Smarter Indonesia

Sistem periodik adalah tabel yang berisi unsur-unsur dikemas berdasarkan identitas yang dimilikinya dalam bentuk periode dan golonga. Sistem periodik ini berkembang dari klasik ke modern

Sitem periodik klasik
Ilmuwan pertama yang mengembangkan sistem periodik adalah Johan W. Dobereiner. Ia mengembangkan sistem periodik berdasarkan nomor massa atom. Menurut Dobereiner, jika ada 2 atom: atom A dan atom B, saat massanya dirata-rata akan menghasilkan massa atom C, di mana ketiga atom ini memiliki sifat yang mirip. Contohnya: nomor massa atom Cl adalah 35 dan nomor massa atom I adalah 127. Saat kedua angka dirata-rata akan didapatkan nomor massa 81 yaitu bromin. Sifat bromin mirip dengan klorin dan iodin. Sistem periodik ini disebut dengan triade.

Pada perkembangan berikutnya, John Newland menemukan pola hubungan antara sifat unsur dan massanya. Menurutnya, jika suatu unsur diurutkan berdasarkan kenaikan nomor massanya akan ditemukan bahwa unsur kedelapan memiliki sifat yang mirip dengan unsur pertama. Pola ini dinamakan dengan Hukum Oktaf. Hukum ini ternyata tidak selalu benar, contohnya Cr tidak mirip dengan Al dan Mn tidak mirip dengan Fe.

Pada tahun 1869, Dmitri Mendeleev dari Rusia dan Lothar Meyer dari Jerman menyusun tabel periodik secara terpisah di negaranya masing-masing. Mendeleev menyusun tabel periodik berdasarkan nomor massa atom, sedangkan Meyer berdasarkan massa jenis atom. Hasil kedua ilmuwan ini hampir sama. Mendeleev menyusun tabel periodik unsur-unsur dengan cara menempatkan unsur ini ke dalam baris dan kolom. Unsur-unsur dalam kolom yang sama memiliki sifat yang mirip. Mendeleev memprediksi unsur eka-aluminium yang akan berada di bawah aluminium pada tabel dengan nomor massa 68, massa jenis 5,9 g/cm³, memiliki titik leleh rendah, dan titik didih tinggi. Hasil prediksi ini sesuai dengan galium yang ditemukan pada tahun 1874 oleh Paul Emile Lecoq de Bois-baudran. Keberhasilan Mendeleev dalam memprediksi ini membuat sistem periodik ini diterima oleh masyarakat ilmiah.

Sistem periodik modern
Sistem periodik modern adalah tabel periodik yang kita pakai sekarang ini. Tabel ini terdiri dari 7 periode dan 18 golongan. Periode 1 terdiri dari 2 unsur. Periode 2 dan 3 terdiri dari 8 unsur. Periode 4 dan 5 terdiri dari 18 unsur. Periode 6 dan 7 terdiri dari 32 unsur. Dikarena periode 6 dan 7 terlalu panjang, maka unsur yang memiliki nomor atom 58-71 dan 90-103 ditempatkan di bawah tabel (unsur lantanida dan aktinida).

Periode berisi unsur-unsur dalam baris horizontal. Golongan berisi unsur-unsur dalam kolom vertikal.
Di dalam sistem periodik modern, golongan ini diberi label. Label yang dipakai ada yang mengikuti aturan lama atau aturan baru dari IUPAC. Di dalam aturan lama, nomor golongan ditandai dengan angka romawi dan diikuti huruf A atau B. Di dalam aturan IUPAC, golongan diberi nomer 1 sampai 18 dari kiri ke kanan. Sebagai contoh, pada kolom ke-13 dalam aturan lama disebut golongan IIIA dan dalam aturan IUPAC adalah golongan 13.

Berdasarkan aturan lama, unsur-unsur pada golongan A adalah unsur-unsur utama dan golongan B adalah unsur-unsur transisi. Dua baris yang diletakkan di bawah tabel utama dinamakan unsur-unsur transisi dalam (lantanida dan aktinida). Pada tabel periodik modern, unsur-unsur bisa digolongkan ke dalam logam, non-logam, dan metalloid atau semi logam.

Dalam sistem periodik modern, unsur-unsur dibagi dalam periode dan golongan. Di dalam satu periode atau golongan yang sama, unsur-unsur memiliki kesamaan dalam konfigurasi elektronnya.

Periode
Unsur-unsur dalam satu periode memiliki jumlah kulit yang sama. Dalam kata lain, elektron valensi atau elektron terluar unsur-unsur tersebut berada pada lapisan kulit yang sama.

Golongan
Jika kita lihat 3 unsur pada kolom ke-13 dan konfigurasi elektronnya: ₅B = 2 3, ₁₃Al = 2 8 3, dan ₃₁Ga = 2 8 18 3. Apa yang sama dari semua unsur tersebut? Ketiga unsur tersebut memiliki jumlah elektron valensi yang sama.

Unsur-unsur dalam satu golongan memiliki elektron valensi yang sama, unsur-unsur pada periode yang sama memiliki elektron valensi yang menghuni kulit yang sama. Oleh karena sifat-sifat unsur ada hubungannya dengan konfigurasi elektron maka ada sifat khas yang terlihat dalam tabel periodik.

Jari-jari atom
Jari-jari atom didefinisikan sebagai setengah jarak antara dua inti atom yang berikatan dalam wujud padat. Jika kita perhatikan unsur dalam golongan yang sama, semakin ke bawah semakin banyak jumlah kulitnya, bertambahnya jumlah kulit menyebabkan volume yang lebih besar sehingga jari-jari atom meningkat. Dalam satu periode, jumlah kulit tidak bertambah, tetapi jumlah elektron valensi di kulit terluar bertambah. Hal ini menyebabkan tarikan elektron valensi terhadap inti atom semakin kuat sehingga terjadi pengerutan volume atom maka jari-jari atom menurun.

Energi ionisasi
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron valensi dari suatu atom atau ion dalam wujud gas. Nilai energi ionisasi bergantung pada jarak elektron valensi terhadap inti atom. Semakin jauh jarak elektron valensi dari inti atom, semakin lemah tarikan inti atom terhadap elektron tersebut sehingga energi ionisasinya makin kecil. Pada satu periode yang sama, muatan inti atom dan elektron valensi bertambah sehingga tarikan dari inti atom semakin besar. Maka dari itu, energi ionisasi dalam satu periode meningkat dari kiri ke kanan. Sebagai contoh golongan VIIIA atau 18 memiliki energi ionisasi terbesar karena unsur-unsur ini sangat stabil. Kestabilan ini disebabkan oleh elektron valensi yang banyak atau penuh pada kulit tersebut (8 elektron).

Afinitas elektron
Afinitas elektron didefinisikan sebagai perubahan energi atom ketika elektron ditambahkan kepada atom itu dalam keadaan gas. Afinitas elektron bisa bernilai positif maupun negatif. Afinitas elektron bernilai positif jika satu elektron ditambahkan kepada atom yang stabil dan energinya diserap. Kebalikannya, jika energi dilepaskan maka bernilai negatif.
Secara umum, nilai afinitas elektron dalam golongan yang sama dari atas ke bawah menurun, sedangkan dalam periode dari kiri ke kanan meningkat. Nilai afinitas elektron pada umumnya berbanding lurus dengan jari-jari atom.

Keelektronegatifan atom
Keelektronegatifan didefinisikan sebagai kecendrungan suatu atom dalam molekul untuk menarik pasangan elektron yang digunakan pada ikatan ke arah atom yang bersangkutan. Sifat keelektronegatifan ini dikembangkan oleh Pauling. Pauling memberikan nilai 4 untuk unsur yang memiliki keelektronegatifan tinggi yaitu fluorin. Di lain sisi, unsur fransium memiliki keelektronegatifan terendah yaitu 0,7 berada di paling kiri bawah tabel periodik.
Pada umumnya keelektronegatifan ini menurun dalam satu golongan dari atas ke bawah tetapi meningkat dalam satu periode kiri ke kanan.

Unsur-unsur di golongan A dalam satu golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron valensi yang sama sehingga memiliki kecendrungan sifat-sifat kimia dan fisika yang mirip.

Golongan IA / Alkali
Unsur-unsur pada golongan ini adalah logam yang bersifat sangat reaktif. Keaktifan unsur-unsur ini disebabkan oleh energi ionisasi yang kecil sehingga cenderung melepaskan elektronnya dan membentuk kation bermuatan +1. Pada suhu kamar, semua unsur alkali berbentuk padat kecuali cesium berwujud cair. Logam alkali sangat reaktif terhadap air dan bereaksi disertai nyala api. Kereaktifan ini semakin reaktif dari atas ke bawah.
Logam alkali juga bereaksi dengan oksigen membentuk oksida logam seperti Li₂O, Na₂O₂, KO₂. Ketika dibakar di udara logam alkali menghasilkan nyala dengan warna yang karakteristik. Hal ini bisa dijadikan eksperimen untuk mengidentifikasi senyawa yang tidak diketahui.

Golongan IIA / Alkali tanah
Unsur-unsur pada golongan ini cukup reaktif tetapi tidak sereaktif golongan IA. Sama seperti alkali, alkali tanah ini memiliki energi ionisasi yang cukup rendah sehingga mudah melepaskan kedua elektron valensinya membentuk kation bermuatan +2. Kereaktifan logam alkali tanah juga meningkat dari atas ke bawah. Logam-logam ini juga membentuk oksida ketika bereaksi dengan oksigen.
Berilium merupakan logam berwarna abu dan bersifat keras sehingga bisa menggores kaca. Berilium ini tidak terlalu reaktif terhadap air. Magnesium bereaksi agak lambat pada suhu kamar, tetapi lebih cepat jika dengan uap air.
Pembakaran logam alkali tanah juga menciptakan warna karakteristik seperti logam alkali. Nyala Stronsium berwarna merah, berilium berwarna hijau kuning dan magnesium nyala terang. Oleh karena itu, garam-garam dari logam alkali tanah sering dipakai sebagai bahan kembang api.

Aluminium
Karbon dan Silikon berada pada golongan IVA dan memiliki konfigurasi 2 4 dan 2 8 4. Karena jumlah valensinya berada di tengah-tengah kapasitas kulit, unsur ini cenderung membuat ikatan kovalen.
Karbon bisa memiliki struktur yang kristalin seperti grafit dan intan atau tidak kristalin (amorf). Grafit bersifat lunak, berwarna hitam, dan dapat menghantar listrik. Grafit berbentuk layer dari struktur 2 dimensi yang berbentuk hexagonal. Intan di lain sisi memiliki ikatan kovalen yang keras , tidak berwarna, dan tidak menghantarkan arus listrik. Intan memiliki struktur 3 dimensi, di mana satu atom karbon terikat secara kovalen dengan 4 atom karbon yang lain. Karbon yang berbentuk non-kristalin adalah arang dan karbon hitam. Karbon ini memiliki struktur yang tidak beraturan bentuk ikatan kovalennya.
Silikon berbentuk padatan yang lebih keras dari karbon. Silikon mempunyai struktur yang mirip dengan intan dan bersifat semikonduktor. Artinya, silikon memiliki daya hantar yang kecil pada suhu kamar, tetapi menjadi cepat pada suhu tinggi.

Nitrogen, Oksigen, dan Belerang
Nitrogen berada pada golongan VA, sedangkan oksigen dan belerang pada VIA. Nitrogen dan Oksigen merupakan gas yang tersusun sebagai diatom, sedangkan belerang adalah zat padat dengan rumus molekul S₈.
Pada suhu kamar, nitrogen kurang reaktif karena ikatannya kuat, N₂ terikat dengan 3 ikatan kovalen. Pada suhu tinggi, nitrogen bereaksi dengan unsur lain, contohnya dengan oksigen membentuk NO.
Di lain sisi oksigen dengan rumus molekul O₂ adalah gas yang cukup reaktif. Hampir setiap logam bereaksi dengan oksigen membentuk oksida logam.
Belerang adalah molekul yang cukup stabil dan berbentuk rombik berwarna kuning. Belerang meleleh pada suhu 113 ^oC membentuk cairan berwarna jingga dan jika terus dipanaskan akan menghasilkan warna cokelah kemerah-merahan. Jika suhu terus ditingkatkan, kekentalan belerang akan menurun. Belerang bisa berekasi dengan oksigen membentuk belerang dioksida SO₂ dengan nyala biru yang khas.

Golongan VIIA / Halogen
Unsur-unsur pada golongan ini sangat reaktif sehingga di alam selalu ditemukan dalam bentuk senyawa dengan unsur lain, tidak dalam keadaan atom murninya. Unsur halogen semuanya berbentuk molekul diatom. Fluorin dan klorin berwujud gas. Fluorin berwarna kuning pucat, sedangkan klorin berwarna kuning kehijauan. Bromin mudah menguap, cairan dan uapnya berwarna coklat kemerahan. Iodin berbentuk padat berwarna hitam yang bisa menyublim menghasilkan uap berwarna ungu.
Unsur-unsur halogen biasanya berbau menyengat, terutama klorin dan bromin. Unsur ini juga beracun sehingga penangannya perlu sangat hati-hati. Titik leleh dan titik didih meningkat dari atas ke bawah. Secara jari-jari atom, dari atas ke bawah jari-jari atomnya meningkat sehingga gaya tarik inti atomnya melemah akibatnya kereaktifan ini menurun dari atas ke bawah.

Golongan VIIIA / Gas Mulia
Gas mulia memiliki konfigurasi elektron dimana elektron valensinya penuh – 8 elektron maka unsur-unsur ini bersifat stabil atau inert. Selain dilihat dari konfigurasi elektronnya, ketidakreaktifan ini juga dapat dilihat dari besarnya energi ionisasi yang berarti sangat sukar untuk melepaskan elektron. Gas mulia secara fisika bersifat tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Argon, Krypton, dan Xenon sedikit bisa larut dalam air.
Berdasarkan titik lelehnya, semua gas mulia berbentuk gas pada suhu kamar. Pada tekanan normal, gas mulia dapat dicairkan kecuali helium. Helium hanya bisa dicairkan pada tekanan tinggi sekitar 25 atm. Helium merupakan gas mulia dengan titik leleh dan titik didih paling rendah sehingga sering digunakan sebagai pendingin untuk mempertahankan suhu sekitar 0 K. Pada suhu sekitar 4 K, gas helium bersifat super conductor yaitu zat yang memiliki daya hantar listrik dan panas tanpa hambatan dan tanpa medan magnet. Besarnya hantaran listrik sekitar 800 kali dibandingkan kawat tembaga pada umumnya.