Halaman
35Sistem Periodik Unsur-UnsurE.Sifat-Sifat UnsurUnsur-unsur utama (IA – VIIIA) dalam golongan yang sama memilikikonfigurasi elektron valensi yang sama. Akibatnya, unsur-unsur tersebutmemiliki kecenderungan sifat-sifat kimia dan fisika yang mirip, sepertisifat logam, bukan logam, muatan ion, dan kemampuan bereaksi.1.Unsur-Unsur Golongan IAUnsur-unsur golongan IA disebut juga unsur-unsur logam alkali.Unsur-unsur golongan alkali semuanya bersifat logam yang sangat reaktif.Kereaktifan unsur-unsur alkali disebabkan memiliki energi ionisasi kecilsehingga cenderung melepaskan elektron valensinya dan membentuksuatu kation bermuatan +1. Beberapa sifat unsur golongan IA dapat dilihatpada Tabel 2.6.Kurang reaktifLebih reaktifLiNaKRbCs4.Atom X memiliki energi ionisasi lebih besar dari atom Ydan atom Y memiliki energi ionisasi lebih kecil dariatom Z. Urutkan atom-atom tersebut berdasarkankenaikan energi ionisasinya.5.Urutkan atom-atom berikut menurut kenaikan afinitaselektronnya: F, Cl, Br, dan I.6.Mengapa afinitas elektron unsur-unsur gas mulia(golongan VIIIA) semuanya berharga positif?Hubungkan jawaban Anda dengan jumlah maksimumelektron dalam setiap orbit.7.Mengapa afinitas elektron unsur-unsur golongan IAberharga negatif, sedangkan unsur-unsur golongan IIAberharga positif? Hubungkan dengan jumlahmaksimum dalam setiap orbit.8.Urutkan skala keleektronegatifan pada golongan IIAdari atas ke bawah, kemudian simpulkan bagaimanakecenderungannya.9.Urutkan skala keelektronegatifan secara diagonal (Li,Mg, Ga, dan seterusnya) dari kiri atas ke kanan bawah,kemudian simpulkan bagaimana kecenderungannya.Tabel 2.6Sifat-Sifat Fisik Unsur Golongan IATitik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g/cm3)SifatLi18113470,53Na97,88830,97K63,67740,86Rb38,96881,53Cs28,46781,88Semua unsur alkali berwarna putih, misalnya perak. Pada suhu kamar,semua unsur alkali berwujud padat kecuali cesium berwujud cair. Natriumadalah logam bersifat lunak sehingga dapat dipotong dengan pisau. Kaliumlebih lunak dari natrium. Logam litium, natrium, dan kalium memiliki massajenis kurang dari 1,0 g/cm3. Akibatnya, ketiga logam tersebut terapung diatas air, tetapi ketiga logam ini sangat reaktif terhadap air dan bereaksisangat dahsyat yang disertai nyala api (perhatikan Gambar 2.8).Gambar 2.8Logam alkali sangat reaktif dalamairSumber: Chemistry, 2001(a)(b)(c)LiNaKSumber:General Chemistry (Ebbing), 1990
36Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XKurang reaktifLebih reaktifBeMgCaSrBaKereaktifan logam alkali dengan air menjadi lebih dahsyat dari ataske bawah dalam tabel periodik. Sepotong logam litium jika ditambahkanke dalam air akan bereaksi dengan air disertai nyala api. Kalium bereaksilebih dahsyat disertai ledakan dan nyala berwarna ungu.Logam alkali bereaksi dengan oksigen dari udara membentuk oksidalogam alkali, seperti Li2O (litium oksida), Na2O2 (natrium peroksida),dan KO2 (kalium superoksida). Li2O padatan berwarna putih, Na2O2padatan berwarna putih-kekuningan, dan KO2 berwarna kuning-jingga.Ketika dibakar di udara, semua logam alkali menghasilkan nyaladengan warna yang karakteristik. Uji nyala dapat digunakan untukmengidentifikasi keberadaan senyawa yang tidak diketahui. Warna yangdihasilkan oleh unsur-unsur golongan IA disebutkan dalam Tabel 2.7.Gambar 2.9Uji nyala pada logam alkali2.Unsur-Unsur Golongan IIAUnsur-unsur golongan IIA disebut juga logam alkali tanah. Unsur-unsur ini cukup reaktif, tetapi kurang reaktif jika dibandingkan denganunsur-unsur logam alkali. Logam alkali tanah memiliki energi ionisasiyang cukup rendah sehingga mudah melepaskan kedua elektronvalensinya membentuk kation bermuatan positif +2.UnsurWarna NyalaLitiumNatriumKaliumRubidiumCesiumMerah JinggaKuning keemasanUnguMerahBiruTabel 2.7Warna Nyala Unsur Logam AlkaliSumber:Sougou Kagashi(a)(b)(c)LiNaKSifat-sifat berikut yang bukanmerupakan sifat logam alkali adalah...A.merupakan unsur sangat reaktifB.terdapat dalam keadaan bebasdi alamC.ionnya bermuatan positif satuD.senyawanya mudah larut dalamairE.bereaksi dengan oksigen diudaraPembahasanLogam alkali sangat reaktif sehinggatidak terdapat dalam keadaan bebasdi alam.Jadi, jawabannya adalah (B)UMPTN 1998/BMahir MenjawabSumber:General Chemistry (Ebbing), 1990Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g/cm3)KeelektronegatifanSifatBe127829701,851,5Mg64910901,741,2Ca83914841,541,0Sr76913842,61,0Ba72516403,510,9Tabel 2.8Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Golongan IIA
37Sistem Periodik Unsur-UnsurBerilium merupakan logam berwarna abu dan bersifat kerasmenyerupai besi sehingga cukup kuat untuk menggores kaca. Unsur logamalkali tanah yang lain berupa logam berwarna perak dan lebih lunak dariberilium, tetapi masih lebih keras dibandingkan logam alkali. Beriliumkurang reaktif terhadap air. Magnesium bereaksi agak lambat pada suhukamar, tetapi lebih cepat jika dengan uap air. Kalsium bereaksi cepatdengan air. Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentukoksida logam.Pembakaran unsur-unsur alkali tanah mengemisikan spektrum warnayang khas. Nyala stronsium berwarna krimson, barium berwarna hijau-kuning, dan magnesium memberikan nyala terang. Oleh karena itu,garam-garam alkali tanah sering dipakai sebagai bahan kembang api(perhatikan Gambar 2.10).3.AluminiumAluminium berada dalam golongan IIIA pada sistem periodik dengankonfigurasi elektron 2 8 3. Oleh karena memiliki 3 elektron valensi makaaluminium dapat membentuk kation bermuatan +3. Beberapa sifataluminium ditunjukkan pada Tabel 2.9.Di alam aluminium terdapat sebagai oksidanya. Corundum adalah mineralkeras yang mengandung aluminium oksida, Al2O3. Oksida aluminium murnitak berwarna, tetapi akibat adanya pengotor dapat menghasilkan berbagaiwarna, seperti safir (berwarna biru) dan ruby (merah tua) (perhatikanGambar 2.11).Aluminium dapat bereaksi dengan gas klorin membentuk aluminiumklorida, AlCl3. Aluminium klorida dapat membentuk polimer yang disebutpolialuminium klorida (PAC). Senyawa ini banyak dipakai untukmenjernihkan air.Gambar 2.10Bahan kembang api berasaldari garam alkali tanah.Sumber:CD ImageGambar 2.11Permata ruby dan safirSumber:mineral.gallieres.comKata Kunci•Keelektronegatifan unsur•Kereaktifan unsurTabel 2.9Sifat Fisika dan Kimia AluminiumSumber:Foundations of Chemistry,1996Titik leleh (°C)660Titik didih (°C)2450Massa jenis (g/cm3)2,70Keelektronegatifan1,64.Karbon dan SilikonKarbon dan silikon berada dalam golongan IVA dengan masing-masing konfigurasi elektronnya C = 2 4 dan Si = 2 8 4. Kedua unsur inicenderung membentuk ikatan kovalen.Karbon berbentuk kristal seperti grafit dan intan, ada juga yang non-kristalin (amorf). Grafit bersifat lunak, berwarna hitam mengkilap denganstruktur berlapis, dan dapat menghantarkan listrik (konduktor). Intanmerupakan padatan berikatan kovalen paling keras, tidak berwarna dantransparan terhadap cahaya, tetapi intan tidak dapat menghantarkan
38Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas Xarus listrik (insulator). Perbedaan intan dan grafit ditunjukkan oleh bentukstrukturnya. Intan membentuk struktur jaringan tiga dimensi, yaitu setiapatom karbon terikat secara kovalen oleh empat atom karbon lain.Karbon yang berupa amorf adalah arang dan karbon hitam. Keduajenis karbon ini memiliki struktur seperti grafit, perbedaannya terletakpada tumpukan lapisan. Lapisan pada grafit beraturan, sedangkan padakarbon amorf tidak beraturan (perhatikan Gambar 2.12).Silikon berupa padatan keras dengan struktur serupa intan, berwarnaabu mengkilap, dan meleleh pada 1.410°C. Silikon bersifat semikonduktor.Daya hantarnya kecil pada suhu kamar, tetapi pada suhu tinggi menjadikonduktor yang baik.5.Nitrogen, Oksigen, dan BelerangNitrogen berada dalam golongan VA sistem periodik dengankonfigurasi elektron 2 5, oksigen dan belerang berada dalam golonganVIA dengan konfigurasi elektron masing-masing 2 6 dan 2 8 6. Nitrogendan oksigen berupa gas diatom, sedangkan belerang berupa zat padatdengan rumus molekul S8. Beberapa sifat nitrogen, oksigen, dan belerangditunjukkan pada Tabel 2.10.Sumber: The Oxford Children’s Book Of Science, 1995Struktur grafitStruktur intan(a)(b)Gambar 2.12(a) Intan dan grafit adalahbentuk karbon yang berbeda.Ikatan karbon dalam intanterikat pada empat atomkarbon lain sehinggamembentuk jaringan yangkuat.(b) Grafit/plumbago adalahmineral lunak yang biasadigunakan sebagai bahanutama pensil.Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Massa jenis (g/cm3)KeelektronegatifanAfinitas elektron (kJ mol–1)Sifat-SifatN –210 –1960,00133,00,70O –218 –1830,0023,5 141S1134452,072,5 –200Tabel 2.10Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Nitrogen, Oksigen, dan BelerangKristal adalah bentuk struktur darisuatu zat yang memiliki keteraturantinggi. Kebalikannya adalah amorf(tidak beraturan).Crystal is an conformational structurefrom a matter which is highlyorganized. The opposite of itsconformation is amorf (unorganizedstructure).NoteCatatanSumber:General Chemistry (Ebbing), 1990Ikatan yang kuatAtom karbonIkatan yang kuatAtom karbonIkatan yanglemah
39Sistem Periodik Unsur-UnsurPada suhu kamar, nitrogen relatif kurang reaktif sebab ikatannyakuat. Akan tetapi, pada suhu tinggi nitrogen bereaksi dengan unsur-unsur lain, seperti dengan oksigen menghasilkan NO. Oksigenmembentuk molekul diatom O2 dan bentuk alotropnya adalah ozon (O3).Oksigen merupakan gas tidak berwarna, tidak berasa, dan berwujud gaspada keadaan normal. Molekul oksigen merupakan gas reaktif dan dapatbereaksi dengan banyak zat, umumnya menghasilkan oksida. Hampirsemua logam bereaksi dengan oksigen membentuk oksida logam.Keadaan stabil dari belerang adalah bentuk rombik seperti mahkotayang berwarna kuning (perhatikan Gambar 2.13). Belerang rombik melelehpada 113°C menghasilkan cairan berwarna jingga. Pada pemanasanberlanjut, berubah menjadi cairan kental berwarna cokelat-merah.Gambar 2.13Sampel sulfur rombikmerupakan alotrop paling stabildari sulfur.Sumber: Chemistry,2001Lebih reaktifKurang reaktifFClBrIGambar 2.14Gas halogenSumber:Chemistry, 2002Pada waktu meleleh, bentuk mahkota pecah menjadi bentuk rantaispiral yang panjang. Kekentalan meningkat akibat molekul S8 yang padatberubah menjadi rantai berupa spiral panjang. Pada suhu lebih tinggidari 200°C, rantai mulai pecah dan kekentalan menurun. Belerang (S8)bereaksi dengan oksigen menghasilkan belerang dioksida (SO2) dengannyala biru yang khas. Oksida yang lain dari belerang adalah SO3, tetapihanya terbentuk dalam jumlah kecil selama pembakaran belerang dalamudara.6.HalogenUnsur-unsur yang menempati golongan VIIA dinamakan unsur-unsurhalogen, artinya pembentuk garam. Unsur-unsur halogen sangat reaktifsehingga di alam tidak pernah ditemukan dalam keadaan atomnya, tetapimembentuk senyawa dengan berbagai unsur maupun dengan unsur sejenis.Semua unsur halogen terdapat sebagai molekul diatom,yaitu F2, Cl2, Br2, dan I2. Fluorin dan klorin berwujud gas,fluorin berwarna kuning pucat, sedangkan klorin berwarnakuning kehijauan. Bromin mudah menguap, cairan danuapnya berwarna cokelat-kemerahan. Iodin berupa zat padatberwarna hitam mengkilap yang dapat menyublimmenghasilkan uap berwarna ungu (perhatikan Gambar 2.4).Unsur-unsur halogen mudah dikenali dari bau danwarnanya. Halogen umumnya berbau menyengat, terutamaklorin dan bromin (bromos, artinya pesing). Kedua gas inibersifat racun sehingga penanganannya harus hati-hati. Jikauap bromin keluar dari wadahnya maka dalam beberapa saatruangan akan tampak cokelat-kemerahan.