Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 Disain Sampul telah disiapkantinggal dicopy dari link https://drive.google.com/drive/folders/1DJkfQ0OogOXQ AWQK7AkdROUXGnxT_ju8?usp=sharing 1
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 2 SIFAT KEPERIODIKAN UNSUR PENYUSUN: AMALIA 200105510009 PENDIDIKAN KIMIA ICP
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 3 DAFTAR ISI PENYUSUN ........................................................................................................ 2 DAFTAR ISI........................................................................................................ 3 GLOSARIUM...................................................................................................... 4 PETA KONSEP................................................................................................... 5 PENDAHULUAN ............................................................................................... 6 A. Identitas Modul .............................................................................................. 6 B. Kompetensi Dasar.......................................................................................... 6 C. Deskripsi Singkat Materi ............................................................................... 6 D. Petunjuk Penggunaan Modul ......................................................................... 6 E. Materi Pembelajaran ...................................................................................... 6 KEGIATAN PEMBELAJARAN ........................................................................ 7 PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK UNSUR........................................... 7 A. Triade Dobereiner.......................................................................................... 7 B. Teori Oktaf Newlands.................................................................................... 8 C. Sistem Periodik Mendeleev ........................................................................... 9 D. Sistem Periodik Modern ................................................................................ 9 SIFAT SIFAT PERIODIK UNSUR.................................................................. 11 A. Jari-jari Atom............................................................................................... 12 B. Energi Ionisasi ............................................................................................. 14 C. Afinitas Elektron.......................................................................................... 16 D. Keelektronegatifan....................................................................................... 17 LATIHAN.......................................................................................................... 18 RANGKUMAN ................................................................................................. 19 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 20
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 4 GLOSARIUM Golongan Laju tegak (vertikal) pada sistem periodik yang berisi unsurunsur dengan kemiripan sifat. Dalam sistem periodik terdapat 8 golongan utama (IA-VIIIA) dan 8 golongan tambahan (IBVIIIB). Dalam sistem penomoran angka Arab terdiri dari 8 golongan. Periode Lajur mendatar (horizontal) pada sistem periodik unsur yang berisi unsur-unsur dengan nomor atom berurutan. Sepanjang satu periode sifat-sifat unsur tersebut berubah secara teratur. Di dalam sistem periodik modern terdapat 7 periode. Jari-jari atom Jarak antara inti atom sampai dengan elektron yang terdapat pada kulit terluar Energi ionisasi Energi yang diperlukan oleh suatu atom (dalam keadaan gas) untuk melepaskan elektronnya yang terikat paling lemah. Afinitas elektron Energi yang terjadi (menyertai) suatu atom gas pada saat mengikat elektron. Elektronegatifitas Kecenderungan suatu atom dalam menarik pasangan elektron yang digunakan bersama dalam membentuk ikatan.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 5 PETA KONSEP Periodik Unsur Perkembangan Tabel Periodik Unsur Dobereiner Newlands Mendeleev Moseley (Modern) Sifat Keperiodikan Unsur Jari-Jari Atom Energi Ionisasi Afinitas Elektron Keelektronegatifan
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 6 PENDAHULUAN A. Identitas Modul Mata Pelajaran : Kimia Kelas : X MIPA Alokasi Waktu : 6 J P Judul Modul : Sifat Keperiodikan Unsur B. Kompetensi Dasar 3.4 Menganalisis kemiripan sifat unsur dalam golongan dan keperiodikannya 4.4 Menyajikan hasil analisis data-data unsur dalam kaitannya dengan kemiripan dan sifat keperiodikan unsur C. Deskripsi Singkat Materi Periodik unsur mengalami perkembangan mulai dari pengelompokan unsur Dobereiner, Newlands, Mendeleev dan Moseley (modern). Sifat periodik unsur adalah sifat-sifat yang mempunyai kecenderungan untuk berubah secara teratur sesuai dengan kenaikan nomor atom, dalam periode periode yang sama dan dalam golongan yang sama. Sifat-sifat periodik yang akan dipelajari antara lain jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, elektronegatifitas. D. Petunjuk Penggunaan Modul Agar modul dapat digunakan secara maksimal maka kalian diharapkan melakukanlangkah- langkah sebagai berikut : 1. Pelajari peta materi yang disajikan pada modul 2. Pahami tujuan yang tercantum dalam setiap kegiatan pembelajaran 3. Pelajari uraian materi secara sistematis dan mendalam. Bila ada materi yang belum jelas, siswa dapat bertanya pada guru. E. Materi Pembelajaran Modul ini memuat kegiatan pembelajaran perkembangan periodik unsur dan sifat-sifat keperiodikan unsur, contoh soal dan latihan soal.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 7 KEGIATAN PEMBELAJARAN SISTEM PERIODIK UNSUR Setelah para ahli secara terus-menerus menemukan unsur-unsur baru, maka jumlah unsur semakin banyak dan hal ini akan menimbulkan kesulitan dalam mempelajarinya, jika tidak ada cara yang praktis untuk mempelajarinya. Oleh karena itu, para ahli berusaha membuat pengelompokan sehingga unsurunsur tersebut tertata dengan baik. Puncak dari usaha tersebut adalah terciptanya suatu tabel unsur yang disebut sistem periodik unsur. Sistem periodik unsur ini mengandung banyak sekali informasi tentang sifat-sifat unsur, sehingga sangat membantu dalam mempelajari unsur-unsur yang kini berjumlah tidak kurang dari 118, yang meliputi unsur alam dan unsur sintetis. 1.1 PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK UNSUR Upaya untuk mengelompokkan unsur-unsur ke dalam kelompok-kelompok tertentu sebenarnya sudah dilakukan para ahli sejak dulu, tetapi pengelompokan masa itu masih sederhana. Pengelompokan yang paling sederhana ialah membagi unsur ke dalam kelompok logam dan nonlogam. Seiring perkembangan ilmu kimia, usaha pengelompokan unsur-unsur yang semakin banyak tersebut dilakukan oleh para ahli dengan berbagai dasar pengelompokan yang berbedabeda, tetapi tujuan akhirnya sama, yaitu mempermudah dalam mempelajari sifatsifat unsur. A. Triade Dobereiner Dimulai pada tahun 1829, Johan Wolfgang Dobereiner mengelompokkan unsur-unsur yang sangat mirip sifatnya. Ternyata tiap kelompok terdiri dari tiga unsur, sehingga kelompok itu disebut triad. Apabila unsur-unsur dalam satu triad disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, ternyata massa atom maupun sifat-sifat unsur yang kedua merupakan rata-rata dari massa atom relatif maupun sifat-sifat unsur pertama dan ketiga.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 8 Tabel 1.1 Daftar Unsur Triade Dobereiner Triade 1 Triade 2 Triade 3 Triade 4 Triade 5 Li Ca S Cl Mn Na Sr Se Br Cr K Ba Te I Fe Massa atom Li = 7 dan K = 39 sehingga Massa atom Na = + 2 = 7+39 2 = 23 Sistem triad ini ternyata ada kelemahannya. Sistem ini kurang efisien karena ternyata ada beberapa unsur lain yang tidak termasuk dalam satu triad, tetapi mempunyai sifat-sifat mirip dengan triad tersebut. B. Teori Oktaf Newlands Usaha selanjutnya dilakukan oleh seorang ahli kimia asal Inggris bernama A. R. Newlands, yang pada tahun 1864 mengumumkan penemuannya yang disebut hukum oktaf. Newlands menyusun unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Ternyata unsur yang berselisih 1 oktaf (unsur ke1 dan ke-8, unsur ke-2 dan unsur ke-9), menunjukkan kemiripan sifat. Hukum oktaf ini juga mempunyai kelemahan karena hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, ternyata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Tabel 1.2 Tabel daftar unsur oktaf Newlands Sifat Li mirip dengan sifat Na, K, Cu, Rb, Ag, dan Cs. Sifat Be mirip dengan sifat Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, dan Hg.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 9 C. Sistem periodik Mendeleev Kemudian pada tahun 1869, seorang sarjana asal Rusia bernama Dmitri Ivanovich Mendeleev, berdasarkan pengamatannya terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifatsifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya dan persamaan sifat. Artinya, jika unsurunsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal, yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya, disebut periode. Sistem periodik Mendeleev ini mempunyai kelemahan dan juga keunggulan. Kelemahan sistem ini adalah penempatan beberapa unsur tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya. Selain itu masih banyak unsur yang belum dikenal. Sedangkan keunggulan sistem periodik Mendeleev adalah bahwa Mendeleev berani mengosongkan beberapa tempat dengan keyakinan bahwa masih ada unsur yang belum dikenal (James E. Brady, 1990). Tabel 1.3 Tabel Periodik Mendeleev D. Sistem Periodik Modern Kurang lebih 45 tahun berikutnya, tepatnya pada tahun 1914, Henry G. Moseley (1887 – 1915) menemukan bahwa urutan unsur dalam sistem periodik sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur. Penempatan telurium (Ar = 128) dan
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 10 iodin (Ar = 127) yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatif, ternyata sesuai dengan kenaikan nomor atomnya (nomor atom Te = 52; I = 53). Jadi, sifat periodik lebih tepat dikatakan sebagai fungsi nomor atom. Sistem periodik unsur modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Sistem periodik unsur modern merupakan penyempurnaan dari sistem periodik Mendeleev. Tabel 1.4 Tabel Periodik Modern Susunan Sistem Periodik Unsur Modern Sistem periodik unsur modern yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang, terdiri atas 7 periode dan 8 golongan. Periode 1, 2, dan 3 disebut periode pendek karena berisi sedikit unsur, sedangkan periode lainnya disebut periode panjang. Golongan terbagi atas golongan A dan golongan B. Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan B terletak antara golongan IIA dan IIIA. Golongan B mulai terdapat pada periode 4. Dalam sistem periodik unsur yang terbaru, golongan ditandai dengan golongan 1 sampai dengan golongan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini, maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai dengan golongan 12.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 11 a. Periode Periode Sistem periodik unsur modern mempunyai 7 periode. Unsur-unsur yang mempunyai jumlah kulit yang sama pada konfigurasi elektronnya, terletak pada periode yang sama. Nomor periode = jumlah kulit b. Golongan Sistem periodik unsur modern mempunyai 8 golongan utama (A). Unsurunsur pada sistem periodik modern yang mempunyai elektron valensi (elektron kulit terluar) sama pada konfigurasi elektronnya, maka unsur-unsur tersebut terletak pada golongan yang sama (golongan utama/A). Nomor golongan = jumlah elektron valensi 1.2 SIFAT-SIFAT KEPERIODIKAN UNSUR Atom merupakan bagian terkecil dari unsur sehingga dapat disimpulkan bahwa sifat suatu unsur ditentukan oleh keadaan dari atom-atom penyusun unsur tersebut. Atom tersusun dari inti atom (proton dan neutron) yang dikelilingi oleh elektron. Proton, neutron dan elektron dari atom apa saja yang mempunyai sifat yang sama. Hal yang membedakan sifat atom dan juga unsur adalah bagaimana elektron-elektron di sekitar inti tersusun. Berdasarkan pemikiran tersebut, maka konfigurasi elektron suatu atom menentukan sifat dari unsur. Oleh karena itu, unsur-unsur dengan konfigurasi elektron yang mirip akan mempunyai sifat yang mirip. Bertolak dari pemikiran tersebut, apabila dihubungkan dengan letak unsur dalam sistem periodik, sifat keperiodikan unsur dapat dijelaskan sebagai berikut. a. Unsur-unsur yang terdapat pada golongan yang sama mempunyai kemiripan konfigurasi elektron sehingga unsur yang segolongan mempunyai sifat yang mirip. b. Unsur-unsur yang terdapat dalam satu periode dari kiri ke kanan konfigurasi elektronnya berubah secara teratur. hal ini berakibat pada perubahan sifat
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 12 unsur secara teratur Sehingga unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan mempunyai sifat yang berubah secara teratur. Hampir semua unsur di alam ditemukan dalam bentuk senyawanya. Hal ini disebabkan unsur itu belum stabil sehingga mudah bereaksi dengan unsur lainnya. Kereaktifan suatu unsur bergantung pada harga jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektronnya, dan keelektronegatifan. Keteraturan harga-harga tersebut dalam tabel periodik merupakan keperiodikan sifat unsur (Devi dkk, 2009: 29). A. Jari-Jari Atom Jari-jari Atom merupakan jarak dari pusat atom (inti atom) sampai kulit elektron terluar yang ditempati elektron. Panjang pendeknya jari-jari atom ditentukan oleh dua faktor, yaitu sebagai berikut. 1) Jumlah kulit elektron Semakin banyak jumlah kulit yang dimiliki oleh suatu atom, maka semakin panjang jari-jari atomnya. Contoh: Jari-jari atom natrium lebih panjang dari jari-jari atom litium karena jumlah kulit yang dimiliki atom natrium lebih banyak dari atom litium. 2) Muatan inti atom Bila jumlah kulit dari luar atom sama banyak, maka yang berpengaruh terhadap panjangnya jari-jari atom adalah muatan inti atom. Semakin besar muatan intinya, gaya tarik inti atom terhadap elektron lebih kuat sehingga elektron lebih mendekat ke inti atom. Contoh: 11Na = 2 8 1
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 13 17Cl = 2 8 7 Kedua atom ini mempunyai jumlah kulit yang sama banyak (3 kulit), tetapi nomor atom Cl (17) lebih besar dibandingkan nomor atom Na (11) sehingga gaya tarik inti atom Cl lebih kuat daripada Na. Akibatnya, jarijari atom Cl lebih pendek daripada Na. Berikut ini tabel yang memuat jari-jari atom dari beberapa unsur. Table 1.1 jari-jari atom beberapa unsur Dari tabel tersebut, terlihat ada kecenderungan bahwa jari-jari atom dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin pendek sedangkan jari-jari atom unsur segolongan dari atas ke bawah semakin panjang. Kecenderungan tersebut diakibatkan oleh adanya gaya tarik inti terhadap elektron dan jumlah kulit elektron. Dalam satu periode dari kiri ke kanan muatan inti semakin bertambah, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya, gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kuat sehingga menyebabkan jarak elektron kulit terluar dengan inti semakin dekat.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 14 Gambar 1.1 kecenderungan perubahan jari-jari atom Dalam satu golongan semakin ke bawah, jumlah kulitnya semakin banyak. Meskipun dalam hal ini jumlah muatan inti semakin banyak, tetapi pengaruh bertambahnya jumlah kulit lebih besar daripada pengaruh muatan inti. Akibatnya, jarak elektron kulit terluar terhadap inti semakin jauh. Kecenderungan perubahan jari-jari atom unsur-unsur seperiode dan unsurunsur segolongan semakin jelas bila diperhatikan pada grafik ke periodikan jarijari atom. Jari-jari atom menunjukkan besarnya volume atom tersebut. Keperiodikan volume atom dapat digunakan sebagai gambaran sifat keperiodikan jari-jari atom. B. Energi Ionisasi Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang terikat paling lemah oleh suatu atom-atom atau ion dalam wujud gas. Elektron yang terikat paling lemah dari suatu atom adalah elektron yang terdapat pada kulit terluar. Contoh: Na(g) → Na+ (g) + e- E i = 495,9 kj/mol Mg(g) → Mg+ (g) + e- E i = 737,7 kj/mol Besarnya energi ionisasi merupakan ukuran mudah tidaknya elektron terlepas dari atom, atau kuat tidaknya elektron terikat oleh inti atom. Semakin
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 15 besar energi ionisasinya, semakin sukar elektron terlepas dari atom. Sebaliknya, semakin kecil energi ionisasinya, semakin mudah elektron terlepas dari atom. Contoh di atas menunjukkan bahwa energi sebesar 495,9 kJ diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron dari atom gas natrium, sedangkan untuk melepaskan sebuah elektron dari atom gas magnesium diperlukan 737,7 kJ. Hal ini menunjukkan bahwa logam natrium lebih mudah melepaskan elektron daripada logam magnesium. Jari-jari atom Na adalah 186 A dan jari-jari atom Mg 160 A. Dengan demikian, besarnya energi ionisasi suatu atom dipengaruhi oleh ukuran jari-jari atomnya atau jarak elektron pada kulit terluar dengan inti atom. Semakin panjang jari-jari atom, semakin jauh jarak elektron terhadap inti sehingga gaya tarik inti terhadap elektron lemah. Oleh karena itu, dibutuhkan energi yang rendah untuk melepas elektronnya. Jadi, dapat disimpulkan semakin panjang jari-jari atom, semakin kecil energi ionisasinya. Kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur dalam sistem periodic, dapat dilihat pada gambar 1.2 dan tabel 1.2 berikut. Gambar 1.2 Grafik kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 16 Table 1.2 Energi ionisasi pertama unsur-unsur golongan utama 9kJ/mol) Dari data tersebut, terlihat bahwa energi ionisasi unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan cenderung semakin besar dan energi ionisasi unsurunsur segolongan dari atas ke bawah semakin kecil. C. Afinitas Elektron Tidak semua atom unsur mudah melepaskan elektron, tetapi ada sebagian atom-atom unsur yang justru cenderung lebih mudah menarik elektron. Bila energi ionisasi merupakan energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron, maka afinitas elektron adalah besarnya energi yang dihasilkan atau dilepaskan apabila suatu atom menarik sebuah elektron. Afinitas elektron dapat digunakan sebagai ukuran mudah tidaknya suatu atom menangkap elektron. Semakin besar energi yang dilepas (afinitas elektron), semakin besar pula kecenderungan atom tersebut menarik elektron dan menjadi ion negatif. Contoh: Cl(g) + e- → Cl- (g) Afinitas elektron = 352,4 kJ
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 17 Nilai afinitas elektron suatu unsur sukar ditentukan, apalagi bila unsur tersebut sukar menangkap elektron. Tabel 1.3 menunjukkan nilai afinitas elektron beberapa unsur yang sudah diketahui. Table 1.3 Nilai afinitas elektron beberapa unsur (kJ/mol) Tanda (-) artinya energi dilepas Kecenderungan afinitas elektron menunjukkan pola yang sama dengan pola kecenderungan energi ionisasi. D. Keelektronegatifan Dengan adanya kesulitan dalam pengukuran afinitas elektron untuk semua unsur, maka para ahli kimia menciptakan besaran baru yang dapat menggantikan nilai afinitas elektron, yaitu keelektronegatifan atau elektronegativitas. Keelektronegatifan atau elektronegativitas adalah kecenderungan suatu atom dalam menarik pasangan elektron yang digunakan bersama dalam membentuk ikatan. Gambar 1.3 Nilai keelektronegatifan unsur-unsur dalam sistem periodik
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 18 Semakin besar nilai keelektronegatifan suatu atom, semakin mudah bagi atom tersebut untuk menarik pasangan elektron ikatan, atau gaya tarik elektron dari atom tersebut semakin kuat. Dengan demikian, pola kecenderungannya akan sama dengan afinitas elektron. Keelektronegatifan mempunyai makna yang berlawanan dengan energi ionisasi karena semakin mudah suatu atom melepaskan elektron berarti semakin sukar dalam menarik elektron dan sebaliknya. Skala keelektronegatifan tidak mempunyai satuan karena nilainya didasarkan kepada gaya tarik suatu atom pada elektron relatif terhadap gaya tarik atom lainnya pada elektron. LATIHAN 1. Apakah tujuan para ahli kimia mengelompokkan unsur-unsur? 2. Berdasarkan apakah Moseley menyempurnakan sistem periodik Mendeleev? 3. Jelaskan kelebihan dan kelemahan dari perkembangan tabel periodik! 4. Bagaimana kecenderungan sifat-sifat keperiodikan unsur dalam satu golongan dan periode? 5. Jelaskan bagaimana hubungan antara nomor atom dengan sifat keperiodikan unsur!
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 19 RANGKUMAN Sistem periodik unsur merupakan sistem pengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan nomor atom, dan dikelompokkan ke dalam golongan dan periode. Beberapa perkembangan tabel periodik yaitu Triade Dobereiner, Teori Oktaf Newlands, sistem periodik Mendeleev, dan sistem periodik Modern. Jari-jari Atom merupakan jarak dari pusat atom (inti atom) sampai kulit elektron terluar yang ditempati elektron. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin pendek sedangkan dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin panjang Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang terikat paling lemah oleh suatu atom-atom atau ion dalam wujud gas. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin besar, sedangkan dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin kecil. Afinitas elektron adalah besarnya energi yang dihasilkan atau dilepaskan apabila suatu atom menarik Sebuah elektron. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin besar, sedangkan dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin kecil. Keelektronegatifan atau elektronegativitas adalah kecenderungan suatu atom dalam menarik pasangan elektron yang digunakan bersama dalam membentuk ikatan. Dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin besar sedangkan dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin kecil.
Modul Kimia Kelas X MIPA. KD 3.4 20 DAFTAR PUSTAKA Utami, B., Agung, N.C.S., Lina, M., Sri, Y., &Bakti, M. (2009). Kimia 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Devi, P. K., Siti, K., Masmiani., & Hasmiati, S. (2009). Kimia 1 Kelas X SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Sudarmo, Unggul. (2013). Kimia 1 untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Erlangga.