SISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR DAN STRUKTUR ATOM

SISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR DAN

STRUKTUR ATOM

K

etika unsur yang dikenal sudah cukup banyak, para ahli berupaya membuat pengelompokan sehingga unsur-unsur itu tertata dengan baik. Puncak dari usaha-usaha tersebut adalah terciptanya suatu daftar yang disebut sistem periodik unsur-unsur. Sistem periodic mengandung banyak sekali informasi tentang sifat-sifat unsur, sehingga sangat membantu kita dalam mempelajari unsur-unsur yang kini jumlahnya tidak kurang dari 114.

I.     PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK

        1.    Triade Dobereiner

                        Pada tahun 1829, johan Wolfgang Dobereiner, seorang professor kimia di Jerman, mengemukakan bahwa massa atom relative strontium sangat dekat dengan massa rata-rata dari dua unsure lain yang mirip dengan strontium, yaitu kalsium dan barium. Dobereiner juga menemukan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Oleh Karen itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur  dapat dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang disebut triade. Namun sayang, Dobereiner tidak berhasil menunjukkan cukup banyak triade sehingga aturan tersebut bermanfaat.

Triade	Ar	Rata-rata Ar unsur pertama dan ketiga
Kalsium Stronsium Barium	40       88     137

        2.    Hukum Oktaf Newlands

                        Pada tahun 1864 seorang ahli kimia dari Inggris bernama A. R. Newlands mengumumkan penemuannya yang disebut hokum oktaf. Newlands menyusun unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Ternyata unsur yang berselisih 1 oktaf (unsur ke-1 dan ke-8, unsur ke-2 dan ke-9, dan seterusnya) menunjukkan kemiripan sifat.

        3.    Sistem Periodik Mendeleev

                        Pada tahun 1869 seorang sarjana asal Rusia bernama Dmitri Ivanovich Mendeleev, berdasarkan pengamatannya terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodic dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodic. Mendeleev menempatkan unsure-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertical, yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya, disebut periode.

        4.    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 sesuatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang disebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom diyakini terdiri atas tiga jenis partikel dasar, yaitu proton, elektron, dan neutron. Kita akan melihat lebih banyak tentang struktur atom pada Subbab 3.3. Untuk sekarang perlu kita sebutkan  bahwa jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berasal dari unsur  lainnya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atam.

                        Pada tahun 1914, henry G. Moselay (1887-1915; ahli yang menemukan cara menentukan nomor atom), menemukan bahwa sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya. Urut-urutan unsur seperti yang disusun oleh Mendeleev sesuai dengan kenaikan nomor atamnya.

II.    PERIODE DAN GOLONGAN

                  Sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan 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 terdiri 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 dapat juga ditandai dengan bilangan 1 sampai dengan 18 secara berturutan dari kiri  ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai dengan golongan 12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur lantania 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 daftar tidak terlalu panjang.

        1.    Periode dan Nomor Atom

                          Periode adalah lajur-lajur horizontal pada tabel periodik. Sistem periodik modern terdiri atas 7 periode. Jumlah unsur yang terdapat pada setiap periode, sebagai berikut.

             

Periode	Jumlah Unsur	Nomor Atom
1          2          3          4          5          6          7	2                8                8              18              18              32 Belum lengkap	1 – 2 3 – 10 11 – 18 19 – 37 37 – 54 55 – 84 87 - . . .

              Catatan :

              1.    Periode 1, 2 dan 3 disebut periode pendek karena bersisi relatif sedikit unsur.

              2.    Periode 4, dan seterusnya disebut periode panjang.

              3.    Periode 7 belum lengkap (belum sampai ke golongan VIIIA).

        2.    Golongan dan Nomor Atom

                        Golongan adalah lajur-lajur vertical pada table periodic. Sistem periodic terdiri atas 18 kolom vertical yang terbagi atas 8 golongan utama (A) dan 8 golongan tambahan atau golongan transisi (B). Golongan VIIIB terdiri atas 3 kolom vertical. Golongan-golongan B dimulai dari Golongan IIIB dn berakhir pada Golongan IIB (Lihat table periodic).

              Contoh :

                     Kolom ke-2 (semua periode) adalah golongan IIA.

                     Kolom ke-7 periode 3 adalam golongan VIIA.

                     Kolom ke-7 periode 4 adalah golongan VIIB

                     Kolom ke-15 periode 4 adalah golongan VA.

                     Kolom ke-10 periode 5 adalah golongan VIIIB.

III.  STRUKTUR ATOM

        1.    Nomor Atom

                        Telah disebutkan bahwa nomor atom menyatakan jumlah proton dalam atom. Untuk atom netral, jumlah proton sama dengan jumlah electron. Jadi, nomor atom juga menyatakan jumlah electron.

              Contoh :

                     Nomor atom Na = 11, berarti tiap atom natrium mengandung 11 proton dan 11 elektron.

        2.    Teori Atom Modern

                        Menurut teori atom modern, atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dn electron-elektron yang beredar mengelilingi inti. Lintasan electron mengitari inti disebut kulit atom. Model atom modern ii mirip dengan sistem tata surya, yaitu matahari dan planet-planet yang mengitarinya. Kulit atom yang pertama (yang paling dekat dengan inti) diberi lambang K, kulit yang kedua dengan lambang L, dan seterusnya sesuai urutan abjad.

                                                                                               

                                        (a)                                           (b)                                        

Gambar : Atom tersusun atas inti dan kulit-kulit.

              Jumlah maksimum electron pada setiap kulit memenuhi rumus 2n²                      (n = nomor kulit).

                     Kulit K (n = 1) maksimum  2 x 1² =   2 elektron

                     Kulit L (n = 2) maksimum   2 x 2² =   8 elektron

                     Kulit M (n = 3) maksimum 2 x 3²                    =           18 elektron

                     Kulit N (n = 4) maksimum 2 x 4²                    =           32 elektron

                     Kulit O (n = 5) maksimum 2 x 5²                    =           50 elektron

              Meskipun kulit O, P, dan Q dapat menampung lebih dari 32 elektron, pada kenyataannya kulit-kulit tersebut belum pernah terisi penuh.

        3.    Konfigurasi Elektron

                        Persebaran electron dalam kulit-kulit atomnya disebut konfigurasi electron.                     

              Contoh :

                     Natrium dengan nomor atom 11 mempunyai konfigurasi electron :

                     Na : 2, 8, 1.

              Artinya, dari 11 elektron yang terdapat dalam atom Na, 2 elektron menempati kulit K, 8 elektron menempati kulit L, dan 1 elektron menempati kulit M. electron yang berada pada kulit terluar disebut electron valensi.

 

             

Gambar : Struktur atom natrium ( Na) dan atom klorin (    Cl)

              Konfigurasi electron unsur-unsur golongan utama sesuai dengan letaknya dalam sistem periodik :

                     Jumlah kulit = nomor periode

                     Jumlah electron valensi = nomor golongan

IV.  PARTIKEL DASAR

        1.    Sifat-Sifat Partikel Dasar

                        Sebagaimana telah disinggung di atas, atom tersusun dari tiga jenis partikel sub-atom (partikel dasar), yaitu proton, elektron, dan neutron. Massa dan muatan partikel-partikel tersebut diberikan pada Tabel berikut :

              Tabel : Sifat-Sifat Partikel Dasar

Partikel	Massa (sma)	Muatan
Elektron (e) Proton (p) Neutron (n)	0,0005858 1,0073 1,0087	–1 +1 netral

             

              Massa partikel dasar dinyatakan dalam satuan massa atom (sma).

1 sma = 1,66 x 10-24 gram

             

              Muatan partikel dasar dinyatakan sebagai muatan relative terhadap muatan elektron (e).

	Muatan 1 elektron =  e = 1,66 x 10-24 coulomb

 

                          Muatan 1 proton sama dengan muatan 1 elektron, tetapi tandanya berbeda. Massa 1 proton sama dengan massa 1 neutron, masing-masing        1 sma. Massa electron jauh lebih kecil, sekitar 1840 kali lebih kecil dari massa proton atau neutron.          

        2.    Susunan Atom

X

X

                          Susunan suatu atom, yaitu jumlah partikel dasar yang menyusun suatu atom, dinyatakan dengan notasi sebagai berikut.

                            A                                                     p + n

                                                          Atau

                             Z                                                            n

              Dengan, Z = nomor atom (= nomor proton)

                             A = nomor massa

                          Nomor atom menyatakan jumlah proton dalam inti. Untuk atoam netral, jumlah proton sama dengan jumlah electron. Sebagaimana telah disebutkan di atas, nomor atom khas untuk setiap unsur. Artinya, atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai jumlah proton yang berbeda, sedangkan atom-atom dari unsur yang sama mempunyai jumlah proton sama.

                          Nomor massa sama dengan jumlah proton + neutron, oleh karena jumlah proton = nomor atom, maka

                          A = p + n

n = A - Z

              atau

                          A = Z + n       atua    

             

              Jadi jumlah neutron dalam suatu atom sama dengan selisih nomor massa dengan nomor atomnya.

        3.    Susunan Ion

                         Suatu atom dapat kehilangan elektron atau mendapat elektron tambahan. Atom yang kehilangan electron akan menjadi ion positif, sedangkan atom yang mendapat tambahan electron akan menjadi ion negatif.

              Contoh :

                        Na terdiri dari 11 proton, 11 elektron, dan 12 neutron.

              Jika jumlah elektronnya berkurang satu, maka atom natrium berubah menjadi ion Na⁺. sebaliknya, jika atom natrium mendapat tambahan 1 elektron, maka atom natrium berubah menjadi ion Na^-. Susunan aton Na, ion Na⁺ dan ion Na^-, sebagai berikut :

Spesi	Proton	Elektron	Neutron
Atom Na Ion Na+ Ion Na-	11 11 11	11 10 12	12 12 12

              Contoh : Menentukan jumlah proton dan elektron berdasarkan nomor atom

              Diketahui nomor atom fosforus adalah 15. Tentukan jumlah proton dan jumlah elektron dalam :

                     a.     atom fosforus (P)

                     b.     ion P²⁺

                     c.     ion P^3-

              jawab :  

                     Dalam atom netral :

                             Jumlah proton = jumlah elektron = nomor atom (Z)

                     Dalam ion bermuatan positif :

                             Jumlah proton = nomor atom (Z)

                             Jumlah elektron = nomor atom – muatan ion (Z – x)

                                      (x = muatan ion)

                     Dalam ion bermuatan negatif :

                             Jumlah proton = nomor atom (Z)

                             Jumlah elektron = nomor atom + muatan ion (Z + x)

                                      (x = muatan ion)

                     Jadi, jumlah proton dan elektron dalam P, P²⁺, dan P^3- adalah :

Spesi	Jumlah Proton	Jumlah Elektron
Atom P Ion P2+ Ion P3-	15 15 15	15 15 – 2 = 13 15 + 3 = 18