Jari-jari Atomik Sifat-Sifat Periodisitas

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