Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur.

(Gambar 1: Mind Mapping)

Oleh: Denny Farazumar Arief Kelana, Arnando,  dan Muhammad Bayu Adji (@Kel-J05, @J11-Denny, @J14-Arnando, @J17-Bayu).

ABSTRAK: Struktur atom dan sistem periodik digunakan untuk ilmu kimia dan dapat dipahami dengan teori-teori maupun penjelasan dari beberapa ahli. Simak artikel yang kami buat berikut ini.

Kata Kunci: Struktur, Atom, Sistem, Periodik, Unsur.

STRUKTUR ATOM

Sampai sekarang tak ada alat yang mampu untuk melihat bagaimana bentuk dan susunan atom. Penyelidikan dilakukan dengan mengamati fenomena yang ditimbulkannya. Setelah diamati ternyata atom mempunyai sifat listrik. Atom tersusun dari partikel-partikel penyusun yang terdiri dari Elektron, Proton dan Neutron.

Atom juga memiliki notasi dan nomor atom, yaitu Isotop, Isobar dan Isoton.

Perkembangan teori struktur atom juga terbagi sebagai berikut:

• Model Atom Dalton.
• - Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.
• - Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.
• - Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama.
- Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.
• - Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom.
  
  Kelemahannya: Menurut teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom lain.


• Model Atom Thompson.Setelah ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton. Menurut Thomson:
  - Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron (bagaikan kismis dalam roti kismis).
  - Atom bersifat netral, yaitu muatan positif dan muatan negatif jumlahnya sama.
• Model Atom Rutherford.Rutherford menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif, berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya berasal dari massa intinya.
  - Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya).
  - Atom bersifat netral.
  - Jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditentukan.
  
  Kelemahannya:
  1. Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap elektron.
  2. Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga akhirnya jatuh ke inti.
• Model Atom Niels Bohr,
  1. Model atomnya didasarkan pada teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen.
  2. Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat energi tertentu dalam atom.
Menurutnya:
a)      Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di sekitarnya beredar elektron-elektron yang bermuatan negatif.
b)      Elektron beredar mengelilingi inti atom pada orbit tertentu yang dikenal sebagai keadaan gerakan yang stasioner (tetap) yang selanjutnya disebut dengan tingkat energi utama (kulit elektron) yang dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n).
c)      Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi akan tetap sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan.
d)      Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika menyerap energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi ke rendah terjadi pelepasan energi.
e)      Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state).
Kelemahannya: 
- Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak.
- Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia.
• Model Atom Modern.
  Dikembangkan berdasarkan teori mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli :
  - Louis Victor de Broglie
  Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang.
  - Werner Heisenberg
  Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.
  - Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr)
  Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.

SISTEM PERIODIK UNSUR

Perkembangan Tabel Periodik Unsur:

1. Berdasarkan Sifat Logam dan Non Logam.

Unsur-unsur yang ada di alam dikelompokkan ke dalam 2 kelompok yaitu logam dan non logam. Pengelompokan ini merupakan metode paling sederhana , dilakukan dengan cara mengamati

ciri-ciri fisiknya.

2. Berdasarkan Hukum Triade Dobereiner.

Tahun 1817 Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom. Kelompok ini dinamakan triade. Berdasarkan eksperimennya disimpulkan bahwa berat atom unsur kedua hampir sama atau mendekati berat rata-rata dari unsur sebelum dan

sesudahnya.

3. Hukum Oktaf dari Newland.

Unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya (Ar).

Unsur ke-8 memiliki sifat kimia mirip dengan unsur pertama; unsur ke-9 memiliki sifat yang mirip dengan unsur ke-2 dst. Sifat-sifat unsur yang ditemukan berkala atau periodik setelah 8 unsur disebut Hukum Oktaf.

Unsur H sifatnya sama dengan unsur F,unsur Li sifatnya sama dengan unsur Na dan seterusnya.

4.Berdasarkan Periodik Mendeleev.

Lothar Meyer lebih mengutamakan sifat-sifat kimia unsur sedangkan Mendeleev lebih

mengutamakan kenaikan massa atom.

Menurut Mendeleev: sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya : jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik.

5. Sistem Periodik Modern (Sistem Periodik Panjang).

Dikemukakan oleh Henry G Moseley, yang berpendapat bahwa sifat-sifat fisis dan kimia unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya .Artinya : sifat dasar suatu unsur ditentukan oleh nomor atomnya bukan oleh massa atom relatifnya (Ar).

Pengelompokkan ini dikenal dengan sistem periodik panjang yang diketahui dengan nama Sistem Periodik Modern. Sistem ini terdiri dari 2 hal yaitu golongan (lajur vertikal) dan periode( lajur horisontal).

Golongan dan Periode:

Golongan adalah lajur tegak pada Tabel Peiodik Unsur. Unsur-unsur yang ada dalam satu lajur tegak adalah unsur-unsur segolongan, terdapat 8 golongan utama dan 8 golongan transisi.

Golongan utama tersebut adalah:

Golongan I A (alkali) terdiri dari unsur-unsur H, Li, Na, K, Rb,Cs,Fr

Golongan II A (alkali tanah) terdiri dari unsur-unsur Be, Mg, K,Sr,Ba,Ra

Golongan III A ( aluminum) terdiri dari unsur-unsur B,Al,Ga,In,Tl

Golongan IV A (karbon) terdiri dariunsur-unsur C,Si,Ge,Sn,Pb

Golongan V A (nitrogen) terdiri dari unsur-unsur N,P,As,Sb,Bi

Golongan VI A (oksigen) terdiri dari unsur-unsur O,S,Se,Te,Po

Golongan VII A (halogen) terdiri dari unsur-unsur F,Cl,Br,I,At

Golongan VIII A (gas mulia) terdiri dari unsur-unsur He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn

Periode adalah lajur horisontal dalam sistem periodik modern terdiri dari 7 periode

Periode 1 (periode sangat pendek) berisi 2 unsur

Periode 2 (periode pendek) berisi 8 unsur

Periode 3 (periode pendek) berisi 8 unsur

Periode 4(periode panjang) berisi 18 unsur

Periode 5 (periode panjang) berisi 18 unsur

Periode 6 (periode sangat panjang ) berisi 32 unsur

Periode 7 (periode sangat panjang) berisi 28 unsur,belum lengkap karena maksimum 32 unsur

Sistem periodik modern (SPU) disusun berdasarkan kenaikan nomor atom (lajur horizontal atau periode) dan kemiripan sifat (lajur vertikal atau golongan).

Sistem periodik modern terdiri atas 7 periode dan 8 golongan. Berdasarkan golongannya, unsur-unsur SPU dibedakan menjadi:

a. Golongan utama (Golongan A)

b. Golongan transisi (Golongan B)

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

Blok s: golongan I A dan II A. Blok s tergolong logam aktif, kecuali H (nonlogam) dan He (gas mulia).

Blok p: golongan III A sampai dengan VIII A. Blok p disebut juga unsur wakil karena terdapat semua jenis unsur (logam, nonlogam, dan metaloid).

Blok d: golongan III B sampai II B. Unsur blok d disebut juga unsur transisi, semuanya tergolong logam.

Blok f: unsur blok f ini disebut juga unsur transisi dalam, semuanya terletak pada golongan IIIB, periode 6 dan 7.

Periode 6 dikenal sebagai deret lantanida (4f).

Periode 7 dikenal sebagai deret aktinida (5f)

Hubungan Konfigurasi Elektron dengan sistem periodik:

Hubungan antara letak unsur dalam sistem periodik dengan konfigurasi elektronnya

adalah sebagai berikut.

1. Nomor periode sama dengan jumlah kulit

2. Nomor golongan sama dengan jumlah elektron valensi

Contoh soal:

Tentukan golongan dan periode dari unsur !

Jawab:

mempunyai nomor atom 35 sehingga konfigurasi elektronnya X = 2.8.18.7

Elektron valensi= 7 ► Golongan VII A, jumlah kulit 4►periode 4

Sifat Keperiodikan Unsur:

Sifat periodik adalah sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor Atom, yaitu dari kiri kekanan dalam satu periode atau dari kiri kekanan dalam satu golongan.

Jari-jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak dari inti hingga kulit elektron terluar. Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulitelektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya. 

Jadi : dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar.

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar pula, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom.

Jadi : dalam satu periode (dari kiri ke kanan), jari-jari atomnya semakin kecil.

Afinitas Elektron

Adalah energi yang dilepaskan atau diserap oleh atom netral dalam bentuk gas apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif.

Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA.

Afinitas elektron terbesar dimiliki golongan VIIA..

Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil.

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar.

Contoh: Cl(g) + e¯ → Cl¯(g) (∆H=-348kj)

Energi Ionisasi

Adalah energi minimum yang diperlukan atom netral dalam wujud gas untuk melepaskan satu elektron sehingga membentuk ion bermuatan +1 (kation).

Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar (disebut energi ionisasi kedua), dst.

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), EI semakin besar karena jari-jari atom semakinkecil sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin besar/kuat. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan .

Contoh : 11 Na + energi ionisasi → Na+ + e

Keelektronegatifan

Adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa (dalam ikatannya).Diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 (keelektronegatifan Cs) sampai 4 (keelektronegatifan F).

Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.

Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah

Afinitas elektron semakin kecil

Jari-jari atom semakin besar

Energi ionisasi semakin kecil

Elektronegativitas semakin kecil

Dalam satu perioda dari kiri ke kanan

Jari-jari atom semakin kecil

Afinitas elektron semakin besar

Energi ionisasi semakin besar

Elektronegativitas semakin besar

CONTOH SOAL

Soal

1. Jika diketahui massa atom unsur Fe = 55,847 sma dan massa 1 atom C-12 = 12,000 sma. Hitunglah massa atom relatif Fe ? 

Pembahasan

Ar X = massa rata-rata 1 atom X / 1/12 x massa 1 atom ¹²C
Ar Fe = 55,847 sma / 1/12 x 12,00 sma = 55,847

SOAL

Diketahui nomor atom unsur M adalah 34. Bagaimanakah konfigurasi elektron ion M^2-tersebut?

Jawaban : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ atau [Kr]

KESIMPULAN

Struktur atom dan sistem periodik unsur digunakan dalam ilmu kimia sebagai pemahaman dan pembelajaran yang dibagi lagi menjadi beberapa model struktur atom oleh beberapa ahli dan ilmuwan kimia serta analisis terhadap sistem periodik unsur yang terus berkembang hingga saat ini menjadi sistem periodik modern.

DAFTAR PUSTAKA

• (Nitri, Lucya. 2013. Struktur Atom dan Periodik Unsur. lucyanitri.wordpress.com dalam: https://lucyanitri.wordpress.com/materi-kimia-kelas-x/struktur-atom-dan-sistem-periodik-unsur/ diakses tanggal 5 November 2018).
• (Achmad, Naufal. 2015. Struktur Atom dan Periodik Unsur. kimiashs.blogspot.com dalam: http://kimiashs.blogspot.com/2015/01/kelas-x-bab-ii-struktur-atom-dan-sistem.html diakses tanggal 5 November 2018).