7 Sifat Keperiodikan Unsur dalam Sistem Periodik Modern Pengertian Sifat Keperiodikan Unsur

Dalam artikel tentang Sejarah Perkembangan Sistem Periodik, telah dibahas bahwa mekanisme penyusunan unsur dalam sistem periodik yang dikemukakan oleh Henry G. J. Moseley pada tahun 1915 adalah berdasarkan kenaikan nomor atom unsur.

Sementara itu dalam perkembangan selanjutnya, beberapa penelitian menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara nomor atom dengan sifat-sifat unsur. Oleh karena itu dasar penyusunan unsur dalam sistem periodik yang sekarang kita kenal dengan Tabel Periodik Unsur Modern adalah sesuai dengan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat unsur-unsur tersebut.

Pada tabel periodik modern, unsur-unsur yang memiliki sifat sama akan dikelompokkan dalam satu golongan dan dalam satu periode unsur-unsur menunjukkan sifat yang khas secara berkala (periodik) dari logam ke nonlogam. Sifat-sifat unsur inilah yang dinamakan Sifat Keperiodikan Unsur. Jadi dapat disimpulkan bahwa:

Sifat Keperiodikan Unsur adalah sifat-sifat unsur yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur.

Sifat keperiodikan unsur dalam sistem periodik unsur modern antara lain jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, keelektronegatifan, sifat logam, titik leleh serta titik didih.

Tujuh Sifat Keperiodikan Unsur dalam Sistem Periodik

1. Jari-Jari Atom

Jari-jari atom adalah jarak antara inti atom sampai kulit terluar. Jari-jari atom sangat kecil sekali hanya bisa ditentukan dengan sinar X, diduga diameternya sekitar 10-10 m. Satuan yang biasa digunakan untuk menyatakan jari-jari atom adalam angstrom (10-10 m) atau nanometer (1 nm = 10-9 m).

Sifat keperiodikan jari-jari atom dalam sistem periodik adalah sebagai berikut:

A. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, jari-jari atom semakin besar

Perhatikan gambar ilustrasi jari-jari atom unsur natrium, kalium, rubidium, dan cesium di atas. Unsur-unsur tersebut merupakan unsur golongan IA. Dalam satu golongan, konfigurasi unsur-unsur satu golongan mempunyai jumlah elektron valensi sama dan kulit bertambah. Akibatnya, jarak elektron valensi  dengan inti atom semakin jauh sehingga jari-jari atom dalam satu golongan makin ke bawah makin besar.

B. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan, jari-jari atom semakin kecil

Perhatikan gambar ilustrasi jari-jari atom unsur kalium, kalsium, dan galium dan bromium di atas. Unsur-unsur tersebut merupakan unsur periode 4. Dalam satu periode unsur-unsur memiliki jumlah kulit yang sama. Tetapi bukan berarti jari-jari atomnya sama juga.

Semakin ke kanan letak unsur, jumlah proton dan elektron semakin banyak, sehingga tarik-menarik inti dengan elektron makin kuat. Akibatnya, elektron-elektron terluar (elektron valensi) lebih dekat ke arah inti. Jadi, untuk unsur-unsur yang seperiode, jari-jari atom makin ke kanan makin kecil.

Tabel Jari-Jari Atom Beberapa Unsur (Dalam Angstrom/10-10 m)

Li	1,55	Be	1,12	B	0,98	C	0,77	N	0,75	O	0,74	F	0,72
Na	1,90	Mg	1,60	Al	1,43	Si	1,11	P	1,06	S	1,02	Cl	0,99
K	2,35	Ca	1,98	Ga	1,22	Ge	1,22	As	1,19	Se	1,16	Br	1,14
Rb	2,48	Sr	2,15	In	1,41	Sn	1,41	Sb	1,38	Te	1,35	I	1,33
Cs	2,67	Ba	2,21	Ti	1,75	Pb	1,75	Bi	1,46

Dari karakteristik jari-jari atom di setiap periode dan golongan dalam sistem periodik, maka sifat keperiodikan unsur dalam hal ini jari-jari atom dapat digambarkan seperti berikut:

2. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan oleh suatu atom untuk melepaskan satu elektron valensi membentuk ion positif. Sebagai contoh reaksi kimia energi ionisasi pada unsur Na adalah sebagai berikut:

Na (g) + energi ionisasi → Na+ (g) + e-

Mengapa sebuah elektron memerlukan energi untuk lepas dari atomnya? Hal ini dikarenakan, konfigurasi elektron di dalam suatu atom, elektron yang berada pada suatu kulit akan mengalami gaya tarik menarik oleh proton yang berada pada inti atom. Energi diperlukan oleh elektron untuk melawan gaya tarik tersebut sehingga ia bisa lepas dari atom.

Nilai energi ionisasi bergantung pada jarak elektron valensi terhadap inti atom. Makin jauh jarak elektron valensi terhadap inti atom, makin lemah tarikan inti terhadap elektron sehingga energi ionisasi makin kecil. Dan berlaku juga sebaliknya.

Pada kenyataannya, suatu atom dapat melepaskan lebih dari satu elektron. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron berikutnya akan lebih besar dar energi yang dibutuhkan untuk melepas elektron pertama, karena gaya tarik intinya lebih kuat.

Energi yang diperlukan untuk melepas elektron kedua disebut energi ionisasi kedua dan seterusnya. Bila tidak ada keterangan khusus maka yang disebut energi ionisasi adalah energi ionisasi pertama. Sifat keperiodikan energi ionisasi dalam sistem periodik adalah sebagai berikut:

A. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah energi ionisasi semakin berkurang

Dari atas ke bawah dalam satu golongan jari-jari atom bertambah sehingga daya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Elektron semakin mudah dilepas dan energi yang diperlukan untuk melepaskannya makin kecil

B. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan energi ionisasi cenderung bertambah

Dari kiri ke kanan dalam satu periode, jari-jari atom semakin pendek sehingga daya tarik inti terhadap elektron semakin besar akibatnya elektron semakin sukar dilepas. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron tentunya semakin besar.

Tabel Energi Ionisasi Pertama Unsur-Unsur Pada Sistem Periodik Modern (Dalam kJ/Mol)

IA

VIIIA

H 1312

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

He 2372

Li 520

Be 900

B 801

C 1086

N 1402

O 1314

F 1681

Ne 2081

Na 96

Mg 738

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

VIIIB

IB

IIB

Al 578

Si 789

P 1012

S 1000

Cl 1251

Ar 1521

K 419

Ca 590

Sc 631

Ti 658

V 650

Cr 653

Mn 717

Fe 759

Co 758

Ni 737

Cu 746

Zn 906

Ga 579

Ge 782

As 947

Se 941

Br 1140

Kr 1351

Rb 403

Sr 550

Y 616

Zr 660

Nb 664

Mo 685

Tc 702

Ru 711

Rh 720

Pd 805

Ag 731

Cd 868

In 558

Sn 709

Sb 834

Te 869

I 1008

Xe 1170

Cs 376

Ba 503

La 538

Hf 547

Ta 680

W 761

Re 770

Os 760

Ir 840

Pt 880

Au 870

Hg 890

Ti 1007

Pb 589

Bi 716

Po 703

At 812

Rn 1037

Bila kalian perhatikan tabel di atas, terdapat beberapa pengecualian, yaitu ternyata Golongan IIA, VA, dan VIIIA ternyata mempunyai energi ionisasi yang sangat besar, bahkan lebih besar daripada energi ionisasi unsur di sebelah kanannya, yaitu IIIA dan VIA. Hal ini terjadi karena unsur-unsur golongan IIA, VA, dan VIIIA mempunyai konfigurasi elektron yang relatif stabil, sehingga elektron sukar dilepaskan.

Di luar pengecualian tersebut, sifat keperiodikan energi ionisasi unsur dalam sistem periodik modern tetap berlaku. Secara umum, sifat keperiodikan unsur dalam sistem periodik dapat digambarkan seperti berikut:

3. Afinitas Elektron

Afinitas elektron adalah energi yang dibebaskan oleh suatu atom dalam wujud gas untuk menangkap elektron dari luar membentuk ion negatif. Dengan kata lain afinitas elektron merupakan kebalikan dari energi ionisasi. Contoh:

F (g) + e- → F- (g) + energi

Cl (g) + e- → Cl- (g) + energi

Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif. Afinitas elektron bernilai negatif apabila terjadi pelepasan energi pada saat menangkap elektron. Sebaliknya, afinitas elektron berharga positif apabila terjadi penyerapan energi pada saat menangkap elektron.

Unsur yang memiliki afinitas elektron bertanda negatif, berarti mempunyai kecenderungan lebih besar dalam menyerap elektron daripada unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif. Makin negatif nilai afinitas elektron, maka makin besar kecenderungan unsur tersebut dalam menyerap elektron (kecenderungan membentuk ion negatif). Sifat keperiodikan afinitas elektron dalam sistem periodik adalah sebagai berikut:

A. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah afinitas elektron semakin kecil

B. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan afinitas elektron semakin besar

Tabel Afinitas Elektron Unsur-Unsur Golongan Utama Pada Sistem Periodik Modern (Dalam kJ/Mol)

IA							VIIIA
H -73	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	He 21
Li -60	Be 240	B -27	C -122	N 0,0	O -141	F -328	Ne 29
Na -53	Mg 230	Al -44	Si -134	P -72	S -200	Cl -348	Ar 35
K -48	Ca 156	Ga -30	Ge -120	As -77	Se -195	Br -325	Kr 39
Rb -47	Sr 168	In -30	Sn -121	Sb -101	Te -190	I -295	Xe 41
Cs -45	Ba 52	Ti -30	Pb -110	Bi -110	Po -183	At -270	Rn 41

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa untuk golongan alkali tanah (IIA) dan gas mulia (VIIIA) afinitas elektronnya semuanya berharga positif. Hal tersebut menunjukkan bahwa unsur-unsur golongan IIA dan VIIIA sukar menerima elektron. Afinitas elektron terbesar ialah golongan halogen (VIIA). Artinya, unsur-unsur golongan VIIA paling mudah menangkap elektron dan terbentuk ion negatif yang stabil.

Afinitas elektron keci lberarti sukar menangkap elektron.

Afinitas elektron besar berarti mudah menangkap elektron.

Dari karakteristik afinitas elektron di setiap periode dan golongan dalam sistem periodik, maka sifat keperiodikan unsur dalam hal ini afinitas elektron meskipun tidak terlalu teratur dapat digambarkan seperti berikut:

4. Keelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah kemampuan atau kecenderungan suatuatom untuk menangkap atau menarik elektron dari atom lain. Misalnya, fluorin memiliki kecenderungan menarik elektron lebih kuat daripada hidrogen. Jadi, dapat disimpulkan bahwa keelektronegatifan fluorin lebih besar daripada hidrogen.

Konsep keelektronegatifan ini pertama kali diajukan oleh Linus Pauling pada tahun 1932. Skala keelektronegatifan yang dipakai sampai sekarang adalah yang dikembangkan oleh Pauling sebab lebih lengkap dibanding skala kelektronegatifan yang lain. Pauling memberikan skala keelektronegatifan 4 untuk unsur yang memiliki energi ionisasi dan energi afinitas elektron tinggi, yaitu pada florin, sedangkan unsur yang lainnya di bawah nilai 4.

Energi ionisasi dan afinitas elektron berkaitan dengan besarnya daya tarik elektron. Semakin besar daya tarik elektron semakin besar energi ionisasi, juga semakin besar (semakin negatif) afinitas elektron. Jadi, suatu unsur yang mempunyai energi ionisasi dan afinitas elektron yang besar akan mempunyai keelektronegatifan yang besar.

Semakin besar keelektronegatifan, unsur cenderung makin mudah membentuk ion negatif. Semakin kecil keelektronegatifan, unsur cenderung makin sulit membentuk ion negatif, dan cenderung semakin mudah membentuk ion positif. Adapun sifat periodik keelektronegatifan dalam sistem periodik adalah sebagai berikut:

A. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah keelektronegatifan semakin kecil

B. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan keelektronegatifan semakin besar

Tabel Nilai Keelektronegatifan Unsur-Unsur Pada Sistem Periodik Modern (Dalam kJ/Mol)

IA

VIIIA

H 2,20

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

He *

Li 0,98

Be 1,57

B 2,04

C 2,55

N 3,04

O 3,44

F 3,98

Ne *

Na 0,93

Mg 1,31

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

VIIIB

IB

IIB

Al 1,61

Si 1,90

P 2,19

S 2,58

Cl 3,16

Ar *

K 0,82

Ca 1,00

Sc 1,36

Ti 1,54

V 1,63

Cr 1,66

Mn 1,55

Fe 1,83

Co 1,88

Ni 1,91

Cu 1,90

Zn 1,65

Ga 1,81

Ge 2,01

As 2,18

Se 2,55

Br 2,96

Kr *

Rb 0,82

Sr 1,95

Y 1,22

Zr 1,33

Nb 1,60

Mo 2,16

Tc 1,90

Ru 2,20

Rh 2,28

Pd 2,20

Ag 1,93

Cd 1,69

In 1,78

Sn 1,96

Sb 2,05

Te 2,10

I 2,66

Xe *

Cs 0,79

Ba 0,79

La 1,10

Hf 1,30

Ta 1,30

W 2,36

Re 1,90

Os 2,20

Ir 2,20

Pt 2,28

Au 2,54

Hg 2,00

Ti 2,04

Pb 2,33

Bi 2,00

Po 2,00

At 2,20

Rn *

Dari tabel keelektronegatifan di atas perlu diingat bahwa unsur golongan VIIIA tidak mempunyai keelektronegatifan karena sudah memiliki 8 elektron pada kulit terluar. Jadi keelektronegatifan terbesar berada pada unsur golongan VIIA. Dari karakteristik nilai keelektronegatifan di setiap periode dan golongan dalam sistem periodik, maka sifat keperiodikan unsur dalam hal ini keelektronegatifan dapat digambarkan seperti berikut:

5. Sifat Logam

Unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi menjadi unsur logam, semilogam (metalloid), dan nonlogam. Kelogaman unsur terkait dengan energi ionisasi dan afinitas elektron. Unsur logam mempunyai energi ionisasi kecil sehingga mudah melepas elektron membentuk ion positif. Unsur nonlogam mempunyai afinitas elektron besar sehingga mudah menarik elektron membentuk ion negatif. Sifat keperiodikan kelogaman dalam sistem periodik unsur yaitu:

A. Dalam satu golongan sifat logam unsur bertambah dari atas ke bawah

Dari atas ke bawah energi ionisasi unsur berkurang sehingga makin mudah melepas elektron, sifat logam bertambah. Demikian juga nilai afinitas elektron makin berkurang sehingga makin sulit bagi unsur untuk menangkap elektron. Sifat nonlogam berkurang.

B. Dalam satu periode sifat logam berkurang dari kiri ke kanan

Energi ionisasi unsur bertambah dari kiri ke kanan, sehingga makin sulit bagi unsur untuk melepas elektron. Berarti sifat logam makin berkurang. Nilai afinitas elektron bertambah dari kiri ke kanan, sehingga makin mudah bagi unsur untuk menarik elektron. Akibatnya sifat nonlogam makin berkurang. Kecenderungan ini tidak berlaku bagi unsur-unsur transisi.

Jadi, unsur-unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah sistem periodik unsur, sedangkan unsur-unsur nonlogam terletak pada bagian kanan-atas. Batas logam dan nonlogam pada sistem periodik sering digambarkan dengan tangga diagonal bergaris tebal, sehingga unsur-unsur di sekitar daerah perbatasan antara logam dan nonlogam itu mempunyai sifat logam sekaligus sifat nonlogam. Unsur-unsur itu disebut unsur metaloid. Contohnya adalah boron dan silikon.

Selain itu, sifat logam juga berhubungan dengan kereaktifan suatu unsur. Reaktif artinya mudah bereaksi. Unsur-unsur logam pada sistem periodik unsur makin ke bawah semakin reaktif (makin mudah bereaksi) karena semakin mudah melepaskan elektron. Sebaliknya, unsur-unsur bukan logam pada sistem periodik makin ke bawah makin kurang reaktif (makin sukar bereaksi) karena semakin sukar menangkap elektron.

Jadi, unsur logam yang paling reaktif adalah golongan IA (logam alkali) dan unsur nonlogam yang paling reaktif adalah golongan VIIA (halogen).

6. Titik Leleh dan Titik Didih

Sifat keperiodikan unsur dalam hal ini titik leleh dan titik didih pada sistem periodik adalah sebagai berikut:

1. Dalam satu periode, titik cair dan titik didih naik dari kiri ke kanan sampai golongan IVA, kemudian turun drastis. Titik cair dan titik didih terendah dimiliki oleh unsur golongan VIIIA.

2. Dalam satu golongan, ternyata ada dua jenis kecenderungan yaitu (1) unsur-unsur golongan IA – IVA, titik cair dan titik didih makin rendah dari atas ke bawah, (2) unsur-unsur golongan VA – VIIIA, titik cair dan titik didihnya makin tinggi dari atas ke bawah.