KD 3.4 SIFAT PERIODIK UNSUR

RAMLAH 1613040021

SIFAT PERIODIK UNSUR

Sifat periodik adalah sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom, yaitu dari kiri kekanan dalam satu periode, atau dari atas ke bawah dalam satu golongan. Sifat-sifat periodic yang akan dibahas, meliputi jari-jari atom, energy ionisasi, afinitas electron, keelektronegatifan, serta titik didih.

1. JARI - JARI ATOM

Jari-jari atom adalah jarak elektron terluar ke inti atom dan menunjukan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antar dua atom yang berikatan sesamanya (Unggul Sudarmo, 2013:111).

Dalam table periodik bentuk panjang, unsure-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan konfigurasi electron, unsure-unsur yang konfigurasi elektronnya  mirip (electron valensi sama) dikelompokkan dalm suatu golongan. Kemiripan konfigurasi electron berakibat pada kemiripan sifat-sifat unsure dalam masing-masing golongan tersebut, karena sifat-sifat kimia unsure sangat dipengaruhi oleh electron valensinya. Oleh karena electron valensi bertambah secara berurutan dari kiri kekanan, maka sifat-sifat unsure berubah secara berangsur dari kiri ke kanan dalam satu periode dan berulang secara periodic dari periode ke periode berikutnya (Chang, 2004: 37).

Sejumlah sifat fisik dan kimiawi berkaitan dengan ukuran atom, tetapi ukuran atom agak sulit didefinisikan. Telah kita ketahui bahwa peluang untuk mendapatkan electron menurun dengan bertambahnya jarak antar inti atom, tetapi taka da jarak yang memiliki peluang nol. Tak ada batas yang jelas untuk suatu atom. Apalagi, biasanya atom tidak diamati secara terpisah tetapi berhubungan dengan atom lain, baik yang sejenis atau tidak sejenis; dan ukuran atom boleh jadi dipengaruhi oleh keadaan lingkungannya. Berdasarkan kenyataan ini, mudah dipahami bahwa data yang tepat (“reproducible”) hanya diperoleh melalui penelitian yang seksama. Sekalipun demikian, kita masih dapat memperoleh manfaat dengan perkiraan kasarbahwa ukuran atom adalah jarak dari inti ke suatu tempat yang memiliki peluang terbesar untuk menemukan electron di kulit terluarnya. Jarak ini kita namakan jari-jari atom (Petrucci, 1987: 251).

Menurut (Suyanta, 19: 2019) Jari-jari atom suatu unsure  dipengaruhi oleh lingkungannya sehingga  dikenal beberapa istilah untuk jari-jari atom yaitu:

a)      Jari-jari kovalen: yaitu setengah jarak antara atara pusat dua atom  identik yang terikat secara kovalen. Hamper semua unsure (termasuk unsure logam) memiliki jari-jari kovalen, oleh karena itu jari-jari kovalen inilah yang biasanya dibandingkan. Jari-jari kovalen logam ditentukan dalam keadaan gas, dimana lgam berada diantara kesetimbangan antara diatomic dan monoatomik.

b)      Jari-jari Van der Waals: yaitu setengah jarak antara pusat dua atom bertetangga yang berada pada jarak terdekat namun tidak berkatan.

c)      Jari-jari ion: yaitu jarak antara inti atom dengan electron terluar dalam suatu atom atau gugus yang berikatan ionic. Jari-jari ion ini dipengaruhi oleh jenis kation dan anion pasangannya.

d)     Jari-jari lgam adalah setengah jarak antara pusat atom dalam padatan suatu logam.

Menurut Das Salirawati, (2007) Panjang pendeknya jari-jari atom ditentukan oleh dua faktor, yaitu:

a.         Jumlah kulit elektron

Makin banyak jumlah kulit yang dimiliki oleh suatu atom, maka jari-jari atomnya semakin panjang.

Contoh: jari-jari atom natrium lebih panjang dari jari-jari atom litium sebab jumlah kulit yang dimiliki atom natrium lebih banyak dari atom litium.

b.        Muatan inti atom

Bila jumlah kulit dari dua atom sama banyak, maka yang berpengaruh terhadap panjangnya jari-jari atom adalah muatan inti atom. Semakin besar muatan intinya, gaya tarik inti atom terhadap elektron lebih kuat sehingga elektron lebih mendekat ke inti atom.

           

Pada gambar di atas terlihat bahwa:

a.       Dalam satu golongan, makin kebawah jumlah kulitnya makin banyak. Meskipun dalam hal ini jumlah muatan inti makin banyak, tetapi pengaruh bertambahnya jumlah kulit lebih besar daripada pengaruh muatan inti. Akibatnya jarak elektron kulit terluar terhadap inti makin jauh.

b.      Dalam satu periode dari kiri ke kanan muatan inti makin bertambah sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya, gaya tarik inti terhadap elektron terluar makin kuat sehingga menyebabkan jarak elektron kulit terluar dengan inti makin dekat.

Berdasarkan penjelasan di atas, kecenderungan umum yang terjadi pada tabael periodik untuk jari-jari adalah dalam satu periode dari kiri ke kanan, jari-jari atom semakin kecil yang disebabkan oleh bertambahnya muatan inti unsur, sehigga tarikan elektrostatis electron meningkat. Sedangkan dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom bertambah yand disebabkan karena bertambahnya jumlah kulit atom yang lebih dominan di banding bertambahnya muatan inti.

2. jari-jari ion

            Untuk ion-ion positif dan negative secara umum dapat diyatakan bahwa jari-jari ion positif lebih kecil dibanding jari-jari atom netralnya, sebaliknya jari-jari ion negative lebih besar dibanding jari-jari atom netralnya. Jari-jari ion positif lebih kecil disbanding jari-jari atom netralnya karena jumlah lintasan elektronnya berkurang, sedangkan jari-jari ion negative lebih besar disbanding jari-jari atom netralnya karena penambahan elektron menyebabkan semakin besarnya tolakan antara sesama electron, sehigga awan electron menggelembung. Untuk spesies-spesies isoelektronik (jumlah electron sama), jari-jari atom berkurag dengan bertambahnya muatan inti (Suyanta, 2019:24)

Ion (tunggal) dapat terbentuk dari atom netralnya karena pelepasan atau pelepasan electron. Ion positif (kation) terbentuk karena pelepasan electron, sedangkan ion negatif (anion) terbentuk karena penyerapan electron. Ion positif mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata (signifikan) jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya. Ion positif mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion negative mempunyai jari-jari yang lebih besar (Purba, 2016: 111).

.          

3. ENERGI IONISASI (EI)

Potensi ionisaai adalah energy yang diperlukan untuk melepaskan electron yang terikat paling lemah dalam suatu atom dalam keadaan gas. Besarnya potensi ioninasi suatu unsure biasanya dinyatakan dalam electron volt (1 eV = 23,06 kkal/mol). Satu eV adalah energy yang diperlukan oleh sebuah electron apabila electron tersebut berada dalam medan listrik dengan perbedaan potensial 1 volt (Suyanta, 2019: 25).

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan atom netral dalam wujud gas untuk melepas suatu elektron paling luar (yang terikat paling lemah) membentuk ion positif. Pelepasan elektron kedua (dari ion positif satu) disebut energi ionisasi kedua, pelepasan elektron ketiga disebut energi ionisasi ketiga, dan seterusnya. Tahapan pelepasan elektron tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

M(g) → M+(g) + e– Ei-1

M+(g) → M2+(g) + e– Ei-2

Energy ionisasi (I) dari suatu atom adalah energy yang harus diserap suatu atom gas agar electron yang tarikannya paling kecil dapat dipisahkan secara sempurna. Energy ionisasi dapat diukur dalam tabung sinar katoda dimana atom-atom yang diteliti berada sebagai gas dalam tekanan rendah. Beberapa contoh adalah

Mg -----à Mg⁺_(g) + e^- I₁ = 7,65 eV/atom (738 kJ/mol)

Mg⁺_(g) ---à Mg²⁺_(g) + e^- I₂ = 15,04 eV/atom (1451 kJ/mol)

Lambing I₁, berarti energy ionisasi pertama, I₂ adalah energy ionisasi kedua, dan seterusnya. Lepasnya electron kedua ( dinyatakan dengan I₂ ) lebih sulit terjadi dibandingkan dengan yang pertama (dinyatakan dengan I₁). Karena setelah ionisasi, lebih sulit bagi electron yang terionisasi menjauhi ion yang bermuatan +2 (Mg²⁺) dibandingkan dengan dari ion dengan muatan +1 (Mg⁺) (Petrucci, 1987: 255).

Harga energi ionisasi dipengaruhi oleh jari-jari atom dan jumlah elektron valensi atau muatan inti dan macam orbital yang diduduki oleh elktron yang dapat dilepaskan. Dalam atom yang kecil, electron akan terikat relative kuat oleh inti atom, sedangkan untuk atom-atom yang lebih besar ikatan itu relative lebih lemah, sehingga potensial ionisasi suatu unsure akan berkurang dengan bertambahnya jari-jari atom. Factor jari-jari atom ini diperkuat oleh bertambahnya jumlah lintasan, karea adanya electron dalam lintasan-lintasan tambahan akan melindiungi electron terluar terhadap tarikan inti (Suyanta,2019).

Jadi dapat di simpulkan bahwa semakin kecil jari-jari atom, harga energi ionisasi akan semakin besar. Semakin besar muatan inti, energi ionsasi cenderung akan semakin besar. Perhatikan data energi ionisasi pertama beberapa unsur pada gambar di bawah ini.

                       

Gambar. Hubungan Nomor Atom dengan Energi Ionisasi Pertama

(Sukarmin, 2004: 35-36).

            Beberapa hal yang dapat dicermati dari gambar potensial ionisasi di atas yaitu:

·         Gas-gas mulia menempati puncak-puncak ata, sebaliknya logam-logam alkali menepati puncak-puncak bawa. Hal ini disebabkan oleh karena gas mulia memiliki konfigurasi electron penuh pada semua kulit atomnya, sehingga bersifat sangat stabil dan sulit utuk terjadi pelepasan electron.

·         Dari setiap logam alkali ke gas mulia berikutnya secara umum potensial ionisasinya meningkat. Hal ini disebabkan oleh karena karena jari-jarinya mengecil sedang muatan efektifnya bertambah.

·         Sebaliknya peningkatan energy ionisasi diatas tidak mulus, melainka terdapat dua lonjakan yang terjadi pada posisi yang sesuai pada setiap deret.

Hubungan energi ionisasi dengan nomor atom

a.       Dalam satu golongan dari atas ke bawah, jari-jari atom bertambah besar sehingga gaya tarik inti teradap electron terluar semakin lemah. Oleh karena energy ionisasi berkurang.

b.      Dalam satu periode, sebagaimana tela jileskan ketika membahas jari-jari atom,gaya tarik inti bertambah. Oleh karena itu energy ionisasi juga bertambah.

Pada gambar di atas juga terlihat pula bahwa unsure-unsur golongan IIA, VA, dan VIIIA mempunya energy ionisasi yang besar, bahkan lebih besar dari energy ionisasi unsure di sebelah kanannya. Fakta ini menunjukkan adanya factor lain yang memengaruhi nilai energi ionisasi selain muatan inti dan jari-jari atom. Penyimpangan tersebut berkaitan dengan kestabilan dengan konfigurasi electron . unsure-unsur golongan IIA, VA, VIIIA mempunyai konfigurasi elektrom yang relative stabil sehigga electron sukar dilepaskan.

Dari data tersebut terlihat bahwa:

a.       Dalam satu golongan dari atas ke bawah energi ionisasi semakin kecil. Karena dalam satu golongan dari atas ke bawah nomor atom bertambah, jari-jari atom bertambah karena jumlah kulit bertambah. Akibatnya makin kecil daya tarik inti terhadap elektron terluar, sehingga makin mudah atom unsur itu melepaskan elektron dan makin kecil energi ionisasinya.

b.      Dalam satu periode dari kiri ke kanan energi ionisasi semakin besar.karea dalam satu periode dari kiri ke kanan jari-jari atom makin kecil. Dengan demikian, semakin muat daya tarik inti terhadap elektron terluar dan makin sukar elektron tersebut dilepas, sehingga energi ionisasinya bertambah.

4. AFINITAS ELEKTRON

Sifat lain yang sangat mempengaruhi perilaku kimia atom-atom adalah kemampuannya untuk menerima satu atau lebih electron. Kemampuan ini disebut afinitas electron, yaitu negative dari perubahan energy yang terjadi ketika satu electron diterima oleh atom suatu unsur dalam keadaan gas.

                        X_(g) + e^-  ---à X^-_(g)

Secara percobaan, afinitas electron ditentukan dengan melepaskan electron tambahan dari suatu anion. Tetapi, berlawanan dengan energy ionisasi, afinitas electron sangat sulit untuk diukur karena anion-anion berbagai unsur tidak stabil (Chang, 2004: 243).

Afinitas elektron adalah energi yang dibebaskan oleh suatu atom dalam wujud gas ketika menerima sebuah elektron. Selain dapat kehilangan electron, suatu atom dapat pula menyerap (menerima tambahan) electron sehingga membentuk ion negative. Energy yang meyertai penambahan 1 elektrom pada suatu atom netral dalam wujud gas membentuk ion bermuatan -1. Harga afinitas elektron sukar ditentukan secara langsung. Harga afinitas elektron beberapa unsur terlihat pada gambar di bawah ini. Tanda negatif menunjukan energi dilepaskan.

Afinitas electron didefiisikan sebagai energy yang dilepaskan apabila sebuah electron yang ditambahkan pada atom atau ion dalam fasa gas dan pada keadaan dasar. Ebagai contoh proses penangkapan electron oleh atom klor, Cl menjadi ionCl^-.

            Cl_(g) + e^-           Cl^-_(g)

_­proses diatas berlangsung secara eksotermis karena sebuah electron ditambahkan pada daerah yang mengalami tarikan inti. Dapat dibayangkan bahwa jika electron electron tertarik keinti untuk mengeluarkan, diperlukan energy (endotermis) sebaliknya , jika electron ditarik oleh inti akan dilepaskan sejumlah energy (Nuryono,2018:66). Jadi Afinitas electron adalah perubahan entalpi (  yang terjadi apabila sebuah atom netral dalam fasa gas menerima sebuah electron dari jarak tak terhingga.

Afinitas electron (AE) adalah perubahan entalpi, ∆H, yang terjadi apabila sebuah atom netral dalam fase gas menerima sebuah electron dari jarak tak terhingga. Misalnya,

Cl_(g) + e^- ---à Cl^-_(g)   EA = -3,615 eV/atom (-348,8 kJ/mol)

Beberapa penilaian AE untuk menerima satu electron bagi F, Br, I, O, dan S berturut-turut adalah -328,0, -324,6, -295,4, -141,1, dan -200,43 kJ/mol.

Tarikan dari inti suatu atom dalam fasa gas terhadap satu electron tambahan mengakibatkan lepasnya energy (AE<0). Penambahan electron kedua memerlukan tambahan energy untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar electron (AE>0). Afinitas terhadap electron O dan S (untuk membentuk ion O^2- dan S^2-) berturut-turut adalah +704 dan +286 kJ/mol.

Afinitas electron adalah sifat yang sampai beberapa waktu yang lalu sulit diukur dalam percobaan; kebanyakan afinitas electron diturunkan secara tak langsung dari pengukuran lain. Sekarang sudah ada metode untuk mengukurnya secara langsung (Petrucci, 1987: 257).

Secara umum disimpulkan, bahwa :

 Semakin besar harga afinitas elektron suatu atom, semakin mudah unsur tersebut membentuk ion negatif.

 Afinitas elektron unsur-unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin berkurang.

 Afinitas elektron unsur-unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin bertambah.

            Beberapa hal berikut yang perlu diperhatikan untuk memahami afinitas electron.

a.       Penyerapan electron ada yang disertai dengan pelepasan energy, ada pula yang disertai dengan penyerapan energy.

b.      Jika penyerapan electron disertai dengan pelapasan energy, afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda negative.

c.       Jika peyerapan electron disertai dengan penyerapan energy, afiitas elektronya dinyatakan denga tanda positif.

d.      Unsure yang mempuyai afinitas electron bertanda egatif mempunyai daya tarik atau afinitas elektro yang lebih besar daripada unsure yang afinitas elektronnya bertanda positif. Denga kata lain, semakin negative nilai afinitas electron, semakin besar kecenderungannya menarik electron membentuk ion negative.

e.       Unsure yang mempunyai afinitas electron bertanda negative berarti ion negative yang dibentuknya lebih stabil dari pada atom netralnya.

f.       Sebaliknya unsure afinitas elektronnya bertanda positif berarti ion negative yang dibentukya kurang stabil dari pada atom netralnya.

Pada gambar dibawah ini terlihat bahwa unsure nonlogam periode kedua mempunyai afinitas electron yang lebih kecil dari pada unsure dalam golongan yang sama pada periode ketiga. Kejadian ini sedikit mengejutkan karena dalam golongan tersebut, kenaikan ukuran menurun. Kerapatan electron dalam tingkatan terluar unsure periode kedua membuat tingkatan electron lebih besar daripada electron ditambahkan pada unsure periode ketiga. Dengan demikian walaupun electron yang ditambahkan pada periode 2 lebih dekat dengan inti daripada electron ditambahkan pada periode ketiga, tolakan yang lebih besar dalam tingkat terluar yang lebih kecil mengakibatkan total energy yang dilepaskan menjadi lebih kecil (Nuryono, 2018:67).

           

5. KEELEKTRONEGATIFAN

Sebelumnya, telah dibahas dua sifat periodic unsure, yaitu energy ionisasi dan afinitas electron. Kedua sifat tersbut berkaitan dengan kecenderugan suatu unsure dalam hal melepas atau menyerap electron.energi ionisasi menggambarka kecenderungan unsure melepaskan electron membentuk ion positif, sedangkan afinitas electron menggambarkan kecenderungan unsure menyerap electron membentuk ion negative.

Mulliken memperlihatkan bahwa elektronegativitas secara garis besar sebanding dengan rata-rata harga afinitas electron dan potensial ionisasi. Jadi dalam hal ini, elektronegativitas sebagian ditentukan oleh kecenderungan atom mengikat electron tambahan, dan sebagian oleh kecenderungannya memegang electron yang sudah dimilikinya. Namun skla elektronegativitas yang lengkap tidak dapat dibuat dengan menggunakan gagasan Mulliken, karena afinitas electron baru dikenal untuk sebagian atom saja (Suyanta,2019:31).

Keelektronegatifan adalah besaraan tendensi (kecenderungan) suatu atom untuk menarik elektron. Harga keelektrogenatifan bersifat relatif (berupa harga perbandingan suatu atom terhadap atom yang lain). Salah satu definisi kelektronegatifan adalah definisi Pauling yang menghasilkan data skala kuantitatif seperti pada gambar di bawah (Setyawati,A.A. 2009)

           

Kecenderungan nilai keelektronegatifan unsur

Dalam satu golongan, harga keelektronegatifan dari bawah ke atas semakin besar. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan harga keelektronegatifan semakin besar.

Jadi sifat periodik unsur, keelektronegatifan adalah suatu bilangan yang menggambarkan kecenderungan relatif suatu unsur menarik elektron ke pihaknya dalam suatu ikatan kimia.

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Konsep-konsep inti. Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta:Erlangga.

Petrucci, Ralph H., & Suminar. 1987. Kimia Dasar (Prinsip Dan Terapan Modern) Edisi Keempat-Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Sugiyarto, Kristian H. 2003. Kimia Anorganik II. Yogyakarta: Jica.

Suharto, dkk. 2003. Kimia Dasar 2 Edisi Revisi. Yogyakarta : Jica.

Sukarmin. 2004. Struktur Atom Dan Sistem Periodik Unsur. Surabaya: Pendidikan Dasar dan Menengah Pendidikan Menengah Kejuruan.

Das Salirawati, 2007. Belajara Kimia Secara Menarik Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: PT. Grasindo.

Nuryono. 2018. Kimia anorganik Struktur dan Ikatan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Purba, Michael dan Eti Sarwiyanti. 2016. Kimia 1 Kelas X SMA dan MA. Jakarta: Erlangga.

Petrucci, Ralph H., & Suminar. 1987. Kimia Dasar (Prinsip Dan Terapan Modern) Edisi Keempat-Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Sugiyarto, Kristian H. 2003. Kimia Anorganik II. Yogyakarta: Jica.

Suharto, dkk. 2003. Kimia Dasar 2 Edisi Revisi. Yogyakarta : Jica.

Sukarmin. 2004. Struktur Atom Dan Sistem Periodik Unsur. Surabaya: Pendidikan Dasar dan Menengah Pendidikan Menengah Kejuruan

Setyawati,A.A. 2009. Kimia Mengkaji Fenomena Alam untuk Kelas X SMA/MA. Jakarta: PT. Cempaka Putih.

Suyanta. 2019. Buku Ajar Kimia Unsur. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Unggul Sudarmo. 2013. Kimia Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Erlangga.

http://www.google.com/search?sourceid=chrome&ie=UTF8&q=menganalisis+kemiripan+sifat+unsur+dalam+golongan+dan+keperiodikannya#spf=1567529822387