1
2 MODUL ELEKTRONIK DISCOVERY LEARNING KONFIGURASI ELEKTRON KELOMPOK PEMINATAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNTUK SISWA KELAS X SMA/MA Penulis: Devi Tri Anggraini Pembimbing: Ratna Kumala Dewi, M. Pd
3 Puji Syukur Atas Kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan E-Modul Berbasis Discovery Learning pada materi Konfigurasi Elektron mata pelajaran Kimia untuk kelas X SMA/MA ini dengan baik. Melalui E-Modul ini diharapkan dapat digunakan sebagai bahan ajar guru dalam kegiatan belajar mengajar dan siswa dapat aktif dalam menemukan sendiri suatu konsep atau pengetahuan sehingga hasil yang diperoleh dapat tahan lama dalam ingatan, menganalisis setiap fenomenafenomena yang muncul dan menghubungkan antara satu konsep dengan konsep lain. E-Modul berbasis Discovery Learning merupakan e-modul yang disusun dengan mengaplikasikan sintaks discovery learning yaitu (1) Pemberian rangsangan (stimulation), (2) Pernyataan /Identifikasi masalah (Problem Statement), (3) Pengumpulan data (data collection), (4) Pengolahan data (data processing), (5) Pembuktian (Verification), (6) Menarik Simpulan/Generalisasi (Generalization). Dalam penyelesaian e-modul ini penulis banyak mendapat bimbingan, dorongan, dan petunjuk dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Ratna Kumala Dewi, M. Pd yang membimbing dalam mata kuliah Media Pembelajaran Kimia dan juga semua pihak yang terlibat dalam penyelesaian e-modul ini. Demikianlah, penulis berharap e-modul ini dapat bermanfaat dalam proses pembelajaran kimia khususnya dan penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak. Tulungagung, 10 Maret 2023 Penulis
4 PRAKATA.................................................................................................................3 DAFTAR ISI .............................................................................................................4 DAFTAR GAMBAR .................................................................................................6 PETUNJUK PENGGUNAAN....................................................................................7 PENDAHULUAN A. Deskripsi dan Penjelasan ............................................................................ 8 B. Latar Belakang ............................................................................................ 8 C. Karakteristik Modul .................................................................................... 9 D. Kompetensi Inti........................................................................................... 9 E. Kompetinsi Dasar...................................................................................... 10 F. Indikator.................................................................................................... 10 G. Tujuan Pembelajaran................................................................................. 10 H. Peta Konsep............................................................................................... 11 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 A. Pemberian Rangsang (Stimulation) ........................................................ 12 B. Pernyataan Identifikasi Masalah ............................................................... 13 C. Pengumpulan Data .................................................................................... 14 D. Pengolahan Data ....................................................................................... 18 E. Pembuktian ............................................................................................... 20
5 F. Menarik Simpulan..................................................................................... 20 G. Lembar Kerja ............................................................................................ 21 H. Penilaian Diri ............................................................................................ 22 GLOSARIUM DAFTAR PUSTAKA BIODATA SINGKAT PENULIS
6 GAMBAR 1 ...............................................................................................................2 GAMBAR 2 ..............................................................................................................3 GAMBAR 3 ...............................................................................................................5 GAMBAR 4 ................................................................................................................6
7 1) Pelajari daftar isi serta petunjuk yang disediakan dalam e-modul ini dengan cermat dan teliti. 2) Bacalah dengan cermat deskripsi singkat mengenai e-modul. 3) Bacalah dengan cermat kompetensi dasar, indikator, dan tujuan pembelajaran yang terdapat pada halaman modul. 4) Pahami setiap materi konsep dasar yang akan menunjang penguasaan pengetahuan dengan membaca dan memahaminya. 5) Perhatikan gambar yang disediakan dalam e-modul untuk membantu dalam pemahaman materi getaran, gelombang dan bunyi. 6) Kerjakan setiap kegiatan yang ada dalam e-modul untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah kamu miliki terhadap materi-materi yang telah dibahas. 7) Unggah jawaban atau hasil kegiatan yang telah dikerjakan pada Google Classroom yang tersedia. 8) Apabila kamu mengalami kesulitan saat menjawab pertanyaan atau memahami materi, mintalah bantuan gurumu. 9) Membuat rancangan produk yang akan dibuat pada masing-masing kelompok. 10) Lakukan uji evaluasi dengan soal pilihan ganda beralasan yang tersedia pada
8 Pada bagian awal bahan ajar ini akan diuraikan tentang pembelajaran untuk membekali ketrampilan memahami konsep, arti dan hubungan melalui proses intuitif untuk akhirnya sampai kepada suatu kesimpulan. Tujuannya agar peserta didik bisa meningkatkan keterampilan berfikir lebih aktif, kreatif dan membangun sikap percaya diri dalam proses pembelajaran Konfigurasi Elektron. Secara konseptual, pendidikan merupakan pengertian yang sangat abstrak, yang hanya dapat dipahami melalui pembahasan teoritis yang mendalam. Secara operasional pendidikan merupakan kegiatan manusia yang disengaja untuk mecapai tujuan tertentu. Pada era globalisasi seperti sekarang ini bangsa yang tidak mampu menghadapi kemajuan di berbagai bidang akan menjadi bangsa yang tertinggal. Era informasi global memungkinkan seseorang untuk mendapatkan informasi secara cepat dan mudah dari barbagai sumber, seseorang juga memiliki kemampuan untuk mengolah, mengelola dan menindaklanjuti informasi yang didapat untuk dimanfaatkan dalam kehidupan yang penuh tantangan agar tidak tenggelam dalam keterpurukan di berbagai persoalan hidup. Modul elektronik berbasis discovery learning dapat dimaknai sebagai bahan ajar modul yang ditampilkan menggunakan media elektronik. Sehingga dengan demikian siswa dapat memaknai materi dengan berpikir kritis sehingga dapat memperluas cakrawala ilmu pengetahuan selain di dalam kelas, merangsang untuk berpikir kritis, bersikap dan berkembang secara berkelanjutan. A. DESKRIPSI DAN PENJELASAN UMUM B. LATAR BELAKANG
9 E-Modul ini memiliki karakteristik: 1. Menggunakan model Discovery Learning dengan sintaks sebagai berikut: 1) Pemberian rangsangan (Stimulation); 2) Pernyataan/Identifikasi masalah (Problem Statement); 3) Pengumpulan data (Data Collection); 4) Pengolahan Data (Data Processing); 5) Pembuktian (Verification); 6) Menarik Simpulan/Generalisasi (Generalization). 2. Materi yang disajikan didalam e-modul ini memuat konten Kimia Konfigurasi Elektron. 3. Peserta didik diharapkan dapat memahami konsep Kofigurasi Elektron dengan diberi tugas serta untuk membekali kemampuan berpikir kreatif. 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. 3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minat untuk memecahkan masalah. 4. Mengolah, menalar, dan menyajikan dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan. C. KARAKTERISTIK MODUL D. KOMPETENSI INTI
10 3.3 Memahami cara penulisan konfigurasi elektron dan pola konfigurasi elektron terluar untuk setiap golongan dalam tabel periodik. 4.3 menentukan letak suatu unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron. 3.3.1 Menjelaskan pengertian konfigurasi elektron 3.3.2 Menjelaskan cara penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital 3.3.3 Menuliskan elektron falensi suatu unsur dari konfigurasi elektronnya 3.3.4 Menjelaskan hubungan jenis orbital yang ditempati elektron terakhir dengan 3.3.5 Letak unsur dalam bloks s, p, d dan f dalam sistem periodik 3.3.6 Menentukan letak unsur dalam SPU berdasarkan konfigurasi elektron 4.3.1 Menganalisa perbaikan dan perkembangan penggolongan unsur-unsur dalam sistem periodik 4.3.2 Merumuskan unsur-unsur yang tergolong blok s, p, d, dan f 4.3.3 Merumuskan hubungan konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam SPU Melalui pengembangan e-modul Konfigurasi Elektron berbasis Discovery Learning, diharapkan peserta didik terlihat aktif dalam proses pembelajaran, memiliki sikap disiplin, ingin tahu, kerja keras serta tanggung jawab dalam mengemukakan pendapat, menjawab pertanyaan, menyampaikan kritik dan saran dalam menjelaskan konfigurasi elektron menurut aturan atom bohr dan prinsip aufbau, menyajikan hasil analisis diagram orbital berdasarkan konfigurasi elektron dan menganalisis hubungan konfigurasi elektron dengan digram orbital dan penerapak dalam kehidupan sehari-hari. E. KOMPETENSI DASAR F. INDIKATOR G.TUJUAN PEMBELAJARAN
11 Konfigurasi Elektron Berdasarkan Aturan Aufbau Hund Pauli Menentukan Golongan Periode
12 Alokasi Waktu : 2 x 45 Menit Vidio Pembelajaran Perhatikan dan simaklah tayangan berikut ini dengan cara klik link yang ada! Setelah Menyimak tayangan vidio pembelajaran tersebut, perdalamlah wawasan pengetahuan dengan membaca materi yang diberikan. PENGERTIAN KONFIGURASI ELEKTRON INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI : 3.3.1 Menjelaskan pengertian konfigurasi elektron 3.3.2 Menjelaskan cara penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital. 3.3.3 Menuliskan elektron falensi suatu unsur dari konfigurasi elektronnya 3.3.4 Menjelaskan hubungan jenis orbital yang ditempati elektron terakhir dengan 3.3.5 Letak unsur dalam bloks s, p, d dan f dalam sistem periodik 3.3.6 Menentukan letak unsur dalam SPU berdasarkan konfigurasi elektron PEMBERIAN RANGSANGAN (STIMULATION) 1 https://youtu.be/c6aQPwRnUw0
13 Gambar 1: Nyala Kembang Api PERNYATAAN / IDENTIFIKASI MASALAH 2 Hay teman-teman, apa yang anda fikirkan saat mendengar kata kembang api? pernakah kalian mengamati warna nyala kembang api yang dibakar?Coba lihat gambar disamping ini! Warna yang dihasilkan bagus sekali kan? Ada yang putih, merah, hijau, biru, kuning, oranye dan juga ungu. Kembang api yang dibakar berhubungan dengan kimia. Pada saat kembang api dibakar, disitulah terjadinya reaksi kimia. Apakah semua hal yeng berhubungan dengan kimia selalu menghasilkan warna warni? Jawabanya adalah tidak. Karena tidak semua zat kimia punya warna-warni menarik. Zat yang mempunyai konfigurasi elektron dan diagram orbital tertentu saja yang akan mempunyai warna-warni menarik. PENYAMPAIAN MASALAH DAN HIPOTESIS 1. Bagaimana Kembang api bisa menghasilkan warna yang berbeda-beda? 2. Mengapa unsur yang berbeda bisa menghasilkan warna yang berbeda? 3. Bagaiman hubungan antara susunan elektron dan warna yang dihasilkan kembang api? 1. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................. 2. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................. 3. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................. J A W A B
14 Konfigurasi elektron adalah distribusi elektron dari atom pada sebuah orbital. Konfigurasi elektron menggambarkan elektron yang bergerak secara bebas dalam suatu orbital. Konfigurasi elektron yang pertama kali diusulkan adalah model atom bohr, dan masih umum tentang kulit dan subkulit. Yang dimaksut kulit dalam konfigurasi elektron adalah himpunan elektron yang dapat menempati bilangan kuantum utama (n) yang sama. Kulit atom ke n dapat menampung 2n2 elektron. Contoh, jika kulit pertama dapat menampung 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, dan kulit ketiga 18 elektron. Gambar 2: Aturan Penulisan konfigurasi electron menurut teori mekanika kuantum Konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron yang bergerak pada lintasan tertentu. El- ektron bergerak mengelilingi inti atom pada masing-masing orbidnya yang dikenal sebagai kulit el- ektron. Jumlah kulit elektron pada tabel periodik unsur sesuai dengan nomor periode unsur atom ser sebut, sedangkan jumlah seluruh elektron sama dengan nomor atomnya. Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah telah memaparkan tentang konfigurasi claktron, yaitu surah Yasin ayat 40: ال النمس شعيها أن تدرك القمر وال البل حامل التيار وكل في فلتر نشخوت و Artinya: Tidaklah mungkin bagi matahari mendapatkan bulan dan malampun tidak dapat mendahului siang, dan masing-masing beredar pada garis edarnya. PENGUMPULAN DATA (DATA COLLECTION) 3
15 Ayat di atas menjelaskan bahwa segalanya sudah diatur oleh Allah SWT Hal ini juga sama seperti sebuah atom dan pergerakannya yang sama dengan pergerakan galaksi. Seperti yang telah di bahas di atas bahwa elektron terus berputar mengelilingi inti atom karena muatan listrik yang dimilikinya. Semua elektron mempunyai muatan negatif dan smua neutron mempunyai muatan positif Dimana muatan positif dart inti menarik elektron, sehingga elektron tidak pernah meninggalkan inti meskipun ada gaya sentrifugal yang menarik elektron menjauh dari inti yang terjadi akibat ko cepatan elektron. Aufbau berarti membangun. Menurut prinsip aufbau ini, elektron di dalam suatu atom akan berada dalam kondisi yang stabil bila mempunyai energi yang rendah, sedangkan elektron-elektron akan berada pada orbital-orbital yang bergabung membentuk subkulit. Jadi, elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit yang tingkat energinya rendah. Besarnya tingkat energi dari suatu subkulit dapat diketahui dari nilai bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimut (l) dari orbital tersebut. Secara umum, orbital yang mempunyai nilai (n+l) lebih besar akan akan mempunyai tingkat energi yang lebih tinggi, dan sebaliknya bila (n+l) kecil tingkat energinya juga kecil. Untuk nilai (n+l) yang sama, maka orbital dengan nilai lebih besar akan mempunyai tingkat energi yang besar. Seperti pada tabel di bawah ini. Tabel : nilai (n+l) dan tingkat energi subkulit Berdasarkan tabel tersebut, maka urutan tingkat energi dari yang paling rendah ke yang paling tinggi adalah sebagai berikut. 1s < 2s 2p <3 <3p < 4s < 3d < 4p < 4d...... dan seterusnya. Cara lain untuk mengetahui urutan tingkat energi adalah dengan menggunakan deret pancaran cahaya seperti pada Gambar dibawah ini. A. ATURAN AUFBAU
16 Gambar : Urutan Tingkat Energi Seperti dikemukakan di atas bahwa setiap subkulit (kecuali subkulit s) tersusun atas beberapa orbital dengan energi setingkat. Dengan demikian, elektron dimungkinkan menempati orbital mana saja. Sebagai contoh, pada atom 5B dengan konfigurasi 1S 2 2S 2 2P 1 , sebuah elektron yang terdapat pada subkulit p dapat menempati orbital PX, PY, atau PZ, karena ketiganya mempunyai tingkat energi yang sama. Ketiga kemungkinan tersebut dapat digambarkan diagram orbitalnya sebagai berikut: Gambar : Diagram Orbital Untuk elektron-elektron yang menempati subkulit dengan jumlah orbital lebih dari satu (misalnya subkulit p atau d), maka kemungkinannya akan lebih banyak lagi. Sebagai contoh, atom karbon akan mempunyai 15 kemungkinan penyebaran elektron pada orbital baik yang berisi 2 atau 1 elektron. Berdasarkan pengamatan spektrum, diketahui bahwa keadaan B. ATURAN HUND
17 yang paling rendah energinya (paling stabil) adalah bila elektron-elektron tersebut tersebar ke semua orbital dengan spin yang sejajar (spin sama). Larangan Pauli atau eksklusi Pauli menyatakan bahwa di dalam satu atom tidak boleh terdapat dua elektron dengan empar bilangan kuantum yang sama. Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n, l, dan m1 yang sama. Dengan demikian, yang bisa membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). Jadi, setiap orbital hanya dapat berist 2 elektron dengan spin (arah putar) yang berlawanan. Dengan adanya larangan Pauli ini, maka elektron yang dapat menempati suatu subkulit terbatas hanya dua kali dari jumlah orbitalnya. Dengan demikian, jumlah maksimum elektron adalah sebagai berikut. • Subkulit s terdiri dari 1 orbital, dapat ditempati oleh maksimum 2 elektron. • subkulit p terdiri dari 3 orbital. dapat ditempati oleh maksimum 6 elektron. • subkulit d terdiri dari 5 orbital. dapat ditempati oleh maksimum 10 elektron. Dengan menggunakan dua aturan tersebut, dapat digambarkan konfigurasi elektron dari suatu atom. C. LARANGAN PAULI
18 PENGOLAHAN DATA (DATA PROCESSING) 4 Jawablah Pertanyaan Berikut 1. Konfigurasi Elektron Adalah? 2. Bilangan kuantum utama menunjukkan? 3. Tuliskan tiga aturan penulisan dalam konfigurasi elektron. 4. Setelah kalian mempelajari materi aturan aufbau, buatlah kesimpulan urutan pangisian elektron dalam subkulit untuk konfigurasi elektron dari tingkat energi terendah ke yang tertinggi! 5. Setelah mengamati cara pengisian elektron pada orbital (diagram orbital) berapa unsur di atas, tuliskan bagaimana cara pengisisan elektron orbital menurut kaidah hund! 6. Berdasarkan kaidah Hund, tuliskan konfigurasi elektron dan bentuk diagram orbital dari unsur 12 Mg dan 16 S! 7. Wolfgang pauli mengemukakan bahwa............................... Orbital yang sama akan mempunyai bilangan kuantum n,l,m yang sama. Dengan demikian yang dapat membedakan hanya bilangan kuantum spin (s). 8. Berdasarkan aturan aufbau, kaidah hund, dan larangan pauli, buatlah konfigurasi elektron dari unsur gas mulia dibawah ini! • 2He • 10Ne • 18Ar 9. Buatlah konfigurasi singkat (menggunakan gas mulia) dari unsur-unsur berikut ini berdasarkan kaidah hund, aturan aufbau dan larangan pauli • 25Mn • 28Ni 10. Buatlah konfigurasi elektron dari ion berikut ini berdasarkan kaidah hund, aturan aufbau dan larangan pauli! • 20Ca2+ • 9F -
19 1. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 2. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 3. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 4. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 5. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 6. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 7. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 8. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 9. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 10. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 11. ....................................................................................................................................... ..................................................................................................................... 12. JAWAB
20 PEMBUKTIAN (VERIFICATION) 5 MENARIK SIMPULAN (GENERALIZATION) 6 Setelah ananda melakukan beberapa kegiatan diatas, apakah hipotesis awal ananda sudah benar? Jika belum, tuliskanlah jawaban yang benar! ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... J A W A B ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... J A W A B Dari Kegiatan yang telah dilakukan, maka jelaskan kesimpulan ananda mengenai: Konfigurasi elektron?
21 1. Tuliskan Konfigurasi elektron unsur-unsur 29 Cu! A. 2,8,18,8,3 B. 2,8,18,11 C. 2,8,19 D. 2,8,8,18,3 E. 2,8,17,2 2. Suatu unsur mempunyai massa atom relatif 16 dan jumlah neutron 8, maka jumlah elektron valensi adalah … A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 E. 6 3. Sebuah atom suatu unsur mempunyai nomor massa 150 dan jumlah neutron atom tersebut adalah 88, sehingga jumlah protonnya adalah ...... A. 150 B. 88 C. 82 D. 72 E. 62 4. Menurut Bohr, lintasan elektron saat mengelilingi inti atom bersesuaian dengan.... A. Tingkat energi elektron B. Momentum linier elektron C. Jumlah proton D. Jumlah netron E. Jumlah elektron
22 Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggungjawab! NO PERTANYAAN JAWABAN YA TIDAK 1. Apakah Anda dapat menjelaskan aturan konfigurasi elektron berdasarkan teori atom bohr? 2. Apakah Anda dapat menuliskan konfigurasi elektron berdasarkan teori atom bohr? 3. Apakah Anda dapat menjelaskan aturan konfigurasi elektron berdasarkan prisip aufbau? 4. Apakah Anda dapat menuliskan konfigurasi elektron berdasarkan prinsip aufbau? 5. Apakah Andadapat menganaliisis diagram orbital berdasarkan konfigurasi elektron? 6. Dapatkah anda menuliskan konfigurasi elektron berdasarkan model aturan Aufbau, Larangan Pauli, Aturan Hund? Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
23 Konfigurasi elektron : Susunan penyebaran (pengisian) elektron-elektron pada suatu atom Kulit electron : Sebuah tempat di dalam kulit atom yang berisi bilangan kuantum Sub kulit : Daerah kebolehjadian terbesar dalam menemukan electron dalam Orbital : lintasan (orbit) dari suatu electron dalam mengirasti inti atom Sebuah atom Diagram Orbital : Diargam yang digunakan untuk memudahkan penentuan nilai bilangan kuantum Bilangan Kuantum : Bilangan yang menyatakan kedudukan stau posisi electron dalam atom yang diwakili oleh suatu nilai yang menjelaskan kuantitas kekal dalam system
24 Prof.Effendy, 2017, Molekul Struktur dan Sifat-sifatnya, Indonesia Academic Publishing Sudarmono, Unggul, 2016, Kimia untuk SMA/MA kelas X, Surakarta:Erlangga Sutresna, 2016 Aktif dan Kreatif Belajar Kimia, Bandung:Grafindo Media Pratama Sutresna, Nana, 2015, Kimia Kelas 2 SMA, Bandung: Grafindo Tihne Maria Kuswati, 2013, Konsep Penerapan Kimia SMA/MA kelas X, Jakarta: Bumi Aksara
25 Nama : Devi Tri Anggraini Alamat : Sukodadi, Lamongan Jurusan : Tadris Kimia Fakultas : Tarbiyah dan Ilmu Keguruan Kampus : UIN SATU Tulungagung