Perkembangan Sistem Periodik Unsur

advertisement
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
BAB I
SUSUNAN SISTEM PERIODIK
Untuk mempelajari pengelompokan unsur berdasarkan sifatnya dapat digunakan suatu
tabel yang dikenal nama sistem periodik unsur. Sistem periodik unsur yang kita gunakan
sekarang adalah sistem periodik panjang yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan
kemiripan sifat.
Perkembangan Sistem Periodik Unsur
Perkembangan dasar pengelompokan unsur-unsur adalah sebagai berikut :
1) Pengelompokan berdasarkan logam dan bukan logam
Berdasarkan kemiripan sifat fisik, unsur-unsur dikelompokkan dalam logam dan bukan
logam. Unsur logam misalnya, besi, emas, dan tembaga. Unsur bukan logam misalnya, karbon,
belerang, oksigen dan nitrogen.
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.
Pengelompokan unsur menurut Lavoiser:
1. Unsur gas: cahaya, kalor, oksigen, azote ( nitrogen ), dan hidrogen.
2. Unsur logam: sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam flourida, dan asam borak.
3. Unsur logam: antimon,perak, arsenik, bismuth, kobalt, tembaga, timah, nesi, mangan,
raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng.
4. Unsur tanah: kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida, dan silikon
oksida.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
1
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Gambar: Antonie Lavoiser
2) Hukum Triade Dobereiner
Dobereiner mengelompokkan unsur berdasarkan kemiripan sifat kimia dan kenaikan
massa atom, yang tiap kelompok terdiri dari 3 unsur.
Hukum Triade berbunyi : “Jika tiga unsur di dalam triade disusun menurut kenaikan massa
atomnya, massa atom unsur di tengah (ke-2) sama dengan massa atom rata-rata unsur ke-1 dan
ke-3”.
Setelah John Dalton mengemukakan teori atom maka terdapat perkembangan yang cukup
berarti dalam pengelompokan unsur-unsur. Penelitian Dalton tentang atom menjelaskan bahwa
setiap unsur mempunyai atom-atom dengan sifat tertentu yang berbeda dari atom unsur lain. Hal
yang membedakan diantara unsur adalah massanya. Pada awalnya massa atom murni belum bisa
ditentukan karena atom mempunyai massa yang amat kecil sehingga digunakan massa atom
relatif yaitu perbandingan massa antar-atom. Berzelius pada tahun 1814 dan P. Dulong dan A.
Petit pada tahun 1819 melakukan penentuan massa atom relatif berdasarkan kalor jenis unsur.
Massa atom relatif termasuk sifat khas atom karena setiap unsur mempunyai massa atom relatif
tertentu yang berbeda dari unsur lainnya.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
2
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Triad Dobereiner
Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom, jika unsur-unsur
diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara
beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atau
periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenali
keteraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang pada
tahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama.
Beberapa triade
Unsur
Massa atom Kepadatan
Klorin
35,5
0,00156 g/cm3
Bromin
79,9
0,00312 g/cm3
Iodin
126,9
0,00495 g/cm3
Kalsium
40,1
1,55 g/cm3
Stronsium 87,6
2,6 g/cm3
Barium
3,5 g/cm3
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
137
3
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Johann Wolfgang Dobereiner menjelaskan hasil penelitiannya yang menemukan kenyataan
bahwa massa atom relatif stronsium berdekatan dengan massa rata-rata dua unsur lain yang mirip
dengan stronsium yaitu kalsium dan barium. Hasil penelitiannya juga menunjukkan bahwa
beberapa unsur yang lain menunjukkan gejala yang sama. Berdasarkan hasil penelitiannya,
Dobereiner selanjutnya mengelompokkan unsur-unsur dalam kelompok-kelompok tiga unsur
yang lebih dikenal sebagai triad. Triad yang ditunjukkan oleh Dobereiner tidak begitu banyak
sehingga tidak berpengaruh terhadap penggunaannya.
Table: Triad Dobereiner
3) Hukum Oktaf New Lands
New Lands mengelompokkan unsur berdasarkan kemiripan sifat kimia dan kenaikan
massa atom. Unsur yang pertama mempunyai sifat seperti unsur ke-8 dan seterusnya.
Hukum Oktaf dari New Lands berbunyi : “Jika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa
atomnya, sifatnya akan berubah secara teratur atau periodik”.
Temuan ini kemudian diikuti oleh ahli kimia Inggris, yaitu John Alexander Reina
Newlands, yang pada tahun 1865 memperhatikan bahwa unsur-unsur yang bersifat mirip ini
berulang dalam interval delapan, yang ia persamakan dengan oktaf musik, meskipun hukum
oktaf-nya diejek oleh rekan sejawatnya. Akhirnya, pada tahun 1869, ahli kimia Jerman Lothar
Meyer dan ahli kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev hampir secara bersamaan
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
4
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
mengembangkan tabel periodik pertama, mengurutkan unsur-unsur berdasarkan massanya.
Hukum oktaf ditemukan oleh A. R. Newlands pada tahun 1864. Newlands mengelompok-kan
unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif unsur. Kemiripan sifat ditunjukkan oleh unsur
yang berseliih satu oktaf yakni unsur ke-1 dan unsur ke-8 serta unsur ke-2 dan unsur ke-9.
Daftar unsur yang berhasil dikelompokkan berdasarkan hukum oktaf oleh Newlands ditunjukkan
pada tabel berikut.
Tabel: Oktaf Newlands
Hukum oktaf Newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur dengan massa atom
relatif sampai 20 (kalsium). Kemiripan sifat terlalu dipaksakan apabila pengelompokan
dilanjutkan. Gambar.3 John Alexander Reina Newlands
4) Hukum Periodik Mendeleyev-Lothar Meyer
Penyusunan unsur berdasarkan pada kenaikan massa atom ternyata diikuti perubahan
sifat secara periodik. Lothar Meyer mendasarkan pada sifat kimia. Ternyata menghasilkan
penemuan yang mirip. Hukum Periodik Modern dikemukakan oleh Mosseley. Unsur disusun
menurut kenaikan nomor atom, diikuti perubahan sifat secara periodic. Sifat unsur berhubungan
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
5
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
dengan konfigurasi elektron, konfigurasi electron berdasarkan nomor atomnya. Hukum Periodik
Modern disebut Sistem Periodik bentuk panjang.
Dmitri Ivanovich Mendeleev pada tahun 1869 melakukan pengamatan terhadap 63 unsur
yang sudah dikenal dan mendapatkan hasil bahwa sifat unsur merupakan fungsi periodik dari
massa atom relatifnya. Sifat tertentu akan berulang secara periodik apabila unsurunsur disusun
berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Mendeleev selanjutnya menempatkan unsur-unsur
dengan kemiripan sifat pada satu lajur vertikal yang disebut golongan. Unsur-unsur juga disusun
berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya dan ditempatkan dalam satu lajur yang disebut
periode.
Gambar: Dmitri Ivanovich Mendeleev
Banyak ide pengelompokan unsur yang lain yang diajukan tetapi tidak memuaskan masyarakat
ilmiah waktu itu. Namun, teori yang diusulkan oleh kimiawan Rusia Dmitrij Ivanovich
Mendeleev (1834-1907), dan secara independen oleh kimiawan Jerman Julius Lothar Meyer
(1830-1895) berbeda dengan usulan-usulan lain dan lebih persuasif. Keduanya mempunyai
pandangan sama sebagai berikut:
Pandangan Mendeleev dan Meyer
(1) Daftar unsur yang ada waktu itu mungkin belum lengkap.
(2) Diharapkan sifat unsur bervariasi secara sistematik. Jadi sifat unusr yang belum diketahui
dapat diprediksi.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
6
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Awalnya teori Mendeleev gagal menarik perhatian. Namun, di tahun 1875, ditunjukkan
bahwa unsur baru galium ditemukan oleh kimiawan Perancis Paul Emile Lecoq de Boisbaudran
(1838- 1912) ternyata bukan lain adalah eka-aluminum yang keberadaan dan sifatnya telah
diprediksikan oleh Mendeleev. Jadi, signifikansi teori Mendeleev dan Meyer secara perlahan
diterima. Tabel 5.2 memberikan sifat yang diprediksi oleh Mendeleev untuk unsur yang saat itu
belum diketahui ekasilikon dan sifat germanium yang ditemukan oleh kimiawan Jerman
Clemens Alexander Winkler (1838-1904).
Tabel 5.2 Prediksi sifat unsu eka-silikon oleh Mendeleev dan perbandingannya dengan
sifat yang kemudian ditemukan.
Sifat
Eka Silicon
Germanium
Massa atom relative
72
72,32
Rapat massa
5,5
5,47
Volume atom
13
13,22
Valensi
4
4
Kalor jenis
0,073
0,076
Rapat jenis dioksida
4,7
4,703
Titik didih tetrakhlorida (°C)
100
86
Mendeleev mempublikasikan tabel yang dapat dianggap sebagai asal mula tabel periodik
modern. Dalam menyiapkan tabelnya, Mendeleev awalnya menyusun unsur berdasarkan urutan
massa atomnya, sebagaimana pendahulunya. Namun, ia menyatakan keperiodikan sifat, dan
kadang menyusun ulang unsur-unsur, yang berakibat membalikkan urutan massa atom. Lebih
lanjut, situasinya diperumit sebab prosedur menentukan massa atom belum distandarkan, dan
kadang kimiawan mungkin menggunakan massa atom yang berbeda untuk unsur yang sama.
Dilema ini secara perlahan diatasi setelah International Chemical Congress11 pertama yang
dihadiri oleh Mendeleev, namun kesukaran-kesukaran tetap ada. Dengan mendasarkan pada
valensi dalam menentukan massa atom, Mendeleev sedikit banyak menyelesaikan masalah
(Tabel 5.3).
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
7
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Tabel 5.3 Tabel Periodik awal Mendeleev (1869).
Sistem periodik yang disusun Mendeleev dapat dilihat pada tabel berikut:
Sistem Periodik Mendeleev Mendeleev meletakkan beberapa unsur menyimpang dari aturan
urutan massa agar unsur-unsur tersebut cocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel,
membetulkan kesalahan beberapa nilai massa atom, dan meramalkan keberadaan dan sifat-sifat
beberapa unsur baru dalam sel-sel kosong di tabelnya. Keputusan Mendeleev itu belakangan
terbukti benar dengan ditemukannya struktur elektronik unsur-unsur pada akhir abad ke-19 dan
awal abad ke-20. Mendeleev sengaja mengosong-kan beberapa tempat untuk menetapkan
kemiripan sifat dalam golongan. Beberapa kotak juga sengaja dikosongkan karena Mendeleev
yakin masih ada unsur yang belum dikenal karena belum ditemukan. Salah satu unsur baru yang
sesuai dengan ramalan Mendeleev adalah germanium yang sebelumnya diberi nama ekasilikon
oleh Mendeleev.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
8
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
5) Sistem Periodik Modern/Bentuk Panjang
Sistem periodik ini merupakan hasil penyempurnaan sistem periodik Mendeleyev,
disusun oleh H. G. J. Mosseley, terdiri atas lajur vertikal atau golongan dan baris horizontal atau
periode. Sistem periodik panjang digambarkan sebagai berikut :
Dasar penyusunan ssistem periodik modern berdasarkan hasil penelitian Henry Moseley
yaitu sifat dasar atom ditentukan nomor atomnya Sistem periodik modern terdiri atas dua lajur
vertikal (disebut golongan unsur) dan lajur horizontal (disebut periode unsur). Dalam satu
periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya, dalam satu golongan disusun berdasarkan
kemiripan sifat. Sistem periodik modern tersusun atas 7 periode dan 18 golongan yang
terbagi menjadi 8 golongan utama atau golongan A dan 8 golongan transisi atau golongan B..
Sistem periodik unsur modern merupakan modifikasi dari sistem periodik Mendeleyev.
Perubahan dan penyempumaan dilakukan terhadap sistern periodik Mendeleyev terutama setelah
penemuan unsur-unsur gas mulia. Mendeleyev telah meletakan dasar-dasar yang memungkinkan
untuk perkembangan sistem periodik unsur.
Perkembangan terbaru mengenai atom menjelaskan bahwa atom dapat terbagi menjadi
partikel dasar atau partikel subatom. Atom selanjutnya diketahui tersusun oleh proton, elektron
dan netron. Jumlah proton merupakan sifat khas unsur. Setiap unsur mempunyai jumlah proton
tertentu yang berbeda dari unsur lain. Jumlah proton suatu unsur dinyatakan sebagai nomor
atom. Henry G. Moseley yang merupakan penemu cara menentukan nomor atom pada tahun
1914 kembali menemukan bahwa sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik nomor atomnya.
Pengelompokan yang disusun oleh Mendeleev merupakan susunan yang berdasarkan kenaikan
nomor atomnya. Penyusunan telurium dan iodin yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom
relatifnya
ternyata
sesuai
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
dengan
kenaikan
nomor
atomnya.
9
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Henry G. Moseley
Sistem Periodik Modern
Periode dan Golongan Sistem periodik modern tersusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan
kemiripan sifat. Lajur horisontal yang disebut periode 7 golongan yang didalamnya termasuk
unsur tansisi dalam dan transisi luar,
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
10
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
PERODE
JUMLAH UNSUR
NO.ATOM DARI
1
2
1-2
2
8
2 - 10
3
8
11 - 18
4
18
19 - 36
5
18
37 - 54
6
32
55 - 86
7
32
87 - 118 (ada unsur yang belum
ditemukan)
dan tersusun berdasarkan kenaikan nomor atom sedangkan lajur vertikal yang disebut
golongan tersusun berdasarkan kemiripan sifat. Unsur golongan A disebut golongan utama
sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan dapat diberi tanda nomor 1 sampai
18 berurutan dari kiri ke kanan. Berdasarkan penomoran ini, golongan transisi mempunyai
nomor 3 sampai 12. Nomor golongan dirulis dengan Angka Romawi. Golongan-golongan B
terletak antara golongan IIA dan IIIA. Golongan VIIIB terdiri atas 3 kolom vertikal. Sistem
periodik modern tersusun atas 7 periode dan 18 golongan yang terbagi menjadi 8 golongan
utama atau golongan A dan 8 golongan transisi atau golongan B.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
11
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
BAB II
SUSUNAN SISTEM PERIODIK
Sistem periodik unsur modern yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang, terdiri
atas 7 periode dan 8 golongan. Periode 1, 2, dan 3 disebut periode pendek karena berisi sedikit
unsur, sedangkan periode lainnya disebut periode panjang. Golongan terbagi atas golongan A
dan golongan B. Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B
disebut golongan transisi. Golongan-golongan B terletak antara golongan IIA dan IIIA.
Golongan B mulai terdapat pada periode 4.
Dalam sistem periodik unsur yang terbaru, golongan ditandai dengan golongan 1 sampai
dengan golongan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini, maka unsur transisi
terletak pada golongan 3 sampai dengan golongan 12. Hidrogen ditempatkan dalam golongan
IA, terutama karena mempunyai 1 elektron valensi. Akan tetapi, terdapat perbedaan sifat yang
cukup nyata antara hidrogen dengan unsur golongan IA lainnya. Hidrogen tergolong nonlogam,
sedangkan yang lainnya merupakan logam aktif. Dengan alasan tersebut, hidrogen kadangkadang ditempatkan terpisah di bagian atas system periodik unsur.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
12
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Tabel periodik secara terus menerus bertambah unsurnya setelah tabel periodik diusulkan
Mendeleev. Sementara, muncul berbagai masalah. Salah satu masalah penting adalah bagaimana
menangani gas mulia, unsur transisi dan unsur tanah jarang. Semua masalah ini dengan baik
diselesaikan dan membuat tabel periodik lebih bernilai. Tabel periodik, kitab suci kimia, harus
dirujuk secara rutin. Golongan baru gas mulia dengan mudah disisipkan di antara unsur positif
yang sangat reaktif, logam alkali (golongan 1) dan unsur negatif yang sangat reaktif, halogen
(golongan 7). Unsur logam transisi diakomodasi dalam tabel periodik dengan menyisipkan
periode panjang walaupun rasionalnya tidak terlalu jelas. Masalah yang nyata adalah lantanoid.
Lantanoid ditangani sebagai unsur “ekstra” dan ditempatkan secara marjinal di luar bagian utama
tabel periodik. Namun, sebenarnya prosedur ini tidak menyelesaikan masalah utama. Pertama,
mengapa unsure ekstra ini ada tidak jelas, bahkan lebih menjadi teka-teki adalah pertanyaan:
apakah ada batas jumlah unsur dalam tabel periodik? Karena ada unsur-unsur yang sangat mirip,
sangat sukar untuk memutuskan berapa banyak unsur dapat ada di alam. Teori Bohr dan
percobaan Moseley menghasilkan penyelesaian teoritik masalah-masalah ini.
Penjelasan tabel periodik dari periode pertama sampai periode ketiga dapat dijelaskan
dengan teori konfigurasi elektron yang dipaparkan di bab 4. Periode pertama (1H dan 2He)
berkaitan dengan proses memasuki orbital 1s. Demikian juga periode kedua (dari 3Li sampai
10Ne) berkaitan dengan pengisian orbital 1s, 2s dan 2p, dan periode ke-3 (dari 11Na sampai
18Ar) berkaitan dengan pengisian orbital 1s, 2s, 2p, 3s dan 3p. Periode panjang dimulai periode
ke-4. Penjelasan atas hal ini adalah karena bentuk orbital d yang berbeda drastis dari lingkaran,
dan jadi energi elektron 3d bahkan lebih tinggi dari 4s. Akibatnya, dalam periode ke-4, elektron
akan mengisi orbital 4s (19K dan 20Ca) segera setelah pengisian orbital 3s dan 3p, melompati
orbital 3d. Kemudian elektron mulai menempati orbital 3d. Proses ini berkaitan dengan sepuluh
unsur dari 21Sc sampai 30Zn. Proses pengisian orbital 4p Selanjutnya berkaitan dengan enam
unsur dari 31Ga sampai 36Kr. Inilah alasan mengapa periode ke-4 mengandung 18 unsur bukan
8. Energi elektron orbital 4f jauh lebih tinggi dari orbital 4d dan dengan demikian elektron 4f
tidak memainkan peran pada unsur periode ke-4.
Periode ke-5 mirip dengan periode ke-4. Elektron akan mengisi orbital 5s, 4d dan 5p
dalam urutan ini. Akibatnya periode ke-5 akan memiliki 18 unsur. Orbital 4f belum terlibat dan
inilah yang merupakan alasan mengapa jumlah unsur di periode 5 adalah 18. Jumlah unsur yang
dimasukkan dalam periode ke-6 berjumlah 32 sebab terlibat 7x2 = 14 unsur yang berkaitan
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
13
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
dengan pengisian orbital 4f. Awalnya elektron mengisi orbital 6s (55Cs dan 56Ba). Walaupun
ada bebrapa kekecualian, unsur dari 57La sampai 80Hg berkaitan dengan pengisian orbital 4f
dan kemudian 5d. Deret lantanoid (sampai 71Lu) unsur tanah jarang berkaitan dengan pengisian
orbital 4f. Setelah proses ini, enam unsur golongan utama (81Tl sampai 86Rn) mengikuti, hal ini
berkaitan dengan pengisian orbital 6p.
Periode ke-7 mulai dengan pengisian orbital 7s (87Fr dan 88Ra) diikuti dengan pengisian
orbital 5f menghasilkan deret aktinoid unsur tanah jarang (dari 89Ac sampai unsur no 103).
Dunia unsure akan meluas lebih lanjut, tetapi di antara unsur-unsur yang ada alami, unsur dengan
nomor atom terbesar adalah 92U. Unsur setelah 92U adalah unsur-unsur buatan dengan waktu
paruh yang sangat pendek. Sukar untuk meramalkan perpanjangan daftar unsur semacam ini,
tetapi sangat mungkin unsur baru akan sangat pendek waktu paruhnya.
2. Sistem periodik bentuk panjang terdiri atas :
a) Lajur vertikal yang disebut GOLONGAN dan ditulis dengan angka Romawi
Golongan terdiri dari :
1. Golongan Utama (Golongan A)
Golongan utama terdiri dari :
- Golongan IA : Golongan Alkali
- Golongan IIA : Golongan Alkali tanah
- Golongan IIIA : Golongan Aluminium
- Golongan IVA : Golongan Karbon
- Golongan VA : Golongan Nitrogen
- Golongan VIA : Golongan Kalkogen
- Golongan VIIA : Golongan Halogen
- Golongan VIIIA : Golongan Gas Mulia
2. Golongan Transisi (Golongan B)
Golongan transisi ( golongan B ) terdiri dari :
- Golongan Transisi (golongan B), yaitu golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB,
IB, dan IIB
- Golongan Transisi Dalam, ada dua deret yaitu :
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
14
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
� Deret Lantanida (unsur dalam deret ini mirip sifat dengan La)
57
� Deret Aktinida (unsur dalam deret ini mirip sifat dengan 89Ac)
Unsur yang berbeda dalam 1 golongan mempunyai persamaan sifat disebabkan
karena mempunyai elektron valensi (elektron dikulit terluar) yang sama.
b) Lajur Horizontal disebut periode dan ditulis dengan angka Arab
- Periode 1, terdiri dari 2 buah unsur
- Periode 2, terdiri dari 8 buah unsur
- Periode 3, terdiri dari 8 buah unsur
- Periode 4, terdiri dari 18 buah unsur
- Periode 5, terdiri dari 18 buah unsur
- Periode 6, terdiri dari 32 buah unsur
- Periode 7, terdiri dari 23 buah unsur (belum lengkap)
c. Cara menentukan golongan dan periode suatu unsur
Unsur Golongan A
Cara menentukan golongan dan periode pada unsur golongan A adalah sebagai
berikut :
1. Membuat konfigurasi elektronnya
2. Menentukan elektron valensinya (untuk menentukan golongan)
3. Menentukan nomor kulit terluarnya (untuk menentukan periode)
Cara menghafal ke 118 unsur dapat dilakukan dengan cara modern, Begini caranya:
hi heli
berapa borong karung nitrooksida f nya?
nenek na magnet alam si pesan bilang
biar keluar kecap
secara tivi kromnya lagi mangan besi
coba nina cium seng
gambar dan gesek asal sebentar
keritingin juga rambut segera ya
zoro ama nobita mo teknologi baru
jadi rumahnya pada perak catnya
intinya
sebutkan telur yoda yang seksi
kesian bala cewek
prnya baru diminum
promo sama eros
bikin gado2
di tambah disko hot
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
15
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
eri temennya lucu
separuh tertawa keren
grosir pt emas yang raksasanya tali
timbul bisa polo atau renang asal francis
rada aktif tho
papa, urang nopi punya ama cemen
buku chef einstein feri mendapat nobel low
repot dubbing sibuk hasilnya boong
meta darma di ronsen dengan koper
untung uangku dan upahku kena hack
jadi septi datang oktober
dengan artian sebagai berikut:
hi heli = hidrogen helium litium
berapa borong karung nitrooksida f nya? = berilium boron karbon nitrogen oksigen flor
Nenek na magnet alam si pesan bilang = Neon natrium magnesium aluminium silikon pospor
belerang
Biar keluar kecap = Klorin Argon Kalium kalsium
Secara tivi kromnya lagi mangan besi = scandium titatium vanadium krom mangan besi
coba nina cium seng = cobalt nikel cuprum seng
gambar dan gesek asal sebentar = galium germanium arsenik selenium bromin
Keritingin juga rambut segera ya = Kripton rubidium strontium yttrium
zoro ama nobita mo teknologi baru = zirkonium niobium molibdenum teknetium ruthenium
jadi rumahnya pada perak catnya = rhodium palladium perak cadmium
intinya = indium timah
sebutkan telur yoda yang seksi = stibium telurium yodium xenon
kesian bala cewek = cesium barium lantanum cerium
prnya baru diminum = praseodimium neodimium
promo sama eros = prometium samarium eropium
bikin gado2 = gadolinium
ditambah disko hot = terbium disporsium holmium
eri temannya lucu = erbium tulium yterbium lutetium
separuh tertawa keren = ha(l)fnium tantalum wolfram renium
grosir pt emas yang raksasanya tali = osmium iridium platinum emas air raksa talium
timbul bisa polo atau renang asal francis = timbal bismuth polonium astatin radon francium
rada aktif tho = radium aktinium thorium
papa, urang nopi punya ama cemen = protaktinium uranium neptunium plutonium americium
curium
buku chef einstein feri mendapat nobel low = berkelium californium einsteinium fermium
mendelevium nobelium lowrencium
repot dubbing sibuk hasilnya boong = rutherfordium dubnium seaborgium hassium bohrium
meta darma di ronsen dengan koper = metnerium darmstatium ronsenium copernicium
untung uangku dan upahku kena hack = ununtrium ununkuadium ununpentium ununhexium
jadi septi datang oktober = ununseptium ununoctium
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
16
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
BAB III
ARTI GOLONGAN DAN PERIODA
1. PERIODA
Sistem periodik unsur modern mempunyai 7 periode. Unsur-unsur yang mempunyai jumlah
kulit yang sama pada konfigurasi elektronnya, terletak pada periode yang sama.
Nomor periode = jumlah kulit
Periode
Jumlah unsur
1
2
2
8
3
8
4
18
5
18
6
32
7
Belum Penuh
Unsur-unsur yang hanya mempunyai satu kulit terletak pada periode pertama (baris
paling atas). Unsur-unsur yang mempunyai dua kulit terletak pada periode kedua (baris kedua),
dan seterusnya.
Contoh:
• 5B : 1s2, 2s2, 2p1 periode 2
• 15P : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3 periode 3
• 25Mn : [Ar], 3d5, 4s2 periode 4
• 35Br : [Ar], 3d10, 4s2, 4p5 periode 4
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
17
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Dari contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa untuk menentukan nomor periode suatu
unsur dapat diambil dari nomor kulit paling besar. Dengan berkembangnya pengetahuan tentang
struktur atom, telah dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat unsur ditentukan oleh konfigurasi
elektronnya, terutama oleh elektron valensi. Unsur-unsur yang memiliki struktur elektron terluar
(elektron valensi) yang sama ditempatkan pada golongan (kolom) yang sama. Dengan demikian,
unsur-unsur yang segolongan memiliki sifat-sifat kimia yang sama. Penentuan nomor golongan
tidaklah sesederhana seperti penentuan nomor periode. Distribusi elektron-elektron terluar pada
subkulit s, p, d, dan f sangatlah menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur
2. GOLONGAN
Sistem periodik unsur modern mempunyai 8 golongan utama (A). Unsur-unsur pada
sistem periodik modern yang mempunyai electron valensi (elektron kulit terluar) sama pada
konfigurasi elektronnya, maka unsur-unsur tersebut terletak pada golongan yang sama (golongan
utama/A).
Nomor golongan = jumlah elektron valensi
Golongan Utama
Nama Golongan
Jumlah Elektron Valensi
IA
ALKALI
1
IIA
ALKALI TANAH
2
IIIA
BORON
3
IVA
KARBON
4
VA
NITROGEN
5
VIA
OKSIGEN
6
VIIA
HALOGEN
7
VIIIA
GAS MULIA
8
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
18
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Cara Penentuan Perioda Dan Golongan Suatu Unsur
1.
2.
3.
4.
Unsur dengan nomor atom 11, konfigurasinya : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
- n = 3, berarti periode 3 (kulit M).
- elektron valensi (terluar) 3s sebanyak 1 elektron, berarti termasuk golongan IA.
Unsur Ga dengan nomor atom 31, konfigurasinya : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s
3d 10 4p 1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- elektronvalensi 4s 2 4p 1, berarti golongan IIIA.
Unsur Sc dengan nomor atom 21, konfigurasinya : 1s
3d 1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d 1 4s 2 berarti golongan IIIB.
Unsur Fe dengan nomor atom 26, konfigurasinya : 1s
3d 10
2
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d 6 4s 2, berarti golongan VIII.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
19
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
BAB IV
SIFAT – SIFAT SISTIM PERIODIK
Beberapa sifat periodik yang akan dibicarakan di sini adalah jari-jari atom, energi ionisasi,
keelektronegatifan, afinitas elektron, sifat logam, dan titik leleh serta titik didih (Martin S. Silberberg,
2000).
1. Jari-jari Atom
Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit terluar. Bagi unsur-unsur yang segolongan,
jari-jari atom makin ke bawah makin besar sebab jumlah kulit yang dimiliki atom makin banyak,
sehingga kulit terluar makin jauh dari inti atom.
Jari-jari atom adalah jarak antara inti atom dan elektron pada kulit terluar.
Dalam satu periode dari kiri ke kanan makin kecil. Dalam satu golongan dari atas ke bawah
makin besar jari-jari atomnya.
Gambar 1.15 Jari-jari atom unsur-unsur dalam satu golongan, dari atas ke bawah makin besar.
Gambar 1.16 Jari-jari atom unsur-unsur dalam satu periode, dari kiri ke kanan makin kecil
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
20
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Unsur-unsur yang seperiode memiliki jumlah kulit yang sama. Akan tetapi, tidaklah berarti
mereka memiliki jari-jari atom yang sama pula. Semakin ke kanan letak unsur, proton dan elektron yang
dimiliki makin banyak, sehingga tarik-menarik inti dengan elektron makin kuat. Akibatnya, elektronelektron terluar tertarik lebih dekat ke arah inti. Jadi, bagi unsur-unsur yang seperiode, jari-jari atom
makin ke kanan makin kecil. Dalam satu golongan, konfigurasi unsur-unsur satu golongan mempunyai
jumlah elektron valensi sama dan jumlah kulit bertambah. Akibatnya, jarak elektron valensi dengan inti
semakin jauh, sehingga jari-jari atom dalam satu golongan makin ke bawah makin besar.
Jadi dapat disimpulkan:
1) Dalam satu golongan, jari-jari atom bertambah besar dari atas ke
bawah.
2) Dalam satu periode, jari-jari atom makin kecil dari kiri ke kanan.
Grafik hubungan antara jari-jari atom dan nomor atom adalah sebagai berikut :
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
21
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
2. ENERGI IONISASI
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar suatu
atom. Energi ionisasi ini dinyatakan dalam satuan kJ mol–1 atau energi minimum yang
diperlukan untuk melepas satu elektron dari suatu atom atau ion dalam wujud gas. Unsur-unsur
yang segolongan, energi ionisasinya makin ke bawah semakin kecil karena elektron terluar
makin jauh dari inti (gaya tarik inti makin lemah), sehingga elektron terluar makin mudah
dilepaskan. Sedangkan unsur-unsur yang seperiode, gaya tarik inti makin ke kanan makin kuat,
sehingga energi ionisasi pada umumnya makin ke kanan makin besar.
Ada beberapa perkecualian yang perlu diperhatikan. Golongan IIA, VA, dan VIIIA
ternyata mempunyai energi ionisasi yang sangat besar, bahkan lebih besar daripada 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
Bila unsur-unsur disusun sesuai dengan massa atomnya, sifat unsur atau senyawa
menunjukkan keperiodikan, dan pengamatan ini berujung pada penemuan hukum periodik.
Konfigurasi elektron unsur menentukan tidak hanya sifat kimia unsur tetapi juga sifat fisiknya.
Keperiodikan jelas ditunjukkan sebab energi ionisasi atom secara langsung ditentukan oleh
konfigurasi elektron.
Energi ionisasi didefinisikan sebagai kalor reaksi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan
electron dari atom netral, misalnya, untuk natrium:
Na(g) →Na+(g) + e- (5.1)
Energi ionisasi pertama, energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron pertama,
menunjukkan keperodikan yang sangat jelas sebagaimana terlihat di gambar 5.1. Untuk periode
manapun, energi ionisasi meningkat dengan meningkatnya nomor atom dan mencapai maksium
pada gas mulia. Daam golongan yang sama energi ionisasi menurun dengan naiknya nomor
atom. Kecenderungan seperti ini dapat dijelaskan dengan jumlah elektron valensi, muatan inti,
dan jumlah elektron dalam. Energi ionisasi kedua dan ketiga didefinisikan sebagai energi yang
diperlukan untuk memindahkan elektron kedua dan ketiga.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
22
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Gambar 5.1 Energi ionisasi pertama atom. Untuk setiap perioda, energi ionisai minimum untuk
logam alkali dan maksimumnya untuk gas mulia.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
23
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Contoh Soal.
Tiga atom memiliki konfigurasi elektron sebagai berikut
(1) 1s22s22p6
(2) 1s22s22p63s1
(3) 1s22s22p63s2
Manakah yang memiliki energi ionisasi tertinggi? Usulkan atom manakah yang energi
ionisasi keduanya tertinggi?
Jawab.
Atom (1) memiliki kulit penuh, dan akan memiliki enerhi ionisasi pertama tertinggi. Atom (2)
dan (3) berturut-turut adalah natrium dan magnesium. Elektron kedua yang akan dikeluarkan
adalah elektron 3s untuk Na dan elektron 3s untuk Mg. Anda dapat membayangkan bahwa
electron lebih luar akan lebih mudah dikeluarkan dibandingkan dengan elektron yang lebih
dalam.
3. AFINITAS ELEKTRON
Adalah besarnya energi yang dibebeaskan oleh suatu atom dalam bentuk gas pada
waktu menerima sebuah elektron. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin besar.
Dalam satu golongan dari atas ke bawah makin kecil.
Dapat ditulis :
- Makin besar afinitas elektron (makin negatif) berarti makin mudah menerima elektron.
- Makin kecil afinitas elektron (makin positif) makin sulit menerima elektron.
Afinitas elektron didefinisikan sebagai kalor reaksi saat elektron ditambahkan kepada
atom netral gas, yakni dalam reaksi.
F(g) + e¯ → F¯(g) (5.2)
Nilai positif mengindikasikan reaksi eksoterm, negatif menunjukkan reaksi endoterm.
Karena tidak terlalu banyak atom yang dapat ditambahi elektron pada fasa gas, data yang ada
terbatas jumlahnya dibandingkan jumlah data untuk energi ionisasi. Tabel 5.6 menunjukkan
bahwa afinitas elektron lebih besar untuk non logam daripada untuk logam.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
24
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Besarnya kenegativan(elektron) yang didefinisikan dengan keelektronegatifan (Tabel
5.7), yang merupakan ukuran kemampuan atom mengikat elektron. Kimiawan dari Amerika
Robert Sanderson Mulliken (1896-1986) mendefinisikan keelektronegativan sebanding dengan
rata-rata aritmatik energi ionisasi dan afinitas elektron.
Pauling mendefinisikan perbedaan keelektronegativan antara dua atom A dan B sebagai
perbedaan energi ikatan molekul diatomik AB, AA dan BB. Anggap D(A-B), D(A-A) dan D(BB) adalah energi ikatan masing-masing untuk AB, AA dan BB. D(A-B) lebih besar daripada
rata-rata geometri D(A-A) dan D(B-B). Hal ini karena molekul hetero-diatomik lebih stabil
daripada molekul homo-diatomik karena kontribusi struktur ionik. Akibatnya, Δ(A-B), yang
didefinisikan sebagai berikut, akan bernilai positif:
Δ(A-B) = D(A-B) - √D(A-A)D(B-B) > 0 (5.3)
Δ(A-B) akan lebih besar dengan membesarnya karakter ionik. Dengan menggunakan
nilai ini, Pauling mendefinisikan keelektronegativan x sebagai ukuran atom menarik elektron.
|xA - xB|= √D(A-B)
xA dan xB adalah keelektronegativan atom A dan B.
Apapun skala keelektronegativan yang dipilih, jelas bahwa keelektronegativan meningkat
dari kiri ke kanan dan menurun dari atas ke bawah. Keelketroegativan sangat bermanfaat untuk
memahami sifat kimia unsur.
Misalnya ada distribusi muatan yang tidak sama dalam ikatan A-B (xA > xB). Pasangan
muatan positif dan negatif ±q yang dipisahkan dengan jarak r akan membentuk dipol (listrik).
Arah dipol dapat direpresentasikan dengan panah yang mengarah ke pusat muatan negatif
dengan awal panah berpusat di pusat muatan positif. Besarnya dipol, rq, disebut momen dipol.
Momen dipol adalah besaran vektor dan besarnya adalah μ dan memiliki arah. Besarnya momen
dipol dapat ditentukan dengan percobaan tetapi arahnya tidak dapat. Momen dipol suatu molekul
(momen dipol molekul) adalah resultan vektor momen dipol ikatan-ikatan yang ada dalam
molekul. Bila ada simetri dalam molekul, momen dipol ikatan yang besar dapat menghilangkan
satu sama lain sehingga momen dipol molekul akan kecil atau bahkan nol.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
25
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Contoh Soal 5.3 Momen dipol ikatan dan momen dipol molekul.
(a) Jawab pertanyaan berikut tentang hidrogen khlorida HCl dan karbon tetrakhlorida CCl4.
Tunjukkan bagaimana arah momen dipol untuk tiap senyawa. Usulkan apakah senyawa ini
memiliki momen dipol atau tidak.
(b) Karbon dioksida CO2 dan sulfur trioksida SO3 tidak memiliki momen dipol molekul.
Usulkan struktur molekul senyawa-senyawa ini berdasarkan pengamatan ini.
Jawab.
(a) Arah momen dipol ikatan ditunjukkan di bawah ini. HCl memiliki dipol molekular,
sementara CCl4 tidak memiliki momen dipol sebab momen dipol ikatan akan
menghilangkan satu sama lain.
(b) Kedua senyawa harus simetris agar dipol ikatan C-O dan S-O yang besar akan saling
meniadakan. Jadi CO2 berbentuk linear sementara SO3 adalah segitiga.
4. KEELEKTRONEGATIFAN
Adalah suatu bilangan yang menyatakan kecederungan suatu unsur menarik elektron
dalam suatu ikatan kimia. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin besar. Dalam satu
golongan dari atas ke bawah makin kecil. Keelektronegatifan adalah kemampuan atau
kecenderungan suatu atom untuk menangkap atau menarik elektron dari atom lain. Misalnya,
fluorin memiliki kecenderungan menarik elektron lebih kuat daripada hidrogen. Jadi, dapat
disimpulkan bahwa keelektronegatifan fluorin lebih besar daripada hidrogen. Konsep
keelektronegatifan ini pertama kali diajukan oleh Linus Pauling (1901 – 1994) pada tahun 1932.
Unsur-unsur yang segolongan, keelektronegatifan makin ke bawah makin kecil sebab
gaya tarik inti makin lemah. Sedangkan unsur-unsur yang seperiode, keelektronegatifan makin
ke kanan makin besar. Akan tetapi perlu diingat bahwa golongan VIIIA tidak mempunyai
keelektronegatifan. Hal ini karena sudah memiliki 8 elektron di kulit terluar. Jadi
keelektronegatifan terbesar berada pada golongan VIIA.
Dapat ditulis :
- Makin besar keelektronegatifan, unsur cenderung makin mudah membentuk ion
negatif.
- Makin kecil keelektronegatifan, unsur cenderung makin sulit membentuk ion negatif,
tetapi cenderung makin mudah membentuk ion negatif.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
26
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
5. AFINITAS ELEKTRON
Afinitas elektron adalah energi yang menyertai proses penambahan 1elektron pada satu
atom netral dalam wujud gas, sehingga terbentuk ion bermuatan –1. Afinitas elektron juga
dinyatakan dalam kJ mol–1. Unsur yang memiliki afinitas elektron bertanda negatif, berarti
mempunyai kecenderungan lebih besar dalam menyerap electron daripada unsur yang afinitas
elektronnya bertanda positif. Makin negative nilai afinitas elektron, maka makin besar
kecenderungan unsur tersebut dalam menyerap elektron (kecenderungan membentuk ion
negatif).
Dari sifat ini dapat disimpulkan bahwa:
1) Dalam satu golongan, afinitas elektron cenderung berkurang dari
atas ke bawah.
2) Dalam satu periode, afinitas elektron cenderung bertambah dari
kiri ke kanan.
3) Kecuali unsur alkali tanah dan gas mulia, semua unsur golongan utama mempunyai afinitas
elektron bertanda negatif. Afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan halogen.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
27
TUGAS KIMIA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
Harga keelektronegatifan unsur-unsur dapat dilihat pada tabel berikut ini.
UNIVERSITAS BATANG HARI 2012/2013
28
Download