Sistem Periodik Unsur? Yuk Pahami!

Sistem periodik unsur sudah tidak asing lagi didengar oleh para pelajar jurusan IPA. Sistem periodik kimia kini dapat ditemukan daftar atau tabel kelompok unsur yang populer dengan nama tabel periodik unsur. Adanya tabel periodik unsur bertujuan untuk mengenal nama unsur dari partikel kimia secara mudah melalui pengelompokkan dan berfungsi untuk mengetahui nomor atom, konfigurasi elektron dan sifat setiap unsur. Dalam tabel periodik unsur, pengelompokkan berdasarkan sifat fisika dan sifat kimia dari setiap unsur. Nah, untuk memahami lebih lanjut lagi mengenai sistem periodik unsur silahkan simak pembahasan dibawah ini.

A. Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Sistem periodik unsur yang ditemukan dalam bentuk tabel periodik unsur yang didalamnnya terdapat pengelompokkan berdasarkan sifat dari setiap unsur. Pengelompokkan ini mengalami perkembangan dimulai pengelompokkan unsur berdasarkan sistem Lavoiser, Triad Dobreiner, Newlands, Mendelev dan sistem periodik unsur modern yang digunakan sampai saat ini.

1. Pengelompokkan Menurut Lavoiser

Seorang ilmuwan Antoine Lavoiser pada tahun 1789 mengelompokkan 33 unsur kimia. Dalam pengelompokkannya, unsur-unsur dibagi kedalam empat kelompok yaitu tanah, gas, nonlogam, dan logam. Hal ini berdasarkan adanya pengetahuan mengenai sifat-sifat unsur yang masih sederhana sehingga unsur tersebut terlihat berbeda dengan unsur yang lain, artinya pada setiap unsur belum terlihat kemiripan antara unsur yang satu dengan unsur lainnya. Menurut sistem ini, unsur dikelompokkan menjadi empat kelompok yaitu :

• Kelompok unsur gas yaitu ozote (nitrogen), oksigen, hidrogen, cahaya, dan kalor.
• Kelompok unsur nonlogam yairu karbon, fosfor, asam fluorida, asam klorida, dan asam borak.
• Kelompok unsur logam yaitu arsenik, bismuth, antimon, perak, tembaga, kobalt, besi, timah, raksa, mangan, emas, molybdenum, nikel, timbal, platina, seng, dan tungsten.
• Kelompok unsur tanah diantaranya kapur, barium oksida, magnesium oksida, silikon oksida, dan aluminium oksida.

2. Konsep Triad Johan Wolfgang Doubereiner

Ilmuwan J.W. Dobereiner pada tahun 1829 mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifat suatu unsur. J.W Doubereiner mambagi unsur-unsur dalam kelompok yang terdiri dari tiga unsur yang disebut dengan Triade. Pada pengelompokkan unsur terdapat suatu keteraturan yaitu setiap tiga unsur yang mirip, maka massa atom (Ar) unsur yang di tengah (kedua) merupakan massa atom rata-rata dari massa atom unsur yang pertama dan ketiga. 

Contohnya yaitu pada kelompok unsur klor (Cl), brom (Br) dan Iod (I) dimana brom memiliki massa atom relatif rata-rata dari massa atom Klor dan Iod. Sehingga dapat disimpulkan Klor berwujud gas, Iod berwujud padat, maka Brom dapat diramalkan bewujud diantaranya yaitu cair. Contoh lainnya yaitu massa atom relatif dari Stronsium (Sr) merupakan rata-rata dari massa atom relatif kalsium (Ca) dan Barium (Ba). Massa atom relative kalsium yaitu 40,08 dan barium 137,3 sehingga massa atom stronsium dapat dihitung dari rata-rata kedua unsur yang mengapitnya yaitu (40,08 + 137,3) / 2 adalah 88,69.

Pengelompokkan triade ini dianggap tidak efisien mengingat semakin banyak unsur baru yang ditemukan dan anggota kelompok suatu unsur tidak hanya terdiri dari tiga unsur bahkan bisa lebih dari tiga. Namun konsep Triad Doubereiner merupakan awal dari pembuatan sistem periodik unsur yang sekarang.

3. Hukum Oktaf John Alexander Reina Newland

Pada tahun 1863 John Alexander Reina Newland merupakan orang pertama yang mengelompokkan unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. 

Alexander mengatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur. Hal ini dibuktikan dengan unsur yang pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan dan seterusnya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa John Alexander Reina Newland mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan pertambahan (kenaikan) berat atom sesuai dengan pengulangan not lagu (oktaf). Hukum oktaf Newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur dengan massa atom relatif sampai 20 (kalsium). 

Hukum oktaf dinilai sama dengan halnya Doubereiner  dalam pengembangan pengelompokkan dirasakan kurang efisien dan tidak mampu menampung jumlah unsur yang semakin banyak. Hukum oktaf hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan ternyata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Contohnya Zn yang mempunyai sifat yang cukup berbeda dengan Be, Mg dan Ca. Hal itu merupakan kelemahan hukum oktaf. Kegagalan dalam pengelompokkan unsur oleh Newlands memunculkan upaya baru dari para ahli kimia untuk mencari pola pengelompokkan unsur-unsur yang lebih tepat.

4. Pengelompokkan Unsur Berdasarkan Meyer dan Mendeleev

Ilmuwan Julius Lothar Meyer asal jerman dan Dmitri Ivanovich Mendeleev asal rusia pada tahun 1869 mengumumkan sistem pengelompokkan unsur-unsur yang lebih sempurna. Meyer menyusun 57 unsur kimia berdasarkan kenaikan massa atom. Meyer mengelompokkannya dengan menekankan pada sifat-sifat fisika suatu unsur. Hal ini yang membedakan dengan Mendeleev, adapun Mendeleev mengelompokkan unsur berdasarkan sifat kimia suatu unsur. Sistem periodik Meyer tersebut disusun pada tahun 1968, namun baru dipublikasikan pada tahun 1870. Menurut Meyer, unsur-unsur yang memiliki sifat fisika sama ditempatkan pada kolom yang sama.

Dalam pengelompokkannya, Mendeleev menyimpulkan bahwa sifat unsur adalah fungsi periodic dari massa atomnya. Ini merupakan bunyi dari hukum periodik Mendeleev. Mendeleev mempunyai kelebihan yaitu berani menukar letak unsur-unsur demi mempertahankan kemiripan sifat periodik. Hal ini menyalahi aturan keperiodikan yang dikemukakan yairu massa atomnya menjadi menurun bukan naik. 

Pengelompokkan unsur Mendeleev dimulai dengan menuliskan lambang unsur serta sifat-sifatnya pada kartu-kartu yang berbeda. Kemudian kartu disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatif unsur dengan memperhatikan keperiodikan unsur-unsur tersebut. Hukum Mendeleev disebut juga dengan hukum periodik. Hukum Mendeleev dinilai lebih maju dibandingkan dengan sistem pengelompokkan Newlands. Hal ini dikarenakan pengelompokkan Mendeleev memiliki massa atom dan sifat yang lebih akurat dan pengelompokkan Mendeleev memungkinkan untuk memprediksi sifat-sifat beberapa unsur yang belum ditemukan hingga saat ini.  

5. Sistem Periodik Modern

Sistem periodik modern merupakan susunan berkala periodik unsur berdasarkan kenaikan nomor atom dengan tujuan untuk mempermudah memberikan gambaran senyawa yang terbentuk apabila unsur-unsur tersebut saling berkaitan. Seorang kimiawan asal Inggris Henry Moseley pada tahun 1913 melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar X. Eksperimennya dapat menyimpulkan bahwa sifat atom bukan didasari oleh massa atom relatif, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton. Hal ini disebebkan karena adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda tetapi memiliki jumlah proton sama atau disebut dengan isotop. Sistem periodik modern memiliki beberapa banyak macam, namun yang sering digunakan sampai saat ini yaitu sistem periodik panjang. Sistem periodik panjang merupakan sistem periodik unsur yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom unsur. Kenaikan jumlah proton ini mengidentifikasikan kenaikan nomor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsur sistem periodik modern merupakan penyempurnaan dari hukum periodik Mendeleev, yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang.

B. Klasifikasi Tabel Periodik

Pengelompokkan pada tabel periodik berdasarkan sifat fisika dan sifat kimia dari unsur kimia masing-masing sesuai dengan gejala yang dialami oleh unsur tersebut. Sehingga berdasarkan hal tesebut terdapat beberapa klasifikasi terhadap unsur-unsur kimia dalam tabel periodik yaitu:

Sifat-sifat umum

Semua unsur kimia secara umum memiliki sifat fisika dan kimia. Sifat fisika dan sifat kimia sifat fisika terdiri dari tiga kategori yaitu logam, metalloid, dan nonlogam. Logam merupakan unsur kimia yang memiliki bentuk padatan yang berkilat dengan konduktivitas tinggi. Sedangkan nonlogam merupakan unsur yang memiliki bentuk berupa gas yang memiliki warna atau tidak berwarna. Dan metalloid memiliki sifat diantara logam dan nonlogam ataupun campiran dari kedua unsurnya.

Keadaan Materi

Klasifikasi yang juga menjadi pembeda pada unsur-unsur kimia adalah wujud materi atau fase unsur. Wujud materi dan fase unsur terdiri daric air, padat,atau gas dalam temperatur dan tekanan standar (STP). Pada unsur yang memiliki wujud padat dan gas biasanya akan memiliki temperatur konvensional dan tekanan atmosfer. Sedangkan pada unsur yang berwujud cair yaitu brom dan raksa memiliki temperatur 0°C atau sekitar 32°F dengan tekanan atmosfer formal.

Titik Lebur Dan Titik Didih

Dalam mendefinisikan karakter unsur dapat menggunakan titik lebur dan titik didih yang dinyatakan dengan derajat celcius pada tekanan atmosfer tertentu. Klasifikasi unsur bedasarkan titik lebur dan titik didih sudah dapat diketahui, namun terdapat beberapa radioaktif dengan jumlah yang sangat kecil yang belum diketahui. Contohnya yaitu Helium (He) memiliki titik didih dan tidak memiliki titik lebur pada penyajian konvensional karena tetap berada pada wujud cair meskipun dalam keadaan nol mutlak pada tekanan atmosfer.

Massa Jenis

Tabel periodik juga dapat diklasifikasikan dengan menggunakan massa jenis pada temperatur dan tekanan standar (STP) sebagai karakter unsur kimia. Massa jenis memiliki satuan gram per sentimeter kubik (g/cm3). Massa jenis digunakan pada wujud gas dengan temperatur pengukuran wujud tertentu.

Struktur Kristal

Unsur kimia juga dapat diklasifikasian berdasarkan struktur kristalnya. Struktur kristal pada sampel zat padat memiliki delapan jenis yaitu kubik, kubik pusat badan, kubus pusat muka, heksagonal, monokinis, ortorombik, rhombohedral, dan tetragonal. Namun pada beberapa unsur transuranium sintesis, dalam menentukan struktur kristalnya memiliki jumlah yang sangat sedikit.

C. Periode Dan Golongan

Periode dalam tabel periodik unsur berada pada lajur horizontal dalam sistem periodik unsur modern. Periode suatu unsur dapat menunjukkan nomor kulit yang sudah terisi elektron (n terbesar) berdasarkan konfigurasi elektron. Periode merupakan garis mendatar dengan nomor atom yang urut dengan jumlah kulit atom yang sama dan mampu menyatakan banyaknya kulit atom suatu unsur yang terisi elektron. 

Sedangkan golongan pada suatu unsur disusun berdasarkan jumlah elektron pada kulit terluar. Dalam satu golongan memiliki jumlah elektron valensinya yang sama. Unsur-unsur yang terdapat dalam satu golongan mempunyai sifat yang sama dan penempatan golongan dilakukan secara vertical atau lajur kolom dan ditulis dengan angaka romawi. Golongan adalah urutan unsur-unsur dengan arah vertical dan banyak mempunyai persamaan sifat. Dalam sistem periodik panjang terdapat dua golongan yaitu golongan A yang disebut dengan golongan utama, dimana pada golongan ini menunjukkan banyaknya elektron pada kulit terluar yang sama. Sedangkan golongan yang kedua atau golongan B yang disebut dengan golongan transisi, dimana pada golongan ini semuanya merupakan unsur logam.

D. Sifat Keperiodikan Unsur

Sifat keperiodikan unsur adalah sifat-sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur.

1. Jari-jari atom

Jari-jari atom merupakan jarak dari inti atom sampai kulit elektron terluar. Jari-jari atom diartikan juga sebagai jarak elektron terluar ke inti atom dan menunjukkan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antardua atom yang berikatan sesamanya.

2. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom netral dalam wujud gas. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron kedua disebut energi ionisasi kedua dan seterusnya. Bila tidak ada keterangan khusus maka yang disebut energi ionisasi adalah energi ionisasi pertama.

3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah besarnya energi yang dibebaskan satu atom netral dalam wujud gas pada waktu menerima satu elektron sehingga terbentuk ion negative.

4. Keelektronegatifan

 Keelektronegatifan merupakan bilangan adalah suatu bilangan yang menyatakan kecenderungan suatu unsur menarik elektron dalam suatu molekul senyawa. Keelektronegatifan adalah besaraan tendensi (kecenderungan) suatu atom untuk menarik elektron. Harga keelektrogenatifan bersifat relatif (berupa harga perbandingan suatu atomterhadap atom yang lain).

5. Sifat Logam Dan Nonlogam

Secara kimia, sifat logam dikaitkan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom melepas elektron untuk membentuk ion positif. Jadi, sifat logam akan bergantung pada energi ionisasi. Semakin besar energi ionisasi, untuk melepas elektron, dan semakin berkurang sifat logamnya. Sebaliknya sifat nonlogam dikaitkan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan atom menarik elektron

6. Kereaktifan

Kereaktifan suatu unsur bergantung pada kecenderungannya melepas atau menarik elektron. Jadi, unsur logam yang paling reaktif adalah golongan IA (logam alkali), sedangkan nonlogam yang paling reaktif adalah golongan VIIA (halogen). Dari kiri ke kanan dalam satu periode,mula-mula kerekatifan menurun kemudian bertambah hingga ke golongan VIIA. Golongan VIIIA tidak reaktif.