SISTEM PERIODIK UNSUR

Ilmu kimia

Struktur Sifat Reaksi EnergiMateri materi materi

sifat unsur

sistem klasifikasi unsur

sistem periodik unsur

SEBELUM TAHUN 1800

Hanya diketahui beberapa logamTahun 3000 SM :

BesiEmasPerakTimbal

Abad ketigaDilakukan pengidentifikasian unsur-unsur berdasarkan sifat kimianya

TRIADE DOBEREINER(JOHAN WOLFGANG DOBERINER)

Beberapa gugus unsur yang mempunyai sifat kimia & fisika yang samaTiga unsur pada golongan tertentu memiliki sifat-sifat yang samaMassa atom dari unsur yang ditengah dalam setiap triade hampir sama dengan massa atom rata-rata unsur yang lainnyaContoh :

Li (6,941) Na (22,897768) K (39,0983)S (32,066) Se (78,96) Te (127,60)Cl (35,4527) Br (79,904) I (126,90447)Ca (40,078) Sr (87,62) Ba (137,727)

HUKUM OKTAF(JOHN ALEXANDER REINA NEWLANDS)

Bila unsur-unsur yang telah diketahui ditulis sesuai dengan kenaikan bobot atomnya maka akan tersusun sifat-sifat yang mirip pada setiap unsur kedelapan

Sesuai dengan tangga nada musikUnsur kedelapan dalam susunannya menunjukkan

pengulangan sifatH Li Be B C N OF Na Mg Al Si P SCl K Ca Cr Ti Mn FeKesalahan : hukum oktaf ini diperlakukan secara

umum

DAFTAR PERIODIK NEWLANDS

1. H F Cl Co Br Pd I Pt

Ni Ir

2. Li Na K Cu Rb Ag Cs Tl

3. Be Mg Mg Zn Sr Cd Ba Pb

4. B Al Cr Y Ce U Ta Th

La

5. C Si Ti In Zr Sn W Hg

6. N P Mn As Di Sb Nb Bi

Mo

7. O S Fe Se Rb Fe Au Os

Ru

ODLINGMengemukakan daftar unsur berdasarkan matematisternyata tersusun sesuai dengan kemiripan sifat-sifat kimianya

Mo 96 W 184

Au 196,5

Pd 106,5 Pt 197

Li 7 Na 23 Ag 108

Be 9 Mg 24 Zn 65 Cd 112 Hg 200

B 11 Al 27,5 Tl 203

C 12 Si 28 Sn 118 Pb 207

N 14 P 31 As 75 Sb 122 Bi 210

O 16 S 32 Se 79,5 Te 124

F 19 Cl 35,5 Br 80 I 127

K 39 Rb 85 Cs 133

Ca 40 Sr 87,5 Be 137

Ti 48 Zr 89,5 Tn 231

Cr 52,5 V 138

Mn 55

BENTUK PENDEK(DIMITRI MENDELEEV)

Tahun 1869 Mendeleev menyusun tabel versi awal dari hukum periodik

Ia membuat kartu untuk setiap unsur yang diketahui & lengkap dengan sifat fisik & kimianya

Data yang kurang dilakukan percobaan

Kartu disusun

Disusun berdasarkan berat atom

Bila unsur disusun berdasarkan kenaikan berat atom, ternyata sifat tertentu ditemukan secara periodik

DAFTAR PERIODIK MENDELEEV DIBUAT TAHUN 1871 YANG DISUSUN ATAS : * 12 BARIS * 8 KOLOM

Mendeleev mengosongkan beberapa tempat untuk unsur-unsur yang belum ditemukan

Ia meramalkan adanya unsur tertentu dengan sifat-sifatnya

Contoh : pada berat atom 72 ditemukan golongan unsur yang sama dengan unsur Si ( yang disebut : Eka Silikon (ES)), yang akhirnya ditemukan sebagai unsur Ge

Ramalan Mendeleev dengan kenyataan yang diperoleh sebagai berikut :

HASIL RAMALAN MENDELEEV

SIFAT RAMALANEKA SILIKON (ES)

(1871)

GERMANIUM (Ge)(1886)

BOBOT ATOM 72 72,6BJ (g/cm3) 5,5 5,47VOLUME (cm3/mol) 13 13,22WARNA ABU-ABU PUTIH KEABUANBJ OKSIDA (g/cm3) ESO2 = 4,7 GeO2 = 4,703Td TETRAKLORIDA (Oc) ESCl4 = 100 GeCl4 = 86BJ TETRA KLORIDA(g/cm3)

ESCl4 = 1,9 GeCl4 = 1,887

LOTHAR MEYER

Tahun 1869 L. Meyer menulis makalah pada majalah Liebig Annalen dengan judul : “sifat unsur kimia sebagai fungsi bobot atom”

Meyer menekankan pada sifat fisik dari unsur

Pada umumnya, sifat unsur merupakan fungsi periodik dari bobot atomnya

DAFTAR PERIODIK LOTHAR MEYER

I II III IV V VI VII VIII IX

B 11 Al 27,3 In 113,4 Tl 202,7

C 12 Si 28 Ti 48 Zr 89,7 Sn 117,8 Pb 206,3

N 14 P 30,9 V 51,2 As 74,9 Nb 93,7 Sb 122,1 Ta 192,2 Bi 207,5

O 16 S 32 Cr 52,4 Se 78 Mo 95,6 Te 128,,3 W 183,5

F 19,1 Cl 35,4 Mn 54,8 Br 79,85 Ru 103,5 I 125,5 Os 198,6

Fe 55,9 Rh 104,1 Ir 196,7

Co Ni 58,6 Rb 106,2 Pt 196,7

Li 7 Na 22,9 K 39 Cu 63,3 Ag 107,9 Cs 132,7 Au 192,2

Be 9,3 Mg 23,9 Ca 39,9 Zn 64,9 Sr 87 Cd 11,6 Ba 136,8 Hg 199,3

JOHN RAYLEIGH & WILLIAM RAMSAY (1893)

Menemukan gas yang tidak reaktif :

Gas Argon (Ar)Tidak dapat ditempatkan ke dalam tabel periodik Mendeleev

Tahun 1898 ditemukan gas baru :

Helium

Neon

Kripton

Xenon

HENRY MOSELEY (1914)

Sifat-sifat unsur berulang secara periodik berdasarkan nomor atomnya :

“Tabel Periodik Unsur Modern Bentuk Panjang” _

Berdasarkan :

Konfigurasi elektron unsur

Bertambahnya nomor atom

Terbagi atas :

Golongan (16)

Periode (7)

A. Sifat Unsur, Konfigurasi Elektronik,

dan Sistem Periodik Unsur

Berdasarkan hubungan ketiganya, maka unsur-unsur dikelompokkan ke dalam 3 kelompok yaitu :

1. Unsur utama (blok s dan p)

2. Unsur peralihan/transisi (blok d)

3. Unsur peralihan dalam/transisi dalam (blok f)

GOLONGAN(VERTIKAL)

Berisi unsur-unsur sejenis

Berdasarkan susunan elektronnya

Dengan angka Romawi & Huruf (A atau B)

Terbagi menjadi empat blok :unsur blok s ns1…2

unsur blok p ns2np1…6

unsur blok d ns2(n-1)d1…10

unsur blok f (n-2)f1…14(n-1)d10ns2

Terbagi menjadi tiga kelompok :Golongan unsur utama (blok s dan p)

Golongan unsur peralihan/transisi (blok d)

Golongan unsur peralihan dalam/transisi dalam (blok f) :

Lantanida

Aktinida

UNSUR-UNSUR UTAMA(blok s dan p)

Alkali (IA) ns1

Alkali tanah (IIA) ns2

Boron (IIIA) ns2 np1

Karbon (IVA) ns2np2

Nitrogen (VA) ns2np3

Oksigen (VIA) ns2np4

Halogen (VIIA) ns2np5

Gas mulia (VIIIA) ns2np6

Unsur UtamaBlok s

Contoh : 11Na ; 1s2 2s2 2p6 3s1

Bentuk umum : (orbital dalam penuh) ns1-2

Kemiripan sifat : - Antar unsur segolongan- Konfigurasi elektronik (orbital dalam penuh dan

orbital terluar sama)Perbedaan sifat:

- antar unsur beda golongan - Konfigurasi elektronik (orbital dalam penuh tetapi

orbital terluar beda)

Blok p

Contoh : 13Al ; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Bentuk umum : (orbital dalam penuh) ns2 np1-6

Kemiripan sifat : - antar unsur segolongan - Konfigurasi elektronik (orbital dalam penuh dan

orbital terluar sama)Perbedaan sifat :- antar unsur beda golongan- Konfigurasi elektronik (orbital dalam penuh tetapi

orbital terluar beda)

GOLONGAN UNSUR PERALIHAN/TRANSISI

(blok d)IIIB (n-1)d1ns2

IVB (n-1)d2ns2

VB (n-1)d3ns2

VIB (n-1)d5ns1

VIIB (n-1)d5ns2

VIIIB (n-1)d6,7,8ns2

IB (n-1)d10ns1

IIB (n-1)d10ns2

Unsur Peralihan/TransisiBlok d

Contoh : 26Fe ; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Bentuk umum : (orbital dalam penuh) (n-1)d1-10 ns2

Kemiripan sifat : tidak ada pola yang berlaku umum, tetapi

bisa antar unsur segolongan dan antar unsur seperiode.

Perbedaan sifat : tidak ada pola yang berlaku umum

GOLONGAN UNSUR PERALIHAN DALAM/TRANSISI DALAM (blok f)

LANTANIDA4f

AKTINIDA5f

Unsur Peralihan Dalam/Transisi DalamBlok f

Contoh : 59Pr ; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f3 5s2 5p6 6s2

Bentuk umum : (orbital dalam penuh) (n-1)f1-14 (n-1)s2 (n-1)p6 ns2

Kemiripan sifat : - antar unsur seperiode- Konfigurasi elektronik (orbital dalam penuh dan dua

orbital terluar sama)Perbedaan sifat : - antar unsur beda periode

P E R I O D E

Menunjukkan bilangan kuantum utama terbesar yang dapat dimiliki oleh unsur yang terdapat dalam periode tersebut

Hubungan antara periode dengan pengisian orbital

Periode Orbital yang terisi e-

1 s

2 s p

3 s p

4 s p d

5 s p d

6 s p d f

7 s p d f

KATAGORI UNSUR

1. LOGAM

2. NON LOGAM

3. METALOID

4. GAS MULIA

L O G A M

Hanya memiliki sejumlah kecil elektron pada orbital s dan p dari kulit atom dengan bilangan kuantum utama tertinggi

Sifat kimia mudah melepaskan satu atau lebih elektron membentuk ion positif

Sifat fisikamampu menghantarkan listrik & panas

dapat dibentuk (ductility)

dapat ditempa (meleability)

N O N L O G A M

Unsur yang dapat memperoleh konfigurasi elektron seperti Gas Mulia dengan cara menerima sejumlah kecil elektron

METALOID

Menunjukkan sifat-sifat logam dan non logam

Pada diagonal antara golongan logam transisi dan non logam

B (IIIA)

Si (IVA)

As (VA)

Te (VIA)

At (VIIA)

B. Sifat Periodik

Model atom mekanika gelombang

Ukuran atom

- Jenis dan cacah atom tetangga- Jenis interaksi dengan atom tetangga

Jari-jari atom

Jari-jari kovalen, jari-jari atomik, dan jari-jari ionik

UKURAN ATOM1. jari-jari kovalen

yaitu panjang ikatan dalam molekul kovalen (gas / padat) yang merupakan jarak antar-inti-atom dalam senyawa kovalen.

Contoh : molekul Cl2 : jarak antar-inti Cl = 1,99 Å Jari-jari kovalen atom Cl = ½ x 1,99 ÅCatatan :

pada Cl2 ikatan kovalen tunggal diukur jari-jari kovalen ikatan tunggalJika ikatan kovalen rangkap diukur jari-jari kovalen ikatan rangkap.Untuk unsur yang sama, jari-jari kovalen ikatan tunggal > jari-jari kovalen ikatan rangkap.

2. Jari-jari atom

Jarak dari elektron terluar dengan inti atom

Faktor-faktor yang mempengaruhi jarak :Variasi ukuran atom dalam golongan

jarak elektron dari inti atom tergantung bilangan kuantum utama (n)

makin tinggi bilangan kuantum utama maka makin besar ukuran atom

makin banyak kulit atom dalam satu golongan (dari atas ke bawah) maka makin besar ukuran atom

JARI-JARI ATOM MENINGKAT (DARI ATAS KE BAWAH)

Variasi ukuran atom dalam satu periodedari kiri ke kanan dalam satu periode memiliki nomor atom makin besar

makin ke kanan :– naik satu satuan muatan positif (inti)– naik satu elektron (kulit terluar)

makin ke kanan, gaya tarik menarik makin besar

JARI-JARI ATOM MENURUN (DARI KIRI KE KANAN)

Variasi ukuran atom dalam deret transisielektron yang menempati kulit atom bagian dalam meningkat

jumlah elekltron di kulit atom terluar tetap

contoh : Fe, Co, Ni (golongan VIIIB)

26Fe (1s22s22p63s23p63d64s2)

27Co (1s22s22p63s23p63d74s2)

28Ni (1s22s22p63s23p63d84s2)

Jumlah elektron di kulit terluar SAMA

Jumlah elektron di kulit bagian dalam BERBEDA

tetapi :sifatnya sama

ukuran atom sama

3. jari-jari ionik

Yaitu jarak antar-inti senyawa ionik

Contoh :

Na : 1s2 2s2 2p6 3s1

Na+ : 1s2 2s2 2p6 3s0

Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Cl- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

jari-jari Na+ = 0,95 Å dan Cl- = 1,01 Å dapat ditentukan berdasarkan data jarak antar-inti = 2,75 Å

Catatan :

Jari-jari ion (+) < jari-jari atom asal

Jari-jari ion (-) > jari-jari atom asal

Makin banyak elektron dilepaskan/ditambahkan, jari-jari atomik > Jari-jari atom

Pada tabel periodik, dari kiri ke kanan makin kecil dan dari atas ke bawah makin besar.

Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan muatan inti dan konfigurasi elektronik.

Jari-jari atom

Pada table periodik, dari kiri ke kanan makin kecil dan dari atas ke bawah makin besar.

Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan muatan inti dan konfigurasi elektronik.

Muatan inti, dihitung berdasarkan muatan inti efektif Z* (muatan inti atom yang efektif mempengaruhi suatu electron, Z* = Z – σ).

tetapan penyaringan σ dihitung berdasarkan kaidah empiris SLATER (1930)

1.Orbital dikelompokkan menjadi : (1s), (2s,2p), (3s,3p), (3d), (4s,4p)….

2. Untuk elektron disebelah kanan (ns, np) yg diamati tidak memberikan efek penyaringan.

3. Untuk semua elektron dalam kelompok (ns, np) yang diamati memberikan kontribusi penyaringan sebesar 0,35.

4. Untuk semua elektron pada kulit ke (n-2) atau lebih rendah memberikan kontribusi penyaringan sebesar 1,00.

5. Untuk elektron dalam kelompok nd dan nf :6. Idem (1), (2), (3)7. Semua elektron yang terletak di sebelah kiri (nd, nf) memberikan

kontribusi penyaringan sebesar 1,00.8. Asumsi, atom cenderung melepaskan elektronContoh : 9F : 1s2 2s2 2p5

Orbital dikelompokkan menjadi : (1s)2 , (2s,2p)7

σ = (6 x 0,35) + (2 x 0,85) = 3,80Z* = Z - σ = 9 – 3,80 = 5,20

Z* pada unsur golongan I dan periode I, dari kiri ke kanan makin besar dan dari atas ke bawah kurang lebih sama

Unsur golongan I, Z* yang mempengaruhi elektron terluar hampir sama dengan jari-jari atom yang hanya dipengaruhi oleh cacah tingkat energi utama.

Unsur periode I :Z* yang mempengaruhi elektron terluar makin besar dimana jari-jari atom utamanya dipengaruhi oleh Z* Makin besar Z* maka makin besar tarikan inti terhadap elektron terluar dan makin dekat elektron terluar ke inti maka makin kecil jari-jari atomPenambahan elektron ke tingkat energi ke2 cenderung memperbesar ukuran atom karena makin besarnya tolakan antar-elektron dalam tingkat energi tersebut, tetapi tidak sangat berpengaruh terhadap jari-jari atom.

ENERGI IONISASIEnergi ionisasi I merupakan energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari suatu atom netral dalam keadaan gas.

M(g) + energi M+(g) + e-

Energi ionisasi dapat dikatakan sebagai ukuran kemudahan pembentukan ion (+)Energi ionisasi suatu atom mengikuti hokum Coulomb : F = q1 . q2/r2

Energi ionisasi I : E = e . Z*/r2

Jika E kecil, Z* rendah dan r besar, maka elektron mudah dilepaskan dan ion (+) mudah terbentuk

Unsur segolongan, dari atas ke bawah : Z* kurang lebih sama, r makin besar, dan E makin kecilUnsur seperiode, dari kiri ke kanan : Z* makin besar, r makin kecil, dan E makin besar.Energi ionisasi Be (9,3 eV) > energi ionisasi B (8,3 eV)Diamati dari konfigurasi elektroniknya

Be : 1s2 2s2 B : 1s2 2s2 2p1

Orbital Be penuh sehingga lebih stabil daripada BJika konfigurasi elektronik suatu unsur lebih stabil maka lebih sulit melepaskan elektron sehingga energi ionisasinya lebih besar.Pada tabel periodik, energi ionisasi dari kiri ke kanan makin besar (sukar membentuk ion +) dan dari atas ke bawah makin kecil (mudah membentuk ion +)

AFINITAS ELEKTRONYaitu energi yang dilepaskan jika ditambahkan satu elektron ke

dalam suatu atom netral dalam keadaan gas.

X(g) + e- X-(g) + energy

Afinitas elektron merupakan ukuran kemudahan pembentukan ion (-).Pada tabel periodik, dari kiri ke kanan makin besar (mudah membentuk ion -) dan dari atas ke bawah makin kecil (sukar membentuk ion -).Afinitas elektron (ukuran kemudahan pembentukan ion -) merupakan kebalikan dari energi ionisasi (ukuran kemudahan pembentukan ion +).Contoh : H = 0,75; O = 1,48; N = 0,2

(masih sulit diukur secara eksperimen sehingga baru terukur pada beberapa unsur)

ELEKTRONEGATIVITAS

Yaitu kemampuan suatu atom untuk menarik elektron (bukan besaran yang dapat diukur, tapi harganya relatif didefinisikan terhadap elektronegativitas unsur lain)

Skala elektronegativitas : Skala Pauling, Skala Mulliken, Skala Allred dan Rochow, serta Skala Sanderson.