Materi Spu.docx

2.1.3 Materi Sistem Periodik Unsur Sistem periodik unsur berisikan unsur-unsur yang telah digolong dan disusun berdasarkan kemiripan sifat-sifat kimianya. Tabel periodik yang dipakai saat ini adalah tabel periodik bentuk panjang, dimana pengelompokkan unsur-unsur terdiri atas golongan dan periode. Golongan terdiri dari golongan utama (golongan A) dan golongan transisi (golongan B). Sedangkan periode, dai periode I sampai periode 7 (Chang, 2004). Berikut adalah peta konsep materi Sistem Periodik Unsur :

Perkembangan Sistem Periodik Unsur

John Newland Dimitri Mendeleev Sistem Periodik

Sifat- sifat Keperiodikan Sistem 18 golongan

Afinitas Elektron Sistem Periodik Unsur

Energi ionisas i

Jari-jari atom

Keelektronegatifan

Unsur golongan utama Unsur golongan transisi

Logam Kovalen

Van der Waals

Titik leleh, titik didih, keberadaan di alam, reaksi dengan air, dengan oksigen, dengan halogen, serta kegunaan.

Gambar 2.1 Peta Konsep Sistem Periodik Unsur

2.1.3.1 Perkembangan Sistem Periodik Unsur Pada tahun 1786, baru dikenal 26 unsur dan pada tahun 1870 sebanyak 60 unsur, sedangkan kini sudah lebih dari 100 unsur. Setiap unsur mempunyai sifat kimia dan fisika tertentu, dan cukup sulit diingat satu persatu. Penyelidikan menunjukkan beberapa unsur mempunyai sifat yang mirip. Oleh sebab itu, ada upaya untuk menggolongkan unsur berdasarkan sifatnya. Pada mulanya penggolongan itu didasarkan pada masa atom relatif, seperti yang dikemukakan Dobereiner, Newland, dan Mendeleyev (Syukri, 1999).

a) Triade Dobereiner J.W. Dobereiner merupakan seorang profesor kimia pada tahun 1829 dari Jerman yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya. Dobereiner mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium sangat dekat dengan masa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strontium. Dua unsur lain itu adalah kalsium dan barium. Dobereiner juga mengemukakan beberapa kelompok unsur lain. Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat dikelompokan k dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang disebut dengan triade. Penyusunan sistem periodik unsur oleh Dobereiner memiliki kelebihan yaitu adanya keteraturan setiap unsur yang sifatnya mirip massa Atom (Ar) unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsure pertama dan ketiga. Selain memiliki kelebihan sistem periodik unsur ini juga memiliki kekurangan yaitu pengelompokan unsur yang kurang efisien dengan adanya beberapa unsur lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan unsur dalam kelompok triad tersebut. Berikut tabel oleh Dobereiner (Petrucci, 2011). Berikut adalah tabel Daftar Unsur Triade Dobereiner :

Tabel 2.1 Daftar Unsur Triade Dobereiner Triade 1

Triade 2

Triade 3

Triade 4

Triade 5

Li

Ca

S

Cl

Mn

Na

Sr

Se

Br

Cr

K

Ba

Te

I

Fe

Contoh: Massa atom Li = 3 dan K = 19, maka massa atom Na =

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝐿𝑖+𝐾 2

=

3+19 2

= 11

Pengelompokan berdasarkan triade ini memiliki kelemahan karena kenyataannya banyak unsur yang mirip tetapi jumlahnya lebih dari tiga. Perkembangan lebih lanjut dari pengelompokan Dobereiner sangat lambat karena masssa atom akurat untuk unsur-unsur belum diperoleh. Perkembangan yang pesat dari metode eksperimen untuk mengukur massa atom sejak 1860 membawa kemajuan pula pada pengelompokan unsur-unsur menuju klasifikasi periodik modern (Fitri, 2015).

b) Teori Oktaf Newlands Seorang ilmuwan dari Inggris yaitu J. Newlands merupakan orang pertama yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Menurut Newlands, jika unsur-unsur diurutkan letaknya sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat unsur akan terulang pada tiap unsur kedelapan. Keteraturan ini sesuai dengan pengulangan not lagu (oktaf) sehingga disebut Hukum Oktaf (law of octaves)Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur. Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Hukum oktaf newlands berlaku untuk unsur-unsur ringan. Adapun Kelemahan dari teori ini yaitu dalam kenyataanya masih ditemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar (Petrucci, 2011). Tabel 2.2 Daftar Unsur Oktaf Newlands H1

F8

Cl 15

Co

& Br 29

Pd 36

I 42

Ni 22

Pt & Ir 50

Li 2

Na 9

K 16

Cu 23

Rb 30

Ag 37

Cs 44

Os 51

Be 3

Mg 10

Ca 17

Zn 24

Sr 31

Cd 38

Ba & V Hg 52 45

B4

Al 11

Cr 19

Y 25

Ce

& U 40

Ta 46

Ti 53

Sn 39

W 47

Pb 54

& Sb 41

Nb 48

Bi 55

Au 49

Th 46

La 33 C5

Si 12

Ti 18

In 26

Zr 33

N6

P 13

Mn 20

As 27

Di

Mo 34 O7

S 14

Fe 21

Se 28

Rh

& Te 43

Ru 35

Sifat Li mirip dengan sifat Na, K Cu, Rb, Ag, dan Cs. Sifat Be mirip dengan sifat Mg, Ca, Zn, Sr, Cd dan Hg. Kelemahan utamanya adalah banyak unsur yang dikenal kemudian tidak mempunyai ruang pada daftar newlands. Disamping itu, terdapat banyak pasangan unsur yang terpaksa ditempatkan pada satu posisi dalam daftar. Lebih lanjut dalam berbagai tempat khususnya unsur-unsur setelah kalsium menunjukkan perbedaan

sifat yang jelas dari unsur sekolom seperti klor berupa gas dan kobalt berupa logam (Fitri, 2015).

c) Sistem Periodik Mendeleev Pada tahun 1986 Dmitri Inovich Mendeleev, seorang ilmuan Rusia, membuat daftar unsur-unsur yang didasarkan pada sifat fisis dan sifat kimia dihubungkan dengan massa atom unsur. Penyusunan sebelumnya hanya menitik beratkan pada sifat-sifat fisis saja. Susunan Mendeleev merupakan sistem periodik unsur pendek. Sistem periodik Mendeleev disusun berdasarkan kenaikan massa atom dan kemiripan sifat. Dari susunan tersebut didapatkan hukum priodik, di mana sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massa atomnya. Artinya, bila unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, maka sifat unsur akan berulang secara periodik. Mendeleev menyusun tabel dari unsur-unsur yang disusun oleh Newlands dengan beberapa perbaikan, antara lain: 1) Beberapa tempat disediakan untuk unsur yang diramalkan dan diyakini oleh Mendeleev akan ditemukan. Diramalkan massa atomnya 44, 68, 72 dan 100. 2) Ditempatkannya unsur-unsur yang sekarang disebut sebagai unsur transisi pada jalur khusus. 3) Mengadakan koreksi terhadap massa atom yang kurang tepat, misalnya atom Cr yang semulanya diyakini 43,3 dikoreksi menjadi 52,0. 4) Meramalkan sifat unsur yang belum ditemukan dan ternyata ramalannya tepat setelah unsur tersebut ditemukan. Walaupun sifat periodik Mendeleev ini sudah cukup baik, tetapi ternyata masih terdapat beberapa kekurangan, antara lain: 1) Panjang periode tidak sama. 2) Beberapa unsur tersusun dengan urutan massa atom yang terbalik, tidak naik tetapi turun. Sebagai contoh, Ar (massa atom 39,9) ditempatkan sebelum K (massa atom 39,1), Co (massa atom 58,9) ditempatkan sebelum Ni (massa atom 58,7). 3) Unsur golongan Lantanida yang jumlahnya 14 ditempatkan dalam satu golongan (satu kotak berisi lebih dari satu unsur) (Petrucci, 2011).

d) Sistem Periodik Modern H. G. J. Moseley pada sekitar perang dunia I berhasil menemukan kesalahan pada sistem periodik unsur yang dibuat mendeleev, yaitu terdapat unsur yang terbalik letaknya. Setelah memepelajari lebih lanjut, Mosley menemukan bahwa kepriodikan sifat tidak didasarkan pada massa atom, tetapi didasarkan pada nomor atom atau muatan inti. Susunan periodik yang disusun oleh Moseley akhirnya berkembang lebih baik sampai di dapatkan bentuk seperti sekarang dengan mengikuti hukum periodik, bahwa sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atom. Artinya bila unsurunsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom maka sifat unsur akan berulang secara periodik. Sistem periodik modern dikenal juga sebagai sistem periodik bentuk panjang, di mana terdapat jalur mendatar yang disebut periode dan jalur tegak yang disebut dengan golongan. Jumlah periode dalam sistem periodik modern ada 7 dan diberi tanda dengan angka: 1) Periode I disebut sebagai periode sangat pendek dan berisi 2 unsur. 2) Periode 2 dan periode 3 disebut periode pendek dan masing-masing berisi 8 unsur. 3) Periode 4 dan periode 5 disebut periode panjang dan masing-masing berisi 18 unsur. 4) Periode 6 disebut periode sangat panjang yang berisi 32 unsur. Pada periode ini terdapat deretan unsur yang disebut deret Lantanida, yaitu unsur dengan nomor 58 sampai nomor 71 dan diletakkan pada bagian bawah. 5) Periode 7 disebut periode belum lengkap karena mungkin masih ada bertambah lagi jumlah unsur yang menempatinya, dimana sampai saat ini berisi 24 unsur. Pada periode ini terdapat pula deretan unsur yang disebut dengan deret Aktinida, yaitu unsur bernomor 90 sampai nomor 103, dan diletakkan pada bagian bawah. Golongan pada sistem periodik modern dibedakan menjadi golongan A dan golongan B. Golongan A disebut dengan golongan utama, sedangkan golongan B disebut dengan golongan transisi. Unsur-unsur utama adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit s atau p. Sedangkan unsur-unsur golongan transisi adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada orbital d. Untuk beberapa golongan diberi nama khusus, misalnya golongan IA

adalah golongan alkali, golongan IIA adalah golongan alkali tanah, golongan antara IIA dan IIIA adalah golongan transisi, golongan VIIA adalah golongan halogen dan golongan VIIIA adalah golongan gas mulia (Mar’atus & Rahmawati, 2016). 2.1.3.2 Hubungan Konfigurasi Elekton dan Sistem Periodik

Ada keterkaitan antara konfigurasi elektron dengan letak unsur dalam sistem periodik. Secara umum, terdapat beberapa keteraturan dari hubungan konfigurasi elektron dan sistem periodik sebagai berikut: a) Nilai n terbesar pada konfigurasi elektron valensi dari suatu unsur menyatakan nomor periode unsur tersebut: Contoh : Unsur Au (Z=79): [Xe] 4f14 5d10 6s1 Nilai n terbesar adalah 6. Jadi, Au menempati periode 6. b) Jenis subkulit yang ditempati elektron valensi menentukan jenis golongan, yakni golongan utama (golongan A, subkulit s dan p) dan golongan transisi (golongan B, subkulit s dan d). Jumlah elektron valensi terkait dengan nomor golongan. Contoh : Unsur Cl (Z=17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Elektron valensinya adalah 7. Jadi, Cl menempati golongan VII A Tabel 2.3 Konfigurasi Elektron Beberapa Unsur dalam Sistem Periodik Unsur (SPU) No (1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Lambang Unsur (2) 3Li 11Na 12Mg 20Ca 31Ga 49In 33As 8O 34Se 9F 17Cl 10Ne 36Kr

Konfigurasi Elektron (3) 1s2 2s2 1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s2 2p6 3s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 1s2 2s2 2p5 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 1s2 2s2 2p6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6

Letak pada SPU Golongan Periode (4) (5) IA 2 IA 3 IIA 3 IIA 4 IIIA 4 IIIA 5 VA VIA VIA VIIA VIIA VIIIA VIIIA

4 2 4 2 3 2 4

Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa konfigurasi elektron unsur-unsur golongan IA mempunyai elektron valensi ns1 sedengkan unsur-unsur golongan IIA memepunyai elektron valensi ns2 di mana n adalah nomor periode dalam sistem periode tempat unsur tersebut berada. Oleh karena itu, unsur-unsur terdapat pada golongan IA dan IIA disebut unsur-unsur blok s. Unsur-unsur golongan IIIA sampai dengan unsur-unsur golongan VIIIA, semuanya mempunyai elektron valensi ns2 npx. Oleh karena itu, unsur-unsur golongan IIIA-VIIIA disebut unsur-unsur blok p. Sedangkan konfigurasi elektron dari unsur-unsur transisi yang terdapat diantara golongan IIA dan IIIA, yaitu dari golongan IIIB sampai dengan IIB, elektron valensinya nsx (n-1) dy. Oleh karena itu, unsur-unsur golongan ini disebut unsur-unsur blok d. Unsur-unsur yang terdapat pada deret Lantanida dan Aktinida mempunyai elektron valensi pada subkulit f sehingga unsur-unsur tersebut disebut sebagai unsur blok f. Tabel 2.4 Hubungan antara Konfigurasi Elektron dan Letak Unsur pada SPU Konfigurasi valensi (1) ns1 ns2 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2 np6 ns2(n-1) d1 ns2(n-1) d2 ns2(n-1) d3 ns1(n-1) d5 ns2(n-1) d5 ns2(n-1) d6 ns2(n-1) d7 ns2(n-1) d8 ns1(n-1) d3 ns2(n-1) d10 Contoh soal:

elektron Letak unsur pada SPU Golongan (2) IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB

Periode (3) n n n n n n n n n n n N n n n n n n

Tentukan letak unsur 25Mn di dalam sistem periodik unsur ! Jawab: 25Mn : [Ar] 3d5 4s2 (blok d: antara IB sampai VIIIB). Berakhir pada 3d5 4s2, berarti terletak pada golongan(5+2)B → VIIB. Jumlah kulit elektronnya 4, berarti terletak pada periode 4 (Bakri, 2012).

2.1.4.3 Sifat-sifat Keperiodikan Adapun sifat keperiodikan dalam sistem periodik unsur dapat dijelaskan sebagai berikut: a) Sifat logam Berdasarkan sifat, unsur-unsur dapat dikelompokkan menjadi logam, nonlogam, dan metalloid. Unsur-unsur logam memiliki sifat-sifat: konduktor panas dan listrik yang baik, dapat ditempa dan ductile, titik leleh relatif tinggi, cenderung melepaskan elektron kepada unsur nonlogam. Unsur-unsur nonlogam memiliki sifatsifat: nonkonduktor panas dan listrik, tidak dapat ditempa dan rapuh/getas, kebanyakan berwujud gas pada temperatur kamar, cenderung menerima elektron dari unsur logam. Unsur-unsur metalloid memiliki sifat-sifat seperti logam dan juga nonlogam. Sifat logam semakin berkurang dari kiri ke kanan dan dari bawah ke atas sistem periodik unsur, kecuali hidrogen. Unsur-unsur metalloid berada pada “tangga” yang membatasi unsur-unsur logam dan nonlogam (Petrucci, 2011). b) Titik leleh dan titik didih Kecenderungan perubahan titik leleh dan titik didih dalam sistem periodik adalah sebagai berikut: 1) Unsur-unsur logam dalam satu golongan dari atas ke bawah, titik leleh dan titik didihnya cenderung makin rendah. Sedangkan untuk unsur-unsur nonlogam cenderung semakin tinggi. 2) Unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan, titik lelehnya naiksampai maksimum pada golongan IVA kemudian turun secar teratur. Sedangkan titik didih akan naik sampai maksimum pada golongan IIIA kemudian turun secara teratur (Bakri, 2012). c) Jari-jari atom Jari-jari atom adalah setengah dari jarak antara dua inti dari dua atom logam yang sejajar atau dalam sebuah molekul diatomik. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, jari-jari atom cenderung semakin besar, sebagaimana pertambahan kulit elektron. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, jari-jari atom cenderung semakin kecil, sebagaimana pertambahan muatan inti efektif. d) Energi Ionisasi Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan oleh sebuah atom atau ion dalam fase gas untuk melepaskan sebuah elektronnya. Dalam satu golongan, dari

atas ke bawah, energi ionisasi pertama cenderung semakin kecil, sebagaimana jarak dari inti ke elektron terluar bertambah sehingga tarikan elektron terluar oleh inti berkurang. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, energi ionisasi pertama cenderung semakin besar, sebagaimana pertambahan muatan inti efektif sehingga tarikan oleh inti bertambah (Petrucci, 2011). e) Jari-jari Ion Jari-jari ion adalah jari-jari dari kation atau anion yang dihitung berdasarkan jarak antara dua inti kation dan anion dalam kristal ionik. Kation (ion bermuatan positif) terbentuk dari pelepasan elektron dari kulit terluar atom netral sehingga tolakan antar elektron berkurang, tarikan elektron oleh inti lebih kuat, dan jari-jari dari kation lebih kecil dari atom netralnya. Anion (ion bermuatan negatif) terbentuk dari penangkapan elektron pada atom netral sehingga tolakan antar elektron bertambah dan jari-jari dari anion lebih besar dari atom netralnya. Dalam satu golongan pada sistem periodik unsur, dari atas ke bawah, jari-jari ion bermuatan sama cenderung semakin besar, sebagaimana pertambahan kulit elektron. Dalam periode, pada deretan ion isoelektronik (spesi-spesi dengan jumlah elektron sama dan konfigurasi elektron sama, seperti O2-, F–, Na+, Mg2+, dan Al3+ dengan 10 elektron), semakin besar muatan kation maka semakin kecil jari-jari ion, namun semakin besar muatan anion maka semakin besar jari-jari ion (Silberberg, 2009). Berikut gambar ukuran atom dan ionnya dalam pm :

Gambar 2.2 Ukuran Atom dan Ionnya

f) Afinitas elektron Afinitas elektron adalah kuantitas perubahan energi ketika sebuah atom atau ion dalam fase gas menerima sebuah elektron. Jika kuantitas perubahan energi bertanda positif, terjadi penyerapan energi, sedangkan jika bertanda negatif, terjadi pelepasan energi. Semakin negatif nilai afinitas elektron, semakin besar kecenderungan atom atau ion menerima elektron (afinitas terhadap elektron semakin besar). Dalam satu golongan pada tabel periodik unsur, dari atas ke bawah, afinitas elektron cenderung semakin kecil, dengan banyak pengecualian. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, sampai golongan 7A, afinitas elektron cenderung semakin besar, dengan banyak pengecualian (Gilbert, 2012). g) Keelektronegatifan Elektronegativitas adalah ukuran kemampuan suatu atom dalam sebuah molekul (keadaan berikatan) untuk menarik elektron kepadanya. Semakin besar elektronegativitas, semakin mudah atom tersebut menarik elektron kepadanya sendiri. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, elektronegativitas cenderung semakin kecil. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, elektronegativitas cenderung semakin besar (Petrucci, 2011).

Gambar 2.3 Elektronegativitas Dari Unsur-Unsur Dalam Skala Linus Pauling

DAFTAR PUSTAKA

Bakri,M., 2012. SPM Kimia SMA dan MA. Jakarta : ESIS Fitri, Z., 2015. Kimia Anorganik I. Banda Aceh : UNSIYAH Chang, R., 2010. KIMIA . New York: McGraw Hill Gilbert, Thomas N., 2012. Kimia: Sains dalam Konteks (edisi ke-3). New York: W. W. Norton & Company, Inc. Mar’atus,I., Rahmawati S.Y.D., 2016. FPM Kimia Bank Soal Full Pembahasan 10, 11, 12, SMA. Solo: Genta Smart Publisher. Petrucci, Ralph H. 2011. Kimia Umum: Prinsip dan Aplikasi Modern (edisi ke-10). Toronto: Pearson Canada. Silberberg & Martin S., 2009. Kimia: Sifat Molekuler Materi dan Perubahan (edisi ke-5). New York: McGraw Hill. Syukri, S. 1999. Kimia Dasar I. Bandung : ITB.