sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Penyusunan sistem periodik unsur telah mengalami banyak penyempurnaan. Mulai dari Antoine Lavosier, J. Newslands, O. Mendeleev hingga Henry Moseley.

1. Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Pada 1789, Antoine Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan unsur tersebut berdasarka sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di bagi menjadi empat kelompok. Yaitu gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda.

Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote ( nitrogen ), dan hidrogen. Unsur-unsur yang etrgolong logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam flourida, dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam adalah antimon,perak, arsenik, bismuth. Kobalt, tembaga, timah, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng. Adapun yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida, dan silikon oksida.

Kelemahan dari teori Lavoisior : Penglompokan masih terlalu umum

kelebihan dari teori Lavoisior : Sudah mengelompokan 33 unsur yang ada berdasarka sifat kimia sehingga bisa di jadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya.

2. Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner

Pada tahun 1829, J.W. Dobereiner seorang profesor kimia dari Jerman mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya.

Ia mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium sangat dekat dengan masa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strantium, yaitu kalsiium dan barium. Dobereiner juga mengemukakan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Unsur pembentuk garam dan massa atomnya, yaitu c1 = 35,5 Br = 80, dsn I = 127. unsur pembentuk alkali dan massa atomnya. Yaitu Li = 7, Na = 23dan K = 39.

Dari pengelompokan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu keteraturan. Setiap tiga unsur yang sifatnya mirip massa atom ( A r ) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga.

Oleh karena itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat di kelompokan ke dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang di sebut triade.

Triade	A r	Rata-Rata A r unsur pertama dan ketiga
Kalsium Stronsium Bariuim	40 88 137	(40 + 137) = 88, 2

Kelemahan dari teori ini adalah pengelompokan unsur ini kurang efisian dengan adanya beberapa unsur lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan unsur dalam kelompok triefd tersebut.

Kelebihan dari teori ini adalah adanya keteraturan setiap unsure yang sifatnya mirip massaAtom (Ar) unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsure pertama dan ketiga.

3. Hukum Oktaf Newlands

J. Newlands merupakan orang pertama yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikanmassa atom relatif. Newlands mengumumkan penemuanya yang di sebut hukum oktaf.

Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur.. Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Daftar unsur yang disusun oleh Newlands berdasarkan hukum oktaf diberikan pada tabel 1.1

Di sebut hokum Oktaf karena beliau mendapati bahwa sifat-sifat yang sama berulang pada setiap unsure ke delapan dalam susunan selanjutnya dan pola ini menyurapi oktaf music.

Tabel 1.1 Daftar oktaf Newlands

1. H	2. Li	3. Be	4. B	5. C	6. N	7. O
8. F	9. Na	10. MG	11. Al	12. Si	13. P	14. S
15. Cl	16. K	17. Ca	18. Ti	19. Cr	20. Mn	21. Fe
22.Co&Nl	23. Cu	24. Zn	25. Y	26. ln	27. As	28. Se
29. Br	30. Cu	31. Sr	32. Sr	33. Zr	34. Bi & Mo	35. Po &

Hukum oktaf newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, teryata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Ti mempunya sifat yang cukup berbeda dengan Al maupun B.

Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataanya mesih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur. Dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar.

4. Sistem periodik Mendeleev

Pada tahun 1869 seorang sarjana asal rusia bernama Dmitri Ivanovich mendeleev, berdasarkan pengamata terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur disusunmenurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya, disebut priode daftar periodik Mendeleev yang dipublikasikan tahun 1872. Gambar Tabel daftar periodik Mendeleyev dapat diklik disini

Sebagaimana dapat dilihat pada gambar di atas, Mendeleev mengkosongkan beberapa tempat. Hal itu dilakukan untuk menetapkan kemiripan sifat dalam golongan. Sebagai contoh, Mendelev menempatkan Ti (Ar = 48 ) pada golongan IV dan membiarkan golongan III kosong karena Ti lebih mirip dengan C dan Si, dari pada dengan B dan Al. Mendeleev meramalkan dari sifat unsur yang belum di kenal itu. Perkiraan tersebut didasarkan pada sifat unsurlain yang sudah dikenal, yang letaknya berdampingan baik secara mendatar maupun secara tegak. Ketika unsur yang diramalkan itu ditemukan, teryata sifatnya sangat sesuai dengan ramalan mendeleev. Salah satu contoh adalah germanium ( Ge ) yang ditemukan pada tahun 1886, yang oleh Mendeleev dinamai ekasilikon.

Kelemahan dari teori ini adalah masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar letaknya di depan unsur yang massanya lebih kecil. Co : Telurium (te) = 128 di kiriIodin (I)= 127. hal ini dikarenakan unsur yang mempunyai kemirpan sifat diletakkan dalam satu golongan. Kelemahan dari teori ini adalah pemebetulanmassa atom. Sebelumnya massa atom. Sebelumnya massa atom In = 76 menjadi 113. selain itu Be, dari 13,5 menjadi 9. U dari 120 menjadi 240 . selain itu kelebihannya adalah peramalan unsur baru yakni meramalkan unsur beseerta sifat-sifatnya.

5. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom mengalami perkembangan yang sangat mendasar.Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang di sebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikeldasar yaitu proton, elektron, dan neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atom. pada 1913, seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.

Berdasarkan hasil eksperimenya tersebut, diperolehkesimpulan bahwasifat dasar atom bukan didasari oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton. Ha tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki jumlah proton sama atau disebut isotop.

Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan kenaikan nonor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsur-unsur sisitem periodik modern merupakan penyempurnaan hukum periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem periodik bentuk panjang.

Sistem periodik modern disusun berdasarkan kebaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur-lajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ; sedangkan lajur-lajur vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat. Sistem periodik modern terdriri atas 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B (IB – VIIIB).

Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan juga dapat ditandai dengn bilangan 1 sampai dengan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai golongan 12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB. Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr tidak terlalu panjang.

B. Pengertian dan Perbedaan Periode dan Golongan

Periode berisi unsur-unsur dalam baris horizontal. Golongan berisi unsur-unsur dengan kolom vertikal. Dalam tabel periodik modern, golongan diberi label. Label yang dipakai ada yang mengikuti aturan lama, ada juga yang mengikuti aturan baru (IUPAC). Menurut aturan lama, nomor golongan ditandai dengan angka romawi diikuti huruf A dan B, sedangkan menurut aturan IUPAC menyarankan golongan dinomori mulai dari angka 1 sampai angka 18.

Contoh :

Unsur-unsur pada kolom ke-13, menurut aturan lama diberi nomor IIIA, sedangkan menurut IUPAC diberi nomor 13. Unsur-unsur golongan A disebut unsur-unsur utama dan unsur-unsur golongan B disebut unsur-unsur transisi, atau transisi deret pertama. Dua baris yang diletakkan di bawah tabel dinamakan unsur-unsur transisi dalam (golongan aktinida dan lantanida).

Pada tabel periodik modern, unsur-unsur dapat digolongkan ke dalam logam, bukan logam, dan semi-logam (metalloid). Penggolongannya dapat dipahami dengan mudah dengan memerhatikan bagan Gambar 3. yang menampilkan beberapa unsur utama. Unsur-unsur logam berada dalam golongan IA sampai IIIA dan unsur transisi, unsur-unsur bukan logam berada dalam golongan VA sampai VIIIA. Adapun golongan IVA dengan arah diagonal ke kanan bawah, umumnya semi-logam.

Gambar . Pengelompokan unsur-unsur dalam tabel periodik modern

Contoh Soal Menentukan Golongan dan Periode Unsur-Unsur (2) :

a. Dalam kata 'CInTa' terdapat berapa macam unsur dan berada pada golongan serta periode berapa?

b. Susun satu kalimat dari unsur-unsur yang ada dalam golongan dan periode berikut:

• golongan IA, periode 2 dan 3;

• golongan IIA, periode 4;

• golongan VA, periode 2;

• golongan golongan, IVB periode 4; dan

• golongan IA, periode 4.

Penyelesaian :

a. Dalam kata CInTa terdapat 3 unsur, yaitu C (karbon), In (indium), dan Ta (tantalum). Masing-masing terdapat dalam golongan dan periode:

C = IVA atau 14, periode 2

In = IIIA atau 13, periode 5

Ta = VB atau 5; periode 6

b. Li, Na, Ca, N, Ti, K

Jadi, susunan kalimatnya adalah LiNa CaNTiK.

Catatan :

IUPAC (International Unions of Pure and Applied Chemistry) adalah suatu organisasi kimia dunia yang menetapkan berbagai aturan dan kebijakan terkait tentang Ilmu Kimia.

C. Sistem Periodik dan Konfigurasi Elektron

Dalam tabel periodik modern, unsur-unsur dalam satu golongan memiliki sifat-sifat yang mirip, demikian pula dalam satu periode memiliki sifat-sifat beraturan. Mengapa demikian? Kemiripan dan keteraturan sifat-sifat unsur dalam tabel periodik ada kaitannya dengan konfigurasi elektron atom dari unsur-unsur itu.

3.1. Periode dan Konfigurasi Elektron

Adakah hubungan antara jumlah unsur yang terdapat dalam tiap periode dan konfigurasi elektronnya? Jika Anda simak tabel periodik pada baris mendatar kemudian dihubungkan dengan jumlah elektron dalam setiap lintasan atau orbit, tentu Anda akan memperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Jumlah unsur dalam periode 1 menyatakan jumlah maksimum elektron yang menghuni orbit ke-1, yaitu 2 macam unsur.
2. Jumlah unsur dalam periode 2 menyatakan jumlah maksimum elektron yang menghuni orbit ke-2, yaitu 8 unsur.

Contoh :

Jumlah elektron maksimum yang dapat menghuni orbit-1 (n = 1) adalah 2 elektron sehingga jumlah unsur yang terdapat dalam periode 1 adalah 2 macam. Demikian juga pada orbit ke-2 (n=2) dapat dihuni maksimum oleh 8 elektron sehingga jumlah unsur pada periode 2 adalah 8 macam.

Pertanyaan selanjutnya adalah adakah hubungan antara posisi unsur-unsur dalam periode dan konfigurasi elektronnya? Untuk menemukan jawabannya, Anda dapat menghubungkannya dengan kedudukan elektron valensi dari atom unsur itu. Jika elektron valensi berada dalam orbit ke-3 maka unsur yang bersangkutan akan menghuni periode 3.

Gambar 4. Hubungan jumlah elektron maksimum dalam setiap orbit dengan jumlah unsur dalam satu periode pada tabel periodik

3.2. Golongan dan Konfigurasi Elektron

Pertanyaan selanjutnya adalah apakah ada hubungan antara golongan dalam tabel periodik dan konfigurasi elektron?

Untuk menemukan jawaban tersebut, kembangkan oleh Anda konfigurasi elektron unsur-unsur, misalnya golongan IA (H, Na, K) dan golongan IIA (Be, Mg, Ca), kemudian temukan kesamaannya pada setiap golongan. Selanjutnya, hubungkan oleh Anda kesamaan konfigurasi elektron dalam setiap golongan dengan nomor golongan, misalnya IA, IIA, IIIA, dan seterusnya.

Contoh Soal Hubungan Tabel Periodik dan Konfigurasi Elektron (3) :

a. Pada periode dan golongan berapakah suatu unsur memiliki jumlah elektron 8?

b. Pada periode dan golongan berapakah suatu unsur memiliki jumlah elektron 14?

Kunci Jawaban :

a. Konfigurasi elektronnya adalah 2 6.

Jadi, unsur tersebut akan berada pada periode ke-2 dan golongan VIA.

b. Konfigurasi elektronnya adalah 2 8 4

Jadi, unsur tersebut berada pada periode ke-3 dan golongan IVA.

D. Beberapa Sifat Periodik Unsur

Unsur-unsur dalam golongan yang sama memiliki elektron valensi yang sama. Demikian pula unsur-unsur pada periode yang sama, elektron valensinya menghuni orbit yang sama. Oleh karena sifat-sifat unsur ada hubungannya dengan konfigurasi elektron maka unsur-unsur dalam golongan yang sama akan memiliki sifat yang mirip dan dalam periode yang sama akan menunjukkan sifat yang khas secara berkala (periodik) dari logam ke nonlogam. Beberapa sifat periodik unsur di antaranya adalah jari-jari atom, afinitas elektron, energi ionisasi, dan keelektronegatifan.

4.1. Jari-jari Atom

Jari-jari atom sangat kecil, diduga diameternya sekitar 10^–10 m. Satuan yang biasa digunakan untuk menyatakan jari-jari atom adalah angstrom (Å). Satu angstrom sama dengan 10^–10 m.

Tabel 3. Jari-Jari Atom Menurut Golongan (dalam satuan pm)

Golongan	Unsur	Jari-Jari
		Atom	Kation	Muatan
IA	Li Na K Rb	135 154 196 211	60 95 133 148	+1 +1 +1 +1
IIA	Be Mg Ca	90 130 174	31 65 99	+2 +2 +2
IIIA	Al Ga In	143 122 162	50 62 81	+3 +3 +3
VIIA	F Cl Br I	64 114 133	136 181 195 216	–1 –1 –1 –1
VIA	O S Se	66 104 117	140 184 198	–2 –2 –2
VA	N P As	70 110 125	171 212 –	–3 –3 –
Sumber: Chemistry with Inorganic Quantitative Analysis, 1989

Jari-jari atom didefinisikan sebagai setengah jarak antara dua inti atom yang berikatan dalam wujud padat (perhatikan Gambar 5).

Gambar 5. Jari-jari atom

Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 3. Jika Anda perhatikan Tabel 3. maka akan terlihat adanya keteraturan jari-jari, baik dalam golongan yang sama maupun dalam periode yang sama.

Perhatikanlah jari-jari atom dari atas ke bawah dalam golongan yang sama. Apakah yang dapat Anda simpulkan mengenai jari-jari atom dalam golongan yang sama? Bertambahnya jari-jari atom dari atas ke bawah dalam golongan yang sama disebabkan bertambahnya orbit (lintasan) elektron. Bertambahnya orbit menyebabkan volume atom mengembang sehingga jari-jari atom meningkat.

Perhatikanlah jari-jari atom dari kiri ke kanan dalam periode yang sama. Apakah yang dapat Anda simpulkan mengenai jari-jari atom dalam periode yang sama?

Catatan :

Konversi satuan panjang :

sentimeter (cm)	10-2 m
milimeter (mm)	10-3 m
mikrometer (μm)	10-6 m
nanometer (nm)	10-9 m
angstrom (Å)	10-10 m
pikometer (pm)	10-12 m
femtometer (fm)	10-15 m
attometer (am)	10-18 m

Penurunan jari-jari atom dari kiri ke kanan dalam periode yang sama disebabkan bertambahnya jumlah proton di dalam inti atom, sedangkan jumlah orbitnya sama. Dengan bertambahnya jumlah proton, tarikan inti

terhadap elektron valensi makin kuat sehingga terjadi pengerutan volume atom. Akibatnya, jari-jari atom dari kiri ke kanan mengecil (perhatikan Gambar 6).

Gambar 6. Jari-jari atom dipengaruhi oleh jumlah proton dalam inti.

Contoh Soal Menentukan Kecenderungan Jari-Jari Atom (4) :

Urutkan unsur-unsur berikut menurut kenaikan jari-jarinya: Na, K, Mg, dan Ca. Jelaskan alasannya.

Pembahasan :

Na dan K berada dalam golongan yang sama, tetapi atom K memiliki orbit terluar lebih jauh dari inti sehingga jari-jari atom K lebih panjang daripada Na. Demikian pula atom Mg dan Ca, dengan jari-jari atom Ca lebih panjang dari Mg. Na dan Mg berada pada periode yang sama dan jari-jari atom Na lebih panjang dari Mg sebab muatan inti atom Mg (ditunjukkan oleh naiknya nomor atom) lebih besar daripada Na. Demikian pula atom K dan Ca, dengan jari-jari atom K lebih panjang dari Ca.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa urutan kenaikan jari-jari atom adalah Mg < Na < Ca < K.

Contoh Soal Ebtanas 1995–1996 :

Manakah di antara penyataan di bawah ini yang bukan merupakan sifat periodik unsur-unsur?

A. Dari atas ke bawah dalam satu golongan energi ionisasi makin kecil.
B. Dari kiri ke kanan dalam satu periode afinitas elektron makin besar.
C. Dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom makin besar.
D. Dari kiri ke kanan dalam satu periode keelektronegatifan makin besar.
E. Dari kiri ke kanan dalam satu periode titik didih makin tinggi.

Pembahasan :

Jawaban (A), (B), (C), dan (D) adalah sifat-sifat periodik unsur. Jadi, jawabannya adalah (E).

4.2. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron valensi dari suatu atom atau ion dalam wujud gas.

Na(g) → Na⁺(g) + e^–

Nilai energi ionisasi bergantung pada jarak elektron valensi terhadap inti atom. Makin jauh jarak elektron valensi terhadap inti atom, makin lemah tarikan inti terhadap elektron sehingga energi ionisasi makin kecil. Nilai energi ionisasi unsur-unsur utama ditunjukkan pada Gambar 7. yang digambarkan secara grafik.

Gambar 7. Grafik energi ionisasi pertama unsur-unsur golongan utama.

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan jari-jari atom relatif tetap, tetapi muatan inti bertambah. Hal ini menyebabkan tarikan inti terhadap elektron valensi makin besar. Bagaimanakah kecenderungan energi ionisasi jika diurutkan dari kiri ke kanan pada periode yang sama?

Selain muatan inti atom, energi ionisasi juga dipengaruhi oleh konfigurasi elektron, terutama konfigurasi elektron dengan jumlah elektron valensi sebanyak 8 (golongan VIIIA, gas mulia). Perhatikan grafik pada Gambar 7, pada setiap periode, energi ionisasi terbesar dimiliki oleh unsur-unsur gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, dan Xe). Unsurunsur gas mulia adalah contoh unsur-unsur paling stabil. Kestabilan ini disebabkan atom-atom gas mulia memiliki elektron valensi paling banyak (8 elektron). Oleh karena itu, untuk mengeluarkan elektron valensi dari atom gas mulia memerlukan energi ionisasi yang sangat besar.

Contoh Soal Menentukan Kecenderungan Energi Ionisasi (5) :

Urutkan atom-atom berikut: Na, Mg, K, dan Ca menurut kenaikan energi ionisasinya, kemudian jelaskan alasannya.

Pembahasan :

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan energi ionisasi bertambah akibat bertambahnya muatan inti. Jadi, energi ionisasi Mg lebih besar dari Na. Demikian pula energi ionisasi Ca lebih besar dari K. Dalam golongan yang sama, dari atas ke bawah energi ionisasi berkurang akibat orbit elektron makin jauh dari inti. Jadi, energi ionisasi Na lebih besar dari K dan energi ionisasi Mg lebih besar dari Ca. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa urutan energi ionisasi adalah K < Na < Ca < Mg.

Praktikum Kimia Kaitan antara Konfigurasi Elektron, Golongan, Periode, dan Energi Ionisasi dalam Tabel Periodik (1) :

Tujuan :

Menyelidiki kaitan antara konfigurasi elektron dan unsur-unsur dalam tabel periodik.

Langkah Kerja :

1. Pelajari dan lengkapilah tabel berikut.

Unsur	Nomor Atom	Konfigurasi Elektron	Golongan	Periode
C	6	2 4	IV	2
Si	14	...	...	...
Ge	32	...	...	...
Sn	50	...	...	...
Pb	82	...	...	6

2. Pelajari dan lengkapilah tabel berikut.

Unsur	Nomor Atom	Konfigurasi Elektron	Golongan	Periode
Y	39	2 8 18 11	IIIB	5
Zr	40	...	...	5
Nb	41	...	...	...
Mo	42	...	...	...
Tc	43	...	...	...

Pertanyaan :

1. Bagaimanakah kaitannya antara jumlah elektron valensi dan nomor golongan?
2. Bagaimanakah kaitan antara orbit yang ditempati elektron valensi dan nomor periode?
3. Dari hasil pengamatan, ramalkan kecenderungan jari-jari atom tersebut dalam periode dan golongan yang sama.
4. Ramalkan pula kecenderungan energi ionisasi atom tersebut dalam periode dan golongan yang sama.

4.3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah perubahan energi atom ketika elektron ditambahkan kepada atom itu dalam keadaan gas. Contoh:

Cl(g) + e^– → cl^–(g)

Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif. Jika satu elektron ditambahkan kepada atom yang stabil dan sejumlah energi diserap maka afinitas elektronnya berharga positif. Jika dilepaskan energi, afinitas elektronnya berharga negatif.

Tabel 4. Afinitas Elektron Unsur-Unsur Golongan Utama

IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
H = –73	Be = 240	B = 83	C = 123	N = 0,0	O = 141	F = 322	He = 21
Li = –60	Mg = 230	Al = 50	Si = 120	P = 74	S = 200	Cl = 349	Ne = 29
Na = –53	Ca = 156	Ga = 36	Ge= 116	As = 77	Se= 195	Br = 325	Ar = 35
K = –48	Sr = 168	In = 34	Sn= 121	Sb= 101	Te= 183	I = 295	Kr = 39
Rb = –47	Ba = 52	Tl = 50	Pb= 101	Bi = 101	Po= 270	At = 270	Xe = 41

Secara umum, nilai afinitas elektron dalam golongan yang sama dari atas ke bawah menurun, sedangkan pada periode yang sama dari kiri ke kanan meningkat. Nilai afinitas elektron umumnya sejalan dengan jari-jari atom. Makin kecil jari-jari atom, nilai afinitas elektron makin tinggi. Sebaliknya, makin besar jari-jari atom, nilai afinitas elektron kecil.

Contoh Soal Menentukan Kecenderungan Afinitas Elektron (6) :

Urutkan atom-atom berikut menurut kenaikan afinitas elektronnya: S, Cl, dan P.

Penyelesaian :

Afinitas elektron adalah perubahan energi ketika atom menerima elektron. Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan dalam tabel periodik, afinitas elektron umumnya meningkat. Jadi, dapat disimpulkan bahwa afinitas elektron untuk P < S < Cl.

4.4. Keelektronegatifan Atom

Keelektronegatifan didefinisikan sebagai kecenderungan suatu atom dalam molekul untuk menarik pasangan elektron yang digunakan pada ikatan ke arah atom bersangkutan. Skala keelektronegatifan yang dipakai sampai sekarang adalah yang dikembangkan oleh Pauling sebab lebih lengkap dibandingkan skala keelektronegatifan yang lain. Pauling memberikan skala keelektronegatifan 4 untuk unsur yang memiliki energi ionisasi dan energi afinitas elektron tinggi, yaitu pada unsur florin, sedangkan unsur-unsur lainnya di bawah nilai 4.

Tabel 5. Keelektronegatifan Beberapa Unsur Menurut Golongan dan Periode pada Tabel Periodik

Pada tabel periodik, unsur florin yang ditetapkan memiliki keelektronegatifan 4 (terbesar) berada di ujung kanan paling atas. Adapun Unsur fransium yang memiliki keelektronegatifan terendah yaitu 0,7 berada di kiri paling bawah dalam tabel periodik.

Sekilas Kimia :

Linus Pauling

(1901-1994)

Ilmuwan yang terlibat dalam mengembangkan skala keelektronegatifan di antaranya Sanderson, Mulliken, dan Pauling. Keelektronegatifan yang diterima publik adalah dari Pauling sebab didasarkan pada data energi ikatan yang dapat diukur. (Sumber: dlib.org)

Contoh Soal Menentukan Kecenderungan Skala Keelektronegatifan (1) :

Nomor atom unsur X, Y, dan Z berturut-turut adalah 11, 15, dan 20. Urutkan unsur-unsur tersebut berdasarkan kenaikan skala keelektronegatifannya.

Kunci Jawaban :

Unsur-unsur tersebut berada pada golongan dan periode sebagai berikut :

X: golongan IA dan periode ke-3

Y: golongan VA dan periode ke-3

Z: golongan IIA dan periode ke-4

Berdasarkan data pada Tabel 2.5, skala keelektronegatifan X = Na, Y = P, dan Z = Ca.

Jadi, urutan skala keelektronegatifannya adalah X < Z < Y.

E. Sifat-Sifat Unsur

Unsur-unsur utama (IA – VIIIA) dalam golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron valensi yang sama. Akibatnya, unsur-unsur tersebut memiliki kecenderungan sifat-sifat kimia dan fisika yang mirip, seperti sifat logam, bukan logam, muatan ion, dan kemampuan bereaksi.

5.1. Unsur-Unsur Golongan IA

Unsur-unsur golongan IA disebut juga unsur-unsur logam alkali. Unsur-unsur golongan alkali semuanya bersifat logam yang sangat reaktif. Kereaktifan unsur-unsur alkali disebabkan memiliki energi ionisasi kecil sehingga cenderung melepaskan elektron valensinya dan membentuk suatu kation bermuatan +1. Beberapa sifat unsur golongan IA dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Sifat-Sifat Fisik Unsur Golongan IA

Sifat	Li	Na	K	Rb	Cs
Titik leleh (°C)	181	97,8	63,6	38,9	28,4
Titik didih (°C)	1347	883	774	688	678
Massa jenis (g/cm3)	0,53	0,97	0,86	1,53	1,88
Sumber: General Chemistry (Ebbing), 1990

Semua unsur alkali berwarna putih, misalnya perak. Pada suhu kamar, semua unsur alkali berwujud padat kecuali cesium berwujud cair. Natrium adalah logam bersifat lunak sehingga dapat dipotong dengan pisau. Kalium lebih lunak dari natrium. Logam litium, natrium, dan kalium memiliki massa jenis kurang dari 1,0 g/cm3. Akibatnya, ketiga logam tersebut terapung di atas air, tetapi ketiga logam ini sangat reaktif terhadap air dan bereaksi sangat dahsyat yang disertai nyala api (perhatikan Gambar 8).

Gambar 8. Logam alkali sangat reaktif dalam air

bawah dalam tabel periodik. Sepotong logam litium jika ditambahkan ke dalam air akan bereaksi dengan air disertai nyala api. Kalium bereaksi lebih dahsyat disertai ledakan dan nyala berwarna ungu. Logam alkali bereaksi dengan oksigen dari udara membentuk oksida logam alkali, seperti Li₂O (litium oksida), Na₂O₂ (natrium peroksida), dan KO₂ (kalium superoksida). Li₂O padatan berwarna putih, Na₂O₂ padatan berwarna putih-kekuningan, dan KO₂ berwarna kuning-jingga.

Gambar 9. Uji nyala pada logam alkali.

Ketika dibakar di udara, semua logam alkali menghasilkan nyala dengan warna yang karakteristik. Uji nyala dapat digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan senyawa yang tidak diketahui. Warna yang dihasilkan oleh unsur-unsur golongan IA disebutkan dalam Tabel 7.

Tabel 7. Warna Nyala Unsur Logam Alkali

Unsur	Warna Nyala
Litium	Merah Jingga
Natrium	Kuning keemasan
Kalium	Ungu
Rubidium	Merah
Cesium	Biru

Contoh Soal UMPTN 1998/B :

Sifat-sifat berikut yang bukan merupakan sifat logam alkali adalah …

A. merupakan unsur sangat reaktif
B. terdapat dalam keadaan bebas di alam
C. ionnya bermuatan positif satu
D. senyawanya mudah larut dalam air
E. bereaksi dengan oksigen di udara

Pembahasan :

Logam alkali sangat reaktif sehingga tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam. Jadi, jawabannya adalah (B).

5.2. Unsur-Unsur Golongan IIA

Unsur-unsur golongan IIA disebut juga logam alkali tanah. Unsur-unsur ini cukup reaktif, tetapi kurang reaktif jika dibandingkan dengan unsur-unsur logam alkali. Logam alkali tanah memiliki energi ionisasi yang cukup rendah sehingga mudah melepaskan kedua elektron valensinya membentuk kation bermuatan positif +2.

Tabel 8. Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Golongan IIA

Sifat	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Titik leleh (°C)	1278	649	839	769	725
Titik didih (°C)	2970	1090	1484	1384	1640
Massa jenis (g/cm3)	1,85	1,74	1,54	2,6	3,51
Keelektronegatifan	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9
Sumber: General Chemistry (Ebbing), 1990

Berilium merupakan logam berwarna abu dan bersifat keras menyerupai besi sehingga cukup kuat untuk menggores kaca. Unsur logam alkali tanah yang lain berupa logam berwarna perak dan lebih lunak dari berilium, tetapi masih lebih keras dibandingkan logam alkali. Berilium kurang reaktif terhadap air. Magnesium bereaksi agak lambat pada suhu kamar, tetapi lebih cepat jika dengan uap air. Kalsium bereaksi cepat dengan air. Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida logam.

Pembakaran unsur-unsur alkali tanah mengemisikan spektrum warna yang khas. Nyala stronsium berwarna krimson, barium berwarna hijau kuning, dan magnesium memberikan nyala terang. Oleh karena itu, garam-garam alkali tanah sering dipakai sebagai bahan kembang api.

5.3. Aluminium

Aluminium berada dalam golongan IIIA pada sistem periodik dengan konfigurasi elektron 2 8 3. Oleh karena memiliki 3 elektron valensi maka aluminium dapat membentuk kation bermuatan +3. Beberapa sifat aluminium ditunjukkan pada Tabel 9.

Tabel 9 Sifat Fisika dan Kimia Aluminium

Titik leleh (°C)	Titik didih (°C)	Massa jenis (g/cm3)	Keelektronegatifan
660	2.450	2,70	1,6
Sumber: Foundations of Chemistry,1996

Di alam aluminium terdapat sebagai oksidanya. Corundum adalah mineral keras yang mengandung aluminium oksida, Al₂O₃. Oksida aluminium murni tak berwarna, tetapi akibat adanya pengotor dapat menghasilkan berbagai warna, seperti safir (berwarna biru) dan ruby (merah tua) (perhatikan Gambar 10).

Gambar 10. Permata ruby dan safir

Aluminium dapat bereaksi dengan gas klorin membentuk aluminium klorida, AlCl₃. Aluminium klorida dapat membentuk polimer yang disebut polialuminium klorida (PAC). Senyawa ini banyak dipakai untuk menjernihkan air.

5.4. Karbon dan Silikon

Karbon dan silikon berada dalam golongan IVA dengan masing-masing konfigurasi elektronnya C = 2 4 dan Si = 2 8 4. Kedua unsur ini cenderung membentuk ikatan kovalen. Karbon berbentuk kristal seperti grafit dan intan, ada juga yang nonkristalin (amorf). Grafit bersifat lunak, berwarna hitam mengkilap dengan struktur berlapis, dan dapat menghantarkan listrik (konduktor). Intan merupakan padatan berikatan kovalen paling keras, tidak berwarna dan transparan terhadap cahaya, tetapi intan tidak dapat menghantarkan arus listrik (insulator). Perbedaan intan dan grafit ditunjukkan oleh bentuk strukturnya. Intan membentuk struktur jaringan tiga dimensi, yaitu setiap atom karbon terikat secara kovalen oleh empat atom karbon lain.

Karbon yang berupa amorf adalah arang dan karbon hitam. Kedua jenis karbon ini memiliki struktur seperti grafit, perbedaannya terletak pada tumpukan lapisan. Lapisan pada grafit beraturan, sedangkan pada karbon amorf tidak beraturan (perhatikan Gambar 11).

Gambar 11. (a) Intan dan grafit adalah bentuk karbon yang berbeda. Ikatan karbon dalam intan terikat pada empat atom terikat pada empat atom membentuk jaringan yang kuat. (b) Grafit/plumbago adalah mineral lunak yang biasa digunakan sebagai bahan utama pensil.

Silikon berupa padatan keras dengan struktur serupa intan, berwarna abu mengkilap, dan meleleh pada 1.410 °C. Silikon bersifat semikonduktor. Daya hantarnya kecil pada suhu kamar, tetapi pada suhu tinggi menjadi konduktor yang baik.

Catatan :

Kristal adalah bentuk struktur dari suatu zat yang memiliki keteraturan tinggi. Kebalikannya adalah amorf (tidak beraturan).

5.5. Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

Nitrogen berada dalam golongan VA sistem periodik dengan konfigurasi elektron 2 5, oksigen dan belerang berada dalam golongan VIA dengan konfigurasi elektron masing-masing 2 6 dan 2 8 6. Nitrogen dan oksigen berupa gas diatom, sedangkan belerang berupa zat padat dengan rumus molekul S₈. Beberapa sifat nitrogen, oksigen, dan belerang ditunjukkan pada Tabel 10.

Tabel 10. Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

Sifat-Sifat	N	O	S
Titik leleh (°C)	–210	–218	113
Titik didih (°C)	–196	–183	445
Massa jenis (g/cm3)	0,0013	0,002	2,07
Keelektronegatifan	3,0	3,5	2,5
Afinitas elektron (kJ mol–1)	0,70	141	–200
Sumber: General Chemistry (Ebbing), 1990

Pada suhu kamar, nitrogen relatif kurang reaktif sebab ikatannya kuat. Akan tetapi, pada suhu tinggi nitrogen bereaksi dengan unsurunsur lain, seperti dengan oksigen menghasilkan NO. Oksigen membentuk molekul diatom O₂ dan bentuk alotropnya adalah ozon (O₃). Oksigen merupakan gas tidak berwarna, tidak berasa, dan berwujud gas pada keadaan normal. Molekul oksigen merupakan gas reaktif dan dapat bereaksi dengan banyak zat, umumnya menghasilkan oksida. Hampir semua logam bereaksi dengan oksigen membentuk oksida logam.

Keadaan stabil dari belerang adalah bentuk rombik seperti mahkota yang berwarna kuning (perhatikan Gambar 12).

Gambar 12. Sampel sulfur rombik merupakan alotrop paling stabil dari sulfur. (Wikia.com)

Belerang rombik meleleh pada 113 °C menghasilkan cairan berwarna jingga. Pada pemanasan berlanjut, berubah menjadi cairan kental berwarna cokelat-merah.

Pada waktu meleleh, bentuk mahkota pecah menjadi bentuk rantai spiral yang panjang. Kekentalan meningkat akibat molekul S₈ yang padat berubah menjadi rantai berupa spiral panjang. Pada suhu lebih tinggi dari 200 °C, rantai mulai pecah dan kekentalan menurun. Belerang (S₈) bereaksi dengan oksigen menghasilkan belerang dioksida (SO₂) dengan nyala biru yang khas. Oksida yang lain dari belerang adalah SO₃ , tetapi hanya terbentuk dalam jumlah kecil selama pembakaran belerang dalam udara.

5.6. Halogen

Unsur-unsur yang menempati golongan VIIA dinamakan unsur-unsur halogen, artinya pembentuk garam. Unsur-unsur halogen sangat reaktif sehingga di alam tidak pernah ditemukan dalam keadaan atomnya, tetapi membentuk senyawa dengan berbagai unsur maupun dengan unsur sejenis. Semua unsur halogen terdapat sebagai molekul diatom, yaitu F₂, Cl₂, Br₂, dan I₂. Fluorin dan klorin berwujud gas, fluorin berwarna kuning pucat, sedangkan klorin berwarna kuning kehijauan. Bromin mudah menguap, cairan dan uapnya berwarna cokelat-kemerahan. Iodin berupa zat padat berwarna hitam mengkilap yang dapat menyublim menghasilkan uap berwarna ungu.

Unsur-unsur halogen mudah dikenali dari bau dan warnanya. Halogen umumnya berbau menyengat, terutama klorin dan bromin (bromos, artinya pesing). Kedua gas ini bersifat racun sehingga penanganannya harus hati-hati. Jika uap bromin keluar dari wadahnya maka dalam beberapa saat ruangan akan tampak cokelat-kemerahan.

Titik leleh, titik didih, dan sifat-sifat yang lainnya ditunjukkan pada Tabel 11. Kenaikan titik leleh dan titik didih dari atas ke bawah dalam tabel periodik akibat gaya tarik di antara molekul yang makin meningkat dengan bertambahnya jari-jari atom.

Tabel 11. Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Halogen

Sifat-Sifat	F	Cl	Br	I	At
Titik leleh (°C)	–220	–101	–7	114	–
Titik didih (°C)	–188	–35	–59	184	–
Massa jenis (g/cm3)	0,0017	0,0032	3,12	4,93	–
Keelektronegatifan	4,0	3,0	2,8	2,5	2,2
Afinitas elektron (kJ mol–1)	– 328	–349	–325	–295	270

Kereaktifan halogen dapat dipelajari dari jari-jari atomnya. Dari atas ke bawah, jari-jari atom meningkat sehingga gaya tarik inti terhadap elektron valensi makin lemah. Akibatnya, kereaktifan unsur-unsur halogen makin berkurang dari atas ke bawah. Kereaktifan halogen dapat juga dipelajari dari afinitas elektron. Makin besar afinitas elektron, makin reaktif unsur tersebut. Dari atas ke bawah dalam tabel periodik, afinitas elektron unsurunsur halogen makin kecil sehingga kereaktifan F > Cl > Br > I.

Sekilas Kimia

Neon

Neon mengeluarkan cahaya kemerah-merahan jika listrik dialirkan melalui sebuah pipa vakum udara mengandung neon. Neon ini digunakan untuk menghasilkan tanda-tanda iklan yang berwarna sangat cerah. Cahaya terang yang diperoleh berkaitan dengan tenaga yang digunakan. Gas mulia lain, xenon, digunakan untuk mengisi tabung fluoresen dan menghasilkan cahaya pada lampu-lampu yang digunakan di rumah-rumah. (Sumber: Jendela IPTEK: Kimia, 1997)

5.7. Gas Mulia

Oleh karena unsur-unsur gas mulia memiliki konfigurasi elektron valensi penuh (8 elektron) maka unsur-unsur gas mulia bersifat stabil. Kestabilan unsur-unsur ini menimbulkan pandangan di kalangan para ilmuwan bahwa unsur-unsur gas mulia sukar membentuk senyawa sehingga gas mulia mendapat julukan gas lembam (inert). Selain konfigurasi elektron yang terisi penuh, ketidakreaktifan gas mulia juga dapat dilihat dari data energi ionisasinya. Makin besar energi ionisasi gas mulia, makin sukar gas tersebut untuk bereaksi.

Tabel 12. Energi Ionisasi Unsur-Unsur Gas Mulia

Gas Mulia	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Energi ionisasi (kJ mol–1)	2377	2088	1527	1356	1176	1042
Sumber: General Chemistry (Ebbing), 1990

Gas mulia merupakan gas tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Argon, kripton, dan xenon sedikit larut dalam air. Helium dan neon tidak dapat larut dalam air. Sifat-sifat fisika lainnya dari unsurunsur gas mulia ditunjukkan pada Tabel 13.

Tabel 13 Sifat-Sifat Fisika Unsur-Unsur Gas Mulia

Sifat Fisik	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Massa jenis (g/cm3)	0,18	0,90	1,80	3,75	5,80	10,0
Titik didih (°C)	–269	–246	–186	–153	–108	–62
Titik leleh (°C)	–272	–249	–189	–157	–112	–71
Sumber: General Chemistry (Ebbing), 1990

Jika dilihat dari titik lelehnya, gas mulia berwujud gas pada suhu kamar. Pada tekanan normal, hampir semua gas mulia dapat dicairkan, kecuali gas helium. Gas helium hanya dapat dicairkan pada tekanan sangat tinggi sekitar 25 atm. Oleh karena gas helium merupakan gas yang memiliki titik leleh dan titik didih paling rendah maka gas tersebut sering digunakan sebagai pendingin untuk mempertahankan suhu di sekitar 0 °K  Pada 4 K, gas helium menunjukkan sifat super fluida tanpa viskositas, dinamakan super konduktor, yaitu zat yang memiliki daya hantar listrik dan panas tanpa hambatan dan tanpa medan magnet. Besarnya hantaran listrik mencapai 800 kali lebih cepat dibandingkan kawat tembaga.

Rangkuman :

1. 1. Dasar pengelompokan unsur-unsur dalam tabel periodik mengalami perkembangan, mulai model triade dari Dobereiner, model oktaf dari Newland, model Mendeleev, hingga model tabel periodik panjang.
   2. Sistem periodik modern menggunakan bentuk memanjang yang didasarkan pada kenaikan nomor atom. Struktur dasar tabel periodik modern adalah pengaturan unsur-unsur ke dalam baris (periode) dan kolom (golongan).
   3. Golongan merupakan kumpulan unsur-unsur yang terletak dalam satu lajur vertikal. Unsur-unsur segolongan memiliki kemiripan sifat kimia.
   4. Periode merupakan kumpulan unsur-unsur yang terletak dalam satu lajur horizontal. Unsur-unsur dalam periode yang sama cenderung sifatnya berubah seperti dari logam menuju bukan logam (dalam sistem periodik).
   5. Penempatan unsur-unsur dalam sistem periodik berhubungan dengan konfigurasi elektronnya. Nomor pada golongan mencerminkan elektron valensinya, sedangkan nomor periode berhubungan jumlah orbit.
   6. Umumnya jari-jari atom unsur-unsur seperiode dari kiri ke kanan berkurang secara periodik. Demikian pula dari bawah ke atas dalam golongan yang sama, yaitu jari-jari atom berkurang.
   7. Umumnya, energi ionisasi dalam golongan yang sama dari bawah ke atas meningkat. Demikian pula pada periode yang sama, yaitu dari kiri ke kanan meningkat.
   8. Secara umum, afinitas elektron dalam golongan yang sama dari bawah ke atas bertambah. Demikian pula pada periode yang sama dari kiri ke kanan, afinitas elektron bertambah.
   9. Unsur-unsur golongan IA dinamakan golongan alkali, IIA golongan alkali tanah, VIIA golongan halogen, dan VIIIA golongan gas mulia. Nomor golongan sesuai dengan jumlah elektron pada kulit terluar (elektron valensi) dari atom.