Sifat Fisik dan Sifat Atom dari Unsur-unsur Golongan 1
Halaman ini membahas tentang kecenderungan-kecenderungan pada beberapa sifat fisik dan sifat atom dari unsur-unsur Golongan 1 – lithium, natrium, kalium, rubidium dan cesium. Berikut disajikan secara terpisah beberapa bagian yang membahas tentang kecenderungan-kecenderungan jari-jari atom, energi ionisasi pertama, keelektronegatifan, titik lebur dan titik didih, dan berat jenis.
Anda disarankan membaca seluruh halaman ini, meskipun anda belum tertarik untuk mempelajari pokok bahasan yang disajikan sebab beberapa pembahasan pada halaman ini cenderung berulang sepanjang pembahasan mengenai sifat-sifat atom dan penjelasan terdahulu akan membantu anda dalam memahami penjelasan-penjelasan selanjutnya.
Kecenderungan Jari-Jari Atom
Pada gambar di atas anda bisa melihat bahwa semakin ke bawah Golongan, jari-jari atom semakin meningkat.
Penjelasan meningkatnya jari-jari atom
Jari-jari atom dipengaruhi oleh
Pada masing-masing unsur, elektron terluarnya mengalami tarikan
sebesar 1+ dari inti. Muatan positif pada inti berkurang akibat
kenegatifan elektron-elektron terdalam.
Ini juga berlaku bagi atom-atom lain dalam Golongan 1. Anda bisa membuktikan untuk unsur Kalium jika anda merasa kurang yakin.
Dengan demikian, satu-satunya faktor yang akan mempengaruhi ukuran atom adalah jumlah kulit elektron terdalam yang harus terdapat di sekitar atom. Jadi, semakin banyak kulit elektron, maka semakin banyak ruang yang diisi karena elektron saling menolak satu sama lain. Ini berarti bahwa atom-atom semakin kebawah Golongan akan semakin besar.
Kecenderungan Energi Ionisasi Pertama
Energi ionisasi pertama adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang paling lemah ikatannya dari masing-masing satu mol atom gas untuk menghasilkan satu mol ion gas yang bermuatan tunggal – dengan kata lain, untuk 1 mol proses ini berlaku persamaan berikut:
Perhatikan bahwa energi ionisasi pertama semakin ke bawah Golongan semakin berkurang.
Penjelasan menurunnya energi ionisasi pertama
Energi ionisasi dipengaruhi oleh
Akan tetapi, semakin ke bawah Golongan, jarak antara inti dan elektron terluar semakin meningkat sehingga elektron-elektron tersebut semakin mudah terlepas, akibatnya energi ionisasi berkurang.
Kecenderungan Keelektronegatifan
Kelektronegatifan merupakan ukuran kecenderungan sebuah atom untuk menarik sepasang elektron ikatan. Keelektronegatifan biasanya diukur dalam skala Pauling, dimana pada skala ini unsur yang paling elektronegatif (fluorine) diberi nilai kelektronegatifan 4,0.
Semua unsur pada gambar di atas memiliki kelektronegatifan yang sangat rendah. (Ingat bahwa unsur yang paling elektronegatif, fluorine, memiliki nilai kelektronegatifan 4,0.). Perhatikan bahwa keelektronegatifan akan berkurang semakin ke bawah Golongan. Atom-atom semakin berkurang gaya tariknya untuk pasangan-pasangan elektron ikatan.
Penjelasan berkurangnya keelektronegatifan
Coba anda bayangkan sebuah ikatan yang terbentuk antara satu atom natrium dengan satu atom klorin. Anggap ikatan ini terbentuk sebagai ikatan kovalen – yaitu memiliki satu pasang elektron bersama. Pasangan elektron ini akan tertarik ke arah klorin karena terdapat tarikan yang jauh lebih besar dari inti klorin dibanding dari inti natrium.
Pasangan elektron ini tertahan pada jarak yang begitu dekat ke klorin sehingga terjadi transfer satu elektron ke klorin – ion-ion terbentuk.
Tarikan besar dari inti klorin inilah yang menyebabkan mengapa klorin jauh lebih elektronegatif dibanding natrium.
Sekarang bandingkan ikatan di atas dengan ikatan antara lithium dan klorin.
Tarikan dari masing-masing ujung ikatan sama seperti pada ikatan sebelumnya antara natrium dan klorin, tapi perlu diingat bahwa atom lithium lebih kecil dari atom natrium. Ini berarti bahwa pasangan elektron akan lebih dekat ke muatan 1+ dari ujung lithium, dan dengan demikian lebih kuat tertarik ke lithium.
Pada beberapa senyawa lithium, sering terdapat sebuah karakteristik ikatan kovalen yang tidak ditemukan pada senyawa unsur-unsur lain dalam Golongan ini. Sebagai contoh, lithium iodida dapat larut dalam pelarut organik, sedangkan ini merupakan sebuah ciri khas dari senyawa-senyawa kovalen. Ini disebabkan karena atom iodin dalam senyawa lithium iodida cukup besar sehingga tarikan dari inti iodin terhadap pasangan elektron relatif lemah, sehingga tidak terbentuk ikatan ionik sempurna.
Ringkasan kecenderungan unsur-unsur semakin ke bawah Golongan
Apabila atom-atom logam menjadi lebih besar, setiap pasangan elektron ikatan akan terus menjauh dari inti logam, sehingga kurang kuat tertarik ke inti logam tersebut. Dengan kata lain, semakin ke bawah golongan, unsur-unsur menjadi semakin kurang elektronegatif.
Terkecuali beberapa senyawa lithium, unsur-unsur dalam Golongan 1 ini semuanya membentuk senyawa-senyawa yang dianggap sebagai senyawa ionik sempurna. Unsur-unsur ini memiliki keelektronegatifan yang sangat lemah sehingga kita berasumsi bahwa pasangan-pasangan elektron tertarik begitu jauh ke arah klorin (atau unsur lain yang membentuk ikatan dengan unsur-unsur ini) sehingga ion-ion terbentuk.
Kecenderungan Titik lebur dan Titik Didih
Dari gambar di atas kita bisa melihat bahwa baik titik lebur maupun titik didih semakin ke bawah Golongan, semakin berkurang.
Penjelasan kecenderungan titik lebur dan titik didih
Jika anda meleburkan logam manapun dari Golongan 1, ikatan logamnya akan menjadi cukup lemah sehingga atom-atomnya bisa bergerak bebas, dan kemudian ikatannya menjadi putus apabila logam dididihkan.
Penurunan titik lebur dan titik didih berarti menunjukkan penurunan kekuatan ikatan logam.
Atom-atom dalam sebuah logam dipertahankan oleh gaya tarik inti terhadap elektron-elektron yang terdelokalisasi. Ketika atom menjadi lebih besar, inti semakin menjauh dari elektron-elektron terdelokalisasi tersebut, sehingga gaya tarik berkurang. Ini berarti bahwa atom-atom lebih mudah terpisah untuk membentuk wujud cair dan pada akhirnya membentuk wujud gas.
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, masing-masing atom ini memiliki tarikan dari inti sebesar 1+. Muatan yang meningkat pada inti semakin ke bawah Golongan diimbangi dengan bertambanya jumlah elektron screening/penyekat. Yang terpenting adalah jarak antara inti dengan elektron-elektron ikatan.
Kecederungan Berat Jenis
Perlu diketahui bahwa logam-logam pada Golongan 1 ini adalah logam-logam ringan – bahkan tiga logam pertama dalam Golongan ini lebih kecil berat jenisnya daripada air (kurang dari 1 g cm-3). Ini berarti bahwa tiga logam pertama akan mengapung dalam air, sedangkan yang lainnya akan tenggelam.
Berat jenis/kepadatan semakin ke bawah Golongan cenderung semakin meningkat (kecuali untuk kalium yang mengalami fluktuasi).
Penjelasan kencederungan berat jenis
Cukup sulit untuk memberikan sebuah penjelasan sederhana tentang kecenderungan berat jenis ini, karena berat jenis tergantung pada dua faktor, dimana kedua faktor ini semakin ke bawah golongan akan mengalami perubahan.
Semua logam pada Golongan 1 memiliki tatanan atom yang sama dalam molekulnya, sehingga yang harus dipertimbangkan adalah berapa banyak atom yang bisa termuat dalam sebuah volume tertentu, dan berapa massa masing-masing atom. Banyaknya atom yang bisa dimuat tentu saja tergantung pada volumenya – dan volume ini tergantung pada jari-jari atomnya.
Semakin ke bawah Golongan, jari-jari atom semakin meningkat, sehingga volume atom juga meningkat. Ini berarti bahwa jumlah atom natrium yang sama banyaknya dengan jumlah atom lithium tidak bisa dimuat pada volume tertentu yang sama.
Akan tetapi, semakin ke bawah Golongan, massa atom semakin meningkat. Ini berarti bahwa dalam jumlah yang sama, atom natrium memiliki massa yang lebih berat dibanding atom lithium.
Jadi 1 cm3 natrium akan mengandung lebih sedikit atom dibanding 1 cm3 lithium, meski setiap atom natrium memiliki massa yang lebih berat. Lalu pengaruh apa yang akan ditimbulkan oleh sifat ini terhadap berat jenis? Tidak mungkin mengetahuinya tanpa melakukan sedikit perhitungan!
Halaman ini membahas tentang kecenderungan-kecenderungan pada beberapa sifat fisik dan sifat atom dari unsur-unsur Golongan 1 – lithium, natrium, kalium, rubidium dan cesium. Berikut disajikan secara terpisah beberapa bagian yang membahas tentang kecenderungan-kecenderungan jari-jari atom, energi ionisasi pertama, keelektronegatifan, titik lebur dan titik didih, dan berat jenis.
Anda disarankan membaca seluruh halaman ini, meskipun anda belum tertarik untuk mempelajari pokok bahasan yang disajikan sebab beberapa pembahasan pada halaman ini cenderung berulang sepanjang pembahasan mengenai sifat-sifat atom dan penjelasan terdahulu akan membantu anda dalam memahami penjelasan-penjelasan selanjutnya.
Kecenderungan Jari-Jari Atom
Pada gambar di atas anda bisa melihat bahwa semakin ke bawah Golongan, jari-jari atom semakin meningkat.
Penjelasan meningkatnya jari-jari atom
Jari-jari atom dipengaruhi oleh
- jumlah kulit elektron di sekitar inti
- tarikan yang dialami elektron dari inti.
| Li | 1s22s1 | |
| Na | 1s22s22p63s1 |
Ini juga berlaku bagi atom-atom lain dalam Golongan 1. Anda bisa membuktikan untuk unsur Kalium jika anda merasa kurang yakin.
Dengan demikian, satu-satunya faktor yang akan mempengaruhi ukuran atom adalah jumlah kulit elektron terdalam yang harus terdapat di sekitar atom. Jadi, semakin banyak kulit elektron, maka semakin banyak ruang yang diisi karena elektron saling menolak satu sama lain. Ini berarti bahwa atom-atom semakin kebawah Golongan akan semakin besar.
Kecenderungan Energi Ionisasi Pertama
Energi ionisasi pertama adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang paling lemah ikatannya dari masing-masing satu mol atom gas untuk menghasilkan satu mol ion gas yang bermuatan tunggal – dengan kata lain, untuk 1 mol proses ini berlaku persamaan berikut:
Perhatikan bahwa energi ionisasi pertama semakin ke bawah Golongan semakin berkurang.
Penjelasan menurunnya energi ionisasi pertama
Energi ionisasi dipengaruhi oleh
- muatan pada inti,
- jumlah screening/penyaringan oleh elektron terdalam,
- jarak antara elektron terluar dengan inti
Akan tetapi, semakin ke bawah Golongan, jarak antara inti dan elektron terluar semakin meningkat sehingga elektron-elektron tersebut semakin mudah terlepas, akibatnya energi ionisasi berkurang.
Kecenderungan Keelektronegatifan
Kelektronegatifan merupakan ukuran kecenderungan sebuah atom untuk menarik sepasang elektron ikatan. Keelektronegatifan biasanya diukur dalam skala Pauling, dimana pada skala ini unsur yang paling elektronegatif (fluorine) diberi nilai kelektronegatifan 4,0.
Semua unsur pada gambar di atas memiliki kelektronegatifan yang sangat rendah. (Ingat bahwa unsur yang paling elektronegatif, fluorine, memiliki nilai kelektronegatifan 4,0.). Perhatikan bahwa keelektronegatifan akan berkurang semakin ke bawah Golongan. Atom-atom semakin berkurang gaya tariknya untuk pasangan-pasangan elektron ikatan.
Penjelasan berkurangnya keelektronegatifan
Coba anda bayangkan sebuah ikatan yang terbentuk antara satu atom natrium dengan satu atom klorin. Anggap ikatan ini terbentuk sebagai ikatan kovalen – yaitu memiliki satu pasang elektron bersama. Pasangan elektron ini akan tertarik ke arah klorin karena terdapat tarikan yang jauh lebih besar dari inti klorin dibanding dari inti natrium.
Pasangan elektron ini tertahan pada jarak yang begitu dekat ke klorin sehingga terjadi transfer satu elektron ke klorin – ion-ion terbentuk.
Tarikan besar dari inti klorin inilah yang menyebabkan mengapa klorin jauh lebih elektronegatif dibanding natrium.
Sekarang bandingkan ikatan di atas dengan ikatan antara lithium dan klorin.
Tarikan dari masing-masing ujung ikatan sama seperti pada ikatan sebelumnya antara natrium dan klorin, tapi perlu diingat bahwa atom lithium lebih kecil dari atom natrium. Ini berarti bahwa pasangan elektron akan lebih dekat ke muatan 1+ dari ujung lithium, dan dengan demikian lebih kuat tertarik ke lithium.
Pada beberapa senyawa lithium, sering terdapat sebuah karakteristik ikatan kovalen yang tidak ditemukan pada senyawa unsur-unsur lain dalam Golongan ini. Sebagai contoh, lithium iodida dapat larut dalam pelarut organik, sedangkan ini merupakan sebuah ciri khas dari senyawa-senyawa kovalen. Ini disebabkan karena atom iodin dalam senyawa lithium iodida cukup besar sehingga tarikan dari inti iodin terhadap pasangan elektron relatif lemah, sehingga tidak terbentuk ikatan ionik sempurna.
Ringkasan kecenderungan unsur-unsur semakin ke bawah Golongan
Apabila atom-atom logam menjadi lebih besar, setiap pasangan elektron ikatan akan terus menjauh dari inti logam, sehingga kurang kuat tertarik ke inti logam tersebut. Dengan kata lain, semakin ke bawah golongan, unsur-unsur menjadi semakin kurang elektronegatif.
Terkecuali beberapa senyawa lithium, unsur-unsur dalam Golongan 1 ini semuanya membentuk senyawa-senyawa yang dianggap sebagai senyawa ionik sempurna. Unsur-unsur ini memiliki keelektronegatifan yang sangat lemah sehingga kita berasumsi bahwa pasangan-pasangan elektron tertarik begitu jauh ke arah klorin (atau unsur lain yang membentuk ikatan dengan unsur-unsur ini) sehingga ion-ion terbentuk.
Kecenderungan Titik lebur dan Titik Didih
Dari gambar di atas kita bisa melihat bahwa baik titik lebur maupun titik didih semakin ke bawah Golongan, semakin berkurang.
Penjelasan kecenderungan titik lebur dan titik didih
Jika anda meleburkan logam manapun dari Golongan 1, ikatan logamnya akan menjadi cukup lemah sehingga atom-atomnya bisa bergerak bebas, dan kemudian ikatannya menjadi putus apabila logam dididihkan.
Penurunan titik lebur dan titik didih berarti menunjukkan penurunan kekuatan ikatan logam.
Atom-atom dalam sebuah logam dipertahankan oleh gaya tarik inti terhadap elektron-elektron yang terdelokalisasi. Ketika atom menjadi lebih besar, inti semakin menjauh dari elektron-elektron terdelokalisasi tersebut, sehingga gaya tarik berkurang. Ini berarti bahwa atom-atom lebih mudah terpisah untuk membentuk wujud cair dan pada akhirnya membentuk wujud gas.
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, masing-masing atom ini memiliki tarikan dari inti sebesar 1+. Muatan yang meningkat pada inti semakin ke bawah Golongan diimbangi dengan bertambanya jumlah elektron screening/penyekat. Yang terpenting adalah jarak antara inti dengan elektron-elektron ikatan.
Kecederungan Berat Jenis
Perlu diketahui bahwa logam-logam pada Golongan 1 ini adalah logam-logam ringan – bahkan tiga logam pertama dalam Golongan ini lebih kecil berat jenisnya daripada air (kurang dari 1 g cm-3). Ini berarti bahwa tiga logam pertama akan mengapung dalam air, sedangkan yang lainnya akan tenggelam.
Berat jenis/kepadatan semakin ke bawah Golongan cenderung semakin meningkat (kecuali untuk kalium yang mengalami fluktuasi).
Penjelasan kencederungan berat jenis
Cukup sulit untuk memberikan sebuah penjelasan sederhana tentang kecenderungan berat jenis ini, karena berat jenis tergantung pada dua faktor, dimana kedua faktor ini semakin ke bawah golongan akan mengalami perubahan.
Semua logam pada Golongan 1 memiliki tatanan atom yang sama dalam molekulnya, sehingga yang harus dipertimbangkan adalah berapa banyak atom yang bisa termuat dalam sebuah volume tertentu, dan berapa massa masing-masing atom. Banyaknya atom yang bisa dimuat tentu saja tergantung pada volumenya – dan volume ini tergantung pada jari-jari atomnya.
Semakin ke bawah Golongan, jari-jari atom semakin meningkat, sehingga volume atom juga meningkat. Ini berarti bahwa jumlah atom natrium yang sama banyaknya dengan jumlah atom lithium tidak bisa dimuat pada volume tertentu yang sama.
Akan tetapi, semakin ke bawah Golongan, massa atom semakin meningkat. Ini berarti bahwa dalam jumlah yang sama, atom natrium memiliki massa yang lebih berat dibanding atom lithium.
Jadi 1 cm3 natrium akan mengandung lebih sedikit atom dibanding 1 cm3 lithium, meski setiap atom natrium memiliki massa yang lebih berat. Lalu pengaruh apa yang akan ditimbulkan oleh sifat ini terhadap berat jenis? Tidak mungkin mengetahuinya tanpa melakukan sedikit perhitungan!
Tidak ada komentar:
Posting Komentar