Sistem Periodik Unsur

Sistem Periodik Unsur

Seperti yang pernah kita pelajari di kelas X, bahwa sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur-lajur horizontal (periode) disusun berdasarkan kenaikan nomor atom, sedangkan lajur-lajur vertikal (golongan) berdasarkan kemiripan sifat. Sedangkan pada pokok bahasan ini, kita akan mempelajari hubungan antara sistem periodik dengan konfigurasi elektron.

A.  Hubungan Sistem Periodik dengan Konfigurasi Elektron

Para ahli kimia pada abad ke-19 mengamati bahwa terdapat kemiripan sifat yang berulang secara periodik (berkala) di antara unsur-unsur. Kita telah mempelajari usaha pengelompokan unsur berdasarkan kesamaan sifat, mulai dari Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) pada tahun 1829 dengan kelompok-kelompok triad. Kemudian pada tahun 1865, John Alexander Reina Newlands (1838 – 1898) mengemukakan pengulangan unsur-unsur secara oktaf, serta Julius Lothar Meyer (1830 – 1895) dan Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834 – 1907) pada tahun 1869 secara terpisah berhasil menyusun unsur-unsur dalam sistem periodik, yang kemudian disempurnakan dan

diresmikan oleh IUPAC pada tahun 1933. Unsur-unsur yang jumlah kulitnya sama ditempatkan pada periode (baris) yang sama.

Nomor periode = jumlah kulit

Unsur-unsur yang hanya mempunyai satu kulit terletak pada periode pertama (baris paling atas). Unsur-unsur yang mempunyai dua kulit terletak pada periode kedua (baris kedua), dan seterusnya.

Contoh :

5B : 1s2, 2s2, 2p1	Periode 2
15P : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3	Periode 3
25Mn : [Ar], 3d5, 4s2	Periode 4
35Br : [Ar], 3d10, 4s2, 4p5	Periode 4

Dari contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa untuk menentukan nomor periode suatu unsur dapat diambil dari nomor kulit paling besar. Dengan berkembangnya pengetahuan tentang struktur atom, telah dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat unsur ditentukan oleh konfigurasi elektronnya, terutama oleh elektron valensi. Unsur-unsur yang memiliki struktur elektron terluar (elektron valensi) yang sama ditempatkan pada golongan (kolom) yang sama. Dengan demikian, unsur-unsur yang segolongan memiliki sifat-sifat kimia yang sama. Penentuan nomor golongan tidaklah sesederhana seperti penentuan nomor periode. Distribusi elektron-elektron terluar pada subkulit s, p, d, dan f sangatlah menentukan sifat-sifat kimia suatu unsur. Oleh karena itu, unsur-unsur perlu dibagi menjadi tiga kelompok sebagai berikut.

1.      Unsur-unsur Utama (Representatif)

Unsur-unsur utama adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit s atau subkulit p.

Aturan penomoran golongan unsur utama adalah:

a. Nomor golongan sama dengan jumlah elektron di kulit terluar.

b. Nomor golongan dibubuhi huruf A (sistem Amerika).

Beberapa Contoh unsur dan golongannya

Unsur	Konfigurasi Elektron	Golongan
3Li	1s2, 2s1	IA atau 1
4Be	1s2, 2s2	IIA atau 2
5B	1s2, 2s2, 2p1	IIIA atau 13
5B	1s2, 2s2, 2p1	IIIA atau 13
6C	1s2, 2s2, 2p2	IVA atau 14
7N	1s2, 2s2, 2p3	VA atau 15
8O	1s2, 2s2, 2p4	VIA atau 16
9F	1s2, 2s2, 2p5	VIIA atau 17
10Ne	1s2, 2s2, 2p6	VIIIA atau 18

Nama-nama golongan unsur pertama

Golongan	Nama Golongan	Elektron Terluar	Nomor Atom	Golongan
IA	alkali	ns1	GM + 1	IA
IIA	alkali tanah	ns2	GM + 2	IIA
IIIA	boron	ns2 , np1	GM – 5	IIIA
IVA	karbon	ns2, np2	GM – 4	IVA
VA	nitrogen	ns2, np3	GM – 3	VA
VIA	oksigen	ns2, np4	GM – 2	VIA
VIIA	halogen	ns2, np5	GM – 1	VIIA
VIIIA	gas mulia	ns2, np6	GM	VIIIA

Keterangan: n = nomor kulit

GM = nomor atom gas mulia

Catatan

1.      Hidrogen, dengan konfigurasi elektron 1s1, tidak termasuk golongan IA (alkali), meskipun sering ditempatkan sekolom dengan golongan alkali. Akan tetapi, hidrogen tidak dapat dimasukkan ke dalam golongan manapun, dan sebaiknya ditempatkan di tengah-tengah pada bagian atas sistem periodik.

2.      Helium, dengan konfigurasi elektron 1s2, adalah salah satu gas mulia. Jadi, meskipun hanya memiliki dua elektron, helium termasuk golongan VIIIA.

2.      Unsur-unsur Transisi (Peralihan)

Unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit d. Berdasarkan prinsip Aufbau, unsur-unsur transisi baru dijumpai mulai periode 4. Pada setiap periode kita menemukan 10 buah unsur transisi, sesuai dengan jumlah elektron yang dapat ditampung pada subkulit d. Diberi nama transisi karena terletak pada daerah peralihan antara bagian kiri dan kanan sistem periodik.

 Aturan penomoran golongan unsur transisi adalah:

a. Nomor golongan sama dengan jumlah elektron pada subkulit s ditambah d. 

b. Nomor golongan dibubuhi huruf B.

Catatan                                   :

1	Jika s + d = 9,	golongan VIIIB.
2	Jika s + d = 10,	golongan VIIIB.
3	Jika s + d = 11,	golongan IB.
4	Jika s + d = 12,	golongan IIB.

Beberapa contoh unsur transisi dan golongannya

Unsur	Konfigurasi Elektron	Golongan
21Sc [Ar],	3d1, 4s2	IIIB atau 3
22Ti [Ar],	3d2, 4s2	IVB atau 4
23V [Ar],	3d3, 4s2	VB atau 5
24Cr [Ar],	3d5, 4s1	VIB atau 6
25Mn [Ar],	3d5, 4s2	VIIB atau 7
26Fe [Ar],	3d6, 4s2	VIIIB atau 8
27Co [Ar],	3d7, 4s2	VIIIB atau 9
28Ni [Ar],	3d8, 4s2	VIIIB atau 10
29Cu [Ar],	3d10, 4s1	IB atau 11
30Zn [Ar],	3d10, 4s2	IIB atau 12

3.      Unsur-unsur Transisi-Dalam

Unsur-unsur transisi–dalam adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit f. Unsur-unsur transisi-dalam hanya dijumpai pada periode keenam dan ketujuh dalam sistem periodik, dan ditempatkan secara terpisah di bagian bawah. Sampai saat ini, unsur-unsur transisi-dalam belum dibagi menjadi golongan-golongan seperti unsur utama dan transisi. Unsur-unsur ini baru dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu unsur lantanida dan unsur aktinida. Unsur-unsur lantanida (seperti lantanum), adalah unsur-unsur yang elektron terakhirnya mengisi subkulit 4f dan unsur-unsur aktinida (seperti aktinum), adalah unsur-unsur yang elektron terakhirnya mengisi subkulit 5f.

B.     Kegunaan Sistem Periodik

Sistem periodik dapat digunakan untuk memprediksi harga bilangan oksidasi, yaitu:

1.      Nomor golongan suatu unsur, baik unsur utama maupun unsur transisi, menyatakan bilangan oksidasi tertinggi yang dapat dicapai oleh unsur tersebut. Hal ini berlaku bagi unsur logam dan unsur nonlogam.

2.       Bilangan oksidasi terendah yang dapat dicapai oleh suatu unsur bukan logam adalah nomor golongan dikurangi delapan. Adapun bilangan oksidasi terendah bagi unsur logam adalah nol. Hal ini disebabkan karena unsur logam tidak mungkin mempunyai bilangan oksidasi negatif.

Sistem Periodik dan Aturan Aufbau; Blok s, p, d, dan f

Kaitan antara sistem periodik dengan konfigurasi elektron (asas Aufbau) dapat dilihat seperti pada gambar.

Dapat kita lihat bahwa asas Aufbau bergerak dari kiri ke kanan sepanjang periode, kemudian meningkat ke periode berikutnya. Setiap periode dimulai dengan subkulit ns dan ditutup dengan subkulit np (n = nomor periode).

Berdasarkan jenis orbital yang ditempati oleh elektron terakhir, unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi atas blok s, blok p, blok d, dan blok f.

a.       Blok s: golongan IA dan IIA

Blok s tergolong logam aktif, kecuali H dan He. H tergolong nonlogam, sedangkan He tergolong gas mulia.

b.      Blok p: golongan IIIA sampai dengan VIIIA

Blok p disebut juga unsur-unsur representatif karena di situ terdapat semua jenis unsur logam, nonlogam, dan metaloid.

c.       Blok d: golongan IIIB sampai dengan IIB

Blok d disebut juga unsur transisi, semuanya tergolong logam.

d.      Blok f: lantanida dan aktinida Blok f disebut juga unsur transisi–dalam, semuanya tergolong logam. Semua unsur transisi–dalam periode 7, yaitu unsur-unsur aktinida, bersifat radioaktif.