Sifat-Sifat Periodik Unsur Dalam Tabel Periodik Unsur

Seperti yang telah diketahui bahwa dalam tabel periodik modern unsur-unsur kimia disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripin sifat. Dengan cara ini maka sifat-sifat unsur mudah dipelajari karena berubah secara periodik.

1.   JARI-JARI ATOM (ATOMIC RADIUS)

Atom dianggap berbentuk bola, sehingga ukuran suatu atom diukur sebagai jari-jari atom. Jari-Jari Atom (r) adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron yang terletak di kulit terluar. Besarnya jari-jari atom bergantung pada nomor atom dan muatan inti. Jari-jari atom bertambah seiring bertambahnya nomor atom. Artinya makin besar nomor atom maka jari-jari atom makin besar.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah jari-jari atom cenderung semakin besar. Hal ini disebabkan dalam satu golongan dari atas ke bawah nomor atom makin besar, sehingga jumlah kulit semakin banyak akibatnya jari-jari makin besar. Hubungan jumlah kulit dan jari-jari atom unsur-unsur yang terletak dalam satu golongan ditunjukan pada Gambar.

Gambar Hubungan jumlah kulit dan jari-jari atom unsur-unsur dalam satu golongan

Sedangkan dalam satu periode dari kiri ke kanan jari-jari atom cenderung semakin kecil. Hal ini disebabkan nomor atom unsur-unsur pada satu periode dari kiri ke kanan bertambah besar sehingga muatan inti akan bertambah besar pula, sedangkan jumlah kulit sama. Oleh sebab itu, gaya tarik inti terhadap elektron pada kulit terluar makin kuat, akibatnya jari-jari atom makin kecil.

Hubungan jumlah kulit dan jari-jari atom unsur-unsur yang terletak dalam satu periode ditunjukan pada Gambar.

Gambar Hubungan jumlah kulit dan jari-jari atom unsur-unsur yang terletak dalam satu periode

Jari-jari atom tidak ditentukan secara langsung dengan cara mengukur jari-jari atom tunggal tetapi ditentukan dengan cara membandingkan jarak antara dua inti atom yang berikatan atau berdekatan dan biasanya diukur menggunakan sinar-X.

Jari-jari atom dibagi menjadi 3 jenis golongan yaitu:

1. jari-jari kovalen, yaitu setengah jarak antara dua inti atom sejenis yang berikatan secara kovalen.

2. jari-jari logam, yaitu setengah jarak antara dua inti atom logam yang berdekatan.

3. jari-jari ion, yaitu jarak dari inti ion (kation dan anion) sampai ke elektron yang terletak di kulit terluar.

Contoh jari-jari kovalen, jari-jari logam dan jari-jari ion ditunjukan pada Gambar berikut ini.

Gambar jari-jari kovalen, jari-jari logam dan jari-jari ion

Pada Gambar di atas diketahui bahwa jarak kedua inti Cl-Cl adalah 198 nm, maka jari-jari kovalen Cl adalah 99 pm. Jarak kedua inti Fe-Fe adalah 280 maka jari-jari logam Fe adalah 140 pm.

UJI KOMPETENSI
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan:
a. jari-jari atom

b. jari-jari kovalen

c. jari-jari logam

c. jari-jari ion

2. Bagaimana kecenderungan jari-jari atom, untuk unsur-unsur dalam:
a. satu golongan dari atas ke bawah

b. satu periode dari kiri ke kanan

3. Diberikan beberapa unsur berikut : 

- 7N

- 12Mg

- 15P

- 35Br

Berdasarkan konfigurasi elektronnya, tentukan urutan unsur mulai dari yang memiliki jari-jari atom terkecil ke yang terbesar.

2.   ENERGI IONISASI (IONIZATION ENERGY)

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan oleh suatu atom atau ion dalam keadaan gas untuk melepaskan elektron yang terdapat pada kulit terluar. Energi tersebut digunakan untuk mengatasi gaya tarik inti terhadap elektron yang dilepaskan. Elektron valensi letaknya jauh dari inti sehingga lebih mudah dilepaskan dibanding elektron-elektron yang terletak di kulit lebih dalam (elektron dalam). Harga energi ionisasi bergantung pada nomor atom (muatan inti) dan jari-jari atom. 

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, energi ionisasi cenderung semakin kecil. Hal ini disebabkan, nomor atom (muatan inti) dan jari-jari atom pada satu golongan dari atas ke bawah bertambah besar sehingga gaya tarik inti terhadap elektron yang terletak pada kulit terluar semakin kecil. Akibatnya elektron terluar semakin mudah untuk dilepaskan.

Sedangkan dalam satu periode dari kiri ke kanan, energi ionisasi cenderung semakin besar. Hal ini disebabkan, dalam satu periode nomor atom (muatan inti) makin besar namun jumlah kulit tetap. Oleh sebab itu jari-jari atom semakin kecil karena gaya tarik inti terhadap elektron di kulit terluar semakin besar. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan. 

Elektron yang terlepas dari suatu atom atau ion terjadi secara bertahap, sehingga dikenal energi ionisasi pertama sampai dengan ke-n tergantung jumlah elektron yang dimiliki. Energi ionisasi makin besar seiring dengan banyaknya elektron yang dilepaskan. Oleh sebab itu, energi ionisasi tingkat pertama (EI1) biasanya < energi ionisasi tingkat kedua (EI2) < energi ionisasi tingkat ketiga (EI3), begitu seterusnya. Hal ini disebabkan gaya tarik inti terhadap elektron yang dilepaskan pertama lebih kecil dibanding gaya tarik inti terhadap elektron yang dilepaskan kedua, begitu seterusnya.

Untuk membuktikan hal ini perhatikan energi ionisasi tingkat pertama sampai tingkat kelima untuk atom fluor berikut ini. 

Ionisasi tingkat pertama F  →  F+ + e EI    =  1.681 kJ/mol
Ionisasi tingkat kedua F+ → F2+ + e EI    =  3.375 kJ/mol
Ionisasi tingkat ketiga F2+ → F3+ + e EI    =  6.045 kJ/mol
Ionisasi tingkat keempat F3+ → F4+ + e EI    =  8.418 kJ/mol
Ionisasi tingkat kelima F4+ → F5+ + e EI   =  11.020 kJ/mol

Energi ionisasi tingkat pertama unsur-unsur golongan utama disajikan pada Gambar berikut ini.

Berdasarkan Gambar di atas dapat diketahui bahwa energi ionisasi terbesar dimiliki oleh unsur-unsur gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe dan Rn). Energi ionisasi terkecil dimiliki oleh unsur-unsur golongan alkali (Li, Na, K, Rb, Cs dan Fr).

Unsur-unsur gas mulia merupakan unsur-unsur yang paling stabil. Kestabilan ini disebabkan atom-atom gas mulia memiliki elektron valensi paling banyak (8 elektron). Oleh karena itu, untuk mengeluarkan elektron valensi dari atom gas mulia memerlukan energi ionisasi yang sangat besar.

Energi ionisasi tingkat pertama sampai dengan ke-n beberapa unsur diberikan pada Tabel di bawah ini.

Gambar Tabel energi ionisasi beberapa unsur

Pada Tabel di atas, ternyata energi ionisasi berilium lebih besar daripada boron dan energi ionisasi nitrogen lebih besar daripada oksigen. Hal ini disebabkan berilium dan nitrogen berturut-turut termasuk golongan IIA dan VA mempunyai konfigurasi yang stabil sehingga elektron terluarnya sulit untuk dilepaskan. Sedangkan boron dan oksigen berturut-turut termasuk golongan IIIA dan VIA yang mempunyai 1 elektron terluar diikat lebih lemah.

UJI KOMPETENSI
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan energi ionisasi.

2. Jelaskan jawaban Anda bagaimana kecenderungan keelektronegatifan unsur-unsur dalam:

a. satu golongan dari atas ke bawah

b. satu periode dari kiri ke kanan

3. Diketahui beberapa unsur berikut: 

- 8O

- 11Na

- 15P

-19K

Berdasarkan konfigurasi elektronnya, tentukan urutan unsur mulai dari yang memiliki energi ionisasi terkecil ke terbesar.

3.   AFINITAS ELEKTRON (ELECTRON AFFINITY)

Afinitas elektron yaitu energi yang dilepaskan atau diserap oleh atom netral dalam keadaan gas untuk membentuk ion negatif (anion). 

X  +  e  →  X–

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, afinitas elektron cenderung semakin kecil (bertambah positif) sehingga semakin sukar menangkap elektron. Sedangkan dalam satu periode, dari kiri ke kanan, afinitas elektronnya cenderung semakin besar (bertambah negatif) sehingga semakin mudah menangkap elektron.

Nilai afinitas elektron umumnya sejalan dengan jari-jari atom. Makin kecil jari-jari atom, nilai afinitas elektron makin besar. Begitupun sabaliknya, makin besar jari-jari atom, nilai afinitas elektron makin kecil. 

Gambar Plot afinitas elektron versus nomor atom dari hidrogen sampai barium

Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima elektron. Berdasarkan Gambar di atas dapat dilihat bahwa afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan halogen (VIIA atau 17). Artinya unsur-unsur golongan halogen merupakan unsur kimia yang paling mudah membentuk ion negatif.  Harga afinitas elektron beberapa unsur dapat dilihat pada Tabel.

Ga

Dari Tabel harga afinitas elektron di atas dapat diketahui, bahwa unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA yang bertanda positif.

Afinitas elektron bertanda negatif menunjukan bahwa pembentukan ion negatif disertai pelepasan sejumlah energi. Contohnya pembentukan ion fluor (F–).

F  + e →  F–   AE = -331,4 kJ/mol

Hal ini menunjukan bahwa pembentukan ion fluor dari atom netralnya dilepaskan energi sebesar 331,4 kJ/mol.

Afinitas elektron bertanda positif menunjukan bahwa pembentukan ion negatif dibutuhkan sejumlah energi. Contohnya pembentukan ion magnesium (Mg-).

Mg + e  → Mg– AE = +230  kJ/mol

Hal ini menunjukan bahwa pembentukan ion magnesium dari atom netralnya dibutuhkan energi sebesar 230 kJ/mol.

UJI KOMPETENSI
1. Apa yang dimaksud dengan afinitas elektron.

2. Bagaimana kecenderungan afinitas elektron unsur-unsur dalam:
a. satu golongan dari atas ke bawah

b. satu periode dari kiri ke kanan

3. Afinitas elektron O = -142,5 kJ/mol dan F = -331,4 kJ/mol. Unsur manakah yang paling mudah menarik atau menangkap elektron?

4. Diketahui unsur 11Na dan 17Cl. Tanpa melihat Tabel, jelaskan unsur manakah yang mempunyai afinitas elektron terbesar.

4.   KEELEKTRONEGATIFAN

Gambar Linus Pauling (1901-1994)

Keelektronegatifan yaitu kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam suatu senyawa kearah dirinya.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah keelektronegatifan cenderung semakin kecil. Hal ini disebabkan dari atas ke bawah jumlah muatan inti bertambah positif, jumlah kulit bertambah, maka kemampuan inti untuk menarik elektron menjadi lemah. Akibatnya keelektronegatifan unsur makin kecil.

Sedangkan dalam satu periode dari kiri ke kanan keelektronegatifan cenderung semakin besar. Hal ini disebabkan dari kiri ke kanan muatan inti bertambah positif, jumlah kulit tetap, menyebabkan gaya tarik inti terhadap elektron makin kuat. Akibatnya kemampuan inti atom untuk menarik elektron makin besar.

Harga keelektronegatifan biasanya dinyatakan dalam skala Pauling yang besarnya antara 0,7 – 4. Nilai 0,7 diberikan kepada unsur fransium sedangkan nilai 4 diberikan kepada unsur fluor.

Gambar

Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung lebih mudah menerima elektron sehingga terbentuk ion negatif. Sedangkan unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung lebih mudah melepaskan elektron sehingga terbentuk ion positif. Unsur-unsur yang mudah melepas elektron disebut unsur yang elektropositif. Jadi fransium merupakan unsur yang paling elektropositif dan fluor merupakan unsur yang paling elektronegatif.

Contoh:

Keektronegatifan Cl = 3 dan Li = 1. Artinya Cl lebih mudah menarik atau menagkap elektron di banding Li. Li keelektronegatifan kecil sehingga lebih mudah melepas elektron.

UJI KOMPETENSI
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan keelektronegatifan?

2. Bagaimana kecenderungan keelektronegatifan unsur-unsur dalam:
a. satu golongan dari atas ke bawah

b. satu periode dari kiri ke kanan

3. diketahui Keelektronegatifan :
Br = 2,8; dan
Al = 1,5
Sebutkan unsur yang paling :
a. mudah menarik atau menangkap elektron

b. mudah melepas elektron

4. Diketahui unsur-unsur berikut : 

- 19K

- 20Ca

- 31Ga

- 36Kr

Berdasarkan muatan inti dan jumlah kulit, tentukan urutan keelektronegatifan dari yang terkecil ke yang terbesar.