Halaman
Pendahuluan51Amatilah fenomena alam yang sering terjadi di dalam kehidupan sehari-hari Anda, dari mulai proses bernapas, besi berkarat, hingga roti membusuk.Semua proses tersebut merupakan bentuk fenomena kimia yang berlangsungdi dalam kehidupan sehari-hari.Jika Anda mempelajari Kimia, berarti Anda mempelajari tiga dunia, yaitudunia nyata (makroskopik), dunia atom (mikroskopik), dan dunia lambang.Dunia nyata adalah sesuatu yang dapat Anda amati menggunakanpancaindera. Setiap benda tersusun atas jutaan partikel yang sangat kecilyang disebut atom. Itulah yang disebut dunia atom. Dunia atom sangat kecilsehingga Anda tidak dapat menggunakan pancaindera untuk mengamatinya.Namun, justru melalui dunia atom inilah Anda dapat menjelaskan misteri dibalik fenomena kehidupan. Bagaimana dengan dunia lambang? Oleh karenaatom tidak dapat diamati menggunakan pancaindera, para ahli kimia men-jelaskannya dengan menggunakan lambang berupa angka, model, dan huruf,seperti struktur molekul pada aspirin.Pada bab ini, Anda akan mempelajari struktur atom dalam sistem periodiksebagai dasar untuk membuka rahasia-rahasia di balik fakta kehidupan yangAnda temukan. Selamat menjelajahi dunia Kimia.Sistem Periodikdan StrukturAtom5Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami struktur atom, sifat-sifat periodikunsur, dan ikatan kimia, dengan cara memahami struktur atom berdasarkan teori atomBohr, sifat-sifat unsur, massa atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur dalam tabel periodikserta menyadari keteraturannya melalui pemahaman konfigurasi elektron.B a b 1A.PerkembanganSistem PeriodikB.PenggolonganUnsurdalam TabelPeriodikC.Struktur AtomD.KeperiodikanSifat Unsur-Unsur KimiaE.PerkembanganTeori AtomSumber: www.greatbigstuff.com
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X6APerkembangan Sistem PeriodikPerkembangan Sistem PeriodikTujuanMencari informasi berbagai sistem periodik dan membandingkannyaAlat dan BahanMajalah, surat kabar, buku, dan media internetLangkah Kerja1.Carilah informasi mengenai perkembangan sistem periodik melalui studikepustakaan dari berbagai media, seperti majalah, surat kabar, buku, danmedia internet. Gunakan kata kunci berikut: sistem periodik (periodic system),tabel periodik (periodic table/periodic chart), pengelompokan unsur kimia(element clasification), Antoine Lavoisier, Johann Dobereiner, TriadeDobereiner, Dimitri Mendeleev, John Newlands, Octave law, Lothar Meyer,Louis Moseley, dan Gerald Seaborg.2.Salinlah tabel berikut pada buku latihan Anda, kemudian lengkapilahberdasarkan informasi yang Anda peroleh.Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1.Apakah yang menjadi dasar pengelompokan unsur-unsur kimia?2.Siapa sajakah yang mengelompokkan unsur-unsur kimia berdasarkankemiripan sifat zat?3.Siapa sajakah yang mengelompokkan unsur-unsur kimia berdasarkan massaatom?4.Siapa sajakah yang mengelompokkan unsur-unsur kimia berdasarkankenaikan nomor atom?5.Apakah perbedaan antara sistem periodik Lothar Meyer dan Mendeleev?6.Bagaimana cara membandingkan berbagai sistem periodik?Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikan hasil yang diperoleh.Gambar 1.1Buku-buku di perpustakaandisusun berdasarkan kategoritertentu.Sumber: Dokumentasi PenerbitApakah sekolah Anda memiliki perpustakaan? Kunjungilah per-pustakaan, kemudian amati buku-buku yang ada. Ratusan atau mungkinribuan buku yang berada di perpustakaan disusun rapi di rak bukuberdasarkan tema buku. Dari kelompok buku Agama, Matematika, Kimia,hingga Bahasa. Setiap kategori buku diberi kode berupa angka. Semua itudilakukan untuk memudahkan pengunjung dalam mencari buku yangdiinginkan. Bayangkan jika buku-buku yang jumlahnya banyak itu disimpantidak beraturan. Anda pasti akan kesulitan mencarinya.Serupa dengan penyusunan buku di perpustakaan, unsur-unsur kimiayang saat ini berjumlah 118 unsur juga dikelompokkan dan disusun.Bagaimana cara mengelompokkan unsur-unsur kimia tersebut? Mari, lakukankegiatan berikut.Selidikilah 1.1Tokoh PenggagasSistem PeriodikTahun MengemukakanGagasanNama SistemPeriodikDasarPengelompokan............................................................................................................................................................................................................1. Bagaimana caramengelompokkan unsur-unsur kimia yang ada dialam?2. Apakah yang disebut dengannomor atom, nomor massa,dan elektron valensi?3. Teori atom siapa sajakahyang mendukungperkembangan teori atom?PramateriSoal
Sistem Periodik dan Struktur Atom7UnsurKelompokGasNonlogamLogamTanahCahaya, kalor, oksigen, azote (nitrogen), hidrogenSulfur, fosfor, karbon, radikal muriatik (asam klorida), radikalflorin (asam florida), radikal boracid (asam borak)Antimon, perak, arsenik, bismuth, kobalt, tembaga, timah, besi,mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, timbal,tungsten, sengKapur, magnesia (magnesium oksida), barit (barium oksida),alumina (aluminium oksida), silika (silikon oksida)Tabel 1.1 Pengelompokan Unsur Kimia oleh LavoisierSumber: www.elementymology &elements multidict.orgGambar 1.2Naskah asli pengelompokanunsur kimia oleh Lavoisier•Atom• Sifat fisika• Sifat kimia• Unsur kimiaKata KunciSudahkah Anda mendapatkan informasi mengenai perkembangan sistemperiodik dari kegiatan tersebut? Bandingkanlah informasi yang Anda perolehdengan penjelasan berikut.Unsur-unsur kimia dikelompokkan berdasarkan sifat suatu zat. Sifatsuatu zat bermanfaat untuk menjelaskan, mengidentifikasi, memisahkan, danmengelompokkan. Menjelaskan suatu zat berdasarkan sifatnya, mirip dengancara Anda ketika menjelaskan seseorang. Ada dua jenis sifat zat, yaitu sifatfisika dan sifat kimia. Sifat fisika menjelaskan bentuk fisik zat tersebut,misalnya warna, kerapuhan, kelenturan, konduktivitas listrik, massa jenis,sifat magnet, kekerasan, nomor atom, kalor penguapan, titik leleh, dan titikdidih. Adapun sifat kimia menjelaskan bagaimana suatu zat bereaksi, denganzat apa dapat bereaksi, dan zat yang dihasilkan dari suatu reaksi. Sifat kimiasuatu zat juga meliputi bagaimana suatu zat dapat bereaksi dengan zat lainnya.Misalnya, kecepatan reaksi jika bereaksi dengan zat lain, jumlah panas yangdihasilkan dari suatu reaksi dengan zat lain, dan suhu ketika terjadi reaksi.1. Pengelompokan Unsur Kimia BerdasarkanKemiripan Sifat ZatAntoine Lavoisier hidup pada abad ke-17. Selain mempelajari ilmu Kimia,"bapak kimia modern" ini juga mempelajari ilmu lain seperti Botani,Astronomi, dan Matematika. Lavoisier telah menghasilkan banyak teorikimia di antaranya teori mengenai pengelompokan unsur-unsur kimia.Menurut Lavoisier, unsur kimia adalah zat yang tidak dapat diuraikanlagi menjadi zat yang lebih sederhana. Unsur kimia yang sudah ditemukanpada saat itu berjumlah 33 unsur. Pengelompokan unsur-unsur kimia olehLavoisier dipublikasikan dalam bukunya yang berjudul Traité Élémentaire deChimie pada 1789. Buku tersebut merupakan buku teks kimia modern yangpertama. Lavoisier mengelompokkan ke-33 unsur kimia tersebut ke dalam 4kelompok berdasarkan sifat kimianya, yaitu kelompok gas, kelompoknonlogam, kelompok logam, dan kelompok tanah. Tabel berikut menunjukkanpengelompokan unsur kimia menurut Lavoisier.2. Pengelompokan Unsur Kimia Berdasarkan MassaAtoma. Triade DobereinerPada 1803, John Dalton mengumumkan teori atom. Menurut Dalton:1.semua zat terdiri atas atom yang tidak bisa dibagi lagi;2.semua atom dalam suatu unsur memiliki massa dan sifat yang sama;
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X8Gambar 1.3Susunan unsur-unsur kimiayang dikelompokkan Newlands.• Hukum Oktaf• Massa atom• Tabel Periodik• TriadeKata Kunci3.unsur yang berbeda memiliki atom yang berbeda jenisnya dan berbedamassanya; dan4.atom tidak bisa dihancurkan, tetapi susunannya dapat berubah karenasuatu reaksi kimia.Berdasarkan teori atom tersebut, Dalton membuat daftar massa suatuatom. Pada 1828, Jons Jakob Berzelius mengembangkan teori atom yangdikemukakan Dalton. Dengan diketahuinya massa suatu atom, unsur-unsurkimia mulai dikelompokkan berdasarkan massa atomnya.Ilmuwan yang kali pertama mengelompokkan unsur kimia berdasarkanmassa atom adalah Johann Dobereiner. Pada 1829, ia mengelompokkanunsur-unsur kimia ke dalam suatu kelompok yang terdiri atas 3 unsur yangsifatnya sama. Ketika diselidiki lebih lanjut, unsur yang kedua memiliki massaatom yang jumlahnya setengah dari penjumlahan massa atom unsur pertamadan unsur ketiga. Dobereiner menamakan pengelompokan unsurnya dengannama Triade. Kelompok unsur-unsur tersebut, yaitu: litium, natrium, dankalium; kalsium, stronsium, dan barium; belerang, selenium, dan tellurium;klorin, bromin, dan iodin. Benarkah pernyataan yang dikemukakanDobereiner? Untuk membuktikannya, ujilah teori Triade Dobereiner tersebutmenggunakan tabel massa atom berikut.b. Hukum Oktaf NewlandsKimiawan Inggris, John Newlands, menyusun 62 unsur yang saat itudiketahui berdasarkan kenaikan massa atom pada 1864. Unsur-unsur kimiadiurutkan dari kiri ke kanan. Gambar 1.3 menunjukkan susunan unsur-unsurkimia yang dikelompokkan Newlands.Ternyata, kelompok unsur-unsur yang mirip terulang setiap 8 unsur.Jika hitungan diawali dari Li, unsur kedelapan adalah unsur Na dan unsurkeenambelas adalah K. Unsur Li, Na, dan K memiliki sifat yang mirip. Begitujuga dengan unsur Be, Mg, dan Ca. Pengelompokan unsur yang dilakukanNewlands pada 1864 tersebut dikenal dengan nama Hukum Oktaf. Akantetapi, teorinya ini dianggap hal yang konyol oleh banyak orang. Sampailima tahun kemudian, Dmitri Mendeleev memperkenalkan suatu bentuk tabelperiodik berdasarkan massa atom.1H19F23Na24Mg27Al28Sg39K48Ti55Mn56Fe7Li9Be11B12C14N16O31P32S35Cl40Ca52CrLegendaKimiaSumber: Chemistry (Chang), 2002John Alexander ReinaNewlands(1838–1898)seorang kimiawan asalInggris. Setelah melakukanpengamatan terhadap sifatberbagai unsur, ia menemu-kan bahwa unsur-unsur yangdisusun berdasarkan nomormassa memiliki sifat-sifatyang sama setiap 8 unsur.Newlands menamakanhubungan ini sebagai HukumOktaf (oktaf berarti delapan).Massa AtomUnsurLitiumNatriumKaliumKalsiumStronsiumBariumKlorinBrominIodinBelerangSeleniumTellurium72339408813735801273279128Tabel 1.2Massa Atom Beberapa UnsurNo123456789101112Sumber: www. elementmultidict.comSumber: www. elementmultidict.com
Sistem Periodik dan Struktur Atom9Ti = 50Zr = 90?= 180V= 51Nb = 94T a = 182Cr = 52Mo = 96W = 186Mn = 55R h = 104,4 Pt = 197,4Fe = 56Ru = 104,4 Ir= 198Ni = Co = 59Pl = 106,6 Os = 199H = 1Cu = 63,4Ag = 108Hg = 200Be = 9,4Mg = 24Z n = 65,2Cd = 112B= 11Al = 27,4–= 68Ur = 116Au = 197C= 12Si = 28–= 70S n = 118N = 14P= 31As = 75Sb = 122Bi = 210O = 16S= 32Se = 79,4Te = 128F= 19Cl = 35,5Br = 80I= 127Li = 7Na = 23K= 39Rb = 85,4Cs = 133Ti = 204Ca = 40Sr = 87,6Ba = 137Pb = 207Sc = 45Ce = 92Er = 56L a = 94Yt = 60Di = 95In = 75,6Th = 118Pada 1871, Mendeleev memperbaiki tabel periodiknya. Ia memutar 90°posisi tabelnya sehingga menjadi seperti tabel berikut.Unsur-unsur kimia dalam tabel periodik Mendeleev dikelompokkan kedalam 8 kolom dan 12 baris. Unsur-unsur satu kolom dan satu baris memilikisifat kimia yang mirip. Pada tabel tersebut, Mendeleev menyediakan kotakkosong untuk unsur-unsur yang menurut dugaannya akan ditemukan padamasa mendatang. Mendeleev memberi nama unsur-unsur tersebut denganistilah eka-aluminium (nomor atom 44), eka-boron (nomor atom 68), daneka-silikon (nomor atom 72).H = 1Li = 7Be = 9,4B = 11C = 12N = 14O = 16F = 19Na = 23Mg = 24Al = 27,3Si = 28P = 31S = 32Cl = 35,5K = 39Ca = 40– = 44Ti = 48V = 51Cr = 52Mn = 55Fe = 56, Co = 59, Ni = 59, Cu = 63(Cu = 63)Zn = 65– = 68– = 72As = 75Se = 78Br = 80Rb = 85Sr = 87Yt = 88Zr = 90Nb = 94Mo = 96– = 100Ru = 104, Rh = 104, Pd = 106, Ag = 108(Ag = 108) Cd = 112In = 113Sn = 118Sb = 122Te = 125I = 127Cs = 133Ba = 137Di = 138Ce = 140––––––––––––Er = 178La = 180Ta = 182W = 184–Os = 195, Ir = 197, Pt = 198, Au = 199(Au = 199) Hg = 200Tl = 204Pb = 207Bi = 208–––––Th = 231–U = 240–PeriodeTabel 1.3Tabel Periodik yang Diputar 90° oleh Mendeleev123456789101112IIIIIIIVVVIVIIVIII–––RH4RH3RH2RH–R2OROR2O3RO2R2O5RO3R2O7RO4Dalam tabel periodik,tingkatan unsur-unsuryang memiliki sifat kimiadan fisika yang samadikelompokkan bersama.In periodic table, a chart inwhich elements having similarchemical and physicalproperties are groupedtogether.Anda HarusIngatYou Must RememberSumber: www. elementmultidict.comSumber: www. elementmultidict.comc. Tabel Periodik MendeleevPada 1869, ilmuwan Rusia, Dmitri Ivanovic Mendeleev mem-publikasikan hasil penelitiannya mengenai pengelompokan unsur-unsurkimia. Unsur-unsur kimia dikelompokkan Mendeleev ke dalam 12 kelompokmenurut kenaikan massa atom. Berikut ini adalah tabel periodik Mendeleev.
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X10Eka-aluminium (Ea)SifatMassa atomMassa jenisTitik lelehValensiMetode penemuanSifat oksidaSekitar 686,0 g/cm3Rendah3Kemungkinan daribentuk spektrumnyaRumus: Ea2O3, larutdalam asam dan basaTabel 1.4Persamaan Sifat antara Eka-aluminium Menurut Mendeleev danGalium Menurut de Boisbaudran69,725,9 g/cm329,78 °C3SpektroskopiRumus: Ga2O3, larut dalamasam dan basa100203040506070Volume atom14012010080604020Massa atomLiBeBCMgNaAlSiPSClKCaCrMnFeCoNiCuZnAsSeBrSrRbNbRuRhPdAgCdSnSbIBaCsGambar 1.4Grafik antara volume atomdan massa atom menurutLothar Meyer.GaliumSama halnya dengan eka-aluminium, dua unsur lain yang diprediksiMendeleev (eka-boron dan eka-silikon) ternyata diketahui memiliki sifatyang sama dengan skandium dan germanium. Sifat unsur skandium yangditemukan ilmuwan Swedia, Lars Nilson pada 1879 mirip dengan eka-boron,sedangkan sifat unsur germanium yang ditemukan ilmuwan Jerman,Clemens Winkler pada 1886 mirip dengan eka-silikon.d. Tabel Periodik MeyerHampir mirip dengan sistem periodik yang dikemukakan Mendeleev,Lothar Meyer mengusulkan sistem periodik berdasarkan massa atom.Menurut Meyer, volume atom suatu unsur yang diplotkan dengan massaatom tersebut akan membentuk grafik yang berperiodik secara teratur.Perhatikan grafik antara volume atom dan massa atom berikut.Berdasarkan grafik tersebut terlihat bahwa unsur-unsur yang sifatnyamirip membentuk suatu keteraturan. Misalnya, unsur logam alkali, yaituNa, K, dan Rb, berada di puncak. Kemudian, Meyer mengembangkanpenemuannya ke dalam bentuk tabel seperti berikut.LegendaKimiaSumber: http:\\en.wikipedia.orgDmitri Ivanovic Mendeleev(1834–1907) lahir diTobolsk, Siberia.Ketika kecil,Mendeleev tertarik padagelas yang diproduksi pabrikmilik ibunya. Dariketertarikan inilah Mendeleevmulai mendalami ilmu Kimia.Pengabdian Mendeleev dalamstudi kimia membuatnyaberhasil menyusun tabelperiodik yang menjadi dasarsistem periodik modern.Ketika menyusun tabelperiodiknya Mendeleevmenimbang masa setiapunsur dengan teliti.Sebagai penghargaanterhadap jasanya unsur ke-101 dinamai sesuainamanya, yaitu mendelevium.Sumber: www. elementmultidict.comDugaan Mendeleev terbukti. Pada bulan November 1875, ilmuwanPrancis Lecoq de Boisbaudran menemukan unsur yang sifatnya sama denganeka-aluminium, ia menamakan unsur tersebut galium. Perhatikan tabelberikut untuk mengetahui persamaan antara prediksi Mendeleev danpenemuan de Boisbaudran.
Sistem Periodik dan Struktur Atom11ITabel 1.5Tabel Periodik Meyer yang Berdasarkan pada Grafik antara Volume dan Massa AtomIIIIIIVVVIVIIVIIIIXB = 11,0–C = 11,97–N = 14,01–O = 15,96–F = 19,1–––Na = 22,99–Mg = 23,9–Al = 27,3–Si = 28–P = 30,9–––Cl = 35,38–––K = 39,04–Ca = 39,9––––Ti = 48–V = 51,2–Cr = 52,4–Mn = 54,8Fe = 55,9Co = Ni = 58,6–Cu = 63,3–Zn = 64,9––––As = 74,9–Se = 78–Br = 79,75–––Rb = 85,2–Sr = 87,0––––Zr = 89,7–Nb = 93,7–Mo = 95,6–Ru = 103,5Rh = 104,1Pd = 106,2–Ag = 107,66–Cd = 111,6In = 113,4–Sn = 117,8–Sb = 122,1–Te = 128–J = 126,5–––Cs = 132,7–Ba = 136,8–Tl = 202,7––––Ta = 182,2–W = 183,5–Os = 198,6Ir = 196,7Pt = 196, 7–Au = 196,2–Hg = 199,8––Pb = 206,4–Bi = 207,5–––––––––––––––––––––––Li = 7,01–Be = 9,3–• Neutron• ProtonKata KunciAmati kembali tabel periodik Meyer. Unsur-unsur kimia dalam tabelperiodik Meyer disusun berdasarkan kenaikan massa atom secara vertikal.Unsur-unsur yang sifatnya mirip ditempatkan dalam baris yang sama.3. Pengelompokan Unsur Kimia Berdasarkan NomorAtoma. Tabel Periodik MoseleyPada 1911, Ernest Rutherford berhasil menemukan salah satu partikeldasar penyusun atom, yaitu proton. Dua tahun kemudian, Henry Moseleymeneliti hubungan antara sifat suatu atom dan jumlah protonnya (nomor atom)menggunakan spektroskopi sinar-X. Ia memplotkan frekuensi sinar-X dankenaikan nomor atom. Kemudian, Moseley menyusun unsur-unsur tersebutdalam bentuk tabel periodik sebagai berikut.Sumber: www.chemogenesis.comGroup OTabel 1.6Unsur-Unsur Kimia dalam Bentuk Tabel Periodik yang Disusun MoseleyIabHe 2Ne 10Ar 18Kr 36Xe 54Rn 66IIabIIIabIVabVabVIabVIIabVIIIabH 1Li 3Na 11K 19Cu 29Rb 37Ag 47Cs 55Au 79–Be 4Mg 12Ca 20Zn 30Sr 38Cd 48Ba 56Hg 80Ra 88B 5Al 13Sc 21Ga 31Y 39In 4957–71*Tl 81Ac 89C 6Si 14Ti 22Ge 32Zr 40Sn 50Hf 72Pb 82Th 90N 7P 15V 23As 33Nb 41Sb 51Ta 73Bi 83Pa 91O 8S 16Cr 24Se 34Mo 42Te 52W 74Po 84U 92F 9Cl 17Mn 25Br 35–I 53Re 75–Fe 26, Co 27,Ni 28Ru 44, Rh 45,Pd 46Os 76, Ir 77,Pt 78Sumber: www.webpub.com
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas X122He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar20Ca21Se22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Te44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe56Ba*72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn88Ra**104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Ds111Rg112Uub113UUt114Uuq115Uup116Uuh117Uus118Uuo1IA2IIA3IIIB4IVB5VB6VIB7VIIB8 9 10VIIIB11IB12IIB13IIIA14IVA15VA16VIA17VIIA18VIIIA57La58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu*Lantanida89Ac90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97BK98Cf99Es100Fm101Md102No103Lr*AktinidaGambar 1.5Tabel periodik modernKerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1.Apakah perbedaan antara tabel periodik Lavoisier,Mendeleev, dan Moseley?2.Apakah persamaan dan perbedaan antara tabelperiodik Newlands dan Dobereiner?3.Apakah persamaan dan perbedaan antara tabelperiodik Mendeleev dan Meyer?Soal PenguasaanMateri 1.1Tabel periodik Moseley berhasil memperbaiki kelemahan tabel periodikMendeleev. Dalam tabel periodik Mendeleev, penempatan telurium (massaatom 128) dan iodin (nomor atom 127) tidak sesuai dengan kenaikan massaatomnya. Namun, berdasarkan tabel periodik Moseley, penempatan unsurTe dan I sesuai dengan kenaikan nomor atomnya.b. Tabel Periodik ModernHingga pertengahan abad ke-20, tabel periodik Moseley diakui sebagaitabel periodik modern. Pada 1940, Glenn Seaborg berhasil menemukan unsurtransuranium, yaitu unsur dengan nomor atom 94–102. Penemuan tersebutmenimbulkan masalah mengenai penempatan unsur-unsur transuraniumdalam tabel periodik. Masalah itu akhirnya terpecahkan dengan caramembuat baris baru sehingga tabel periodik modern berubah menjadi sepertigambar berikut.Sumber: www.webelements.com1H11Na19K37Rb55Cs87Fr