1. 97 elektron ini mudah dilepas. Dengan demikian dapat dimengerti bahwa
E
i
O E
i
N. Demikianlah seterusnya sehingga rasionalisasi yang sama umumnya dapat diterapkan
untuk unsur-unsur berikutnya.
4.3.3 Afinitas elektron atau energi afinitas Definisi Konvensional
Hampir semua atom netral mempunyai kapasitas untuk menerima paling tidak satu elektron tambahan, yang kemudian dikenal dengan istilah
afinitas elektron. Pada proses ini umumnya dibebaskan energi, berlawanan dengan proses pengeluaran
elektron dari suatu atom yang membutuhkan energi. Karena afinitas elektron menunjuk pada energi, maka lebih sering disebut sebagai energi afinitas
E
a
. Secara konvensional, energi afinitas didefinisikan sebagai energi
yang dibebaskan bila tiap mol atom netral atau ion dalam keadaan gas menangkap elektron membentuk ion negatif.
Dengan demikian, proses yang terjadi dapat dipandang sebagai kebalikan dari proses pelepasan elektron, yaitu:
M
g
+ e
→
M-
g
.......... E
a
1 M-
g
+ e
→
M
2
-
g
.......... E
a
2 Dapat dipahami bahwa
E
a
1 E
a
2 E
a
3 dan seterusnya, karena tambahan
elektron kedua dan seterusnya akan mendapat tolakan dari spesies negatif hasil, sehingga tidak lagi dibebaskan energi melainkan malahan dibutuhkan energi yang
semakin besar; dengan demikian energi yang dibebaskan semakin kecil atau bahkan negatif, atau dengan kata lain justru membutuhkan energi.
Sayangnya definisi tersebut bertentangan dengan umumnya perjanjian yang berlaku pada termodinamika yaitu bahwa selisih entalpi
∆
H pada proses eksotermik bertanda negatif. Untuk mengubah definisi tersebut tentu tidak mudah dalam arti
mungkin dapat menimbulkan kesalah pahaman. Untuk mengurangi timbulnya pertentangan atau kebingungan, penjelasan pengertian afinitas elektron dapat didekati
dengan dua cara sebagai berikut. Pertama, atom unsur F karena paling aktif, dipakai sebagai standar dengan
afinitas elektron berharga positif, walaupun sebenarnya selisih entalpi proses
penangkapan elektron berharga negatif. Jadi, pada proses F
g
+ e
→
F-
g
∆
H =
1. 98 -337 kJ mol
-
1
, energi afinitas E
a
= + 337 kJ mol
-
1
. Dengan kata lain energi afinitas harus didefinisikan sebagai
lawan selisih entalpi, E
a
=
- ∆
H. Kedua, dengan menganggap bahwa afinitas elektron suatu atom sama dengan
energi ionisasi anion yang bersangkutan, maka proses penangkapan satu elektron oleh atom unsur F pada contoh tersebut dapat diekspresikan sebaliknya ke dalam bentuk
proses endotermik F-
g
→
F
g
+ e ,
∆
H = + 337 kJ mol
-
1
. Jadi, dalam hal ini E
a
=
∆
H = + 337 kJ mol
-
1
. Dengan kata lain, afinitas elektron didefinisikan sebagai
energi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron-lebih dari tiap mol ion negatif menjadi atom netralnya dalam keadaan gas.
Pandangan pertama pada dasarnya sama dengan definisi versi konvensional sehingga seolah-olah memberikan pengertian yang berlawanan
dengan pengertian energi ionisasi. Pandangan kedua menunjukkan pengertian yang paralel
antara energi afinitas dengan energi ionisasi sehingga kedua macam energi ini dapat diekspresikan ke
dalam satu proses berikut ini yang sepertinya hanya melibatkan pelepasan elektron saja:
Barangkali sangat sukar ditemukan adanya satu unsur yang secara lengkap memenuhi ekspresi diagram di atas. Namun demikian, diagram tersebut melukiskan
suatu kesinambungan kecenderungan hubungan antara harga
∆
H dengan elektron ke n yang dikeluarkan dari atom yang bersangkutan; hubungan ini adalah bahwa makin
besar harga n makin besar pula harga
∆
H atau makin besar pula harga E
a
maupun E
i
nya. Jadi, energi
∆
H yang terlibat berubah namanya dari E
a
menjadi E
i
setelah melewati spesies netral M sebagai
crossover point. Perlu diperhatikan bahwa menurut pandangan ini pengertian energi afinitas ke
n, E
a
n, adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron dari ion negatif M
n -
sedangkan energi afinitas pertama,
E
a 1
adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron
dari ion negatif M-. Dari uraian di atas jelas bahwa baik energi ionisasi,
E
i
maupun energi afinitas, E
a
, keduanya menunjuk pada kemampuan suatu spesies atom netral maupun ion untuk
→
M
n
-
- e M
1
-
n
M
1
-
- e - e
- e M
∆ H = E
a n
M
1+
M
n-1
M
n+
∆ H = E
a 1
∆ H = E
i 1
∆ H = E
i n
→
→
→
→
→
1. 99 menangkap elektron. Walaupun pengertian keduanya ini paralel, kenyataannya energi
afinitas lebih sukar ditentukan secara eksperimen, tidak seperti halnya energi ionisasi. Beberapa unsur yang energi afinitasnya dapat ditentukan secara eksperimen adalah
unsur-unsur O, S dan halogen. Energi afinitas unsur-unsur yang lain ditentukan dengan pendekatan menurut berbagai-bagai metode, misalnya metode ekstrapolasi,
Haber-Born Cycle, dan metode mekanika kuantum Hartree-Fock semuanya tidak dibicarakan
disini; hasilnya, ternyata sangat bervariasi walaupun menunjukkan kecenderungan yang paralel dari berbagai macam metode tersebut. Harga energi afinitas beberapa
unsur utama dapat diperiksa pada Tabel 4.7. Pengertian energi afinitas demikian juga energi ionisasi bagi setiap atom unsur
bersifat kumulatif langsung, artinya energi afinitas dua elektron suatu spesies netral misalnya, merupakan
jumlah dari energi afinitas pertama dan kedua bagi spesies yang bersangkutan. Untuk atom unsur oksigen misalnya, dapat dinyatakan seperti berikut ini.
O
g
+ e
→
O-
g
E
a 1
= + 141 kJ mol
-
1
= +1,46 eV
energi bebas O-
g
+ e
→
O
2
- g
E
a 2
= - 844 kJ mol
-
1
= - 8,75 eV
energi diserap __________________________________________________________________ +
O
g
+ 2 e
→
O
2
- g
E
a
= - 703 kJ mol
-
1
= - 7,29 eV energi diserap
Jadi, afinitas dua elektron atom oksigen adalah - 703 kJ mol
-
1
. Tabel 4.7 Energi afinitas pertama
∆
H
o
kJ mol
-
1
beberapa unsur utama untuk definisi konvensional,
E
a
, dipakai tanda yang berlawanan
H - 73
He 48
Li - 60
Be 48
B - 27
C -122
N 7
O - 141
F - 328
Ne 116
Na - 53
Mg 39
Al - 42
Si - 134
P - 72
S - 200
Cl - 349
Ar 96
K - 48
Ca 29
Ga - 29
Ge - 116
As - 78
Se - 195
Br - 325
Kr 96
Rb - 47
Sr 29
In - 29
Sn - 116
Sb - 103
Te - 190
I - 295
Xe 77
Definisi Modern
Berlawanan dengan perjanjian konvensional, publikasi para ahli kimia akhir-akhir ini memandang afinitas elektron langsung dengan besaran termodinamika
∆
H; jadi, afinitas elektron didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi pada penambahan
elektron kedalam tiap mol atom atau ion dalam keadaan gas. Misalnya untuk oksigen, afinitas elektron langsung diekspresikan dengan besaran termodinamika sebagai berikut
1. 100 O
g
+ e
→
O
- g
∆
H
1
= - 141 kJ mol
-
1
= - 1,46 eV
O-
g
+ e
→
O
2
- g
∆
H
2
= + 844 kJ mol
-
1
= + 8,75 eV
Dengan demikian, perjanjian ini menghasilkan numerik yang sama tetapi berlawanan tanda dengan perjanjian konvensional untuk harga
E
a
. Untuk tidak menimbulkan kebingungan, maka yang perlu diperhatikan adalah harga dari besaran
termodinamika,
∆
H, dalam proses penangkapan elektron tersebut, karena kedua pandangan menghasilkan nilai yang sama. Oleh karena nilai
∆
H dapat positif atau negatif maka ungkapan data, misalnya dalam tabel, perlu dicantumkan besaran mana
yang dipilih, seyogyanya
∆
H.
Kecenderungan Afinitas Elektron
Bagaimana kecenderungan harga afinitas elektron unsur-unsur dalam TPU? Oleh karena elektron tambahan masuk ke dalam kulit valensi dan kemudian terikat dengan
gaya elektrostatik dengan inti atom, maka afinitas elektron dapat diramalkan akan menurun dengan naiknya jari-jari dan akan naik dengan naiknya muatan inti efektif
atom yang bersangkutan. Namun kenyataannya Tabel 4.7, kecenderungan tersebut tidaklah semulus atau sesederhana sebagaimana kecenderungan harga energi ionisasi.
Bahkan dalam banyak unsur, harga afinitas elektron menunjukkan kecenderungan yang berlawanan dengan kecenderungan harga energi ionisasinya relatif terhadap unsur-
unsur terdekatnya.
4.3.4 Elektronegativitas
