1. 91
4.3.1 Jari-jari Atomik
Salah satu sifat periodik yang sangat sistematik adalah jari-jari atomik unsur-
unsur. Apakah yang dimaksud dengan ukuran atomik itu? Oleh karena elektron
dalam suatu atom unsur hanya dapat didefinisikan
dengan istilah
peluang probabilitas, maka sesungguhnya tidak
ada batas yang nyata dalam suatu atom. Namun demikian ada dua cara yang umum
untuk mendefinisikan jari-jari atomik. Pertama, jari-jari atomik dapat dinyatakan sebagai setengah jarak antara dua inti atom yang bergabung dengan ikatan kovalen
dalam molekul diatomik, yaitu disebut jari-jari kovalen, r
kov
. Kedua, jari-jari atomik dinyatakan sebagai setengah jarak antara dua inti atom dari molekul-molekul diatomik
yang bertetangga, yaitu disebut jari-jari van der Waals, r
vdW
.
Lebih lanjut untuk unsur- unsur logam, adalah dimungkinkan untuk mengukur jari-jari metalik, r
M
, yaitu setengah jarak antara dua inti atom-atom bertetangga dalam logam padat pada temperatur dan
tekanan kamar; namun demikian, jarak ini bergantung pada bilangan koordinasi kisi kristal logam yang bersangkutan, dan umumnya semakin besar bilangan koordinasi
semakin besar jari-jari metaliknya.
Dalam senyawa ionik padat adalah mungkin untuk mengukur jarak antara kation dan anion tetangganya. Namun perbedaan anion tetangga, juga bilangan koordinasi kisi
kristal, akan menghasilkan jarak yang berbeda-beda pula. Oleh karena itu perlu ditetapkan adanya standar pembanding yaitu ion O
2
-
dengan jari-jari r- = 1,40 Å;
alasannya adalah bahwa unsur ini membentuk senyawa dengan banyak macam unsur lain, cukup keras dalam arti tidak mudah terpolarisasi sehingga ukurannya tidak banyak
bervariasi meskipun dalam senyawa dengan unsur yang berbeda-beda. Dengan pertimbangan tersebut, jari-jari ion didefinisikan sebagai jarak antara pusat kation dan
pusat anion yang dibagi secara adil berdasarkan jari-jari O
2
-
sebesar 1,40 Å. Sebagai contoh, jari-jari ion Mg
2+
diperoleh dengan mengurangi sebesar 1,40 Å terhadap jarak antara dua inti ion Mg
2+
dan O
2
-
yang bertetangga dalam senyawa MgO. Pemahaman
2 r
kov
Gambar 4.2 Perbandingan antara
r
kov
,
r
vdW
,
r
M
,
r
+
dan
r
-
2 r
M
2 r
vdW
r
+
+ r
-
1. 92 jari-jari kovalen r
kov
, jari-jari van der Waals, r
vdW
, jari-jari metalik, r
M
, jari-jari kation, r
+
, dan jari-jari anion, r- dilukiskan dalam Gambar 4.2.
Tabel 4.4 Jari-jari atom dalam pm unsur-unsur utama
H : 37 He : 50
Li : 152 Be : 111 B : 80
C : 77 N : 75
O : 73 F :
71 Ne : 65
Na : 186 Mg: 160 Al : 143 Si : 118 P : 110 S : 103 Cl : 99
Ar : 95 K : 227 Ca :
197 Ga : 141 Ge : 122 As : 125 Se :
116 Br : 114 Kr : 110 Rb : 248 Sr :
215 In : 163 Sn : 141 Sb : 138 Te :
135 I : 133 Xe : 130
Cs : 265 Ba : 217 Tl : 170 Pb : 175 Bi : 155 Po : 118 At :
-
Rn : 145
Harga jari-jari kovalen bagi hampir semua atom unsur telah diketahui, namun karena ini merupakan hasil eksperimen maka nilainya sedikit bervariasi.
Kecenderungan-periodisitas secara umum dapat diperiksa pada Tabel 4.4 dan Gambar 4.3. Secara khusus dibahas unsur-unsur periode 2 dan golongan 1 alkali sebagaimana
ditunjukkan data berikut. Periode 2 : Li
Be B
C N
O F
Ne r
kov
pm :
134 91
82 77
74 70
68
- Alkali
: Li Na
K Rb
Cs Fr
r
M
pm :
134 154
196 216
235 -
Dalam periode, jari-jari atom menurun dengan naiknya nomor atom. Kecenderungan ini sangat mudah dipahami dengan menerapkan parameter muatan inti
efektif, Z
ef
, sebagaimana dibicarakan terdahulu. Dalam periode, ukuran atom dibatasi oleh orbital-orbital dalam ukuran volume kulit yang sama besarnya. Unsur-unsur
Nomor Atom Jari-jari Atom pm
50 100
150 200
250 300
10 20
30 40
50 60
70 80
90
Li Rn
Cs Rb
K Na
Xe Kr
Ar Ne
He H
5d
4f 4d
3d
Gambar 4.3 Jari-jari atom untuk beberapa unsur
1. 93 periode 2 mempunyai konfigurasi elektronik 1s
2
2s
1
-
2
. Ukuran atom ditentukan oleh
besarnya muatan inti efektif yang dirasakan oleh elektron-elektron dalam orbital yang bersangkutan yaitu 1s, 2s, dan 2p. Naiknya nomor atom berarti naiknya Z
ef
yang dirasakan oleh setiap elektron dalam orbital yang bersangkutan, sehingga orbital-orbital
ini mengalami kontraksi ke arah inti atom yang semakin besar dan akibatnya atom akan nampak semakin kecil.
Dalam golongan, jari-jari atom bertambah besar dengan naiknya nomor atom. Ukuran atom ditentukan oleh ukuran orbital terluar. Unsur-unsur dalam golongan
ditandai dengan elektron valensi yang sama. Golongan utama yaitu s dan p, mempunyai konfigurasi elektronik terluar 1-7s
x
, dan 1-7s
2
1-7p
x
. Naiknya nomor atom berarti bertambahnya kulit elektron atau bertambahnya elektron dalam dan bertambahnya
ukuran orbital terluar sehingga elektron terluar mengalami “perlindungan” shielding oleh elektron-elektron dalam yang semakin efektif dari pengaruh tarikan inti, dan
akibatnya atom akan nampak semakin besar. Perlu diingat bahwa inti atom merupakan bagian atom yang sangat kecil; jari-jari
kovalen atom oksigen yang panjangnya ~ 70 pm, jari-jari inti atomnya hanya 0,0015 pm. Jadi dalam hal volume keseluruhan atom, inti atom hanya mewakili sekitar 10
-
11
bagian.
4.3.2 Energi Ionisasi