TABEL PERIODIK UNSUR

BAB II

TABEL PERIODIK UNSUR

A.   Pengerian Unsur

Sebagian unsur terbentuk bersamaan dengan terbentuknya alam semesta ini. Sudah sejak dahulu para ahli kimia berusaha mengelompokkan unsurunsur berdasarkan kemiripan sifat, agar unsur-unsur tersebut mudah dipelajari. Unsur adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat-zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. Pada bab ini diharapkan menguasai pengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat pada sistem periodik unsur.

Pengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat mengalami perkembangan dari yang paling sederhana hingga modern. Sejarah perkembangan tersebut diuraikan pada materi berikut.

Ketika ilmu kimia lahir, para ilmuwan Arab dan Persia membagi unsur-unsur menjadi dua kelompok, yaitu lugham (logam) dan laysa lugham (bukan logam).

Pengelompokan unsur-unsur menjadi logam dan bukan logam berlangsung sampai abad ke-19.

B.   Perkembangan Dasar Pengelompokan Unsur-Unsur

1.   Pengelompokan Unsur Berdasarkan Logam dan Non Logam

Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam berbagai unsur logam maupun nonlogam masih terdapat berbagai variasi dan sifat unsur-unsur.

2.   Hukum Triade Dobereiner

Pada tahun 1829, Johan Wolfgang Dobereiner melihat adanya kemiripan sifat di antara beberapa unsur, lalu mengelompokkannya menurut kemiripan sifat yang ada. Ternyata tiap kelompok terdiri atas tiga unsur, sehingga disebut Triade.

Jika unsur-unsur dalam satu triade tersebut disusun menurut kenaikan massa atom-atomnya, ternyata massa atom maupun sifat-sifat unsur yang kedua merupakan rata-rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga. Penemuan ini memperlihatkan adanya hubungan antara massa atom dengan sifat-sifat unsur.

Kelemahan pengelompokan ini terletak pada kenyataan bahwa jumlah unsur yang memiliki kemiripan sifat tidak hanya 3 buah.

3.   Hukum Oktaf Newlands

Tahun 1864, A.R. Newlands mengumumkan penemuannya yang disebut hukum Oktaf. Unsur-unsur tersebut disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Ternyata unsur-unsur yang berselisih 1 oktaf (unsur nomor 1 dengan 8, unsur nomor 2 dengan 9, dst.) menunjukkan kemiripan sifat atau bisa dikatakan terjadi perubahan sifat unsur yang teratur. Kecenderungan tersebut dinyatakan sebagai hukum Oktaf Newland.

Jika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom maka sifat unsur tersebut akan berulang setelah unsur kedelapan. Pada saat daftar Oktaf Newlands disusun, unsur-unsur gas mulia belum ditemukan. Ternyata pengelompokan ini hanya sesuai untuk unsur-unsur ringan (Ar rendah).

4.   Hukum Mendeleyev

Tahun 1869, sarjana bangsa Rusia Dmitri Ivanovich Mendeleyev berdasarkan pengamatannya terhadap 63 unsur yang sudah dikenal saat itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Hal itu berarti jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, sifat-sifat tertentu akan berulang secara periodik. Mendeleyev juga membuat suatu daftar periodik unsur. Unsur-unsur yang mempunyai persamaan sifat ditempatkan dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan.

Dalam mengelompokkan unsur-unsur, Mendeleyev lebih menekankan pada persamaan sifat unsur dibandingkan dengan kenaikan massa atom relatifnya, sehingga terdapat tempat-tempat kosong dalam tabel periodik tersebut. Tempat-tempat kosong ini yang kemudian diramalkan akan diisi unsur-unsur yang waktu itu belum ditemukan. Di kemudian hari ramalan itu terbukti dengan ditemukannya unsur-unsur yang mempunyai sifat-sifat yang mirip sesuai ramalannya.

Kelemahan Tabel Periodik Mendeleyev sebagai berikut.

a.    Penempatan unsur yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya karena mempertahankan kemiripan sifat unsur dalam satu golongannya.

b.    Masih banyak unsur yang belum dikenal pada masa itu sehingga dalam tabel terdapat banyak tempat kosong.

5.   Tabel Periodik Modern

Tahun 1914, Henry G. J. Moseley menemukan bahwa urutan unsur dalam tabel periodik sesuai kenaikan nomor atom. Tabel periodik modern yang disebut juga tabel periodik bentuk panjang, disusun menurut kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Tabel periodik modern ini dapat dikatakan sebagai penyempurnaan Tabel Periodik Mendeleyev.

Tabel periodik bentuk panjang terdiri atas lajur vertikal (golongan) yang disusun menurut kemiripan sifat dan lajur horizontal (periode) yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya.

a.    Lajur vertikal (golongan) ditulis dengan angka Romawi terdiri atas 18 golongan.

1)   Golongan A (Golongan Utama)

Gol. IA : Alkali Gol.VA : Nitrogen IIA : Alkali Tanah VIA : Kalkogen IIIA : Aluminium VIIA : Halogen IVA: Karbon VIIIA (0): Gas Mulia

2)   Golongan Transisi/Golongan Tambahan (Golongan B), terbagi atas:

a)    Golongan Transisi (Gol. B), yaitu : IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB (VIII), IB, dan IIB.

b)   Golongan Transisi Dalam, ada dua deret yaitu :

(1)  Deret Lantanida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan ₅₇La).

(2)  Deret Aktinida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan ₈₉Ac).

Pada periode 6 golongan IIIB terdapat 14 unsur yang sangat mirip sifatnya, yaitu unsur-unsur Lantanida. Demikian juga pada periode 7 yaitu unsur-unsur Aktinida. Supaya tabel tidak terlalu panjang, unsur-unsur tersebut ditempatkan tersendiri pada bagian bawah sistem periodik.

Golongan B terletak di antara Golongan IIA dan IIIA. Unsur-unsur yang berada dalam satu golongan mempunyai persamaan sifat karena mempunyai elektron valensi (elektron di kulit terluar) yang sama.

b.    Lajur Horizontal (Periode) ditulis dengan angka Arab terdiri atas 7 periode.

Periode 1 berisi 2 unsur.                 

Periode 2 berisi 8 unsur.                 

Periode 3 berisi 8 unsur.       

Periode 4 berisi 18 unsur.

Periode 5 berisi 18 unsur.

Periode 6 berisi 32 unsur.

Periode 7 berisi 23 unsur (belum lengkap).

B.   Hubungan Sistem Konfigurasi Elektron dengan Letak Unsur dalam Tabel Periodik Unsur

Perhatikanlah konfigurasi elektron golongan IA berikut.

Perhatikan juga konfigurasi elektron periode dua berikut.

Berdasarkan konfigurasi elektron unsur-unsur tersebut dapat ditarik hubungan antara konfigurasi elektron dengan letak unsur (nomor golongan dan periode) dalam tabel periodik sebagai berikut.

1.    Jumlah elektron valensi : nomor golongan

2.    Jumlah kulit elektron : nomor periode

Pengecualian terjadi pada helium, elektron valensinya 2 tetapi terletak pada golongan gas mulia (VIIIA).

Unsur-unsur peralihan mempunyai sifat ganda. Be dan Al merupakan logam yang memiliki beberapa sifat bukan logam dan disebut unsur amfoter. Di samping itu, B dan Si merupakan unsur bukan logam yang memiliki beberapa sifat logam, disebut unsur metaloid.

Contoh :

Diketahui konfigurasi elektron beberapa unsur sebagai berikut.

1. ₁₅A

2. ₂₀B

3. ₆C : 2, 4

Tentukan letak unsur tersebut dalam tabel periodik!

Jawab:

1.         Konfigurasi elektron : ₁₅A : 2, 8, 5

            Kulit terluar            : 3

            Elektron valensi      : 5

            Jadi :

            Letak unsur dalam tabel periodik :

·         Periode = kulit terluar = 3

·         Golongan = Elektron valensi = VA

2.         Konfigurasi elektron : ₂₀B : 2, 8, 8, 2

            Kulit terluar            : 4

            Elektron valensi      : 2

            Jadi :

            Letak unsur dalam tabel periodik :

·         Periode = kulit terluar = 4

·         Golongan = Elektron valensi = II A

3.         Konfigurasi elektron : ₆C : 2, 4

            Kulit terluar            : 2

            Elektron valensi      : 4

            Jadi :

            Letak unsur dalam tabel periodik :

·         Periode = kulit terluar = 2

·         Golongan = Elektron valensi = IV A

LATIHAN :

Tentukan letak unsur berikut dalam sistem periodik !

1. ₂₁X

2. ₉Y

3. ₃₅Z

4. ₅₀P

5. ₈₈Q

D.  Sifat-Sifat Unsur dan Massa Atom Relatif (Ar)

1.   Sifat-Sifat Unsur

Dengan mengetahui letak periode dan golongan suatu unsur dalam tabel periodik, kita dapat mengetahui sifat-sifat unsur tersebut. Nomor atom menentukan jumlah elektron dan jumlah elektron menentukan konfigurasi elektron yang menentukan periode dan golongan unsur. Sementara itu, periode dan golongan menentukan sifat-sifat unsur.

Sifat unsur dibedakan menjadi dua, yaitu unsur logam dan nonlogam. Unsur logam dan nonlogam menempati posisi yang khas di dalam tabel periodik. Unsur-unsur logam terdapat di sebelah kiri sedangkan unsur-unsur nonlogam terdapat di sebelah kanan tabel periodik.

Ditinjau dari konfigurasi elektron, unsur logam cenderung melepaskan elektron (energi ionisasi kecil), sedangkan unsur nonlogam menangkap elektron (keelektronegatifan besar). Pada tabel periodik, sifatsifat logam semakin ke bawah semakin bertambah sedangkan semakin ke kanan semakin berkurang.

Unsur bagian kiri tabel periodik (IA dan IIA) memiliki sifat logam paling kuat, sedangkan unsur-unsur paling kanan (VIIA) mempunyai sifat nonlogam paling kuat. Antara unsur logam dan nonlogam terdapat unsur peralihan yang mempunyai sifat logam dan nonlogam sekaligus.

2.   Massa Atom Relatif

Massa satu atom unsur atau massa satu molekul zat memiliki satuan massa atom (sma). Penentuan massa atom dilakukan dengan cara membandingkan massa atom yang akan ditentukan terhadap massa atom unsur yang massanya telah ditetapkan (massa atom acuan). Dengan cara ini, massa setiap atom dapat ditentukan.

Pada tahun 1825, Jons Jacob Berzelius mendefinisikan massa atom suatu unsur sebagai perbandingan massa satu unsur tersebut terhadap massa satu atom hidrogen. Jika ada pernyataan bahwa massa atom karbon = 12, maka bisa diartikan bahwa massa satu atom karbon 12 kali lebih besar daripada massa satu atom hidrogen.

Atom karbon isotop ₁₂C⁶ merupakan atom paling stabil dibandingkan atom-atom lain, sehingga paling cocok digunakan sebagai standar bagi penentuan harga massa atom unsur-unsur.

Sejak tahun 1961 IUPAC mendefinisikan massa atom relatif (Ar) suatu-unsur adalah perbandingan massa satu atom unsur tersebut terhadap massa satu atom karbon-12 (C-12).

E. Sifat Keperiodikan Unsur

Sifat keperiodikan unsur adalah sifat-sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur.

1.   Jari-Jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit elektron terluar.

a.    Dalam satu golongan dari atas ke bawah jari-jari atom semakin besar.

b.    Dalam satu periode dari kiri ke kanan, jari-jari atom semakin kecil.

Penjelasan:

a.    Dalam satu golongan dari atas ke bawah, kulit atom bertambah (ingat jumlah kulit=nomor periode), sehingga jari-jari atom juga bertambah besar.

b.    Dari kiri ke kanan, jumlah kulit tetap tetapi muatan inti (nomor atom) dan jumlah elektron pada kulit bertambah. Hal tersebut mengakibatkan gaya tarik-menarik antara inti dengan kulit elektron semakin besar sehingga jari-jari atom makin kecil.

2.   Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom netral dalam wujud gas. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron kedua disebut energi ionisasi kedua dan seterusnya. Bila tidak ada keterangan khusus maka yang disebut energi ionisasi adalah energi ionisasi pertama.

Dapat disimpulkan keperiodikan energi ionisasi sebagai berikut.

a.    Dalam satu golongan dari atas ke bawah energi ionisasi semakin berkurang.

b.    Dalam satu periode dari kiri ke kanan energi ionisasi cenderung bertambah.

Kecenderungan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

a.    Dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom bertambah sehingga daya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Elektron semakin mudah dilepas dan energi yang diperlukan untuk melepaskannya makin kecil.

b.    Dari kiri ke kanan dalam satu periode, daya tarik inti terhadap elektron semakin besar sehingga elektron semakin sukar dilepas. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron tentunya semakin besar.

3.   Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah besarnya energi yang dibebaskan satu atom netral dalam wujud gas pada waktu menerima satu elektron sehingga terbentuk ion negatif.

a.    Dalam satu golongan dari atas ke bawah afinitas elektron semakin kecil.

b.    Dalam satu periode dari kiri ke kanan afinitas elektron semakin besar.

Penjelasan:

Apabila ion negatif yang terbentuk stabil, energi dibebaskan dinyatakan dengan tanda negatif (-). Apabila ion negatif yang terbentuk tidak stabil, energi diperlukan/diserap dinyatakan dengan tanda positif (+).

Kecenderungan dalam afinitas elektron lebih bervariasi dibandingkan dengan energi ionisasi. Unsur-unsur halogen (Gol. VII A) mempunyai afinitas elektron paling besar/paling negatif yang berarti paling mudah menerima elektron. Kecenderungan afinitas elektron menunjukkan pola yang sama dengan pola kecenderungan energi ionisasi.

4.   Keelektronegatifan

Adalah suatu bilangan yang menyatakan kecenderungan suatu unsur menarik elektron dalam suatu molekul senyawa.

a.    Dalam satu golongan dari atas ke bawah keelektronegatifan semakin berkurang.

b.    Dalam satu periode dari kiri ke kanan keelektronegatifan semakin bertambah.

Penjelasan:

Tidak ada sifat tertentu yang dapat diukur untuk menetukan/membandingkan keelektronegatifan unsur-unsur.

Energi ionisasi dan afinitas elektron berkaitan dengan besarnya daya tarik elektron. Semakin besar daya tarik elektron semakin besar energi ionisasi, juga semakin besar (semakin negatif) afinitas elektron.

Jadi, suatu unsur (misalnya fluor) yang mempunyai energi ionisasi dan afinitas elektron yang besar akan mempunyai keelektronegatifan yang besar.

Semakin besar keelektronegatifan, unsur cenderung makin mudah membentuk ion negatif. Semakin kecil keelektronegatifan, unsur cenderung makin sulit membentuk ion negatif, dan cenderung semakin mudah membentuk ion positif.

SOAL LATIHAN

A.   Pilihlah jawaban yang tepat!

1.    Penyusunan unsur-unsur pertama kali dilakukan oleh . . . .

a. Dobereiner

b. Mendeleyev

c. Moseley

d. Lothar Meyer

e. Newlands

2.    Penyusunan unsur ada yang dilakukan dengan mengurutkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atomnya menjadi tiga-tiga. Menurut cara pengelompokannya, jika unsur A massa atomnya 16 dan unsur C massa atomnya 23 maka massa unsur atom B yaitu . . . .

a. 17                                   d. 27

b. 19                                   e. 28

c. 21

3.    Massa atom unsur Cl, Br, dan I berturut-turut 35, 80, dan 127. Ketiganya disusun berdasarkan kenaikan massa atom maka ketiganya memiliki persamaan . . . .

a. massa jenis

b. titik didih

c. titik leleh

d. sifat fisis dan kimia

e. sifat intrinsik

4.    Diketahui 10 unsur H, Li, Be, B, C, N, O, F, Na, dan Mg yang diurutkan menurut kenaikan nomor massanya berrturut-turut 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10.  Pernyataan yang benar menurut teori Oktaf yaitu . . .

a. H memiliki sifat sama dengan Na.

b. Li memiliki sifat sama dengan Na.

c. Be memiliki sifat sama dengan F.

d. B memiliki sifat sama dengan Mg.

e. C memiliki sifat sama dengan N.

5.    Kelemahan penyusunan atom dengan teori Oktaf yaitu . . .

a.    Terdapat beberapa atom yang memiliki massa lebih tinggi berada pada urutan yang lebih rendah.

b.    Urutan kenaikan massa atom tidak kontinu.

c.    Beberapa unsur yang menurut hitungan terdapat pada satu kelompok, tetapi sifatnya tidak sama.

d.    Penyusunan berdasarkan kenaikan massa atom banyak kelemahannya.

e.    Sistem oktaf hanya berlaku pada unsur-unsur dengan nomor massa kecil.

6.    Kelebihan pengelompokan unsur dari Mendeleyev yaitu . . .

a.    Semua unsur tidak ada yang tidak memiliki tempat.

b.    Semua unsur dalam satu golongan mempunyai sifat sama

c.    Diprediksinya suatu unsur yang saat itu belum ditemukan.

d.    Dalam satu periode tidak ada unsur yang memiliki nomor massa berada di belakang unsur yang memiliki nomor massa lebih besar.

e.    Penempatan unsur-unsur menjadi lebih pendek/sederhana.

7.    Dalam tabel periodik Mendeleyev terdapat beberapa ramalan yang didasarkan atas . . .

a.    Sifat fisis unsur dalam satu golongan.

b.    Pembagian massa atom sebelum dan sesudah unsur tersebut dalam satu golongan.

c.    Kereaktifan terhadap zat-zat tertentu.

d.    Massa jenis zat dalam satu golongan.

e.    Jumlah protonnya.

8.    Di bawah ini merupakan ciri yang ditunjukkan oleh tabel periodik unsur modern, kecuali . . . .

a. terdapat 18 golongan

b. terdapat 8 periode

c. periode terbanyak berisi 32 unsur

d. golongan terbanyak berisi 9 unsur

e. terdapat golongan transisi luar dan transisi dalam

9.    Di bawah ini merupakan nama golongan pada Tabel Periodik Unsur (TPU) modern, kecuali . . . .

a. golongan IA : Alkali

b. golongan IIA : Alkali tanah

c. golongan VA : Halogen

d. golongan VIA : Kalkogen

e. golongan VIIIA : Gas mulia

10. Periode dalam tabel periodik unsur menyatakan banyaknya . . . .

a. elektron pada kulit terluar

b. neutron dalam inti

c. kulit elektron

d. orbital elektron

e. proton dalam inti

11. Suatu unsur mempunyai konfigurasi elektron 2, 8, 18, 7. Unsur tersebut terletak pada golongan . . . .

a. IA

b. IIA

c. VA

d. VIA

e. VII A

12. Ion Sr²⁺ mempunyai konfigurasi elektron 2, 8, 18, 8. Unsur tersebut terletak pada periode . . . .

a. 3                                       d. 6

b. 4                                       e. 7

c. 5

13. Kation Ca²⁺ memiliki konfigurasi elektron 2, 8, 8. Atom unsur tersebut terletak pada . . . .

a. golongan IIA periode 3

b. golongan IIA periode 4

c. golongan IIIA periode 4

d. golongan IVA periode 2

e. golongan VIA periode 3

14. Suatu atom mempunyai nomor massa 80 dan memiliki jumlah neutron 45. Unsur tersebut terletak pada . . . .

a. golongan IA periode 6

b. golongan IIA periode 6

c. golongan VIA periode 1

d. golongan VIA periode 2

e. golongan VIIA periode 4

15. Suatu atom memiliki neutron yang jumlahnya sama dengan protonnya. Atom tersebut mempunyai nomor massa 40. Atom tersebut terletak pada . . . .

a. golongan IIA periode 4

b. golongan IVA periode 2

c. golongan IVA periode 5

d. golongan VA periode 4

e. golongan VA periode 5

Untuk soal nomor 16 s.d. 19.

Diketahui 5 unsur dengan data sebagai berikut.

Unsur          Nomor Massa       Jumlah Neutron

A                 19                         10

B                 24                         12

C                 32                         16

D                 35                         18

E                 39                         20

16. Dari data tersebut unsur-unsur yang terletak dalam satu golongan adalah . . . .

a. A dan C

b. A dan D

c. B dan C

d. B dan D

e. B dan E

17. Dari tabel tersebut unsur yang terletak dalam satu periode adalah . . . .

a. A, B, C

b. A, B, D

c. B, C, D

d. B, D, E

e. C, D, E

18. Dari tabel di atas atom yang terletak pada golongan alkali adalah . . . .

a. A

b. B

c. C

d. D

e. E

19. Dari tabel di atas atom yang cenderung bermuatan positif adalah . . . .

a. A dan C

b. A dan D

c. B dan C

d. B dan D

e. B dan E

20. Suatu atom memiliki 4 kulit elektron dan 6 elektron valensi. Jika atom tersebut memiliki jumlah neutron 45, unsur tersebut memiliki nomor massa . . . .

a. 24

b. 34

c. 45

d. 69

e. 79

B.   Jawablah dengan singkat dan jelas!

1.    Apakah tujuan para ahli kimia mengelompokkan unsur?

2.    Diketahui konfigurasi elektron beberapa atom unsur sebagai berikut.

a. X = 2, 8, 8, 2

b. Y = 2, 8, 18, 3

c. Z = 2, 8, 18, 7

Terletak pada periode dan golongan berapakah unsur-unsur tersebut?

3.    Sebutkan ciri-ciri tabel periodik modern!

4.    Terletak pada periode dan golongan berapakah unsur-unsur di bawah ini?

a. ₁₁Na

b. ₁₃Al

c. ₁₆S

d. ₃₇Rb

e. ₃₅Br

f. ₈₅At

5.    Diketahui beberapa unsur dengan nomor atom sebagai berikut.

a. X (NA 2)

b. Y (NA 6)

c. Z (NA 9)

d. A (NA 10)

e. B (NA 11)

Manakah dari unsur-unsur tersebut yang memiliki afinitas elektron

a. terbesar,

b. terkecil?

6.    Berdasarkan sifat keperiodikan energi ionisasi, bagaimana kecenderungan unsur-unsur:

a. dalam satu golongan,

b. dalam satu periode?

7.    Mengapa golongan halogen memiliki afinitas elektron terbesar?

8.    a. Apakah hasil temuan Dobereiner?

b. Sebutkan pokok-pokok pengelompokan atom dengan teori Triade.

9.    Apakah yang dimaksud dengan:

a. energi ionisasi pertama,

b. energi ionisasi kedua?

10. Mengapa jari-jari atom Al (NA =13) lebih kecil daripada jari-jari atom Mg(NA = 12) dalam satu periode?