II. SISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR Sistem periodik unsur-unsur mula-mula disusun oleh Mendeleeff dan Lotar Meyer berdasarkan masa atom . Hukum periodik unsur-unsur tersebut menyatakan bahwa bila unsur-unsur disusun berturut-turut sesuai dengan berat atomnya, maka unsur-unsur itu akan menunjukkan sifat-sifatnya yang berulang secara periodik.

Meskipun pernyataan ini benar, namun ada beberapa kelemahannya, Mis. ada beberapa pasangan unsur yang tidak cocok dengan hukum periodik, yakni unsur dengan masa atom lebih besar ditempatkan didepan unsur dengan masa atom lebih kecil, agar sifatnya berulang. Contoh Ar (massa atom 39,95) didepan K (massa atom 39,10)

Co (massa atom 58,93) didepan Ni (masa atom 58,70); Te ( massa atom 127,6) didepan I (massa atom 126,9). Hal ini karena setiap inti atom tersusun atas proton dan neutron, jumlah proton dalam setiap atom suatu unsur sama, tetapi jumlah neutronnya dapat berbeda sehingga massa atomnya dapat berbeda pula. Padahal yang menentukan sifat unsur dan banyaknya elektron adalah jumlah proton. Jumlah proton dalam atom disebut nomor atom.

Jadi hukum periodik seharusnya berbunyi : jika unsur disusun menurut kenaikkan nomor atomnya, maka sifat-sifatnya akan berulang secara periodik.

Tabel Periodik yang disusun berdasarkan nomor atom: Dalam tabel Periodik tersebut, unsur-unsur dalam deret mendatar dinamakan perioda, sedangkan kolom vertikal dinamakan golongan. Perioda I : 2 unsur, Perioda II dan III : 8 unsur Periode IV dan V : 18 unsur Periode VI : 32 unsur Perioda VII : 19 unsur.

Bilangan-bilangan 2, 8, 18 dan 32 menunjukkan jumlah elektron maksimum dalam orbital dengan n = 1, n = 2, n = 3 dan n = 4. Karena orbital yang dihuni elektron dalam atom terdiri atas orbital-orbital s, p, d dan f maka bilangan-bilangan ini merupakan bilangan yang terbentuk dari penggabungan bilangan 2, 6, 10 dan 14 , yaitu bilangan yang menyatakan jumlah maksimum elektron yang terkandung dalam orbital-orbital s, p, d dan f.

Dalam tabel Periodik unsur-unsur dikelompokkan ke dalam golongan : - Unsur-unsur utama dengan indeks A - Unsur transisi / peralihan dengan indeks B Unsur nomor atom 57 sampai dengan 71 terletak dalam satu kotak, dan dikenal sebagai unsur-unsur Lantanida. Sedangkan unsur-unsur nomor atom 89 sampai dengan 105 dikenal sebagai unsur-unsur aktinida dan unsur peralihan dalam.

Group 1 - Alkali metals Group 2 - Alkaline earth metals Group 13 - Earth metals (Triels) Group 14 - no name Group 15 - Pnictogens (Pentels) Group 16 - Chalcogens Group 17 - Halogens Group 18 - Noble Gases

Unsur-unsur Golongan Utama Unsur-unsur golongan utama adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada orbital-orbital s dan p. Cara penomoran golongan bagi unsur-unsur Utama: Contoh: 3 Li 1s2 2s1 Golongan I A 4 Be 1s2 2s2 Golongan II A 5 B 1s2 2s2 2p1 Golongan III A 6 C 1s2 2s2 2p2 Golongan IV A 7 N 1s2 2s2 2p3 Golongan V A 8 O 1s2 2s2 2p4 Golongan VI A 9 F 1s2 2s2 2p5 Golongan VII A 10 Ne 1s2 2s2 2p6 Golongan VIII A

Unsur-unsur Golongan Transisi: Unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada orbital d. Fenomena yang terdapat pada orbital-orbital d ialah: Elektron-elektron dalam orbital- orbital d cenderung berada dalam keadaan penuh (d10) atau setengah penuh (d5). Oleh karena itu, konfigurasi elektron 24 Cr adalah 4s1 3d5 bukannya 4s2 3d4 dan 29Cu adalah 4s1 3d10, bukannya 4s23d9

Cara penomoran golongan unsur-unsur transisi: 1. Nomor golongan harus dibubuhi huruf B 2. Nomor golongan = jumlah elektron s + d ( jumlah elektron dikulit terluar + jumlah elektron d yang diisi terakhir). jika s + d = 9 , golongan VIII B s + d = 10, golongan VIII B s + d = 11, golongan IB s + d = 12, golongan II B Contoh : 21 Sc 1s2 2s22p63s23p6 4s23d1 golongan IIIB 22Ti 4s23d2 golongan IVB 23V 4s23d3 golongan VB

Beberapa sifat khas unsur-unsur transisi: 1. Semua unsur transisi adalah logam 2. Hampir semua unsur transisi berwujud padat pada suhu kamar, kecuali Hg 3. Memiliki sifat katalis 4. Bersifat para magnetik ( tertarik oleh medan magnet ) 5. Mempunyai valensi dan bilangan oksidasi umumnya lebih dari satu 6. Dapat membentuk senyawa kompleks 7. Umumnya berwarna-warni

Logam Transisi Jika unsur-unsur block d membentuk ion-ion, elektron-elektron pada 4s hilang pertama kali. Untuk menulis struktur elektronik dari Co2+: Co [Ar] 3d74s2 Co2+ [Ar] 3d7 Ion 2+ dibentuk dengan kehilangan dari dua elektron 4s. Untuk menulis struktur elektronik untuk V3+ : V [Ar] 3d34s2 V3+ [Ar] 3d2 Elektron 4s pertama kali hilang diikuti oleh satu satu dari elektron 3d .

Variabel tingkat oksidasi (nomor) Contoh dari variabel tingkat oksidasi dalam logam-logam transisi. Besi Besi biasanya mempunyai dua tingkat oksidasi dalam (+2 dan +3) , Sebagai contoh, Fe2+ dan Fe3+. Ia juga dapat mempunyai tingkat oksidasi (tidak umum) +6 dalam ion ferrate (VI) , FeO42-. Mangan +2 dalam Mn2+ +3 dalam Mn2O3 +4 dalam MnO2 +6 dalam MnO42- +7 dalam MnO4-

Pembentukan ion-ion komplek Apakah ion kompleks itu ? Suatu ion komplek mempunyai ion metal pada pusatnya dengan sejumlah molekul atau ion lain mengelilinginya yang terikat pada ion pusat tersebut melalui ikatan koordinasi. Molekul-molekul atau ion-ion yang mengelilingi ion metal pusat disebut ligands. Ligand-ligan sederhana termasuk air, amonia dan ion klorida.

Beberapa contoh ion kompleks yang dibentuk oleh logam transisi: [Fe(H2O)6]2+ [Co(NH3)6]2+ [Cr(OH)6]3- [CuCl4]2-

Pembentukan senyawa-senyawa yang berwarna.

Keaslian warna dalam ion-ion metal transisi. The origin of colour in the transition metal ions The origin of colour in the transition metal ions The origin of colour in the transition metal ions The origin of colour in the transition metal ions Keaslian warna dalam ion-ion metal transisi. Jika sinar putih melalui larutan dari salah satu ion-ion ini, atau dipantulkannya, beberapa warna dalam sinar diabsorbsi. Warna yang terlihat adalah bagaimana mata kita melihat apa yang tertinggal. Aktivitas katalitik : Iron in the Haber Process Proses Haber mereaksikan hidrogen dan nitrogen untuk membuat amonia menggunakan katalis besi. Nikel dalam hidrogenasi ikatan C=C

Senyawa-senyawa logam transisi sebagai katalis. Transition metal compounds as catalysts Transition metal compounds as catalysts Transition metal compounds as catalysts Senyawa-senyawa logam transisi sebagai katalis. Vanadium(V) oksida dalam proses kontak. Ion besi dalam reaksi antara ion persulfat dan ion iodida

Senyawa beberapa logam-logam transisi yang spesifik. The chemistry of some specific transition metals Senyawa beberapa logam-logam transisi yang spesifik. VANADIUM Vanadium(V) oksida sebagai catalis dalam proses reaksi. Bagaimana jalannya reaksi ? Sulfur dioksida dioksidasi menjadi sulfur trioksida oleh vanadium (V) (V) Oksida . Dalam proses, vanadium(V) oksida direduksi menjadi vanadium(IV) oksida. Vanadium(IV) oksida kemudian di re-oksidasi oleh oksigen.

Tingkat oksidasi Vanadium Tingkat oksidasi Vanadium dalam senyawanya adalah +5, +4, +3 dan +2. Tahap reduksi vanadium(V) ke vanadium(II) Reduksi dari +5 ke +4

Reduksi dari +4 ke +2 Warna berubah secara teratur.

Pembentukan senyawa-senyawa yang berwarna

Penggantian air oleh ion sulfat. Penggantian air dengan ion klorida. Dalam adanya ion klorida (misalnya dengan chromium(III) klorida), biasanya warna yang teramati adalah hijau. Ini terjadi jika dua molekul air digantikan oleh ion klorida memberikan ion tetraaquadichlorochromium(III) - [Cr(H2O)4Cl2]+.

Reaksi ion chromium(III)heksa hidrat dengan ion hidroksida Reaksi dari ion chromium(III)heksa hidrat dengan laruran ammonia

Reaksi ion chromium(III)heksa hidrat dengan ion karbonat

Oksidasi dari chromium(III) ke chromium(VI) . Oksidasi dari chromium(III) ke chromium(VI)

Beberapa Sifat Periodik Unsur 1. Jari-jari atom Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit terluar suatu atom. Jari-jari atom unsur segolongan dari atas ke bawah umumnya makin besar, sedangkan untuk unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan jari-jari atomnya semakin kecil. Nomor atom unsur-unsur seperiode dari kiri ke kanan makin besar, sehingga muatan inti unsur-unsur tsb dari kiri ke kanan makin besar pula.

Makin besar muatan inti, maka gaya tarik elektrostatik terhadap elektron akan lebih kuat, sehingga jarak inti elektron ( jari-jari atom) makin kecil. Pada unsur-unsur segolongan memiliki ukuran orbital dan muatan inti yang berbeda satu sama lain Makin besar ukuran orbital dalam suatu atom, makin besar pula jari-jari unsur tsb. Unsur-unsur segolongan dari atas ke bawah memiliki ukuran orbital makin besar, sedangkan muatan intinya makin besar pula.

Faktor ukuran orbital lebih menentukan dibandingkan dengan faktor muatan inti. Perubahan dari atom menjadi ion positif mengurangi gaya tolak antar elektron karena jumlah elektron menjadi berkurang sedang muatan intinya tetap, sehingga jari-jari menjadi berkurang. Sebaliknya pada perubahan atom menjadi ion negatif, kenaikkan jumlah elektron mengakibatkan semakin besarnya gaya tolak antar elektron, sehingga jari-jari menjadi bertambah.

Tabel : Jari-jari atom unsur-unsur utama ( dalam angstron )

2. Potensial ionisasi Potensial ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari suatu atom netral atau dari suatu ion. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron pertama dari suatu atom netral dinamakan potensial ionisasi tingkat pertama, sedangkan energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron berikutnya dinamakan potensial ionisasi tingkat ke dua, tingkat ke tiga dan seterusnya.

Potensial ionisasi kedua, ketiga dst Potensial ionisasi kedua, ketiga dst. mempunyai harga yang lebih besar dari pada potensial ionisasi. Hal ini disebabkan karena setelah melepaskan elektronnya yang pertama jari-jari menjadi jauh lebih kecil. Bila elektron dilepaskan dari kulit yang lebih dalam maka potensial ionisasi menjadi jauh lebih besar.

Potensial ionisasi biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt. 1 elektron volt (eV) adalah banyaknya energi yang diperoleh elektron, ketika elektron tersebut melalui medan listrik dengan perbedaan potensial sebesar 1 volt. eV merupakan besaran energi yang sangat kecil, karena itu sesuai untuk menyatakan energi ionisasi atom-atom.

Tetapi apabila yang dibicarakan adalah energi ionisasi banyak atom, misalnya untuk 1 mol atom gas, energi ionisasi tidak lagi dinyatakan dalam eV, tetapi dalam kJ/mol atom gas. 1 eV /atom = 96,48 kJ/mol. Contoh potensial ionisasi: Mg (g)  Mg+ (g) + e PI1 = 7,64 eV Mg+ (g)  Mg++ (g) + e PI2 = 15,03 eV

Tabel : Potensial ionisasi tingkat pertama unsur-unsur utama

Gambar : Potensial ionisasi pertama unsur-unsur

3. Keelektronegatifan Keelektronegativan adalah suatu ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron terluarnya baik elektron bebas ataupun ikatan sehingga atom tersebut cenderung bermuatan negatif. Atom-atom dengan jari-jari atom yang kecil mempunyai kecenderungan lebih besar untuk menarik elektron dari pada atom-atom yang memp. jari-jari lebih besar. Makin tinggi potensial ionisasi suatu unsur, makin besar pula elektronegatifitas unsur tersebut. Dalam sistem periodik, dari atas kebawah elektrone-gativitas unsur-unsur makin kecil. Dari kiri ke kanan elektronegativitas unsur-unsur makin besar.

Tabel : Keelektronegatifan unsur-unsur

4. Afinitas elektron Afinitas elektron suatu unsur adalah besarnya energi yang dilepaskan apabila atom unsur itu menangkap sebuah elektron dari luar. Bila potensial ionisasi merupakan ukuran kemampuan suatu unsur untuk berubah menjadi ion positif, maka afinitas elektron dapat dikatakan sebagai ukuran suatu unsur untuk berubah menjadi ion negatif.