SISTEM PERIODIK UNSUR
1. Pengelompokan Unsur-Unsur dan Perkembangannya
Pengetahuan berbagai sifat fisis dan kimia yang dimiliki oleh unsur
dan senyawanya telah banyak dikumpulkan oleh para ahli sejak dahulu.
Akan tetapi pengetahuan tadi masih merupakan fakta-fakta yang
terpisah-pisah, sehingga untuk mempermudah mempelajari, memahami,
serta mengingat maka diperlukan penyusunan berdasarkan kesamaan
atau kemiripan sifat-sifatnya.
Tabel Sistem Periodik merupakan suatu cara untuk menyusun dan
mengklasifikasi unsur-unsur, dimana unsur-unsur yang mirip sifatnya
diletakkan pada kelompok yang sama. Dengan melihat Tabel Sistem
Periodik, para kimiawan dalam sekejap dapat menginformasikan unsurunsur
mana yang mempunyai kemiripan sifat.
Pengelompokan unsur-unsur yang paling awal dan sederhana
berdasarkan sifat-sifatnya adalah menjadi kelompok logam dan nonlogam.
Tabel 2. Sifat Logam dan Non-logam
Lavoisier dalam bukunya (1789) mencatat 16 unsur logam dan 7
unsur bukan logam saat itu, yaitu:
1. Kelompok logam:
Emas Antimon Kobal Perak
Tembaga Besi Mangan Platina
Timah Molibden Nikel Raksa
Seng Wolfram TimbalBismut
2. Kelompok bukan logam
Belerang Hidrogen Oksigen
Arsen PosporNitrogen
Karbon
Johann W. Dobereiner (1817) adalah orang pertama yang
menemukan adanya hubungan antara sifat unsur dan massa atom
relatifnya. Temuan Dobereiner adalah:
Selanjutnya kelompok tiga unsur ini disebut “triade”. Mari kita
perhatikan contoh berikut.
Tabel 3. Triade Dobereiner
Meskipun triade Dobereiner ini masih jauh dari sempurna,
namun temuan ini mendorong orang untuk menyusun daftar unsurunsur
lebih lanjut sesuai dengan sifat-sifatnya.
John Newlands (1865) menemukan hubungan lain antara sifat
unsur dengan massa atom relatif, sesuai dengan hukum yang
disebutnya “hukum oktaf”. Ia menyusun unsur-unsur ke dalam
kelompok tujuh unsur dan setiap unsur kedelapan mempunyai sifat
yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesembilan mirip dengan
unsur kedua, dan seterusnya.
Kelemahannya ialah:
? Tidak memperhitungkan letak unsur-unsur yang belum ditemukan
? Terdapat banyak pasangan unsur yang terpaksa ditempatkan pada
satu posisi daftar.
Begeyer de Chancourtois, adalah orang pertama yang
berhasil memperoleh suatu penyusunan unsur secara periodik
berdasarkan fakta bahwa jika unsur-unsur disusun menurut penurunan
massa atom, diperoleh secara periodik unsur yang sifatnya mirip.
Modul Kim. 03. Struktur Atom dan Sistem Periodik 25
De Chancourtois menggunakan harga massa atom relatif dalam
garis lilitan sebuah silinder tegak. Dibaginya permukaan badan silinder
menjadi enambelas bagian yang sama dengan garis yang sejajar
dengan sumber silinder, berdasarkan massa atom relatif oksigen-16.
Kurva dialurkan dari dasar silinder ke atas dengan sudut 45o. Kurva ini
disebut “Telluric Screw” dan pada garis vertikal terdapat unsur-unsur
yang mirip sifatnya.
2. Sistem Periodik Pendek
Julius Lothar Meyer (1870 dari Jerman) menemukan hubungan
yang lebih jelas antara sifat unsur dan massa atom relatif. Ia menemukan
keperiodikan sifat unsur-unsur, jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan
massa atom relatif. Dalam mempelajari keperiodikan unsur-unsur ia lebih
menekankan pada sifat-sifat fisika.
Meyer membuat grafik dengan mengalurkan volume atom unsur
terhadap massa atom relatif. Volume atom unsur diperoleh dengan cara
membagi massa atom relatif dengan kerapatan unsur. Grafik menunjukkan
Modul Kim. 03. Struktur Atom dan Sistem Periodik 26
bahwa unsur-unsur yang sifatnya mirip terletak pada bagian grafik yang
mirip bentuknya. Misalnya Na, K, Rb terdapat di puncak grafik, ini
menunjukkan bahwa ada hubungan antara sifat unsur dengan massa atom
relatifnya.
Di Rusia Mendeleyev (1869) juga menyusun satu daftar seperti
yang dilakukan Meyer yang terdiri dari 65 unsur yang telah dikenal pada
masa itu. Selain dari sifat fisika, ia menggunakan sifat-sifat kimia untuk
menyusun daftar unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif.
Tabel Sistem Periodik Mendeleyev yang telah disempurnakan
(1871) terdiri atas golongan (lajur tegak) dan periode (deret mendatar)
seperti tampak pada tabel halaman 39.
Keuntungan Tabel Periodik Mendeleyev dalam memahami sifat
unsur ialah:
1. Sifat kimia dan sifat fisika unsur dalam satu golongan berubah secara
teratur.
2. Dapat meramal sifat unsur yang belum diketemukan, yang akan
mengisi tempat kosong dalam daftar.
3. Tabel ini tidak mengalami perubahan setelah penemuan unsur-unsur
gas mulia.
Kelemahan Tabel Periodik Mendeleyev:
1. Panjang periode tidak sama.
2. Triade besi (Fe, Co, dan Ni), triade platina ringan (Ru, Rh, dan Pd), dan
triade platina (Os, Ir, dan Pt) dimasukkan ke dalam golongan VIII.
3. Selisih massa atom relatifnya antara dua unsur yang berurutan tidak
teratur (antara –1 dan +4), sehingga sukar untuk meramal unsur-unsur
yang belum ditemukan.
3. Golongan, Periode, dan Konfigurasi Elektron dalam Sistem
Periodik Panjang
Henry Mosely melakukan percobaan menggunakan berbagai logam
sebagai antikatoda pada tabung sinar X. Moseley menyimpulkan bahwa
ada perubahan yang teratur dari energi sinar X sesuai dengan perubahan
nomor atom dan bukan massa atom relatif. Dengan demikian hukum
periodik menjadi:
“Sifat unsur-unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atom”
Berikut kita pelajari Tabel Sistem Periodik sederhana, yaitu mulai
nomor atom 1 (hidrogen) sampai nomor atom 20 (kalsium) seperti
ditunjukkan gambar 16. Kedua puluh unsur ini termasuk unsur-unsur
utama dan nomor golongannya dibubuhi huruf A. Tabel Sistem Periodik
selengkapnya tertera dihalaman 39, akan kita pelajari lebih lanjut di kelas
II. Unsur-unsur yang terletak pada lajur tegak disebut golongan.
Golongan-golongan diberi nomor I, II, III, dan seterusnya. Misalnya
Golongan II terdiri dari unsur-unsur berilium, magnesium, dan kalsium.
Unsur-unsur dalam deret mendatar disebut periode. Misalnya, delapan
unsur-unsur mulai natrium sampai argon terletak dalam periode.
Perhatikan pula struktur elektron unsur-unsur dalam gambar 16.
Unsur-unsur tersebut mempunyai pola yang sama. Dari litium sampai
neon, banyaknya elektron pada kulit terluar bertambah dari periode 1
sampai 8. Kemudian terulang lagi pada periode berikutnya dari natrium
pada periode 1 sampai argon pada periode 8.
Dalam setiap golongan, banyaknya elektron pada kulit terluar setiap
unsur selalu sama sesuai nomor golongannya. Misalnya, fluor dan klor
keduanya merupakan unsur-unsur yang terletak pada golongan VII, maka
kedua unsur tersebut memiliki 7 elektron pada kulit terluarnya. Struktur
elektron sangat penting untuk memahami sifat-sifat unsur pada Tabel
Sistem Periodik.
Unsur-unsur utama yang terdiri dari delapan golongan dikenal
dengan nama-nama tertentu sebagai berikut (tabel 6)
4. Sifat Keperiodikan Unsur
Jari-jari ion positip:
Jika suatu atom melepaskan elektron sehingga terbentuk ion
positip (kation),
X X+ + 1 e
Pada kation jumlah proton lebih banyak daripada elektron dan
mempunyai konfigurasi elektron yang stabil seperti pada gas mulia.
Jari-jari ion negatif
Jika suatu atom menangkap elektron sehingga terbentuk ion
negatif (anion),
Y + 1 e YPada
anion jumlah elektron lebih banyak daripada proton dan
mempunyai konfigurasi elektron yang stabil seperti pada gas mulia.
b. Energi ionisasi
Untuk melepas elektron terluar dari suatu atom dalam wujud
gas diperlukan energi. Energi minimum yang diperlukan ini disebut
energi ionisasi pertama.
Selain itu dikenal pula energi ionisasi kedua, ketiga, dan
seterusnya. Energi ionisasi kedua, berarti energi minimum yang
diperlukan untuk melepas elektron kedua dari suatu ion yang
bermuatan +1. Besarnya energi ionisasi 20 unsur pertama tampak
pada Tabel 11 berikut.b. Energi ionisasi
Untuk melepas elektron terluar dari suatu atom dalam wujud
gas diperlukan energi. Energi minimum yang diperlukan ini disebut
energi ionisasi pertama.
Selain itu dikenal pula energi ionisasi kedua, ketiga, dan
seterusnya. Energi ionisasi kedua, berarti energi minimum yang
diperlukan untuk melepas elektron kedua dari suatu ion yang
bermuatan +1. Besarnya energi ionisasi 20 unsur pertama tampak
pada Tabel 11 berikut.
c. Afinitas Elektron
Jika suatu atom dalam wujud gas menerima elektron, maka
dilepaskan energi. Energi yang dilepas ini disebut afinitas elektron.
X (g) + e X- (g)
Masih banyak atom-atom yang belum diketahui harga afinitas
elektronnya, karena penentuan harga afinitas elektron secara langsung
sulit dilakukan. Secara umum disimpulkan, bahwa
“Semakin besar harga afinitas elektron suatu atom,
semakin mudah unsur tersebut membentuk ion negatif.”
Unsur-unsur yang mudah membentuk ion negatif disebut unsur
yang elektronegatif. Harga afinitas elektron kurang menunjukkan sifat
keperiodikan, sehingga sering digunakan skala keelektronegatifan.
Akan tetapi secara umum dapat disimpulkan, bahwa:
“Afinitas elektron unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah
berkurang dan dalam satu periode dari kiri ke kanan bertambah”
d. Keelektronegatifan
Keelektronegatifan merupakan ukuran kemampuan suatu atom
untuk menarik elektron dalam ikatannya. Besarnya harga
keelektronegatifan bersifat relatif antara suatu atom dengan atom lain.
Linus Pauling (1932) memberi harga tertinggi pada fluor (4) karena
paling mudah membentuk ion negatif. Beberapa harga
keelektronegatifan unsur-unsur utama disajikan dalam Tabel 12
berikut.
e. Sifat kelogaman
Unsur-unsur dalam sistem periodik juga dikelompokkan menjadi
logam dan non-logam. Batas antara logam dan non-logam tidak begitu
jelas karena ada beberapa unsur yang dapat memilik sifat logam
maupun non-logam, unsur-unsur ini termasuk kelompok semi logam
atau metalloid. Unsur-unsur metaloid terletak pada batas garis tangga
diagonal, yaitu B, Si, Ge, As, Sb, dan Te. Sebelah kiri batas garis
diletakkan unsur-unsur logam, sedang unsur-unsur logam terletak di
sebelah kanan.
c. Rangkuman
1. Tabel Sistem Periodik Unsur merupakan suatu cara untuk menyusun dan
mengklasifikasi unsur-unsur, dimana unsur-unsur yang mirip sifatnya
diletakkan pada kelompok yang sama.
2.Lavoisier (1789) mengelompokkan unsur-unsur menjadi kelompok logam
dan non-logam.
3. Hukum Triade Johann W. Dobereiner (1817): Jika tiga unsur yang sama
sifatnya disusun menurut bertambahnya massa atom relatifnya, maka
massa atom relatif unsur yang kedua merupakan rata-rata massa atom
relatif unsur pertama dan ketiga.
4.Hukum Oktaf John Newlands (1865): Setiap unsur kedelapan mempunyai
sifat yang mirip dengan unsur pertama.
5.“Telluric Screw” Begeyer de Chancourtois: Jika unsur-unsur disusun
menurut penurunan massa atom, diperoleh secara periodik unsur yang
sifatnya mirip. Kurva dialurkan dari dasar silinder ke atas dengan sudut
45o.
6.Sistem Periodik Pendek Julius Lothar Meyer (Jerman, 1870): Adanya
hubungan keperiodikan antara sifat-sifat fisika unsur dengan massa atom
relatif.
7.Sistem Periodik Pendek Mendeleyev (Rusia, 1869): Adanya hubungan
keperiodikan antara sifat-sifat fisika dan kimia unsur dengan massa atom
relatif. Tabel Sistem Periodik Mendeleyev yang telah disempurnakan
(1871) terdiri atas golongan (lajur tegak) dan periode (deret mendatar)
8.Sistem Periodik Panjang Henry Mosely: “Sifat unsur-unsur merupakan
fungsi periodik dari nomor atom”. Nomor golongan = jumlah elektron
valensi , Nomor periode = jumlah kulit.
9.Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron pada kulit
terluar.
Dalam satu golongan:Jari-jari atom makin ke bawah makin besar.
Dalam satu periode: Jari-jari atom semakin pendek dari kiri ke kanan.
Modul Kim. 03. Struktur Atom dan Sistem Periodik 40
10.Energi ionisasi: Energi yang diperlukan untuk melepas elektron terluar dari
suatu atom dalam wujud gas.
Energi ionisasi unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah
berkurang.
Energi ionisasi dalam satu periode dari kiri ke kanan bertambah besar
Semakin besar energi ionisasi, semakin sukar atom itu melepaskan
elektron terluarnya. Jadi semakin stabil atom tersebut.
11.Afinitas elektron: Energi yang yang dilepas oleh suatu atom dalam wujud
gas pada saat menerima electron.
Semakin besar harga afinitas elektron suatu atom, semakin mudah unsur
tersebut membentuk ion negatif.
Afinitas elektron unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah
berkurang dan dalam satu periode dari kiri ke kanan bertambah
12.Keelektronegatifan merupakan ukuran kemampuan suatu atom untuk
menarik elektron dalam ikatannya.
Unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah harga keelektronegatifannya
berkurang.
Unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan harga keelektronegatifannya
semakin besar.
13.Dalam satu golongan dari atas ke bawah sifat logam bertambah.
Dalam satu periode dari kiri ke kanan sifat logam berkurang.
Blog Refda Deliza Guru Kimia SMK N 3 MANDAU 