Beberapa Sifat Periodik Unsur

D. Beberapa Sifat Periodik Unsur

Unsur-unsur dalam golongan yang sama memiliki elektron valensi yang sama. Demikian pula unsur-unsur pada periode yang sama, elektron valensinya menghuni orbit yang sama. Oleh karena sifat-sifat unsur ada hubungannya dengan konfigurasi elektron maka unsur-unsur dalam golongan yang sama akan memiliki sifat yang mirip dan dalam periode yang sama akan menunjukkan sifat yang khas secara berkala (periodik) dari logam ke nonlogam. Beberapa sifat periodik unsur di antaranya adalah jari-jari atom, afinitas elektron, energi ionisasi, dan keelektronegatifan.

Jari-jari atom

Gambar 2.5

Jari-jari atom

Sistem Periodik Unsur-Unsur

1. Jari-jari Atom

Jari-jari atom sangat kecil, diduga diameternya sekitar 10 –10 m. Satuan yang biasa digunakan untuk menyatakan jari-jari atom adalah angstrom (Å). Satu angstrom sama dengan 10 –10 m.

Tabel 2.3 Jari-Jari Atom Menurut Golongan (dalam satuan pm)

Jari-Jari

Jari-Jari

Golongan Unsur

Golongan Unsur

Atom Kation Muatan Atom Anion Muatan

Sumber: Chemistry with Inorganic Quantitative Analysis, 1989

Catatan Note

Jari-jari atom didefinisikan sebagai setengah jarak antara dua inti atom yang berikatan dalam wujud padat (perhatikan Gambar 2.5). Hasil

pengukuran ditunjukkan pada Tabel 2.3. Jika Anda perhatikan Tabel

Konversi satuan panjang:

sentimeter (cm) 10 -2 m milimeter (mm)

2.3 maka akan terlihat adanya keteraturan jari-jari, baik dalam golongan

10 -3

yang sama maupun dalam periode yang sama.

mikrometer ( μ m) 10 -6 m

Perhatikanlah jari-jari atom dari atas ke bawah dalam golongan yang

nanometer (nm) 10 -9 m

angstrom (Å) 10 -10 m

sama. Apakah yang dapat Anda simpulkan mengenai jari-jari atom dalam

pikometer (pm) 10 -12 m 10 -15

golongan yang sama? Bertambahnya jari-jari atom dari atas ke bawah

femtometer (fm) m attometer (am)

dalam golongan yang sama disebabkan bertambahnya orbit (lintasan)

10 -18 m

elektron. Bertambahnya orbit menyebabkan volume atom mengembang

Length unit convertion:

centimeter (cm) 10 -2 m

sehingga jari-jari atom meningkat.

millimeter (mm) 10 -3 m macrometer ( μ m)

Perhatikanlah jari-jari atom dari kiri ke kanan dalam periode yang

10 -6

sama. Apakah yang dapat Anda simpulkan mengenai jari-jari atom dalam

nanometer (mm) 10 -9 m angstrome (Å)

periode yang sama?

10 -10 m

pikometer (pm) 10 -12 m femtometer (fm)

10 -15 m attometer (am)

Kegiatan Inkuiri

10 -18 m

Simpulkan dengan kalimat sendiri keteraturan jari-jari atom dalam golongan yang sama dan dalam periode yang sama berdasarkan data pada Tabel 2.3.

Penurunan jari-jari atom dari kiri ke kanan dalam periode yang sama disebabkan bertambahnya jumlah proton di dalam inti atom, sedangkan jumlah orbitnya sama. Dengan bertambahnya jumlah proton, tarikan inti terhadap elektron valensi makin kuat sehingga terjadi pengerutan volume atom. Akibatnya, jari-jari atom dari kiri ke kanan mengecil (perhatikan Gambar 2.6 ).

30 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X

Gambar 2.6 Li

Be B C N

F Ne

Jari-jari atom dipengaruhi oleh jumlah proton dalam inti.

Contoh 2.4 Mahir Menjawab

Menentukan Kecenderungan Jari-Jari Atom

Manakah di antara penyataan di

Urutkan unsur-unsur berikut menurut kenaikan jari-jarinya: Na, K, Mg, dan Ca. bawah ini yang bukan merupakan Jelaskan alasannya. sifat periodik unsur-unsur?

A. Dari atas ke bawah dalam satu

Jawab

golongan energi ionisasi makin

Na dan K berada dalam golongan yang sama, tetapi atom K memiliki orbit terluar lebih kecil. B. jauh dari inti sehingga jari-jari atom K lebih panjang daripada Na. Demikian pula atom Dari kiri ke kanan dalam satu

periode afinitas elektron makin

Mg dan Ca, dengan jari-jari atom Ca lebih panjang dari Mg.

besar. Na dan Mg berada pada periode yang sama dan jari-jari atom Na lebih panjang dari C. Dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom makin

Mg sebab muatan inti atom Mg (ditunjukkan oleh naiknya nomor atom) lebih besar daripada Na. Demikian pula atom K dan Ca, dengan jari-jari atom K lebih panjang besar.

D. Dari kiri ke kanan dalam satu

dari Ca.

periode keelektronegatifan

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa urutan kenaikan jari-jari atom adalah

makin besar.

E. Mg < Na < Ca < K. Dari kiri ke kanan dalam satu

periode titik didih makin tinggi.

Pembahasan

2. Energi Ionisasi Jawaban (A), (B), (C), dan (D) adalah

sifat-sifat periodik unsur.

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan Jadi, jawabannya adalah (E). elektron valensi dari suatu atom atau ion dalam wujud gas .

Ebtanas 1995–1996

Na(g) ⎯⎯ → Na + (g) + e –

Nilai energi ionisasi bergantung pada jarak elektron valensi terhadap inti atom. Makin jauh jarak elektron valensi terhadap inti atom, makin lemah tarikan inti terhadap elektron sehingga energi ionisasi makin kecil. Nilai energi ionisasi unsur-unsur utama ditunjukkan pada Gambar 2.7 yang digambarkan secara grafik.

Gambar 2.7

Grafik energi ionisasi pertama unsur-unsur golongan utama

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan jari-jari atom relatif tetap, tetapi muatan inti bertambah. Hal ini menyebabkan tarikan inti terhadap elektron valensi makin besar. Bagaimanakah kecenderungan energi ionisasi jika diurutkan dari kiri ke kanan pada periode yang sama?

Sistem Periodik Unsur-Unsur

Selain muatan inti atom, energi ionisasi juga dipengaruhi oleh konfigurasi elektron, terutama konfigurasi elektron dengan jumlah elektron valensi sebanyak 8 (golongan VIIIA, gas mulia). Perhatikan grafik pada Gambar 2.7, pada setiap periode, energi ionisasi terbesar dimiliki oleh unsur-unsur gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, dan Xe). Unsur- unsur gas mulia adalah contoh unsur-unsur 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.

Kegiatan Inkuiri

Ramalkan kecenderungan energi ionisasi dari kiri ke kanan tabel periodik dalam periode yang sama berdasarkan data pada grafik.

Contoh 2.5

Menentukan Kecenderungan Energi Ionisasi

Urutkan atom-atom berikut: Na, Mg, K, dan Ca menurut kenaikan energi ionisasinya, kemudian jelaskan alasannya.

Jawab

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan energi ionisasi bertambah akibat bertambahnya muatan inti. Jadi, energi ionisasi Mg lebih besar dari Na. Demikian pula energi ionisasi Ca lebih besar dari K.

Kata Kunci

Dalam golongan yang sama, dari atas ke bawah energi ionisasi berkurang akibat orbit • Afinitas elektron

elektron makin jauh dari inti. Jadi, energi ionisasi Na lebih besar dari K dan energi ionisasi • Elektron valensi

Mg lebih besar dari Ca.

• Energi ionisasi Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa urutan energi ionisasi adalah K < Na < • Jari-jari atom

Ca < Mg.

Aktivitas Kimia 2.1

Kaitan antara Konfigurasi Elektron, Golongan, Periode, dan Energi Ionisasi dalam Tabel Periodik

Tujuan

Menyelidiki kaitan antara konfigurasi elektron dan unsur-unsur dalam tabel periodik.

Langkah Kerja

1. Pelajari dan lengkapilah tabel berikut.

2. Pelajari dan lengkapilah tabel berikut.

32 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X

Pertanyaan

1. Bagaimanakah kaitannya antara jumlah elektron valensi dan nomor golongan? 2. Bagaimanakah kaitan antara orbit yang ditempati elektron valensi dan nomor periode? 3. Dari hasil pengamatan, ramalkan kecenderungan jari-jari atom tersebut dalam periode

dan golongan yang sama. 4. Ramalkan pula kecenderungan energi ionisasi atom tersebut dalam periode dan golongan yang sama.

3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah perubahan energi atom ketika elektron ditambahkan kepada atom itu dalam keadaan gas. Contoh:

Cl(g) + e – Cl ⎯⎯ – → (g)

Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif. Jika satu elektron ditambahkan kepada atom yang stabil dan sejumlah energi diserap maka afinitas elektronnya berharga positif. Jika dilepaskan energi, afinitas elektronnya berharga negatif. Tabel 2.4 Afinitas Elektron Unsur-Unsur Golongan Utama

Sumber: Chemistry with Inorganic Quantitative Analysis, 1989

Secara umum, nilai afinitas elektron dalam golongan yang sama dari atas ke bawah menurun, sedangkan pada periode yang sama dari kiri ke kanan meningkat. Nilai afinitas elektron umumnya sejalan dengan jari- jari atom. Makin kecil jari-jari atom, nilai afinitas elektron makin tinggi. Sebaliknya, makin besar jari-jari atom, nilai afinitas elektron kecil.

Contoh 2.6

Menentukan Kecenderungan Afinitas Elektron

Urutkan atom-atom berikut menurut kenaikan afinitas elektronnya: S, Cl, dan P.

Jawab

Afinitas elektron adalah perubahan energi ketika atom menerima elektron. Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan dalam tabel periodik, afinitas elektron umumnya meningkat. Jadi, dapat disimpulkan bahwa afinitas elektron untuk P < S < Cl.

4. Keelektronegatifan Atom

Keelektronegatifan didefinisikan sebagai kecenderungan suatu atom dalam molekul untuk menarik pasangan elektron yang digunakan pada ikatan ke arah atom bersangkutan . Skala keelektronegatifan yang dipakai sampai sekarang adalah yang dikembangkan oleh Pauling sebab lebih lengkap dibandingkan skala keelektronegatifan yang lain. Pauling memberikan skala keelektronegatifan 4 untuk unsur yang memiliki energi ionisasi dan energi afinitas elektron tinggi, yaitu pada unsur florin, sedangkan unsur-unsur lainnya di bawah nilai 4.

Sistem Periodik Unsur-Unsur

Tabel 2.5 Sekilas Keelektronegatifan Beberapa Unsur Menurut Golongan dan Periode

pada Tabel Periodik

Kimia

Linus Pauling

Sumber: Foundations of Chemistry, 1996

Pada tabel periodik, unsur florin yang ditetapkan memiliki keelektro- negatifan 4 (terbesar) berada di ujung kanan paling atas. Adapun Unsur

Sumber: dlib.org

fransium yang memiliki keelektronegatifan terendah yaitu 0,7 berada di

Ilmuwan yang terlibat dalam mengembangkan skala keelektro-

kiri paling bawah dalam tabel periodik.

negatifan di antaranya Sanderson, Mulliken, dan Pauling. Keelektronegatifan yang diterima

Kegiatan Inkuiri

publik adalah dari Pauling sebab didasarkan pada data energi ikatan yang dapat diukur.

Simpulkan dengan kalimat Anda sendiri kecenderungan skala keelektronegatifan dalam golongan yang sama dan dalam periode yang sama berdasarkan data pada Tabel 2.5 .

Contoh 2.7

Menentukan Kecenderungan Skala Keelektronegatifan

Nomor atom unsur X, Y, dan Z berturut-turut adalah 11, 15, dan 20. Urutkan unsur- unsur tersebut berdasarkan kenaikan skala keelektronegatifannya.

Jawab

Unsur-unsur tersebut berada pada golongan dan periode sebagai berikut:

X: golongan IA dan periode ke-3 Y: golongan VA dan periode ke-3 Z: golongan IIA dan periode ke-4 Berdasarkan data pada Tabel 2.5, skala keelektronegatifan X = Na, Y = P, dan Z = Ca. Jadi, urutan skala keelektronegatifannya adalah X < Z < Y.

Tes Kompetensi Subbab D

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

1. Jelaskan bagaimana kecenderungan jari-jari atom dari 2. Urutkan atom-atom berikut menurut kenaikan jari- kiri ke kanan dalam periode yang sama dan dari atas

jarinya: P, S, dan Cl. Berikan alasannya. ke bawah dalam golongan yang sama pada tabel 3. Urutkan atom-atom berikut berdasarkan kenaikan

periodik modern. energi ionisasinya: P, S, dan Cl. Jelaskan alasannya.

34 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X

4. Atom X memiliki energi ionisasi lebih besar dari atom Y 7. Mengapa afinitas elektron unsur-unsur golongan IA dan atom Y memiliki energi ionisasi lebih kecil dari

berharga negatif, sedangkan unsur-unsur golongan IIA atom Z. Urutkan atom-atom tersebut berdasarkan

berharga positif? Hubungkan dengan jumlah kenaikan energi ionisasinya.

maksimum dalam setiap orbit. 5. Urutkan atom-atom berikut menurut kenaikan afinitas 8. Urutkan skala keleektronegatifan pada golongan IIA

elektronnya: F, Cl, Br, dan I. dari atas ke bawah, kemudian simpulkan bagaimana 6. Mengapa afinitas elektron unsur-unsur gas mulia

kecenderungannya. (golongan VIIIA) semuanya berharga positif? 9. Urutkan skala keelektronegatifan secara diagonal (Li,

Hubungkan jawaban Anda dengan jumlah maksimum Mg, Ga, dan seterusnya) dari kiri atas ke kanan bawah, elektron dalam setiap orbit.

kemudian simpulkan bagaimana kecenderungannya.