Kelas: X Mata Pelajaran: Kimia
Materi: Tabel Periodik
Kata Kunci: Titik didih, Energi ionisasi
Jawaban pendek:
Kecenderungan unsur periode ketiga terhadap titik didih dan energi ionisasinya:
1. Titik didih meningkat dari Na ke Al karena penguatan ikatan logam, kemudian menurun dari Si ke Ar, dengan pengecualian S yang memiliki gaya Van der Walls yang besar akibat ukuran molekulnya yang besar (S8).
2. Energi ionisasi meningkat dari Na ke Ar, kecuali pada Al dan S yang menurun karena susunan elektron pada orbital 3p.
Jawaban panjang:
Unsur Periode 3 dan konfigurasi elektronnya adalah:
1. Natrium (Na, nomor atom 11): 1s2 2s2 2p6 3s1 (2 8 1)
2. Magnesum (Mg, nomor atom 12): 1s2 2s2 2p6 3s2 (2 8 2)
3. Aluminium (Al, nomor atom 13): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 (2 8 3)
4. Silikon (Si, nomor atom 14): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 (2 8 4)
5. Fosfor (P, nomor atom 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 (2 8 5)
6. Sulfur (S, nomor atom 16): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 (2 8 6)
7. Klorin (Cl, nomor atom 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 (2 8 7)
8. Argon (Ar, nomor atom 18): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (2 8 8)
Disini terlihat adanya pola perubahan struktur elektron pada Periode 3, dimana terjadi peningkatan elektron valensi seiring dengan peningkatan nomer atom.
Titik Didih:
Titik leleh dan titik didih naik di tiga logam pada Periode 3 (Natrium, Magnesium dan Aluminium) karena meningkatnya kekuatan ikatan logam. Peningkatan kekuatan ikatan logam dari Na kee Al ini disebabkan peningkatan elektron di “lautan elektron” antar logam dan berkurangnya jari-jari atom.
Jumlah elektron yang masing-masing atom yang dapat berkontribusi terhadap "lautan elektron" terdelokalisasi meningkat. Jari-jaritom juga semakin kecil, karena semakin banyak elektron yang tertarik oleh inti atom yang bermuatan positif.
Silicon memiliki titik didih yang tinggi pula, karenan adanya ikatan kovalen antara atom silikon yang kuat, sehingga memerlukan energi kalor yang ebsar untuk memecahnya dan melelehkan silikon padat. Namun ikatan ini tidak sekuat ikatan logam dan titik didih Si lebih rendah dari titik didih Al.
Fosfor, Sulfur, Klorin dan Argon memiliki titik didih lebih rendah dari Silikon karena hanya memiki gaya Van der Walls antara atomnya.
Fosfor berbentuk molekul murni P4. Karena ukuran molekul kecil (4 atom per molekul), gaya Van der Walls antara P4 juga kecil dan titik didihnya rendah.
Sulfur berbentuk molekul murni S8. Karena ukuran molekul besar (8 atom per molekul), gaya Van der Walls antara P4 juga besar dan titik didihnya lebih tinggi dari P4, namun lebih rendah dari Si.
Klorin berbentuk molekul murni Cl2. Karena ukuran molekul kecil (2 atom per molekul), gaya Van der Walls antara P4 juga kecil dan titik didihnya rendah.
Argon berbentuk molekul murni Ar, sebagai gas mulia tidak berikat. Karena ukuran molekul kecil (1 atom per molekul), gaya Van der Walls antara P4 juga kecil dan titik didihnya rendah. Argon memiliki titik didih paling rendah dari semua unsur Periode 4.
Energi Ionisasi
Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron yang paling luar dari satu atom untuk menghasilkan 1 ion dengan muatan 1+. besar energi ionisasi dipengaruhi oleh jari-jari atom, semakin besar jari-jari atom, semakin mudah elektron lepas. Energi ionisasi juga dipengaruhi jumlah elektron valensi.
Natrium memiliki energi ionisasi paling rendah di antara unsur Periode 3, karena jari-jarinya paling besar. Elektron valensi natrium juga cuma 1 sehingga pelepasan 1 elektorn akan membuat konfiguasi elektron Natrium menjadi (2 8), sama seperti gas mulia.
Seiring dengan kita bergerak ke arah ke kanan dalam periode 3, jari-jari atom mengecil dan jumlah elektron valensi juga meningkat. Akibatnya energi ionisiasi akan terus meningkat.
Pengecualian tren energi ionisasi ini terjadi pada Aluminium dan Sulfur, di mana energi ionisasi kedua unsur menurun.
Aluminium memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 (2 8 3). Di sini, hanya ada 1 elektron pada orbital 3p. Elektron ini mudah lepas. Akibatnya, energi ionisasi aluminium lebih rendah dari unsur sebelumnya di Periode 3, yaitu Magnesium.
Sulfur memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 (2 8 3). Di sini, ada 4 elektron pada orbital 3p. Konfigurasi ini berarti orbital 3p yang berkapasitas 6 elektron, terisi 3 slotnya dengan satu elektron, namun memiliki kelebihan 1 lagi elektorn. Seperti pada Aluminium kelebihan elektron ini mudah lepas. Akibatnya, energi ionisasi Sulfur lebih rendah dari unsur sebelumnya di Periode 3, yaitu Fosfor.
Kecenderungan unsur-unsur periode ketiga
- Jari-jari atom dari Na ke Ar semakin kecil. Hal ini berkaitan dengan semakin bertambahnya muatan inti sehingga gaya tarik inti atom terhadap elektron semakin kuat.
- Energi ionisasi dari kiri ke kanan semakin besar. Energi ionisasi Mg lebih besar daripada Al, demikian juga energi ionisasi P lebih besar daripada S. Hal ini berkaitan dengan konfigurasi elektronnya, yaitu pada Mg semua elektron valensinya telah berpasangan, sedangkan pada Al terdapat sebuah elektron pada orbital 3p yang tidak berpasangan, yang berakibat pada kecilnya energi ionisasi Al.
- Titik didih dan titik leleh dari Na naik secara teratur sampai dengan Si, kemudian turun tajam pada P, naik ke S, dan turun lagi secara teratur. Perubahan titik didih dan titik leleh dari unsur periode ketiga ini berkaitan dengan struktur dari setiap zat dalam keadaan bebas.
Jadi, dapat disimpulkan bahwa dari kiri ke kanan jari-jari atom semakin kecil, energi ionisasi semakin besar, titik didih dan titik leleh dari Na naik secara teratur sampai dengan Si, kemudian turun tajam pada P, naik ke S, dan turun lagi secara teratur.
Titik didih dan energi ionisasi bergantung pada jari-jari atom. Dalam satu periode semakin besar nomor atom atau semakin ke kanan semakin kecil jari jari atom maka energi ionisasi cenderung semakin besar karena semakin bertambah elektron valensi daya ikat inti akan semakin kuat, adanya ikatan inti yang kuat menyebabkan ikatan intramlekul semakin besar dan titik didih semakin tinggi.
F, S, Cl, dan Ar merupakan molekul nonpolar yang dikukuhkan oleh gaya van der waals yang relatif lemah sehingga titik didihnya rendah.
Jadi, titik didih pada periode 3 cenderung meningkat semakin bertambahnya nomor atom tetapi pada F,S, Cl dan Ar yang merupakan molekul nonpolar memiliki titik didh rendah, sedangkan energi ionisasi pada periode 3 semakin ke kanan semakin meningkat karena elektron valensinya bertambah yang menyebabkan ikatan intramolekul cukup kuat.