Laporan Praktikum Sistem Periodik Unsur Kimia

Praktikum sistem periodik unsur bertujuan untuk mengenal unsur halogen dan ion halida, mempelajari kekuatan oksidasi relatif unsur-unsur halogen, dan mempelajari keperiodikan sifat logam-logam alkali dan alkali tanah. Beberapa hal yang dipelajari dari praktikum yaitu sifat-sifat keperiodikan unsur, reaksi dengan air, reaksi nyala, reaksi pengendapan, kelarutan senyawa logam alkali tanah.

PRAKTIKUM TEORI STRUKTUR ATOM

“SISTEM PERIODIK UNSUR”

 

A. Tujuan

1. Mengenal unsur halogen dan ion halida
2. Mempelajari kekuatan oksidasi relatif unsur-unsur halogen
3. Mempelajari keperiodikan sifat logam-logam alkali dan alkali tanah

B. Dasar Teori

1. Sistem Periodik

Sistem periodik adalah susunan berkala yang menggambarkan letak, keadaan, periodik, dan golongan dari unsur-unsur kimia. Sistem periodik disusun berdasarkan kenaikan nomor atom (jumlah proton atom muatan inti). Sistem periodik dibagi menjadi periode dan golongan. Periode merupakan unsur-unsur yang terletak dalam baris horizontal (mendatar). Golongan merupakan unsur-unsur yang terletak dalam kolom vertikal (ke atas). Sistem periodik unsur merupakan sifat suatu unsur yang berhubungan dengan letak unsur dalam tabel periodik (Widayanto, 2006).

• Penggolongan Unsur-unsur Kimia  

2. Sifat Periodik Unsur

Berdasarkan sifat atom yang berhubungan langsung dengan struktur atom. Sifat periodik mencakup jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronegatifan. Sifat fisis mencakup kerapatan, titik didih, titik leleh, dan daya hantar listrik. Sifat-sifat periodik unsur dibagi menjadi empat macam antara lain:

a. Jari-jari Atom

Jari-jari atom suatu logam merupakan setengah jarak antara dua inti pada atom-atom yang berdekatan. Jari-jari atom untuk unsur yang berupa molekul diatomic adalah setengah jarak antara initi dua atom dalam molekul tertentu. Jari-jari atom bertambah dari atas ke bawah untuk satu golongan, sedangkan dalam satu periode jari-jari atom berkurang dari kiri ke kanan. Jari-jari atom ditentukan oleh bagaimana kuatnya elektron kulit bagian luar ditahan oleh inti. Semakin besar muatan inti efektif, semakin kuat elektron akan ditahan dan semakin kecil jari-jari atomnya (Chang, 2004).

 

b. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan suatu elektron dari atom berwujud gas pada keadaan dasarnya. Besarnya energi ionisasi merupakan ukuran usaha yang diperlukan untuk memaksa satu atom untuk melepaskan elektronnya. Semakin besar energi ionisasi, semakin sulit untuk melepaskan elektronnya. Peningkatan energi ionisasi pertama dari kiri ke kanan dalam satu periode dan dari bawah ke atas dalam satu golongan (Chang, 2004).

 

c. Afinitas Elektron

Afinitas elektron merupakan negatif dari perubahan energi yang terjadi ketika satu elektron diterima oleh suatu unsur dalam keadaan gas. Afinitas elektron sulit diukur karena anion-anion berbagai unsur bersifat tidak stabil. Nilai afinitas elektron menjadi semakin positif dari kiri ke kanan dalam satu periode. Nilai afinitas elektron sedikit bervariasi dalam golongan tertentu (Chang, 2004).

 

d. Keelektronegatifan

Keelektronegatifan merupakan kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatan kimia. Unsur dengan keelektronegatifan tinggi memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk menarik elektron dari pada unsur dengan keleektronegatifan lebih rendah. Keleektronegatifan meningkat dari kiri ke kanan dalam satu periode. Keelektronegatifan berkurang dari atas ke bawah dalam satu golongan (Chang, 2004)

Penyebab perbedaan sifat periodik unsur diantaranya yaitu perbedaan nomor atom, perbedaan konfigurasi elektron, perbedaan muatan inti efektif suatu unsur, jarak antara elektron terluar ke inti, dan perbedaan jumlah kulit (Sugiyarto, 2010)

3. Kereaktifan

Kereaktifan adalah suatu kemampuan unsur untuk bereaksi. Kereaktifan dalam satu golongan semakin ke bawah semakin reaktif karena semakin mudah melepaskan elektron. Unsur yang bukan logam dalam satu golongan semakin ke bawah akan semakin kurang kereaktifannya karena semakin sulit untuk menangkap elektron. Kereaktifan suatu unsur tergantung pada kecenderungan melepas elektron atau menarik elektron sehingga unsur logam yang paling reaktif adalah golongan VII A (halogen). Kereaktifan dalam satu periode dimulai pada golongan VII A kemudian semakin melemah saat ke arah kiri. Golongan yang tidak reaktif adalah golongan VIII A (Widayanto, 2006).

4. Logam Ca dan Mg

Gas yang terbentuk di dalam reaksi dengan air adalah gas hidrogen (H₂). Persamaan reaksi ketika Ca direaksikan dengan air sebagai berikut:

Ca_(s) + 2H_2­O_(l) -> Ca(OH)_2(aq) + H_2(g)

Persamaan reaksi ketika Mg direaksikan dengan air sebagai berikut:

Mg_(s) + 2H_2­O_(l) -> Mg(OH)_2(aq) + H_2(g)

Cara untuk mengetahui jenis gas yang dihasilkan adalah saat Mg dan Ca direaksikan dengan air maka akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen. Gas hidrogen merupakan gas yang mudah terbakar sehingga saat didekatkan dengan nyala api, maka nyala api semakin besar (Widayanto, 2006).

5. Indikator pp

Fenolftalein (indikator pp) termasuk ke dalam senyawa golongan ftalein yang bersifat asam lemah. Ftalein mempunyai pH 8,3-10. Sedangkan jika pH 8,3 maka indikator fenoltalein tidak akan memberi warna dimana larutan tidak berwarna pada pH>10. Indikator pp memberikan warna menjadi merah dengan adanya ion beresonansi yang akan memberikan warna merah. Penambahan basa alkali berlebih menyebabkan warna yang semula dihasilkan menghilang karena terbentuknya struktur baru (Basset, 1994).

•  5 Metode Identifikasi Asam Basa Netral dan Garam

C. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah tabung reaksi, rak tabung reaksi, gelas beaker 25 mL, pipet ukur 10 mL, pipet ukur 1 mL, bunsen spirtus, penjepit tabung reaksi, penutup karet (berselang), kawat nikrom, korek api, amplas, label, dan botol akuades. Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah logam Mg dan Ca, indikator pp, akuades, larutan LiCl, MgCl₂, NaCl, SrCl₂, BaCl₂, HCl pekat, larutan iod, larutan kanji, larutan Ca(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂, Ba(NO₃)₂, (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M, (NH₄)₂SO₄ 0,1M, dan K₂CrO₄ 0,1M.

 

D. Cara Kerja

Percobaan pertama yaitu pengenalan golongan alkali dan alkali tanah melalui tiga perlakuan. Perlakuan pertama yaitu reaksi dengan air dimana padatan Ca maupun Mg direaksikan dengan air dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Lalu ditetesi dengan indikator pp dan diamati perubahan yang terjadi. Perlakuan kedua yaitu reaksi nyala dengan cara kawat nikrom terlebih dahulu dibersihkan menggunakan larutan HCl pekat hingga tidak berwarna dalam nyala. Kemudian kawat nikrom dicelupkan pada beberapa larutan yakni LiCl, MgCl₂, NaCl, SrCl₂, dan BaCl₂ lalu dibakar menggunakan bunsen spirtus diamati warnanya dalam nyala. Perlakuan ketiga yaitu kelarutan senyawa logam alkali dan alkali tanah dengan cara masing-masing larutan Ca(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂, Ba(NO₃)₂ dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian ditetesi larutan (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M, (NH₄)₂SO₄ 0,1M, dan K₂CrO₄ 0,1M.

 

Percobaan kedua yaitu pengenalan halogen dengan cara larutan iod dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian ditetesi larutan kanji dan diamati perubahan warna yang terjadi.

 

E. Data Hasil Pengamatan

1. Pengenalan golongan alkali dan alkali tanah

    a.    Reaksi dengan air

No	Padatan Ca	Padatan Mg
1.	Padatan tenggelam di dasar tabung reaksi	Padatan mengambang di atas permukaan air
2.	Terdapat gelembung gas di sekitar padatan	Terdapat gelembung gas di sekitar padatan
3.	Gelembung yang dihasilkan lebih banyak	Gelembung yang dihasilkan lebih sedikit
4.	Larut dalam air	Tidak larut dalam air
5.	Perubahan warna dari tidak berwarna menjadi merah muda	Tidak terjadi perubahan warna

    b. Reaksi nyala

No.	Larutan	Warna Nyala
1.	LiCl	Merah
2.	MgCl2	Orange
3.	NaCl	Orange
4.	SrCl2	Merah
5.	BaCl2	Merah ke orangean

    c. Kelarutan senyawa logam alkali tanah

    1. Dengan larutan (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M

No.	Larutan	Jumlah Tetesan	Perubahan
1.	Ca(NO3)2 0,1M	7	Terbentuk endapan putih
2.	Sr(NO3)2 0,1M	5	Terbentuk endapan putih
3.	Ba(NO3)2 0,1M	6	Terbentuk endapan putih

     

    2. Dengan larutan (NH₄)₂SO₄ 0,1M

No.	Larutan	Jumlah Tetesan	Perubahan
1.	Ca(NO3)2 0,1M	20	Tidak terbentuk endapan putih
2.	Sr(NO3)2 0,1M	19	Terbentuk endapan putih
3.	Ba(NO3)2 0,1M	8	Terbentuk endapan putih

     

    3. Dengan larutan K₂CrO₄ 0,1M

No.	Larutan	Jumlah Tetesan	Perubahan
1.	Ca(NO3)2 0,1M	20	Tidak terbentuk endapan putih
2.	Sr(NO3)2 0,1M	20	Tidak terbentuk endapan putih
3.	Ba(NO3)2 0,1M	6	Terbentuk endapan putih

 

2. Pengenalan halogen

Larutan iod yang ditetesi larutan kanji sebanyak dua tetes menghasilkan perubahan warna larutan dari warna cokelat menjadi warna hitam pekat.

F. Pembahasan

Percobaan yang dilakukan berjudul “Sistem Periodik Unsur”. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengenal unsur halogen dan ion halida, mempelajari kekuatan oksidasi relatif unsur-unsur halogen, dan mempelajari keperiodikan sifat logam-logam alkali dan alkali tanah. Tujuan pertama yaitu pengenalan unsur halogen dan ion halida digunakan untuk mengetahui ada tidaknya unsur halogen pada suatu larutan yang dibuktikan dengan prinsip uji larutan kanji. Tujuan yang kedua yaitu mempelajari kekuatan oksidasi relatif unsur-unsur halogen yakni seberapa besar kecenderungan suatu unsur untuk menarik elektron. Tujuan yang ketiga yaitu pengenalan keperiodikan sifat logam-logam alkali dan alkali tanah yang dapat dibuktikan melalui tiga percobaan yaitu reaksi dengan air, reaksi nyala, dan kelarutan senyawa logam alkali tanah.

Percobaan pertama yaitu pengenalan golongan alkali tanah dengan menggunakan prinsip kerja reaksi dengan air. Percobaan ini menggunakan logam Ca dan logam Mg untuk direaksikan dengan air. Padatan Ca direaksikan dengan air menghasilkan persamaan reaksi sebagai berikut:

Ca_(s) + 2H_2­O_(l) -> Ca(OH)_2(aq) + H_2(g)

Gelembung gas yang dihasilkan dari reaksi antara padatan Ca dengan air adalah gas hidrogen (H₂). Tabung reaksi yang berisi padatan Ca dan air kemudian ditetesi indikator pp sebanyak dua tetes menghasilkan perubahan warna dari tidak berwarna menjadi warna merah muda. Perubahan warna yang terjadi menunjukkan sifat basa pada suatu reaksi. Sifat basa yang dihasilkan dari reaksi antara padatan Ca dengan air dapat dilihat dari produk yang dihasilkan yaitu Ca(OH)₂.

Padatan Mg yang direaksikan dengan air mengapung di atas permukaan air dan menghasilkan gelembung gas di sekitar padatan Mg. padatan Mg direaksikan dengan air menghasilkan persamaan reaksi sebagai berikut:

Mg_(s) + 2H_2­O_(l) -> Mg(OH)_2(aq) + H_2(g)

Gelembung gas yang dihasilkan dari reaksi antara padatan Mg dengan air adalah gas hidrogen (H₂). Tabung reaksi yang berisi padatan Mg dan air kemudian ditetesi indikator pp sebanyak tiga tetes tidak menghasilkan perubahan warna. Hal ini tidak sesuai dengan teori dan persamaan reaksi yang menyatakan bahwa ketika Mg bereaksi dengan air menghasilkan Mg(OH)₂ yang bersifat basa dan jika ditetesi indikator pp akan menghasilkan perubahan warna menjadi ungu. Hal ini terjadi karena kurang bersihnya saat pengamplasan logam Mg dan kurang teliti dalam mengamati perubahan warna yang terjadi.

Percobaan kedua yaitu pengenalan logam alkali dan alkali tanah dengan menggunakan prinsip reaksi nyala. Reaksi nyala digunakan untuk mengetahui warna-warna dari unsur alkali dan alkali tanah. Kawat nikrom yang digunakan untuk reaksi nyala terlebih dahulu dibersihkan dengan larutan HCl dan dibakar hingga tidak tampak warna lain pada nyala. Pembakaran kawat nikrom dengan HCl bertujuan untuk membersihkan kawat nikrom dari kotoran yang menempel. Kawat nikrom yang sudah dibersihkan kemudian dicelupkan ke dalam larutan sampel yang ingin diuji. Larutan sampel yang akan diuji adalah LiCl, MgCl₂, NaCl, SrCl₂, dan BaCl₂. Pada reaksi nyala LiCl, kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan LiCl lalu dibakar pada spirtus nyala api yang terlihat adalah merah. Warna merah dari nyala api larutan LiCl sesuai dengan teori yang ada. Pada reaksi nyala MgCl₂, kawat nikrom terlebih dahulu dicelupkan ke dalam larutan HCl dan dibakar hingga tidak tampak warna lain pada nyala. Kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan MgCl₂ lalu dibakar pada spirtus nyala api yang terlihat adalah orange.

Warna orange dari nyala api larutan MgCl₂ tidak sesuai dengan teori yang ada yaitu warna putih. Pada reaksi nyala NaCl, kawat nikrom terlebih dahulu dicelupkan ke dalam larutan HCl dan dibakar hingga tidak tampak warna lain pada nyala. Kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan NaCl lalu dibakar pada spirtus nyala api yang terlihat adalah orange. Warna orange dari nyala api larutan NaCl tidak sesuai dengan teori yang ada yaitu warna kuning. Pada reaksi nyala SrCl₂, kawat nikrom terlebih dahulu dicelupkan ke dalam larutan HCl dan dibakar hingga tidak tampak warna lain pada nyala. Kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan SrCl₂ lalu dibakar pada spirtus nyala api yang terlihat adalah merah. Warna merah dari nyala api larutan SrCl₂ sesuai dengan teori yang ada. Pada reaksi nyala BaCl₂, kawat nikrom terlebih dahulu dicelupkan ke dalam larutan HCl dan dibakar hingga tidak tampak warna lain pada nyala. Kawat nikrom dicelupkan ke dalam larutan BaCl₂ lalu dibakar pada spirtus nyala api yang terlihat adalah merah keorangean. Warna orange dari nyala api larutan BaCl₂ tidak sesuai dengan teori yang ada yaitu warna hijau.

Perbedaan warna nyala yang dihasilkan dengan teori yang telah ada terjadi karena kurang teliti dalam mengamati warna nyala yang dihasilkan dan tingkat pengamatan dalam percobaan yang berbeda-beda. Penyebab yang lain adalah saat proses pembersihan kawat nikrom menggunakan larutan HCl kurang bersih sehingga masih menempel senyawa-senyawa lain dalam kawat nikrom. Hal tersebut menimbulkan ketidak akuratan dalam reaksi nyala yang dihasilkan dari beberapa sampel larutan yang diuji menyebabkan perbedaan warna dari hasil pengamatan dengan teori.

Unsur alkali dan alkali tanah yang memberikan warna-warna khas bila dibakar karena setiap atom memiliki konfigurasi yang berbeda-beda serta karakteristik dari golongan tersebut. Warna nyala tersebut disebabkan oleh perbedaan energi antara subkulit s dan p yang sesuai dengan panjang gelombang cahaya tampak. Ketika unsur dikenai pi, elektron yang terluar akan tereksitasi dan melompat ke elektron dengan orbital yang lebih tinggi. Elektron kemudian jatuh dan memancarkan energi dalam bentuk cahaya.

Percobaan ketiga yaitu kelarutan senyawa logam alkali tanah dengan menggunakan prinsip pengendapan. Larutan yang digunakan adalah Ca(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂, dan Ba(NO₃)₂. Perlakuan pertama adalah larutan ditetesi dengan larutan (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M. Larutan Ca(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M sebanyak 7 tetes terbentuk endapan putih dan larutan menjadi keruh. Larutan Sr(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M sebanyak 5 tetes terbentuk endapan putih dan larutan menjadi keruh. Larutan Ba(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂C₂O₄ 0,1M sebanyak 6 tetes terbentuk endapan putih. Persamaan reaksi yang terjadi pada perlakuan pertama adalah:

Ca(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂C₂O_4(aq) -> CaC₂O_4(s) + 2NH₄NO_3(aq)

Sr(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂C₂O_4(aq) -> SrC₂O_4(s) + 2NH₄NO_3(aq)

Ba(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂C₂O_4(aq) -> BaC₂O_4(s) + 2NH₄NO_3(aq)

Perlakuan kedua adalah larutan sampel ditetesi dengan larutan (NH₄)₂SO₄ 0,1M. Larutan Ca(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂SO₄ 0,1M sebanyak 20 tetes tidak terbentuk endapan. Larutan Sr(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂SO₄ 0,1M sebanyak 19 tetes terbentuk endapan putih. Larutan Ba(NO₃)₂ setelah ditetesi (NH₄)₂SO₄ 0,1M sebanyak 8 tetes terbentuk endapan putih. Persamaan reaksi yang terjadi pada perlakuan pertama adalah:

Ca(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂SO_4(aq) -> CaSO_4(aq) + 2NH₄NO_3(aq)

Sr(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂SO_4(aq) -> SrSO_4(s) + 2NH₄NO_3(aq)

Ba(NO₃)_2(aq) + (NH₄)₂SO_4(aq) -> BaSO_4(s) + 2NH₄NO_3(aq)

Perlakuan kedua adalah larutan sampel ditetesi dengan larutan K₂CrO₄ 0,1M. Larutan Ca(NO₃)₂ setelah ditetesi K₂CrO₄ 0,1M sebanyak 20 tetes tidak terbentuk endapan dan larutannya berwarna kuning. Larutan Sr(NO₃)₂ setelah ditetesi K₂CrO₄ 0,1M sebanyak 20 tetes tidak terbentuk endapan dan larutannya berwarna kuning. Larutan Ba(NO₃)₂ setelah ditetesi K₂CrO₄ 0,1M sebanyak 6 tetes terbentuk endapan kuning dan larutannya berwarna kuning. Persamaan reaksi yang terjadi pada perlakuan pertama adalah:

Ca(NO₃)_2(aq) + K₂CrO_{4 (aq)} -> CaCrO_4(aq) + 2KNO_3(aq)

Sr(NO₃)_2(aq) + K₂CrO_{4 (aq)} -> CaCrO_4(aq) + 2KNO_3(aq)

Ba(NO₃)_2(aq) + K₂CrO_{4 (aq)} -> CaCrO_4(s) + 2KNO_3(aq)

Percobaan keempat yaitu pengenalan halogen. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan larutan iod. Larutan iod kemudian ditetesi dengan larutan kanji sebanyak dua tetes menghasilkan perubahan warna larutan dari cokelat menjadi hitam pekat. Perubahan warna terjadi karena ketika larutan iod ditambah dengan larutan kanji akan menghasilkan senyawa kompleks sehingga menimbulkan perubahan warna. Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut:

I_2(aq) + Kanji_(aq) -> senyawa kompleks hitam pekat_(aq)

 

G. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan Sistem Periodik Unsur dapat disimpulkan bahwa:

1. Pengenalan unsur halogen dan ion halida dapat dipelajari dengan menggunakan larutan kanji. Larutan iod yang berwarna cokelat berubah menjadi hitam pekat setalah ditetesi larutan kanji.

2. Kekuatan oksidasi relatif unsur-unsur halogen memiliki enam tingkat oksidasi kecuali flourin yang hanya memiliki dua macam tingkat oksidasi 0 dan -1. Selain unsur flourin memiliki tingkat oksidasi +1, +3, +5, dan +7.

3. Keperiodikan sifat-sifat logam alkali dan alkali tanah dapat diuji dengan reaksi nyala yang akan menimbulkan warna khas dari masing-masing unsur. Selain dengan reaksi nyala, dapat juga dengan uji kelarutan senyawa logam alkali dan alkali tanah yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar tingkat kelarutan dari logam alkali dan alkali tanah. Pada unsur-unsur ini, jari-jari atom logam dari atas ke bawah semakin besar sedangkan energi ionisasi dan keelektronegatifannya semakin kecil dari atas ke bawah.

H. Daftar Pustaka

• Basset, dkk. 1991. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Buku Kedokteran EGC.
• Chang, R. 2004. Kimia Dasr Jilid I. Jakarta: Erlangga.
• Sugiyarto. 2010. Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: Graha Ilmu.
• Widayanto, H. 2006. Kimia. Jakarta: Gramedia.

Berbagi :