MATERI TABEL PERIODIK
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.
- Memahami perkembangan sistem periodik unsur dan kelemahannya.
- Menentukan letak unsur dalam tabel periodik dan meramalkan sifat-sifatnya.
- Memahami sifat periodik unsur.
- Menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan sistem periodik dan sifat-sifatnya.
Pada tahun 1789, Antoine Lavoisier mengelompokkan 33 unsur berdasarkan sifat kimianya,yaitu gas, tanah, logam, dan nonlogam. Kelompok unsur gas terdiri atas oksigen, nitrogen, dan hidrogen. Kelompok unsur tanah terdiri atas magnesium oksida, kapur, berilium oksida, dan silikon oksida. Kelompok unsur logam terdiri atas perak, arsenik, antimon, bismut, kobalt, tembaga, timah, raksa, besi, dan sebagainya. Kelompok unsur nonlogam terdiri atas karbon, asam klorida, asam fl uorida, sulfur, fosfor, dan asam boraks. Untuk mempelajari unsur-unsur yang sangat banyak tersebut, maka disusunlah sistem periodik unsur. Sistem periodik unsur dapat mempermudah kita dalam mempelajari kecenderungan sifat unsur, serta dapat meramalkan sifat unsur yang akan ditemukan nantinya.
A. PERKEMBANGAN TABEL PERIODIK
a. Pengelompokan Unsur Triade Dobereiner
Pada tahun 1817, Johann Wolfgang Dobereiner mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa dan kesamaan sifatnya. Satu kelompok terdiri atas tiga unsur yang disebut dengan triade. Dalam satu triade, massa unsur yang di tengah merupakan rata-rata dari massa unsur di sebelah kiri dan kanannya.
Contoh Soal 1
Unsur A, B, dan C merupakan sekelompok unsur triade. Jika massa unsur A adalah 40, massa unsur C adalah 50, maka tentukan massa unsur B!
Pembahasan:
Berdasarkan hukum Dobereiner, massa unsur yang di tengah merupakan rata-rata dari massa unsur di sebelah kiri dan kanannya. Dengan demikian, diperoleh:
Massa B = (massa A + massa C) / 2
= (40+50) / 2
= 90 / 2
= 45
Jadi, massa unsur B adalah 45.
Contoh Soal 2
Unsur X, Y, dan Z merupakan sekelompok unsur triade. Jika massa unsur Y adalah 55 dan massa unsur Z adalah 75, maka tentukan massa unsur X.
Pembahasan:
Berdasarkan hukum Dobereiner, massa unsur yang di tengah merupakan rata-rata dari massa unsur di sebelah kiri dan kanannya. Dengan demikian, diperoleh:
Massa Y = (massa X + massa Z) / 2
55 = (massa X +75) / 2
110 = massa X +75
massa X = 35
Jadi, massa unsur X adalah 35.
Pengelompokan unsur triade Dobereiner ini masih memiliki kelemahan. Dobereiner hanya fokus pada hubungan masing-masing unsur dalam satu triade, tetapi tidak menjelaskan hubungan antara triade yang satu dengan lainnya. Selain itu, Dobereiner juga tidak dapat mengklasifikasikan unsur-unsur yang jumlahnya banyak dan mirip.
b. Pengelompokan Unsur Oktaf Newlands
Pada tahun 1864, John Newlands menyusun unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Ia mendapati bahwa unsur ke delapan memiliki sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesembilan memiliki sifat yang mirip dengan unsur kedua, dan seterusnya. Sifat-sifat unsur yang ditemukan ini berkala atau periodik tiap unsur ke delapan. Oleh karena itu, disebut dengan hukum oktaf. Ilustrasi dari susunan unsur-unsur berdasarkan hukum oktaf adalah sebagai berikut.
1 2 3 4 5 6 7
A B C D E F G
1 2
H I
Pengelompokan unsur oktaf Newlands ini masih memiliki kelemahan, yaitu hukum oktaf hanya sesuai untuk unsur dengan massa atom kecil, sedangkan untuk unsur dengan massa atom besar, tidak terjadi pengulangan sifat sesuai hukum oktaf.
c. Tabel Periodik Unsur Mendeleev dan Lothar Meyer
Pada tahun 1869, dua ahli kimia, yaitu Lothar Meyer dari Jerman dan Dimitri Mendeleev dari Rusia melakukan penelitian berdasarkan hukum oktaf Newlands. Mendeleev meneliti hubungan massa atom dengan sifat-sifat kimia, sedangkan Lothar Meyer meneliti hubungan massa atom dengan sifat-sifat fisika. Menurut Mendeleev, bila unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, maka sifat unsur tersebut akan berulang secara periodik. Pernyataan inilah yang dikenal dengan hukum periodik unsur. Susunan unsur-unsur oleh Mendeleev selanjutnya disebut dengan tabel periodik bentuk pendek. Tabel periodik ini diterbitkan pertama kali pada tahun 1871 dengan lajur tegak disebut golongan dan lajur mendatar disebut periode. Beberapa hal penting yang berkaitan dengan tabel periodik Mendeleev adalah sebagai berikut.
- Atom-atom disusun berdasarkan kenaikan massa atom dengan mengutamakan sifat-sifatnya. Setelah unsur-unsur tersebut mencapai jumlah tertentu, sifatnya akan berulang kembali.
- Pada tabel periodik Mendeleev, disediakan beberapa tempat kosong untuk unsur unsur yang diyakini akan ditemukan. Ternyata benar, pada tahun 1879 ditemukan scandium, pada tahun 1875 ditemukan galium, dan pada tahun 1886 ditemukan germanium.
- Ditemukan unsur-unsur yang sekarang disebut unsur transisi dan diletakkan pada lajur khusus.
- Tabel periodik Mendeleev dapat mengoreksi massa atom Cr yang semula 43,3 menjadi 52.
- Tabel periodik Mendeleev membagi unsur-unsur dalam 8 deret vertikal yang disebut golongan. Unsur dalam satu golongan memiliki sifat sama.
Tabel periodik Mendeleev ini masih memiliki kelemahan, yaitu adanya unsur dengan massa atom relatif yang lebih besar terletak di depan unsur dengan massa atom relatif yang lebih kecil (Te = 128 dan I = 127).
d. Tabel Periodik Modern (Tabel Periodik Bentuk Panjang)
Pada tahun 1914, Henry Moseley melakukan percobaan dan menyimpulkan bahwa sifat dasar atom adalah nomor atom, bukan nomor massa. Henry Moseley juga memperbarui hukum periodik Mendeleev menjadi hukum periodik modern dengan sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya. Artinya, bila unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom, maka sifat unsur-unsur tersebut akan berulang secara periodik. Tabel periodik modern inilah yang digunakan hingga saat ini. Lajur mendatar pada tabel periodik modern disebut periode, sedangkan lajur tegaknya disebut golongan.
1. Periode
Periode menunjukkan banyaknya kulit yang terisi elektron. Nomor periode sama dengan jumlah kulitnya.Tabel periodik modern memiliki 7 periode, yaitu sebagai berikut.
- Periode 1 disebut periode sangat pendek, karena berisi 2 unsur.
- Periode 2 dan 3 disebut periode pendek, karena berisi 8 unsur.
- Periode 4 dan 5 disebut periode panjang, karena berisi 18 unsur.
- Periode 6 disebut periode sangat panjang, karena berisi 32 unsur. Pada periode ini terdapat deret lantanida, yaitu unsur dengan nomor atom 58 sampai 71 yang terletak pada lajur khusus di bawah tabel.
- Periode 7 disebut periode yang belum lengkap, karena belum semua unsur ditemukan. Sampai saat ini, periode 7 berisi 24 unsur termasuk deret aktinida, yaitu unsur dengan nomor atom 90 sampai 103.
2. Golongan
Golongan menunjukkan unsur-unsur yang memiliki sifat mirip. Tabel periodik terdiri atas 8 golongan yang ditandai dengan angka romawi. Golongan ini terbagi menjadi 2, yaitu golongan A (golongan utama) dan golongan B (golongan transisi).
B. MENENTUKAN LETAK PERIODE DAN GOLONGAN SUATU UNSUR
Periode menunjukkan jumlah kulit. Oleh karena itu, letak periode suatu unsur dapat ditentukan dari jumlah kulitnya. Jumlah kulit ditandai dengan angka di depan subkulit yang terbesar. Golongan menunjukkan jumlah elekton valensi (elektron di kulit terluar). Untuk menentukan golongan suatu unsur, perhatikan beberapa aturan berikut.
a. Golongan A (Golongan Utama)
Unsur yang terletak pada golongan utama memiliki elektron terakhir di subkulit s atau p. Jika elektron terakhir di subkulit s, maka nomor golongan ditentukan oleh jumlah elektron terakhirnya. Namun, jika elektron terakhir di subkulit p, maka nomor golongan merupakan jumlah elektron pada subkulit s dan p terakhirnya (s + p).
b. Golongan B (Golongan Transisi)
Unsur yang terletak pada golongan transisi memiliki elektron terakhir di subkulit d. Pada umumnya, nomor golongan transisi ditentukan dengan menjumlahkan elektron pada subkulit s terakhir dengan elektron pada subkulit d terakhir (s + d). Akan tetapi, terdapat beberapa pengecualian. Untuk lebih jelasnya, perhatikan penjelasan berikut.
Jika konfigurasi elektronnya berakhir pada:
- s2 d1, maka golongan III B;
- s2 d2, maka golongan IVB;
- s2 d3, maka golongan VB;
- s1 d5, maka golongan VIB;
- s2 d5, maka golongan VIIB;
- s2 d6, s2 d7, s2 d8, maka golongan VIIIB;
- s1 d10, maka golongan IB; dan
- s2 d10, maka golongan IIB.
c. Golongan Transisi Dalam (IIIB)
Unsur yang terletak pada golongan transisi dalam memiliki elektron terakhir di subkulit f, antara lain:
- golongan lantanida, jika elektron terakhir di 4f; dan
- golongan aktinida, jika elektron terakhir di 5f.
Contoh Soal 3
Tentukan letak periode dan golongan dari unsur berikut.
1). 11Na 4). 27Co
2). 17Cl 5). 30Zn
3). 22Ti 6). 99Es
Pembahasan:
1. 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-3, maka termasuk periode 3. Oleh karena elektron terakhir di subkulit s dan berjumlah 1, maka termasuk golongan IA.
2. 17Cl = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-3, maka termasuk periode 3. Oleh karena elektron terakhir di subkulit p dan jumlah elektron valensinya 7, yaitu 2 elektron dari subkulit 3s dan 5 elektron dari subkulit 3p, maka termasuk golongan VIIA.
3. 22Ti = [Ar] 4s2 3d2
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-4, maka termasuk periode 4. Oleh karena elektron terakhir di subkulit d dan jumlah elektron valensinya 4, yaitu 2 elektron dari subkulit 4s dan 2 elektron dari subkulit 3d, maka termasuk golongan IVB.
4. 27Co = [Ar] 4s2 3d7
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-4, maka termasuk periode 4. Oleh karena elektron terakhir di subkulit d dan jumlah elektron valensinya 9, yaitu 2 elektron dari subkulit 4s dan 7 elektron dari subkulit 3d, maka termasuk golongan VIIIB.
5. 30Zn = [Ar] 4s2 3d10
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-4, maka termasuk periode 4. Oleh karena elektron terakhir di subkulit d dan jumlah elektron valensinya 12, yaitu 2 elektron dari subkulit 4s dan 10 elektron dari subkulit 3d, maka termasuk golongan IIB.
6. 99Es = [Rn] 7s2 5f11
Oleh karena kulit tertinggi adalah kulit ke-7, maka termasuk periode 7. Oleh karena elektron terakhir di subkulit 5f, maka termasuk golongan aktinida.
d. Elektron Valensi
Elektron valensi adalah elektron di kulit terluar. Jumlah elektron valensi dapat ditentukan dengan aturan berikut.
- Jika elektron terakhir di subkulit s, maka elektron valensinya sejumlah elektron yang mengisi subkulit tersebut.
- Jika elektron terakhir di subkulit p, maka elektron valensinya sama dengan jumlah elektron di subkulit s dan p.
- Jika elektron terakhir di subkulit d, maka elektron valensinya sama dengan jumlah elektron di subkulit s dan d.
- Jika elektron terakhir di subkulit f, maka elektron valensinya sama dengan jumlah elektron di subkulit s dan f.
- n = 4 → kulit ke-4
- â„“ = 2 → subkulit d =
- m = 0 → elektron terakhir di orbital 0
- s = +1/2 → elektron ke arah atas
- Energi ionisasi atom Mg lebih besar daripada energi ionisasi atom Al. Hal ini terjadi karena pada atom Mg, elektron terakhirnya berpasangan, yaitu pada 3s2. Akibatnya, elektronnya lebih sulit dilepas dibandingkan dengan elektron terakhir atom Al yang tunggal, yaitu pada 3p.
- Energi ionisasi atom 15P lebih tinggi daripada atom 16S. Hal ini terjadi karena elektron pada subkulit 3p atom 16S bervariasi (ada yang tunggal dan ada yang berpasangan) sehingga energi pada subkulit 3p tidak terlalu stabil dibandingkan dengan atom P. Semakin stabil suatu orbital, semakin besar energi yang diperlukan untuk melepas elektron terakhirnya.