Perkembangan Sistem Periodik Unsur

shares |




Perkembangan Sistem Periodik Unsur
              Unsur-unsur yang sudah ditemukan di alam jumlahnya banyak sekali. Setiap unsur memiliki massa dan sifat yang berbeda. Namun, ada juga beberapa unsur yang memiliki kemiripan sifat. Berdasarkan hal tersebut, para ilmuwan kimia mengelompokkan unsur-unsur kimia. Pengelompokkan unsur-unsur kimia tersebut dikenal dengan nama Sistem Periodik. Pengelompokkan unsur-unsur bertujuan memudahkan penentuan sifat setiap unsur dalam membentuk suatu senyawa. Penyusunan sistem periodik unsur telah mengalami banyak penyempurnaan. Mulai dari Antoine Lavoisier, J.Newlands, D. Mendeleev hingga Henry Moseley.

       Sejarah perkembangannya
1.    Pengelompokkan unsur menurut Lavoisier (1789)
           Pada tahun 1789, Antoine Lavoisier mengelompokkan 33 unsur kimia. Pengelompokkan tersebut berdasarkan sifat kimianya. Unsur-unsur kimia dibagi menjadi empat kelompok, yaitu gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokkan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda. Unsur gas yang dikelompokkan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, nitrogen dan hidrogen. Unsur-unsur yang tergolong non logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam fluorida, dan asam boraks.Adapun unsur logam adalah antimon, perak, arsenik, bismuth, kobalt, tembaga, timah, besi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, timbel, tungsten dan seng. Adapun yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida dan silikon oksida.
2.    Hukum Triade Dobereiner (1829)
            Pada tahun 1829, Dobereiner mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya. Unsur pembentuk garam dan massa atomnya, yaitu Cl = 35,5 , Br = 80, dan I = 127. Unsur pembentuk alkali dan massa atomnya, yaitu Li = 7, Na = 23, dan K = 39. Unsur pembentuk alkali tanah dan massa atomnya yaitu Ca = 40, Sr = 88, dan Ba = 136. Dari pengelompokkan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu keteraturan. Setiap tiga unsur yang sifatnya mirip, massa atom (Ar) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga. Perhatikan contoh berikut:
            Ar Na  =  Ar Li + Ar K  = 7 + 39  = 46  =  23
                                  2                    2          2

3.    Hukum Oktaf Newlands (1864)
Pada tahun 1864, ilmuwan Inggris bernama A.R Newlands mengemukakan bahwa apabila unsur-unsur diurutkan berdasarkan kenaikan massa atomnya maka unsur yang berbeda letak satu oktaf mempunyai sifat-sifat yang sangat mirip. Untuk selanjutnya hukum Newlands ini disebut hukum oktaf.
 
 
Tabel 1. Tabel Unsur Newlands
1 H
2 Li
3 Be
4 B
5 C
6 N
7 O
8 F
9Na
10Mg
11Al
12Si
13P
14S
15Cl
16K
17Cs
18Cr
19Ti
20Mn
21Fe
22Co Ni
23Cu
24Zn
25Y
26In
27As
28Se
29Br
30Rb
31Sr
32Ce La
33Zr
34Di Mo
35Ro Ru
36Pd
37Ag
38Cd
39Sn
40U
41Sb
42Te
43I
44Cs
45Ba V
46Ta
47W
48Nb
49Au
50Pt Ir
51Os
52Hg
53Tl
54Pb
55Bi
56Th

Dari tabel itu tampak bahwa unsur pertama mempunyai kemiripan dengan unsur ke 8, unsur ke dua dengan ke 9 dan seterusnya. Tetapi ternyata hukum Newland hanya sesuai untuk unsur-unsur ringan. Untuk unsur yang berat, hukum ini tidak sesuai. Sampai dengan kotak nomor 16, hukum oktaf masih sesuai tetapi lewat itu sudah tidak lagi mengikuti hukum oktaf. Sifat unsur Cs (no 17) sama sekali lain dengan unsur satu oktaf sebelumnya yaitu Mg dan lebih tidak sesuai lagi dengan yang satu oktaf sesudahnya yaitu Zn. Penyimpangan ini semakin parah untuk unsur-unsur yang lebih berat.

4.    Susunan Periodik Mendeleev (1869)
            Pada tahun 1869, dua orang ilmuwan yaitu ilmuwan Jerman bernama Julius Lothar Meyer dan ilmuwan Rusia bernama Dimitri Ivanovich Mendeleev secara terpisah tetapi dalam waktu yang hampir bersamaan mengumumkan sebuah susunan periodik unsur. Tetapi karena Mendeleev mengumumkan beberapa saat lebih awal daripada Lothar Meyer, maka untuk susunan periodik, nama Mendeleev lebih terkenal daripada Lothar Meyer.

            Mendeleev mengurutkan 65 macam unsur yang sudah dikenal saat itu, dan mengurutkannya mulai dari yang massanya paling kecil. Selanjutnya ia membuat tabel yang terdiri atas kolom-kolom vertikal dan baris-baris horisontal. Kolom vertikal disebut golongan sedang kolom horisontal disebut periode. Selanjutnya unsur-unsur yang mempunyai persamaan sifat diletakkan pada periode yang sama. Kehebatan dari susunan Mendeleev adalah adanya tempat-tempat yang masih dikosongkan yang dipergunakan untuk unsur yang saat itu belum diketemukan tetapi ia sudah meramalkan sifat-sifat unsur yang nantinya harus menempati tempat yang masih kosong itu. Sebagai contoh Mendeleev meletakkan Ti (Ar = 48) di golongan IV dan membiarkan golongan III periode yang sama kosong. Hal ini dilakukan karena sifat Ti lebih mirip dengan C dan Si dari pada dengan B dan Al. Tempat yang kosong itu oleh Mendeleev diisi dengan unsur rekaan yang ia beri nama ekasilikon. Ternyata kemudian tempat eksilikon ini sesuai dengan unsur germanium (Ge) yang diketemukan kemudian.
Mendeleev juga mengemukakan hukum yang disebut hukum periodisitas yang menyatakan bahwa:
Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massanya
Tetapi kenyataannya, ada unsur-unsur yang letaknya tidak sesuai dengan azas kenaikan massa. Berdasarkan urutan massa seharusnya unsur Te sesudah I, unsur Ar sesudah K dan unsur Co sesudah Ni. Tetapi atas dasar pertimbangan sifat-sifatnya, Mendeleev melanggar azasnya sendiri (ini dianggap sebagai kelemahannya), dengan meletakkan Ar sebelum K, Co sebelun Ni dan Te sebelum I. Secara menyeluruh kelebihan dan kelemahan susunan Mendeleev adalah:
Dengan daftar sistem periodik unsur Mendeleev ini dapat diketahui:
1) Perubahan sifat yang teratur dari unsur-unsur dalam satu golongan ke golongan  lain.
2) Hubungan antara valensi tertinggi unsur dengan nomor golongannya.
3) Ramalan sifat-sifat unsur yang belum diketahui pada saat itu.
    4) Susunan Mendeleev ini dibuat pada saat gas mulia belum diketemukan tetapi susunannya tidak banyak berubah ketika unsur-unsur gas mulia telah diketemukan.
Susunan Mendeleev ini mempunyai keterbatasan-keterbatasan diantaranya:
1)        Panjang periodenya tidak sama.
2)        Terjadi keanehan urutan (anomali) unsur ditinjau dari kenaikan massa atom relatif itu sendiri seperti penempatan Ar dan K, Te dan I serta Co dan Ni
3)        Triade besi (Fe, Co, Ni) dan triade yang lain dimasukkan ke dalam golongan VIII, padahal tidak mempunyai valensi tertinggi 8.
4)        Selisih massa atom relatif antara dua unsur yang berturut-turut tidak teratur sehingga sukar untuk meramalkan sifat unsur yang belum diketahui.
5)        Perubahan sifat dari golongan unsur yang elektronegatif melalui sifat lamban dari gas mulia ke sifat elektropositif dari golongan alkali belum dapat dijelaskan dengan naiknya massa atom relatif.
6)        Kejanggalan-kejanggalan sifat (anomali) pada unsur-unsur satu golongan tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan azas massa atom relatifnya.
7)        Kesulitan meletakkan isotop-isotop beberapa unsur-unsur yang mempunyai massa atom relatif yang sama (isobar).
5.    Susunan Periodik Modern
            Pada tahun 1914, Henry Moseley mengusulkan agar susunan Mendeleev dipertahankan tetapi prinsip penyusunannya saja yang diganti. Jika tetap menggunakan prinsip kenaikan massa atom, maka tampak ada kontroversi yang dapat melemahkan hasil kerja Mendeleev. Untuk itu, prinsip penyusunan hendaknya diganti dengan menggunakan kenaikan nomor atom atau jumlah proton. Kalau prinsip penyusunannya menggunakan kenaikan nomor atom, tidak ada keberatan untuk meletakkan Ar sebelum K karena nomor atom Ar = 18 sedang nomor atom K = 19. Hal yang sama juga terjadi pada Co dan Ni serta Te dan I. Dengan penggantian prinsip penyusunan yaitu dari kenaikan massa menjadi kenaikan nomor atom maka hukum periodisitas juga harus dikoreksi menjadi:
Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya
            Selain azas penyusunannya diganti, format susunan golongan pada tabel Mendeleev juga diubah, yaitu dengan cara, memisahkan golongan A dari golongan B sehingga tabelnya tampak memanjang. Susunan Mendeleev yang dimodifikasi inilah yang sekarang disebut sistem periodik modern dan juga disebut sistem periodik model panjang.

1) Golongan
Susunan berkala modern terdiri atas 18 golongan. Urutan nomor golongannya adalah 1A, 2A, 3B , 4B, 5B, 6B, 7B, 8B yang terdiri atas 3 sub golongan, 1B, 2B dilanjutkan 3A sampai dengan 8A. Unsur-unsur golongan A disebut unsur golongan utama sedang golongan B disebut unsur transisi. Unsur dengan nomor 58 sampai dengan 71 seharusnya berada dalam satu kotak dengan unsur nomor 57 yaitu La dan karenanya unsur dengan nomor 57 sampai dengan 71 disebut golongan Lantanida. Dengan alasan yang sama, unsur dengan nomor 90 sampai dengan 118 disebut golongan Actinida. Golongan Aktinida dan golongan Lantanida juga disebut golongan transisi dalam. Selain itu, golongan-golongan tertentu mempunyai nama khusus misalnya:
Golongan 1A disebut golongan alkali
Golongan 2A disebut golongan alkali tanah
Golongan 3A disebut golongan boron
            Golongan 4A disebut golongan karbon
Golongan 5A disebut golongan nitrogen
Golongan 6A disebut golongan khalkogen / oksigen
Golongan 7A disebut golongan halogen
Golongan 8A disebut golongan gas mulia
2) Periode
            Sistem periodik modern terdiri atas 7 baris horisontal yang disebut periode. Tujuh periode itu masing-masing adalah:
* Periode 1 terdiri atas 2 unsur yaitu unsur dengan nomor atom 1 dan 2.
* Periode 2 terdiri atas 8 unsur yaitu nomor 3 sampai dengan 10.
* Periode 3 terdiri atas 8 unsur yaitu nomor 11 sampai dengan 18.
* Periode 4 terdiri atas 18 unsur yaitu nomor 19 sampai dengan 36
* Periode 5 terdiri atas 18 unsur yaitu nomor 37 sampai dengan 54.
* Periode 6 terdiri atas 32 unsur yaitu nomor 55 sampai dengan 86
* Periode 7 yaitu nomor 87 sampai dengan 118
Periode pertama, kedua dan ketiga disebut periode pendek. Periode keempat dan kelima disebut periode panjang. Periode keenam disebut periode sangat panjang dan periode ke tujuh disebut periode yang sudah lengkap. Selain periode pertama yang hanya berisi unsur non logam, periode-periode yang lain berisi unsur-unsur logam, semi logam maupun non logam.
3) Hubungan Antara Nomor atom, Nomor Periode dan Golongan
Berkaitan dengan struktur atom, informasi terpenting yang dapat dilihat dari setiap unsur dalam sistem periodik adalah nomor atom, nomor periode dan nomor golongan unsur tersebut. Jika nomor atom diketahui maka nomor periode dan nomor golongan dapat diketahui, demikian pula sebaliknya.
Contoh:
1. Tentukan nomor atom dari suatu unsur yang terletak pada:
a) golongan 3A periode 2
b) golongan 5A periode 3
c) golongan 4B periode 4
Jawab:
a) Periode dua terdiri atas 8 unsur dimulai dari atom nomor 3 untuk golongan 1A. Karena yang ditanyakan unsur golongan 3A berarti terletak 2 kotak setelah nomor atom 3. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 5.
b) Periode 3 terdiri atas 8 unsur dimulai dari atom nomor 11 untuk golongan 1A. Karena yang ditanyakan unsur golongan 5A berarti terletak 4 kotak setelah nomor atom 11. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 15.
c) Periode 4 terdiri atas 18 unsur dimulai dari atom nomor 19 untuk golongan 1A. Yang ditanyakan unsur golongan 4B. Dalam periode 4, golongan 4B merupakan kolom ke 4, berarti terletak 3 kotak setelah nomor atom 13. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 22.
2. Tentukan letak unsur dalam tabel periodik, jika nomor atom unsur itu adalah:
a) 12
b) 17
Jawab:
a) nomor atom 12 tidak mungkin di periode 1 karena akhir periode 1 adalah atom nomor 2, juga tidak mungkin pada periode 2, karena periode 2 berakhir pada nomor 10. Nomor atom 12 pasti pada periode 3. Periode 3 dimulai dari nomor 11 untuk golongan 1A. Atom yang ditanyakan bernomor 12, jadi satu kotak setelah nomor 11. Karena nomor 11 berada pada golongan 1A, maka yang ditanyakan berada pada golongan 2A.
     Jadi nomor atom 12 berada pada golongan 2A periode 3
b) nomor atom 17 berada pada periode 3. Periode 3 dimulai dari nomor 11 untuk golongan 1A dan berakhir pada nomor 18 untuk golongan 8A. Atom yang ditanyakan bernomor 17, jadi satu kotak sebelum nomor 18. Karena nomor 18 berada pada golongan 8A, maka yang ditanyakan berada pada golongan 7A.
     Jadi nomor atom 17 berada pada golongan 7A periode 3
2 Hubungan antara Letak Unsur dalam Sistem Periodik dengan Konfigurasi Elektron
            Yang dimaksud dengan konfigurasi elektron adalah pendistribusian elektron yang dimiliki oleh suatu atom pada masing-masing kulit lintasnya. Untuk membuat distribusi elektron, kita harus mengetahui jumlah elektron yang dimiliki oleh suatu atom. Jumlah elektron dapat diketahui dari nomor atom. Karena nomor atom berhubungan dengan letak atom dalam sistem periodik, maka dengan mengetahui letak atom dalam sistem periodik kita dapat menentukan konfigurasi elektronnya.
            Untuk kebutuhan penentuan konfigurasi elektron ini, ada beberapa hal yang perlu dikuasai, yaitu:
1)   Nomor periode berhubungan dengan banyaknya kulit lintas yang dimiliki oleh suatu atom. Misal unsur yang terletak pada nomor periode 3 mempunyai 3 kulit lintas, yaitu kulit K, L dan M
2)   Nomor golongan berhubungan dengan elektron valensi yaitu banyaknya elektron yang berada pada kulit lintas paling luar. Hubungan antara nomor golongan dengan banyaknya elektron paling luar adalah sebagai berikut:
a) Untuk golongan Utama atau Golongan A, berlaku aturan:
Nomor golongan = banyaknya elektron terluar.
b) Untuk Golongan Transisi atau Golongan B
Elektron terluar selalu = 2, kecuali golongan 4B dan 1B yang elektron paling luarnya 1.
3)   Urutan pendistribusian elektron adalah sebagai berikut:
a)  Isilah kulit terluar sesuai dengan ketentuan jumlah elektron terluar.
b)  jika ada dua kulit lintas, isilah kulit pertama dengan 2 elektron.
c)  jika ada tiga kulit, isilah kulit pertama dengan 2 elektron, sisanya pada kulit kedua..
d) jika ada n kulit dengan n > 3, maka kulit pertama sampai kulit ke (n-3) dapat diisi penuh. Jika kulit terluar serta kulit pertama sampai kulit ke (n-3) telah terisi, tetapi masih ada beberapa kulit dalam yang belum terisi, isilah kulit dalam itu dengan jumlah maksimum yang dibutuhkan oleh kulit itu. Tetapi, jika sisa elektronnya tidak mencukupi untuk mengisi jumlah maksimum kulit tersebut, maka isilah kulit tersebut dengan jumlah maksimum kulit sebelumnya. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi (yaitu kulit pertama sebelum terluar), maka semua elektron yang tersisa diisikan pada kulit itu.
Contoh:
Kita akan membuat konfigurasi elektron untuk unsur-unsur golongan alkali tanah yang terdiri atas 4Be ; 12Mg ; 20Ca ; 38Sr, 56Ba ; 88Ra.
Kita tahu bahwa golongan alkali tanah adalah golongan 2A, jadi elektron terluarnya adalah 2. Nomor periode dari Be sampai Ra adalah 2, 3, 4, 5, 6 dan 7. Jumlah elektron masing-masing atom adalah sesuai dengan nomor atomnya, jadi untuk:
* Atom Be, jumlah elektron seluruhnya 4, banyaknya kulit 2, kulit terluar harus diisi 2 elektron, jadi sisanya 2 elektron diisikan pada kulit pertama, sehingga konfigurasi elektron untuk Be adalah:
4Be = 2 ; 2
* Atom Mg, jumlah elektron seluruhnya 12, banyaknya kulit 3, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, jadi sisanya 8 elektron diisikan pada kulit kedua, sehingga konfigurasi elektron untuk Mg adalah:
12Mg = 2 ; 8 ; 2
* Atom Ca, jumlah elektron seluruhnya 20, banyaknya kulit 4, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron, jadi sisanya 8 elektron diisikan pada kulit ketiga, sehingga konfigurasi elektron untuk Ca adalah:
20Ca = 2 ; 8 ; 8 ; 2
* Atom Sr, jumlah elektron seluruhnya 38, banyaknya kulit 5, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron. Masih ada dua kulit yang belum terisi yaitu kulit 3 dan 4. Untuk mengisi kulit 3, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronya adalah = 38 - 2 - 2 - 8 = 26. Sisa ini masih dapat digunakan untuk mengisi maksimum kulit ketiga yaitu 18. Jadi kulit ketiga diisi 18 elektron. Sekarang tinggal kulit keempat yang belum terisi. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron yang kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Sr adalah:
38Sr = 2 ; 8 ; 18;  8 ; 2
* Atom Ba, jumlah elektron seluruhnya 56, banyaknya kulit 6, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron. Masih ada 3 kulit yang belum terisi yaitu kulit 3, 4 dan 5. Untuk mengisi kulit 3, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronya adalah = 56 - 2 - 2 - 8 = 44. Sisa ini masih dapat digunakan untuk mengisi maksimum kulit ketiga yaitu 18. Jadi kulit ketiga diisi 18 elektron. Selanjutnya kita isi kulit ke empat. Sekarang sisa elektron tinggal 26. Sisa ini tidak dapat memenuhi jumlah elektron maksimum kulit ke 4, jadi kulit ke 4 diisi dengan jumlah maksimum kulit sebelumnya yaitu kulit ke 3 yaitu 18 elektron. Sekarang tinggal kulit kelima yang belum terisi. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron yang kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Ba adalah:
56Ba = 2 ; 8 ; 18; 18;  8 ; 2
* Atom Ra, jumlah elektron seluruhnya 88, banyaknya kulit 7, kulit terluar harus diisi 2 elektron. Kulit kedua, ketiga, dan keempat bisa diisi penuh berturut-turut 8, 18, dan 32 elektron.. Masih ada 2 kulit yang belum terisi yaitu kulit 5 dan 6. Untuk mengisi kulit 5, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronnya adalah = 88 - 2 - 2 - 8 - 18 - 32 = 26. Sisa ini tidak mencukupi untuk mengisi jumlah maksimum kulit ke 5. Oleh karena itu kulit ke 5 diisi dengan jumlah maksimum sebelumnya yaitu maksimum kulit ke 3 sebanyak 18 elektron (kita tidak dapat mengisikan sejumlah maksimum kulit ke empat karena sisanya tinggal 26 elektron sedang maksimum kulit ke empat adalah 32 elektron).  Jadi kulit kelima diisi 18 elektron. Sekarang tinggal kulit keenam yang belum terisi. Karena tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Ba adalah:
88Ra = 2 ; 8 ; 18; 18;  8 ; 2
Dari uraian di atas, kita dapat membuat tabel konfigurasi elektron golongan alkali tanah yaitu:
 

Tabel 2. Tabel konfigurasi elektron golongan alkali tanah

`K
L
M
N
O
P
Q








4Be
2
2





12Mg
2
8
2




20Ca
2
8
8
2



­38Sr
2
8
18
8
2


56Ba
2
8
18
18
8
2

88Ra
2
8
18
32
18
8
2








Related Posts

0 comment:

Post a Comment