Kimia Unsur

Pengantar Kimia Unsur

Lebih dari 100 kimia unsur telah dikenal dan diidentifikasi. Masing-masing unsur memiliki karakteristik tersendiri. Unsur-unsur tersebut umumnya terdapat di alam, meskipun juga ada beberapa unsur yang merupakan unsur buatan. Sebagian kecil dari unsur tersebut ditemukan dalam bentuk unsur bebas, seperti misalnya argon, oksigen, nitrogen, dan belerang. Akan tetapi, sebagian besar dari unsur-unsur ditemukan dalam bentuk senyawa, seperti misalnya besi dalam hematit, aluminium dalam bauksit, mangan dalam pirolusit, dan lain-lain.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Minyak Bumi
Hukum Faraday
Struktur Atom

Bahan-bahan alam berbentuk padatan kristalin yang mengandung unsur atau senyawa tertentu dengan komposisi kimia yang spesifik disebut mineral. Contohnya, kalkopirit (CuFeS2) adalah mineral yang mengandung unsur tembaga, besi, dan belerang. Berbagai mineral dapat dijadikan sebagai sumber suatu unsur atau senyawa. Namun, tidak semua mineral cocok dijadikan sebagai sumber komersial. Sebagai contoh, magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), dan pirit (FeS2) merupakan mineral yang mengandung besi. Secara komersial, besi umumnya diperoleh dari pengolahan magnetit dan hematit. Pengolahan besi dari pirit cenderung sulit dan tidak ekonomis sehingga pirit kurang sesuai dijadikan sumber komersial dari besi. Mineral yang memiliki nilai komersial seperti magnetit dan hematit disebut bijih.

Oleh karena banyaknya kimia unsur yang ada di alam, unsur-unsur tersebut dikelompokkan berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat dalam sistem periodik unsur. Sebagai contoh, helium, neon, argon, kripton, xenon, dan radon dikelompokkan sebagai unsur-unsur gas mulia (golongan VIIIA) yang semuanya berwujud gas pada suhu ruang.

Sifat-sifat unsur dibedakan menjadi sifat atomik, sifat fisis dan sifat kimia. Sifat atomik meliputi konfigurasi elektron, jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, keelektronegatifan, dan tingkat oksidasi. Sifat fisis meliputi wujud, warna, bau, kerapatan, kekerasan, titik leleh, titik didih, daya hantar panas, dan daya hantar listrik. Sifat kimia meliputi kereaktifan, daya reduksi dan oksidasi, dan sifat keasaman.

Berikut akan dibahas sifat-sifat unsur dalam kelompok-kelompok unsur. Untuk melihat versi video dan dapat harga murah, silakan gunakan kode promosi Quipper dari StudioBelajar.com untuk dapat diskon Rp200.000.

Gas Mulia

Unsur-unsur golongan VIIIA yang terdiri dari helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn) disebut gas mulia. Disebut demikian karena pada suhu ruang wujudnya gas dan sifatnya sangat stabil (sukar bereaksi). Oleh karena sifatnya yang stabil, di alam gas mulia ditemukan dalam bentuk monoatomik (atom tunggal). Unsur-unsur gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat rendah. Titik didihnya hanya beberapa derajat Celcius di atas titik lelehnya. Titik leleh dan titik didih meningkat dari He ke Rn. Semua unsur gas mulia, kecuali radon, dapat ditemukan di udara pada atmosfer.

Halogen

Halogen adalah unsur-unsur golongan VIIA yang terdiri dari fluorin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I), dan astatin (At). Nama “halogen” berasal dari bahasa Yunani yang artinya pembentuk garam, karena unsur-unsur halogen dapat bereaksi dengan unsur-unsur logam membentuk senyawa-senyawa garam. Di alam, unsur-unsur halogen ditemukan dalam bentuk molekul unsur diatomik F2, Cl2, Br2, dan I2.

Titik leleh dan titik didih halogen meningkat seiring dengan kenaikan nomor atomnya. Pada suhu kamar, fluorin dan klorin berwujud gas, bromin berwujud zat cair yang mudah menguap, sedangkan iodin berwujud padatan yang mudah menyublim. Fluorin berwarna kuning muda, klorin berwarna kuning kebijauan, bromin berwarna merah kecoklatan, iodin padat berwarna hitam, sedangkan uap iodin berwarna ungu. Semua halogen berbau menusuk dan bersifat racun.

Halogen merupakan kelompok unsur nonlogam yang paling reaktif. Daya oksidasi halogen dari F2 ke I2 semakin berkurang; sebaliknya, daya reduksi ion halida dari F ke I semakin bertambah. Oleh karena itu, halogen yang berada lebih atas dalam sistem periodik dapat mengoksidasi halida yang di bawahnya, namun tidak berlaku sebaliknya.

Logam Alkali

Logam alkali adalah unsur-unsur golongan IA kecuali hidrogen (H), antara lain litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan fransium (Fr). Disebut alkali karena dapat bereaksi dengan air membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa. Logam alkali merupakan golongan logam yang paling reaktif, sehingga selalu ditemukan di alam dalam bentuk senyawanya. Kereaktifannya meningkat dari Li ke Fr. Senyawa-senyawa logam alkali umumnya mudah larut dalam air.

Logam-logam alkali bersifat lunak, ringan, dan mempunyai titik leleh dan titik didih yang relatif rendah. Unsur logam alkali dapat diidentifikasi dengan uji nyala di mana masing-masing unsur akan memberikan warna yang khas; Li: merah, Na: kuning, K: ungu muda, Rb: ungu, dan Cs: biru.

Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah adalah unsur-unsur golongan IIA yang terdiri dari berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Logam alkali tanah juga dapat bereaksi dengan air membentuk basa, tetapi lebih lemah dari logam alkali. Logam alkali tanah juga tergolong logam reaktif, namun kereaktifannya kurang jika dibanding dengan logam alkali seperiode. Selain itu, senyawa dari logam alkali tanah umumnya sukar larut dalam air dan banyak ditemukan di bawah tanah atau dalam bebatuan di kerak bumi. Identifikasi unsur logam alkali tanah dengan uji nyala akan memberikan warna khas; Be: putih, Mg: putih, kalsium: jingga, Sr: merah, dan Ba: hijau.

Unsur-unsur Periode Ketiga

Unsur-unsur periode ketiga terdiri dari logam (natrium, magnesium, dan aluminium), metaloid (silikon), dan nonlogam (fosforus, sulfur, klorin, dan argon). Kecenderungan sifat unsur-unsur periode ketiga dari kiri ke kanan, yaitu:

  • Jari-jari atom berkurang
  • Energi ionisasi cenderung bertambah
  • Keelektronegatifan bertambah, di mana unsur paling elektronegatif terletak pada golongan VIIA
  • Sifat logam berkurang dan sifat nonlogam bertambah
  • Daya oksidasi bertambah dan daya reduksi berkurang, di mana oksidator terkuat adalah F2 dan reduktor terkuat adalah Na
  • Titik leleh naik secara bertahap dari Na sampai Si (tertinggi) kemudian turun secara drastis
  • Struktur molekul
    Na, Mg, Al: kristal logam; Si: molekul kovalen raksasa; P4, S8: molekul poliatomik; Cl2: molekul diatomik; dan Ar: monoatomik.
  • Sifat asam bertambah dan sifat basa berkurang

Unsur-unsur Transisi Periode Keempat

Unsur-unsur transisi periode keempat terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn). Semua unsur tersebut merupakan unsur logam yang bersifat reduktor dengan titik leleh dan titik didih yang umumnya relatif tinggi. Selain itu, unsur-unsur transisi umumnya memiliki beberapa bilangan oksidasi dan dapat membentuk ion kompleks dan senyawa kompleks.

Pada umumnya unsur-unsur transisi periode keempat di alam terdapat dalam bentuk senyawanya, kecuali tembaga yang terdapat dalam bentuk unsur bebas maupun senyawanya. Unsur-unsur transisi maupun senyawanya umumnya dapat berfungsi sebagai katalis reaksi-reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup ataupun dalam industri. Senyawa-senyawa unsur-unsur transisi tersebut umumnya berwarna, kecuali senyawa dari Sc3+, Ti4+, dan Zn2+.

Contoh Soal Kimia Unsur dan Pembahasan

Unsur logam berikut yang memberikan nyala berwarna merah adalah …

a. magnesium
b. kalium
c. berilium
d. stronsium
e. barium

Jawab:

d. stronsium

Nyala magnesium dan berilium berwarna putih, kalium berwarna ungu muda, stronsium berwarna merah, dan barium berwarna hijau.

Kimia Unsur – Referensi

Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Housecroft, Catherine E. & Sharpe Alan G. 2012. Inorganic Chemistry (4th edition). Harlow: Pearson Education Limited
Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2008. Kimia SMA dan MA untuk Kelas XII Jilid 3. Jakarta: Esis
Purba, Michael. 2007. Kimia 3A untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga
Retnowati, Priscilla. 2006. SeribuPena Kimia SMA Kelas XII Jilid 3. Jakarta: Erlangga
Shriver, D., et al. 2014. Inorganic Chemistry (6th edition). New York: W.H. Freeman & Company

Materi: Kimia Unsur
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia FMIPA UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

  1. Bilangan Kuantum
  2. Sistem Koloid
  3. Isomer