4-Sistem Periodik Unsur

SISTEM PERIODIK





Model tabel periodik
Dasar sistem periodik modern
Konfigurasi elektron
Cara penomoran golongan
Sifat periodik unsur: - Energi ionisasi
- Afinitas elektron
- Jari-Jari atom/Ukuran atom
- Elektronegatifitas
- Sifat kimia
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
1
SISTEM PERIODIK UNSUR
2
Tujuan: - Pengelompokan unsur-unsur
- Pengelompokan sifat-sifat umum
1. Sistem Triad Dobereiner (Dobereiner)
- Kelompok 3 unsur yang memiliki sifat yang mirip
- Disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatif
Litium
Kalsium
Klor
Natrium
Stronsium
Brom
Kalium
Barium
Iod
Ar Na = (Ar Li + Ar K)/2
Li = 6,94; Na = 22,99; K = 39,10
2. Hukum Oktaf Newland (John Newland)
- Kelompok 8 unsur, unsur 1 sama sifatnya dengan unsur ke-8,
unsur ke-2 sama dengan ke-9
- Disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatif
Li
Be
B
C
N
O
F
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ti
Cr
Mn
Fe
dst
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
3
3. Sistem Periodik Mendeleyev
- Kaitan sifat fisik unsur (terutama titik didih) dengan massa atom
relatifnya
- Sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya
atau sifat unsur = f(ArX) (Hukum periodik)
Hal penting dalam sistem mendeleyev :
 Dua unsur yang berdekatan massa atom relatifnya mempunyai selisih
paling kurang dua atau tiga satuan
 Terdapat kotak kosong untuk unsur yang belum ditemukan
 Dapat meramalkan unsur yang belum dikenal
 Dapat mengoreksi kesalahan pengukuran massa atom relatif
Kekurangan sistem perodik Mendeleyev :
 Panjang periode tidak sama
 Beberapa unsur tidak disusun berdasarkan kenaikan Ar nya
 Selisih massa unsur yang berurutan tidak selalu 2
 Valensi unsur yang lebih dari satu sulit diramalkan dari golongannya
 Anomali unsur hidrogen dari yang lain tidak dijelaskan
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
4
4. Sistem Periodik Moseley
- Menyempurnakan tabel Mendeleev, unsur-unsur disusun
berdasar kenaikan nomor atomnya (=jumlah protonnya)
5. Sistem Periodik modern/panjang
- Merupakan pengembangan tabel periodik Mendeleev yang
disempurnakan Moseley.
- Disusun berdasarkan kenaikan nomor atom atau konfigurasi
elektron (fungsi periodik dari nomor atomnya)
- Letak unsur ditentukan oleh orbital yang terisi paling akhir
- Terdapat 4 blok unsur: blok s, p, d dan blok f.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
5
II. DASAR SISTEM PERIODIK MODERN
Elektron valensi → jumlah elektron pada tingkat energi
terluar
Sistem periodik modern disusun berdasarkan :
- Konfigurasi elektron unsur
- Letak unsur ditentukan oleh orbital yang terisi paling
akhir.
4 macam orbital → 4 blok unsur (s,p,d,dan f)
Masing-masing blok mengandung beberapa baris :
1s s/d 7s…., 2p s/d 6p…., 3d s/d 5d…., 4f s/d 5f.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Tabel Periodik bentuk Panjang
1. Baris = periode (= kulit) : 1 - 7
 Periode pendek
: 1, 2, 3
 Periode panjang
: 4, 5, 6, 7
2. Kolom = golongan
 Utama (A) : IA – VIIIA (unsur blok s dan p)
 Transisi (B) : IB - VIIIB (unsur blok d dan f)
Unsur Gol IA → Gol. Alkali
Unsur Gol IA → Gol. Alkali tanah
Unsur Gol VIIA → Gol. Halogen
Unsur Gol VIIIA → Gol. Gas mulia




Jurusan Kimia FMIPA
Unsur blok s → pengisian elektron berakhir orbital s.
Unsur blok p → pengisian elektron berakhir orbital p.
Unsur blok d → pengisian elektron berakhir orbital d.
Unsur blok f → pengisian elektron berakhir orbital f.
Universitas Syiah Kuala
6
KONFIGURASI ELEKTRON
7
Untuk atom hidrogen
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
8
Konfigurasi Elektron
 Lebih rumit bila elektron yang terlibat lebih dari 1
 Elektron bagian dalam akan menggeser elektron lebih luar
dari muatan inti positif
 Tingkat energi yang berbeda untuk sub tingkat yang berbeda
pada bilangan kuantum tertentu.
Konfigurasi Elektron
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
1. Prinsip Aufbau (membangun)
9
 Untuk beberapa unsur, jumlah elektron dalam atom netral =
bilangan atom
 Pengisian orbital dimulai dari energi yang paling rendah ke energi
paling tinggi
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
2. Aturan Hund
10
 Jika 2 atau lebih orbital berada pada tingkat energi yang
sama, maka akan terdegenerasi (contoh orbital p: px, py, pz)
 Elektron tidak akan berpasangan bila orbital yang sama
tingkat energinya belum terisi penuh
Paramagnetik : tertarik dalam medan magnit (menunjukkan adanya
elektron yang tidak berpasangan
Diamagnetik
Jurusan Kimia FMIPA
: ditolak oleh medan magnit (menunjukkan semua
elektron berpasangan)
Universitas Syiah Kuala
3. Prinsip eksklusi Pauli (larangan Pauli)
11
 Tidak ada dua elektron yang memiliki ke-4 bilangan kuantum yang
sama
 Bilangan kuantum ke-4 dinyatakan sebagai +1/2 untuk elektron
yang pertama dan -1/2 untuk elektron yang ke-2.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Menulis Konfigurasi Elektron
12
Contoh:
Bentuk singkat:
Menulis Konfigurasi Elektron untuk ion:
1. Mulai dengan konfigurasi keadaan dasar untuk atom
2. Untuk kation, hilangkan 1 elektron terluar yang sama dengan
muatannya
3. Untuk anion, tambahkan satu elektron pada kulit terluar.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
13
Contoh:
1. Tuliskan konfigurasi elektron untuk Cl• Pertama tuliskan konfigurasi elektron untuk klor
Cl-: [Ne] 3s2 3p5
• Karena muatannya -1, tambahkan 1 elektron
Cl- : [Ne] 3s2 3p6 atau [Ar]
2. Tuliskan konfigurasi elektron untuk Ba2+
• Pertama tuliskan konfigurasi elektron untuk Barium
Ba [Xe] 6s2
• Karena muatannya +2, kurangkan 2 elektron
Ba [Xe] atau [Kr] 3d10 4s2 4p6
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
14
Nilai bilangan kuantum (n) yang terbesar atau
kulit terluarnya → perioda
Contoh konfigurasi elektron
2 2S2 2p3  golongan VA perioda 2
X
:
1s
7
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
15
Isotop : unsur yang nomor atomnya sama, tetapi berbeda bilangan
massanya.
Contoh: Isotop oksigen: 816 O ; 817 O ; 818 O
Isobar : unsur yang bilangan massanya sama, tetapi berbeda nomor
atomnya.
Contoh: 27 59 CO dengan 2859 Ni
Isoton : unsur dengan jumlah neutron yang sama.
Contoh: 613 C dengan 714 N
Iso elektron: atom/ion dengan jumlah elektron yang sama.
Contoh: Na+ dengan Mg2+
K+ dengan Ar
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
SOAL-SOAL
16
1. Identifikasi struktur atom dan sifat-sifat periodik
Ion X3- memilki konfigurasi elektron yang sama dengan atom Ar-18, jumlah
proton, elektron dan letak unsur X pada SPU adalah ….
• 15, 15, golongan IIIA, Periode 2
d. 18, 15, golongan IIIA, Periode 3
• 15, 18, golongan IIIA, Periode 2
e. 18, 18, golongan IIIA. Periode 3
• 15, 18, golongan IIIA, periode 3
2. Unsur Na, P, dan Cl masing-masing dengan nomor atom 11, 15 dan 17 pada
tabel periodik unsur mempunyai kesamaan . . . .
a. nomor atomnya
d. nomor kulitnya
b. massa atomnya
e. elektron valensinya
c. jumlah elektronnya
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
17
3. Masing-masing unsur A, B, C, D dan E di bawah ini mempunyai konfigurasi
elektron sebagai berikut :
A = 1s2 2s2 2p6 3s2
B = 1s2 2s2 2p6 3s1
C = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
D = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 10 4s2
E = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 10 4s2 4p6 5s2
Pasangan yang merupakan unsur-unsur dari satu golongan yang sama
adalah:
A. A dan E
D. A dan C
B. A dan B
E. D dan E
C. A dan D
4. Unsur dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 adalah unsur yang …
(1). Termasuk golongan gas mulia
(2). Energi ionisasinya tinggi
(3) Sukar bereaksi
(4) Berada dalam bentuk atomnya
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
18
5. Perhatikan data jumlah partikel pada unsur-unsur berikut!
Unsur-unsur yang merupakan isotop adalah . . . .
a.P dan Q
b.Q dan R
c.S dan T
Unsur
P
Q
R
S
T
Jurusan Kimia FMIPA
Proton
8
10
10
11
11
Neutron
8
8
10
12
13
d. R dan S
e. Q dan T
Elektron
8
10
10
11
11
Universitas Syiah Kuala
SIFAT PERIODIK UNSUR
19
Energi Ionisasi
Afinitas Elektron
Sifat Periodik
Unsur
Jari-Jari Atom
Elektronegatifitas
Sifat
Kimia/Reaktifitas
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Energi ionisasi = Potensial ionisasi
20
 adalah energi minimum yang diperlukan untuk
melepaskan satu elektron dari atom berwujud gas pada
keadaan dasarnya.
X(g)  X+ (g) + eU = +
Energi ionisasi dipengaruhi oleh jumlah inti dan elektron
• Secara umum dari kiri ke kanan (unsur dalam 1 periode), energi
ionisasi semakin besar, karena gaya tarik inti dengan elektron semakin
besar.
• Secara umum dari atas ke bawah (unsur dalam 1 golongan), energi
ionisasi semakin kecil karena meningkatnya jarak elektron pada kulit
terluar dengan inti atom
• Energi ionisasi unsur transisi dalam 1 periode, hanya menunjukkan
sedikit perbedaan
• Energi ionisasi menurun drastis pada periode yang baru (dengan
bertambahnya bilangan kuantum utama, bertambahnya jarak).
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Sifat periodik Energi ionisasi
21
Mengisi kulit n=1
Energi ionisasi (kJ)
Mengisi kulit n=2
Mengisi kulit n=3
Mengisi kulit n=4
Mengisi kulit n=5
Nomor atom
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
22
Energi ionisasi I jauh lebih kecil dari energi ionisasi II
Contoh:
Pada atom He:
Atom He: Energi ionisasi I = 2372 kJ
Ion He+: Energi ionisasi II = 5248 kJ
Pada atom energi berasal dari:
1. Energi kinetik dari elektron yang mengelilingi inti atom
2. Eneri potensial yang disebabkan gaya tarik menarik antara inti dan
elektron
3. Energi potensial yang disebabkan gaya tolak menolak antar elektron
• Pada Atom He terdapat gaya tolak menolak antar elektron, pada ion
He+ tidak terdapat gaya tolak menolak antar elektron.
• Pada atom He gaya tarik antara inti dan elektron < gaya tarik antara
inti dan elektron pada He+
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Energi ionisasi I, II dan III
Jurusan Kimia FMIPA
23
Atom
Energi
ionisasi I
Energi
ionisasi II
Energi
ionisasi III
H
1312
He
2731
5247
Li
520
7297
11810
Be
900
1757
14840
B
800
2430
3569
C
1086
2352
4619
N
1402
2857
4577
O
1314
3391
5301
F
1681
3375
6045
Ne
2080
3963
6276
Universitas Syiah Kuala
Afinitas Elektron
24
 perubahan energi yang terjadi ketika suatu elektron diterima oleh atom
suatu unsur dalam keadaan gas untuk membentuk anion.
X (g) + e-
X-(g)
F (g) + e-
X-(g)
H = -328 kJ/mol
O (g) + e-
O-(g)
H = -141 kJ/mol
 Sifat periodik: dari kiri ke kanan sifat unsur dalam 1 periode
afinitas elektron semakin meningkat, muatan inti meningkat,
lebih eksotermis
 Sifat periodik: dari ataas ke bawah dalam 1 golongan, afinitas
elektron semakin kecil
 Nilai afinitas elektron tertinggi dimiliki oleh halogen
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Sifat periodik Afinitas elektron
Afinitas elektron (kJ/mol)
25
Nomor atom
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Jari-Jari (Ukuran Atom)
26
-Jari-Jari Atom, Jari-jari Kovalen, setengah jarak inti dua
atom yang sama dalam ikatan kovalen tunggal
Dua buah atom Br terikat dengan panjang ikatan 2.86 Å, sehingga
jari-jari kovalen Br adalah 1.43 Å.
2.86 Å
1.43 Å 1.43 Å
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Sifat Periodik Jari-Jari Atom
27
• Dalam satu golongan: Makin ke bawah jari-jari atom semakin besar
(elektron valensi menempati orbital yang berjarak makin jauh dari
inti)
• Dalam satu periode: makin ke kanan jari-jari atom semakin kecil
(gaya tarik menarik inti terhadap elektron semakin besar)
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Jari-Jari Atom (pm)
Plot jari-jari atom terhadap nomor atomnya
Nomor atom
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
28
Jari-jari Ion
29
= jarak antara inti kation dengan anion yang
berdekatan.
• Jari-jari kation lebih kecil daripada jari-jari
atomnya, karena lepasnya elektron dan
meningkatnya gaya tarik inti terhadap elektron. Jarak antar inti atom: 205 pm
• Jari-jari anion lebih besar daripada jari-jari
atomnya, karena meningkatnya efek shielding
terhadap gaya tarik inti atom
• Jari-jari ion dalam 1 golongan meningkat karena
meningkatnya bilangan kuantum utama, n
(kulit), Zeff konstan.
• Jari-jari ion dalam deret isoelektronik menurun,
jumlah elektron sama , Zeff meningkat.
• Untuk unsur yang dapat membentuk lebih dari 1
muatan positif, makin besar muatan positif
makin kecil jari-jari ionnya (rFe3+ < rFe2+)
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
ELEKTRONEGATIFITAS (X)
30
= kecenderungan/kemampuan atom untuk menarik elektron ke arah
dirinya (dalam suatu molekul)
 Skala = 0 - 4
 Secara umum: logam mudah melepas elektron sehingga memiliki

elektronegatifitas rendah . Non logam mudah menerima elektron
sehingga elektronegatifitasnya tinggi.
Elektronegatifitaas dipengaruhi oleh muatan inti (Jumlah proton),
jumlah dan lokasi elektron.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Skala Elektronegatifitas Pauling
31
H
2.20
He
Li Be
0.98 1.57
B
C
N
O
F
Ne
2.04 2.55 3.04 3.44 3.98
Na Mg
0.93 1.31
Al
Si
P
S
Cl
1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
Ar
K
Ca Sc
Ti
V
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
0.82 1.00 1.36 1.54 1.63 1.66 1.55 1.83 1.88 1.91 1.90 1.65 1.81 2.01 2.18 2.55 2.96 3.00
Rb Sr
Y
Zr Nb Mo Tc
0.82 0.95 1.22 1.33 1.6 2.16 1.9
Ru Rh Pd Ag Cd In
Sn Sb Te
I
Xe
2.2 2.28 2.20 1.93 1.69 1.78 1.96 2.05 2.1 2.66 2.60
Cs Ba
0.79 0.89
*
Hf
1.3
Ta W Re
1.5 2.36 1.9
Os
Ir
Pt Au Hg Tl Pb Bi Po
2.2 2.20 2.28 2.54 2.00 1.62 1.87 2.02 2.0
At
2.2
Fr
0.7
**
Rf
Db
Hs
Uus Uuo
Ra
0.9
Lantanida
Aktinida
Jurusan Kimia FMIPA
Mt
Ds
Rg
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu
1.1 1.12 1.13 1.14 1.13 1.17 1.2
Gd
1.2
Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
1.1 1.22 1.23 1.24 1.25 1.1 1.27
Ac
1.1
Th
1.3
Sg
Bh
Pa
U Np Pu Am Cm Bk
1.5 1.38 1.36 1.28 1.13 1.28 1.3
Cn
Cf
1.3
Uut
Es
1.3
Fl
Fm
1.3
Uup
Md
1.3
Lv
No
1.3
Rn
2.2
Lr
1.3
Universitas Syiah Kuala
Jari-jari ion, deret isoelektronik
proton
elektron
Li+1
3
2
dan
Be+2
4
2
32
P-3 dan S-2
15
16
18
18
r Be2+ < rLi+
rS2- < rP3Al3+ , Mg2+ , Na+ , Ne ,F- , O2- , N3Elektron = 10
Konfigurasi: 1s22s22p6
rMg2+ < rNa+ < rF- < rO2-
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
REAKTIFITAS
33
• Reaktivitas : kecenderungan suatu atom untuk
•
•
bereaksi
logam : melepas elektron ketika bereaksi, sehingga
reaktifitasnya berdasarkan pada energi ionisasi
paling rendah. Energi ionisasi rendah = reaktifitas
tinggi
Non logam: menerima elektron ketika bereaksi,
sehingga reaktifitas non logam berdasarkan
elektronegatifitas yang tinggi (elektronegatifitas
tinggi/besar = reaktifitas tinggi)
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Deret reaktifitas/aktifitas
34
Kalium
Natrium
Calsium
Magnesium
Aluminium
Karbon
Zinc
Besi
Timbal
Tembaga
Perak
Emas
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
35
Reaksi logam dengan air
 Na ,K dan Li bereaksi dengan sangat cepat dengan air
dingin
2Na(s)+2H2O(l)  H2(g) +2NaOH(aq)
 Ca bereaksi agak lambat dengan air dingin
Ca (s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) + H2(g)
 Mg, Zn dan Fe tidak bereaksi dengan air dingin tetapi
bereaksi dengan air panas atau uap air.
Mg + H2O MgO + H2
 Logam Cu, Ag, Au tidak akan bereaksi dengan air.
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
36
Reaksi logam dengan asam encer
•
•
•
Logam bereaksi dengan asam encer menghasilkan garam +
gas hidrogen
Logam yang terletak di bagian atas deret reaktifitas sangat
aktif. Berbahaya menambahkan logam tersebut ke asam.
Contoh: Na, K, Li dan Ca
Logam Mg sampai Fe bereaksi dengan hebat dengan asam
dingin menghasilkan garam dan gas hidrogen.
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
•
Aluminium bereaksi dengan lambat karena terdapatnya
lapisan Al2O3 yang menutupi permukaannamun bereaksi
dengan cepat jika dipanaskan
• Zn dan Fe hanya dapat bereaksi dengan larutan asam yang
dipanaskan
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Trend/Kecenderungan Sifat Periodik Unsur
37
Afinitas Elektron
Energi Ionisasi
Semi logam/ metaloid
Jari-Jari Atom
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala
Afinitas elektron
Logam
Energi Ionisasi
Jari-Jari Atom
Nonlogam