Kecenderungan Afinitas Elektron, Penyimpangan, dan Argumennya

Sifat periodik unsur biasanya memiliki kecenderungan bila dibandingkan dengan unsur-unsur seperiode atau segolongan. Umumnya memang unsur-unsur mengikuti pola yang tertentu. Namun beberapa ada penyimpangan dari pola itu. Ini adalah suatu fakta yang oleh ilmuwan kimia/fisika kemudian mengkaji dan diperoleh beberapa argumen yang logis dan dapat diterima. Salah satunya adalah sifat periodik afinitas elektron. Tulisan ini dikumpulkan dari berbagai sumber dan data yang memang menunjukkan "keanehan" sifat afinitas elektron beberapa unsur dibandingkan unsur seperiode/segolongan terdekatnya.

Definisi:
Afinitas elektron adalah energi yang dilepaskan satu atom netral dalam wujud gas ketika menerima satu elektron dari atom lain untuk membentuk anion (ion negatif). Karena melepaskan energi biasanya perubahannya ditulis dengan tanda negatif, perubahan energi negatif, bersifat eksotermis.

Keakuratan pengukuran afinitas elektron sangat meningkat sejak munculnya percobaan photodetachment laser dengan ion negatif.  Beberapa data afinitas elektron diperoleh dengan: hitungan tertentu; PT (photodetachment threshold) menggunakan lampu sebagai sumber cahaya; LPT (laser photodetachment threshold); LPES (laser photoelectron spectroscopy); DA (dissociative attachment); electron attachment/detachment equilibrium; electron scattering; dissociation kinetics; Knudsen cell; CT (charge transfer); CD (collisional detachment); dan ZEKE (zero electron kinetic energy spectroscopy).

Secara umum afinitas elektron unsur segolongan nilainya menurun dari atas ke bawah karena ukuran jari-jari atom semakin meningkat, sementara bila ditinjau untuk unsur seperiode umumnya memiliki afinitas elektron meningkat dari kiri ke kanan karena jari-jari atom semakin kecil. 

Afinitas elektron golongan unsur utama seperti tampak pada tabel:

Gambar-1. Data afinitas elektron unsur golongan utama

Data afinitas elektron bersumber dari ptable dot com  terkonfirmasi dengan data di CRC Handbook of Chemistry and Physic halaman 10-156.

Gambar-2. Grafik data afinitas elektron beberapa unsur
Sumber grafik diadaptasi dari cpanhd dot sitehost dot iu dot edu

Download format MP3 tentang bahasan pada tulisan ini. 

Perbandingan afinitas elektron unsur golongan 1A (ns¹) vs 2A (ns²)

Pengecualian ini disebabkan oleh konfigurasi elektron valensi dari unsur-unsur yang terlibat. Elektron yang ditambahkan ke unsur golongan 2A ini akan mengisi orbital np yang berenergi lebih tinggi, dan secara efektif terlindung oleh elektron ns² sehingga elektron itu mengalami tarikan yang lebih lemah ke inti. Oleh karena itu, ia memiliki afinitas elektron yang lebih rendah daripada unsur golongan 1A yang seperiode.

Perbandingan afinitas elektron unsur golongan 4A (ns² np²) vs 5A (ns² np³)

Sama dengan argumen untuk afinitas elektron 1A vs 2A, demikian juga afinitas elektron 4A vs 5A, lebih sulit menambahkan elektron ke unsur golongan 5A (ns² np³) daripada unsur golongan 4A yang seperiode dengannya karena elektron yang ditambahkan ke unsur golongan 5A harus ditempatkan di orbital np yang sudah mengandung elektron (setengah penuh) dan karena itu akan mengalami tolakan elektrostatis yang lebih besar. Ingat ada konsep kestabilan unsur yang orbitalnya terisi penuh atau setengah penuh, unsur seperti ini relatif stabil.

Afinitas elektron golongan 8A

Akhirnya, terlepas dari fakta bahwa gas mulia memiliki muatan inti efektif yang tinggi, mereka memiliki afinitas elektron yang sangat rendah (nilai nol atau negatif). Alasannya adalah bahwa elektron yang ditambahkan ke atom dengan konfigurasi ns² np⁶ harus memasuki orbital ns¹ berikutnya di mana ia terlindung dengan baik oleh elektron inti dan hanya akan tertarik dengan sangat lemah oleh inti. Analisis ini juga menjelaskan mengapa spesies dengan kulit valensi lengkap cenderung stabil secara kimiawi.

Dengan berbagai argumen ilmuwan memberikan penjelasan atau alasan, variasi afinitas elektron tidak teratur dalam satu periode. Namun didapat kecenderungan umum bahwa afinitas elektron dari unsur-unsur menjadi lebih negatif dari kiri ke kanan di setiap periode.

Penyimpangan Besaran Afinitas Elektron Unsur Segolongan

Unsur-unsur nonlogam segolongan, golongan 6A (atau golongan 16) dan golongan 7A (atau golongan 17) terdapat penyimpangan nilai afinitas elektron, seperti data pada Gambar-1 dan 2 di atas.

Di antara unsur nonlogam dalam Grup 6A dan 7A, gaya tolak terbesar terjadi pada atom dengan jari-jari atom terkecil, yaitu O dan F. 

Gaya tolak elektron yang akan masuk ini disebabkan kerapatan elektron pada tingkat energi tertinggi (kulit terluar/kulit valensi) di masing-masing golongan ini terjadi pada unsur oksigen (golongan 6A) dan fluor (golongan 7A). Akibatnya, unsur-unsur ini memiliki afinitas elektron yang lebih kecil daripada unsur-unsur di bawahnya pada masing-masing golongan. 

Ilustrasi ditunjukkan pada gambar di bawah. F memiliki rapatan elektron lebih tinggi, (jarak antar elektron lebih sempit) dibanding rapatan elektron Cl.

Selepas O dan F (unsur di bawah O dan F) kecenderungan nilai afinitas elektronnya relatif teratur, semakin ke bawah afinitas elektronnya semakin kecil.

Untuk penyimpangan lain khusus unsur-unsur segolongan memungkin dapat dijelaskan dengan argumen serupa untuk golongan 6A dan 7A. Beberapa juga dipengaruhi faktor lain seperti pada unsur segolongan pada golongan 2A.

Penyimpangan afinitas elektron golongan 2A (golongan logam alkali tanah) Be dan Mg

Golongan logam alkali tanah ini punya konfigurasi elektron energi tertinggi di subkulit ns², di orbital s sudah terisi dua elektron (elektron berpasangan) dan juga jari-jari atomnya yang relatif kecil sehingga tidak ada ruang bagi elektron yang dapat diterima sehingga afinitas elektron adalah mendekati nol.

Afinitas elektron kedua 

Energi selalu dibutuhkan untuk menerima elektron kedua ketika ia mendekati anion. Jadi penambahan elektron kedua ke anion (atom yang sudah bermuatan –1) untuk membentuk anion bermuatan –2 selalu bersifat membutuhkan energi atau endotermik.

Bila diperoleh argumen lain (lebih logis) akan ditambahkan pada tulisan ini.
CMIIW