Amatilah fenomena alam yang sering terjadi di dalam kehidupan seharihari Anda, dari mulai proses bernapas, besi berkarat, hingga roti membusuk. Semua proses tersebut merupakan bentuk fenomena kimia yang berlangsung di dalam kehidupan sehari-hari. Jika Anda mempelajari Kimia, berarti Anda mempelajari tiga dunia, yaitu dunia nyata (makroskopik), dunia atom (mikroskopik), dan dunia lambang. Dunia nyata adalah sesuatu yang dapat Anda amati menggunakan pancaindera. Setiap benda tersusun atas jutaan partikel yang sangat kecil yang disebut atom. Itulah yang disebut dunia atom. Dunia atom sangat kecil sehingga Anda tidak dapat menggunakan pancaindera untuk mengamatinya. Namun, justru melalui dunia atom inilah Anda dapat menjelaskan misteri di balik fenomena kehidupan. Bagaimana dengan dunia lambang? Oleh karena atom tidak dapat diamati menggunakan pancaindera, para ahli kimia menjelaskannya dengan menggunakan lambang berupa angka, model, dan huruf, seperti struktur molekul pada aspirin. Pada bab ini, Anda akan mempelajari struktur atom dalam sistem periodik sebagai dasar untuk membuka rahasia-rahasia di balik fakta kehidupan yang Anda temukan. Selamat menjelajahi dunia Kimia.
Sudahkah Anda mendapatkan informasi mengenai perkembangan sistem periodik dari kegiatan tersebut? Bandingkanlah informasi yang Anda peroleh dengan penjelasan berikut. Unsur-unsur kimia dikelompokkan berdasarkan sifat suatu zat. Sifat suatu zat bermanfaat untuk menjelaskan, mengidentifikasi, memisahkan, dan mengelompokkan. Menjelaskan suatu zat berdasarkan sifatnya, mirip dengan cara Anda ketika menjelaskan seseorang. Ada dua jenis sifat zat, yaitu sifat fisika dan sifat kimia. Sifat fisika menjelaskan bentuk fisik zat tersebut, misalnya warna, kerapuhan, kelenturan, konduktivitas listrik, massa jenis, sifat magnet, kekerasan, nomor atom, kalor penguapan, titik leleh, dan titik didih. Adapun sifat kimia menjelaskan bagaimana suatu zat bereaksi, dengan zat apa dapat bereaksi, dan zat yang dihasilkan dari suatu reaksi. Sifat kimia suatu zat juga meliputi bagaimana suatu zat dapat bereaksi dengan zat lainnya. Misalnya, kecepatan reaksi jika bereaksi dengan zat lain, jumlah panas yang dihasilkan dari suatu reaksi dengan zat lain, dan suhu ketika terjadi reaksi.
1. Pengelompokan Unsur Kimia Berdasarkan Kemiripan Sifat Zat Antoine Lavoisier hidup pada abad ke-17. Selain mempelajari ilmu Kimia, “bapak kimia modern” ini juga mempelajari ilmu lain seperti Botani, Astronomi, dan Matematika. Lavoisier telah menghasilkan banyak teori kimia di antaranya teori mengenai pengelompokan unsur-unsur kimia. Menurut Lavoisier, unsur kimia adalah zat yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat yang lebih sederhana. Unsur kimia yang sudah ditemukan pada saat itu berjumlah 33 unsur. Pengelompokan unsur-unsur kimia oleh Lavoisier dipublikasikan dalam bukunya yang berjudul Traité Élémentaire de Chimie pada 1789. Buku tersebut merupakan buku teks kimia modern yang pertama. Lavoisier mengelompokkan ke-33 unsur kimia tersebut ke dalam 4 kelompok berdasarkan sifat kimianya, yaitu kelompok gas, kelompok nonlogam, kelompok logam, dan kelompok tanah. Tabel berikut menunjukkan pengelompokan unsur kimia menurut Lavoisier.
2. Pengelompokan Unsur Kimia Berdasarkan Massa Atom
a. Triade Dobereiner
Pada 1803, John Dalton mengumumkan teori atom. Menurut Dalton:
1. semua zat terdiri atas atom yang tidak bisa dibagi lagi;
2. semua atom dalam suatu unsur memiliki massa dan sifat yang sama;
3. unsur yang berbeda memiliki atom yang berbeda jenisnya dan berbeda massanya; dan
4. atom tidak bisa dihancurkan, tetapi susunannya dapat berubah karena suatu reaksi kimia. Berdasarkan teori atom tersebut, Dalton membuat daftar massa suatu atom. Pada 1828, Jons Jakob Berzelius mengembangkan teori atom yang dikemukakan Dalton. Dengan diketahuinya massa suatu atom, unsur-unsur kimia mulai dikelompokkan berdasarkan massa atomnya.
Ilmuwan yang kali pertama mengelompokkan unsur kimia berdasarkan massa atom adalah Johann Dobereiner. Pada 1829, ia mengelompokkan unsur-unsur kimia ke dalam suatu kelompok yang terdiri atas 3 unsur yang sifatnya sama. Ketika diselidiki lebih lanjut, unsur yang kedua memiliki massa atom yang jumlahnya setengah dari penjumlahan massa atom unsur pertama dan unsur ketiga. Dobereiner menamakan pengelompokan unsurnya dengan nama Triade. Kelompok unsur-unsur tersebut, yaitu: litium, natrium, dan kalium; kalsium, stronsium, dan barium; belerang, selenium, dan tellurium; klorin, bromin, dan iodin. Benarkah pernyataan yang dikemukakan Dobereiner? Untuk membuktikannya, ujilah teori Triade Dobereiner tersebut menggunakan tabel massa atom berikut.
b. Hukum Oktaf Newlands
Kimiawan Inggris, John Newlands, menyusun 62 unsur yang saat itu diketahui berdasarkan kenaikan massa atom pada 1864. Unsur-unsur kimia diurutkan dari kiri ke kanan. Gambar 1.3 menunjukkan susunan unsur-unsur kimia yang dikelompokkan Newlands.
Ternyata, kelompok unsur-unsur yang mirip terulang setiap 8 unsur. Jika hitungan diawali dari Li, unsur kedelapan adalah unsur Na dan unsur keenambelas adalah K. Unsur Li, Na, dan K memiliki sifat yang mirip. Begitu juga dengan unsur Be, Mg, dan Ca. Pengelompokan unsur yang dilakukan Newlands pada 1864 tersebut dikenal dengan nama Hukum Oktaf. Akan tetapi, teorinya ini dianggap hal yang konyol oleh banyak orang. Sampai lima tahun kemudian, Dmitri Mendeleev memperkenalkan suatu bentuk tabel periodik berdasarkan massa atom.c. Tabel Periodik Mendeleev
Pada 1869, ilmuwan Rusia, Dmitri Ivanovic Mendeleev mempublikasikan hasil penelitiannya mengenai pengelompokan unsur-unsur kimia. Unsur-unsur kimia dikelompokkan Mendeleev ke dalam 12 kelompok menurut kenaikan massa atom. Berikut ini adalah tabel periodik Mendeleev.
Pada 1871, Mendeleev memperbaiki tabel periodiknya. Ia memutar 90° posisi tabelnya sehingga menjadi seperti tabel berikut.
Unsur-unsur kimia dalam tabel periodik Mendeleev dikelompokkan ke dalam 8 kolom dan 12 baris. Unsur-unsur satu kolom dan satu baris memiliki sifat kimia yang mirip. Pada tabel tersebut, Mendeleev menyediakan kotak kosong untuk unsur-unsur yang menurut dugaannya akan ditemukan pada masa mendatang. Mendeleev memberi nama unsur-unsur tersebut dengan istilah eka-aluminium (nomor atom 44), eka-boron (nomor atom 68), dan eka-silikon (nomor atom 72).
Dugaan Mendeleev terbukti. Pada bulan November 1875, ilmuwan Prancis Lecoq de Boisbaudran menemukan unsur yang sifatnya sama dengan eka-aluminium, ia menamakan unsur tersebut galium. Perhatikan tabel berikut untuk mengetahui persamaan antara prediksi Mendeleev dan penemuan de Boisbaudran
Sama halnya dengan eka-aluminium, dua unsur lain yang diprediksi Mendeleev (eka-boron dan eka-silikon) ternyata diketahui memiliki sifat yang sama dengan skandium dan germanium. Sifat unsur skandium yang ditemukan ilmuwan Swedia, Lars Nilson pada 1879 mirip dengan eka-boron, sedangkan sifat unsur germanium yang ditemukan ilmuwan Jerman, Clemens Winkler pada 1886 mirip dengan eka-silikon.
d. Tabel Periodik Meyer
Hampir mirip dengan sistem periodik yang dikemukakan Mendeleev, Lothar Meyer mengusulkan sistem periodik berdasarkan massa atom. Menurut Meyer, volume atom suatu unsur yang diplotkan dengan massa atom tersebut akan membentuk grafik yang berperiodik secara teratur. Perhatikan grafik antara volume atom dan massa atom berikut.
Berdasarkan grafik tersebut terlihat bahwa unsur-unsur yang sifatnya mirip membentuk suatu keteraturan. Misalnya, unsur logam alkali, yaitu Na, K, dan Rb, berada di puncak. Kemudian, Meyer mengembangkan penemuannya ke dalam bentuk tabel seperti berikut.
Amati kembali tabel periodik Meyer. Unsur-unsur kimia dalam tabel periodik Meyer disusun berdasarkan kenaikan massa atom secara vertikal. Unsur-unsur yang sifatnya mirip ditempatkan dalam baris yang sama.
3. Pengelompokan Unsur Kimia Berdasarkan Nomor Atom
a. Tabel Periodik Moseley
Pada 1911, Ernest Rutherford berhasil menemukan salah satu partikel dasar penyusun atom, yaitu proton. Dua tahun kemudian, Henry Moseley meneliti hubungan antara sifat suatu atom dan jumlah protonnya (nomor atom) menggunakan spektroskopi sinar-X. Ia memplotkan frekuensi sinar-X dan kenaikan nomor atom. Kemudian, Moseley menyusun unsur-unsur tersebut dalam bentuk tabel periodik sebagai berikut.
Tabel periodik Moseley berhasil memperbaiki kelemahan tabel periodik Mendeleev. Dalam tabel periodik Mendeleev, penempatan telurium (massa atom 128) dan iodin (nomor atom 127) tidak sesuai dengan kenaikan massa atomnya. Namun, berdasarkan tabel periodik Moseley, penempatan unsur Te dan I sesuai dengan kenaikan nomor atomnya.
b. Tabel Periodik Modern
Hingga pertengahan abad ke-20, tabel periodik Moseley diakui sebagai tabel periodik modern. Pada 1940, Glenn Seaborg berhasil menemukan unsur transuranium, yaitu unsur dengan nomor atom 94–102. Penemuan tersebut menimbulkan masalah mengenai penempatan unsur-unsur transuranium dalam tabel periodik. Masalah itu akhirnya terpecahkan dengan cara membuat baris baru sehingga tabel periodik modern berubah menjadi seperti gambar berikut.
Sumber :
Rahayu, Iman, 2009, Praktis Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah, Jakarta : Pusat perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 6 – 12.
Pada 1789, Antoine Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan unsur tersebut berdasarka sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di bagi menjadi empat kelompok. Yaitu gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda.
Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote ( nitrogen ), dan hidrogen. Unsur-unsur yang etrgolong logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam flourida, dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam adalah antimon,perak, arsenik, bismuth. Kobalt, tembaga, timah, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng. Adapun yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida, dan silikon oksida.
Kelemahan dari teori Lavoisior : Penglompokan masih terlalu umum
kelebihan dari teori Lavoisior : Sudah mengelompokan 33 unsur yang ada berdasarka sifat kimia sehingga bisa di jadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya.
2. Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner
Pada tahun 1829, J.W. Dobereiner seorang profesor kimia dari Jerman mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya.
Ia mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium sangat dekat dengan masa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strantium, yaitu kalsiium dan barium. Dobereiner juga mengemukakan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Unsur pembentuk garam dan massa atomnya, yaitu c1 = 35,5 Br = 80, dsn I = 127. unsur pembentuk alkali dan massa atomnya. Yaitu Li = 7, Na = 23dan K = 39.
Dari pengelompokan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu keteraturan. Setiap tiga unsur yang sifatnya mirip massa atom ( A r ) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga.
Oleh karena itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat di kelompokan ke dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang di sebut triade.
Triade | A r | Rata-Rata A r unsur pertama dan ketiga |
Kalsium Stronsium Bariuim | 40 88 137 | (40 + 137) = 88, 2 |
Kelemahan dari teori ini adalah pengelompokan unsur ini kurang efisian dengan adanya beberapa unsur lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan unsur dalam kelompok triefd tersebut.
Kelebihan dari teori ini adalah adanya keteraturan setiap unsure yang sifatnya mirip massa Atom (Ar) unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsure pertama dan ketiga.
3. Hukum Oktaf Newlands
J. Newlands merupakan orang pertama yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Newlands mengumumkan penemuanya yang di sebut hukum oktaf.
Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur.. Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Daftar unsur yang disusun oleh Newlands berdasarkan hukum oktaf diberikan pada tabel 1.1
Di sebut hokum Oktaf karena beliau mendapati bahwa sifat-sifat yang sama berulang pada setiap unsure ke delapan dalam susunan selanjutnya dan pola ini menyurapi oktaf music.
Tabel 1.1 Daftar oktaf Newlands
1. H | 2. Li | 3. Be | 4. B | 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. Ti | 19. Cr | 20. Mn | 21. Fe |
22. Co&Nl | 23. Cu | 24. Zn | 25. Y | 26. ln | 27. As | 28. Se |
29. Br | 30. Cu | 31. Sr | 32. Sr | 33. Zr | 34. Bi & Mo | 35. Po & |
Hukum oktaf newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, teryata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Ti mempunya sifat yang cukup berbeda dengan Al maupun B.
Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataanya mesih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur. Dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar.
4. Sistem periodik Mendeleev
Pada tahun 1869 seorang sarjana asal rusia bernama Dmitri Ivanovich mendeleev, berdasarkan pengamata terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur disusunmenurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya, disebut priode daftar periodik Mendeleev yang dipublikasikan tahun 1872. Gambar Tabel daftar periodik Mendeleyev dapat diklik disini
Sebagaimana dapat dilihat pada gambar di atas, Mendeleev mengkosongkan beberapa tempat. Hal itu dilakukan untuk menetapkan kemiripan sifat dalam golongan. Sebagai contoh, Mendelev menempatkan Ti (Ar = 48 ) pada golongan IV dan membiarkan golongan III kosong karena Ti lebih mirip dengan C dan Si, dari pada dengan B dan Al. Mendeleev meramalkan dari sifat unsur yang belum di kenal itu. Perkiraan tersebut didasarkan pada sifat unsurlain yang sudah dikenal, yang letaknya berdampingan baik secara mendatar maupun secara tegak. Ketika unsur yang diramalkan itu ditemukan, teryata sifatnya sangat sesuai dengan ramalan mendeleev. Salah satu contoh adalah germanium ( Ge ) yang ditemukan pada tahun 1886, yang oleh Mendeleev dinamai ekasilikon.
Kelemahan dari teori ini adalah masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar letaknya di depan unsur yang massanya lebih kecil. Co : Telurium (te) = 128 di kiriIodin (I)= 127. hal ini dikarenakan unsur yang mempunyai kemirpan sifat diletakkan dalam satu golongan. Kelemahan dari teori ini adalah pemebetulan massa atom. Sebelumnya massa atom. Sebelumnya massa atom In = 76 menjadi 113. selain itu Be, dari 13,5 menjadi 9. U dari 120 menjadi 240 . selain itu kelebihannya adalah peramalan unsur baru yakni meramalkan unsur beseerta sifat-sifatnya.
5. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley
Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom mengalami perkembangan yang sangat mendasar. Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang di sebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikeldasar yaitu proton, elektron, dan neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atom. pada 1913, seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.
Berdasarkan hasil eksperimenya tersebut, diperolehkesimpulan bahwasifat dasar atom bukan didasari oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton.
Ha tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki jumlah proton sama atau disebut isotop.
Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan kenaikan nonor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsur-unsur sisitem periodik modern merupakan penyempurnaan hukum periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem periodik bentuk panjang.
Sistem periodik modern disusun berdasarkan kebaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur-lajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ; sedangkan lajur-lajur vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat. Sistem periodik modern terdriri atas 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B (IB – VIIIB).
Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan juga dapat ditandai dengn bilangan 1 sampai dengan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai golongan 12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB. Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr tidak terlalu panjang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar