Tabel periodik: Para ilmuwan mengusulkan metode baru untuk menentukan Unsur
Bimbel SNMPTN - SIMAK UI
Tabel periodik unsur-unsur yang pada prinsipnya dibuat oleh ahli kimia Rusia, Dmitry Mendeleev (1834-1907), merayakan hari jadinya yang ke-150 tahun lalu. Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya prinsip tersebut sebagai prinsip pengorganisasian dalam kimia - semua ahli kimia pemula menjadi terbiasa dengannya sejak tahap awal pendidikan mereka.
Mengingat pentingnya tabel tersebut, orang mungkin akan dimaafkan jika berpikir bahwa urutan unsur tidak lagi diperdebatkan. Namun, dua ilmuwan di Moskow, Rusia, baru-baru ini menerbitkan proposal untuk tatanan baru.
Pertama-tama, mari kita pertimbangkan bagaimana tabel periodik dikembangkan. Pada akhir abad ke-18, ahli kimia telah memahami dengan jelas perbedaan antara unsur dan senyawa: unsur secara kimiawi tidak dapat dibagi (contohnya adalah hidrogen, oksigen) sedangkan senyawa terdiri dari dua atau lebih unsur dalam kombinasi, memiliki sifat yang sangat berbeda dari unsur komponennya.
Pada awal abad ke-19, terdapat bukti tidak langsung yang baik tentang keberadaan atom. Dan pada tahun 1860-an, dimungkinkan untuk membuat daftar unsur-unsur yang diketahui dalam urutan massa atom relatifnya - misalnya, hidrogen adalah 1 dan oksigen 16.
Daftar sederhana, tentu saja, bersifat satu dimensi. Tetapi ahli kimia menyadari bahwa unsur-unsur tertentu memiliki sifat kimia yang agak mirip: misalnya litium, natrium dan kalium atau klor, brom, dan yodium. Sesuatu tampaknya berulang dan dengan menempatkan elemen yang secara kimiawi mirip di samping satu sama lain, tabel dua dimensi dapat dibuat. Tabel periodik lahir.
Yang penting, tabel periodik Mendeleev telah diturunkan secara empiris berdasarkan kesamaan kimiawi yang diamati dari unsur-unsur tertentu. Baru pada awal abad ke-20 setelah struktur atom ditetapkan dan mengikuti perkembangan teori kuantum, pemahaman teoretis tentang strukturnya akan muncul.
Unsur-unsur sekarang diurutkan berdasarkan nomor atom (jumlah partikel bermuatan positif yang disebut proton dalam inti atom), bukan berdasarkan massa atom, tetapi masih juga berdasarkan kesamaan kimia. Tapi yang terakhir sekarang mengikuti dari pengaturan elektron yang berulang dalam apa yang disebut "kulit" secara berkala. Pada tahun 1940-an, sebagian besar buku teks menampilkan tabel periodik yang mirip dengan yang kita lihat sekarang, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dapat dimengerti untuk berpikir bahwa ini akan menjadi akhir dari masalah ini. Namun tidak demikian. Pencarian sederhana di internet akan mengungkapkan semua jenis versi tabel periodik. Ada versi pendek, versi panjang, versi melingkar, versi spiral, bahkan versi tiga dimensi. Banyak di antaranya, pastinya, hanyalah cara berbeda untuk menyampaikan informasi yang sama, tetapi masih ada ketidaksepakatan tentang di mana beberapa elemen harus ditempatkan.
Penempatan tepat elemen tertentu bergantung pada properti tertentu yang ingin kita soroti. Jadi, tabel periodik yang mengutamakan struktur elektronik atom akan berbeda dari tabel yang kriteria utamanya adalah sifat kimia atau fisika tertentu.
Versi ini tidak banyak berbeda, tetapi ada unsur-unsur tertentu - hidrogen misalnya - yang mungkin ditempatkan secara berbeda menurut properti tertentu yang ingin disorot. Beberapa tabel menempatkan hidrogen dalam kelompok 1 sedangkan di tabel lain berada di atas kelompok 17, beberapa tabel bahkan memilikinya dalam kelompok sendiri-sendiri.
Namun, secara lebih radikal, kita juga dapat mempertimbangkan untuk mengurutkan unsur-unsur dengan cara yang sangat berbeda, yang tidak melibatkan nomor atom atau mencerminkan struktur elektronik - kembali ke daftar satu dimensi.
Proposal baru
Upaya terbaru untuk mengurutkan elemen dengan cara ini baru-baru ini diterbitkan dalam Journal of Physical Chemistry oleh ilmuwan Zahed Allahyari dan Artem Oganov. Pendekatan mereka, yang dibangun dari hasil karya orang lain sebelumnya, adalah menetapkan ke setiap elemen apa yang disebut Nomor Mendeleev (MN). Ada beberapa cara untuk mendapatkan bilangan tersebut, tetapi studi terbaru menggunakan kombinasi dua besaran fundamental yang dapat diukur secara langsung: jari-jari atom suatu unsur dan sifat yang disebut elektronegativitas yang menggambarkan seberapa kuat sebuah atom menarik elektron ke dirinya sendiri.
Jika seseorang memesan elemen berdasarkan MN mereka, tetangga terdekat memiliki, tidak mengherankan, MN yang agak mirip. Tetapi yang lebih berguna adalah mengambil satu langkah lebih jauh dan membangun kisi dua dimensi berdasarkan MN dari elemen penyusunnya dalam apa yang disebut "senyawa biner". Ini adalah senyawa yang terdiri dari dua unsur, seperti natrium klorida, NaCl.
Apa keuntungan dari pendekatan ini? Yang penting, ini dapat membantu untuk memprediksi sifat-sifat senyawa biner yang belum dibuat. Ini berguna untuk mencari material baru yang mungkin dibutuhkan baik untuk teknologi masa depan maupun yang sudah ada. Pada waktunya, tidak diragukan lagi, ini akan meluas ke senyawa dengan lebih dari dua komponen unsur.
Sebuah contoh yang baik tentang pentingnya pencarian bahan baru dapat diapresiasi dengan memperhatikan tabel periodik yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Tabel ini mengilustrasikan tidak hanya kelimpahan relatif elemen (semakin besar kotak untuk setiap elemen, semakin banyak jumlahnya) tetapi juga menyoroti masalah pasokan potensial yang relevan dengan teknologi yang telah ada di mana-mana dan penting dalam kehidupan kita sehari-hari.
Ambil ponsel, misalnya. Semua elemen yang digunakan dalam pembuatannya diidentifikasi dengan ikon telepon dan Anda dapat melihat bahwa beberapa elemen yang diperlukan menjadi langka - pasokannya di masa mendatang tidak pasti. Jika kita akan mengembangkan materi pengganti yang menghindari penggunaan elemen tertentu, wawasan yang diperoleh dari memesan elemen oleh MN mereka mungkin terbukti berharga dalam pencarian itu.
Setelah 150 tahun, kita dapat melihat bahwa tabel periodik bukan hanya alat pendidikan yang penting, mereka tetap berguna bagi para peneliti dalam pencarian mereka akan bahan-bahan baru yang penting. Tapi kita seharusnya tidak menganggap versi baru sebagai pengganti penggambaran sebelumnya. Memiliki banyak tabel dan daftar hanya berfungsi untuk memperdalam pemahaman kita tentang bagaimana unsur perilaku (sifat) .
Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation oleh Nick Norman, Profesor Kimia, Universitas Bristol di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.
