Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur
Saat ini, telah ditemukan 116 unsur. Sebagian besar merupakan unsur yang ditemukan di alam dan
berjumlah 92, sedangkan unsur lainnya merupakan unsur buatan. Untuk mempelajari tiap-tiap unsur,
pembahasannya sangat kompleks karena sifat-sifat unsur bervariasi satu dengan lainnya. Karena itu, unsurunsur tersebut perlu dikelompokkan supaya mudah dalam mempelajarinya.
Pengelompokkan unsur didasarkan pada sifat yang dimilikinya. Pengelompokkan yang paling sederhana
berdasarkan sifat logam dan bukan logam. Kemudian, ada pengelompokkan unsur menurut Lavoisier,
disusun Triad Dobereiner, sistem Oktaf Newlands, sistem periodik Mendeleev, sampai pada sistem
periodik modern yang digunakan sekarang.
Tujuan pengelompokkan unsur adalah memudahkan dalam mempelajari penggabungan unsur dengan unsur
lain dan membentuk senyawa.
1. Pengelompokkan Unsur berdasarkan Sifat Logam dan Bukan Logam
Para Ilmuwan dari Arab dan Persia biasanya mengelompokkan unsur menurut sifat logam dan bukan
logamnya.
Ada beberapa penjelasan menurut pengelompokkan unsur berdasarkan sifat logam dan bukan logam, yaitu :
1) Secara fisik, umumnya unsur logam bersifat padat, mengilap, dapat regang, dapat ditempa,
mempunyai kerapatan yang tinggi serta penghantar panas dan listrik yang baik.
2) Secara kimia, umumnya unsur logam cenderung melepas elektron dan mudah bereaksi dengan
oksigen.
3) Unsur bukan logam memiliki sifat-sifat yang berlawanan dengan unsur logam.
2. Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier
Lavoisier (lahir di Paris, 26 Agustus 1743 – meninggal di
Paris, 8 Mei 1794 pada umur 50 tahun) adalah orang yang
bertanggungjawab memberikan nama kepada oksigen pada
tahun 1774. Perkataan oksigen terdiri dari dua
kata Yunani, oxus (asam) dangennan (menghasilkan)
Lavoisier yang bernama lengkap Antoine Laurent de
Lavoisier (1743-1794) adalah seorang kimiawan asal Prancis
yang kali pertama mengelompokkan unsur. Pada 1789, Antoine
Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan
unsur tersebut berdasarkan sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di
bagi menjadi empat kelompok. Yaitu gas, tanah, logam dan non
logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata
dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur
yang memiliki sifat berbeda.
Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote ( nitrogen ), dan
hidrogen. Unsur-unsur yang tergolong non logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam
flourida, dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam adalah antimon,perak, arsenik, bismuth. Kobalt,
tembaga, timah, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng. Adapun
yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida, dan silikon
oksida.
Kelemahan dari teori Lavoisior : Pengelompokan masih terlalu umum
Kelebihan dari teori Lavoisier : Sudah mengelompokkan unsur yang ada berdasarkan sifat kimia
sehingga bida dijadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya.
3. Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner
Pada tahun 1829, J.W. Dobereinern (Johann Wolfgang
Dobereiner) seorang profesor kimia dari Jerman mengelompokan
unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya.
Ia mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium
sangat dekat dengan masa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip
dengan strantium, yaitu kalsium dan barium. Dobereiner juga
mengemukakan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Unsur
pembentuk garam dan massa atomnya, yaitu c1 = 35,5 Br = 80, dsn I
= 127. unsur pembentuk alkali dan massa atomnya. Yaitu Li = 7, Na =
23dan K = 39.
Dari pengelompokan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu
keteraturan. Setiap tiga unsur yang sifatnya mirip massa atom ( A r )
unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata
dari massa atom unsur pertama dan ketiga.
Oleh karena itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat di kelompokan ke
dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang di sebut triade.
Ar
Rata-Rata A r unsur pertama dan ketiga
Triade
Kalsium
40
Stronsium
88
Bariuim
137
(40 + 137) = 88,
Kelemahan dari teori ini adalah pengelompokan unsur ini kurang efisian dengan adanya beberapa unsur
lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan unsur dalam kelompok triefd
tersebut.
Kelebihan dari teori ini adalah adanya keteraturan setiap unsur yang sifatnya mirip massaAtom (Ar)
unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsure pertama dan ketiga.
4. Hukum Oktaf Newlands
J. Newlands (John Alexander Reina Newlands) merupakan orang pertama yang
mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Newlands mengumumkan
penemuannya yang disebut hukum oktaf.
Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur. Unsur pertama mirip dengan unsur
kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Daftar unsur yang disusun oleh
Newlands berdasarkan hukum oktaf didasarkan pada tabel di bawah, :
Di sebut hukum Oktaf karena beliau mendapati bahwa sifat-sifat yang sama berulang pada setiap
unsur ke delapan dalam susunan selanjutnya dan pola ini menyurapi oktaf musik.
Tabel 1.1 Daftar oktaf Newlands
1. H
2. Li
3. Be
4. B
5. C
6. N
7. O
8. F
9. Na
10. Mg
11. Al
12. Si
13. P
14. S
15. Cl
16. K
17. Ca
18. Cr
19. Ti
20. Mn
21. Fe
22. Co&Ni
23. Cu
24. Zn
25. Y
26. ln
27. As
28. Se
29. Br
30. Rb
31. Sr
32. Ce &
La
33. Zr
34. Ni &
Mo
35. Ro & Ru
Hukum oktaf newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, teryata kemiripan
sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Ti mempunya sifat yang cukup berbeda dengan Al maupun B.
Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataanya mesih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih
dari delapan unsur. Dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar.
5. Sistem periodik Mendeleev
Pada tahun 1869 seorang sarjana asal rusia bernama Dmitri
Ivanovich mendeleev, berdasarkan pengamata n terhadap 63 unsur yang
sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah
fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur
disusunmenurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan
berulang secara periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang
mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan.
Lajur-lajur
horizontal,
yaitu
lajur
unsur-unsur
berdasarkan
kenaikan massa atom relatifnya, disebut priode daftar periodik Mendeleev
yang dipublikasikan tahun 1872.
Mendeleev mengkosongkan beberapa tempat. Hal itu dilakukan
untuk menetapkan kemiripan sifat dalam golongan. Sebagai contoh,
Mendelev menempatkan Ti (Ar = 48 ) pada golongan IV dan membiarkan golongan III kosong karena Ti
lebih mirip dengan C dan Si, dari pada dengan B dan Al. Mendeleev meramalkan dari sifat unsur yang
belum di kenal itu. Perkiraan tersebut didasarkan pada sifat unsurlain yang sudah dikenal, yang letaknya
berdampingan baik secara mendatar maupun secara tegak. Ketika unsur yang diramalkan itu ditemukan,
teryata sifatnya sangat sesuai dengan ramalan mendeleev. Salah satu contoh adalah germanium ( Ge ) yang
ditemukan pada tahun 1886, yang oleh Mendeleev dinamai ekasilikon.
Kelemahan dari teori ini adalah masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar letaknya
di depan unsur yang massanya lebih kecil. Co : Telurium (te) = 128 di kiri Iodin (I)= 127. hal ini
dikarenakan unsur yang mempunyai kemirpan sifat diletakkan dalam satu golongan.
Kelemahan dari teori ini adalah pemebetulan massa atom. Sebelumnya massa atom.
Sebelumnya massa atom In = 76 menjadi 113. selain itu Be, dari 13,5 menjadi 9. U dari 120 menjadi 240 .
Selain itu kelebihannya adalah peramalan unsur baru yakni meramalkan unsur beserta sifatsifatnya.
6. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley
Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom
mengalami perkembangan yang sangat mendasar.Para ahli
menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak
terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang
di sebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom
di yakini terdiri atas tiga jenis partikeldasar yaitu proton,
elektron, dan neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas
dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton
tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton
dalam satu atom ini disebut nomor atom. pada 1913,
seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley (Henry
Gwin Jeffreys Moseley melakukan eksperimen pengukuran
panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.
Berdasarkan
hasil
eksperimenya
tersebut,
diperolehkesimpulan bahwasifat dasar atom bukan didasari
oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan
jumlah proton. Ha tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur
yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki jumlah
proton sama atau disebut isotop.
Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan
kenaikan nonor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsurunsur sisitem periodik modern merupakan penyempurnaan
hukum periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem
periodik bentuk panjang.
Sistem periodik modern disusun berdasarkan kebaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajurlajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ; sedangkan lajur-lajur
vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat. Sistem periodik modern terdriri atas 7
periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B
(IB – VIIIB).
Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan
transisi. Golongan-golongan juga dapat ditandai dengn bilangan 1 sampai dengan 18 secara berurutan dari
kiri ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai golongan 12. Pada
periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsurunsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur
lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB.
Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr
tidak terlalu panjang.
Teori-Teori Atom
Model Atom Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan
pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua
hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum
susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total
zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil
reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa perbandingan massa
unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap". Dari kedua hukum
tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai
berikut:
1.
3.
4.
Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak
dapat dibagi lagi
2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu
unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk
unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana.
Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom,
sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti
gambar berikut
ini:
Kelemahan Model Atom Dalton
Kelebihan
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom
Kelemahan
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana
mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti
ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik
Berikut 5 Teori Atom Dalton:
1.
Unsur-unsur terdiri dari partikel-partikel yang luar biasa kecil yang tidak dapat dibagi
kembali(disebut atom).Dalam reaksi kimia,mereka tidak dapat diciptakan,dihancurkan atau
diubah menjadi jenis unsur yang lain.
2.
Semua atom dalam unsur yang sejenis adalah sama dan oleh karena itu memiliki sifatsifat yang serupa;seperti massa dan ukuran.
3.
Atom dari unsur-unsur yang berbeda jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda pula.
4.
Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1 jenis unsur yang digabungkan.
5.
Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan dalam perbandingan-perbandingan
yang berbeda untuk menghasilkan lebih dari 1 jenissenyawa
Walau di kemudian hari terbukti ada 2 di antara 5 teorinya yang perlu ditinjau kembali, ia tetap dianggap
sebagai bapak pencetus teori atommodern, terlebih lagi karena teorinya tersebut mampu
enerangkan Hukum kekekalan massa Lavoisier dan Hukum perbandingan tetap Proust.
Model Atom Thomson
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William
Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar
katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan
partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan
diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson
menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom
(partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya
disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron
bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan
positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut,
Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya
yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:
"Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron"
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu
menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom
Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai
berikut:
Percobaan Sinar Katode
Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson
Kelebihan
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan
bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut
Teori Atom Rutherford
Atom yang bermuatan positif menjadi fokus Rutherford untuk dikaji. Eksperimen yang dilakukan Rutherford
adalah menembakan partikel alpha pada sebuah lempeng tipis dari emas, dengan partikel alpha. Hasil pengamatan
Rutherford adalah partikel alpha yang ditembakan ada yang diteruskan, dan ada yang dibelokkan. Dari
eksperimen ini diketahui bahwa masih ada ruang kosong didalam atom, dan ada partikel yang bermuatan positif
dan negatif.
Dari hasil ini, selanjutnya Rutherford mengajukan model atom dan dinyatakan bahwa; atom terdiri dari inti atom
yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif. Elektron bergerak
mengelilingi inti dengan lintasan yang berbentuk lingkaran atau elips, lihat Gambar 3.9.
Teori Rutherford banyak mendapat sanggahan, jika elektron bergerak mengelilingi inti, maka elektron akan
melepaskan atau memancarkan energi sehingga energi yang dimiliki elektron lama-kelamaan akan berkurang dan
menyebabkab lintasannya makin lama semakin kecil dan suatu saat elektron akan jatuh ke dalam inti. Teori
Rutherford tidak dapat menjelaskan fenomena ini.
Gambar Model atom Rutherford, Muatan positif sebagai inti atom
dan elektron bergerak mengengelilingi inti.
Teori Atom Bohr
Di dalam fisika atom, model Bohr adalah model atom yang diperkenalkan oleh Niels Bohr pada 1913. Model
ini menggambarkan atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang
bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti — mirip sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan
oleh gaya elektrostatik. Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model
Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model
Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model RutherfordBohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral
atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah
mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr
menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal
suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat
dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang
lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun
demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap
diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Model Atom Mekanika Kuantum
Pada tahun 1924, Louis de Broigle mengemukakan bahwa
elektron bergerak dengan melakukan gerak gelombang. Kemudian,
Model Atom Mekanika Kuantum dikembangkan oleh Werner
Heisenberg dan Erwin Schrodinger.
Perbedaan antara Model Atom Mekanika Kuantum dengan Model Atom
Bohr, dapat dilihat pada tabel berikut :
No
1
Model Atom Bohr
Elektron
bergerak
lintasannya yang
lingkaran
Model Atom Mekanika
Kuantum
dalamElectron bergerak dalam orbital
berbentukdengan
melakukan
gerak
gelombang
Untuk lebih mengetahui
strukturnya, kita harus
2
Electron mengitari inti atom padaElectron mengitari inti atom pada
mengenal istilah yang disebut
lintasan (kulit) dengan tingkatorbital yang membentuk kulit
dengan bilangan kuantum :
energi tertentu
1. Bilangan Kuantum
Utama (n)
2. bilangan Kuantum
3
Posisi sebuah electron yangPosisi sebuah electron yang
Azimuth (l)
bergerak mengelilingi inti atombergerak mengelilingi inti atom
3. Bilangan Kuantum
dapat ditentukan
tidak dapat ditentukan
Megnetik (m)
4. Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan Kuantum Utama (n) adalah bilangan yang menyatakan tingkat energi atau kulit elektron berada.
Nomor Kulit
Kulit
Jumlah elektronmax (2n)2
(n=1)
K
2(1)2 = 2
(n=2)
L
2(2)2 = 8
(n=3)
M
2(3)2 = 18
(n=4)
N
2(4)2 = 32
Bilangan Kuantum Azimuth (l) adalah bilangan yang menyatakan letak subkulit.
No Kulit
Kulit
Nilai Subkulit
Subkulit
(n=1)
K
Subkulit
(n=2)
s
L
0
s
Jumlah Orbital
0, 1
p
1
(n=3)
p M
0, 1 ,2 3
d
(n=4)
d N
0, 1, 2, 3 5
f
f
7
Bilangan Kuantum Magnetik (m) adalah bilangan yang menyatakan letak suatu orbital itu berada.
Subkulit
Nilai (m)
s
0
p
-1,0,+1
Mekanika
d
-2,-1, 0, +1, +2
kuantum adala
f
-3, -2,-1, 0 +1, +2, +3
h
cabang
dasar fisika ya
ng
menggantikan mekanika
klasik pada
tataran atom dan subatom.
Ilmu
ini
memberikan
kerangka matematika untuk
berbagai
cabang fisika dan kimia,
termasuk fisika
atom, fisika
molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir. Mekanika kuantum adalah
bagian dari teori medan kuantum dan fisika kuantum umumnya, yang, bersamarelativitas umum,
merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak
kontinyu, tapi diskrit -- berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini cukup revolusioner, karena bertentangan
dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.
Sejarah Perkembangan Sistem Periodik
Unsur dan Teori-Teori Atom
Oleh :
Nama
: Ni Kadek Diah Anggareni
No : 5
Kelas : X2
SMA Negeri 1 Gianyar
Tahun Pelajaran 2011/2012