Sejarah tabel periodik
Tabel periodik adalah suatu cara penyusunan unsur kimia, yang disusun berdasarkan nomor atom, konfigurasi elektron dan keberulangan sifat kimianya. Unsur-unsur disusun sesuai dengan kenaikan nomor atom. Tabel bentuk standar terdiri dari kisi-kisi unsur, dengan baris yang disebut periode dan kolom yang disebut golongan.
Sejarah tabel periodik mencerminkan perkembangan pemahaman sifat-sifat kimia selama lebih dari satu abad. Peristiwa terpenting dalam sejarahnya terjadi pada tahun 1869, ketika tabel dipublikasikan oleh Dmitri Mendeleev,[1] yang mengembangkan tabel berdasarkan pengembangan terdahulu oleh ilmuwan seperti Antoine-Laurent de Lavoisier dan John Newlands, tetapi hanya Mendeleev yang mendapat kredit untuk pengembangannya.
Sejumlah unsur fisika (seperti platina, timah dan seng) telah dikenal sejak zaman purba, karena mereka ditemukan dalam bentuk alaminya dan relatif mudah ditambang menggunakan peralatan primitif.[2] Namun, gagasan bahwa terdapat sejumlah kecil unsur yang mana seluruhnya berasal dari sekitar 330 SM, ketika filusuf Yunani Aristoteles mengusulkan bahwa semua terbuat dari campuran satu atau lebih akar, suatu ide yang sebelumnya dilontarkan oleh filusuf Sisilia Empedocles. Empat akar, yang kemudian dinamakan unsur oleh Plato, adalah tanah, air, udara dan api. Sementara Aristoteles dan Plato memperkenalkan konsep unsur, ide-ide mereka tidak meningkatkan pemahaman kealamian materi.
Sejarah tabel periodik adalah juga sejarah penemuan unsur-unsur kimia. Orang pertama dalam sejarah penemuan unsur baru adalah Hennig Brand, seorang pedagang Jerman yang bangkrut. Brand mencoba untuk mengungkap batu filosofis— objek mistis yang dipercaya dapat mengubah batuan logam biasa menjadi emas. Pada tahun 1649, percobaannya dengan cara distilasi urine manusia yang dihasilkan dalam produksi suatu material putih berpendar, yang dinamakannya fosfor.[3] Ia merahasiakan penemuannya hingga 1680, ketika Robert Boyle mengungkap kembali fosfor dan mempublikasikan penemuannya. Penemuan fosfor memicu munculnya pertanyaan bahaimana suatu zat disebut unsur.
Pada tahun 1661, Boyle mendefinisikan unsur sebagai "suatu zat yang tidak dapat dipecah menjadi zat yang lebih sederhana melalui reaksi kimia". Definisi sederhana ini berlaku selama tiga abad dan berakhir saat ditemukannya partikel subatomik.
Tulisan Lavoisier berjudul Traité Élémentaire de Chimie (Elementary Treatise of Chemistry), yang ditulis pada tahun 1789 dan pertama kali diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris oleh Robert Kerr, is menjadi buku teks modern pertama tentang kimia. Buku tersebut berisi daftar "zat sederhana" yang diyakini oleh Lavoisier tidak dapat dipecah lebih lanjut, meliputi oksigen, nitrogen, hidrogen, fosfor, raksa, seng dan belerang, yang membangun dasar bagi daftar modern unsur-unsur. Daftar Lavoisier juga mencakup 'cahaya' dan 'kalor', yang pada saat itu diyakini merupakan materi zat. Ia telah mengklasifikasikan zat-zat ini menjadi logam dan nonlogam. Sementara banyak kimiawan terkemuka menolak meyakini teori baru Lavoisier, Elementary Treatise yang ditulis cukup bagus untuk meyakinkan generasi muda. Namun, penjelasan Lavoisier tentang unsur tidak lengkap, karena ia hanya mengklasifikasikan unsur sebagai logam dan nonlogam.
Pada tahun 1817, Johann Wolfgang Döbereiner mulai memformulasi satu percobaan terawal untuk mengklasifikasikan unsur-unsur. Pada tahun 1829, ia mendapati bahwa ia dapat membentuk beberapa unsur ke dalam kelompok tiga, yang masing-masing kelompok beranggotakan tiga unsur yang memiliki sifat-sifat terkait. Ia memberi nama kelompok ini triad. Beberapa triad yang diklasifikasikan oleh Döbereiner adalah:
klorin, bromin, dan iodin kalsium, stronsium, dan barium belerang, selenium, dan telurium litium, natrium, dan kalium
Dalam semua triad, berat atom unsur yang di tengah hampir tepat merupakan rata-rata berat atom dua atom lainnya.[4]
Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, seorang geolog Perancis, adalah ilmuwan pertama yang memperhatikan periodisitas unsur-unsur— unsur-unsur yang mirip muncul pada interval tertentu jika disusun berdasarkan berat atomnya. Pada tahun 1862 ia menyusun bentuk awal tabel periodik, yang disebutnya Vis tellurique (telluric helix), setelah unsur telurium, terposisikan di dekat pusat diagram.[5] Dengan penyusunan unsur secara spiral dalam sebuah silinder berdasarkan kenaikan berat atom, de Chancourtois melihat bahwa unsur-unsur dengan kesamaan sifat berbaris secara vertikal. Publikasinya tahun 1863 memasukkan suatu grafik (yang terdiri dari ion-ion dan senyawa, sebagai penambahan unsur), tetapi makalah originalnya dalan Comptes Rendus Academie des Scéances lebih menggunakan istilah geologi daripada kimia dan tidak mrmasukkan diagram. Alhasil, ide de Chancourtois hanya mendapat sedikit perhatian hingga akhirnya Dmitri Mendeleev mempublikasikan penelitiannya.[6]
Pada tahun 1864, kimiawan Inggris John Newlands mengklasifikasikan enampuluh dua unsur yang telah diketahui ke dalam delapan golongan, berdasarkan sifat fisikanya.[7][8]
Newlands mengamati bahwa banyak terdapat pasangan unsur serupa, yang dibedakan atas beberapa kelipatan delapan dalam nomor massanya, dan merupakan yang pertama kali memperkenalkan nomor atom.[9] Ketika 'hukum oktaf'nya dipublikasikan dalam Chemistry News, periodisitas delapan ini mirip dengan skala musikal, sehingga hal itu diejek oleh beberapa orang sezamannya. Kuliahnya di hadapan Chemistry Society pada 1 Maret 1866 tidak dipublikasikan. Perhimpunan mempertahankan keputusannya dengan mengatakan bahwa topik 'teoretis' semacam itu bisa mengundang kontroversi.
Pentingnya analisis Newlands akhirnya diakui oleh Chemistry Society dengan Medali Emas lima tahun setelah mereka mengakui penelitian Mendeleev. Tidak sampai abad berikutnya bahwa pentingnya periodisitas delapan akan diterima, dengan teori ikatan valensi Gilbert N. Lewis (1916) dan teori oktet ikatan kimia Irving Langmuir (1919).[10][11] The Royal Chemistry Society menghargai kontribusi Newlands kepada sains pada tahun 2008, ketika mereka memberikan Plakat Biru (Transclusion error: {{En}} is only for use in File namespace. Use {{lang-en}} or {{en icon}} instead.: Blue Plaque) di rumah kelahirannya, yang menyebutnya sebagai "penemu Hukum Periodik unsur-unsur kimia".[9] Ia memberikan kontribusi istilah 'periodik' dalam bidang kimia.
Kimiawan Rusia Dmitri Mendeleev adalah ilmuwan pertama yang membuat tabel periodik yang serupa dengan yang digunakan sekarang. Mendeleev menyusun unsur-unsur berdasarkan massa atom, sesuai dengan massa molar relatifnya. Kadang disebutkan bahwa ia memainkan chemical solitaire di atas kereta api perjalanan jauh, menggunakan kartu dengan berbagai fakta tentang unsur yang dikenal.[12] Pada 6 Maret 1869, sebuah presentasi formal dibuat untuk The Russian Chemical Society, berjudul Ketergantungan Antara Sifat-sifat Berat Atom Unsur-unsur (Transclusion error: {{En}} is only for use in File namespace. Use {{lang-en}} or {{en icon}} instead. The Dependence Between the Properties of the Atomic Weights of the Elements). Pada tahun 1869, tabelnya dipublikasikan dalam sebuah jurnal Rusia tak ternama dan kemudian dipublikasi kembali dalam sebuah jurnal Jerman, Zeitschrift für Chemie.[13] Di dalamnya, Mendeleev menyatakan bahwa:
Unsur-unsur, jika disusun menurut massa atomnya, menunjukkan suatu periodisitas sifat-sifat yang nyata Unsur-unsur yang memiliki kemiripan sifat kimia memiliki berat atom yang hampir sama (misal, Pt, Ir, Os) atau meningkat secara berkala (misal, K, Rb, Cs). Penyusunan unsur-unsur, atau kelompok unsur sesuai massa atomnya, berhubungan dengan valensinya, dan juga, sampai batas tertentu, dengan sifat kimia pembedanya; seperti terlihat di antara seri lainnya dalam Li, Be, B, C, N, O, and F. Unsur-unsur yang paling banyak disebarkan memiliki berat atom kecil. Besarnya berat atom menentukan karakter unsur, seperti besarnya molekul menentukan karakter senyawa. Kita harus memperkirakan penemuan banyak unsur yang belum diketahui – misalnya, unsur-unsur yang analog dengan aluminium dan silikon – dengan berat atom diperkirakan antara 65 dan 75. Berat atom unsur kadang-kadang dapat diubah dengan mengetahui unsur-unsur bersebelahan nya. Oleh karena itu berat atom telurium harus berada di antara 123 dan 126, dan tidak mungkin 128. Sifat karakteristik tertentu unsur dapat diprakirakan dari massa atom mereka.
Memungkinkan Mendeleev untuk memprediksi penemuan unsur-unsur baru dan memberikan ruang kosong untuk mereka, katakanlah eka-silikon (germanium), eka-aluminium (galium), dan eka-boron (skandium). Sehingga, tidak ada gangguan terhadap tabel periodik. Dapat digunakan oleh Mendeleev untuk membuktikan bahwa beberapa berat atom yang digunakan saat itu tidak tepat. Menyajikan varians urutan berat atom.
Tabel tidak dapat memprediksi keberadaan gas mulia. Namun, ketika seluruh keluarga unsur ini ditemukan, Sir William Ramsay bisa menambahkannya ke dalam tabel sebagai Golongan 0, tanpa mengganggu konsep dasar tabel periodik. Posisi tunggal tidak dapat ditetapkan untuk hidrogen, yang bisa ditempatkan baik di golongan logam alkali, golongan halogen atau secara terpisah di atas tabel di antara boron dan karbon.[14]
Tanpa sepengetahuan Mendeleev, seorang kimiawan Jerman, Lothar Meyer, juga meneliti tabel periodik. Meskipun karyanya diterbitkan pada tahun 1864, dan dilakukan secara terpisah dari Mendeleev, beberapa sejarawan menganggapnya sebagai pendamping penemu tabel periodik yang setara. Tabel Meyer hanya mencakup dua puluh delapan unsur, yang tidak diklasifikasikan berdasarkan berat atom, namun berdasarkan valensi, dan dia tidak pernah mencapai ide memprediksi unsur baru dan mengoreksi berat atom. Beberapa bulan setelah Mendeleev mempublikasikan tabel periodik tentang unsur-unsur yang dikenal, memprediksi unsur baru untuk membantu menyelesaikan tabel dan mengoreksi berat atom beberapa unsur, Meyer menerbitkan tabel periodik yang hampir identik. Meyer dan Mendeleev dianggap oleh beberapa sejarawan sains menjadi pencipta bersama tabel periodik, tetapi kualitas prediksi yang akurat Mendeleev atas unsur yang belum ditemukan memungkinkan dia untuk memiliki hak penghargaan yang lebih besar.
Pada tahun 1864, kimiawan Inggris William Odling juga menyusun tabel yang sangat mirip dengan tabel yang dihasilkan oleh Mendeleev. Odling mengatasi masalah telurium-iodium dan bahkan berhasil mendapatkan talium, timbal, raksa dan platina ke dalam kelompok yang tepat, yang merupakan sesuatu kegagalan Mendeleev saat melakukan upaya pertamanya. Namun, Odling gagal mendapat pengakuan, karena diduga ia, sebagai Sekretaris Chemical Society of London, berperan penting dalam mendiskreditkan karya Newlands pada tabel periodik sebelumnya.
Pada tahun 1914, setahun sebelum ia tewas dalam aksi di Gallipoli, fisikawan Inggris, Henry Moseley, menemukan hubungan antara panjang gelombang sinar-X unsur dengan nomor atomnya. Dia kemudian mampu mengurutkan ulang tabel periodik berdasarkan muatan inti, bukan berdasarkan berat atom. Sebelum penemuan ini, nomor atom diurutkan berdasarkan berat atom unsur. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom sebenarnya didasarkan pada pengukuran eksperimental. Menggunakan informasi tentang panjang gelombang sinar-X, Moseley menempatkan argon (dengan nomor atom Z = 18) sebelum kalium (Z = 19), meskipun terdapat fakta bahwa berat atom argon 39,9 lebih besar daripada berat atom kalium (39,1). Urutan baru itu sesuai dengan sifat kimia unsur-unsur, karena argon adalah gas mulia dan kalium merupakan logam alkali. Demikian pula, Moseley menempatkan kobalt sebelum nikel dan mampu menjelaskan bahwa telurium muncul sebelum iodium, tanpa merevisi berat atom eksperimental telurium, seperti yang telah diusulkan oleh Mendeleev. Penelitian Moseley menunjukkan bahwa ada kekosongan dalam tabel periodik di nomor atom 43 dan 61, yang sekarang masing-masing ditempati oleh teknesium dan prometium.
Selama penelitian Manhattan Project pada tahun 1943, Glenn T. Seaborg mengalami kesulitan tak terduga dalam mengisolasi unsur amerisium dan curium. Seaborg bertanya-tanya apakah unsur-unsur ini milik deret yang berbeda, yang akan dapat menjelaskan mengapa sifat kimianya berbeda dari apa yang diharapkan. Pada tahun 1945, menanggapi saran dari koleganya, ia mengusulkan perubahan signifikan terhadap tabel Mendeleev: Deret aktinida. Konsep aktinida Seaborg berdasarkan struktur elektronik unsur berat, dengan prediksi bahwa aktinida membentuk deret transisi yang analog dengan deret tanah jarang dalam deret lantanida , kini diterima dengan baik dan termasuk dalam tabel periodik. Deret aktinida adalah baris kedua dari blok-f (deret 5<i data-parsoid='{"dsr":[18275,18280,2,2]}'>f). Dalam kedua deret aktinida dan lantanida, 'kulit elektron dalam' sedang diisi. Deret aktinida terdiri dari unsur-unsur mulai aktinium hingga lawrensium. Elaborasi Seaborg selanjutnya tentang konsep aktinida berteori mengenai serangkaian unsur superberat dalam serangkaian transaktinida yang terdiri dari unsur-unsur mulai 104 hingga 121 serta serangkaian superaktinida mulai unsur 122 hingga 153.