Sistem Periodik Unsur

KIMIA KELAS X MIPA SMA DARUSSALAM BAHAN AJAR SIFAT PERIODIK UNSUR Oleh: Anis Mugitsah 2020 Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi/IPK 3.4. Menganalisis kemiripan 3.4.1 Peserta didik dapat mengorganisir perkembangan sistem sifat unsur dalam golongan dan periodik unsur dikaitkan dengan letak unsur dalam tabel periodik keperiodikannya unsur berdasarkan konfigurasi elektron. 3.4.2 Peserta didik mampu menganalisis kemiripan sifat unsur dalam 4.4 Menyajikan hasil analisis satu golongan dengan tepat berdasarkan data sifat fisis dan kimia data-data unsur dalam kaitannya unsur. dengan kemiripan dan sifat 3.4.3 Peserta didik dapat menganalisis dan mempresentasikan ulang keperiodikan unsur hubungan antara nomor atom dengan sifat keperiodikan unsur (jari- jari atom, energi ionisasi, afinitas elekton, dan keelektronegatifan) dengan tepat berdasarkan data sifat keperiodikan unsur 4.4.1 Peserta didik dapat membuat dan menyajikan karya yang berkaitan dengan Tabel Periodik Unsur, atau grafik keperiodikan sifat unsur dengan baik berdasarkan sifat keperiodikan unsur. 0 PPL PENDIDIKAN KIMIA- UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

Faktual Dalam kehidupan sehari- hari seringkali kita melihat susunan barang-barang di toko swalayan, susunannya pun memiliki keteraturan. Bagaimana dengan Sistem Periodik Unsur ? Pada pembelajaran sebelumnya kita telah mempelajari konfigurasi elektron, susunan unsur pada SPU memiliki keteraturan dalam setiap periode dan golongan. Sistem Periodik Unsur Modern Sistem periodik unsur disusun dengan memperhatikan sifat-sifat unsur. Sifat yang berubah secara beraturan menurut kenaikan nomor atom dari kiri ke kanan dalam satu periode dan dari atas ke bawah dalam satu golongan disebut sifat periodik unsur. Beberapa sifat periodik yang akan dibahas di sini adalah jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronrgatifan. 1

Prinsip Bagaimanakah unsur-unsur disusun dalam sebuah sistem periodik? Mari kita siamak sejarah singkat terciptanya sistem periosik unsur (SPU) berikut  Sejarah Sistem Periodik Unsur Setelah para ahli secara terus-menerus menemukan unsur-unsur baru, maka jumlah unsur semakin banyak dan hal ini akan menimbulkan kesulitan dalam mempelajarinya, jika tidak ada cara yang praktis untuk mempelajarinya. Oleh karena itu, para ahli berusaha membuat pengelompokan sehingga unsur-unsur tersebut tertata dengan baik. puncak dari usaha tersebut adalah terciptanya suatu tabel unsur yang disebut tabel periodik unsur. 1. Penglompokkan atas dasar logam dan nonlogam Penggolongan ini dikemukakan oleh Lavoisier (1789), ia mengelompokkan unusr-unsur yang telah ditemukan berdasarkan sifat logam dan nonlogamnya. Unsur-unsur yang dikelompokkan oleh Lavoisier baru terdapat 33 jenis unsur. Tabel 1. Pengelompokan unsur menurut Laviosier Kelompok Gas Nonlogam logam Tanah Nama Cahaya Sulfur Antimon Emas Besi Kapus (kalsium oksida) unusur Kalor Fosfor Arsen Timbel Perak Magnesia (magnesium Oksida) Oksigen Karbon Kobalt Seng Nikel Barit (barium oksida) Nitrogen Asam Timah Raksa Platina Alumina (alumunium oksida) hidrogen klorida Mangan Bismut tungtsen Silika (silikon oksida) Asam florida molibdenum tembaga Asam borak Kelebihan : Sudah mengelompokkan 23 unsur yang ada berdasarkan sifat kimia sehingga bisa di jadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya. Kelemahan: Pengelompokkan ini masih sederhana karena masih terdapat perbedaan sifat antara unsur sesama logam dan unsur sesama nonlogam. 2

2. Triade Dobereiner Pada tahun 1892, Johann Wolfgang Dobereiner, profesor ahli kimia di Jerman, mengemukakan bahwa massa atom relatif Stronsium sangat dekat dengan massa rata-rata dua atom yang memiliki sifat sama dengan Stronsium, yaitu Kalsium dan Barium. Dobereiner juga menemukan beberapa kelompok lain yang memiliki gejala seperti ini. Oleh karena itu Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat dikelompokkan kedalam tiga kelompok unsur berdasarkan massa rata-rata dari dua unsur yang memiliki kemiripan sifat yang disebut dengan triade Table 2. Ilustrasi Triade Doberainer Triade Ar Rata-rata Ar unsur pertama dan ketiga Kalsium (Ca) 40 (40 + 137) Stronsium (Sr) 88 2 = 88,5 Barium (Br) 137 Litium (Li) 7 (7 + 39) Kalium (K 23 2 = 23 Natrium (Na) 39 Klor (Cl) 35,45 (34,45 + 126,90) Brom (Br) 80 2 = 80, 7 Iod (I) 126,90 Kelebihan : Dari hasil perhitungan triade Dobereiner ada yang hampir mendekati dengan massa atom di tabel periodik unsur yang sekarang kita gunakan Kelemahan : Doberainer tidak berhasil menunjukkan cukup banyak triade unsur 3. Hukum Oktaf Newlands Pada tahun 1864, A.R. Newlands, ahli kimia di Inggris, mengemukakan penemuannya berdasarkan massa atom relatifnya. Hukum ini mengelompokkan unsur berdasarkan kenaikkan massa atom relatifnya dan kemiripan sifat yang dimilikinya setelah perbedaan 1 oktaf (unsur ke- 1 memiliki sifat yang mirip dengan unsur ke 8, unsur ke-2 memiliki sifat dengan unsur ke 9 dan seterusnya) Tabel 3. Daftar Oktaf Newlands 1.H 2.Li 3.G 4.Be 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 dan Ni 23.Cu 24.Zn 25.Y 26.In 27.As 28.Se 3

Kelebihan : Unsur yang berselisih 1 oktaf menunjukkan adanya kemiripan Kelemahan : Hukum Oktaf Newlands hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan, sampai dengan Ca dengan nomor massa 40, sehingga jika pada unsur-unsur setelahnya akan memaksakan kemiripin sifat. 4. Sistem Periodik Mendeleev Pada tahun 1869, Dimitri Mendeleev, sarjana asal Rusia, ia menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur diurutkan berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya maka sifatnya akan berulang secara periodik. Unsur-unsur yang memiliki sifat yang sama di susun satu lajur vertikal disebut golongan, dan kenaikan massa atom relatifnya dalam satu lajur horizontal, yang disebut periode. Tabel 4. Tabel periodik Mendeleev Kelebihan : Dapat meramalkan unsur yang belum ditemukan serta meramalkan massa atom unsur tersebut. Kekurangan : Ada unsur yang kenaikan massa atomnya tidak sesuai karena lebih diutamakan pada kemiripan sifat. 5. Sistem Periodik Moderen Awal abad 20, setelah penemuan proton, Henry Moseley menyempurnakan sistem periodik Mendeleev, ia menetapkan bahwa penyusunan unsur dalam sistem periodik berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Unsur-unsur diurutkan menurut kenaikan nomor atom unsur-unsur dengan sifat yang mirip berada pada golongan yang sama. 4

Gambar 1. Sistem periodik unsur modern



Sehingga secara sederhana, perkembangan sistem periodik unsur dapat disimpulkan: Tabel periodik Dasar pengelompokan Lavoisier Logam dan non logam Dobereiner Massa atom dan kemiripan sifat Newlands Kenaikan massa atom dan kemiripan sifat Mendeleev Kenaikan massa atom dan kemiripan sifat Modern Kenaikan nomor ataom dan kemiripan sifat Prosedural Apa hubungannya konfigurasi elektron suatu unsur dengan sistem periodik unsur? Konfigurasi elektron ibarat alamat dari elektron dalam unsur. Letak unsur dalam sistem periodik moderen dapat ditentukan melalui konfigurasi elektron, dengan memperhatikan elektron valensi/ elektron terluarnya. Adapun ketentuannya sebagai berikut: Contoh soal: Penjelasannya ada di video yaa

Konseptual A. JARI-JARI ATOM Jari-jari atom adalah jarak elektron terluar ke inti atom. Panjang pendeknya jari-jari atom tergantung pada jumlah tingkat energi dan muatan inti atom. Makin banyak jumlah tingkat energi elektron maka jari-jari atom semakin panjang, dan bila jumlah kulit atom sama banyak maka yang berpengaruh terhadap panjangnya jari-jari atom ialah muatan inti. Semakin banyak muatan inti atom, makin besar gaya tarik inti atom terhadap elektronnya sehingga elektron lebih dekat ke inti. Jadi, semakin banyak muatan inti, maka semakin pendek jari-jari atomnya. Tabel 1. Data jari-jari atom Berdasarkan tabel diatas dapat disimpulkan bahwa : 1. dalam satu golongan, jari-jari atom bertambah besar dari atas ke bawah 2. Dalam satu periode, jari-jari atom makin kecil dari kiri ke kanan Mengapa demikian? 7

Dalam satu golongan : Unsur Konfigurasi elektron Jumlah proton Bilangan kuantum Jari-jari utama (n) terbesar = atom (Å) 1H 1s1 2 tingkat energi 3Li 1s2 2s1 3 1 0,25 2 1,55 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 11 3 1,90 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 19 4 2,35 Dalam satu golongan, konfigurasi unsur-unsur satu golongan mempunyai jumlah Ingat : Jari-jari proton yang bertambah namun jumlah tingkat energinya juga bertambah dari atas ke atom dalam bawah. Adanya gaya tarik dari muatan inti diimbangi dengan bertambahnya tingkat satu golongan energi, sehingga jari-jari atom dalam satu golongan makin ke bawah semakin besar. makin ke bawah smakin Unsur Konfigurasi elektron Jumlah Bilangan Jari-jari besar 3Li 1s2 2s1 proton kuantum utama atom (Å) (n) terbesar = 3 tingkat energi 1,55 2 4Be 1s2 2s2 42 1,12 5B 1s2 2s2 2p1 52 0,98 6C 1s2 2s2 2p2 62 0,77 Ingat : Jari-jari atom Unsur-unsur yang seperiode memiliki jumlah tingkat energi yang sama. Akan tetapi, dalam satu tidaklah berarti mereka memiliki jari-jari atom yang sama pula. Semakin ke kanan letak periode makin ke unsur, jumlah muatan inti yang dimiliki makin banyak, sehingga tarik-menarik inti kanan dengan elektron makin kuat. Akibatnya, elektron-elektron terluar tertarik lebih dekat ke semakin arah inti. Jadi, bagi unsur-unsur yang seperiode, jari-jari atom semakin ke kanan makin kecil kecil. 8

B. ENERGI IONISASI Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan atom untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari suatu atom atau ion dalam wujud gas. Energi ionisasi ini dinyatakan dalam satuan kJ/mol. Harga energi ionisasi dipengaruhi oleh besarnya nomor atom dan ukuran jari-jari atom. Makin besar jari-jari atom, maka gaya tarik inti terhadap elektron terluar makin lemah. Hal itu berarti elektron terluar akan lebih mudah lepas, sehingga energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar makin kecil. Tabel 2. Data energi ionisasi (Kj/mol) 9

Kecenderungan energi ionisasi: Unsur Konfigurasi elektron Jari-jari atom Energi Ionisasi (Å) (kJ) 1H 1s1 3Li 1s2 2s1 0,25 1312 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 1,55 520 1,90 96 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 2,35 419 a. Dalam satu golongan energi ionisasi dari atas ke bawah makin kecil, karena jari-jari Ingat : atom bertambah besar. Meskipun jumlah muatan positif dalam inti bertambah tetapi Energi gaya tarik inti terhadap elektron terluar makin lemah karena jari-jari makin panjang. ionisasi Akibatnya energi ionisasi makin berkurang. dalam satu golongan Unsur Jumlah Konfigurasi Jari-jari Energi makin ke proton elektron atom (Å) Ionisasi bawah (kJ mol-1) cenderung 3Li 3 1s2 2s1 1,55 semakin 5B 5 1s2 2s2 2p1 1,12 520 kecil 7N 7 1s2 2s2 2p3 0,75 801 1402 9F 9 1s2 2s2 2p5 0,72 1681 10Ne 10 1s2 2s2 2p6 0,69 2081 10

Ingat : b. Dalam satu periode energi ionisasi unsur dari kiri ke kanan makin besar. Energi Bertambahnya jumlah muatan positif dalam inti dan jumlah kulit tetap menyebabkan ionisasi dalam satu gaya tarik inti makin kuat. Selain itu jari-jarinya dari kiri ke kanan semakin kecil, periode sehingga pengaruh gaya tarik inti terhadap elektron valensi semakin besar, akibatnya semakin ke energi ionisasi (energi yang diperlukan untuk melepaskan 1 elektron vaensinya) kanan makin bertambah. cenderung semakin besar C. AFINITAS ELEKTRON Afinitas Elektron adalah energi yang terlibat pada saat suatu atom dalam keadaan gas menerima elektron. Cl (g) + e- Cl- (g) + energi F (g) + e- F- (g) + energi Nilai afinitas elektron umumnya sejalan dengan jari-jari atom, makin kecil jari- jari atom, nilai afinitas elektron makin tinggi, sebaliknya makin besar jari-jari atom, nilai afinitas elektron makin kecil. Afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif, berbeda halnya dengan energi ionisasi. Jika satu elektron ditambahkan pada satu atom yang stabil dan sejunlah energi diserap maka afinitas elektronnya berharga positif. Jika dilepaskan energi, afinitas elektronnya berharga negatif. Jika harga afinitas elektron makin negatif, berarti afinitas elektron semakin besar. Perhatikan tabel afinitas elektron berikut ini! Dari Tabel disamping diperoleh gambaran bahwa unsur-unsur yang terdapat pada golongan VIIA mempunyai afinitas elektron yang paling besar, sebab dibandingkan dengan unsur seperiodenya unsur F, Cl, Br, dan I paling mudah 11

menangkap elektron, karena jari-jarinya paling kecil. Pada Tabel disamping tidak terdapat harga afinitas elektron untuk golongan IIA dan VIIIA. Hal ini disebabkan unsur golongan IIA subkulit terluarnya telah penuh terisi elektron, sedangkan golongan VIIIA kulit terluarnya sudah penuh sehingga tidak dapat lagi menerima elektron. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa : D. KEELEKTRONEGATIFAN Keelektronegatifan adalah kemampuan atau kecenderungan suatu atom dalam molekul untuk menarik pasangan elektron yang digunakan pada ikatan ke arah atom yang bersangkutan. 12

Skala keelektonegatifan yang dipakai sampai sekarang adalah yang dikembangkan oleh Pauling sebab lebih lengkap dibandingkan skala keelektronegatifan yang lain. Pauling memberikan skala kelektronegatifan 4 untuk unsur florin yang memiliki skala kelektronegatifan terbesar, sedangkan unsur-unsur lainnya di bawah nilai 4. Perhatikan tabel skala keelektonegatifan berikut ini! Dari tabel di samping dapat dilihat flour memiliki skala keelektonegatifan terbesar yaitu 4 yang berada di ujung kanan paling atas, artinya flour paling mudah menarik elektron dari atom lain. Adapun unsur Fransium (berada di kiri paling bawah) memiliki skala keelektronegatifan paling rendah yaitu 0,7 merupakan unsur yang sangat sukar menarik elektron atau lebih mudah melepaskan elektronnya. Untuk pemahaman lebih lanjut amatilah grafik dan tabel di bawah ini. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa : 13