Sejarah Tabel Periodik: Dari Triade hingga Periode Ketujuh yang Lengkap

Tabel periodik yang terpajang di dinding kelas bukanlah ciptaan satu orang. Para kimiawan menghabiskan sebagian besar abad ke-19 untuk mencari keteraturan di antara unsur-unsur, fisika abad ke-20 menjelaskan mengapa keteraturan itu ada, dan celah terakhir di baris ketujuh baru terisi pada abad ke-21. Panduan ini menelusuri kisahnya melalui momen-momen kunci.

Latar belakang: makin banyak unsur, bobot atom makin akurat

Pada akhir abad ke-18 Antoine Lavoisier merumuskan gagasan modern tentang unsur sebagai zat yang tidak dapat diuraikan lebih lanjut. Pada awal abad ke-19 teori atom John Dalton menyebar, dan para kimiawan mulai menerima bahwa setiap unsur memiliki bobot atom yang khas. Teknik-teknik baru, mula-mula elektrolisis lalu spektroskopi, menambah jumlah unsur dengan cepat. Pada 1860-an lebih dari enam puluh unsur telah dikenal, dan pertanyaan yang jelas muncul adalah bagaimana menatanya.

Kongres kimia internasional yang diadakan di Karlsruhe pada 1860 merupakan langkah penting. Kongres itu membantu menyebarkan sistem bobot atom yang konsisten berdasarkan hipotesis Avogadro, dan baru sejak itulah menjajarkan unsur-unsur menurut bobot atom menjadi upaya yang bermakna.

Triade Döbereiner (1817–1829)

Sejak sekitar 1817 kimiawan Jerman Johann Wolfgang Döbereiner memperhatikan bahwa bila tiga unsur yang mirip secara kimia dikelompokkan, bobot atom unsur yang di tengah mendekati rata-rata bobot atom kedua unsur lainnya. Pada 1829 ia telah menguraikan beberapa kelompok semacam itu, yang ia sebut triade.

• kalsium, stronsium, barium
• klorin, bromin, iodin
• litium, natrium, kalium

Rata-rata bobot atom litium dan kalium, misalnya, mendekati bobot atom natrium. Triade tidak mencakup semua unsur, tetapi menjadi tanda jelas pertama bahwa sifat kimia dan bobot atom berkaitan secara numerik. Ketiga triade itu hingga kini masih berdampingan dalam tabel modern, di golongan 2, 17, dan 1.

Newlands dan hukum oktaf (1864–1866)

Mulai 1864 kimiawan Inggris John Newlands menerbitkan serangkaian makalah yang menunjukkan bahwa jika unsur-unsur yang dikenal disusun menurut bobot atom, sifat-sifat yang mirip cenderung muncul kembali pada setiap unsur kedelapan. Ia membandingkannya dengan tangga nada, di mana nada kedelapan mengulang nada pertama, dan menyebutnya hukum oktaf.

Pola ini berlaku baik untuk unsur-unsur ringan tetapi runtuh setelah kalsium. Newlands juga tidak menyisakan tempat bagi unsur yang belum ditemukan dan kadang memaksakan dua unsur ke dalam satu posisi. Ketika ia memaparkan gagasannya di Chemical Society di London pada 1866, sambutannya dingin; konon seorang anggota bertanya apakah menyusun unsur menurut abjad mungkin juga menunjukkan pola serupa. Pengakuan baru datang jauh kemudian, ketika Royal Society menganugerahinya Medali Davy pada 1887.

Tabel periodik Mendeleev (1869)

Pada Maret 1869 kimiawan Rusia Dmitri Mendeleev menerbitkan tabel yang menyusun unsur-unsur menurut bobot atom sambil menempatkan unsur yang mirip secara kimia dalam keluarga yang sama. Pada waktu yang hampir bersamaan kimiawan Jerman Lothar Meyer menyusun tabel yang sangat mirip berdasarkan keperiodikan sifat fisik seperti volume atom. Royal Society menganugerahi keduanya Medali Davy pada 1882.

Dua pilihan berani membuat tabel Mendeleev menonjol.

1. Ia menyisakan celah. Di tempat sifat-sifatnya tidak cocok, ia menolak memaksakan unsur berikutnya yang sudah dikenal dan membiarkan tempat kosong untuk unsur yang belum ditemukan.
2. Ia meramalkan apa yang akan mengisinya. Sekitar 1870 ia menguraikan beberapa unsur yang hilang secara rinci, termasuk bobot atom, massa jenis, dan rumus oksidanya.

Ia menamai unsur-unsur yang belum dikenal ini dengan awalan Sanskerta "eka-", yang berarti "satu", seperti dalam "satu tempat setelah" unsur yang sudah dikenal.

Episode galium adalah yang paling dramatis. Pengukuran pertama Lecoq de Boisbaudran atas massa jenis galium tidak cocok dengan ramalan Mendeleev, sekitar 5,9 g/cm³. Mendeleev menyarankannya untuk mengukur ulang, dan setelah sampelnya dimurnikan lebih lanjut hasilnya mendekati nilai yang diramalkan. Germanium pun sangat cocok dengan bobot atom, massa jenis, dan sifat oksida yang diramalkan. Keberhasilan semacam ini mengubah tabel itu dari sekadar sistem pengarsipan menjadi pernyataan tentang hukum alam.

Mendeleev juga membalik beberapa pasangan yang bobot atomnya tampak berada dalam urutan yang salah. Telurium lebih berat daripada iodin, tetapi iodin jelas termasuk halogen, sehingga ia menempatkan telurium lebih dahulu. Ia mengira pengukuran bobot atomnya keliru. Penjelasan sebenarnya baru datang puluhan tahun kemudian.

Keluarga baru: gas mulia (1894–1898)

Pada 1894 Lord Rayleigh dan William Ramsay mengisolasi argon dari udara. Argon tidak bereaksi dengan apa pun, sehingga tidak cocok dengan golongan mana pun yang ada. Ramsay kemudian mengidentifikasi helium di Bumi, dan pada 1898 ia dan rekan-rekannya menemukan neon, kripton, dan xenon. Hasilnya adalah satu kolom yang sama sekali baru, golongan 18 masa kini. Penemuan yang tampaknya dapat merusak tabel justru akhirnya memperkuat keteraturannya.

Moseley dan nomor atom (1913)

Perubahan yang menentukan datang dengan penemuan bahwa atom tersusun atas inti dan elektron. Pada 1913 fisikawan muda Inggris Henry Moseley mengukur frekuensi sinar-X khas yang dipancarkan serangkaian unsur ketika ditembaki elektron. Ia mendapati bahwa akar kuadrat frekuensi itu naik dengan langkah yang sama dari satu unsur ke unsur berikutnya, dan menunjukkan bahwa langkah itu sesuai dengan muatan inti: nomor atom.

Sejak itu tabel diurutkan menurut nomor atom, bukan bobot atom. Pasangan-pasangan yang janggal seperti telurium dan iodin, argon dan kalium, serta kobalt dan nikel dengan sendirinya berada di tempat yang tepat. Karya Moseley juga membuat nomor atom yang hilang tidak dapat disangkal, menandai celah di 43, 61, 72, 75, 85, dan 87 yang terisi selama puluhan tahun berikutnya. Moseley gugur di Gallipoli pada 1915 selama Perang Dunia I, dalam usia dua puluh tujuh tahun.

Konsep aktinida Seaborg (1945)

Pada 1940 neptunium dan plutonium dibuat secara buatan, membuka era unsur-unsur setelah uranium. Saat itu torium, protaktinium, dan uranium dianggap sebagai kelanjutan logam transisi blok d, dan unsur-unsur baru diperkirakan mengikutinya. Upaya menemukan unsur 95 dan 96 berdasarkan anggapan itu terus gagal.

Pada 1945 kimiawan Amerika Glenn Seaborg mengusulkan bahwa unsur-unsur sejak aktinium membentuk deret tersendiri yang mengisi orbital 5f, sama seperti lantanida mengisi 4f. Konsep aktinida ini bertentangan dengan nasihat sebagian koleganya, tetapi eksperimen yang dirancang berdasarkannya membawa pada identifikasi amerisium dan kurium, dan baris kedua di bawah tabel mengambil bentuk modernnya. Seaborg berbagi Hadiah Nobel Kimia 1951, dan unsur 106, seaborgium, menjadi contoh langka unsur yang dinamai menurut orang yang masih hidup.

Melengkapi periode ketujuh (2016)

Sejak akhir abad ke-20, laboratorium di Amerika Serikat, Rusia, Jerman, dan Jepang berlomba membuat unsur superberat dengan menumbukkan inti di pemercepat partikel. Unsur baru sering dipastikan dari segelintir atom, kadang hanya satu, dengan menelusuri rantai peluruhannya.

Pada akhir 2015 kelompok kerja gabungan IUPAC dan IUPAP (Persatuan Fisika Murni dan Terapan Internasional) mengakui penemuan unsur 113, 115, 117, dan 118. Nama-namanya diresmikan pada November 2016.

• 113, nihonium (Nh): ditemukan di Jepang, dari nama Jepang untuk negara itu
• 115, moskovium (Mc): menurut wilayah Moskwa
• 117, tenesin (Ts): menurut negara bagian Tennessee di AS
• 118, oganeson (Og): menurut fisikawan Rusia Yuri Oganessian

Dengan itu, ke-32 tempat di periode 7 terisi semuanya dan tabel mencapai bentuknya saat ini, 118 unsur tanpa celah. Pada 2019 Perserikatan Bangsa-Bangsa memperingati 150 tahun tabel Mendeleev dengan Tahun Internasional Tabel Periodik.

Apa selanjutnya

Upaya menciptakan unsur 119 dan 120 terus berlanjut. Keberhasilannya akan membuka periode kedelapan, dan teori mengisyaratkan bahwa blok baru yang mengisi orbital g pada akhirnya dapat muncul. Sebagaimana celah-celah Mendeleev menunjukkan jalan menuju penemuan baru, tabel masa kini pun masih menyimpan pertanyaan-pertanyaan terbuka berikutnya.