MODUL I

BAB III & IVSISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR4.1. PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK

Setelah unsur-unsur kimia diketemukan dalam jumlah cukup banyak, para ahli berusaha untuk mempelajari unsur-unsur secara sistematika. Berbagai usaha telah dilakukan untuk mengadakan penggolongan unsur-unsur atas dasar kesamaan sifat-sifat tertentu. Usaha mula-mula ialah menggolongkan unsur-unsur menjadi logam dan bukan logam. Unsur-unsur emas, perak, dan tembaga termasuk logam sedangkan oksigen, nitrogen, dan belerang termasuk golongan bukan logam. Penggolongan ini kemudian tenyata kurang memuaskan karena adanya unsur-unsur yang mempunyai sifat antara logam dan bukan logam seperti arsen dan antimon.

Penggolongan unsur berikutnya adalah penggolongan berdasarkan valensi dari unsur-unsur. Penggolongan ini juga kurang memuaskan karena unsur-unsur yang mempunyai valensi sama seperti natrium dan klor tetapi sifatnya saling berlainan.Setelah adanya teori atom Dalton, para ahli berusaha menghubungkan sifat-sifat dari berbagai unsur dengan berat atomnya. J.W. Dobereiner ada tahun 1817 menyusun unsur-unsur yang sifatnya sama dan masing-masing kelompok terdiri atas tiga unsur. Kelompok unsur ini disebut triade. Ia mendapatkan bahwa dalam satu triade, berat atom unsur-unsur ditengah sama dengan rata-rata berat atom sebelum dan sesudahnya. Penemuan Dobereiner sering disebut sebagai hukum triade.Kalsium 40,08

Stronsium 87,62 Rata-rata berat atom 88,71

Barium137,34

Penggolongan unsur berikutnya ialah penggologan yang dilakukan oleh J.A. Newlands pada tahun 1864-1866. Unsur-unsur pada waktu itu telah disusun menurut berat atom semakin besar. Ia mendapatkan bahwa unsur ke delapan dari suatu unsur mempunyai sifat-sifat yang sama dengan unsur pertama, terdapat perulangan sifat-sifat kimia. Newlands menamakannya hukum oktaf. Beberapa contoh penggolongan unsur menurut Newlands.

H........1

F........8

Cl.......15

Li........2

Na......9

K........16G.......3

Mg......10

Ca......17Bo......4

Al.......11

Cr......18C........5

S........12i

Ti.......19N........6

P........13

Mn.....20O.......7

S........14

Fe......21Dua orang ahli kimia yaitu Lothar Meyer dari Jerman dan Dmitri Mendeleyef dari Rusia dengan prinsip dari Newlands mengadakan penggolongan unsur-unsur berdasarkan berat atom.

Setelah unsur-unsur disusun menurut berat atom yang semakin besar, Mendeleyef mendapatkan teori hukum periodik yaitu sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari berat atomnya. Mendeleyef dapat meramalkan adanya beberapa unsur yang berat atomnya tidak tepat dan dapat diramalkan berat atom dari beberapa unsur yang pada saat itu belum dikenal. Tiga unsur yang telah diramalnya yaitu ekaboron, ekaaluminium, dan ekasilikon kemudian didapat dengan nama skandium (1875) dan germanium (1886)4.2. SISTEM PERIODIK MODERN Dalam sistem periodik modern, unsur-unsur disusun menurut kenaikan nomor atom. Unsur-unsur yang mempunyai sifat-sifat yang sama akan terdapat dalam satu kolom vertikal atau golongan. Tabel periodik ini terdiri atas 7 periode yaitu kolom horizontal, diberi nomor I sampai VII sesuai dengan banyaknya kulit elektron K, L, M, N, O, P, Q. Tabel periodik terdiri atas 16 golongan yaitu kolom vertikal, golongan utama diberi huruf A dan golongan serta diberi huruf B. Unsur-unsur golongan utama ialah unsur-unsur yang atomnya belum penuh elektron pada subkulit s da subkulit p. Unsur golongan B atomnya belum penuh elektron pada subkulit d dan f. Unsur-unsur yang segolongan mempunyai susunan elektron yang sama sehingga sifat kimianya juga sama.

A. Periode

Periode I hanya berisi dua unsur yaitu unsur hidrogen (H) dan helium (He). Hidrogen adalah gas yang membentuk molekul H2, berbeda dengan helium yang berbentuk gas dengan tidak membentuk molekul tetapi satu atom saja.

Periode II mengandung 8 unsur dari litium (Li) hingga neon (Ne). Litium berupa logam yang sangat elektropositif, mudah membentuk kation. Unsur berikutnya berilium kurang bersifat elektropositif tetapi masih mempunyai sifat logam. Unsur bor sudah tidak mempunyai sifat logam, unsur ini membentuk oksida asam B2O3. Unsur karbon juga bukan logam, unsur ini sebagai penyusun utama senyawa organik. Unsur nitrogen, oksigen, dan fluor mempunyai sifat elektronegativitas ke kanan semakin besar. Unsur terakhir dari periode ini neon termasuk gas mulian seperti helium. Semua gas mulia pada suhu biasa sukar membentuk senyawa dengan unsur-unsur lain. Periode III mengandung 8 unsur mulai dari natrium (Na) sampai argon (Ar). Unsur dalam periode III menunjukkan kecenderungan berubah sifat dari logam yang elektropositif di kiri dan semakin ke kanan menjadi bukan logam yang elektronegatif. Sifat-sifat kimia dan fisika mirip dengan unsur periode II. Periode I, II, dan III disebut periode pendek.Periode IV mengandung 18 unsur dimulai dari kalium (K) sampai kripton (Kr). Periode ini dengan ketiga periode berikutnya disebut periode panjang. Unsur kalium sangat elektropositif dari skandium sehingga disebut unsur transisi. Ketiga unsur besi, kobal, dan nikel ditempatkan dalam suatu golongan VIII B karena sifat-sifatnya yang sangat mirip.Periode V mengandung 18 unsur mulai dari rubidium (Rb) sampai (Xe) ksenon. Kedelapan belas unsur-unsur ini mempunyai sifat yang sama dengan unsur-unsur pada periode IV.Periode VI mengandung 32 unsur mulai dari sesium (Cs) sampai radon (Rn). Terdapat 14 unsur lebih banyak daripada periode IV dan V. Karena sifat-sifatnya yang sangat mirip, keempatbelas unsur ditempatkan tersendiri pada bagian bawah. Ketiga unsur pertama dalam periode ini, sesium, berilium dan lantan sifatnya sama dengan unsur diatasnya. Keempatbelas unsur berikutnya mempunyai sifat yang mirip dengan lantan sehingga disebut seri lantan atau unsur-unsur tanah jarang.Periode VII dimulai dari unsur fransium sampai lawrensium. Unsur fransium dan radium mempunyai sifat yang mirip dengan unsur sesium dan barium. Unsur torium sampai lawrensium mempunyai sifat yang mirip dengan aktinida sehingga disebut deret atau seri aktinida.

B. Golongan

Golongan I A atau golongan alkali sangat elektropositif dan reaktif. Makin ke bawah dalam golongan makin reaktif. Fransium merupakan unsur yang radioaktif. Semua unsur golongan ini merupakan penghantar panas dan listrik yang baik. Logamnya lunak dan dapat dipotong dengan pisau. Dalam nyala Bunsen logam litium berwarna merah, natrium kuning, kalium ungu, rubidium merah dan sesium biru.Golongan VII A atau halogen sangat elektronegatif artinya mudah membentuk ion negatif. Unsur ini membentuk molekul diatomik, F2, Cl2, Br2, dan I2. Pada suhu kamar klor berupa gas yang kuning kehijauan, brom berupa cairan merah coklat, iodium berupa zat padat hitam dan fluor berupa gas kekuning-kuningan.Gas mulia terdiri atas helium, neon, argon, kripton, ksenon, dan radon. Atom dari gas mulia ini semua mempunyai susunan elektron yang penuh yaitu 8 elektron pada kulit terluat kecuali helium. Konfigurasi elektron tersebut bersifat sangat stabil. Pada tahun 1962 N. Bartlett menemukan bahwa ksenon dapat bereaksi dengan PtF6 membentuk XePtF6. Dari ksenon telah dikenal banyak senyawa gas mulia seperti XeF2, XeF6, XeOF4, XeO2F2 dan XeO3.Unsur-unsur transisi terdapat antara golongan II A dan III A. Unsur-unsur tersebut adalah unsur-unsur dengan nomor atom 21-30, 39-48, 57-80, dan 89-102. Semua unsur transisi bersifat logam. Pada umumnya logam-logam ini mempunyai:a.jumlah elektron pada kulit terluar yang tetap

b. titik lebur dan titik didih tinggi

c. jari-jari atom yang hampir sama

d.energi potensialnya hanya sedikit bertambah besar sesuai bertambahnya nomor atom

e.kebanyakan mempunyai warna karena bilangan oksidasi lebih satu

f.kebanyakan unsur ini membentuk seyawa kompleks

misalnya [Cu(NH3)4]2+, [Fe(CN)6]3-, [Ag(NH3)2]+, [Co(NH3)6]3+4.3. SIFAT-SIFAT SISTEM PERIODIKA. Jari-jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak dari inti sampai elektron terluar. Jari-jari atom suatu unsur disajikan dalam skema dibawah ini.

Dari kiri ke kanan sistem periodik jari-jari atom berkurang tetapi dari atas ke bawah jari-jari atom bertambah. Hal ini terjadi semakin bertambah ke bawah semakin bertambah kulit elektron terluar sehingga jari-jarin atom akan semakin bertambah.Soal Review:Susunlah derajat bertambahnya jari-jari atom unsur-unsur Cs, F, K, dan Cl Solusi

Derajat bertambahnya jari-jari atom adalah F < Cl < K < CsB. Jari-jari Ion

Banyak unsur-unsur pada tabel periodik bereaksi dengan unsur lain dengan melepaskan electrn membentuk ion bermuatan positif. Unsur-unsur Group IA (Li, Na, K, Rb, Cs) mempunyai hanya satu elektron (ns1). Unsur ini bereaksi dengan unsur lain dengan melepaskan satu elektron untuk mencapai konfigurasi gas mulia, membentuk ion Li+, Na+, K+, Rb+, dan Cs+.

Jari-jari ion dalam sistem periodik biasanya berkurang dari kiri ke kanan dan bertambah dari atas ke bawah dalam satu group. Unsur dengan EI rendah melepaskan elektron memudahkan membentuk

Isoelektronik adalah spesi yang mempunyai jumlah elektron yang sama. Spesi isoelektronik ditunjukkan dalam tabel dibawah ini.

C. Energi IonisasiEnergi ionisasi (EI) juga disebut dengan potensial ionisasi pertama yaitu jumlah energi minimum yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari suatu atom untuk membentuk suatu ion dengan muatan +1.Contohnya kalsium, energi ionisasi pertama adalah 590 kJ/mol

Ca (g) + 590 kJ Ca+ (g) + e-Energi ionisasi pertama adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron kedua. Unsuk kalsium dipresentasikan sebagai:

Ca+ (g) + 1145 kJ Ca2+ (g)Gambar dibawah ini menunjukkan energi ionisasi dan grafik antara energi ionisasi versus nomor atom.

Energi ionisasi dalam sistem periodik biasanya bertambah dari kiri ke kanan dan berkurang dari atas ke bawah dalam satu group. Unsur dengan EI rendah melepaskan elektron memudahkan membentuk kation D. Afinitas Elektron

Afinitas elektron (AE) dari suatu unsur didefinisikan sebagai jumlah energi yang diserap ketika suatu elektron ditambahkan pada suatu atom gas terisolasi untuk membentuk ion dengan muatan -1.Contohnya:Persamaan pertama menerangkan bahwa helium tidak akan menambah satu elektron. Persaman kedua menerangkan bahwa jika satu mol gas atom klorin ditambah satu elektron untuk membentuk ion gas klorida, 349 kJ energi dibebaskan (eksoterm). Gambar dibawah ini menunjukkan plot dari afinitas elektron versus nomor atom untuk beberapa unsur.

Afinitas elektron dalam sistem periodik biasanya berkurang dari kiri ke kanan dan bertambah dari atas ke bawah dalam satu group

Soal Reviews:

Susunlah unsur berikut dalam derajat bertambahnya afinitas elektron dari paling negatif ke kurang negatif. Unsur-unsur tersebut adalah K, Br, Cs, ClSolusi:Afinitas elektron lebih negatif dari kiri ke kanan kecuali Group IIA (Be) dan VA (N) dan lebih negatif dari bawah ke atas maka susunannya Cl < Br < K < Cs.

E. Elektronegativitas

Elektronegativitas (EN) dari suatu unsur adalah suatu ukuran dari tendensi relatif dari suatu atom untuk menarik elektronnya ketika atom tersebut berkombinasi secara kimia dengan atom lain.Unsur dengan elektronegativitas tinggi (non logam) seringkali mendapatkan (menarik) elektron-elektron untuk membentuk anion-anion. Unsur-unsur dengan keelektronegatifan yang rendah (logam) seringkali kehilangan (melepaskan) elektron untuk membentuk kation-kation.Elektronegativitas dari unsur-unsur diekspresikan pada skala yang disebut skala Pauling. Elektronegativitas flourine (4.0) adalah lebih tinggi dari unsur-unsur lain, artinya fluorin lebih kuat untuk menarik densitas elektron daripada unsur lain. Oksigen merupakan unsur kedua paling elektronegatif.

Elektronegativitas dalam sistem periodik biasanya bertambah dari kiri ke kanan dan berkurang dari atas ke bawah dalam satu group.