Mengenal Sifat-sifat Unsur-unsur Periode Ketiga
Unsur-unsur yang berada dalam periode ketiga pada tabel priodik unsur terdiri dari delapan unsur dengan kecenderungan sifat yang teratur.
Unsur-unsur pada periode ketiga tersebut diantaranya adalah natrium, magnesium, aluminium, silikon, fosfor, belerang, klor, dan argon.
Jika dilihat dari pergeseran kiri ke kanan sifat unsur periode ketiga berubah dari logam-metaloid-nonlogam dan gas mulia.
Berikut ini adalah tabel perubahan sifat tabel unsur priodik ketiga.
| perubahan sifat tabel unsur priodik ketiga | |||
|---|---|---|---|
| Logam | Metaloid | Non-Logam | Gas Mulia |
| Na – Mg – Al | Si | Si | Ar |
Sifat-sifat Fisik Unsur-unsur Priodik Ketiga
Beberapa sifat fisiknya unsur periode 3 dapat ditampilkan seperti tabel berikut.
| sifat fisiknya unsur periode 3 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |
| Nomor atom | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Mr | 22,9 | 24,3 | 26,9 | 28,08 | 30,9 | 32,06 | 35,5 | 39,9 |
| Konfigurasi elektron K | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Konfigurasi elektron L | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Konfigurasi elektron M | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Struktur | Kristal logam | Kristal logam | Kristal logam | Kristal kovalen raksasa | Molekul Poliatom | Molekul Poliatom | Molekul Diatom | Molekul Monoatom |
| Tingkat oksidasi tertinggi | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | - |
| Titik leleh (K) | 370,8 | 922 | 933 | 1683 | 317 | 386 | 172 | 88,8 |
| Titik didih (K) | 1156 | 1363 | 2740 | 2953 | 553 | 718 | 238 | 87,3 |
| Elektronegativitas | 0,9 | 1,2 | 1,5 | 1,8 | 2,1 | 2,5 | 3 | - |
| Energi ionisasi (kJmol–1) | 496 | 738 | 578 | 786 | 1012 | 1000 | 1251 | 1527 |
| A finitas elektron (kJmol–1) | –53 | 230 | –44 | –134 | –72 | –200 | –349 | 35 |
Keelektronegatifan Unsur-unsur Periode Ketiga
Kecenderungan suatu atom untuk menarik elektron dengan atom lain dalam membentuk senyawa dinyatakan dengan keelektronegatifan.
Keelektronegatifan umumnya dinyatakan dalam skala Pauling.
Unsur-unsur dengan keelektronegatifan kecil cenderung bersifat logam atau elektropositif). Kecenderungan ini juga diperlihatkan oleh unsur-unsur pada periode ketiga.
Pada unsur periode ketiga, dari kiri ke kanan keelektronegatifannya semakin besar, hal ini sesuai dengan semakin berkurangnya sifat logam dari natrium ke argon.
Energi ionisasi Unsur-unsur Periode Ketiga
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang tidak terikat dengan erat dari atom dalam bentuk gas.
Kecenderungan energi ionisasi unsur-unsur periode ketiga dapat di lihat seperti gambar di bawah ini.
Dari gambar di atas terlihat bahwa energi ionisasi unsur-unsur pada periode ketiga bertambah dari kiri ke kanan.
Peningkatan energi ionisasi ini berkaitan dengan bertambahnya muatan inti, sehingga daya tarik inti terhadap elektron terluar makin besar.
Data dari gambar juga menunjukkan adanya penyimpangan, yaitu energi ionisasi magnesium ternyata lebih besar dari energi ionisasi aluminium, sedangkan energi ionisasi fosfor lebih besar daripada belerang.
Penyimpangan ini terjadi karena unsur golongan IIA (Mg) dan golongan VA (P) mempunyai konfigurasi elektron yang relatif stabil, yaitu konfigurasi penuh dan setengah penuh sehingga membutuhkan energi yang lebih besar untuk melepaskan elektronnya.
Aluminium dan belerang mempunyai satu elektron yang terikat agak lemah sehingga lebih mudah dilepaskan. Perhatikan konfigurasi elektron dari unsur-unsur di bawah ini.
Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 konfigurasi penuh, 3s2.
Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 elektron 3p1 terikat agak lemah.
P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 konfigurasi setengah penuh, 3p3.
S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 satu elektron 3p berpasangan, sehingga cenderung mudah lepas.
Titik Didih dan Titik Leleh Unsur-unsur Periode Ketiga
Dari gambar di bawah dapat dilihat bahwa titik didih dan titik leleh unsur-unsur periode ketiga bertambah secara bertahap dari kiri ke kanan dan mencapai puncaknya pada golongan IVA (Si), kemudian turun secara drastis pada golongan VA (P).
Jadi, silikon mempunyai titik didih dan titik leleh tertinggi diantara unsur-uns ur seperiode. Sedangkan titik didih dan titik leleh terendah dimiliki oleh argon.
Kecenderungan titik didih dan titik leleh unsur-unsur periode ketiga dapat dipahami sebagai berikut.
- Natrium, magnesium, dan aluminium mempunyai ikatan logam. Kekuatan ikatan logam meningkat dari natrium hingga aluminium sebagai akibat bertambahnya jumlah elektron valensi. Meningkatnya kekuatan ikatan logam ini menyebabkan meningkatnya titik didih dan titik leleh.
- Silikon mempunyai struktur kovalen raksasa (seperti intan), setiap atom silikon terikat secara kovalen pada empat atom silikon. Zat dengan struktur kovalen raksasa mempunyai titik didih dan titik leleh yang sangat tinggi.
- Fosfor, belerang, klor, dan argon terdiri atas molekul nonpolar, sehingga hanya diikat oleh gaya van der Waals yang relatif lemah. Hal ini menyebabkan titik didih dan titik lelehnya menjadi rendah.
Adapun gaya van der Waals tergantung pada massa molekul relatif, coba kalian perhatikan berikut ini. Titik leleh S8 (Mr = 256) > P4 (Mr = 124) > Cl2 (Mr = 71) > Ar (Ar = 40).
Sifat-sifat Kimia Unsur-unsur Periode Ketiga
Sifat-sifat kimia periode ketiga yang akan dibahas pada bagian ini meliputi sifat logam dan non-logam, sifat asam basa, serta daya pereduksi dan daya pengoksidasi.
1. Sifat logam dan non-logam Unsur-unsur Periode Ketiga
Sebelumnya dijelaskan bahwa unsur-unsur periode ketiga, ada yang bersifat logam, metaloid, dan non-logam.
Pada unsur periode ketiga kecenderungannya dari kiri ke kanan sifat logamnya semakin berkurang.
Tiga unsur yang pertama pada unsur periode ketiga adalah natrium, magnesium, dan aluminium merupakan logam sejati.
Ketiganya menunjukkan kilap logam yang khas dan merupakan konduktor listrik dan panas yang baik.
Senyawa natrium dan magnesium bersifat ionik, sedangkan sebagian besar senyawa aluminium juga bersifat ionik.
Natrium, magnesium, dan aluminium larut dalam larutan asam membentuk kation tunggal.
2Na(s) + 2H+(aq) → 2Na+(aq) + H2(g)
Mg(s) + 2H+(aq) → Mg2+(aq) + H2(g)
2Al(s) + 6H+(aq) → 2Al3+(aq) + 3H2(g)
Aluminium bersifat amfoter, selain larut dalam asam juga dapat larut dalam basa kuat membentuk anion Al(OH)4– dan gas hidrogen.
Aluminium tidak bereaksi dengan asam oksidator seperti HNO3, sedangkan natrium dan magnesium dapat bereaksi. Ini dapat terjadi karena terbentuknya lapisan oksida Al2O3 pada permukaan logam yang bersifat inert, sehingga reaksi hanya berlangsung seketika dan akan terhenti.
Secara kimia sifat logam menurun dari natrium ke aluminium, sedangkan secara fisik justru meningkat. Ini dapat dilihat pada Tabel sifat fisik unsur periode ketiga yang menunjukkan kecenderungan peningkatan titik didih dan titik leleh dari natrium ke aluminium.
Sama juga dengan kekerasan natrium lebih kecil dari kekerasan magnesium dan aluminium. Diantara ketiganya, aluminium merupakan logam yang paling kuat, magnesium agak rapuh, sedangkan natrium merupakan logam yang paling lunak dan ringan.
Peningkatan sifat logam dari Na ke Al berkaitan dengan pertambahan elektron valensi, sehingga kekuatan ikatan antar atom dalam logam meningkat.
Na 1s2 2s2 2p6 3s1 memiliki 1 elektron valensi.
Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 memiliki 2 elektron valensi, sehingga ikatan logamnya lebih kuat.
Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 memiliki 3 elektron valensi, sehingga ikatan logamnya semakin kuat.
Silikon tergolong metaloid, atau unsur yang memiliki sifat logam dan non-logam, di mana kekuatan logamnya sangat lemah dibandingkan logam sejati.
Silikon bersifat semikonduktor. Setiap atom dalam silikon padat terikat pada empat atom silikon lainnya secara kovalen membentuk jaring tiga dimensi yang dikenal dengan struktur kovalen raksasa seperti yang dimiliki oleh intan.
Silikon dengan struktur yang demikian memiliki kekerasan, titik didih, dan titik leleh yang cukup tinggi. Fosfor, belerang, dan klor merupakan unsur non-logam.
Padatan ketiga unsur ini tidak dapat menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, fosfor, dan belerang berupa padatan dan klor berupa gas. Fosfor dan belerang terdiri atas molekul poliatom, yaitu P4 dan S8. Gaya yang bekerja dalam padatan adalah gaya dispersi.
Molekul-molekul dalam padatan tersebut saling bertarikan dengan gaya dispersi yang menyebabkan titik didih dan titik leleh unsur tersebut menurun jauh jika dibandingkan dengan silikon. Sedangkan klor terdiri atas molekul diatomik (Cl2).
Kemampuan membentuk ion negatif dari fosfor, belerang, dan klor menerangkan sifat logam ketiganya secara kimia.
Klor dan belerang membentuk anion tunggal, yaitu Cl– dan S2–, sedangkan fosfor membentuk anion poliatom seperti PO43– dan PO33–
2. Sifat Asam-Basa Hidroksida Unsur Periode Ketiga
Semua unsur periode ketiga dapat bereaksi membentuk hidroksida M(OH), kecuali argon yang merupakan gas x mulia.
M adalah unsur periode ketiga selain argon dan x adalah nomor golongan.
Hidroksida-hidroksida dari unsur-unsur periode ketiga dapat dijelaskan seperti berikut.
- Hidroksida dari natrium, magnesium, dan aluminium cukup stabil, yaitu NaOH, Mg(OH)2, dan Al(OH)3.
- Hidroksida dari silikon, fosfor, belerang, dan klor tidak stabil karena melepaskan molekul air.
Si(OH)4 → SiO(OH)2 atau H2SiO3 + H2O
P(OH)5 → PO(OH)3 atau H3PO4 + H2O
S(OH)6 → SO2(OH)2 atau H2SO4 + 2H2O
Cl(OH)7 → ClO3OH atau HClO4 + 3H2O
Sifat hidroksida dari unsur periode ketiga dipengaruhi oleh energi ionisasi dari unsur tersebut. - Jika energi ionisasi rendah, maka ikatan M–OH bersifat ionik dan hidroksida bersifat basa, dalam air akan melepaskan ion OH–.
MOH → M+ + OH– - Jika energi ionisasi tinggi, maka ikatan M–OH bersifat kovalen. Ikatan O–H bersifat polar sehingga ikatan tersebut dapat mengalami hidrolisis dan melepaskan ion H+. Dengan demikian larutannya bersifat asam.
MOH → MO– + H+ - Kecenderungan energi ionisasi unsur periode ketiga adalah semakin bertambah dari natrium ke klor. Berdasarkan hal tersebut, sifat basa dari unsur-unsur di sebelah kiri lebih kuat, sedangkan unsur-unsur di sebelah kanan sifat asamnya yang lebih kuat.
Untuk lebih jelas dalam memahami sifat asam-basa hidroksida unsur periode ketiga, perhatikan Tabel berikut.
Berdasarkan Tabel di atas, dapat kita lihat bahwa NaOH merupakan basa terkuat dari unsur periode ketiga dan hidroksidanya mudah larut dalam air.Tabel Sifat Asam-Basa Hidroksida Unsur Periode Ketiga Rumus Kimia Hidroksida Jenis Ikatan Sifat Asam - Basa NaOH Ionik Basa kuat Mg(OH)2 Ionik Basa kuat Al(OH)3 Ionik-kovalen Amfoter Si(OH)4 / H2SiO3 Kovalen Asam lemah Si(OH)4 / H2SiO3 Kovalen Asam lemah P(OH)5 / H3PO4 Kovalen Asam lemah S(OH)6 / H2SO4 Kovalen Asam kuat Cl(OH)7 / HClO4 Kovalen Asam kuat
Mg(OH)2 masih tergolong sebagai basa kuat, meskipun kekuatan basanya lebih lemah dibandingkan dengan NaOH.
Aluminium bersifat amfoter, demikian juga dengan hidroksidanya Al(OH)3.
Amfoter artinya senyawa tersebut dapat bersifat sebagai asam sekaligus sebagai basa.
Dalam lingkungan basa kuat Al(OH)3 akan bersifat asam, sebaliknya dalam lingkungan asam kuat Al(OH)3 akan bersifat basa. Reaksinya dapat kita lihat pada persamaan di bawah ini
Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l)
Al(OH)3(s) + OH-(aq) → Al(OH)4-(aq)
Si(OH)4 atau H2SiO3 adalah asam silikat yang merupakan asam sangat lemah dan tidak stabil, mudah terurai menjadi silika (SiO2) dan air.
Meski begitu, garam-garam dari silikat banyak dikenal, contoh CaSiO3 (gelas kalsium).P(OH)5 atau H3PO4 (asam fosfat) yang merupakan asam lemah. Selain asam fosfat, fosfor juga membentuk asam oksi yang lain, yaitu H3PO3 (asam fosfit) dan H3PO2 (asam hidrofosfat). Keduanya merupakan asam lemah.
S(OH)6 atau H2SO4 (asam sulfat) tergolong asam kuat. Selain asam sulfat, belerang juga membentuk asam oksi yang lain, yaitu H2SO3 (asam sulfit) yang merupakan asam lemah dan tidak stabil, mudah terurai menjadi SO2 dan H2O.
Cl(OH)7 atau HClO4 (asam perklorat) tergolong asam kuat. Selain asam perklorat, asam oksi lain yang dibentuk oleh klor adalah HClO3 (asam klorat ), HClO2 (asam klorit), dan HClO (asam hipoklorit). Kekuatan asam HClO4 > HClO3 > HClO2 > HClO.
3. Daya pereduksi dan daya pengoksidasi unsur periode ketiga
Daya pereduksi dan daya pengoksidasi berkaitan dengan kecenderungan melepas atau menyerap elektron.
Zat pereduksi (reduktor) merupakan zat yang melepaskan elektron dalam suatu reaksi redoks atau zat yang mengalami oksidasi, sedangkan zat pengoksidasi (oksidator) merupakan zat yang menyerap elektron atau mengalami reduksi. Dengan begitu, semakin mudah zat melepaskan elektron, maka daya pereduksinya semakin kuat. Sebaliknya, semakin sulit suatu zat untuk melepaskan elektron, maka daya oksidasinya makin kuat.
Harga potensial elektrode menyatakan kecenderungan untuk mereduksi dan mengoksidasi reaksi-reaksi yang berlangsung dalam larutan. Jika harga potensial elektrodenya semakin positif, maka makin mudah mengalami reduksi. Sebaliknya, semakin negatif harga potensial elektrodenya, makin mudah mengalami oksidasi.
Berdasarkan penjelasan di atas, dapat kita simpulkan bahwa reduktor kuat mempunyai harga potensial elektrode sangat negatif, sedangkan oksidator kuat mempunyai harga potensial elektrode sangat positif.
Harga potensial elektrode unsur-unsur periode ketiga diberikan pada Tabel di bawah ini.
| Tabel Harga Potensial Elektrode Beberapa Unsur Periode Ketiga. | |
|---|---|
| Reaksi | Eo(Volt) |
| Na+(aq) + e- → Na(s) | –2,71 |
| Mg2+(aq) + 2e- → Mg(s) | –2,37 |
| Al3+(aq) + 3e- → Al(s) | –1,66 |
| SiO2(aq) + 4H+(aq) + 4e– → Si(s)+ 2H2O | –0,86 |
| S(s) + 2e– → S2–(aq) | –0,45 |
| Cl2(g) + 2e– → 2Cl–(aq) | +1,36 |
Berdasarkan data di atas dapat disimpulkan bahwa harga potensial elektrode unsur periode ketiga meningkat dari natrium ke klor. Jadi, dari natrium ke klor daya pereduksi berkurang dan gaya pengoksidasi bertambah.
Natrium merupakan pereduksi terkuat, sedangkan klor merupakan pengoksidasi terkuat.