ii. sistem periodik unsur

II. SISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR
Sistem periodik unsur-unsur mula-mula disusun oleh
Mendeleeff dan Lotar Meyer berdasarkan masa atom .
Hukum periodik unsur-unsur tersebut menyatakan
bahwa bila unsur-unsur disusun berturut-turut sesuai
dengan berat atomnya, maka unsur-unsur itu akan
menunjukkan sifat-sifatnya yang berulang secara
periodik.
Meskipun pernyataan ini benar, namun ada
beberapa kelemahannya,
Mis. ada beberapa pasangan unsur yang
tidak cocok dengan hukum periodik, yakni
unsur dengan masa atom lebih besar
ditempatkan didepan unsur dengan masa
atom lebih kecil, agar sifatnya berulang.
Contoh Ar (massa atom 39,95) didepan K
(massa atom 39,10)
Co (massa atom 58,93) didepan Ni (masa atom
58,70); Te ( massa atom 127,6) didepan I
(massa atom 126,9).
Hal ini karena setiap inti atom tersusun atas proton
dan neutron, jumlah proton dalam setiap atom
suatu unsur sama, tetapi jumlah neutronnya
dapat berbeda sehingga massa atomnya dapat
berbeda pula.
Padahal yang menentukan sifat unsur dan
banyaknya elektron adalah jumlah proton.
Jumlah proton dalam atom disebut nomor atom.
Jadi hukum periodik seharusnya berbunyi : jika
unsur disusun menurut kenaikkan nomor
atomnya, maka sifat-sifatnya akan berulang
secara periodik.
Tabel Periodik yang disusun berdasarkan nomor
atom:
Dalam tabel Periodik tersebut, unsur-unsur dalam
deret mendatar dinamakan perioda, sedangkan
kolom vertikal dinamakan golongan.
Perioda I
Perioda II dan III
Periode IV dan V
Periode VI
Perioda VII
: 2 unsur,
: 8 unsur
: 18 unsur
: 32 unsur
: 19 unsur.
Bilangan-bilangan 2, 8, 18 dan 32 menunjukkan jumlah
elektron maksimum dalam orbital dengan
n = 1, n = 2, n = 3 dan n = 4.
Karena orbital yang dihuni elektron dalam atom terdiri
atas orbital-orbital s, p, d dan f maka bilanganbilangan ini merupakan bilangan yang terbentuk dari
penggabungan bilangan 2, 6, 10 dan 14 , yaitu
bilangan yang menyatakan jumlah maksimum elektron
yang terkandung dalam orbital-orbital s, p, d dan f.
Dalam tabel Periodik unsur-unsur dikelompokkan ke
dalam golongan :
- Unsur-unsur utama dengan indeks A
- Unsur transisi / peralihan dengan indeks B
Unsur nomor atom 57 sampai dengan 71 terletak
dalam satu kotak, dan dikenal sebagai unsur-unsur
Lantanida.
Sedangkan unsur-unsur nomor atom 89 sampai
dengan 105 dikenal sebagai unsur-unsur aktinida dan
unsur peralihan dalam.
Group 1 - Alkali metals
Group 2 - Alkaline earth metals
Group 13 - Earth metals (Triels)
Group 14 - no name
Group 15 - Pnictogens (Pentels)
Group 16 - Chalcogens
Group 17 - Halogens
Group 18 - Noble Gases
Unsur-unsur Golongan Utama
Unsur-unsur golongan utama adalah unsur-unsur yang
pengisian elektronnya berakhir pada orbital-orbital s dan
p.
Cara penomoran golongan bagi unsur-unsur Utama:
Contoh:
3 Li
1s2 2s1
Golongan
IA
4 Be 1s2 2s2
Golongan II A
5 B 1s2 2s2 2p1 Golongan III A
6 C 1s2 2s2 2p2 Golongan IV A
7 N 1s2 2s2 2p3 Golongan V A
8 O 1s2 2s2 2p4 Golongan VI A
9 F 1s2 2s2 2p5 Golongan VII A
10 Ne 1s2 2s2 2p6 Golongan VIII A
Unsur-unsur Golongan Transisi:
Unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur yang
pengisian elektronnya berakhir pada orbital d.
Fenomena yang terdapat pada orbital-orbital d ialah:
Elektron-elektron dalam orbital- orbital d cenderung
berada dalam keadaan penuh (d10) atau setengah
penuh (d5).
Oleh karena itu, konfigurasi elektron 24 Cr adalah 4s1
3d5 bukannya 4s2 3d4 dan 29Cu adalah 4s1 3d10,
bukannya 4s23d9
Cara penomoran golongan unsur-unsur transisi:
1. Nomor golongan harus dibubuhi huruf B
2. Nomor golongan = jumlah elektron s + d ( jumlah
elektron dikulit terluar + jumlah elektron d yang diisi
terakhir).
jika s + d = 9 , golongan VIII B
s + d = 10, golongan VIII B
s + d = 11, golongan IB
s + d = 12, golongan II B
Contoh :
2
2
6
2
6
2
1
21 Sc 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d golongan IIIB
23d2
Ti
4s
golongan IVB
22
23d3
V
4s
golongan VB
23
Beberapa sifat khas unsur-unsur transisi:
1. Semua unsur transisi adalah logam
2. Hampir semua unsur transisi berwujud padat pada
suhu kamar, kecuali Hg
3. Memiliki sifat katalis
4. Bersifat para magnetik ( tertarik oleh medan magnet )
5. Mempunyai valensi dan bilangan oksidasi umumnya
lebih dari satu
6. Dapat membentuk senyawa kompleks
7. Umumnya berwarna-warni
Logam Transisi
Jika unsur-unsur block d membentuk ion-ion, elektron-elektron
pada 4s hilang pertama kali.
Untuk menulis struktur elektronik dari Co2+:
Co
[Ar] 3d74s2
Co2+
[Ar] 3d7
Ion 2+ dibentuk dengan kehilangan dari dua elektron 4s. Untuk
menulis struktur elektronik untuk V3+ :
V
[Ar] 3d34s2
V3+
[Ar] 3d2
Elektron 4s pertama kali hilang diikuti oleh satu satu dari
elektron 3d .
Variabel tingkat oksidasi (nomor)
Contoh dari variabel tingkat oksidasi dalam logam-logam transisi.
Besi
Besi biasanya mempunyai dua tingkat oksidasi dalam (+2 dan +3) ,
Sebagai contoh, Fe2+ dan Fe3+. Ia juga dapat mempunyai tingkat
oksidasi (tidak umum) +6 dalam ion ferrate (VI) , FeO42-.
Mangan
+2 dalam Mn2+
+3 dalam Mn2O3
+4 dalam MnO2
+6 dalam MnO42+7 dalam MnO4-
Pembentukan ion-ion komplek
Apakah ion kompleks itu ?
Suatu ion komplek mempunyai ion metal pada pusatnya
dengan sejumlah molekul atau ion lain mengelilinginya yang
terikat pada ion pusat tersebut melalui ikatan koordinasi.
Molekul-molekul atau ion-ion yang mengelilingi ion metal
pusat disebut ligands. Ligand-ligan sederhana termasuk air,
amonia dan ion klorida.
Beberapa contoh ion kompleks yang dibentuk oleh logam
transisi:
[Fe(H2O)6]2+
[Co(NH3)6]2+
[Cr(OH)6]3[CuCl4]2-
Pembentukan senyawa-senyawa yang berwarna.
The origin of colour in the transition metal ions
Keaslian warna dalam ion-ion metal transisi.
Jika sinar putih melalui larutan dari salah satu ion-ion ini,
atau dipantulkannya, beberapa warna dalam sinar diabsorbsi.
Warna yang terlihat adalah bagaimana mata kita melihat apa
yang tertinggal.
Aktivitas katalitik :
Iron in the Haber Process
Proses Haber mereaksikan hidrogen dan nitrogen untuk
membuat amonia menggunakan katalis besi.
Nikel dalam hidrogenasi ikatan C=C
Transition metal compounds as catalysts
Senyawa-senyawa logam transisi sebagai katalis.
Vanadium(V) oksida dalam proses kontak.
Ion besi dalam reaksi antara ion persulfat dan ion iodida
The
chemistrybeberapa
of some specific
transition metals
Senyawa
logam-logam
transisi
yang spesifik.
VANADIUM
Vanadium(V) oksida sebagai catalis dalam proses reaksi.
Bagaimana jalannya reaksi ?
Sulfur dioksida dioksidasi menjadi sulfur trioksida oleh vanadium (V)
(V) Oksida . Dalam proses, vanadium(V) oksida direduksi menjadi
vanadium(IV) oksida.
Vanadium(IV) oksida kemudian di re-oksidasi oleh oksigen.
Tingkat oksidasi Vanadium
Tingkat oksidasi Vanadium dalam senyawanya adalah +5, +4, +3 dan +2.
Tahap reduksi vanadium(V) ke vanadium(II)
Reduksi dari +5 ke +4
Reduksi dari +4 ke +2
Warna berubah secara teratur.
Pembentukan senyawa-senyawa yang berwarna
Penggantian air oleh ion sulfat.
Penggantian air dengan ion klorida.
Dalam adanya ion klorida (misalnya dengan chromium(III) klorida),
biasanya warna yang teramati adalah hijau.
Ini terjadi jika dua molekul air digantikan oleh ion klorida memberikan
ion tetraaquadichlorochromium(III) - [Cr(H2O)4Cl2]+.
Reaksi ion chromium(III)heksa hidrat dengan ion hidroksida
Reaksi dari ion chromium(III)heksa hidrat dengan laruran ammonia
Reaksi ion chromium(III)heksa hidrat dengan
ion karbonat
Oksidasi dari chromium(III) ke chromium(VI)
Beberapa Sifat Periodik Unsur
1. Jari-jari atom
Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit
terluar suatu atom.
Jari-jari atom unsur segolongan dari atas ke bawah
umumnya makin besar, sedangkan untuk unsurunsur dalam satu periode dari kiri ke kanan jari-jari
atomnya semakin kecil.
Nomor atom unsur-unsur seperiode dari kiri ke kanan
makin besar, sehingga muatan inti unsur-unsur tsb
dari kiri ke kanan makin besar pula.
Makin besar muatan inti, maka gaya tarik elektrostatik
terhadap elektron akan lebih kuat, sehingga jarak
inti elektron ( jari-jari atom) makin kecil.
Pada unsur-unsur segolongan memiliki ukuran orbital
dan muatan inti yang berbeda satu sama lain
Makin besar ukuran orbital dalam suatu atom, makin
besar pula jari-jari unsur tsb.
Unsur-unsur segolongan dari atas ke bawah memiliki
ukuran orbital makin besar, sedangkan muatan
intinya makin besar pula.
Faktor ukuran orbital lebih menentukan dibandingkan
dengan faktor muatan inti.
Perubahan dari atom menjadi ion positif mengurangi
gaya tolak antar elektron karena jumlah elektron
menjadi berkurang sedang muatan intinya tetap,
sehingga jari-jari menjadi berkurang.
Sebaliknya pada perubahan atom menjadi ion
negatif, kenaikkan jumlah elektron mengakibatkan
semakin besarnya gaya tolak antar elektron,
sehingga jari-jari menjadi bertambah.
Tabel : Jari-jari atom unsur-unsur utama ( dalam angstron )
2. Potensial ionisasi
Potensial ionisasi adalah energi yang diperlukan
untuk melepaskan satu elektron yang terikat
paling lemah dari suatu atom netral atau dari
suatu ion.
Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron
pertama dari suatu atom netral dinamakan
potensial ionisasi tingkat pertama, sedangkan
energi yang diperlukan untuk melepaskan
elektron berikutnya dinamakan potensial ionisasi
tingkat ke dua, tingkat ke tiga dan seterusnya.
Potensial ionisasi kedua, ketiga dst. mempunyai
harga yang lebih besar dari pada potensial
ionisasi.
Hal ini disebabkan karena setelah melepaskan
elektronnya yang pertama jari-jari menjadi jauh
lebih kecil.
Bila elektron dilepaskan dari kulit yang lebih dalam
maka potensial ionisasi menjadi jauh lebih
besar.
Potensial ionisasi biasanya dinyatakan dalam
satuan elektron volt.
1 elektron volt (eV) adalah banyaknya energi yang
diperoleh elektron, ketika elektron tersebut
melalui medan listrik dengan perbedaan
potensial sebesar 1 volt.
eV merupakan besaran energi yang sangat kecil,
karena itu sesuai untuk menyatakan energi
ionisasi atom-atom.
Tetapi apabila yang dibicarakan adalah energi
ionisasi banyak atom, misalnya untuk 1 mol
atom gas, energi ionisasi tidak lagi dinyatakan
dalam eV, tetapi dalam kJ/mol atom gas.
1 eV /atom = 96,48 kJ/mol.
Contoh potensial ionisasi:
Mg (g)  Mg+ (g) + e PI1 = 7,64 eV
Mg+ (g)  Mg++ (g) + e PI2 = 15,03 eV
Tabel : Potensial ionisasi tingkat pertama unsur-unsur utama
Gambar : Potensial ionisasi pertama unsur-unsur
3. Keelektronegatifan
Keelektronegativan adalah suatu ukuran kemampuan
atom untuk menarik elektron terluarnya baik
elektron bebas ataupun ikatan sehingga atom
tersebut cenderung bermuatan negatif.
Atom-atom dengan jari-jari atom yang kecil
mempunyai kecenderungan lebih besar untuk
menarik elektron dari pada atom-atom yang memp.
jari-jari lebih besar.
Makin tinggi potensial ionisasi suatu unsur, makin
besar pula elektronegatifitas unsur tersebut.
Dalam sistem periodik, dari atas kebawah elektronegativitas unsur-unsur makin kecil. Dari kiri ke kanan
elektronegativitas unsur-unsur makin besar.
Tabel : Keelektronegatifan unsur-unsur
4. Afinitas elektron
Afinitas elektron suatu unsur adalah besarnya energi
yang dilepaskan apabila atom unsur itu menangkap
sebuah elektron dari luar.
Bila potensial ionisasi merupakan ukuran kemampuan
suatu unsur untuk berubah menjadi ion positif, maka
afinitas elektron dapat dikatakan sebagai ukuran suatu
unsur untuk berubah menjadi ion negatif.