Perkembangan Tabel Periodik Unsur dan Sifat Keperiodikan Unsur

A. Perkembangan Tabel Periodik Unsur

1. Pengelompokkan 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.

Pengelompokkan 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.

Kelemahan pengelompokkan ini terletak pada kenyataan bahwa jumlah unsur yang memiliki kemiripan sifat tidak hanya 3 buah.

2. Pengelompokkan Unsur Oktaf Newlands

Pada tahun 1864, John Newlands menyusun unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Unsur-unsur tersebut diurutkan dari kiri ke kanan. 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.

Tabel 1.6 Daftar Unsur Oktaf Newlands

1	2	3	4	5	6	7
H	Li	Be	B	C	N	O
8	9	10	11	12	13	14
F	Na	Mg	Al	Si	P	S
15	16	17	18	19	20	21
Cl	K	Ca	Cr	Ti	Mn	Fe

Pengelompokkan 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.

3. Tabel Periodik Unsur Mendeleev dan Lothar Meyer

Pada tahun 1869, dua ahli kimia, yaitu Lothar Meyer dari Jerman dan Dmitri 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.

1. Atom-atom disusun berdasarkan kenaikan massa atom dengan mengutamakan sifat-sifatnya. Setelah unsur-unsur tersebut mencapai jumlah tertentu, sifatnya akan berulang kembali.
2. 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.
3. Ditemukan unsur-unsur yang sekarang disebut unsur transisi dan diletakkan pada lajur khusus.
4. Tabel periodik Mendeleev dapat mengoreksi massa atom Cr yang semula 43,3 menjadi 52.
5. 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).

4. 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).

   • Golongan A (Golongan Utama)

     Gol. IA : Alkali

     Gol. IIA : Alkali Tanah

     Gol. VA : Nitrogen

     Gol. VIA : Kalkogen

   • Golongan Transisi/Golongan Tambahan (Golongan B), terbagi atas:
     1. Golongan Transisi (Gol. B), yaitu: IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB (VIII), IB, dan IIB.
     2. Golongan Transisi Dalam, ada dua deret yaitu:
        1. Deret Lantanida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan ₅₇La).
        2. Deret Aktinida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan ₈₉Ac).

Pada periode 6 golongan IIIB terdapat 14 unsur yang sangat mirip sifatnya, yaitu unsur-unsur Lantanida. Demikian juga pada periode 7 yaitu unsur-unsur Aktinida. Supaya tabel tidak terlalu panjang, unsur-unsur tersebut ditempatkan tersendiri pada bagian bawah sistem periodik. Golongan B terletak di antara Golongan IIA dan IIIA. Unsur-unsur yang berada dalam satu golongan mempunyai persamaan sifat karena mempunyai elektron valensi (elektron di kulit terluar) yang sama.

B. Sifat Keperiodikan Unsur

Sifat suatu unsur ditentukan oleh atom-atom penyusunnya. Partikel penyusun suatu atom terdiri atas proton, elektron, dan neutron. Sifat proton, elektron, dan neutron untuk setiap atom adalah sama, yang membedakan hanyalah susunan elektron di sekitar inti atomnya.

Berikut ini merupakan beberapa sifat keperiodikan unsur, yaitu:

1. Jari-jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom hingga kulit elektron terluar.

1. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atom semakin besar karena jumlah kulit semakin banyak.

   Contoh:

   Jari-jari atom ₁₉K lebih besar daripada jari-jari atom ₃Li.

   Konfigurasi atom kalium adalah 2 8 8 1 dengan 4 kulit, sedangkan konfigurasi atom litium adalah 2 1 dengan 2 kulit. Oleh karena jumlah kulit atom kalium lebih banyak daripada litium, maka jari-jari atom kalium juga lebih besar daripada jari-jari atom litium.

2. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), jari-jari atom semakin kecil karena jumlah muatan inti semakin banyak, sedangkan jumlah kulit tetap. Bertambahnya muatan inti menyebabkan elektron tertarik lebih kuat oleh inti atom sehingga jari-jari atom mengecil.

   Contoh:

   Jari-jari atom ₁₁Na lebih besar daripada jari-jari atom ₁₇Cl.

   Jumlah muatan inti atom Cl lebih banyak daripada jumlah muatan inti atom Na. Akibatnya, gaya tarik ke inti atom pada atom Cl juga lebih besar daripada atom Na. Meskipun kedua atom itu memiliki jumlah kulit yang sama, gaya tarik ke inti menyebabkan jari-jari atom Cl lebih kecil daripada jari-jari atom Na.

3. Jari-jari kation (ion positif) lebih kecil daripada jari-jari atom netralnya. Hal ini terjadi karena saat suatu atom melepas elektron, maka jumlah muatan positif di inti atom akan lebih besar daripada muatan negatif di kulit atom. Akibatnya, gaya tarik ke inti atom pada kation juga lebih besar daripada atom netralnya sehingga jari-jari pada kationnya mengecil.

   Contoh:

   Jari-jari atom ₁₁Na > jari- jari atom Na⁺.

4. Jari-jari anion (ion negatif ) lebih besar daripada jari-jari atom netralnya. Hal ini terjadi karena saat suatu atom menyerap elektron, maka jumlah muatan negatif di kulit atom lebih besar daripada muatan positif di inti atom. Akibatnya, gaya tarik-menarik elekton lebih kuat dibandingkan gaya tarik inti atom sehingga jari-jarinya membesar.

   Contoh:

   Jari- jari ion ₁₁Cl^- > jari-jari atom ₁₁Cl.

   Pada anion ₁₁Cl^-, jumlah elektronnya 12 dan jumlah protonnya 11. Inti atom akan lebih tertarik ke arah kulit sehingga jari-jarinya akan mengembang (membesar).

Dengan demikian, dapat disimpulkan :

• Dalam satu periode dengan bertambahnya nomor atom, jari-jari makin kecil.
• Dalam satu golongan dengan bertambahnya nomor atom, jari-jari makin besar.

2. Energi Potensial/Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepas satu elektron dari suatu atom netral dalam wujud gas. Besarnya energi ionisasi bergantung pada besarnya gaya tarik inti terhadap elektron yang akan dilepas, yaitu elektron di kulit terluar.

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), energi ionisasi semakin bertambah. Hal ini terjadi karena walaupun dalam satu periode jumlah kulitnya sama, tetapi muatan inti atomnya terus bertambah. Akibatnya, gaya tarik inti atom semakin kuat sehingga energi yang diperlukan untuk melepas elektron terluar menjadi semakin besar.

Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), energi ionisasi semakin berkurang. Hal ini terjadi karena dengan bertambahnya jumlah kulit, jarak elektron terluar semakin jauh. Akibatnya, gaya tarik ke inti atom semakin lemah sehingga energi yang diperlukan untuk melepas elektron terluar menjadi semakin kecil.

Energi ionisasi pada unsur periode 3 memiliki sedikit penyimpangan, yaitu:

• 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.

Dengan demikian, dapat disimpulkan :

• Dalam satu periode, dengan bertambahnya nomor atom harga energi ionisasi cenderung makin besar.
• Dalam satu golongan, dengan bertambahnya nomor atom harga energi ionisasi cenderung makin kecil.

3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah energi yang dilepaskan oleh suatu atom dalam bentuk gas ketika menyerap sebuah elektron untuk membentuk ion negatif. Semakin besar afinitas elektron, semakin besar juga kecenderungan suatu atom untuk menjadi ion negatif.

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), afinitas elektron semakin besar. Hal ini terjadi karena semakin ke kanan, unsur-unsurnya lebih mudah menyerap elektron menjadi ion bermuatan negatif (anion). Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), afinitas elektron semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke bawah, unsur-unsurnya lebih mudah melepas elektron menjadi ion positif (kation).

Pada umumnya, unsur-unsur logam memiliki afinitas elektron yang rendah karena cenderung melepas elektron membentuk ion positif (kation). Sementara itu, unsur-unsur nonlogam umumnya memiliki afinitas elektron yang besar karena cenderung menyerap elektron membentuk ion negatif (anion).

Dengan demikian, dapat disimpulkan :

• Dalam satu periode, dengan bertambahnya nomor atom, harga afinitas elektron cenderung bertambah besar.
• Dalam satu golongan, dengan bertambahnya nomor atom, harga afinitas elektron atom cenderung semakin kecil.

4. Keelektronegatifan/Elektronegativitas

Keelektronegatifan adalah kecenderungan suatu atom untuk menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin bertambah karena unsur-unsurnya cenderung menarik elektron untuk mencapai kestabilannya. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin berkurang karena kecenderungan unsur-unsur untuk menarik elektron juga semakin berkurang, bahkan pada unsur logam, cenderung melepas elektron.

5. Sifat Logam

Secara kimia, sifat logam dikaitkan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan melepas elektron membentuk ion positif. Jadi, sifat logam tergantung pada energi ionisasi. Ditinjau dari konfigurasi elektron, unsur-unsur logam cenderung melepaskan elektron (memiliki energi ionisasi yang kecil), sedangkan unsur-unsur bukan logam cenderung menangkap elektron (memiliki keelektronegatifan yang besar).

Sesuai dengan kecenderungan energi ionisasi dan keelektronegatifan, maka sifat logam-nonlogam dalam periodik unsur adalah:

1. Dari kiri ke kanan dalam satu periode, sifat logam berkurang, sedangkan sifat nonlogam bertambah.
2. Dari atas ke bawah dalam satu golongan, sifat logam bertambah, sedangkan sifat nonlogam berkurang.

Jadi, unsur-unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah sistem periodik unsur, sedangkan unsur-unsur nonlogam terletak pada bagian kanan-atas. Batas logam dan nonlogam pada sistem periodik sering digambarkan dengan tangga diagonal bergaris tebal, sehingga unsur-unsur di sekitar daerah perbatasan antara logam dan nonlogam itu mempunyai sifat logam sekaligus sifat nonlogam. Unsur-unsur itu disebut unsur metaloid. Contohnya adalah boron dan silikon.

Selain itu, sifat logam juga berhubungan dengan kereaktifan suatu unsur. Reaktif artinya mudah bereaksi. Unsur-unsur logam pada sistem periodik unsur makin ke bawah semakin reaktif (makin mudah bereaksi) karena semakin mudah melepaskan elektron. Sebaliknya, unsur-unsur bukan logam pada sistem periodik makin ke bawah makin kurang reaktif (makin sukar bereaksi) karena semakin sukar menangkap elektron. Jadi, unsur logam yang paling reaktif adalah golongan IA (logam alkali) dan unsur nonlogam yang paling reaktif adalah golongan VIIA (halogen).

6. Titik Leleh dan Titik Didih

Berdasarkan titik leleh dan titik didih dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Dalam satu periode, titik cair dan titik didih naik dari kiri ke kanan sampai golongan IVA, kemudian turun drastis. Titik cair dan titik didih terendah dimiliki oleh unsur golongan VIIIA.
2. Dalam satu golongan, ternyata ada dua jenis kecenderungan: unsur-unsur golongan IA – IVA, titik cair dan titik didih makin rendah dari atas ke bawah; unsur-unsur golongan VA – VIIIA, titik cair dan titik didihnya makin tinggi.