Tabel Periodik dan sifat-sifat Periodik Unsur

Para kimiawan, sama seperti sebagian besar ilmuwan lainnya, senang mengelompokkan sesuatu menjadi kelompok-kelompok yang memiliki sifat-sifat serupa. Proses ini disebut penggolongan yang memudahkan untuk mempelajari sifat-sifat tertentu. Para kimiawan mengelompokkan unsur-unsur pada tabel periodik sehingga mereka tidak harus mempelajari sifat masing-masing unsur tersebut. Dengan tabel periodik, mereka hanya mempelajari sifat-sifat masing-masing kelompok.
Pada abad ke-19, para ahli kimia mencoba menyusun tabel periodik berdasarkan nomor massa unsur. Pengukuran massa unsur secara akurat telah berhasil dilakukan pada masa itu. Penyusunan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa unsur telah mempermudah para ahli kimia mempelajari sifat-sifat unsur yang jumlahnya cukup banyak di alam.
Pada tahun 1864, John Newlands, seorang kimiawan berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa saat unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor massa, akan terlihat bahwa unsur pertama memiliki sifat yang sama dengan unsur kesembilan. Hal ini berarti bahwa unsur-unsur dapat dikelompokkan menjadi delapan kelas (kelompok). Newlands memberi nama fenomena ini dengan istilah Hukum Oktaf.


Tabel periodik versi Newlands masih memiliki sejumlah keterbatasan. Oleh karena itu, pada tahun 1869, Dmitri Mendeleev, seorang ilmuwan berkebangsaan Rusia dan Lothar Meyer, seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, secara terpisah mengajukan versi tabel periodik yang lebih sempurna. Mendeleev mempelajari pola pengulangan sifat-sifat kimia pada unsur yang telah diketahui pada saat itu. Mendeleev menyusun unsur-unsur tersebut berdasarkan kenaikan massa atomnya untuk membentuk sesuatu yang sangat mirip dengan tabel periodik modern yang kita kenal saat ini. Bahkan, Mendeleev dapat meramalkan sifat-sifat dari beberapa unsur yang belum ditemukan saat itu. Sebagai contoh, Mendeleev meramalkan suatu unsur baru yang diberi nama eka-aluminium (unsur tepat di bawah Aluminium)dan meramalkan sifat-sifatnya. Saat unsur Galium ditemukan empat tahun kemudian, sifat-sifat unsur ini sama seperti eka-aluminium yang diramalkan oleh Mendeleev.
Pada tahun 1913, Henry Moseley, seorang fisikawan berkebangsaan Inggris, menemukan hubungan antara nomor atom dengan frekuensi sinar-X yang dihasilkan saat unsur dibombardir sejumlah radiasi. Moseley menemukan pula bahwa kenaikan nomor atom sebanding dengan kenaikan nomor massa. Dengan menyusun unsur-unsur berdasarkan kenaikan nomor atom, kelemahan tabel periodik versi Mendeleev berhasil diterangkan. Sebagai contoh, unsur Argon dengan nomor atom 18 ditempatkan sebelum unsur Kalium dengan nomor atom 19, walaupun massa unsur Argon (39,95 sma) lebih besar dibandingkan massa unsur Kalium (39,10 sma).

Tabel periodik modern yang kita gunakan sekarang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom unsur. Tabel periodik modern berisi nomor atom, nomor massa, banyaknya elektron valensi, serta simbol unsur yang bersangkutan. Selain menunjukkan jumlah proton di inti atom, nomor atom sekaligus juga menunjukkan jumlah elektron yang dimiliki atom. Dengan demikian, konfigurasi elektron unsur dapat digunakan untuk mempelajari sifat kimia dan sifat fisika unsur-unsur di alam. Kegunaan utama tabel periodik adalah mempermudah mempelajari sifat unsur-unsur dalam satu golongan maupun satu periode. Para ahli kimia dapat menemukan hubungan antarunsur dan dapat menuliskan rumus senyawa yang berbeda-beda dengan bantuan tabel periodik.
Tabel periodik terdiri atas baris-baris mendatar yang disebut periode dan diberi nomor 1 sampai 7 dimulai dari sebelah kiri tabel. Kolom-kolom tegak lurus disebut kelompok atau golongan. Unsur-unsur pada golongan yang sama akan memiliki sifat-sifat yang sama. Golongan dapat diberi nomor di atas kolomnya dengan salah satu dari dua cara berikut:
1. Metode Lama
Metode ini menggunakan angka Romawi dan huruf. Banyak kimiawan (khususnya saya)  yang lebih menyukai dan masih menggunakan metode ini.
2. Metode Baru
Metode ini lebih sederhana, hanya menggunakan nomor 1 sampai 18.
Saat  mempelajari tabel periodik, kita dapat melihat garis seperti anak tangga, yang dimulai dari Boron (B) dengan nomor atom 5 dan menurun sampai Polonium (Po) dengan nomor atom 84. Semua unsur yang berada di sebelah kiri garis tersebut dikelompokkan sebagai logam, kecuali Germanium (Ge) dan Antimoni (Sb). Golongan logam umumnya berbentuk padat (kecuali Merkuri, Hg, yang berupa cairan), berkilap, konduktor yang baik untuk listrik dan panas, dapat ditempa, dan mudah diulur menyerupai kawat. Unsur logam cenderung kehilangan elektron dengan mudah. Sebagian besar unsur-unsur dalam tabel periodik merupakan logam.
Unsur yang berada di sebelah kanan garis dikelompokkan sebagai nonlogam (termasuk unsur Hidrogen). Nonlogam memiliki sifat yang berlawanan dengan logam. Nonlogam bersifat rapuh, tidak mudah diulur maupun ditempa, bukan konduktor listrik dan panas yang baik, serta cenderung memperoleh elektron pada suatu reaksi kimia. Beberapa nonlogam bersifat cair.
Unsur-unsur yang berada pada garis berbentuk tangga digolongkan sebagai metaloid. Metaloid atau semilogam memiliki sifat yang berada di antara logam dan nonlogam. Unusr-unsur ini memiliki sifat konduktivitas yang unik dan sering digunakan pada industri semikonduktor dan keping komputer.
Meskipun unsur-unsur berada pada periode yang sama, sifat kimia dari unsur-unsur tersebut tidak tepat sama. Sebagai contoh, unsur Natrium dan Magnesium,  akan kehilangan elektron pada reaksi kimia. Akan tetapi, Natrium hanya kehilangan satu elektron, sementara Magnesium kehilangan dua elektron. Sebaliknya, Klorin (Cl) cenderung menangkap satu elektron pada reaksi kimia.
Unsur-unsur yang berada dalam satu golongan akan memiliki sifat sama. Sebagai contoh, golongan IA, dimulai dari Litium (Li) (Hidrogen tidak dapat dimasukkan dalam golongan ini) sampai Fransium (Fr), cenderung akan kehilangan satu elektronnya pada reaksi kimia. Sebaliknya, semua unsur pada golongan VIIA cenderung menangkap satu elektron.
Konfigurasi elektron menunjukkan jumlah elektron pada setiap kulit atom. Konfigurasi elektron ini menunjukkan adanya beberapa kesamaan di antara setiap kelompok unsur berdasarkan elektron valensi, yaitu elektron yang terletak pada kulit terluar. Unsur-unsur yang terletak pada golongan yang sama memiliki elektron valensi sama. Sebagai contoh, pada Li, elektron valensinya satu pada kulit ke-2. Untuk Na, elektron valensinya satu pada kulit ke-3. Sementara, pada K, elektron valensinya satu pada kulit ke-4. Dengan demikian, unsur-unsur tersebut dikelompokkan dalam golongan yang sama, yaitu golongan IA (Alkali).
₃Li : 2 . 1
₁₁Na : 2 . 8 . 1
₁₉K : 2 . 8 . 8. 1
Dengan halnya, setiap unsur yang memiliki dua elektron akan terletak pada golongan IIA (Alkali Tanah). Sementara, setiap Halogen memiliki tujuh elektron valensi dan setiap Gas Mulia memiliki delapan elektron valensi, yang mengisi penuh tiap kulitnya.
Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan golongan unsur, nama golongan unsur, serta jumlah elektron valensinya:

Golongan	Nama Golongan	Jumlah Elektron Valensi
IA	Alkali	1
IIA	Alkali Tanah	2
IIIA	Boron-Aluminium	3
IVA	Karbon-Silikon	4
VA	Nitrogen-Fosfor	5
VIA	Oksigen-Sulfur	6
VIIA	Halogen	7
VIIIA	Gas Mulia	8

Berikut ini juga diberikan beberapa contoh penentuan letak suatu unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektronnya:
₂₀Ca : 2 . 8 . 8 . 2
Jumlah kulit yang terisi elektron = periode = 4
Jumlah elektron valensi = golongan = IIA
₃₆Kr : 2 . 8 . 18 . 8
Jumlah kulit yang terisi elektron = periode = 4
Jumlah elektron valensi = golongan = VIIIA
₅₃I : 2 . 8 . 18 . 18 . 7
Jumlah kulit yang terisi elektron = periode = 5
Jumlah elektron valensi = golongan = VIIA
₈₈Ra : 2 . 8 . 18 . 32 . 18 . 8 . 2
Jumlah kulit yang terisi elektron = periode = 7
Jumlah elektron valensi = golongan = IIA
Beberapa sifat fisik unsur yang berubah secara berkala dan teratur dalam tabel periodik, antara lain:
1. Jari-Jari Atom
Unsur-unsur dalam satu golongan akan mengalami peningkatan jari-jari seiring bertambahnya nomor atom (dari atas ke bawah). Sementara, unsur-unsur dalam satu periode justru mengalami penyusutan jari-jari seiring bertambahnya nomor atom (dari kiri ke kanan).
Peningkatan jari-jari dalam satu golongan terjadi akibat penambahan jumlah kulit yang terisi oleh elektron. Sebaliknya, dalam satu periode, jumlah kulit yang terisi elektron sama, akan tetapi jumlah elektron valensinya meningkat dari kiri ke kanan. Akibatnya, dalam satu periode, dari kiri ke kanan, gaya penarikan inti terhadap elektron valensi semakin kuat . Dengan demikian, akan terjadi peristiwa shrink (penarikan ke dalam = penyusutan) ukuran atom.
2. Energi Ionisasi
Energi Ionisasi adalah jumlah minimum energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron pada unsur dalam wujud (fasa) gas. Nilai energi ionisasi mencerminkan seberapa kuat elektron (khususnya elektron valensi) terikat pada atom. Semakin besar nilai energi ionisasi, semakin sulit elektron dilepaskan dari atom.
Dalam satu golongan, energi ionisasi akan menurun seiring peningkatan ukuran atom (dari atas ke bawah). Hal ini terjadi akibat semakin jauhnya letak elektron valensi terhadap inti atom, sehingga kekuatan gaya penarikan inti terhadap elektron melemah. Semakin besar ukuran atom, semakin mudah pula atom tersebut melepaskan elektron, sehingga semakin mudah membentuk ion positif (kation).
Sebaliknya, dalam satu periode, dari kiri ke kanan, terjadi kenaikan energi ionisasi. Hal ini akibat menyusutnya ukuran atom, sehingga gaya penarikan inti terhadap elektron semakin kuat. Elektron, dalam hal ini, semakin sulit dilepaskan.
3. Afinitas Elektron
Afinitas Elektron adalah jumlah energi yang dilepaskan saat suatu unsur dalam wujud (fasa) gas menangkap elektron membentuk anion. Unsur yang mudah menangkap elektron akan melepaskan energi dalam jumlah besar. Semakin mudah unsur menangkap elektron, semakin besar pula energi yang dilepaskan.
Dalam satu golongan, seiring meningkatnya ukuran atom (dari atas ke bawah), mengakibatkan letak kulit valensi semakin jauh dari inti. Akibatnya, kemampuan inti untuk menangkap elektron dari luar semakin lemah. Dengan demikian, nilai afinitas elektron akan menurun seiiring bertambahnya nomor atom dalam satu golongan.
Sementara itu, dalam satu periode, justru terjadi kondisi yang berlawanan. Seiring bertambahnya nomor atom dalam satu periode (dari kiri ke kanan), akan menyebabkan penyusutan ukuran atom. Kondisi ini akan memperkuat gaya penarikan inti terhadap elektron terluar. Dengan demikian, unsur semakin mudah menangkap elektron dari luar. Hal ini menyebabkan nilai afinitas elekton akan meningkat.
4. Keelektronegatifan
Keelektronegatifan adalah kekuatan (kemampuan) suatu atom untuk menarik elektron. Semakin besar nilai keelektronegatifan, semakin besar pula kekuatan atom untuk menarik elektron. Sifat ini berkaitan erat dengan afinitas elektron. Pada tabel periodik, dalam satu periode, keelektronegatifan akan meningkat dari kiri ke kanan. Sebaliknya, dalam satu golongan, akan menurun dari atas ke bawah.  Nilai keelektronegatifan unsur-unsur dinyatakan dalam skala Pauli dan dapat dilihat pada Tabel Keelektronegatifan Pauli.
Referensi:
Chang, Raymond. 2007. Chemistry Ninth Edition. New York: Mc Graw Hill.
Moore, John T. 2003. Kimia For Dummies. Indonesia:Pakar Raya.

Posted in: Materi Kimia SMA X