Struktur Atom dan Sistem Periodik

Struktur Atom dan Sistem Periodik
A. Struktur Atom
1. Perkembangan teori atom
2. Partikel Penyusun Atom
3. Isotop, isobar, isoton
4. Konfigurasi elektron dalam atom
5. Elektron valensi dan jumlah kulit
B. Sistem Periodik
1. Perkembangan penggolongan unsur
2. Sistem Periodik Unsur
3. Sifat-sifat unsur
4. Sifat-sifat periodik unsur
A. Kegiatan Belajar 1: Struktur Atom
1.
Tujuan Pembelajaran
Setelah melakukan kegiatan belajar ini diharapkan siswa dapat:
a. Menjelaskan teori dan model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr dan
teori atom modern
b. Menjelaskan kelebihan dan kelemahan masing-masing teori atom
c. Mengidentifikasi model atom masing-masing teori atom
d. Mengidentifikasi muatan dan massa partikel dasar atom dan susunanya di
dalam atom
e. Menentukan nomor atom dan nomor massa jika diketahui partikel dasar
atau sebaliknya
f.
Mengelompokkan kelompok atom-atom ke dalam isotop, isobar dan isoton.
g. Menyusun elektron-elektron di dalam atom berdasarkan aturan konfigurasi
elektron.
h. Menentukan elektron valensi dan jumlah kulit berdasarkan konfigurasi
elektron.
2.
Uraian Materi
a. Perkembangan Teori Atom
b. Partikel Penyusun Atom
c. Isotop, Isobar dan Isoton
d. Konfigurasi Elektron
3.
Jejak Konsep
a. Perkembangan Teori Atom
Jika anda memotong sebatang kapur tulis menjadi dua bagian kemudian
dipotong lagi menjadi dua bagian dan seterusnya sampai tidak bisa di bagi
lagi sehingga menjadi bagian yang paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi
maka dari sinilah berkembang konsep atom.
Atom berasal dari bahasa Yunani atomos yang terdiri dari dua kata yaitu:
a
: berarti tidak
tomos
: terbagi
Berarti atomos adalah sesuatu yang tidak dapat terbagi
Selanjutnya defenisi atom semakin berkembang setelah didasari dengan
hukum-hukum dasar fisika yang yang disebut teori atom modern dan
dimulai oleh teori atom Dalton sebagaimana penjelasan berikut:
1) Teori Atom Dalton
Dalton (1803) merumuskan defenisi atom berdasarkan teori sebagai
berikut:
 Semua materi tersusun dari partikel-partikel kecil yang tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan yang disebut dengan atom.
 Atom-atom unsur sejenis adalah sama tetapi atom-atom unsur tidak
sejenis tidak sama.
 Selama reaksi kimia, atom-atom dapat bergabung membentuk
kombinasi atom-atom (molekul) atau kombinasi atom-atom dapat
diuraikan menjadi atom-atom atau:
Reaksi kimia adalah penataan ulang atom-atom tanpa merubah
atom
 Jika atom-atom membentuk molekul maka atom-atom ini akan
bergabung dengan perbandingan bulat sederhana.
Berdasarkan teorinya itu, Dalton mengusulkan model atom seperti bola
pejal sebagaimana gambar berikut:
Teori Atom Dalton tidak dapat menjelaskan suatu larutan dapat
menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin sebuah bola pejal
dapat menghantarkan arus listrik, padahal arus listrik adalah elektron
yang bergerak. Berarti ada partikel lain di dalam atom yang dapat
menghantarkan arus listrik.
2) Teori Atom Thomson
Teori atom Thomson diawali dengan penemuan elektron oleh Thomson
melalui percobaan tabung sinar katoda. Berdasarkan penemuan ini
Thomson menyimpulkan bahwa di dalam atom terdapat partikel lain
yang lebih keci yang dapat menghantarkan arus listrik yang disebut
elektron.
Selanjutnya Thomson mengusulkan model atom sebagai berikut:
 Atom adalah suatu materi berbentuk bola bermuatan positif dan di
dalamnya tersebar elektron-elektron (model roti kismis)
 Atom bersifat netral, yaitu jumlah muatan positif dan jumlah muatan
negatif sama.
Gambar model atom Thomson
3) Teori Atom Rutherford
Teori arom Rutherford diawali dengan penemuan proton oleh Rutherford
melalui percobaan hamburan sinar α sebagaimana bagan berikut:
Sinar α bermuatan +2 sehingga sering disebut juga sebagai inti helium
setelah dihamburkan ke permukaan lempengan logam emas (Au)
memberikan gejala yang dapat digolongkan ke dalam 3 kelompok yaitu:

Sinar α yang diteruskan (banyak, sedikit, sangat sedikit)

Sinar α yang dibelokkan (banyak, sedikit, sangat sedikit)

Sinar α yang dipantulkan (banyak, sedikit, sangat sedikit)
Berdasarkan hasil pengamatan diatas maka kita dapat menyimpulkan
percobaan
tersebut
sebagaimana
alur
berfikir
Rutherford
yang
melakukan percobaan tersebut dengan cara melengkapi isian di bawah
ini:
Karena sebagian besar partikel α dapat menembus lempeng logam
tanpa gangguan, berarti sebagian ……………… (kecil/besar)
volume atom merupakan ruang ……………………. (hampa/ penuh
isi).
Adanya sebagian kecil partikel α (yang massanya besar dan
bermuatan) yang dipantulkan kembali menunjukkan bahwa di dalam
aton terdapat bagian yang massanya ……………… (kecil/besar)
Karena adanya sebagian kecil partikel α dipantulkan kembali berarti
baian
atom
yang
massanya
……………….
(kecil/besar)
itu
ukurannya lebih ………………… (kecil/besar) dibandingkan dengan
atom.
Adanya sebagain kecil partikel α yang dibelokkan menunnjukkan
bahwa bagian atom yang ……………………… tadi bermuatan listrik
……………………….. (positif/negatif)
Bagian atom yang ………………… tadi tentunya terletak di bagian
………………… atom dan menjadi ……………… dari atom emas
Berdasarkan kesimpulan dari pengamatan di atas maka Rutherford
menyimpulkan teori atomnya sebagai berikut:
 Atom tersusun oleh inti yang bermuatan listrik ………………… dan
elektron-elektron beredar mengelilingi inti atom
 Sebagian besar volume atom merupakan ruang ………………
Hampir semua massa atom terdapat pada ……………….. atom
yang ukurannya sangat ………………. namun sangat rapat.
 Semua
proton
terkumpul
dalam
…………….
atom
dan
menyebabkan ………………. atom bermuatan …………………..
 Jumlah proton dalam ………………. atom sama dengan jumlah
…………….. yang mengelilingi ……………. sehinga atom bersifat
netral
Gambar model atom Rutherford
Menurut hukum fifika klasik, bahwa elektron yang berkerak mengelilingi
inti atom akan melepaskan energi dalam bentuk radiasi (teori Maxwell).
Akibatnya semakin lama energi elektron semakin berkurang dan habis
kemudian elektron kehabisan energi dan akhirnya jatuh ke inti
sebagaimana gambar berikut:
4) Teori Atom Bohr
Berdasarkan hasil pengamatannya pada spektrum garis atom hidrogen,
Niels Bohr memperbaiki teori atom Rutherford. Menurut Bohr, atom
bergerak mengelilingi inti atom (mengorbit) dalam tingkat energi
lintasan) tertentu yang disebut kulit K, L, M, N dan seterusnya. Secara
umum teori atom Bohr dirumuskan sebagai berikut:
 Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton (n=bermuatan
positif) dan elektron (bermuatan negatif) mengitari inti atom.
 Elektron-elektron yang mengitari inti atom berada pada tingkat
energi tertentu yang bergerak secara stasioner.
 Tingkat energi atau lintasan elektron yang paling dekat dengan inti
atom mempunyai tingkat energi terendah. Lintasan elektron yang
paling jauh dari inti atom mempunyai tingkat energi tertinggi.
 Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke lintasan yang
lain dengan menyerap atau melepaskan energi
Gambar model atom Bohr
Namun teori atom Bohr masih memiliki kelemahan di antaranya:

Hanya dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen (memiliki 1
proton dan 1 elektron) sedangkan spektrum atom yang memiliki
lebih dari 1 elektron tidak dapat dijelaskan

Tidak dapat menjelaskan mengapa spektrum atom hidrogen
memiliki garis-garis tambahan ketika dipengaruhi oleh medan
magnet.
5) Teori Atom Mekanika Kuantum
Ketidakmampuan teori atom Bohr menerangkan model atom selain atom
hidrogen dan gejala atom di dalam medan magnet disempurnakan oleh
beberapa ahli berikut:

Ahli fisika Prancis Louis de Broglie (1924) menjelaskan bahwa
selain bersifat sebagai partikel, elektron juga bersifat gelombang
(dualisme partikel gelombang)

Heisenberg (1927) mengemukakan azaz ketidakpastian bahwa
karena elektron bersifat gelombang maka posisi elektron tidak dapat
ditentukan secara pasti namun hanya bersifat kebolehjadian
(probabilitas).

Schorodinger (1927) merumuskan persamaan gelombang elektron
secara matematika dan menemukan bilangan kuantum.
Berdasarkan dasar teori yang ditemukan oleh para ahli di atas maka
dirumuskanlah teori atom mekanika kuantum sebagai berikut:

Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron
sedangkan elektron-elektron mengitari inti atom yan berada pada
orbital-orbital tertentu dan membentuk kulit atom (konsep orbital)

Orbital adalah suatu ruan yang berpeluan ditemukannya elektron

Kedudukan elektron di dalam orbital dinyatakan dengan bilangan
kuantum.
Gambar model atom mekanika kuantum
Untuk lebih memahami perkembangan teori atom yang telah dijelaskan
di atas, lengkapilah tabel berikut ini!
Teori
Atom
Dalton
Thom
son
Ruther
ford
Bohr
Mekanika
Kuantum
Teori
Kelemahan
Model/
Gambar
b. Partikel Penyusun Atom
1) Sifat Partikel Dasar
Seiring dengan perkembangan teori atom tidak terlepas dari penemuan
partikel dasar penyusun atom. Partikel dasar yang utama penyusun atom
sebagaimana tabel berikut:
Partikel/
Lambang
Penemu
Muatan
Relatif
Masssa
sma
gram
1
1,67 x 10-24
Proton (p)
Rutherford
+1
Coulomb
1,6 x 10-19
Neutron (n)
Chadwick
0
0
1
1,67 x 10-24
Elektron (e-)
Thomson
-1
-1,6 x 10-19
0
9,11 x 10-28
Ket: Proton dan neutron disebut nukleon karena merupakan partikel
penyusun inti atom.
2) Nomor Atom (z) dan Nomor Massa (A)
a) Notasi Atom
Untuk memahami notasi atom perhatikanlah contoh notasi untuk atom
Na sebagai berikut:
23
11
Nomor atom (z) Na
= 11 = jumlah proton Na
Nomor massa (A) Na
= 23 = jumlah proton + jumlah neutron
Maka notasi untuk suatu unsur X dengan nomor atom z dan nomor
massa A dapat ditulis:
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………..
Dimana:
X adalah : ……………………………………………..
z adalah : ……………………………………………..
A adalah : ……………………………………………..
b) Menentukan Jumlah Proton, Elektron dan Neutron dari Atom dan Ion
Menentukan Jumlah Proton, Elektron dan Neutron dari Atom
Contoh:
Tentukanlah jumlah proton, elektron dan neutron dari 42He
Jawab:
4
2He
maka,
z=2
p=z=2
Atom bersifat netral atau muatannya = 0
Maka: Jumlah e = jumlah p
e=p=2
A = 4 = p + n , maka
n=4–p=4–2=2
Jadi p = 2, e = 2, n = 2
Cotoh soal:
1. Tentukanlah jumlah p, e dan n dari atom-atom berikut:
a. 11H
b. 126C
c. 2412Mg
d. 6329Cu
2. Tentukan nomor atom dan nomor massa dari unsur yang inti
atomnya mengandung:

26 proton, 26 elektron dan 30 neutron

30 proton, 30 elektron dan 35 neutron
Jawab:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………....
Menentukan Jumlah Proton, Elektron dan Neutron dari Ion
Sebagaimana yang telah kita pelajari sebelumnya bahwa ion adalah
atom yang bermuatan listrik. Berdasarkan jenis muatannya maka
ion dogolongkan ke dalam ion …………… yang disebut …………….
dan ion …………………. yang disebut …………………….
Terbentuknya ion karena atom kekurangan atau kelebihan
elektron maka:

Ion positif terbentuk karena atom (kekurangan/ kelebihan)
elektron

Ion negatif terbentuk karena atom (kekurangan/ kelebihan)
elektron
Lengkapilah tabel berikut!
Atom/ ion
Atom 11H
Ion H+
Ion H-
p = ……
p = ……
p = ……
Jumlah
p, e, n
e = ……
e = ……
e = ……
n = ……
n = ……
n = ……
Jumlah
muatan
……….
……….
……….
Contoh soal:
Diketahui nomor atom (z) fosforus adalah 15 dan nomor massanya
(A) adalah 31. Tentukan jumlah proton, elektron dan neutron dalam
atom fosforus (P), ion P+2 dan ion P-3
Jawab:
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..
c. Isotop, Isobar dan Isoton
Lengkapilah tabel berikut untuk memahami defenisi isotop, isobar dan
isoton!
Isotop
No. Atom
No. Massa
Proton
Elektron
Neutron
20
21Ne
………
………
………
………
………
21
21Ne
………
………
………
………
………
22
21Ne
………
………
………
………
………
Isobar
No. Atom
No. Massa
Proton
Elektron
Neutron
14
6C
………
………
………
………
………
14
7N
………
………
………
………
………
No. Atom
No. Massa
Proton
Elektron
Neutron
Isoton
13
6C
………
………
………
………
………
14
7N
………
………
………
………
………
Kesimpulan tentang pengertian isotop, isobar dan isoton adalah:
Isotop
: ……………………………………………………………………………
Isobar
: ……………………………………………………………………………
Isoton
: ……………………………………………………………………………
Contoh soal:
Kelompokkanlah atom-atom di bawah ini ke dalam isotop, isobar dan
isoton!
1
1H
, 168O , 2311Na , 21H , 2412Mg , 188O , 31H , 126C , 2411Na , 146C
Jawab :
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………..
d. Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron adalah pengisian atau susunan elektron-elektron pada
kulit-kulit atom. Konfigurasi elektron memiliki aturan-aturan tertentu. Aturan
pengisian elektron pada atom sebagai berikut:
Elektron diisi dimulai dari tingkat energi paling rendah.
Jumlah maksimum elektron pada suatu kulit = 2n2 maka untuk,
Kulit K , n = 1  jumlah maks e = 2.12
=2
Kulit L , n = 2  jumlah maks e = ……..
= ……...
Kulit M, n = 3  jumlah maks e = ……..
= ……...
Kulit N , n = 4  jumlah maks e = ……..
= ……...
Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar (elektron valensi) adalah 8
Contoh soal:
Lengkapilah tabel berikut!
Konfigurasi elektron unsur-unsur dimana 1 ≤ z ≤ 20
Unsur
Jumlah
elektron
1H
2He
4.
Latihan
1
Konfigurasi Elektron Jumlah
Kulit
K
L
M
N
valensi
kulit
B. Kegiatan Belajar 2: Sistem Periodik
1.
Tujuan Pembelajaran
Setelah melakukan kegiatan belajar ini diharapkan siswa dapat:
a. Menjelaskan perkembangan penggolongan unsur dari yang paling
sederhana sampai sistem periodik unsur modern
b. Menjelaskan
dasar
penggolongan,
kelebihan
dan
kelemahan
penggolongan unsur berdasarkan triad Dobereiner, oktav Newland dan
sistem periodik Mendeleev
c. Menjelaskan dasar penggolongan dan kelebihan sistem periodik unsur
(SPU) modern.
d. Menjelaskan hubungan antara elektron valensi dengan nomor golongan
dan hubungan jumlah kulit dengan nomor periode
e. Menentukan posisi suatu unsur di dalam sistem periodik berdasarkan
konfigurasi elektron.
f.
Menentukan sifat kimia dan sifat fisika suatu unsur berdasarkan informasi
yang terdapat di dalam SPU
g. Menjelaskan sifat-sifat periodik unsur-unsur segolongan dan seperiode di
dalam SPU
2.
Uraian Materi
a. Perkembangan Penggolongan Unsur
b. Sistem Periodik Unsur
c. Sifat-sifat Unsur
d. Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif
e. Sifat-sifat Periodik
3.
Jejak Konsep
a. Perkembangan Sistem Periodik
Perhatikanlah gambar berikut:
Pernahkah kamu melihat tabel seperti itu? Tentunya masing-masing kamu
sudah memilikinnya dan kita sudah pernah menggunakannya untuk mencari
contoh-contoh unsur pada modul sebelumnya. Berdasarkan tabel itu
ternyata jumlah unsur di alam yang sudah ditemukan sudah lebih dari 100
unsur.
Tahukah kamu bagaimana tabel periodik tersebut tersusun hingga seperti
sekarang? Sebagaimana ketika kalian mempelajari makhluk hidup yang
sangat
banyak
di
dalam
ilmu
Biologi
maka
untuk
memudahkan
mempelajarinya para ahli Biologi berusaha mengelompokkan makhluk hidup
tersebut ke dalam filum, ordo, kelas, dan seterusnya hingga ke tingkat
spesies.
Begitu juga para ahli kimia, untuk memudahkan dalam memperlajari unsur
maka unsur yang banyak itu juga perlu digolong-golongkan. Proses
penggolongan unsur itu mengalami perkembangan dimulai dari yang paling
sederhana hingga yang lebih sempurna sebagaimana gambar di atas.
Marilah kita pelajari satu-persatu.
1) Penggolongan berdasarkan sifat logam dan nonlogam
Pada awalnya unsur hanya digolongkan ke dalam logam dan nonlogam
di mana unsur-unsur dimasukkan ke dalam logam jika dapat
menghantarkan arus listrik dan panas contohnya, tembaga (Cu), besi
(Fe), Perak (Ag), Platina (Pt) dan emas (Au). Jika unsur-unsur tersebut
tidak dapat menghantarkan arus listri dan panas digolongkan ke dalam
nonlogam contohnya, posfor, nitrogenm klorin, olsigen dan belerang.
Ternyata penggolongan ini kurang memuaskan karena adanya unsurunsur yang mempunyai sifat-sifat antara logam dan nonlogam seperti
silikon, arsen dan antimon.
2) Triad Dobereiner
J.W. Dobereiner (1817) menggolongkan unsur-unsur yang memiliki
kesamaan sifat. Masing-masing kelompok terdiri atas tiga unsur yang
disebut triad.
Dalam satu triad massa atom unsur yang terletak ditengan merupakan
harga rata-rata massa atom unsur pertama dan unsur ketiga. Penemuan
Dobereiner disebut dengan hukum Triad.
Contoh:
Li, Na, K
Ar. Li = 6,941
Ar. Na = 22,990
Ar. K = 39,102
Massa Na
= rata-rata massa Li dan K
= Ar. Li + Ar. K
2
= 6,941 + 39,102
2
= 23,021
Contoh soal:
Diketahui triad Ca, Sr, Ba. Ar. Ca = 40,08, Ba = 137,33
Tentukanlah massa atom relatif dari Sr!
Jawab:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….
3) Oktaf Newlands
John Newlands (1864), seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris,
menyusun unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Ia
mendapatkan bahwa unsur ke delapan memiliki sifat kimia mirip dengan
unusur pertama, unsur ke sembilan mirip dengan unsur ke dua dan
seterusnya. Sifat-sifat unsur ditemukan berkala atau periodik setelah 8
unsur yang disebut hukum oktaf.
Susunan unsur-unsur berdasarkan hukum oktaf Newlands dapat ditulis
sebagai berikut:
H
Li
F
Na Mg
Cl K
Be
Ca
B
C
N
O
Al Si
P
S
Cr Ti
Mn Fe
Berdasarkan hukum tersebut
unsur H, mirip dengan ………………..
unsur Na mirip dengan ……………….
Unsur O mirip dengan ………………
4) Sistem Periodik Mendeleev
Lothar Meyer (Jerman) dan Dimitri Mendeleev (Rusia) pada tahun1869
menggunakan prinsip dari oktaf Newlands untuk menggolongkan unsurunsur. Penggolongan dilakukan berdasarkan kenaikan massa atom dan
sifat unsur.
Kedua ahli kimia tersebut mendapatkan hasil daftar yang hampir sama,
Lothar Meyer lebih mengutamakan sifat-sifat kimia unsur sedangkan
Mendeleev
lebih
mengutamakan
kenaikan
massa
atom.
Pada
perkembangan selanjutnya daftar dari Mendeleev lebih banyak
dipergunakan.
Menurut Mendeleev; sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari
massa atom relatifnya. Mendeleev menggolongkan unsur-unsur yang
memiliki sifat-sifat yang sama dengan cara menempatkannya pada satu
lajur
tegak
yang
disebut
golongan.
Penggolongan
ini
lebih
mengutamakan kesamaan sifat unsur dari pada kenaikan nomor atom
sehingga terdapat tempat-tempat yang kosong di dalam tabel periodik
yang
terbentuk.
Tempat-tempat
yang
kosong
tersebut
menurut
Mendeleev kelak akan diisi dengan unsur-unsur yang akan ditemukan.
Unsur-unsur yang belum dikenal sudah dapat diramalkan sifat-sifatnya.
Beberapa tahun kemudian ternyata unsur yang diramalkan Mendeleev
ditemukan yaitu Germanium. Sifat unsur tersebut sangat mirip dengan
silikon yang telah ditemukan sebelumnya.
Selanjutnya pada tahun 1871, tabel periodik Mendeleev disempurnakan
atas lajur tegak yang disebut golongan dan lajur mendatar yang disebut
periode sebagaimana tabel berikut;
I
II
III
V
VI
VII
C12
N 14
O 16
F 19
Al 27
Si 28
P 31
S 32
Cl 35,5
- 44
Tc 48
V 51
Cr 52
Mn 55
Zn 65
- 68
- 72
As 75
Se 78
Br 80
Sr 87
?Yt 88
Zr 90
Nb 94
Mo 96
- 100
1
H1
2
Li 7
Be 9,4
B 11
3
Na 23
Mg 24
4
K 39
Ca 40
5
(Cu 63)
6
Rb 85
IV
VIII
Fe 56, Co 59
Ni 59, Cu 63
Ru 104, Rh 104
Pd 105, Ag 108
7
(Ag 108)
Cd 112
In 113
Sn 118
Sb 122
Te 128
I 127
-
8
Cs 133
Ba 137
?Di 138
?Ce 140
-
-
-
-
9
-
-
-
-
-
-
-
-
10
-
-
?Er 178
?La 180
Ta 182
W 184
-
Os 195, Ir 197
Pt 198, Au 199
11
(Au 199)
Hg 200
Tl 204
Pb 207
Bi 208
-
-
12
-
-
-
Th 231
-
U 240
-
Ternyata sistem periodik Mendeleev masih memiliki kelemahan di
antaranya yaitu masih adanya unsur-unsur dengan massa atom relatif
lebih besar terletak sebelim unsur yang massa atom relatifnya lebih
kecil. Hal ini tentunya bertentangan dengan hukum periodik Mendeleev.
Bisakah kamu menemukan unsur-unsur yang demikian? Yaitu ;
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….
5) Sistem Periodik Panjang (Sistem Periodik Modern)
Tabel periodik Mendeleev juga disebut tabel periodik bentuk pendek.
Adapun tabel periodik yang kita gunakan sekaran adalah sistem periodik
bentuk panjang.
Henry Moseley (1914) melakukan eksperimen dan menyimpulkan
bahwa sifat dasar atom adalah nomor atom bukan massa atom relatif.
Dengan penemuan ini maka hukum periodik Mendeleev diperbaharui
menjadi hukum periodik modern dengan sifat-sifat unsur merupakan
fungsi periodik dari nomor atomnya. Moseley lebih menyempurnakan
tabel
periodik
Mendeleev
dengan
cara
menyusun
unsur-unsur
berdasarkan kenaikan nomor atomnya. Sama halnya dengan sistem
periodik Mendeleev, sistem periodik modern juga memiliki lajur vertikal
yang disebut golongan dan lajur horizontal yang disebut periode.
Untuk lebih memahami perkembangan sistem periodik, lengkapilah
tabel di bawah ini:
Penggolongan
menurut
Dasar Pengelompokkan
Kelemahan
Dobereiner
Newlands
Mendeleev
Moseley
b. Sistem Periodik Unsur
Perhatikanlah tabel periodik yang ada di depanmu masing-masing!
Sebagaimana yang telah dipelajari sebelumnya, tabel periodik itu tersusun
atas golongan dan periode.
1) Golongan
Sistem periodik terdiri atas 18 kolom. Penomoran golongan mengikuti
dua cara yaitu cara tradisional dan cara IUPAC. Cara tradisional sangat
erat hubungannya dengan konfigurasi elektron sedangkan cara IUPAC
dengan mengurut golongan dari kiri ke kanan mulai golongan 1 sampai
dengan golongan 18.
Adapun yang akan kita pelajari adalah penomoran penggolongan
secara tradisional. Penggolongan secara tradisional membagi golongan
sebagai berikut:


Golongan utama (golongan A), yaitu:
IA
: disebut dengan golongan alkali kecuali H
IIA
: disebut golongan alkali tanah
IIIA
: disebut golongan boron-aluminium
IVA
: disebut golongan karbon-silikon
VA
: disebut golongan nitrogeb-fosfor
VIA
: disebut golongan oksigen-belerang
VIIA
: disebut golongan halogen
VIII
: disebut golongan gas mulia
Golongan Transisi (golongan B), yaitu:
Golongan IB sampai dengan VIIIB dan dikelompokkan ke dalam
dua kelompok yaitu:
 Transisi luar yaitu: berada antara IIA dan IIIA
 Transisi dalam yaitu: berada dibelakang Lantanum (golongan
lantanida) dan dibelakan Aktinium (golongan aktinida) yang
ditampilkan pada bagian bawah sistem periodik
2) Periode
Periode adalah baris hahorizontal yang melitang dari atas ke bawah dan
Sistem periodik modern terdiri dari 7 periode dimulai dengan periode 1
sampai dengan 7.
Untuk lebih memahami hubungan posisi unsur dengan golongan dan
periode di dalam tabel periodik maka selesaikanlah isian berikut!
Unsur yang terletak pada periode ke 2 golongan VIA adalah: ……………
Unsur yang terletak pada periode ke 4 golongan IIIB adalah: ……………
3) Hubungan Konfigurasi Elektron dengan Nomor Golongan dan Nomor
Periode
Untuk memahami hubungan antara konfugurasi elektron unsur dengan
nomor golongan dan nomor periodenya, lengkapilah tabel berikut
dengan menggunakan tabel periodik
(Untuk di kelas X nomor golongan yang dipelajari adalah golongan utama/ A)
Unsur Konfigurasi
1H
2He
3Li
4Be
5B
Elektron
Valensi
Jumlah
Kulit
Nomor
Golongan
Nomor
Periode
6C
7N
8O
9F
Berdasarkan tabel yang telah dilengkapi maka dapat disimpulkan
bahwa:
Nomor golongan = ………………………………………
Nomor periode
= ………………………………………
Contoh Soal:
1. Tentukanlah posisi unsur di bawah ini di dalam SPU!
a.
17X
b.
19Y
c. 35Z
2. Tentukanlah nomor atom dan konfigurasi elektron dari unsur-unsur
yang berada pada:
a. Golongan IIA periode 3
b. Golongan VIA periode 5
Jawab:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………...
c. Sifat-sifat Unsur
Sebagaimana sifat-sifat materi yang telah kita pelajari sebelumnya bahwa
sifat materi meliputi sifat fisika dan sifat kimia. Maka di dalam tabel periodik
juga terdapat informasi tentang sifat-sifat fisika dan kimia dari suatu unsur
yang meliputi wujud, titik leleh dan titik didih, sifat logam dan nonlogam,
massa atom relatif (nomor massa), nomor atom, bilangan oksidasi,
konfigurasi, massa jenis, keelektronegatifan dan informasi tambahan
lainnya seperti jari-jari atom (hanya pada tabel periodik tertentu. Nah,
dapatkah kamu menemukan semua informasi tentang sifat-sifat unsur
tersebut pada tabel periodik?
Cara menemukan informasi tentang sifat-sifat unsur tesebut sangatlah
mudah. Ibarat sebuah peta, tabel periodik juga dilengkapi dengan legenda
(keterangan peta) sebagai mana gambar berikut:
Khusus untuk menentukan
sifat logam dan non logam, kamu perlu
mengetahui batasan antara unsur logam dan nonlogam. Batasan itu disebut
unsur-unsur metaloid. Unsur-unsur metaloid itu antara lain: B, Si, As, Te,
Ge dan Sb.
Jika berada di sebelah kiri dari unsur-unsur metaloid maka unsur
bersifat logam sedangkan jika berada di sebelah kanan uunsur
metaloid maka unsur bersifat nonlogam.
Contoh soal:
Dengan melihat tabel periodik, tuliskanlah sifat-sifat dari unsur-unsur Fe, O,
dan Ni
Jawab:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………..
d. Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif
1) Massa Atom Relatif (Ar)
Massa atom relatif (Ar) suatu unsur X adalah perbandingan massa ratarata satu atom X terhadap 1/12 massa satu isotop karbon-12 (12C), atau:
𝑨𝒓 𝑿 =
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒓𝒂𝒕𝒂 − 𝒓𝒂𝒕𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑿
𝟏
𝒙 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝟏𝟐𝑪
𝟏𝟐
𝟏
𝒙 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝟏𝟐𝑪 = 𝟏 𝒔𝒎𝒂
𝟏𝟐
Massa 1 atom karbon = 1,993 x 10-23 g, maka:
𝟏 𝒔𝒎𝒂 =
𝟏
𝒙 𝟏𝟗, 𝟗𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟐𝟒 = 𝟏, 𝟔𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟐𝟒 𝒈
𝟏𝟐
Massa atom dan massa molekul dapat ditentukan dengan alat yang
disebut spektrometer massa. Dengan alat ini diketahui bahwa satu jenis
atom dapat memiliki beberapa massa atau yang disebut isotop. Hal ini
menjelaskan kembali salah satu kelemahan teori atom Dalton yang
mengatakan bahwa atom dari unsur identik (sama) ternyata tidak
demikian, satu jenis unsur bisa jadi memiliki 3 isotop contohnya
12
C,
13
C
dan 14C.
Untuk unsur-unsur yang memiliki lebih dari 1 isotop maka Ar unsur
tersebut adalah rata-rata setiap isotop dengan memperhitungkan
kelimpahannya (biasanya di dalam persen) sebagaimana persamaan
berikut:
𝐀𝐫 =
𝐏𝟏 𝐱 (𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐢𝐬𝐨𝐭𝐨𝐩 𝟏) + 𝐏𝟐 𝐱 (𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐢𝐬𝐨𝐭𝐨𝐩 𝟐) + … . + 𝐏𝐧 𝐱 (𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐢𝐬𝐨𝐭𝐨𝐩 𝐧)
𝐏𝟏 + 𝐏𝟐 + ⋯ + 𝐏𝐧
Keterangan:
P = persentase kelimpahan isotop
Contoh soal:
1. Hitunglah massa atom relatif oksigen jika diketahui massa 1 atom
oksigen = 2,6505 x 10-23 gram
2. Oksigen di alam memiliki 3 isotop yaitu
16
O,
17
O,
18
O dengan
kelimpahannya masing-masing adalah: 99,76%, 0,04%, 0,20%.
Tentukanlah Ar atom O!.
Jawab:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
Selanjutnya massa atom relatif masing-masing unsur secara
praktis sudah dapat kamu peroleh langsung dari tabel periodik.
2) Massa Molekul Relatif (Mr)
Sama halnya dengan Ar, maka Mr suatu molekul X adalah :
𝑴𝒓 𝑿 =
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒌𝒖𝒍 𝑿
𝟏
𝟏𝟐
𝟏𝟐 𝒙 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑪
Karena molekul merupakan pengabungan atom-atom penyusunnya
maka Mr X dapat dihitung dari penjumlahan Ar atom-atom penyusunnya.
𝑴𝒓 𝑿 = ∑ 𝑨𝒓
Contoh soal:
1. Jika Ar H = 1, Ar O = 16 dan massa 1 atom
12
C = 2 x 10-23 g,
tentukan massa 200 molekul air
2. Dengan menggunakan tabel periodik, hitunglah Mr dari senyawa
berikut:
a. HCl
d. Al2O3
b. NaOH
e. Fe2(SO4)3
c. Ca(OH)2
f. Cu(NO3)2
Jawab:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
e. Sifat-sifat Periodik
Sifat periodik adalah sifat unsur yang berubah secara berurutan sesuai
dengan kenaikan nomor atom di dalam tabel periodik. Sifat-sifat periodik ini
biasanya ditinjau berdasarkan segolongan (atas ke bawah) atau seperiode
(kiri ke kanan)
1) Jari-jari Atom
Jari-jari atom sebagaimana sebuah lingkaran adalah jarak antara titik
pusat (inti atom) dengan garis terluar (kulit terluar)
Untuk lebih memahami sifat periodik pada jari-jari atom, perhatikanlah
gambar berikut:
1H
3Li
4Be
4Be
11Na
12Mg
13Al
Berdasarkan gambar di atas, dapat disimpulkan bahwa kecenderungan
sifat periodik jari-jari atom dalam:
1 golongan dari atas ke bawah semakin ……………………
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
1 periode dari kiri ke kanan semakin ………………………..
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
2) Energi Ionisasi
Energi ionsasi adalah energi minimum yang diperlukan oleh atom netral
di dalam bentuk gas untuk melepaskan 1 elektron terluar membentuk
ion +1. Jika dilepaskan 1 elektron lagi membentuk ion ….. maka akan
membutuhkan energi yang lebih besar yang disebut energi ionisasi ke
dua.
Contoh:
Na(g)  Na+ + 1e
………….. E = +495,9 kJ/mol
Ca(g)  Ca+ + 1e
…………. E1 = +589,5 kJ/mol
Ca+(g)  Ca2+ + 1e …………. E1 = +589,5 kJ/mol
Tanda (+) pada energi ionisasi menandakan reaksi menerima
(membutuhkan) energi.
Tinggi rendahnya energi ionisasi sangat dipengaruhi oleh jari-jari atom.
Semakin dekat elektron terluar ke inti maka energi ionisasi makin tinggi
demikian juga sebaliknya karena …………………………………………….
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
Untuk lebih memahami sifat periodik yang berhubungan dengan energi
ionosasi, perhatikanlah bagan berikut!
Kiri ke kanan
Atas ke
bawah
1H
E1 = 1312
3Li
E1 = 520
4Be
E1 = 899
11Na
E1 = 495,9
12Mg
E1 = 738,3
Berdasarkan bagan di atas, dapat disimpulkan bahwa kecenderungan
energi ionosasi dalam:
1 golongan dari atas ke bawah semakin ……………………
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
1 periode dari kiri ke kanan semakin ………………………..
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
3) Afinitas Elektron
Afinitas elektron adalah energi yang dibebaskan oleh atom netral di
dalam bentuk gas jika menerima sebuah elektron untuk membentuk ion
negatif.
Contoh:
Cl + e-  ClS + 2e-  S2Afinitas elektron bukanlah kebalikan dari energi ionisasi. Jadi besar
energi untuk afinitas tidak sama dengan energi ionisasi. Afinitas elektron
juga terkait dengan jari-jari atom. Jika satu elektron ditambahkan pada
suatu atom, maka elektron tersebut akan masuk pada kulit terluar
(energi tertinggi).
Dengan demikian, atom-atom yang mudah menerima elektron (jari-jari
…………..) akan melepaskan energi lebih ………………….. jika
dibandingkan dengan atom-atom yang sulit menerima elektron (jari-jari
…………………..)
Untuk lebih memahami sifat periodik yang berhubungan dengan afinitas
elektron, perhatikanlah bagan berikut!
Kiri ke kanan
Atas ke
bawah
1H
A = -73
3Li
A = -60
4Be
A = -240
11Na
A = -53
12Mg
A = -230
Berdasarkan bagan di atas, dapat disimpulkan bahwa kecenderungan
energi ionisasi dalam:
1 golongan dari atas ke bawah semakin ……………………
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
1 periode dari kiri ke kanan semakin ………………………..
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
4) Keelektronegatifan
Keelektronegatifan adalah kemapuan suatu unsur untuk menarik
elektron dalam molekul suatu senyawa.
Keelektronegatifan diukur di dalam skala Pauling yang harganya
berkisar antara 0,7 sampai dengan 4
Untuk lebih memahami sifat periodik yang berhubungan dengan
keelektronegatifan, perhatikanlah bagan berikut!
Kiri ke kanan
1H
Atas ke
2,1
bawah
3Li
4Be
5B
6C
7N
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
11Na
12Mg
13Al
14Si
0,9
1,2
1,5
1,8
Berdasarkan bagan di atas, dapat disimpulkan bahwa kecenderungan
keelektronegatifan dalam:
1 golongan dari atas ke bawah semakin ……………………
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
1 periode dari kiri ke kanan semakin ………………………..
Alasan : ………………………………………………………………………....
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………..
4.
Latihan