Modul Kimia.docx

MODUL KIMIA

SISTEM PERIODIK UNSUR

Kompetensi Inti KI 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 minatnya untuk memecahkan masalah KI 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

Kompetensi Dasar 3.4 Menganalisis kemiripan sifat unsur dalam golongan dan keperiodikannya 4.4 Menyajikan hasil analisis data-data unsur dalam kaitannya dengan kemiripan dan sifat keperiodikan unsur

Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 1

MATERI TABEL PERIODIK UNSUR Sistem Periodik Unsur (SPU) adalah sistem pengelompokan atau pengklasifikasian atom-atom yang memiliki kesamaan ciri dan sifat, baik secara fisika maupun kimia. Beberapa upaya mengklasifikasikan unsur telah dilakukan oleh para ahli, diantaranya: 1. Triade Dobereiner Menurut Dobereiner (1929), unsur-unsur yang memiliki sifat yang mirip, mempunyai keteraturan dimana massa atom unsur ke dua sama dengan setengah dari jumlah massa atom unsur pertama dan unsur ke tiga. Massa Massa Unsur Unsur atom atom Litium (Li) 7 (Be) 9 Johann Wolfgang Natrium (Na) 23 Magnesium (Mg) 24,3 Dobereiner Kalium (K) 39 Kalsium 40 Sumber : wikipedia 2. Hukum Oktaf Newlands Menurut Newlands, ketika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, maka setiap pengulangan delapan unsur akan terdapat kemiripan sifat. Artinya unsur pertama mirip dengan unsur ke delapan, unsur kedua mirip dengan unsur ke sembilan dan seterusnya. Hukum ini dikenal dengan “Hukum Oktaf”. H

F

Cl

Co, Ni

Br

Pd

I

Pt, Ir

Li

Na

K

Cu

Rb

Ag

Cs

Ti

Be

Mg

Ca

Zn

Sr

Cd

Ba, V

Pb

B

Al

Sr

Y

Ce, La

U

Ta

Th

C

Si

Ti

In

Zn

Sn

W

Hg

N

P

Mn

As

Di, Mo

Sb

Nb

Bi

O

S

Fe

Se

Ro, Ru

Te

Au

Os

John Alexander Reina Newlands Sumber: wikipedia

Hukum oktaf ini mempunyai kelemahan karena hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, ternyata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Zn mempunyai sifat yang cukup berbeda dengan Be, Mg, dan Ca. Dmitri Ivanovich 3. Tabel Periodik Unsur Menurut Mendeleev Mendeleev (biasa juga ditulis Mendeleyev) menemukan bahwa bila unsur-unsur disusun berdasarkankenaikan nomor atomnya, maka sifat-sifatnya akan berulang secara periodik. Mendeleev meletakkan beberapa unsur yang menyimpang dari aturan urutan massa atom agar unsur-unsur tersebut cocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel. Kelebihan SPU Mendeleev: Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Mendeleev Sumber: wikipedia

Page 2

1. Pengelompokkan memiliki nomor atom dan sifat-sifat yang lebih akurat. 2. Pengelompokan Mendeleev mampu memprediksi sifatsifat unsur yang belum ditemukan. Kelemahan sistem ini adalah penempatan beberapa unsur tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya. 4. Tabel Periodik Unsur Modern Henry G. J. Moseley (1887–1915) menemukan bahwa jika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya, maka sifat-sifatnya akan berulang secara periodik. Atas dasar tersebut, Moseley kemudian mengembangkan Tabel Periodik Unsur modern yang merupakan penyempurnaan dari sistem periodik Mendeleev. Henry Gwyn Jeffreys Moseley Sumber: wikipedia

Tabel Periodik Unsur Modern

Kolom/lajur vertikal dalam TPU modern disebut golongan yang disusun menurut kemiripan sifat kimia yang sangat ditentukan oleh jumlah elektron valensi dari unsur tersebut. Sedangkan baris/kolom horizontal disebut periode yang disusun menurut kenaikan nomor atom. Terdapat dua model penomoran golongan dalam TPU modern, model IUPAC dan model Amerika. Model IUPAC membagi golongan unsur menjadi 18 golongan (1 – 18), sedangkan model Amerika membagi golongan menjadi golongan A (I-VIIIA) dan Golongan B (I-VIIIB). Di Indonesia, model Amerika lebih banyak digunakan daripada model IUPAC sehingga pada materi ini akan lebih banyak dipelajari SPU modern model Amerika. Golongan A sering disebut sebagai golongan utama. Sedangkan golongan B sering disebut sebagai golongan transisi. Golongan transisi pada IIIB periode 6 dan Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 3

periode 7 terdapat unsur lantanida dan aktinida yang disebut unsur transisi dalam. Berdasarkan jenis orbital yang ditempati elektron terakhir, unsur-unsur dalam SPU dibedakan menjadi: a. Blok s : Elektron terakhir pada orbital ns i. Golongan IA (Alkali) dan IIA (Alkali Tanah) b. Blok p : Elektron terakhir pada orbital ns np i. Golongan IIIA sampai VIIIA c. Blok d : Elektron terakhir pada orbital (n-1)d ns i. Golongan IIIB sampai IIB, disebut unsur transisi d. Blok f : Elektron telah ada yang menempati orbital f i. Golongan Lantanida dan Aktinida, disebut unsur transisi dalam

Cara Menentukan Periode dan Golongan 1. Golongan Letak golongan unsur dalam SPU modern ditentukan oleh jumlah elektron valensi. Golongan A

= Blok s : elektron valensi berada pada orbital ns Blok p : elektron valensi berada pada orbital ns np Golongan B = Blok d : elektron valensi berada pada orbital (n-1)d ns Golongan Lantanida dan Aktinida = Blok f (Belum dibahas pada kelas X) Aturan Khusus Golongan B a. Untuk elektron valensi berjumlah 8, dan 10, masuk pada golongan VIII-B b. Untuk elektron valensi berjumlah 11, masuk golongan I-B c. Untuk elektron valensi berjumlah 12, masuk golongan II-B 2. Periode Periode unsur ditentukan oleh kulit valensi (bilangan kuantum utama (n) terbesar) Contoh : : 1s2 2s2 2p6 3s1 11Na Elektron valensi pada 3s (ns) berjumlah 1 = Golongan IA Bilangan n terbesar 3 = Periode 3 31Ga

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1 Elektron valensi pada 4s 4p (ns np) berjumlah 3 = Golongan IIIA Bilangan n terbesar 4 = Periode 4 26Fe

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Elektron valensi pada 3d 4s ((n-1)d ns) berjumlah 7 Bilangan n terbesar 4 45Rh

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d7 5s2 Elektron valensi pada 5s 4d (ns (n-1)d) berjumlah 9 Bilangan n terbesar 5 Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

= Golongan VIIIB = Periode 4 = Golongan VIIIB = Periode 5 Page 4

29Cu

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 Elektron valensi pada 3d 4s ((n-1)d ns) berjumlah 11 Bilangan n terbesar 4

= Golongan IB = Periode 4

Sistem Periodik Unsur didasarkan pada jumlah elektron pada atom netral. Jika yang diketahui konfigurasi ion, maka harus ditentukan terlebih dahulu konfigurasi elektron dalam bentuk atom netralnya (unsur) Contoh : Konfigurasi elektron ion O2- : 1s2 2s2 2p6. Tentukan letak atom O dalam SPU! Konfigurasi ion O2- : 1s2 2s2 2p6 ( jumlah elektron = 10) Maka atom O (netral) memiliki 8 elektron. Konfigurasi elektron atom O : 1s2 2s2 2p4, terletak pada golongan VIA Periode 2.

SIFAT PERIODIK UNSUR Mendeleyev telah mengemukakan bahwa bila unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya, maka sifat-sifatnya akan berulang secara periodik. Sifat-sifat ini, misalnya yang berkaitan dengan jari-jari atomik, energi ionisasi, afinitas elektron, dan elektronegativitas. 1. Jari-Jari Atom Secara sederhana jari-jari atom dapat didefinisakan jarak dari inti atom sampai kulit terluar. Untuk mempelajari keteraturan jari-jari atom dalam satu golongan mari kita ambil contoh unsur-unsur golongan IA (alkali). Golongan IA (Alkali) : Jari-jari/pm :

Li 134

Na 154

K 196

Rb 216

Cs 235

Fr -

Jari-jari atom untuk beberapa unsur

Unsur-unsur yang segolongan, jarijari atom makin ke bawah makin besar sebab jumlah kulit yang dimiliki atom makin banyak sehingga kulit terluar makin jauh dari inti atom. Untuk mempelajari keteraturan jari-jari atom Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 5

dalam satu periode mari kita ambil contoh unsur-unsur periode 2. Periode 2 : Li Be B C Jari-jari/pm : 134 91 82 77

N 74

O 70

F 68

Ne -

Unsur-unsur yang seperiode, jari-jari atom makin ke kanan makin kecil. Dalam satu periode, semakin ke kanan jumlah proton dalam inti atom semakin banyak yang menyebabkan gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kuat. Akibatnya, elektron-elektron tertarik lebih dekat ke arah inti atom sehingga jari-jari atom makin kecil. Bandingkan atom 19K, 20Ca, dan 31Ga. Dalam inti atom K terdapat 19 proton, Ca 20 proton dan Ga 31 proton. Gaya tarik inti atom Ga terhadap elektronnya lebih kuat dibandingkan pada Ca dan K. Gaya tarik inti atom yang kuat menyebabkan elektron tertarik ke arah dalam (memampat ke arah dalam). Akibatnya jari-jari atom Ga < Ca < K. 2. Energi Ionisasi/Potensial Ionisasi Potensial Ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan oleh suatu atom netral atau ion untuk melepas 1 buah elektron yang terikat paling luar dalam fase gas. Energi ionisasi dinyatakan dalam kJ mol–1. Semakin kecil jari-jari atom, potensial ionisasinya cenderung semakin besar. Hal ini karena semakin kecil jari-jari atom, akan semakin kuat suatu elektron ditarik oleh inti atom sehingga diperlukan energi yang lebih besar untuk melepaskan elektron tersebut.

Hubungan energi ionisasi dengan nomor atom Sumber: Wikipedia

Ada beberapa perkecualian yang perlu diperhatikan. Golongan IIA, VA, dan VIIIA ternyata mempunyai energi ionisasi yang sangat besar, bahkan lebih besar dari pada energi ionisasi unsur di sebelah kanannya, yaitu IIIA dan VIA. Hal ini terjadi karena unsur-unsur golongan IIA, VA, dan VIIIA mempunyai konfigurasi elektron yang relatif stabil, sehingga elektron sukar dilepaskan. 3. Afinitas Elektron Afinitas elektron adalah energi yang dilepas atau diserap ketika satu elektron ditambahkan ke dalam atom dalam fase gas. Afinitas elektron juga dinyatakan Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 6

dalam kJ mol–1. Jika suatu elektron telah ditambahkan ke dalam atom, maka untuk menambahkan elektron berikutnya akan semakin sulit karena tambahan elektron kedua dan seterusnya akan mendapat tolakan dari elektron sebelumnya. M(g) + e  M-(g) .......... Ea(1) M- (g) + e  M2- (g) .......... Ea(2) (Lebih sulit terjadi) H - 73 Li - 60 Na - 53 K - 48 Rb - 47

Be 48 Mg 39 Ca 29 Sr 29

B - 27 Al - 42 Ga - 29 In - 29

C -122 Si - 134 Ge - 116 Sn - 116

N 7 P - 72 As - 78 Sb - 103

O - 141 S - 200 Se - 195 Te - 190

F - 328 Cl - 349 Br - 325 I - 295

He 48 Ne 116 Ar 96 Kr 96 Xe 77

Energi afinitas pertama Unsur-Unsur Golongan Utama

Unsur yang memiliki afinitas elektron bertanda negatif berarti melepas energi ketika satu elektron ditambahkan kepadanya. Makin negatif nilai afinitas elektron, maka makin besar kecenderungan unsur tersebut dalam menyerap elektron (kecenderungan membentuk ion negatif semakin besar). Sedangkan afinitas elektron bertanda positif menunjukkan atom memerlukan energi untuk menangkap elektron. 4. Keelektronegatifan/Elektronegatifitas Menurut Pauling, keelektronegatifan atau elektronegatifitas adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatannya ketika atom-atom tersebut membentuk ikatan.

Nilai Elektronegatifitas Unsur-Unsur

Semakin kecil jari-jari atom, semakin besar keelektronegatifannya. Hal ini karena semakin kecil suatu atom maka gaya tarik inti atom terhadap elektron semakin besar sehingga atom tersebut akan semakin mudah menarik elektron. Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 7

5. Sifat Logam Secara kimia, sifat logam dikaitkan dengan keelektronegatifan dan nergi ionisasi. Ditinjau dari konfigurasi elektron, unsur-unsur logam cenderung melepaskan elektron (memiliki energi ionisasiyang kecil), sedangkan unsur-unsur bukan logam cenderung menangkap elektron (memiliki keelektronegatifan yang besar). Sesuai dengan kecenderungan energi ionisasi dan keelektronegatifan tersebut,maka sifat logam-nonlogam dalam periodik unsur adalah:  Dari kiri ke kanan dalam satu periode, sifat logam berkurang, sedangkan sifat nonlogam bertambah.  Dari atas ke bawah dalam satu golongan, sifat logam bertambah, sedangkan sifat nonlogam berkurang. 6. Titik Leleh dan Titik Didih Berdasarkan titik leleh dan titik didih dapat disimpulkan sebagai berikut.  Dalam satu periode, titik cair dan titik didih naik dari kiri ke kanan sampai golongan IVA, kemudian turun drastis. Titik cair dan titik didih terendah dimiliki oleh unsur golongan VIIIA.  Dalam satu golongan, ternyata ada dua jenis kecenderungan: unsur-unsur golongan IA–IVA, titik cair dan titik didih makin rendah dari atas ke bawah; unsur-unsur golongan VA–VIIIA, titik cair dan titik didihnya makin tinggi.

Hubungan Titik Didih Dengan Massa Atom

LATIHAN

Sistem Periodik Unsur (1) Soal Ebtanas Tahun 2001 Diantara sifat periodik berikut, yang benar dalam satu golongan dari atas ke bawah adalah..... A. jari-jari elektron makin pendek B. elektronegativitas makin kecil C. energi ionisasi makin besar D. afinitas elektron makin besar E. sifat logam berkurang

Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 8

(2) Soal Ebtanas Tahun 2001 Suatu unsur X mempunyai konfigurasi elektron [54Xe] 6s2 4f2. Unsur X dalam sistem periodik termasuk dalam.... A. blok s B. blok p C. blok d D. blok f E. blog g (3) Soal Ebtanas Tahun 2002 Unsur V, W, X, Y, Z berturut-turut mempunyai nomor atom 2, 3, 8, 13, 16, Pasangan unsur yang berada dalam satu golongan adalah.... A. A dan C B. C dan E C. B dan E D. D dan C E. E dan B (4) Soal Ebtanas Tahun 2003 Unsur tembaga, Cu, dengan nomor atom 29, terletak pada golongan dan periode.... A. IA / 5 B. IIA / 3 C. IB / 4 D. VB / 7 E. VII / 5 (5) Soal Ebtanas Tahun 2003 Berdasarkan sifat reduktornya, urutan yang benar dari unsur periode ke-3 dari yang terendah ke yang terbesar sifat reduktornya adalah..... A. Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl – Ar B. Ar – Cl – S – P – Si – Al – Mg – Na C. Mg – Al – Na – P – Si – S – Ar – Cl D. Na – Mg – Al – Si – Ar – Cl – S – P E. Ar – Cl – S– P – Si – Na – Mg – Al (6) Soal Ujian Nasional Tahun 2004 Nomor atom unsur-unsur P, Q, R dan S berturut-turut adalah 20, 19, 18 dan 12. Unsur-unsur yang terletak pada golongan yang sama adalah.... A. P dan Q B. Q dan R C. R dan S D. P dan S E. Q dan S (7) Soal Ujian Nasional Tahun 2008 Dua buah unsur memiliki notasi 2713X dan 35,517Y Unsur Y dalam sistem periodik terletak pada ... A. golongan IV B, periode 5 B. golongan VIII B, periode 4 C. golongan IV A, periode 3 D. golongan VII A, periode 3 E. golongan VIII A, periode 3 (8) Soal Ujian Nasional Tahun 2009 Unsur 3216T dalam sistem periodik terletak pada golongan dan periode berturutturut... A. IVA, 3 B. VA, 2 Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 9

C. VIA, 3 D. VIIA, 3 E. IVB, 2 (9) Soal Ujian Nasional Tahun 2010 Diagram orbital 2 buah unsur sebagai berikut:

Letak unsur Y dalam tabel periodik terdapat pada golongan dan periode secara berurutan.... A. VIIA, 3 B. VIIA, 7 C. VA, 3 D. IIIA, 5 E. IIIA, 7 (10) Soal Ujian Nasional Tahun 2011 Letak unsur X dengan nomor atom 26 dan nomor massa 56, dalam sistem periodik pada golongan dan periode.... A. II A dan 6 B. VI B dan 3 C. VI B dan 4 D. VIII B dan 3 E. VIII B dan 4 (11) Soal Ujian Nasional Tahun 2012 Perhatikan tabel sistem periodik berikut!

Konfigurasi elektron unsur Q yang paling sesuai adalah.... A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 E. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2 3d2 (12) Soal Ujian Nasional Tahun 2012 Dua buah unsur mempunyai diagram orbital sebagai berikut: dan

Nomor atom dari unsur X adalah.... A. 17 B. 18 C. 21

Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 10

D. 26 E. 30 (13) Soal Ujian Nasional Tahun 2012 Unsur Y dalam sisitem periodik terletak pada golongan dan periode berturutturut.... A. IIIA, 3 B. IIIB, 4 C. VA, 3 D. VIIA, 3 E. VIIB, 4 (14) Soal UN Kimia 2013 Perhatikan notasi unsur berikut! Konfigurasi elektron dan letak unsur X tersebut dalam sistem periodik adalah….(Nomor atom Ne = 10)

(15) Soal Ujian Nasional Tahun 2014 Notasi unsur M dilambangkan sebagai berikut: 48 22 M Konfigurasi elektron dan letak unsur M pada tabel periodik modern secara berturut-turut adalah….

DAFTAR PUSTAKA Ari Harnanto, Ruminten, 2009, Kimia untuk SMA dan MA kelas X, Pusat Pembukuan Departemen Pendidikan Nasional. Soedjono, 2004, Evaluasi mandiri Kimia SMA, Erlangga, Jakarta Sumarjono, Buku Pintar UN Kimia SMA, Media Pusindo, Jakarta http://kimiastudycenter.com/bank-soal-un/1-bank-soal-un-sistem-periodikunsur#ixzz5QlsRgqN5

Modul Kimia Kelas X – [email protected] MAN 11 Jakarta

Page 11