Tabel periodik unsur adalah susunan unsur kimia dalam yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom. Tabel periodik unsur disusun untuk lebih memudahkan dalam mempelajari sifat-sifat unsur karena sistem penyusunannya dilakukan berdasarkan kesamaan sifat dari unsur-unsur tersebut.

Tabel periodik unsur moderen disusun karena adanya perbedaan tabel periodik unsur yang berlaku di wilayah amerika dan eropa. Tabel periodik ini memiliki perbedaan pada penomoran golongan. Pada Tabel periodik unsur Amerika dan Eropa, sistem penomoran dilakukan dengan sistem A dan B. Penomoran IA dan IIA (unsur golongan alkali dan alkali tanah) berlaku sama baik pada tabel periodik Amerika maupun Eropa. Perbedaan terjadi pada penomoron golongan unsur setelah golongan unsur alkali dan alkali tanah tersebut.

Gambar 1. Tabel Periodik sistem penomoran Amerika (Sebelum tahun 1988).

Gambar 2. Tabel Periodik sistem penomoran Eropa (Sebelum tahun 1988).

Pada penomoran tabel periodik dengan sistem penomoran Amerika, penomoran selanjutnya menggunakan nomor B untuk unsur trasisi dan Penomoran A untuk golongan unsur Utama (Gambar 1). Sedangkan penomoran tabel periodik dengan sistem penomoran Eropa, penomoran golongan transisi melanjutkan penomoran golongan unsur alkali dan alkali tanah, yaitu IIIA, dan seterusnya. Golongan unsur utama menggunakan sistem penomoran B (Gambar 2).

Gambar 3. Tabel Periodik Unsur Moderen berdasarkan sistem penomoran IUPAC (mulai tahun 1988).

Adanya perbedaan dalam kedua sistem penomoran tersebut, menyebabkan adanya kebingungan dalam memahami tabel periodik. Oleh karena itu IUPAC pada tahun 1988 menyepakati penomoran baru untuk Tabel periodik unsur dengan menggunakan angka Arab yaitu, 1, 2, 3, dan seterusnya hingga 18 (Gambar 3). Sistem inilah yang dikenal dengan istilah Tabel Periodik Unsur Moderen.

Ketiga Tabel periodik unsur dengan sistem penomoran berbeda tersebut, dapat digabungkan menjadi satu seperti terlihat pada Gambar 4. Pada Gambar 4 tersebut ditunjukkan adanya perbedaan sistem penomoran golongan unsur dengan warna yang berbeda.

Gambar 4. Tabel Periodik Unsur berdasarkan sistem penomoran Amerika, Eropa, dan IUPAC tahun 1988.

Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen dengan atom yang sangat elektronegatif (atom F, O, dan N). syarat utama terbentuknya suatu ikatan hidrogen adalah atom Hidrogen yang akan membentuk ikatan hidrogen harus terikat pada gugus atom F-H, O-H, dan N-H. atom hidrogen tersebut akan membentuk ikatan hidrogen dengan atom F, O, dan N dari gugus atom tersebut.

Untuk lebih jelasnya lihat penjelasan pada Gambar 1.

Gambar 1. Dua molekul H₂O yang terhubung dengan ikatan hidrogen (garis putus-putus).

Pada gambar 1 dapat dilihat bahwa terdapat dua molekul H₂O yang terhubung dengan ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terjadi antara atom O pada molekul H₂O dengan atom H pada molekul H₂O yang lainnya. Ikatan hidrogen tersebut ditandai dengan garis putus-putus pada gambar 1 tersebut. Pada molekul H₂O, atom O yang terikat dengan 2 atom H memiliki 2 pasang elektron bebas. Pasangan elektron bebas pada atom O tersebut yang akan berikatan membentuk ikatan hidrogen dengan atom hidrogen dari molekul H₂O lainnya.

Untuk memberikan pemahaman yang lebih baik, maka diberikan contoh ikatan hydrogen pada molekul lain seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Molekul air dan molekul etanol yang terhubung dengan ikatan hydrogen pada atom O dari H2O dan atom H dari etanol.

Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa molekul etanol (CH₃-CH₂-OH) berikatan hidrogen (garis putus-putus) dengan molekul H₂O (Air). Atom H pada gugus hidroksil (-OH) dari etanol berikatan hidrogen dengan atom O dari molekul H₂O.

Ikatan hidrogen yang terjadi antara molekul etanol dan molekul air, juga dapat terjadi seperti pada gambar 3. Ikatan hidrogen terbentuk antara atom O dari gugus hidroksil (-OH) dari etanol yang berikatan dengan atom H dari molekul H₂O.

Gambar 3. Molekul air dan molekul etanol yang terhubung dengan ikatan hidrogen pada atom H dari H₂O dan atom O dari etanol.

Donor dan akseptor ikatan hidrogen

Syarat terbentuknya ikatan hidrogen adalah adanya atom H yang terikat pada atom dengan keelektronegatifan yang tinggi yaitu atom F, O, dan N. jadi dibutuhkan atom H dan atom dengan keelektronegatifan yang tinggi yaitu F, O, dan N. Dari atom tersebut, yang bertindak sebagai donor ikatan hidrogen adalah atom H. sedangkan yang bertindak sebagai akseptor ikatan hidrogen adalah atom F, O, dan N.

Gambar 4. Dua molekul H₂O yang terhubung dengan ikatan hidrogen. Atom H sebagai donor ikatan hidrogen dan atom O sebagai akseptor ikatan hidrogen.

Sifat magnetik dari atom dikenal ada dua yaitu diamagnetik dan paramagnetik.

Untuk menentukan sifat magnetik dari suatu atom, kita dapat melihat konfigurasi elektron dari atom tersebut.

Atom yang memiliki pasangan elektron pada konfigurasi elektronnya, maka atom tersebut bersifat diamagnetik.

Sedangkan atom yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada konfigurasi elektronnya, maka atom tersebut bersifat paramagnetik.

Sebagai contoh kita lihat Fe dan Zn. Atom Fe memiliki nomor atom 26, sedangkan atom Zn memiliki nomor atom 30.

Konfigurasi elektron dari Fe dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan konfigurasi Zn dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 1. Konfigurasi elektron Fe

Berdasarkan gambar 1 terlihat bahwa Fe memiliki 4 elektron yang tidak berpasangan pada orbital 3d (lihat lingkaran merah pada gambar 1). Sedangkan Zn semua elektronnya telah berpasangan. Oleh karena itu, maka Fe memiliki sifat paramagnetik, sedangkan Zn memiliki sifat diamagnetik.

Gambar 2. Konfigurasi elektron Zn

Atom yang bersifat diamagentik tidak terpengaruh oleh medan magnet, sedangkan atom yang bersifat paramagnetik akan terpengaruh oleh medan magnet.

Isoelektronik adalah kation atau anion yang memiliki konfigurasi elektron yang sama. Logam Natrium dengan nomor atom 11 ketika melepaskan 1 elektron pada kulit terluarnya akan membentuk kation Na⁺ dengan jumlah elektron 10. Logam Magnesium dengan nomor atom 12 ketika melepaskan 2 elektron pada kulit terluarnya akan membentuk kation Mg²⁺ dengan jumlah elektron 10. Jadi kation Na⁺ dan Mg²⁺ merupakan kation isoelektronik karena memiliki jumlah elektron yang sama. Untuk lebih sederhananya dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Konfigurasi elektron logam Na, Mg, dan Al, serta kation logam Na⁺, Mg²⁺, dan Al³⁺.

Berdasarkan tabel 1, maka dapat disimpulkan bahwa Kation Na⁺, Mg²⁺, dan Al³⁺ adalah isoelektronik.

Begitupun sebaliknya untuk nonlogam dapat membentuk deret isoelektronik pada anionnya. Atom Oksigen yang memiliki nomor atom 8, ketika menerima 2 elektron membentuk anion O^2- dengan total jumlah elektron sebanyak 10 elektron. Hal yang sama juga untuk atom Fluor dengan nomor atom 9, akan menerima 1 elektron membentuk ion F^–, sehingga jumlah elektronnya adalah 10 elektron. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Konfigurasi elektron nonlogam N, O, dan F, serta anion N^3-, O^2-, dan F^–.

Berdasarkan tabel 2, maka dapat disimpulkan bahwa Anion N^3-, O^2-, dan F^– adalah isoelektronik.

Model mekanika kuantum yang dikembangkan oleh Erwin Schrödinger yang dikenal dengan persamaan gelombang Schrödinger merepresentasikan perilaku elektron di sekitar inti atom. Persamaan ini diberikan untuk atom satu elektron, menunjukkan hubungan antara fungsi gelombang electron (Ψ), energi total (E) dan potensial sistem (V).

Persamaan turunan kedua kedua fungsi gelombang di sepanjang setiap koordinat Cartesian x, y, dan z, yaitu:

Persamaan gelombang Schrödinger ini akan memiliki makna jika Ψ dikuadratkan (Ψ²). Ψ² merupakan probabilitas menemukan elektron di titik mana pun di sekitar inti. Akan terdapat sejumlah solusi untuk persamaan gelombang. Setiap solusi menggambarkan orbital yang berbeda dan distribusi probabilitas yang berbeda untuk elektron dalam orbital tersebut. Setiap orbital ini didefinisikan secara unik oleh satu set tiga bilangan bulat, yaitu: n, l, dan m. Ketiga bilangan bulat ini merupakan set bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), azimuth (ℓ), dan magnetik (m).

Suatu kation logam memiliki daya polarisasi. Untuk menentukan daya polarisasi tersebut, maka dapat ditentukan dengan melakukan perhitungan kerapatan muatannya.

Kerapatan muatan adalah jumlah satuan muatan dikalikan muatan proton dalam coulomb dibagi dengan volume ion, yaitu sebagai berikut:

Contoh:

Untuk kation logam natrium Na dengan muatan +1 yang memiliki jari-jari ion sebesar 116 pm, maka kerapatan muatan Natrium adalah:

Semakin besar kerapatan muatan, maka kation semakin mudah terpolarisasi.

Pada materi ini akan dijelaskan mengenai struktur zat padat yang sederhana yaitu SC (Simple Cubic/kubus sederhana), BCC (Body Centered Cubic/Kubus berpusat badan), dan FCC (face centerd cubic/kubus berpusat muka).

A. Model

1. Simple Cubic (Kubus Sederhana)

SC adalah struktur padatan yang sederhana karena atom-atom tersusun pada susunan kubus di setiap sudut dari kubus. Penggambaran penyusunannya dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Struktur Kubus Sederhana

2. Body Centered Cubic (Kubus Berpusat Badan)

Penggambaran struktur BCC yaitu sama seperti kubus sederhana, namun memiliki tambahan atom pada pusat kubus, seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Struktur Kubus Berpusat Badan

3. Face Centered Cubic (Kubus Berpusat Muka)

Penggambaran struktur FCC yaitu sama seperti kubus sederhana, namun memiliki tambahan atom pada masing-masing sisi kubus, seperti terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Struktur Kubus Berpusat Muka

B. Jumlah atom

Pada struktur SC, kita memiliki atom-atom pada masing-masing sudut kubus. Untuk 1 sel satuan (1 unit kubus) maka jumlah atom yang berkontribusi pada kubus sederhana adalah 1/8 atom. Sehingga total atom pada kubus sederhana adalah 1/8 atom × jumlah sudut kubus = 1/8 × 8 = 1 atom.

Pada struktur BCC, untuk 1 sel satuan selain kita memiliki 1/8 atom pada masing-masing sudut kubus, terdapat pula 1 atom pada pusat kubus. Sehingga total atom pada kubus BCC adalah {(1/8 atom × jumlah sudut kubus) + 1 atom pada pusat kubus} = {(1/8 × 8) + 1} = 1+1 atom = 2 atom.

Pada struktur FCC, untuk 1 sel satuan selain kita memiliki 1/8 atom pada masing-masing sudut kubus, terdapat pula 1/2 atom pada masing-masing sisi kubus (6 sisi kubus). Sehingga total atom pada kubus FCC adalah {(1/8 atom × jumlah sudut kubus) + (1/2 atom + 6 sisi kubus)} = {(1/8 atom × 8) + (1/2 atom × 6)} = 1 atom + 3 atom = 4 atom.

Cara Menggambar Grafik Hasil Refinement XRD dari Software Rietica Menggunakan Software Origin

Pada petunjuk Refinement menggunakan software Rietica yang telah dibahas pada tulisan sebelumnya, ternyata masih ada hal yang perlu ditambahkan yaitu cara melakukan eksport data dari Rietica agar dapat dilakukan penggambaran hasil difraksi sinar X dari hasil refinement dengan menggunakan software seperti Origin atau Microsoft Excel.

Untuk itu pada bagian ini ditambahkan mengenai hal tersebut, yaitu cara Menggambar Grafik Hasil Refinement XRD dari Software Rietica Menggunakan Software Origin. Tutorial tersebut dapat diklik disini.

Kromatografi Kertas

Kromatografi adalah salah satu pemisahan yang didasarkan prinsip umum “like dissolves like”. Berbagai tipe kromatografi antara lain yaitu kromatografi adsorpsi, kromatografi partisi cairan dan kromatografi pertukaran ion. Salah satu teknik pemisahan kromatografi partisi adalah kromatografi kertas. (more…)

Ekstraksi Soxhlet

Peralatan Ekstraksi soxhlet yang terdiri atas: kondensor/ pendingin, ruang ekstraksi, labu alas bulat, pemanas, klem, statif, tempat air masuk pada kondensor, tempat air keluar pada kondensor, selang air, dan sifon.

(more…)

Streokimia

(Konfigurasi R dan S senyawa khiral)

Senyawa karbon kadang memiliki yang namanya C khiral. Apa yang dimaksud dengan C khiral?

C khiral adalah atom karbon yang mengikat 4 atom atau 4 gugus yang berbeda.

Contohnya adalah lihat gambar berikut: (more…)

Series of lectures of X-ray diffraction by Dr. I. Abrahams (Queen Mary University of London) at Institut Teknologi Bandung, 18 – 22 February 2013 (more…)

ABSTRACT

Evolution of Formation BIMEVOX with Sol Gel Method

One technology that can reduce the dependencies on current energy resources is fuel cells and one of them is solid oxide fuel cells (SOFC). Generally, SOFC have three components, i.e. catode, anode, and electrolyte. Electrolyte material of fuel cell must have a high ionic conductivity. Bi₂VO_5.5 (Bismuth vanadate, BIVOX) is one of oxide with high ionic conductivity. This oxide has three polymorphs, namely alpha, beta, and gamma. Gamma polymorph is the polymorph with the highest ionic conductivity. However, this polymorph is not stable at low temperatures and will transform to polymorph alpha or beta. To stabilize the gamma phases, one can substitute vanadium with various cation dopants. The result of this subtitution is a new family oxides namely bismuth metal vanadium oxide (BIMEVOX). BIMEVOX is generally synthesized via solid state reaction at high temperature and usually still has impurities. Thus a different synthesis method to obtain the gamma phase of BIMEVOX at low temperatures is needed. BIMEVOX synthesis method used in this study is a sol-gel method. This method can produce a high purity product because all of the metal cations are well mixed at the atomic level. BIMEVOX successfully synthesized using sol gel method with citric acid and ethylene glycol as chelating agent and a mole ratio of citric acid: ethylene glycol: total of cations = 10:4:1, at pH 1-3, and the gel was burned at the final temperature of 600 °C. Formation of BIMEVOX via sol-gel method is through gel to bismuth metal, complex of vanadium(IV), and complex of zinc, then a mixture oxide (BiVO₄ and BIMEVOX) and finally BIMEVOX. This γ-BIMEVOX has a tetragonal structure with space group I4/mmm. Coordination of vanadium in this BIMEVOX is octahedral, tetrahedral, and square pyramidal. This BIMEVOX has a direct band gap energy of 2.18 eV. This BIMEVOX has γ-γ’ transition at 450 °C.

Keywords: BIMEVOX, sol gel, polymorph, vanadium coordination, band gap,γ-γ’ transition (more…)

Setelah sebelumnya saya mengeluarkan tulisan mengenai cara mengubah pembacaan drive software PCPDFWIN dari CD ke hard disk computer, dimana ternyata pembacaan software tersebut hanya berlaku untuk sistem yang berbasis windows XP, namun tidak berlaku bagi sistem dengan windows vista atau windows 7.  Agar pembacaan dapat dilakukan pula bagi sistem windows vista dan windows 7, perlu dilakukan sedikit modifikasi pada materi sebelumnya yang akan diberikan disini. (more…)

Pada Program PCPDFWIN (Program Powder Difraction File) untuk menganalisis Pola Difraksi sinar-X, (more…)