Makalah Pendamping: Kimia Paralel F BEBERAPA TABEL PERIODIK UNSUR ALTERNATIF

392

Makalah Pendamping: Kimia Paralel F

BEBERAPA TABEL PERIODIK UNSUR ALTERNATIF Suyanta Jurusan Kimia FMIPA UGM Sekip utara Kotak Pos 21 BlsYogyakarta 55281 e-mail : [email protected] Hp: 085729639243

Abtrak Tabel Periodik Unsur (TPU) merupakan salah satu penemuan besar dalam bidang kimia. Dengan menggunakan TPU tersebut struktur, sifat dan reaksi unsur maupun senyawanya dapat dikaji dengan lebih mudah dan sistematis. TPU yang lazim digunakan dalam pembelajaran kimia dewasa ini, yaitu TPU bentuk panjang merupakan hasil penyempurnaan dari TPU-TPU yang sudah diusulkan sebelumnya, akan tetapi ternyata masih menyimpan beberapa persoalan, diantaranya : (a) penomoran golongan, yang walaupun sudah ditetapkan oleh IUPAC masih tetap belum memuaskan, (b) unsur hidrogen yang seringkali ditempatkan di dua golongan, yaitu golongan 1 (alkali) dan golongan 7 (halogen), atau di luar tabel, (c) tidak adanya tempat untuk deret lantanida dan aktinida di dalam tabel, (d) dll. Berkaitan dengan hal tersebut, hingga sekarang para peneliti masih terus mengusahakan penyempurnaan TPU. Dalam makalah ini disajikan dan dibahas beberapa TPU alternatif yang telah diusulkan oleh para peneliti, diantaranya : TPU spiral, TPU pohon 3 dimensi, TPU Piramida, TPU 8 periode, dll. Diharapkan hal ini dapat menambah wawasan para pengajar dan peneliti dalam bidang kimia. Kata kunci : Tabel Periodik Unsur, Mendeleev, penemuan.

PENDAHULUAN Sebagai sebuah alat bantu pembelajaran yang memuat sejumlah besar informasi, Tabel Periodik Unsur (TPU) merupakan salah satu hasil temuan besar dalam ilmu pengetahuan, khususnya Ilmu Kimia [1]. Menurut Scerri [2], urgensi TPU dapat disejajarkan dengan Teori Evolusi Darwin dalam bidang Biologi. Pendapat tersebut beralasan mengingat TPU memberikan kerangka klasifikasi, sistematika dan komparasi unsur berdasarkan sifat-sifatnya sehingga sangat membantu dalam pembelajaran ilmu kimia [1,2]. Cara penyajian sistem periodik unsur dalam bentuk tabel telah berkembang dari waktu ke waktu. Sejak Mendeleev dan Lothar Meyer mengemukakan hasil rancangannya, lebih dari 100 bentuk TPU telah disarankan oleh para peneliti, tiap tabel dirancang untuk menunjukkan berbagai kecenderungan dan hubungan yang dianggap oleh penciptanya sebagai hal yang paling penting [3,4]. TPU yang umum digunakan sekarang nampaknya juga belum final dan masih akan ada penyempurnaan atau bahkan muncul versi lain mengikuti dinamika perkembangan iptek. Dalam makalah ini akan dibahas secara singkat perkembangan TPU yang telah terjadi termasuk kemunculan beberapa TPU alternatif yang karakteristik. Hal ini terutama bertujuan untuk menambah wawasan para pengajar dan peneliti dalam bidang kimia. PEMBAHASAN Para kimiawan pada umunya mengakui bahwa TPU merupakan hasil rancangan dua ahli, yaitu D.I. Mendeleev (Rusia) dan J.

Lothar Meyer (Jerman) pada tahun 1869. Dua orang yang tidak saling mengenal tersebut secara terpisah dan dalam waktu yang hampir bersamaan mengemukakan pendapat bahwa sifat unsur-unsur merupakan fungsi periodik dari berat atomnya [5]. TPU Mendeleev yang dikomunikasikan dalam serangkaian pertemuan Himpunan Kimia Rusia pada tahun 1869-1871 disajikan pada Gambar 1, sedang TPU Meyer yang diterbitkan oleh Liebieg’s Annalen pada tahun 1869 disajikan pada Gambar 2. Atas jasanya, pada tahun 1882 Royal Society menganugerahkan medali Davy kepada dua tokoh tersebut. Temuan Mendeleev dan Meyer itu tetap dianggap sebagai terobosan besar, walaupun harus segera dikoreksi oleh fakta bahwa sifat unsur-unsur bukanlah fungsi periodik dari berat atomnya, melainkan nomor atomya, yaitu setelah H. G.J. Mosley pada tahun 1913 mengkaji spektra sinar-X karakteristik yang dipancarkan oleh berbagai unsur[5]. Sebagaimana penemuan-penemuan lainnya, penemuan TPU juga tidak terjadi sesaat; melainkan melalui serangkaian pemikiran yang telah dikemukakan oleh para pendahulu. Menurut Stewart [6], setidaknya ada 4 pendahulu yang ikut melapangkan jalan penemuan TPU, yaitu Newlands, Odling, Beguyer de Chancourtois dan Hinrichs. Sedang menurut Kauffman [7], orang-orang yang memberikan kontribusi paling signifikan adalah D bereiner (Jerman, 1780-1849) yang mengusulkan aturan “triad” (1829), Beguyer de Chancourtois (Perancis, 1820-1886) yang menemukan ‘telluric helix” (1862), dan Newlands (Inggris, 1827-1898)

ISBN : 979-498-547-3

Makalah Pendamping: Kimia

393

Paralel F

yang mengemukakan “hukum oktaf” (1864). Selain itu, Kauffman menyebutkan empat pendahulu lain berkebangsaan Amerika yang juga memberikan andil dalam penemuan TPU, yaitu O.W. Gibbs (1822-1908), (1822 J.P.Cooke, Jr. (1827-1894), 1894), G.D. Hirinchs (1836-1923) 1923) dan L.R. Gibbes (1810-1894). (1810 Dewasa ini ada dua bentuk tabel periodik yang lazim digunakan dalam pembelajaran kimia, yaitu TPU bentuk pendek dan TPU bentuk panjang. TPU bentuk pendek yang dirancang oleh Hubbard pada tahun 1924 pada dasarnya hampir sama dengan TPU Mendeleev yang telah dia perbaiki sendiri dan dipublikasikan sejak tahun 1871[3]. Adapun TPU yang paling populer, yaitu TPU bentuk ntuk panjang (Gambar 3). 3)

pertama kali digunakan dalam bentuk yang lebih sederhana oleh Rang pada tahun 1893, kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Werner pada tahun 1905 dan disempurnakan menjadi bentuknya yang sekarang melalui dukungan kuat yang diterima dari beberapa ahli kimia, diantaranya Bury pada tahun 1921[3]. Jika TPU Mendeleev disusun berdasarkan kenaikan bobot atom dan dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat, maka TPU bentuk panjang ini disusun berdasarkan kenaikan ken nomor atom dan dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat sekaligus kemiripan konfigurasi elektron [8].

Gambar 1 Tabel periodik unsur rancangan Mendeleev

Gambar 1 Tabel periodik unsur rancangan Mendeleev

Gambar 1 Tabel periodik unsur rancangan Meyer

ISBN : 979-498-547-3

394


Gambar 3 Tabel periodik unsur bentuk panjang

Tampaknya tabel TPU bentuk panjang yang mudah dijumpai di setiap laboratorium kimia di seluruh dunia dan di dalam text booktext book terkait ini sudah mantap, namun sebenarnya terdapat beberapa masalah yang tidak dapat diabaikan, diantaranya [9] : a. Penampakan akan Hidrogen dan Helium Hidrogen dan Helium diperlakukan berbeda dari unsur-unsur unsur lain. Hidrogen dapat ditempatkan pada golongan 1A (alkali) karena memiliki 1 elektron terluar pada orbital s, tetapi dapat pula dimasukkan dalam golongan 7A (halogen) (halogen karena hanya memerlukan tambahan 1 elektron untuk mencapai lintasan terter luarnya penuh (konfigurasi gas mulia). Berdasarkan alasan ini sebagian para ahli cenderung menempatkan H pada kedua golongan ini, akan tetapi sebagian yang lain cenderung menempatkannya menempatkan di luar tabel karena unsur ini memang tidak memiliki kemiripan sifat dengan logam alkali maupun halogen. Adapaun He yang ditempatkan dalam golongan 0 (gas mulia) karena memiliki kemiripan sifat dengan gas-gas gas mulia lainnya (Ne, Ar, Kr, Xe dan Rn), berdasarkan asarkan konfigurasi elektronnya seharusnya dimasukkan dalam golongan 2A (alkali tanah).

b. Penomoran golongan Dalam sebagian besar pustaka unsur-unsur unsur wakil (representatif eleele ments), yaitu unsur-unsur unsur blok s dan blok p dinamai sebagai unsur-unsur unsur golongan A, sedang unsur-unsur unsur transisi (blok d) dinamai sebagai unsur-unsur unsur golongan B sebagaimana terlihat pada Gambar 3. Akan tetapi sebagian pustaka yang lain memberikan lambamg A untuk semua golongan di sebelah kiri golongan 8B, dan lambang B untuk semua semu unsur di sebelah kanan golongan 8B. Sementara itu IUPAC memberikan penamaan golongan dengan angka Arab 1 s/d 18 untuk masing-masing masing kolom dari yang paling kiri hingga yang paling kanan (Gambar 3) c.

Sifat-sifat unsur berat Untuk beberapa unsur dalam dala periode ke-6 6 (misalnya Au dan Hg) sifat-sifat sifat yang teramati ternyata berbeda dibanding unsur-unsur unsur segolongan periode ke-5 ke (dalam hal ini Ag dan Cd) seolah-olah seolah tidak mengikuti hukum berkala. Hal ini memang dapat dijelaskan dengan teori relativitas Einstein. ein. Menurut teori tersebut massa suatu partikel meningkat jika partikel itu bergerak dengan kecepatan

ISBN : 979-498-547-3 979


395

Paralel F

mendekati kecepatan cahaya. Pada atomatom berat, karena besarnya muatan inti, elektron (terutama yang berdekatan dengan inti atom) akan dipacu dengan kecepatan tinggi sehingga massanya bertambah menjadi lebih besar dibanding massa diam (rest mass)nya. Hal ini berakibat elektron ditarik semakin dekat dengan inti atom dan terjadi penurunan energi orbital yang ditempati oleh elektron tersebut, akibatnya semua sifat yang terkait dengan energi orbital terpengaruhi. d. Tidak adanya tempat untuk deret lantanida dan aktinida di dalam tabel Sebagaimana diketahui, dalam TPU deret lantanida dan aktinida ditempatkan di luar tabel (lihat Gambar 3), hal ini menimbulkan ketidakharmonisan. Nampaknya tidak terlalu sulit untuk menggabungkan deret lantanida dan aktinida (blok f) ke dalam tabel induknya, yaitu dengan menempatkannya di sebelah kanan blok s (Gol. 1A dan 2A) di sebelah kiri blok d (Gol. B), deret lantanida sesudah 56Ba dan deret setelah 88Ra. Dengan penempatan secara ini diperoleh TPU lebih panjang versi I dimana Sc dan Y ikut tergeser ke kanan dan berada dalam 1 golongan dengan Lu dan Ir seperti dikemukakan oleh Brady

(1990)[10] dan Miessler dan Tarr (1991)[11]. Akan tetapi beberapa penulis lain, misalnya Russel (1992)[12] mengemukakan versi II dimana Sc dan Y tak ikut tergeser ke kanan sehingga berada dalam 1 golongan dengan Ce dan Th. Sebagaimana telah dikemukakan pada bagian awal makalah ini bahwa lebih dari 100 bentuk TPU telah disarankan oleh para peneliti, tiap tabel dirancang untuk menunjukkan berbagai kecenderungan dan hubungan yang dianggap oleh penciptanya sebagai hal yang paling penting. Pada bagian berikut akan disajikan beberapa TPU yang unik dan agak menyimpang dari TPU bentuk panjang yang dewasa ini umum dipakai. 1)TPU Longuet-Higgins Karakteristik TPU ini adalah penekanannya pada pengisian elektron dalam hubungannya dengan bertambahnya tingkat energi [3]. Dengan demikian unsur-unsur paling ringan ditempatkan di bagian paling bawah diikuti dengan unsur-unsur yang lebih berat di atasnya. Unsur-unsur yang memiliki kesamaan dalam hal sub kulit yang diisi oleh elektron terakhir dikelompokkan secara berurutan dalam satu blok seperti dapat dilihat pada Gambar 4.

113 - 118 7p 104 - 112 6d Fr Ra 7s

Ac

Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md 5f

Tl Pb Bi Po As Rn 6p Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 5d Cs Ba 6s

La

Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f

In Sn Sb Te I Xe 5p Rb Sr 5s

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 4d Ga Ge As Se Br Kr 4p

K Ca 4s

Na Mg 3s

Li Be 2s

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3d Al Si P S 3p

Cl Ar

B C N O F Ne 2p

H He

1s

ISBN : 979-498-547-3

Gambar 4 TPU Longuet-Higgins

396


2)TPU bentuk spiral/pusaran Sistem pengelompokan unsur dalam TPU ini sebenarnya sama persis dengan TPU bentuk panjang. Perbedaannya terletak pada penempatan unsur dalam kaitannya dengan bertambahnya nomor atom. Jika pada TPU bentuk panjang urutan nomor atom bertambah dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah, maka dalam TPU bentuk pusaran ini urutan nomor atom bermula dari pusat pusaran menuju ke lintasan pusaran yang semakin besar dengan arah dari kiri ke kanan, sehingga tidak dikenal periode. Agar unsurunsur unsur tetap mengelompok berdasarkan kemiripan sifat dan kemiripan konfigurasi elektron, maka setiap memasuki unsur transisi isi (blok d) demikian juga transisi dalam (blok f) arah lintasan pusaran dibuat agak menyimpang sebagaimana terlihat pada Gambar 5. Dalam TPU bentuk pusaran ini unsur-unsur unsur logam mengelompok di bagian kanan, sedang unsur-unsur unsur nonlogam di bagian kiri [13,14]. 3)TPU bentuk Piramida 4) TPU bentuk piramida diusulkan oleh William B. Jensen dari University of Cincinnati [1,2]. Sebagaimana TPU bentuk pusaran, TPU bentuk piramida juga merupakan modifikasi dari TPU bentuk panjang. Terlihat

pada Gambar 6 adanya garis-garis g tebal, garis-garis garis tipis dan garis putus-putus. putus Kelompok unsur (blok) yang dibatasi oleh garis-garis garis tebal memiliki kesamaan dalam hal sub kulit yang ditempati oleh elektron terakhir. Jadi terdapat 4 blok (s, p, d dan f) sebagaimana yang dijumpai dijumpa dalam TPU bentuk panjang. Garis-garis garis tipis dalam tabel tersebut membatasi kelompok unsur segolongan. Adapun garis putus-putus putus membatasi unsur-unsur unsur yang memiliki hubungan sekunder dalam sifat sifat-sifat kimianya. Dengan demikian H dimasukkan dalam golongan 1A, A, namun memiliki hubungan sekunder dengan golongan 7A. Unsur He karena memiliki dua elektron pada kulit terluar dimasukkan dalam golongan 2A, namun memiliki hubungan sekunder dengan gas mulia, dan seterusnya. Tidak seperti dalam TPA bentuk panjang, dalam TPU bentuk piramida ini deret lantanida maupun deret aktinida memiliki tempat yang layak, kehadirannya justru diperlukan untuk membentuk struktur yang simetris. Dengan demikian karakteristik TPU ini terletak pada bentuknya yang simetris sehingga lebih harmonis monis dan enak dilihat dengan tetap mempertahankan kelebihan-kelebihan kelebihan yang dimiliki oleh TPU bentuk panjang, bahkan dalam beberapa hal melengkapinya. melengkapinya

Gambar 5 TPU bentuk spiral/pusaran

ISBN : 979-498-547-3 979


Gambar 6 TPU bentuk piramida

Gambar 7 TPU 8 period

ISBN : 979-498-547-3

397

398


5)TPU delapan periode Sebagaimana diketahui TPU bentuk panjang yang paling umum digunakan dewasa ini terdiri dari 7 periode, di mana nomor periode mencerminkan jumlah kulit atom yang dimiliki oleh masing-masing masing unsur. TPU delapan periode [15] merupakan modifikasi dari TPU bentuk panjang, yaitu dengan n memindahkan golongan 1A dan 2A dari bagian kiri tabel ke sebelah kanan golongan 0 dan digeser ke atas 1 periode. Selanjutnya He dipindahkan dari golongan 0 ke golongan 2A periode 1, yaitu di sebelah kanan H (di atas Be), sementara deret aktinida dan lantanida anida ditempatkan di sebelah kiri golongan 3B sesuai dengan periodenya masing-masing, masing, dan disediakan tempat (untuk unsur-unsur unsur yang belum diketemukan) hingga nomor atom 120. Dengan melakukan perubahan tersebut urutan unsur tetap dipertahankan sesuai dengan kenaikan nomor atomnya. Kelebihan-kelebihan kelebihan yang dimiliki oleh bentuk tabel ini adalah [15]: (i) Bentuk tabel yang lebih indah dan mudah diingat karena menyerupai tangga yang naik dari kiri ke kanan, (ii) Letak blok-blok blok unsur menjadi lebih teratur, yaitu dari kanan ke kiri : s, p, d dan f, (iii) Jumlah unsur dalam masing masing

periode menjadi : 2, 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Jadi secara vertikal mengikuti deret algoritma 2 : n = 2T dengan n menunjukkan jumlah unsur dan T menunjukkan tahapan tangga masingmasing masing ing periode, dan (iv) Jumlah kolom dalam masing-masing masing blok adalah : 2, 6, 10, 14. Jadi secara horizontal juga mengikuti deret algoritma, yaitu : n = 2(2l+1) 2(2 dengan n menunjukkan jumlah kolom dan l menunjukkan bilangan kuantum azimuth subkulit pada masing-masing masing blok. 6)TPU bentuk pohon tiga dimensi TPU tiga dimensi dikemukakan oleh Fernando Dufour dari Collège Ahuntsic di Montreal [1,2]. Pada dasarnya TPU tiga dimensi ini mentransformasikan TPU bentuk panjang menjadi struktur multi lapis dengan tujuan menampilkan mpilkan simetri yang lebih mendasar berkaitan dengan hukum periodik unsur. Dalam TPU tiga dimensi ini (lihat Gambar 8) unsur-unsur unsur segolongan juga dapat ditemui dalam deretan vertikal. Golongan IA dan IIA berada di tengah sebagai pilar, sedang golongan-golongan golongan lain berada pada lapisan-lapisan lapisan pada posisi yang bersesuaian dari atas ke bawah. MasingMasing masing lapisan pada TPU ini memuat unsurunsur unsur seperiode dalam TPU bentuk panjang.

Gambar 8 TPU pohon 3 dimensI

ISBN : 979-498-547-3 979


399

Paralel F

KESIMPULAN Berdasarkan uraian dalam pembahasam tersebut dapat disimpulkan bahwa 1. Mendeleev dan Meyer merupakan 2 orang yang diakui sebagai penemu utama tabel periodik unsur dengan tanpa mengecilkan peran para pendahulu maupun yang menyempurnakan idenya di kemudian hari. 2. Semenjak penemuan TPU oleh Mendeleev dan Meyer telah banyak bentuk TPU lain disarankan oleh para peneliti, yang dirancang untuk menunjukkan berbagai kecenderungan dan hubungan yang dianggap paling penting oleh penciptanya. 3. TPU yang paling umum digunakan sekarang yaitu TPU bentuk panjang masih memiliki beberapa kelemahan sehingga masih perlu difikirkan TPU bentuk lain yang lebih baik. 4. Di antara TPU yang telah diusulkan, TPU bentuk piramida dan TPU 8 periode memiliki beberapa kelebihan oleh karenanya layak dipertimbangkan penggunaannya.

6. Stewart, P.J., 2004, 'A new Image of the Periodic Table', Education in Chemistry, 41 (6), 156-158. 7. Kauffman, G.B., 1969, J. Chem. Educ., 46, 128. 8. Cotton, F.A., and Wilkinson,G., 1989, Kimia Anorganik Dasar, (Diterjemahkan oleh Suharto Sahati), UI Press, Jakarta. 9. Suyanta, 2003, Diktat Kuliah Kimia Unsur, Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta. 10. Brady, J.E., 1990, General Chemistry Principle and Srructure, John Wiley and Sons, New York. 11. Miessler, G.L.and Tarr, D.A., 1991, Innorganic Chemistry, McGraw-Hill, Inc., New York. 12. Russel, J.B., 1992, General Chemistry, McGraw-Hill, Inc., New York. 13. Verhoek, F.H., 1964, What is the Metal ?, Chemistry, Vol. 37, No. 11, pp. 6-11. 14. Glen, R., 2000, The Periodic Round Table, Journal of Chemical Education 77, 2, p.164 15. ___________ , 2001, The Periodic Table: An Eight-Period Table For The 21st Century, Chem. Educator, 6, pp 324-332. TANYA JAWAB Penanya : Edi Pramono (UNS)

Daftar Pustaka 1. Scerri, E. R., 2008, 'The Past and future of the Periodic Table, American Scientist, 96 (10), 52-58. 2. Scerri, E. R., 2006, The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford, UK: Oxford University Press. 3. Day, M.C. Jr., and Selbin, J., 1984, Theoretical Inorganic Chemistry, All Right Reserved 4. Campbell, J.A., 1989, J. Chem. Educ., 66, 739. 5. Marshall, J.L., 2007, Reviewing the Periodic Table, Chemical and Engineering News, 85 (46), 54-57.

ISBN : 979-498-547-3

Pertanyaan : Apakah TPU 8 periode sudah mengatasi kejanggalan letak H? Jawaban : • Belum, H memang sulit ditempatkan di manapun, tetapi dari segi estetika dan algoritma TPU 8 lebih bagus. • Kejanggalan tempat H bisa diselesaikan dengan TPU piramida karena H memiliki hubungan primer dengan golongan IA dan hubungan sekunder dengan golongan VIIA.

Makalah Pendamping: Kimia Paralel F BEBERAPA TABEL PERIODIK UNSUR ALTERNATIF

Recommend Documents