KEGIATAN BELAJAR-4 SISTEM PERIODIK UNSUR
B. Uraian Materi
4.2 Klasifikasi Unsur-Unsur dalam Tabel Periodik Unsur
Unsur-unsur dapat diklasifikasikan menurut banyak cara, yang paling tegas adalah atas dasar wujud pada keadaan Standard Ambient Temperature and Pressure- SATP
(yakni pada 25oC, 100kPa), (jangan dikacaukan dengan istilah STP yang menunjuk pada
temperatur 0oC dan tekanan 101 kPa). Atas dasar SATP, unsur-unsur dibedakan dalam
wujud gas yaitu ada sebelas unsur, hidrogen, nitrogen, oksigen, fluorin, klorin, dan gas mulia, wujud cair yaitu hanya ada dua unsur, bromin dan merkuri, dan sisanya wujud padat. Klasifikasi wujud fisik demikian ini tentu tidak memberikan banyak aspek kimiawinya.
Klasifikasi lain yang sangat umum adalah berdasarkan dua kelompok logam atau metal dan non logam atau nonmetal; namun, pertanyaan yang muncul adalah apakah yang dimaksud dengan logam / nonlogam? Permukaan mengkilat ternyata bukan merupakan kriteria yang tepat bagi logam karena silikon dan iodin yang sering diklasifikasikan sebagai nonlogam juga mempunyai permukaan yang mengkilat. Rapatan juga bukan kriteria yang tepat, misalnya litium yang diklasifikasikan sebagai logam ternyata mempunyai rapatan hanya sekitar setengah rapatan air sedangkan osmium sebagai logam mempunyai rapatan 40 kali rapatan litium. Kekerasan juga bukan indikator yang tepat, sebab logam-logam alkali bersifat lunak. Sifat mudah ditempa menjadi lembaran dan menjadi kawat sering
mudah pecah. Sifat penghantar panas yang tinggi juga dipakai untuk menyatakan kelompok logam, namun misalnya intan (C), yang diklasifikasikan sebagai nonlogam ternyata merupakan unsur terkeras dan juga merupakan salah satu unsur penghantar panas tertinggi. Barangkali, sifat penghantar listrik merupakan kriteria terbaik bagi logam, meskipun plutonium merupakan penghantar terburuk kira-kira seperseratus kali penghantar listrik terbaik, perak.
Klasifikasi tersebut jelas lebih banyak menekankan pada sifat-sifat fisik, dan bagi para ahli kimia, sifat unsur yang paling penting adalah pola sifat kimiawinya, misalnya secara khusus kecenderungan terhadap pembentukan ikatan kovalen atau pemilihan pembentukan kation. Kriteria manapun yang dipakai, beberapa unsur selalu terklasifikasi ke dalam "daerah batas" model klasifikasi logam-nonlogam. Para ahli kimia anorganik umumnya setuju bahwa unsur-unsur boron, silikon, germanium, arsen, dan telurium termasuk dalam daerah batas ini yang sering disebut sebagai kelompok semilogam atau metaloid. Klasifikasi seperti ini ternyata masih terus berlanjut yaitu adanya sub-kelompok logam yang terdekat dengan daerah batas yang menunjukkan sifat-sifat kimiawi mirip dengan semilogam; unsur-unsur ini adalah Be, Al, Zn, Ga, Sn, Pb, Sb, Bi, dan Po.
Hubungan antara TPU dengan sifat-sifat kimiawi serta konfigurasi elektronik unsur- unsur yang bersangkutan menyarankan adanya bermacam-macam klasifikasi. Klasifikasi yang sering dijumpai adalah terbaginya unsur-unsur ke dalam empat kelompok: (1) kelompok unsur-unsur inert atau gas mulia, (2) kelompok unsur-unsur utama atau
representatif, (3) kelompok unsur-unsur transisi, dan (4) kelompok unsur-unsur transisi dalam (inner transition)
Tabel 4.1 Kelompok unsur-unsur golongan utama Konfigurasi elektronik kulit valensi (n = 1-7) Notasi golongan Nama golongan Unsur-unsur ... ns1 M1 (gol.1) Alkali 3Li - 87Fr
... ns2 M2 (gol.2) Alkali tanah 4Be - 88Ra
... ns2 np1 M3 (gol.13) Boron 5B - 81Tl
... ns2 np2 M4 (gol.14) Karbon 6C - 82Pb
... ns2 np3 M5 (gol.15) Nitrogen 7N - 83Bi
... ns2 np4 M6 (gol.16) Oksigen (Kalkogen) 8O - 84Po
... ns2 np5 M7(gol.17) Halogen 9F - 85At 4.2.1 Unsur-Unsur Inert (gol.18)
Kelompok unsur-unsur ini yang sering disebut juga unsur-unsur gas mulia (noble gas) terdiri atas 2He, 10Ne, 18Ar, 36Kr, 54Xe, dan 86Rn. Kecuali He yang mempunyai
konfigurasi penuh 1s2, kelompok unsur ini ditandai dengan konfigurasi elektronik penuh
untuk setiap orbital dan dengan elektron valensi ns2 np6. Karakteristik pada orbital kulit
terluar inilah yang biasanya dikaitkan dengan sifat inert (lembam) unsur-unsur yang
bersangkutan, yaitu sangat stabil dalam arti sukar bereaksi dengan unsur-unsur lain. Namun demikian, akhir-akhir ini telah berhasil dibuat beberapa senyawa xenon dan kripton seperti XeF2 , XeF4 , XeF6 , XeO4 , dan KrF2. Unsur-unsur inert ini sering juga disebut
sebagai golongan nol karena sifat kestabilan yang tinggi atau M8 (utama), namun menurut
IUPAC diklasifikasikan sebagai golongan 18. Perlu dicatat bahwa konfigurasi elektronik unsur-unsur gas mulia dianggap sudah penuh, dan oleh karenanya dipakai sebagai standar untuk menyatakan penuh atau tidak-penuhnya konfigurasi elektronik kelompok unsur- unsur lain.
4.2.2 Kelompok Unsur-Unsur “Utama”
Unsur-unsur golongan “utama” atau representatif ditandai oleh konfigurasi elektronik tidak-penuh pada satu kulit terluar, ns1 - ns2 np(0-5), seperti ditunjukkan dalam
Tabel 2.1. Unsur-unsur 30Zn, 48Cd, dan 80Hg, masing-masing mempunyai konfigurasi
elektronik [18Ar] 3d10 4s2 , [36Kr] 4d10 5s2 , dan [54Xe] 4f 145d10 6s2. Unsur-unsur ini dapat
membentuk ion M2+ seperti unsur-unsur golongan M2 dengan beberapa kemiripan, namun
dengan perbedaan sifat-sifat di antara kedua kelompok ini. Salah satu perbedaannya adalah bahwa unsur-unsur Zn dan Cd mempunyai sifat kecenderungan yang lebih besar untuk membentuk senyawa-senyawa kompleks dengan NH3, ion-ion X- dan CN-.
Tabel 4.2 Komparasi beberapa sifat unsur M2 (Gol.2) dan M2' (Gol.12) Unsur Konfigurasi Elektronik Titik Leleh (oC) Jari-jari M2+(Å) Eo (V), untuk M2+ ( aq) + 2e M (s ) M2 Be [He] 2s2 1280 0,34 - 1,85 Mg [Ne] 3s2 650 0,65 - 2,37 Ca [Ar] 4s2 840 0,99 - 2,87 Sr [Kr] 5s2 770 1,13 - 2,89 Ba [Xe] 6s2 725 1,35 - 2,90 Ra [Rn] 7s2 700 1,40 - 2,92 M2' Zn [Ar] 3d10 4s2 420 0,74 - 0,76 Cd [Kr] 4d10 5s2 320 0,97 - 0,40 Hg [Xe] 4f14 5d10 6s2 - 39 1,10 + 0,85
Catatan : Dalam beberapa hal Hg mempunyai sifat-sifat yang unik, jauh berbeda dengan Zn dan Cd, misalnya potensial elektrode yang jauh berharga positif, berupa cairan pada suhu kamar,
dan mempunyai konfigurasi elektronik dengan orbital 4f 14 terisi penuh.
Perbedaan sifat-sifat di antara kedua kelompok ini mungkin disebabkan oleh perbedaan konfigurasi elektronik terluar yaitu 18 elektron bagi ion M2+ untuk kelompok
ini. Dengan penuhnya elektron (d10) untuk kelompok ini diduga ada hubungannya dengan
sifat polarisasi ion M2+ yang jauh lebih besar daripada sifat polarisasi ion-ion divalen dari
kelompok M2 sebagai akibat sifat orbital d yang mudah mengalami distorsi. Oleh karena
itu ketiga unsur tersebut sering dinyatakan pula sebagai kelompok unsur utama tetapi dengan notasi M2'. Komparasi beberapa sifat kelompok unsur M2 dan M2' dapat diperiksa pada Tabel 4.2.
4.2.3 Kelompok Unsur Transisi
Batasan mengenai unsur transisi masih sering diperdebatkan. Dari satu sisi, unsur - unsur transisi mencakup seluruh unsur-unsur dengan orbital n (1-10) sedang "diisi" elektron
elektronik ... (n-1)d(1-10) ns(1-2), dan dengan demikian unsur-unsur dengan konfigurasi
elektronik ... (n-1)d10 ns2 yaitu Zn, Cd, dan Hg termasuk di dalamnya.
Sebaliknya pandangan lain, yang lebih banyak diikuti oleh para ahli kimia, mempertimbangkan bahwa ketiga unsur kelompok terakhir ini mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari umumnya sifat-sifat kelompok unsur transisi, misalnya dalam hal sifat magnetis dan warna. Oleh karena itu, ketiga unsur tersebut tidak dapat dipertimbangkan sebagai unsur-unsur transisi. Dengan demikian, unsur-unsur transisi kemudian menunjuk pada unsur-unsur dengan konfigurasi elektronik belum penuh pada salah satu atau kedua kulit terluar yang melibatkan orbital d yaitu dengan karakteristik konfigurasi elektronik
... (n-1)d(1-10) ns(1-2).
Jadi, jelas bahwa dengan batasan demikian ini ketiga unsur tersebut, Zn, Cd, dan Hg, tidak termasuk sebagai unsur transisi. Kedua batasan ini dengan mudah dapat dikomparasikan sebagai berikut:
Kelompok Transisi, d Unsur menurut batasan pertama Unsur menurut batasan kedua
I (pertama) Sc - Zn Sc - Cu
II (kedua) Y - Cd Y - Ag
III (ketiga) La, dan Hf - Hg La, dan Hf - Au Perlu dicatat bahwa untuk kelompok transisi seri III tersebut anggota pertamanya adalah 57La (.... 5d1) dan setelah "melompati" kelompok unsur transisi dalam (4f) baru
disambung anggota kedua, 72Hf dan seterusnya. Dalam hal ini kelompok unsur 4f adalah 58Ce - 71Lu, dan kelompok unsur 5f adalah 90Th - 103Lr. Versi lain menyarankan bahwa 71Lu (.... 5d1) merupakan anggota pertama sehingga tidak terjadi lompatan, dan
konsekuensinya adalah bahwa kelompok unsur 4f terdiri atas 57La - 70Yb dan kelompok
unsur 5f terdiri atas 89Ac - 102No. Hal yang sangat penting adalah adanya kekecualian atau
penyimpangan konfigurasi elektronik terhadap prinsip aufbau untuk beberapa unsur
transisi seperti ditunjukkan pada Tabel 4.3. Penyimpangan konfigurasi elektronik tersebut sering dihubungkan dengan kestabilan bagi sistem orbital penuh dan setengah penuh.
Tabel 4.3. Konfigurasi elektronik beberapa unsur yang "menyimpang" dari aturan aufbau
Konfigurasi elektronik menurut
Unsur prinsip aufbau data spektroskopi (eksperimen)
24Cr [18Ar] 3d 4 4s2 [18Ar] 3d 5 4s1 29Cu [18Cu] 3d 9 4s2 [18Ar] 3d 10 4s1 41Nb [36Kr] 4d 3 5s2 [36Kr] 4d 4 5s1 42Mo [36Kr] 4d 4 5s2 [36Kr] 4d 5 5s1 44Ru [36Kr] 4d 6 5s2 [36Kr] 4d 7 5s1 45Rh [36Kr] 4d 7 5s2 [36Kr] 4d 8 5s1 46Pd [36Kr] 4d 8 5s2 [36Kr] 4d 10 47Ag [36Kr] 4d 9 5s2 [36Kr] 4d 10 5s1 78Pt [54Xe] 4f 14 5d 8 6s2 [54Xe] 4f 14 5d 9 6s1 79Au [54Xe] 4f 14 5d 9 6s2 [54Xe] 4f 14 5d10 6s1
