Sistem Periodik Unsur

A.      Pengelompokan Unsur-Unsur

Pengelompokan  unsur-unsur mengalami perkembangan bersamaan ditemukannya unsur-unsur baru. Perkembangan pengelompokan ini dimulai dari yang paling sederhana hingga modern.

1.    Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) mengelompokkan 33 unsur kimia berdasarkan sifat kimianya. Unsur-unsur kimia dikelompokkan menjadi empat, yaitu gas, tanah, logam, dan nonlogam. Pengelompokan ini masih umum karena unsur dalam satu kelompok masih memiliki sifat-sifat yang berbeda.

2.    Hukum Triade Dobereiner

John Wolfgang Dobereiner (1892) mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya. Setiap kelompok terdiri atas tiga unsur, sehingga disebut triade. Dalam satu triade, unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya. Berdasarkan aturan tersebut, massa atom relatif unsur kedua merupakan rata-rata dari massa atom relatif unsur pertama dan ketiga. Jadi, terdapat hubungan antara massa atom relatif dengan sifat-sifat unsur.

Contoh: triade unsur S  Se  Te, A_r: S = 32, Se = 79, dan Te = 128

A_r unsur yang di tengah yaitu A_r Se =  =  = 80

Daftar beberapa triade Dobereiner sebagai berikut.

Pengelompokan ini memiliki kelemahan berupa terdapatnya kemiripan sifat lebih dari tiga unsur dalam satu kelompok.

3.  
Hukum Oktaf Newlands

Pada tahun 1864, John Alexander Reina Newlands mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif yng dikenal dengan hukum Oktaf. Unsur-unsur yang berselisih satu oktaf, misal unsur pertama (unsur H) dengan unsur ke delapan (unsur F) memiliki kemiripan sifat dan keteraturan perubahan sifat unsur. Pada saat itu, unsur-unsur gas mulia belum ditemukan. Pengelompokan unsur menurut hukum oktaf Newlands ditunjukkan pada tabel berikut. 

Unsur-unsur yang sifatnya tidak mirip akan ditemukan setelah unsur ke delapan belas dan seterusnya. Misal unsur Cr tidak mirip dengan unsur Al, unsur Mn tidak mirip dengan unsur P, unsur Fe tidak mirip dengan unsur S, dan seterusnya. Jadi, pengelompokan ini hanya sesuai untuk unsur-unsur dengan harga massa atom relatif (A_r) rendah.

4.        Sistem Periodik Bentuk Pendek

Dmitrii Ivanovich Mendeleev mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan sifat kimia atom unsur yaitu kenaikan massa atom relatif menggunakan kartu. Dalam kartu tersebut dituliskan lambang unsur, massa atom relatif, dan sifat-sifat unsur tersebut. Selanjutnya, unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatif dan sifat-sifatnya. Unsur-unsur yang memiliki kemiripan sifat diletakkan pada lajur vertikal yang disebut golongan. Pengelompokan unsur lebih utama ditekankan pada sifat-sifat kimia atom daripada kenaikan massa atom relatif. Beberapa unsur diletakkan tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya, tetapi sesuai dengan kenaikan nomor atomnya. Ada tempat-tempat kosong dalam tabel periodik unsur tersebut. Mendeleev menduga tempat-tempat kosong tersebut akan diisi oleh unsur-unsur yang saat itu belum ditemukan. Beberapa tahun kemudian ditemukan  sebagian unsur yang diramalkan dengan sifat yang sesuai dengan ramalan Mendeleev. Misal penemuan unsur galium (Ga) dan germanium (Ge). Tabel periodik unsur menurut Mendeleev ditunjukkan sebagai berikut.

Sementara itu, Lothar Meyer mengemukakan penyusunan sistem periodik unsur berdasarkan sifat fisika, yaitu massa jenis atau volume atom. Meyer memperkenalkan hukum berkala unsur yang melibatkan sifat-sifat unsur yang dikenal sebagai volume atom, yaitu massa atom unsur dibagi dengan rapatannya. Berikut grafik yang menghubungkan massa atom dan volume atomnya menurut Lothar Meyer.

5.        Sistem Periodik Unsur Modern

Henry Moseley (1913) melakukan percobaan pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X. Dia menyimpulkan bahwa sifat atom didasarkan pada kenaikan jumlah proton. Hal ini diakibatkan adanya isotop (unsur-unsur memiliki massa atom berbeda, tetapi jumlah proton sama). Kenaikan jumlah proton menandai kenaikan nomor atom unsur. Pengelompokan unsur-unsur dalam sistem periodik modern menyempurnakan hukum periodik Mendeleev (tabel periodik bentuk pendek). Sistem periodik modern disebut juga tabel periodik bentuk panjang. 

 

Dalam sistem periodik bentuk panjang terdiri atas lajur vertikal yang dinamakan golongan dan lajur horizontal yang dinamakan periode. Golongan disusun menurut kemiripan sifat (elektron valensi sama), sedangkan periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom (jumlah kulit atom sama).

a.       Golongan

Golongan ditulis dengan angka Romawi. Pada sistem periodik unsur modern terdapat golongan utama dan golongan transisi.

1)      Golongan utama (golongan A)

Golongan utama meliputi delapan golongan berikut.

Golongan IA (alkali): H, Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr.

Golongan IIA (alkali tanah): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra.

Golongan IIIA (aluminium): B, Al, Ga, In, dan Tl.

Golongan IVA (karbon): C, Si, Ge, Sn, dan Pb.

Golongan VA (nitrogen): N, P, As, Sb, dan Bi.

Golongan VIA (kalkogen): O, S, Se, Te, dan Po.

Golongan VIIA (halogen): F, Cl, Br, I, dan At.

Golongan VIIIA (gas mulia): He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn.

Golongan ditentukan oleh jumlah elektron valensi. Misal unsur Be mempunyai nomor atom 4. Konfigurasi elektronnya 2.2. Jumlah elektron valensi 2, sehingga termasuk golongan IIA.

2)      Golongan transisi (golongan B)

Golongan transisi meliputi golongan transisi (golongan B) dan golongan transisi dalam. Golongan transisi (golongan B) meliputi golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, dan IIB. Golongan transisi dalam meliputi deret lantanida dan deret aktinida.

b.      Periode

Periode ditulis dengan angka Arab. Dalam sistem periodik unsur modern terdapat 7 periode. Periode 1 terdiri atas 2 unsur, periode 2 terdiri atas 8 unsur, periode 3 terdiri atas 8 unsur, periode 4 terdiri atas 18 unsur, periode 5 terdiri atas 18 unsur, periode 6 terdiri atas 32 unsur, dan periode 7 terdiri atas 32 unsur.

B.       Sifat Keperiodikan Unsur

Sifat keperiodikan unsur merupakan sifat-sifat yang berubah secara beraturan sesuai kenaikan nomor atom unsur. Sifat-sifat keperiodikan meliputi beberapa hal sebagai berikut.

1.  Jari-jari atom

     Jari-jari atom yaitu jarak dari inti atom hingga kulit terluar dan menunjukkan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antardua atom yang berikatan sesamanya. Dalam satu golongan, jari-jari atom semakin ke atas cenderung semakin kecil. Hal ini karena semakin ke atas kulit elektron semakin kecil. Dalam satu periode, jari-jari atom semakin ke kanan cenderung semakin kecil. Hal ini karena semakin ke kanan jumlah proton dan elektron semakin banyak, sedangkan jumlah kulit terluar yang terisi elektron sama sehingga tarikan inti terhadap elektron terluar semakin kuat.

2.  Energi ionisasi

     Energi ionisasi  yaitu energi minimum yang diperlukan atom netral dalam wujud gas untuk melepaskan sebuah elektron terluar yang terikat paling lemah untuk membentuk ion positif. Semakin kecil energi ionisasi maka atom semakin mudah melepaskan elektron. Harga energi ionisasi dipengaruhi oleh jari-jari atom dan jumlah elektron valensi atau muatan inti. Semakin kecil jari-jari atom, energi ionisasi akan semakin besar. Semakin besar muatan inti, energi ionisasi cenderung semakin besar. Dalam satu golongan, dari bawah ke atas energi ionisasi semakin besar. Dalam satu periode, energi ionisasi dari kiri ke kanan semakin besar. Harga energi ionisasi pertama beberapa unsur dapat dilihat pada tabel berikut.

3.  Keelektronegatifan

     Keelektronegatifan atau elektronegativitas yaitu kemampuan atom untuk menarik (menangkap) elektron. Harga keelektronegatifan bersifat relatif, berupa harga perbandingan suatu atom terhadap atom lain. Dalam satu golongan, dari bawah ke atas harga keelektronegatifan semakin besar. Dalam satu periode, harga keelektronegatifan dari kiri ke kanan juga semakin besar. Harga keelektronegatifan dapat digunakan untuk menentukan bilangan oksidasi unsur dalam suatu senyawa. Jika harga keelektronegatifan besar, unsur cenderung menerima elektron dan membentuk bilangan oksidasi negatif. Jika harga keelektronegatifan kecil, unsur cenderung melepaskan elektron dan membentuk bilangan oksidasi positif. Harga keelektronegatifan beberapa unsur dapat dilihat pada tabel berikut.

4. Sifat Logam

     Dalam satu golongan dari bawah ke atas sifat logam semakin berkurang. Dalam satu periode dari kiri ke kanan sifat logam semakin berkurang.

5. Kereaktifan

     Dalam satu golongan unsur-unsur logam dari bawah  ke atas semakin kurang reaktif. Dalam satu periode unsur-unsur logam dari kiri ke kanan semakin kurang reaktif. Sebaliknya, dalam satu golongan unsur-unsur nonlogam dari bawah ke atas semakin reaktif. Dalam satu periode, unsur nonlogam dari kiri ke kanan semakin reaktif.

6.  Titik Leleh dan Titik Didih

     Dalam satu golongan, unsur-unsur logam dari bawah ke atas mempunyai titik leleh dan titik didih yang semakin tinggi. Dalam satu periode, unsur-unsur logam dari kiri ke kanan mempunyai titik leleh dan titik didih yang semakin tinggi. Dalam satu golongan, unsur-unsur nonlogam dari bawah ke atas mempunyai titik leleh dan titik didih semakin rendah. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan mempunyai titik leleh dan titik didih semakin rendah.

7.  Afinitas elektron

     Afinitas elektron yaitu besarnya energi yang dibebaskan satu atom netral dalam wujud gas ketika menerima sebuah elektron. Harga afinitas elektron sukar ditentukan secara langsung. Semakin besar energi yang dibebaskan suatu atom, semakin mudah atom-atom tersebut menangkap elektron. Dalam satu golongan, afinitas elektron dari bawah ke atas semakin besar. Dalam satu periode, afinitas elektron dari kiri ke kanan semakin besar. Harga afinitas elektron beberapa unsur ditunjukkan dalam tabel berikut.