Kurnia Nur AfifahBerikut adalah 20 soal HOTS (High Order Thinking Skills) mengenai struktur atom dan konfigurasi elektron, lengkap dengan pembahasannya.
Soal No. 1
Unsur X memiliki nomor atom 15. Tentukan konfigurasi elektron unsur X dan jelaskan bagaimana konfigurasi ini mempengaruhi sifat kimia unsur tersebut.
Pembahasan:
Nomor atom 15 berarti unsur X memiliki 15 elektron. Konfigurasi elektronnya adalah: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Dengan konfigurasi ini, unsur X (fosfor) memiliki 5 elektron valensi (3s2 3p3). Karena memiliki 5 elektron di kulit terluar, fosfor cenderung membentuk ikatan kovalen dengan tiga elektron lain untuk mencapai oktet, yang mempengaruhi sifat kimianya sebagai non-logam yang reaktif.
Soal No. 2
Jika suatu unsur memiliki konfigurasi elektron [Ar] 4s2 3d10 4p5, tentukan nomor atom dan nama unsur tersebut. Jelaskan juga sifat fisik yang mungkin dimiliki unsur ini.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron tersebut mengacu pada unsur dengan nomor atom 35 (bromin). Sifat fisik bromin adalah berwujud cair pada suhu kamar, berwarna merah kecoklatan, dan memiliki bau yang tajam. Bromin adalah halogen, jadi sangat reaktif dan beracun.
Soal No. 3
Unsur dengan konfigurasi elektron [Ne] 3s2 3p1 menunjukkan anomali dalam sifat fisiknya. Sebutkan unsur ini dan jelaskan anomali yang dimaksud.
Pembahasan:
Unsur tersebut adalah aluminium dengan nomor atom 13. Anomali sifat fisik aluminium adalah walaupun termasuk logam, ia memiliki densitas rendah dan sangat ringan. Selain itu, aluminium sangat reaktif tetapi dilindungi oleh lapisan oksida yang membuatnya tahan korosi.
Soal No. 4
Tentukan konfigurasi elektron ion Fe3+ dan jelaskan bagaimana perubahan konfigurasi ini mempengaruhi sifat kimianya dibandingkan dengan atom Fe netral.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Fe netral adalah: [Ar] 4s2 3d6
Untuk ion Fe3+, tiga elektron dilepaskan, sehingga konfigurasinya menjadi: [Ar] 3d5
Ion Fe3+ lebih stabil dalam bentuk Fe3+ dibandingkan Fe netral karena memiliki setengah penuh d-orbital, yang membuatnya lebih stabil dan memiliki energi lebih rendah. Sifat kimianya lebih cenderung sebagai oksidator kuat.
Soal No. 5
Seorang siswa mengatakan bahwa unsur dengan konfigurasi elektron [Kr] 5s2 4d10 5p4 adalah gas mulia. Benarkah pernyataan ini? Jelaskan.
Pembahasan:
Pernyataan tersebut salah. Unsur dengan konfigurasi [Kr] 5s2 4d10 5p4 adalah unsur tellurium (Te) dengan nomor atom 52. Gas mulia memiliki konfigurasi elektron dengan p-orbital penuh (8 elektron di kulit terluar), sedangkan Te hanya memiliki 6 elektron di kulit terluar.
Soal No. 6
Bagaimana konfigurasi elektron ion Cu+ dapat menjelaskan kestabilannya dibandingkan ion Cu2+
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Cu netral adalah: [Ar] 4s1 3d10
Untuk ion Cu+: [Ar] 3d10
Sedangkan untuk ion Cu2+: [Ar] 3d9
Ion Cu+ lebih stabil karena memiliki d-orbital penuh yang memberikan stabilitas tambahan dibandingkan dengan Cu2+ yang memiliki d-orbital tidak penuh.
Soal No. 7
Unsur dengan nomor atom 29 menunjukkan sifat fisik yang tidak biasa di antara logam transisi. Sebutkan unsur ini dan jelaskan sifat fisik yang dimaksud.
Pembahasan:
Unsur dengan nomor atom 29 adalah tembaga (Cu). Tembaga memiliki sifat fisik yang tidak biasa di antara logam transisi, yaitu konduktivitas listrik dan termal yang sangat tinggi. Hal ini disebabkan oleh konfigurasi elektron tembaga yang memiliki satu elektron s di luar d-orbital penuh, membuatnya sangat efektif dalam konduksi.
Soal No. 8
Analisis konfigurasi elektron dari ion Cr3+ dan bandingkan dengan atom Cr netral. Jelaskan perubahan dalam sifat kimia akibat ionisasi ini.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Cr netral adalah: [Ar] 4s1 3d5
Untuk ion Cr3+, tiga elektron dilepaskan: [Ar] 3d3
Ion Cr3+ memiliki lebih sedikit elektron di kulit terluar, yang mengurangi ukuran atom dan meningkatkan daya tarik nuklir efektif, membuatnya lebih cenderung bertindak sebagai katalis atau berpartisipasi dalam reaksi redoks.
Soal No. 9
Sebuah unsur dengan konfigurasi elektron [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2 dikenal memiliki kegunaan dalam elektronik. Sebutkan unsur ini dan jelaskan penggunaannya.
Pembahasan:
Unsur dengan konfigurasi tersebut adalah timah (Sn) dengan nomor atom 50. Timah sering digunakan dalam solder elektronik karena titik lelehnya yang rendah dan kemampuannya untuk membentuk sambungan listrik yang kuat.
Soal No. 10
Bagaimana konfigurasi elektron unsur dengan nomor atom 24 menjelaskan kecenderungannya untuk membentuk beberapa ion?
Pembahasan:
Unsur dengan nomor atom 24 adalah kromium (Cr). Konfigurasi elektronnya adalah: [Ar] 4s1 3d5
Kromium dapat membentuk beberapa ion seperti Cr2+ dan Cr3+. Kemampuan untuk membentuk ion-ion ini dijelaskan oleh stabilitas setengah penuh d-orbital (3d5) dan bagaimana mudahnya elektron dapat ditransfer dari atau ke s-orbital.
Soal No. 11
Deskripsikan konfigurasi elektron dari ion Zn2+ dan jelaskan mengapa ion ini biasanya tidak terlibat dalam kimia redoks.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Zn netral adalah: [Ar] 4s2 3d10
Untuk ion Zn2+, dua elektron dari 4s dihilangkan: [Ar] 3d10
Ion Zn2+ memiliki d-orbital penuh, yang membuatnya sangat stabil dan tidak cenderung untuk menerima atau melepaskan elektron lebih lanjut, sehingga jarang terlibat dalam reaksi redoks.
Soal No. 12
Unsur Y memiliki konfigurasi elektron [Ar] 4s2 3d8. Tentukan nomor atom dan nama unsur Y serta jelaskan aplikasi penting dari unsur ini.
Pembahasan:
Unsur dengan konfigurasi tersebut adalah nikel (Ni) dengan nomor atom 28. Salah satu aplikasi penting dari nikel adalah dalam produksi baja tahan karat dan sebagai katalis dalam hidrogenasi minyak nabati.
Soal No. 13
Jelaskan bagaimana konfigurasi elektron dari ion Mn2+ berbeda dari atom Mn netral dan pengaruhnya terhadap sifat magnetik.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Mn netral adalah: [Ar] 4s2 3d5
Untuk ion Mn2+: [Ar] 3d5
Konfigurasi elektron ion Mn2+ memiliki setengah penuh d-orbital, yang menghasilkan sifat magnetik yang kuat karena semua lima elektron d tidak berpasangan.
Soal No. 14
Sebuah unsur dengan konfigurasi elektron [Rn] 7s2 5f14 6d1 memiliki sifat radioaktif. Sebutkan unsur ini dan jelaskan kegunaan utamanya.
Pembahasan:
Unsur dengan konfigurasi tersebut adalah aktinium (Ac) dengan nomor atom 89. Kegunaan utama aktinium adalah sebagai sumber neutron dalam penelitian nuklir dan sebagai bagian dari beberapa perawatan kanker dalam bentuk terapi radiasi.
Soal No. 15
Tentukan konfigurasi elektron ion Co3+ dan jelaskan stabilitasnya dibandingkan dengan ion Co2+
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Co netral adalah: [Ar] 4s2 3d7
Untuk ion Co3+: [Ar] 3d6
Sedangkan untuk ion Co2+: [Ar] 3d7
Ion Co3+ memiliki d-orbital lebih penuh daripada Co2+, tetapi Co2+ lebih stabil secara umum karena ionisasi ketiga elektron membutuhkan energi yang lebih tinggi.
Soal No. 16
Bagaimana konfigurasi elektron unsur dengan nomor atom 17 menjelaskan sifat kimianya sebagai halogen?
Pembahasan:
Unsur dengan nomor atom 17 adalah klorin (Cl). Konfigurasi elektronnya adalah: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Klorin memiliki tujuh elektron di kulit terluar, hanya membutuhkan satu elektron untuk mencapai konfigurasi oktet. Hal ini menjadikan klorin sangat reaktif dan cenderung berperan sebagai oksidator kuat dalam reaksi kimia.
Soal No. 17
Unsur dengan konfigurasi elektron [Kr] 5s2 4d2 adalah bagian dari seri transisi kedua. Sebutkan unsur ini dan jelaskan kegunaannya dalam teknologi.
Pembahasan:
Unsur dengan konfigurasi tersebut adalah zirkonium (Zr) dengan nomor atom 40. Zirkonium digunakan dalam teknologi nuklir karena ketahanannya terhadap korosi dan sifatnya yang tidak menyerap neutron.
Soal No. 18
Analisis konfigurasi elektron dari unsur dengan nomor atom 47 dan jelaskan sifat kimianya sebagai logam mulia.
Pembahasan:
Unsur dengan nomor atom 47 adalah perak (Ag). Konfigurasi elektronnya adalah: [Kr] 5s1 4d10
Sifat kimia perak sebagai logam mulia disebabkan oleh stabilitas tinggi dari d-orbital penuh, yang membuatnya kurang reaktif terhadap oksidasi dan korosi, memungkinkan penggunaannya dalam perhiasan dan elektronik.
Soal No. 19
Jelaskan bagaimana konfigurasi elektron dari ion Pb2+ berbeda dari atom Pb netral dan pengaruhnya terhadap sifat kimia.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Pb netral adalah: [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2
Untuk ion Pb2+: [Xe] 6s2 4f14 5d10
Dalam ion Pb2+, dua elektron p hilang, yang mengurangi aktivitas kimia dan mengubah sifat ikatan, sehingga lebih cenderung membentuk ikatan ionik dibandingkan ikatan kovalen.
Soal No. 20
Tentukan konfigurasi elektron ion Ga3+ dan jelaskan bagaimana perubahan konfigurasi ini mempengaruhi sifat kimianya dibandingkan dengan atom Ga netral.
Pembahasan:
Konfigurasi elektron Ga netral adalah: [Ar] 4s2 3d10 4p1
Untuk ion Ga3+: [Ar] 3d10
Dalam ion Ga3+, semua elektron dari kulit keempat dilepaskan, memberikan stabilitas tambahan karena memiliki d-orbital penuh. Ion ini lebih cenderung membentuk ikatan ionik dan menunjukkan karakteristik sebagai asam Lewis yang kuat.
Kesimpulan
Dengan soal-soal ini, Anda diharapkan dapat memahami lebih dalam mengenai struktur atom dan konfigurasi elektron serta dampaknya terhadap sifat kimia dan fisik dari berbagai unsur. Setiap soal dirancang untuk mendorong pemikiran analitis dan pemahaman konseptual yang lebih mendalam.
