d6

elektron valens = 2 + 6 = 8

Kumpulan = 8 atau VIII B

(Group B because it involves the 3d orbital)

Solution to Exercise 1..contd

3. Ca, Z = 20

Electron configuration : 1s22s22p63s23p64s2

or [Ar] 4s2

Valence electron = 2

Group = II A or 2

Kala

Baris melintang JBU

7 kala (1 7)

Kala 1st 2 unsur

Kala 2nd & 3rd 8 unsur

Kala 4th & 5th 18 unsur

Kala 6th 32 unsur (termasuk 14

unsur peralihan)

Kala 7th not complete yet

Kala

No 1 7

Berasas aras tenaga teratas

Contoh 3

Lithium, Z = 3

Konfigurasi elektron : 1s22s1

atau [He] 2s1

Aras tenaga tertinggi = 2

kala = 2

contoh 4 :

Scandium, Sc, Z = 21

konfigurasi elektron :

1s22s22p63s23p64s23d1

atau [Ar] 4s23d1

Aras tenaga tertinggi = 4

kala = 4

Latihan 2

Tentukan kala bagi unsur berikut :

i) Oksigen, O (Z = 8)ii) Iron, Fe (Z = 26)iii) Calcium, Ca (Z = 20)

Pengkelasan lain

Blok s, p, d, f berasaskan konfigurasi elektron unsur

logam alkali Kumpulan I A atau 1

logam alkali bumi Kumpulan II A atau 2

Halogen Kumpulan VII A atau 17

gas nadir Kumpulan VIII A atau 18

Konfigurasi Elektron Kation dan Anion

Atom menyingkir elektron untuk mencapai konfigurasi elektron gas nadir dan membentuk kation.

Atom menerima elektron untuk mencapai konfigurasi elektron gas nadir dan membentuk anion.

Bagi unsur wakilan

Atom neutral

konfigurasielektron

kation konfigurasielektron

No. of elektrontersingkir

Na [Ne] 3s1 Na+ 1s2 2s2 2p6

or [Ne]1

Al [Ne] 3s2 3p1 Al3+ 1s2 2s2 2p6

Or [Ne]3

Pembentukan kation

Pembentukan anion

Atom neutral

konfigurasielektron

Anion konfigurasielektron

No. of electron

diterima

F 1s2 2s2 2p5 F- 1s2 2s2 2p6

or [ Ne]

1

N 1s2 2s2 2p3 N3- 1s2 2s2 2p6

or [Ne]

3

+1

+2

+3 -1-2-3

kation dan anions bagi unsur wakilan

Isoelektronik apabila 1 atau lebih ion/atom mempunyai bil elektron yang sama dan konfigurasi elektron sama.

Contoh2 : Na+, Al3+, F-, N3-

Latihan 3

Yang mana atom/ions berikut adalah isoelektronik ?

Be2+, F, Fe2+, N3, He, S2, Co3+, Ar.

Answers

Be2+ & He F & N3 S2 & Ar Fe2+ & Co3+

SIFAT FIZIKAL

Jejari Atom

Jejari Ion

Tenaga Pengionan (I)

SIFAT2 FIZIK contd.

Jejari atom

jarak di antara nukleus dan elektron terluar

jarak antara 2 nuclei (molekul)

Faktor2 yang mempengaruhi perubahan/tren jejari atom menuruni kumpulan/ merentasi kala:

No/bil aras tenaga

No elektron valens

Cas nukleas berkesan, (Zeff)

Cas nukleas berkesan (Zeff) ialah cas positif sesuatu elektron.

Na

Mg

Al

Si

11

12

13

14

10

10

10

10

1

2

3

4

186

160

143

132

ZeffCoreZ Jejari

Zeff = Z - s 0 < s < Z (s = shielding constant)

Zeff Z bil elektron core

Cas Nukleas Berkesan (Zeff)

Zeff meningkat

Semakin tinggi Zeff ; semakin kuat e dipegang oleh nukleus

Tren untuk jejari atom

Merentasi kala

Jejari atom?

menurun

Mengapa ?

Peningkatan cas nukleus berkesan (Zeff)

Tren jejari atom

Menuruni kumpulan

Jejari atom?

Meningkat

Mengapa ?

Meningkatnya aras tenaga

Contoh 5

Bandingkan jejari atom bagi Li, Na dan K

3Li : 1s22s1

11Na : 1s22s22p63s1

19K : 1s22s22p63s23p64s1

Atom jejari terbesar : K

(kala ke-4)

Contoh 6

Beri perbandingan jejari atom2 berikut: Li, Be dan B.Atom yang manakah a) jejari terbesar?

b) jejari terkecil?

3Li : 1s22s1 / [He]2s1, Zeff = 3 2 = 1

4Be : 1s22s2 / [He]2s2, Zeff = 4 2 = 2

5B : 1s22s22p1 / [He]2s22p1, Zeff = 5 2 = 3

Berdasarkan nilai Zeff,

a) Li jejari terbesarb) B terkecil

Latihan 4

Susunkan jejari atom unsur2 berikut :

Na (Z = 11), F (Z = 9) & S (Z = 16)

Penyelesaian

Tulis konfigurasi elektron.

Kenalpasti no kumpulan dan kala

F = [He]2s22p5, Kump 17, Kala 2Na = [Ne]3s1, Kump 1, kala 3S = [Ne]3s23p4, Kump 16, kala 3

F < S < Na

Jejari Ion - kation

Unsur wakilan dan peralihan hilang elektron dari petala valensnya untuk membentuk kation.

Sebagai contoh :

Mg Mg2+ + 2e-

1s22s22p63s2 1s22s22p6

jejari Mg2+ < Mg

Stronger attraction between the outer electron and its nucleus for the Mg2+

Comparing the number of elctrons and protons between the 2 species :

Mg : p = 12, e- = 12Mg2+ : p = 12, e- = 10

160 pm 86 pm

Bagi logam peralihan dengan no pengoksidaan lebih drp 1, semakin tinggi cas positif, semakin kecil jejari.

Jejari Fe2+ > Fe3+

Exercise 5

Which has a smaller radius, Au3+ or Au2+?

Solution

Au3+

Bil proton yg sama di nukleus akan menarik bil. elektron yg paling kecil dengan lebih kuat, maka saiz ion lebih kecil

Rational:Fe2+ : p = 26; e =24 (larger)Fe3+ : p = 26, e =23 (smaller)

Jejari ion - anion

Jejari Anion sentiasa lebih besar daripada atom asalnya.

Cl + e- Cl-

1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6

Pertambahan saiz disebabkan olh daya tolak-menolak (repulsion) yang terhasil daripada pertambahan bil elektron yang membesarkan domain awan elektron.

100 pm 167 pm

Semakin besar cas negatif, semakin besar jejari.

contoh:

N3 = 171 pm

F = 136 pm

Rational:

N3- : p = 7; e = 10 (larger)

F-: p = 9, e = 10 (smaller)

Semakin besar bil proton di nukleus,

semakin besar daya tarikan kepada

elektron; maka ion semakin kecil

Perbandingan jejari ion bagi spesies isoelektronik

Ringkasan jejari ion

kation sentiasa lebih kecil daripada atom asalnya.Anion sentoasa lebih besar daripadaatom asal.

Summary of ionic radius

Summary of atomic and ionic radius

tenaga pengionian ialah tenaga minimum (kJ/mol) diperlukan untuk menyingkirkan suatu elektron dalamkeadaan bergas daripada keadaan asasnya.

I1 + X (g) X+

(g) + e-

I2 + X+

(g) X2+

(g) + e-

I3 + X2+

(g) X3+

(g) + e-

TP1@I1 ten. pengionan pertama

TP2@I2 ten. pengionan kedua

TP3@I3 ten. pengionan ketiga

TP1

Filled n=1 shell

Filled n=2 shell

Filled n=3 shellFilled n=4 shell

Filled n=5 shell

Tren umum Tenaga Pengionan Pertama

Peningkatan TP1

Pe

nin

gk

ata

nT

P1

Oxides of the Representative Elements In Their Highest Oxidation States

CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq)

N2O5 (g) + H2O (l) 2HNO3 (aq)