8-11. Sifat Kemagnetan

Transkripsi

1 8-11. Sifat Kemagnetan Setiap atom dan molekul mempunyai sifat magnetik, yaitu paramagnetik, di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medan magnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya dan diamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medan magnet karena seluruh elektron pada orbitnya berpasangan. Sedangkan pada umumnya unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik karena mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital d-nya. Sifat paramagnetik ini akan semakin kuat jika jumlah elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya semakin banyak. Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn bersifat paramagnetik, sedangkan Cu dan Zn bersifat diamagnetik. Untuk Fe, Co, dan Ni bersifat feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetik hanya saja dalam keadaan padat. Benda magnetik: bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta. Benda paramagnetik: bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik. SIFAT MAGNETIK GOLONGAN TRANSISI PERIODE KEEMPAT Asal-usul sifat magnetik Benda magnet mempunyai kemampuan menarik benda-benda lain yang lebih ringan ke arah dirinya. Dalam hal ini ada magnet permanen atau magnet tetap, artinya kemampuan menarik ini tidak lenyap, dan magnet sementara artinya kemampuan menarik menjadi lenyap jika penyebab timbulnya sifat magnet dihilangkan. Misalnya, logam yang dililiti kumparan arus listrik menjadi magnet yang kemudian disebut sebagai elektromagnet. Namun, jika arus listrik dihilangkan maka sifat magnet menjadi hilang pula. Pada logam transisi pun juga memiliki sifat magnetik yaitu sifat diamagnetik, paramagnetik, feromagnetik,dan antiferomagnetik.

2 Pada tabel periodik unsur di atas, terlihat bahwa sebagian besar unsur bersifat paramagnetik dan diamagnetik, sedangkan material yang bersifat feromagnetik dan antiferomagnetik hanya ditemukan sedikit didalam unsur murni. Untuk material yang memiliki sifat ferimagnetik hanya ditemukan dalam senyawa, seperti campuran oksida yang disebut ferrite yang berasal dari ferimagnetik. Klasifikasi bahan magnet Berdasarkan sifat kemagnetannya bahan dapat diklasifikasikan kedalam 5 jenis yaitu Diamagnetik, paramagnetik, ferromagnetik, antiferromagnetik dan ferimagnetik. 1. Sifat Diamagnetik Diamagnetik adalah sifat yang selalu dimiliki oleh setiap atom dalam materi atau senyawa tanpa memandang tipe sifat magnetik total dari senyawa yang bersangkutan. Sifat ini hanya muncul jika ada medan magnetik dari luar yang dikenakan pada atom yang bersangkutan sehingga terjadi interaksi antara medan magnetik luar dengan medan terinduksi dalam kulit-kulit yang terisi penuh elektron. Medan terinduksi harus melawan medan magnetik luar sejauh mungkin untuk melenyapkan interaksi tersebut sehingga suseptibilitas (kerentanan) diamagnetik berharga negative, sehingga besaran B dalam bahan diamagnetik lebih kecil daripada dalam vakum. Jika disimpan diantara kutub-kutub dari electromagnet yang kuat, material diamagnetik akan ditarik ke daerah yang bermedan lemah. Besarnya momen magnetik yang diinduksikan sangat kecil, dan permeabilitas relatif (μr) lebih kecil dari satu.

3 Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1989). Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan. Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua bahan bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai orbital elektron. Bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Contoh bahan diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng. Bahan Diamagnetic sedikit ditolak oleh medan magnet dan materi tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Dalam bahan diamagnetic semua elektron dipasangkan sehingga tidak ada magnet permanen saat bersih per atom. Secara susunan konpigurasi elektron kita dapat lihat bahwa bahan diamagnetik terlihat memiliki elektron yang tidak berpasangan dengan jumlah yang relatif banyak jika dibandingkan dengan jenis bahan magnet lainnya seperti yang dapat kita lihat pada tabel dibawah ini : Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet.sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik. Material yang disebut diamagnetik umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air, kayu, senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik, serta beberapa logam seperti tembaga, merkuri,emas dan bismut.superkonduktor adalah contoh diamagnetik sempurna. Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah: Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol Jika solenoida dimasukkan bahan ini, induksi magnetik yang lebih kecil Permeabilitas relatif diamagnetik adalah µr 1 2. Sifat Paramagnetik Semua senyawa dengan momen magentik permanen menunjukkan sifat paramagnetik normal. Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masingmasing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini disebabkan karena gerakan atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan.

4 Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil. Permeabilitas relatif paramagnetik adalah μr > 1, dan suseptibilitas magnetik bahannya mχ > 0. Contoh bahan paramagnetik: alumunium, magnesium, wolfram dan sebagainya. Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi kumparan toroida. Suseptibilitas paramagnetic bersifat positif (kerentanan kecil untuk medan magnet) yang tak bergantung pada besar medan magnetik yang mengenainya, tetapi bergantung pada temperatur karena agitasi termal akan melawan orientasi dwi kutub magnetik.maka, efektivitas medan magnetik akan menghilang dengan naiknya suhu. Bahan paramagnetik ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Sifat paramagnetik adalah adanya beberapa elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan magnet eksternal. Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Paramagnetisme diinduksi oleh momen magnet permanen elektron tak berpasangan dalam molekul dan suseptibilitas molarnya berbanding lurus dengan momentum sudut spin elektron. Meskipun demikian, tidak seperti ferromagnetik yang juga tertarik oleh medan magnet, paramagnetik tidak mempertahankan magnetismenya sewaktu medan magnet eksternal tak lagi diterapkan. Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah: Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak sama dengan nol Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnet yang lebih besar Permeabilitasrelatif paramagnetik adalah µ> 1

5 Suseptibilitas diamagnetik dan paramagnetik Telah diketahui bahwa suseptibilitas diamagnetik berharga negatif sedangkan seseptibilitas paramagnetik berharga positif. Adapun tabel suseptibilitas Magnetik beberapa bahan (pada tekanandan suhu kamar) adalah sebagai berikut: Dalam molekul, nilai sifat diamagnetik total merupakan jumlah dari masing-masing atomnya. Besarnya suseptibilitas diamagnetik tiap atom adalah: X A = -2,83 x r i 2 Dengan r i = rata-rata jari-jari rotasi elektron (dengan asumsi rotasi elektron tidak selalu berbentuk lingkaran). Harga ini untuk tiap atom unsur, molekul, ion, gugus ion, maupun berbagai jenis ikatan telah berhasil ditentukan, dan kemudian disebut sebagai tetapan Pascal. Nilai ini sangat kecil kira-kira 10-1 sampai 10-3 kali dari nilai sifat magnetik, sehingga hanya merupakan faktor koreksi saja terhadap sifat magnetik senyawanya. Nilai tetapan Pascal tersebut sebagai faktor koreksi diamagentik.

6 Susepibilitas magnetik dan pengukurannya Ukuran sifat magnetik suatu senyawa yang dinyatakan dengan nilai momen magnetik tidak dapat diukur langsung melainkan dihitung dari nilai suseptibilitas megnetiknya, dan nilai suspetibilitas inilah yang diperoleh dari pengukurannya. Perhatikan gambar dibawah ini: Gambar (a) menunjukkan dua buah kutub magnet berlawanan menunjukkan garis-garis gaya dalam daerah medan magnetik. Bila suatu senyawa sampel ditempatkan dalam medan magnetik dengan kuat medan (H) (gambar b dan c) maka medan terinduksi fluks (B) dalam senyawa dinyatakan dengan hubungan: B= H + 4πI, dengan I = Intensitas magnetis Jika kedua ruas persamaan tersebut dibagi dengan B, maka akan diperoleh rasio B/H yang disebut sebagai permeabilitas magnetik senyawa yang bersangkutan dalam bentuk hubungan: Rasio I/H atau sering dituliskan dengan lambang k inilah yang disebut sebagai suseptibilitas magnetik per volume atau suseptibilitas volume. Rasio B/H dapat dipandang sebagai rasio rapatan garis-garis gaya magnet dalam sampel terhadap rapatan garis-garis gaya magnet untuk area yang sama jika tanpa sampel. Dengan demikian, dalam medium vakum atau hampa (Gambar a) nilai B = H atau B/H = 1, sehingga k = nol. Senyawa diamagnetik berinteraksi menolak beberapa garis gaya (Gambar b) sehingga B < H, akibatnya susetibilitas berharga negatif. Sebaliknya, senyawa paramagnetik berinteraksi menarik beberapa gatis gaya tambahan (Gambar c) sehingga B > H dan akibatnya suseptibilitas berharga positif. Dari gambar diatas, sampel diamagnetik tertolak keatas menjauh dari medan magnet ke daerah yang kurang rapat garis gaya magnetiknya, sehingga massa sampel menjasi lebih ringan. Sebaliknya, sampel paramagnetik tertarik ke bawah, ke daerah yang lebih rapat garis gaya magnetiknya, sehingga massa sampel menjadi lebih berat. Perbedaan massa inilah yang mendasari pengukuran suseptibilitas magnetik suatu senyawa. Jadi, untuk mengukur besaran ini sampel yang akan ditimbang dimasukkan ke

7 dalam tabung Gouy yang digantungkan diantara dua kutub magnet tetap atau elektromagnet (Gambar d) Penggunaan Tabel Berkala Untuk Membandingkan Sifatsifat Atom Sistem Periodik Unsur ( SPU ) Pada bagian ini Anda akan mempelajari Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur, Golongan, Periode, dan Sifat Periodik Unsur. Hingga akhir abad 18, hanya dikenal penggolongan unsur atas logam dan nonlogam. Sekitar dua puluh jenis unsur yang dikenal pada masa itu tampak mempunyai sifat yang berbeda satu dengan yang lainnya. Suatu perkembangan baru terjadi pada awal abad 20, yaitu ketika John Dalton mengemukakan teorinya tentang atom. Menurut Dalton, setiap unsur mempunyai atom-atom dengan sifat-sifat tertentu yang berbeda dari atom unsur lainnya. Salah satu perbedaan antar atom unsur itu adalah massanya. Akan tetapi, Dalton belum dapat menentukan massa atom. Sebagaimana diketahui atom mempunyai massa yang amat kecil. Para ahli pada masa itu belum dapat menentukan massa atom individu. Sebagai gantinya mereka menggunakan massa atom relatif, yaitu perbandingan massa antar-atom yang satu terhadap yang lainnya. Metode penentuan massa atom relatif dikemukakan oleh Berzelius (1814) dari Swedia dan P. Dulong dan A. Petit (1819), keduanya darl Perancis. Berzelius maupun Dulong dan Petit menentukan massa atom relatif berdasarkan kalor jenis unsur. Massa atom relatif merupakan sifat penting unsur dan merupakan sifat spesifik, karena setiap unsur mempunyai massa atom relatif tertentu yang berbeda dari unsur lainnya. Dobereiner, Newlands, Mendeleev, dan Lothar Meyer membuat pengelompokan unsur berdasarkan massa atom relatif. PERKEMBANGAN TABEL PERIODIK UNSUR 1. Hukum Triade Dobereiner Pada tahun 1829, Johan Wolfgang Dobereiner, seorang professor kimia di Jerman, mengemukakan bahwa massa atom relatif Strontium sangat dekat dengan massa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strontium, yaitu Kalsium dan Barium. Dobereiner juga menemukan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Karena itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang disebutnya Triade. Akan tetapi, Dobereiner belum berhasil menunjukkan cukup banyak triade sehingga aturan tersebut bermanfaat.

8 Penggambaran Triade Doberainer adalah sebagai berikut : TRIADE Ar Rata-rata Unsur ditengah Kalsium 40 Stronsium? Barium 137 Meskipun gagasan yang dikemukakan oleh Dobereiner selanjutnya gugur (tidak berhasil), tetapi hal tersebut merupakan upaya yang pertama kali dilakukan dalam menggolongkan unsur. 2. Hukum Oktaf Newlands Pada tahun 1866, John A.R Newlands seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris mengemukakan bahwa unsur-unsur yang disusun berdasarkan urutan kenaikan massa atomnya mempunyai sifat yang akan berulang tiap unsur kedelapan. Artinya, unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Sifat keperiodikan unsur berdasarkan urutan kenaikan massa atom setiap kelipatan delapan dinamakanhukum oktaf. Saat itu, baru ditemukan 60 unsur. Gas mulia tidak termasuk dalam pengelompokan sistem oktaf karena belum ditemukan. Berikut ini disampaikan pengelompokan unsur berdasarkan hukum oktaf Newlands, yaitu sebagai berikut : H F Cl Co/Ni Br Pd I Pt Li Na K Cu Rb Ag Cs Tl Be Mg Ca Zn Sr Cd Ba/V Pb B Al Cr Y Ce/La U Ta Th C Si Ti In Zr Sn W Hg N P Mn As Di/Mo Sb Nb Bi O S Fe Se Ro/Ru Te Au Os Beberapa unsur ditempatkan tidak urut sesuai massanya dan terdapat dua unsur yang ditempatkan di kolom yang sama karena kemiripan sifat. 3. Sistem Periodik Mendeleyev Pada tahun 1869, Dmitri Ivanovich Mendeleyev seorang ahli kimia berkebangsaan Rusia menyusun 65 unsur yang sudah dikenal pada waktu itu. Mendeleev mengurutkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom dan sifat kimianya. Pada waktu yang sama, Julius Lothar Meyer membuat susunan unsur-unsur seperti yang dikernukakan oleh Mendeleyev. Hanya saja, Lothar Meyer menyusun unsur-unsur tersebut

9 berdasarkan sifat fisiknya. Meskipun ada perbedaan, tetapi keduanya menghasilkan pengelompokan unsur yang sama. Mendeleyev menyediakan kotak kosong untuk tempat unsur-unsur yang waktu itu belum ditemukan, seperti unsur dengan nomor massa 44, 68, 72, dan 100. Mendeleyev telah meramal sifat-sifat unsur tersebut dan ternyata ramalannya terbukti setelah unsur-unsur tersebut ditemukan. Susunan unsur-unsur berdasarkan hukum Mendeleev disempurnakan dan dinamakan sistem periodik Mendeleyev. Sistem periodik Mendeleev terdiri atas golongan (unsur-unsur yang terletak dalam satu kolom) danperiode (unsur-unsur yang terletak dalam satu baris). Tabel sistem periodik Mendeleyev yang dibuat adalah sebagai berikut : Periode Gol.I Gol.II Gol.III Gol.IV Gol.V Gol.VI Gol.VII Gol.VIII 1 H 1 2 Li 7 Be 9,4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19 3 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 C 35,5 4 K 39 Ca 40? (44) Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56, Co 59 Ni 59, Cu 63 5 Cu 63 Zn 65? (68)? (72) As 75 Se 78 Br 80 6 Rb 86 Sr 87?Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96? (100) Ru 104, Rh 104 Pd 106, Ag Ag 108 Cd 112 In 115 Sn 118 Sb 122 Te 125 I Cs 133 Ba 137?Di 138?Ce 140??? 9???????? 10???Er 178?La 180 Ta 182 W 184? Os 195, Ir Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 Bi 208?? Pt 198, Au ??? Th 231? U 240? 4. Pengelompokan Unsur Berdasarkan Sistem Periodik Modern Sistem periodik Mendeleyev dikemukakan sebelum penemuan teori struktur atom, yaitu partikel-partikel penyusun atom. Partikel penyusun inti atom yaitu proton dan neutron, sedangkan elektron mengitari inti atom. Setelah partikel-partikel penyusun atom ditemukan, ternyata ada beberapa unsur yang mempunyai jumlah partikel proton atau elektron sama, tetapi jumlah neutron berbeda. Unsur tersebut dikenal sebagai isotop. Jadi, terdapat atom yang mempunyai jumlah proton dan sifat kimia sama, tetapi massanya berbeda karena massa proton dan neutron menentukan massa atom. Dengan demikian, sifat kimia tidak ditentukan oleh massa atom, tetapi ditentukan oleh jumlah proton dalam atom tersebut. Jumlah proton digunakan sebagai nomor atom unsur dan unsur- unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor atom. Ternyata, kenaikan nomor atom cenderung diikuti dengan kenaikan massa atomnya. Keperiodikan sifat fisika dan kimia unsur disusun berdasarkan nomor atomnya. Pernyataan tersebut disimpulkan berdasarkan hasil percobaan Henry Moseley pada tahun Sistem periodik yang telah dikemukakan berdasarkan percobaan Henry Moseley merupakan sistem periodik modern dan masih digunakan hingga sekarang.

10 Sistem periodik unsur modern merupakan modifikasi dari sistem periodik Mendeleyev. Perubahan dan penyempumaan dilakukan terhadap sistern periodik Mendeleyev terutama setelah penemuan unsur-unsur gas mulia. Mendeleyev telah meletakan dasar-dasar yang memungkinkan untuk perkembangan sistem periodik unsur. 5. Golongan dan Periode Unsur dalam Tabel Sistem Periodik Unsur Modern Unsur-unsur dalam tabel sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom. Karena sistem periodik yang disusun berbentuk panjang, maka tabel periodik yang sekarang ini disebut tabel periodik panjang. Terkadang disebut pula tabel periodik modern, dikarenakan disusun oleh konsep-konsep yang sudah modern. Berbeda dengan tabel periodik Mendeleyev, karena berbentuk pendek, maka sering disebut sistem periodik pendek. Pada sistem periodik bentuk panjang, sifat unsurnya merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya. Hal ini berarti bahwa sifat unsur tergantung dari nomor atomnya. Pada tabel periodik bentuk panjang, juga dikenal istilah periode dan golongan. Penyusunan unsur dengan arah mendatar ke kanan disebut periode, sedangkan penyusunan unsur dengan arah ke bawah disebutgolongan. Tabel periodik bentuk panjang terdiri atas 7 periode dan 8 golongan. Adapun tampilan fisik tabel Sistem Periodik Modern, adalah sebagai berikut :Periode dibedakan menjadi periode pendek dan periode panjang, sedangkan golongan dibedakan menjadi golongan A (golongan utama) dan golongan B (golongan transisi). Periode pendek mencakup periode 1 (terdiri dari 2 unsur), periode 2 (terdiri dari 8 unsur) dan periode 3 (terdiri dari 8 unsur). Sedangkan periode panjang mencakup periode 4 sampai dengan periode 7. a. Golongan Golongan unsur pada sistem periodik unsur modern disusun berdasarkan jumlah elektron valensi (elektron yang terletak pada kulit terluar). Unsur dalam satu golongan mempunyai sifat yang cenderung sama dan ditempatkan dalam arah vertikal (kolom). Pada sistem periodik unsur modern, golongan dibagi menjadi 18 berdasarkan aturan IUPAC. Berdasarkan aturan Amerika, sistem periodik unsur modern dibagi dua golongan yaitu golongan A dan B. Jadi, golongan unsur dari kiri ke kanan ialah IA, IIA, 11113, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, 1113, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA. Umumnya, digunakan pembagian golongan menjadi A dan B. Golongan unsur pada sistem periodik unsur modern mempunyai nama khusus yaitu sebagai berikut : Golongan Nama Khusus Unsur-unsur IA 1 Alkali Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr IIA 2 Alkali Tanah Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra IIIA 13 Boron B, Al, Ga, In, dan Tl IVA 14 Karbon C, Si, Ge, Sn, dan Pb

11 VA 15 Nitrogen N, P, As, Sb, dan Bi VIA 16 Oksigen O, S, Se, Te, dan Po VIIA 17 Halogen F, Cl, Br, I, dan At VIIIA 18 Gas Mulia He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn b. Periode Periode unsur pada sistem periodik unsur modem disusun dalam arah horisontal (baris) untuk menunjukkan kelompok unsur yang mempunyai jumlah kulit sama. Sistem periodik bentuk panjang terdiri atas 7 periode sebagai berikut : 1) Periode 1 = periode sangat pendek berisi 2 unsur, yaitu H dan He 2) Periode 2 = periode pendek berisi 8 unsur 3) Periode 3 = periode pendek berisi 8 unsur 4) Periode 4 = periode panjang berisi 18 unsur 5) Periode 5 = periode panjang berisi 18 unsur 6) Periode 6 = periode sangat panjang berisi 32 unsur 7) Periode 7 = periode yang unsur-unsurnya belum lengkap berisi 30 unsur Pada periode 6 termasuk periode sangat panjang, yaitu berisi 32 unsur. Golongan IIIB periode 6 berisi 14 unsur dengan sifat mirip yang dinamakan golongan lantanida. Begitu juga golongan IIIB periode 7 berisi 14 unsur dengan sifat mirip dinamakan golongan aktinida. Unsur golongan aktinida dan lantanida biasanya dituliskan terpisah di bawah. Golongan lantanida dan aktinida disebut golongan transisi dalam. 6. Penetapan Golongan dan Periode Golongan dan periode dapat ditentukan dengan cara menuliskan konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron adalah penataan elektron dalarn atom yang ditentukan berdasarkan jumlah elektron. Pada konfigurasi elektron, jumlah elektron valensi menunjukkan nomor golongan, sedangkan jumlah kulit yang sudah terisi elektron (n terbesar) menunjukkan periode.

12 Tabel Periodik Unsur Dan Struktur Atom Pada saat ini telah ditemukan lebih dari seratus unsur dan begitu banyak senyawa kimia yang telah disintesis. Bagaimana agar kita mudah mempelajari unsur-unsur itu? Para ahli kimia telah mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan sifat-sifat kimia dan fisika yang mirip atau sama. Untuk mempelajari pengelompokan unsurunsur berdasarkan sifatnya dapat digunakan tabel periodik unsur. Tabel periodik unsur berkembang mulai dari cara pengelompokan yang sederhana sampai yang lengkap. Tabel periodik yang digunakan sekarang adalah tabel periodik modern yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat unsur. Pada tabel periodik modern, unsur-unsur dikelompokkan dalam golongan dan periode. Pada tabel periodik unsur, lambang unsur dilengkapi dengan nomor atom dan massa atom. Dari data tersebut kita dapat menentukan struktur atom suatu unsur seperti jumlah proton, neutron, elektron, dan konfigurasi elektronnya. Dalam tabel periodik unsur kita dapat mempelajari sifat unsur seperti logam, metaloid, nonlogam, dan sifat periodik yaitu jari-jari, energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronegatifan. A. Perkembangan Tabel Pengelompokan unsur-unsur dimulai oleh Antoine Lavoisier yang mengelompokkan unsur menjadi logam dan bukan logam. Selanjutnya pengelompokan unsur berkembang dalam berbagai bentuk dan dikenal dengan Triade Dobereiner, Oktaf Newlands, Tabel Periodik Unsur Lothar Meyer dan Mendeleev, serta Tabel Periodik Unsur Modern. B. Golongan, Periode, Nomor Atom, Nomor Massa, dan Massa Atom Relatif dalam Tabel Periodik Unsur Pada tabel periodik unsur, unsur-unsur dikelompokkan dalam golongan dan periode. Setiap lambang unsur dilengkapi dengan nomor atom, nomor massa atau massa atom relatif. 1. Golongan dan Periode Pada tabel periodik unsur, lajur vertikal menunjukkan golongan unsur-unsur, sedangkan lajur horisontal menunjukkan periode. a. Golongan Pada tabel periodik unsur dikelompokkan menjadi golongan utama atau golongan A dan golongan transisi atau golongan B. Golongan utama terdiri dari 8 golongan yaitu golongan IA sampai dengan VIIIA. Golongan unsur transisi terdiri dari 8 golongan yaitu golongan IB sampai dengan VIIIB. Untuk golongan VIIIB terdiri dari 3 lajur vertikal, sedangkan golongan lainnya masing-masing 1 lajur vertikal. Unsur transisi berada di antara golongan IIA dan IIIA. Semua unsur transisi bersifat logam dan banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti Fe, Zn, Cu, Ni, Au, Cr, Mn, dan Ag. b. Periode

13 Berapa jumlah periode pada tabel periodik dan berapa unsur yang terdapat pada masingmasing periode? Tabel periodik unsur terdiri dari 7 periode dan dua deret unsur terpisah di bawah yaitu deret lantanida danaktinida. Tiap periode terdiri dari beberapa unsur dengan jumlah yang berbedabeda yaitu sebagai berikut. 1) Periode kesatu terdiri dari dua unsur yaitu H dan He. 2) Periode kedua terdiri dari 8 unsur yaitu: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne. 3) Periode ketiga terdiri dari 8 unsur. 4) Periode keempat 18 unsur. 5) Periode kelima 18 unsur. 6) Unsur pada periode keenam terdiri dari unsur yang ada pada tabel utama ditambah unsurunsur pada deret lantanida (no ), sehingga jumlahnya menjadi 32 unsur. 7) Unsur pada periode ketujuh juga terdiri dari unsur pada tabel utama ditambah unsur pada deret aktinida (no ), sampai saat ini jumlahnya 28 unsur. Dengan ditemukannya unsur baru maka jumlah unsur dalam periode ini akan bertambah terus. 2. Nomor Atom dan Nomor Massa Lambang atom yang dilengkapi nomor atom dan nomor massa dapat dituliskan dengan notasi sebagai berikut. X = lambang atom Z = nomor atom A = nomor massa Atom memiliki partikel-partikel penyusun atom yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton bermuatan positif, neutron bersifat netral, dan elektron bermuatan negatif. Apa makna dari nomor atom dan nomor massa pada lambang suatu unsur? Untuk memahami makna nomor atom dan nomor massa, coba lakukan kegiatan 1.4. Jumlah partikel dasar pada atom berhubungan dengan nomor atom dan nomor massa unsur. Dari Tabel 1.5 dapat disimpulkan hubungan antara nomor atom dengan partikel-partikel dasar atom dan hubungan nomor massa dengan partikel- partikel dalam atom yaitu sebagai berikut. Nomor atom (Z) = Jumlah proton atau jumlah elektron Nomor massa (A) = Jumlah proton + jumlah neutron = Jumlah nukleon Jumlah neutron adalah selisih nomor massa dengan nomor atom. Jumlah neutron = A Z Contoh Soal Tentukan jumlah proton, elektron, dan neutron dari unsur 1939K. Penyelesaian: 1939K mempunyai nomor massa = 39 dan nomor atom = 19. Jadi, jumlah proton = nomor atom = 19 jumlah elektron = 19 jumlah neutron = nomor massa nomor atom = = Isotop, Isoton, dan Isobar Salah satu teori atom menurut Dalton menyatakan bahwa atom-atom unsur akan mempunyai

14 sifat yang sama. Pendapat ini tidak sepenuhnya benar setelah ditemukan spektrograf massa oleh F.W. Aston tahun Ternyata kebanyakan unsur-unsur dalam senyawa mempunyai massa atom yang berbeda. Misalnya untuk klor ada yang memiliki massa 35 sma, 36 sma, dan 37 sma. Selain itu, ada pula unsur-unsur yang berbeda tetapi mempunyai jumlah partikel yang sama. 4. Massa Atom Relatif Massa atom relatif dalam kimia sangat penting untuk mengetahui sifat unsur atau senyawa. Bagaimana cara menentukan massa atom relatif? Massa atom relatif yaitu bilangan yang menyatakan perbandingan massa atom unsur tersebut dengan massa atom yang dijadikan standar. Mula- mula dipilih hidrogen sebagai atom standar karena merupakan atom teringan. Kemudian diganti oleh oksigen karena atom oksigen dapat bersenyawa dengan atom lain. Syarat atom yang massa atomnya dijadikan standar adalah harus atom yang stabil dan murni, maka ditetapkan atom C-12 sebagai standar. Atom C-12 memiliki massa 12 satuan massa atom (sma). 1 sma sama dengan 1/12 kali massa 1 atom C-12. Massa atom relatif diberi lambang Ar dan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut. Ar unsur X = Massa 1 atom unsur X / 1/12 massa atom C12 Jadi massa atom relatif suatu unsur adalah perbandingan massa satu atom unsur tersebut dengan 1/12 kali massa satu atom C-12. C. Perkembangan Teori Atom Atom merupakan partikel terkecil dari suatu unsur. Pada setiap partikel atom terdapat partikel penyusun atom yang terdiri dari elektron, proton, dan neutron. Gambaran posisi dan susunan partikel penyusun atom dalam suatu atom berkembang dari temuan-temuan yang paling sederhana sampai yang rumit tetapi dapat menggambarkan model atom yang sebenarnya. Gambaran ini disebut juga teori atom. Teori atom sudah diungkapkan para ahli mulai dari beberapa abad yang lalu. Perkembangan teori atom dapat dijelaskan sebagai berikut. 1. Teori Atom Dalton John Dalton pada tahun 1808 mengungkapkan sebagai berikut. a. Semua materi mempunyai bagian terkecil yang disebut atom. b. Atom tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil. c. Atom-atom suatu unsur sama dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain. d. Pada pembentukan senyawa terjadi ikatan antara penyusun senyawa tersebut. e. Atom-atom bergabung dengan perbandingan yang sederhana. 2. Teori Atom Thomson

15 Sir J.J. Thomson tahun 1897 memperlihatkan elektron dengan teorinya sebagai berikut. a. Atom merupakan bola yang bermuatan positif, pada tempat-tempat tertentu ada elektron yang bermuatan negatif. b. Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif. Teori atom Thomson ini dikenal dengan nama teori atom Roti Kismis. 3. Teori Atom Rutherford Ernest Rutherford tahun 1911 mengungkapkan model inti untuk suatu atom. Pada model inti digambarkan atom sebagai ruangan kosong dengan inti yang padat mengandung muatan positif terletak di pusat dan elektron beredar mengelilingi inti. Teori atom Rutherford menerangkan sebagai berikut sebagai berikut. a. Massa atom terpusat pada inti atom b. Elektron beredar mengelilingi inti pada orbitnya atau kulitnya. c. Ukuran atom sekitar 10 8 cm dan inti atom cm. Model atom Rutherford ada kekurangannya yaitu, jika elektron-elektron terus mengelilingi inti akhirnya akan kehilangan energi dan kemungkinan dapat menumbuk inti. 4. Teori Atom Bohr Niels Bohr tahun 1913 bekerja dengan Rutherford memodifikasi model atom dengan menambahkan bahwa elektron mengelilingi inti pada tingkat-tingkat energi yang berbeda. Bohr mengungkapkan sebagai berikut. a. Elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit elektron. b. Elektron dapat pindah dari tingkat energi yang satu ke yang lain dengan melepaskan atau menyerap energi. Walaupun model atom Bohr menjelaskan bagaimana elektron tidak akan menumbuk inti, model Bohr tidak berlaku untuk atom berelektron banyak! 5. Teori Atom Modern Teori atom modern berdasarkan mekanika quantum (tahun 1927) merupakan kelanjutan hasil kerja Rutherford dan Bohr. Teori atom modern menyatakan sebagai berikut. Elektron bergerak mengelilingi inti pada orbital. Orbital menggambarkan daerah kebolehjadian ditemukannya elektron. Struktur Atom Menurut Bohr elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit elektron. Bagaimana penyebaran elektron pada masing-masing kulit elektron tersebut? Elektron tersusun pada masing-masing kulit dalam suatu konfigurasi elektron. Untuk mempelajarinya, simaklah uraian berikut ini! 1. Konfigurasi Elektron Elektron bergerak mengelilingi inti atom pada masing-masing orbitnya yang dikenal sebagai kulit elektron. Jumlah kulit elektron suatu atom pada tabel periodikunsur sesuai dengan nomor periode unsur atom tersebut, sedangkan jumlah

16 seluruh elektron sama dengan nomor atomnya. Kulit elektron diberi lambang K, L, M, N. Sesuai dengan posisinya dari inti, K untuk kulit pertama, L kulit kedua, M kulit ketiga, dan N kulit keempat. 2. Elektron Valensi Kesamaan pada unsur-unsur golongan 1A yaitu jumlah elektron yang menempati kulit terluarnya. Elektron pada kulit terluar disebut elektron valensi. Elektron valensi ini merupakan elektron yang terlibat pada pembentukan ikatan bila unsur-unsur bersenyawa (valen = ikatan). Unsur-unsur yang memiliki elektron valensi sama, pada tabel periodik unsur terdapat pada golongan yang sama, maka unsur tersebut memiliki sifat kimia yang sama. Elektron valensi menunjukkan jumlah elektron yang terdapat pada kulit terluar dari suatu atom. 3. Konfigurasi Elektron Ion Mengapa larutan garam dapur, NaCl dalam air dapat menghantarkan arus listrik? Pada pelarutan NaCl dihasilkan ion Na+ dan ion Cl. Apakah ion itu? Pada atom, jumlah elektron sama dengan jumlah proton. Elektron bermuatan negatif, sedangkan proton bermuatan positif sehingga atom tidak bermuatan atau netral. Untuk mencapai kestabilannya atom-atom ada yang melepaskan elektronnya, ada juga yang menerima elektron sehingga terbentuk partikel bermuatan yang disebut ion. Akibat pelepasan atau penerimaan elektron, ion dapat berupa ion positif dan ion negatif.