UNSUR-UNSUR PERIODE KE-3

1.Sifat-Sifat Hidroksida Periode 3

Halaman ini menjelaskan secara singkat tentang sifat-sifat kimia “hidroksida” unsur-unsur periode 3 dari natrium hingga klor dalam satu periode.

Ringkasan

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya mengandung ion hidroksida, dan merupakan hidroksida basa sederhana.

Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida, seperti halnya aluminium oksida, bersifat mfoter – memiliki sifat basa sekaligus asam.

“Hidroksida-hidroksida” lain

Semuanya mempunyai gugus -OH yang berikatan kovalen dengan atom dari periode 3. Semua senyawa ini bersifat asam – berkisar dari asam silikat yang sangat lemah (salah satu yang ditunjukkan di bawah) sampai asam sulfat dan asam klor(VII) yang sangat kuat.

Ada asam-asam yang lain (juga mengandung gugus -OH) yang dibentuk oleh unsur-unsur ini, tetapi berada dalam bentuk oksidasi tertingginya.

Menambahkan beberapa detail

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya bersifat basa karena mengandung ion-ion hidroksida – suatu basa kuat.

Keduanya bereaksi dengan asam membentuk garam. Sebagai contoh, dengan asam klorida encer, anda mendapatkan larutan natrium klorida yang tak berwarna atau magnesium klorida.

Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida merupakan senyawa amfoter.

Seperti natrium atau magnesium hidroksida, akan bereaksi dengan asam. Ini menunjukkan sisi sifat basanya.

Dengan asam klorida encer, terbentuk larutan aluminium klorida yang tak berwarna.

Tetapi aluminium hidroksida juga mempunyai sifat asam. Dalam hal ini akan bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tak berwarna.

“Hidroksida-hidroksida” lain

Sedikit mengingatkan apa yang kita bahas di sini:

Tidak ada yang tidak mengandung ion hidroksida. Pada masing-masing contoh gugus -OH berikatan kovalen dengan unsur periode 3, dan ada kemungkinan hidrogen pada gugus -OH ditarik oleh basa. Dengan kata lain, semua senyawa ini merupakan asam.

Tetapi kekuatannya bervariasi:

  • Asam ortosilikat merupakan asam yang sangat lemah.
  • Asam fosfor(V) merupakan asam lemah – meskipun sedikit lebih kuat daripada asam organik sederhana seperti asam etanoat.
  • Asam sulfat dan asam klor(VII) merupakan asam yang sangat kuat.

Faktor utama dalam menentukan kekuatan asam adalah seberapa stabil anionnya (ion negatif) jika satu hidrogen dilepaskan. Ini tergantung pada seberapa banyak muatan negatif dapat disebarkan di sekitar ion yang tersisa.

Jika seluruh muatan negatif berada pada atom oksigen dari gugus -OH, oksigen akan menarik kembali ion hidrogen. Ion hidrogen yang telah dilepaskan akan dengan mudah diambil kembali dan menjadi asam yang lemah.

Pada bagian lain, jika muatan dapat disebarkan (terdelokalisasi) ke seluruh bagian ion, ion tidak akan menarik kembali hidrogen dengan mudah. Asam akan menjadi kuat.

Kemungkinan, muatan negatif terdelokalisasi oleh interaksi dengan oksigen ikatan rangkap dua.

Sebagai contoh, pada asam klor(VII), ion yang dihasilkan adalah ion klor(VII) (juga dikenal sebagai ion perklorat), ClO4-.

Struktur ionnya tidak tetap seperti ini:

Muatan negatif terdelokalisasi ke seluruh ion, dan semua ikatan klor-oksigen adalah sama.

Ketika asam sulfat kehilangan satu ion hidrogen dan membentuk ion hidrogensulfat, HSO4-, muatan dapat disebarkan ke ketiga oksigen (satu yang asli dengan muatan negatif, dan dua ikatan rangkap dua sulfur-oksigen). Ini masih merupakan delokalisasi yang efektif, dan asam sulfat hampir sekuat asam klor(VII).

Catatan: asam sulfat, tentu saja, dapat kehilangan ion hidrogen kedua dari gugus -OH dan membentuk ion sulfat. Bagaimanapun, itu sedikit sulit. Jika anda kehilangan hidrogen kedua, anda dapat menggunakan keempat oksigen untuk delokalisasi muatan – tetapi sekarang anda mendelokalisasikan dua muatan negatif bukan hanya satu. Ion hidrogen sulfat bukanlah asam kuat. Kekuatannya sama dengan asam fosfor(V).

Asam fosfor(V) merupakan asam yang lebih lemah daripada asam sulfat karena ia hanya mempunyai satu ikatan rangkap fosfor-oksigen yang dapat digunakan untuk membantu delokalisasi muatan pada ion yang terbentuk dengan hilangnya satu ion hidrogen – jadi muatan pada ion itu kurang terdelokalisasi secara efektif.

Pada asam ortosilikat, tidak ada ikatan rangkap silikon-oksigen untuk mendelokalisasikan muatan. Itu artinya ion yang terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen tidak stabil, dan akan merebut kembali hidrogennya.

 2.Sifat-Sifat Klorida Unsur Periode 3

Halaman ini membahas struktur klorida unsur periode 3 (natrium sampai sulfur), sifat-sifat fisikanya dan reaksinya dengan air.

Klor dan argon tidak dibahas – tidak ada artinya kita membahas “kloro klorida”, dan argon tidak dibahas karena tidak membentuk klorida.

Ringkasan

Klorida

Klorida yang akan dibahas adalah:

NaCl

MgCl2

AlCl3

SiCl4

PCl5

S2Cl2

PCl3

Ada tiga klorida sulfur, tetapi hanya satu yang disebutkan berdasarkan silabus di UK (untuk tingkat A atau yang sederajat) yaitu S2Cl2.

Seperti yang akan anda lihat nanti, aluminium klorida dalam beberapa kondisi berupa dimer, Al2Cl6.

Struktur

Natrium klorida dan magnesium klorida merupakan molekul ionik (berikatan ion) dan terdiri dari kisi-kisi ion raksasa pada temperatur kamar.

Aluminium klorida dan fosfor(V) klorida rumit! Keduanya mengalami perubahan struktur dari ionik menjadi kovalen pada saat padatannya berubah menjadi cair atau uap. Ada penjelasan mengenai hal ini pada halaman berikutnya.

Titik leleh dan titik didih

Natrium dan magnesium klorida merupakan padatan dengan titik leleh dan titik didih yang tinggi karena banyaknya panas yang dibutuhkan untuk memecah daya tarik ionik yang kuat.

Sisanya (selain natrium dan magnesium klorida) merupakan cairan atau padatan dengan titik leleh yang rendah. Kita lewati aluminium klorida dan fosfor(V) klorida yang cukup rumit, molekul yang lain mempunyai daya tarik intermolekuler yang lebih lemah seperti gaya dispersi van der Waals. Hal ini mengubah ketergantungan pada ukuran dan bentuk molekul, tetapi akan selalu jauh lebih lemah dari ikatan ionik.

Konduktivitas elektrik

Natrium dan magnesium klorida merupakan molekul ionik dan leburannya dapat mengalamielektrolisis pada saat meleleh. Sifat listriknya disebabkan oleh gerakan ion-ion dan muatannya pada elektroda.

Pada contoh aluminium klorida dan fosfor(V) klorida, padatannya tidak dapat menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak dapat bergerak bebas. Dalam bentuk cair (bentuk ini dapat diperoleh – keduanya menyublim pada tekanan normal), keduanya berubah menjadi bentuk kovalen, yang juga tidak menghantarkan listrik.

Klorida-klorida yang lain tidak dapat menghantarkan listrik baik sebagai padatan maupun leburan karena tidak memiliki ion ataupun elektron yang dapat bergerak.

Reaksi dengan air

Sebagai perkiraan, klorida ionik sederhana (natrium dan magnesium klorida) larut dalam air.

Klorida-klorida lain bereaksi dengan air dengan berbagai cara yang masing-masing akan dijelaskan. Reaksi dengan air dikenal dengan hidrolisis.

Masing-masing klorida

Natrium klorida, NaCl

Natrium klorida merupakan senyawa ionik sederhana yang terdiri dari susunan raksasa ion natrium dan klorida.

Gambaran kecil dari kisi natrium klorida terlihat seperti ini:

Secara normal dapat digambarkan dalam bentuk pecahan:

Daya tarik yang kuat antara ion positif dan negatif memerlukan banyak energi panas untuk memecahnya, sehingga natrium klorida memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.

Natrium klorida dalam bentuk padatan tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki elektron dan ion-ion yang dapat bergerak bebas. Namun demikian lelehannya dapat mengalami elektrolisis.

Natrium klorida mudah larut dalam air menghasilkan larutan netral.

Magnesium klorida, MgCl2

Magnesium klorida juga merupakan senyawa ionik, tetapi dengan pengaturan ion-ion yang lebih rumit karena jumlah ion kloridanya dua kali lebih banyak dari ion magnesium.

Sama dengan natrium klorida, panas yang dibutuhkan untuk mengatasi daya tarik diantara ion-ion juga besar, sehingga titik leleh dan titik didihnya juga tinggi.

Magnesium klorida padat bukan konduktor listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Namun demikian, dapat mengalami elektrolisis jika ion-ionnya menjadi bebas karena meleleh.

Magnesium klorida larut dalam air menghasilkan larutan asam lemah (pH = kira-kira 6).

Jika ion magnesium dipecah dari kisi padatannya dan berubah menjadi larutan, ada daya tarik yang cukup antara ion-ion 2+ dan molekul air untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ) antara ion magnesium dan pasangan elektron bebas di sekitar molekul air.

Ion heksaakuamagnesium terbentuk, [Mg(H2O)6]2+.

Ion ini bersifat asam – tingkat keasamannya tergantung pada berapa banyak elektron dalam molekul air yang didorong ke arah logam sebagai ion pusat. Hidrogen menjadi lebih positif dan lebih mudah ditarik oleh basa.

Pada contoh magnesium, banyaknya perubahan sangat kecil, dan hanya dalam proporsi yang kecil dari atom hidrogen yang diambil oleh basa – pada contoh ini, oleh molekul air dalam larutan.

Catatan:  alasan penanda warna adalah untuk mencoba menghindari kekeliruan antara molekul air yang menempel pada ion dengan molekul air dalam larutan.

Keberadaan ion hidroksonium dalam larutan menyebabkannya terlalu asam. Faktanya ion-ion hidroksonium itu tidak terbentuk (posisi kesetimbangan bergeser ke kiri), artinya larutan hanya sebagai asam lemah.

Anda dapat juga mengubah persamaan terakhir dalam bentuk yang disederhanakan:

Ion-ion hidrogen dalam larutan merupakan ion-ion hidroksonium. Jika anda menggunakan bentuk ini, perlu dituliskan bentuk/wujudnya.

Aluminium klorida, AlCl3

Elektronegativitas meningkat dalam satu periode, sampai pada aluminium perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan klorida tidak cukup untuk membentuk ikatan ion sederhana.

Menjadi lebih sulit karena struktur aluminium klorida berubah dengan naiknya temperatur.

Pada temperatur kamar, aluminium dalam aluminium klorida berkoordinasi 6. Artinya tiap aluminium dikelilingi oleh 6 klor. Strukturnya merupakan kisi ionik – meskipun dengan banyak karakter kovalen.

Pada tekanan atmosfer normal, aluminium klorida menyublim (berubah dari padat menjadi uap) pada sekitar 180°C. Jika tekanan dinaikkan 2 atmosfer, akan meleleh pada temperatur 192°C.

Kedua temperatur tersebut, tentu saja, sangat tidak tepat untuk senyawa ionik – terlalu rendah. Daya tarik antar molekulnya lemah – tidak sekuat daya tarik antar ion.

Koordinasi aluminium berubah pada temperatur ini. Berubah menjadi koordinasi 4 – tiap aluminium dikelilingi 4 klor bukan 6.

Yang terjadi adalah berubahnya kisi awal menjadi molekul Al2Cl6. Jika anda telah membaca halaman pada ikatan koordinasi yang telah disebutkan di atas, anda akan mendapatkan strukturnya sebagai berikut:

Perubahan ini artinya, tentu saja, anda telah kehilangan semua karakter ionik – yang menjelaskan mengapa aluminium klorida menguap atau meleleh (tergantung pada tekanannya).

Terdapat kesetimbangan antara dimer-dimer dan molekul sederhana AlCl3. Jika temperatur naik lebih jauh lagi, posisi kesetimbangan bergeser lebih ke kanan.

Ringkasan

  • Pada temperatur kamar, aluminium klorida padat mempunyai kisi ionik dengan banyak karakter kovalen.
  • Pada temperatur sekitar 180 – 190°C (tergantung pada tekanannya), aluminium klorida berubah menjadi bentuk molekul, Al2Cl6. Ini menyebabkannya meleleh atau menguap karena daya tarik intermolekulernya melemah.
  • Dengan sedikit kenaikan temperatur akan pecah menjadi molekul sederhana AlCl3.

Aluminium klorida padat tidak menghantarkan listrik pada suhu kamar karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Leburan aluminium klorida (hanya mungkin dengan menaikkan tekanan) tidak menghantarkan listrik karena tidak adanya ion.

Reaksi aluminium klorida dengan air menarik. Jika anda meneteskan air pada aluminium klorida padat, anda mendapatkan reaksi yang hebat menghasilkan awan dari uap gas hidrogen klorida.

Jika anda menambahkan aluminium klorida padat ke dalam air yang berlebih, ini masih belum jelas, selain menghasilkan gas hidrogen klorida, anda mendapatkan terbentuknya larutan asam. Suatu larutan aluminium klorida pada konsentrasi normal (sekitar 1 mol dm-3, sebagai contoh) akan mempunyai pH sekitar 2 -3. Larutan yang lebih pekat pH-nya akan lebih rendah lagi.

Aluminium klorida bereaksi dengan air lebih dari sekedar larut. Pada contoh pertama, ion heksaakuaaluminium terbentuk bersama dengan ion klorida.

Anda akan melihat bahwa hal ini sama dengan persamaan magnesium klorida yang diberikan di atas – perbedaannya hanya pada muatan ionnya.

Muatan tambahan itu mendorong elektron dari molekul air tertarik oleh aluminium dengan kuat. Yang menyebabkan hidrogen lebih positif dan lebih mudah dihilangkan dari ion. Dengan kata lain, ion ini lebih asam dibandingkan pada magnesium.

Kesetimbangan ini (yang manapun yang anda tulis) lebih cenderung ke kanan, dan larutan yang terbentuk lebih asam – ada ion hidroksonium yang lebih banyak.

Atau, lebih sederhananya:

Hidrogen klorida tidak dapat terbentuk jika tidak ada air yang cukup.

Semua itu terjadi karena panas yang dihasilkan oleh reaksi dan konsentrasi larutan yang terbentuk, ion hidrogen dan ion klorida pada campuran bergabung sebagai molekul hidrogen klorida yang berupa gas. Dengan air yang sangat berlebih, temperatur tidak akan terlalu tinggi untuk terjadinya hal tersebut – ion-ion tetap berada dalam larutan.

Silikon tetraklorida, SiCl4

Silikon tetraklorida merupakan kovalen klorida sederhana. Perbedaan elektronegativitas antara silikon dan klor tidak cukup untuk membentuk ikatan ion.

Pada temperatur kamar silikon tetraklorida berupa cairan yang tak berwarna yang berubah menjadi gas dalam udara lembab. Daya tarik antar molekul yang ada hanya gaya dispersi van der Waals.

Silikon tetraklorida tidak menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.

Pada udara yang lembab membentuk gas karena bereaksi dengan air dari udara menghasilkan hidrogen klorida. Jika anda menambahkan air ke dalam silikon tetraklorida, ada reaksi yang hebat yang menghasilkan silikon dioksida dan gas hidrogen klorida. Pada air yang sangat berlebih, hidrogen klorida, pasti, akan terlarut menghasilkan larutan asam kuat yang mengandung asam korida.

Klorida-klorida fosfor

Ada dua klorida fosfor – fosfor(III) klorida, PCl3, dan fosfor(V) klorida, PCl5.

Fosfor(III) klorida (fosfor triklorida), PCl3

Senyawa ini merupakan klorida kovalen lain yang sederhana – juga berupa gas/asap cair pada temperatur kamar.

Senyawa ini merupakan cairan karena hanya ada gaya dispersi van der Waals dan daya tarik dipol-dipol diantara molekul-molekulnya. Tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.

Fosfor(III) klorida bereaksi hebat dengan air. Anda akan mendapatkan asam fosfit, H3PO3, dan gas hidrogen klorida (atau larutan yang mengandung asam klorida jika digunakan air dalam jumlah banyak).

Fosfor(V) klorida (fosfor pentaklorida), PCl5

Sayang sekali, struktur fosfor(V) klorida lebih rumit.

Fosfor(V) klorida merupakan padatan putih yang menyublim pada 163°C. Pada temperatur yang lebih tinggi lagi, lebih banyak fosfor(V) klorida yang terdissosiasi (terpecah secara reversibel) menghasilkan fosfor(III) klorida dan klor.

Fosfor(V) klorida padat mengandung ion – inilah mengapa fosfor(V) klorida berwujud padat pada temperatur kamar. Pembentukan ion melibatkan dua molekul PCl5.

Ion klorida beralih dari molekul awal yang satu ke molekul awal lainnya, menghasilkan ion positif, [PCl4]+, dan ion negatif, [PCl6]-.

Pada 163°C, fosfor(V) klorida berubah menjadi bentuk molekul sederhana yang mengandung molekul PCl5. Karena diantara keduanya hanya ada gaya dispersi van der Waals, maka molekul menguap.

Fosfor(V) klorida padat tidak menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas.

Fosfor(V) klorida bereaksi hebat dengan air menghasilkan gas hidrogen klorida. Seperti klorida kovalen lain, jika terdapat cukup air, ia akan terlarut menghasilkan larutan yang mengandung asam klorida.

Reaksi terjadi dalam dua langkah. Pertama, dengan air dingin, dihasilkan fosfor oksiklorida, POCl3, dengan HCl.

Jika air mendidih, fosfor(V) klorida bereaksi lebih lanjut menghasilkan asam fosfor(V) dan lebih banyak HCl. Asam fosfor(V) juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.

Keseluruhan persamaan pada air mendidih hanya kombinasi dari ini:

Disulfur diklorida, S2Cl2

Disulfur diklorida merupakan salah satu dari tiga klorida sulfur, hanya satu yang dibahas pada silabus tingkat A di UK. Disulfur diklorida merupakan salah satu senyawa yang terbentuk ketika klor bereaksi dengan sulfur panas.

Disulfur diklorida merupakan cairan kovalen sederhana – oranye dan berbau tak sedap!

Bentuk ini sulit untuk digambarkan dengan pasti! Semua atom bergabung dalam suatu garis – tetapi terpilin:

Alasan untuk menggambarkan bentuknya adalah untuk memberikan gambaran tentang daya tarik intermolekuler yang mungkin. Pada molekul tidak ada bidang simetri dan itu artinya molekul akan memiliki keseluruhan dipol permanen.

Bentuk cairnya akan memiliki gaya dispersi van der Waals dan daya-tarik dipol-dipol.

Dalam disulfur diklorida tidak ada ion-ion dan elektron yang dapat bergerak/berpindah – sehingga tidak dapat menghantarkan listrik.

Disulfur diklorida bereaksi lambat dengan air menghasilkan hidrogen sulfida dan berbagai sulfur – mengandung asam dan anion (ion negatif).

 

 3.Sifat Asam-Basa dari Oksida-Oksida Periode 3

Halaman ini membahas reaksi-reaksi oksida unsur-unsur periode 3 (dari natrium hingga klor) dengan air, dan dengan asam atau basa yang sesuai. Argon tidak dibahas karena tidak membentuk oksida.

Ringkasan

Oksida-oksida

Oksida-oksida yang akan kita bahas adalah:

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO3

Cl2O7

P4O6

SO2

Cl2O

Kecenderungan dalam reaksi asam-basa

Kecenderungan dalam reaksi asam-basa ditunjukkan dalam berbagai reaksi, ringkasan sederhananya adalah sebagai berikut:

  • Kecenderungannya adalah oksida-oksida basa kuat terdapat pada sisi kiri dan oksida-oksida asam kuat pada sisi kanan, terpisahkan oleh oksida amfoter (aluminium oksida) di tengah. Oksida amfoter adalah oksida yang menunjukkan sifat-sifat asam sekaligus basa.

Dari kecenderungan sederhana ini, anda cukup melihat pada oksida tertinggi dari masing-masing unsur. Yaitu unsur-unsur pada baris pertama dari daftar di atas, dimana unsur tersebut berada pada keadaan oksidasi tertingginya yang dimungkinkan. Pola ini tidaklah sesederhana jika anda memasukkan oksida-oksida lain.

Semua reaksi ini diamati lebih rinci pada akhir halaman.

Sifat kimia dari masing-masing oksida

Natrium oksida

Natrium oksida merupakan oksida basa kuat yang sederhana. Bersifat basa karena mengandung ion oksida, O2-, yang merupakan basa yang sangat kuat dengan kecenderungan yang tinggi untuk bergabung dengan ion-ion hidrogen.

Reaksi dengan air

Natrium oksida bereaksi secara eksotermal dengan air dingin menghasilkan larutan natrium hidroksida. Tergantung pada konsentrasinya, larutan ini akan mempunyai pH di sekitar 14.

Reaksi dengan asam

Sebagai basa kuat, natrium oksida juga bereaksi dengan asam. Sebagai contoh, ia akan bereaksi dengan asam klorida encer untuk menghasilkan larutan natrium klorida.

Magnesium oksida

Magnesium oksida juga merupakan oksida basa sederhana, karena mengandung ion oksida juga. Namun demikian, sifat basanya tidak sekuat natrium oksida karena ion oksidanya tidak terlalu bebas.

Dalam contoh natrium oksida, padatan dipengaruhi bersama oleh daya tarik antara ion 1+ dan 2-. Dalam magnesium oksida, daya tarik yang ada adalah antara 2+ dan 2-. Ini memerlukan energi yang lebih untuk memecahnya.

Meskipun dipengaruhi oleh faktor-faktor lain (seperti pelepasan energi ketika ion positif menarik air pada bentuk larutannya), pengaruh dari hal ini adalah reaksi yang melibatkan magnesium oksida akan selalu kurang eksotermik daripada natrium oksida.

Reaksi dengan air

Jika anda mengocok beberapa serbuk putih magnesium oksida dengan air, tak ada sesuatu yang dapat diamati – tidak terlihat terjadinya reaksi. Namun demikian, jika anda menguji pH cairan tersebut, anda akan menemukan bahwa nilai pH-nya sekitar 9 – menunjukkan bahwa ia sedikit basa.

Harus ada sedikit reaksi dengan air untuk menghasilkan ion hidroksida dalam larutan. Beberapa magnesium hidroksida dibentuk pada reaksi itu, tetapi hampir tidak larut – dan juga tidak ada ion hidroksida pada larutan.

Reaksi dengan asam

Magnesium oksida berreaksi dengan asam seperti yang anda harapkan pada oksida logam sederhana. Sebagai contoh, ia bereaksi dengan asam klorida encer yang hangat untuk menghasilkan larutan magnesium klorida.

Aluminium oksida

Menjelaskan sifat-sifat aluminium oksida dapat menimbulkan kebingungan karena dapat berada pada beberapa bentuk yang berbeda. Salah satu bentuknya sangat tidak reaktif. Ini diketahui secara kimia sebagai alfa-Al2O3 dan dihasilkan pada temperatur tinggi.

Pada pembahasan ini kita memakai salah satu bentuk yang reaktif.

Aluminium oksida merupakan senyawa amfoter. Artinya dapat bereaksi baik sebagai basa maupun asam.

Reaksi dengan air

Aluminium oksida tidak dapat bereaksi secara sederhana dengan air seperti natrium oksida dan magnesium oksida, dan tidak larut dalam air. Walaupun masih mengandung ion oksida, tapi terlalu kuat berada dalam kisi padatan untuk bereaksi dengan air.

Reaksi dengan asam

Aluminium oksida mengandung ion oksida, sehingga dapat bereaksi dengan asam seperti pada natrium atau magnesium oksida. Artinya, sebagai contoh, aluminium oksida akan beraksi dengan asam klorida encer yang panas menghasilkan larutan aluminium klorida.

Dalam hal ini (dan sama dalam reaksi dengan asam yang lain), aluminium oksida menunjukkan sisi basa dari sifat amfoternya.

Reaksi dengan basa

Aluminium oksida juga dapat menunjukkan sifat asamnya, dapat dilihat dalam reaksi dengan basa seperti larutan natrium hidroksida.

Berbagai aluminat dapat terbentuk – senyawa dimana aluminium ditemukan dalam ion negatif. Hal ini mungkin karena aluminium memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan oksigen.

Pada contoh natrium, perbedaan elektronegativitas antara natrium dan oksigen terlalu besar untuk membentuk ikatan selain ikatan ionik. Tetapi elektronegativitas meningkat dalam satu periode – sehingga perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan oksigen lebih kecil. Hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen diantara keduanya.

Dengan larutan natrium hidroksida pekat yang panas aluminium oksida bereaksi menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tidak berwarna.

Silikon dioksida (silikon(IV) oksida)

Berikutnya anda mendapatkan silikon, terjadi kenaikan elektronegativitas sehingga perbedaan elektronegativitas antara silikon dan oksigen tidak cukup untuk membentuk ikatan ionik.

Silikon dioksida tidak mempunyai sifat basa – tidak mengandung ion oksida dan tidak bereaksi dengan asam. Sebaliknya, silikon dioksida merupakan asam yang sangat lemah, bereaksi dengan basa kuat.

Reaksi dengan air

Silikon dioksida tidak bereaksi dengan air, karena sulit memecah struktur kovalen yang besar.

Reaksi dengan basa

Silikon dioksida bereaksi dengan larutan natrium hidroksida yang panas dan pekat. Larutan natrium silikat yang tak berwarna akan terbentuk.

Anda mungkin terbiasa dengan satu reaksi yang terjadi pada ekstraksi besi dengan Blast Furnace – dimana kalsium oksida (dari batu kapur yang merupakan bahan mentah) bereaksi dengan silikon dioksida menghasilkan cairan slag, kalsium silikat. Ini merupakan sebuah contoh dari silikon dioksida asam yang bereaksi dengan basa.

Oksida-oksida fosfor

Kita akan membahas dua oksida fosfor, fosfor(III) oksida, P4O6, dan fosfor(V) oksida, P4O10.

Fosfor(III) oksida

Fosfor(III) oksida bereaksi dengan air dingin menghasilkan larutan asam lemah, H3PO3 – dikenal dengan asam fosfit, asam ortofosfit atau asam fosfonat. Reaksinya dengan air panas lebih rumit.

Asam murninya yang tak terionkan mempunyai struktur:

Hidrogen tidak dapat dilepaskan sebagai ion hingga anda menambahkan air ke dalam asam ini, bahkan kemudian tidak ada yang dilepaskan karena asam fosfit hanya asam lemah.

Asam fosfit mempunyai pKa 2.00 yang menjadikannya lebih kuat jika dibandingkan dengan asam organik pada umumnya seperti asam etanoat (pKa = 4.76).

Ini memungkinkan untuk mereaksikan fosfor(III) oksida secara langsung dengan basa, tetapi anda perlu mengetahui apa yang terjadi jika anda mereaksikan asam fosfit dengan basa.

Pada asam fosfit, dua atom hidrogen pada gugus -OH bersifat asam, tetapi yang lainnya bukan. Itu artinya anda akan mendapatkan dua kemungkinan reaksi, sebagai contoh, reaksi dengan larutan natrium hidroksida akan tergantung pada proporsi natrium hidroksida yang direaksikan.

Pada contoh pertama, hanya satu hidrogen yang bersifat asam yang bereaksi dengan ion hidroksida membentuk basa. Pada contoh kedua (menggunakan natrium hidroksida dua kali lebih banyak), kedua hidrogen bereaksi.

Fosfor(V) oksida

Fosfor(V) oksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan larutan yang mengandung campuran asam, yang tergantung pada kondisinya. Kita biasanya hanya mempertimbangkan salah satunya, yaitu asam fosfor(V), H3PO4 – juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.

Asam ini dalam keadaan murni dan tak terionkan mempunyai struktur:

Asam(V) fosfor juga merupakan asam lemah dengan pKa 2.15. Hal itu membuatnya secara fraksional lebih lemah dari asam fosfit. Kedua larutan asam ini pada konsentrasi sekitar 1 mol dm-3 akan mempunyai pH sekitar 1.

Sekali lagi, anda tidak pernah mereaksikan oksida ini dengan basa, tetapi anda diharapkan mengetahui bagaimana asam fosfor(V) bereaksi dengan sesuatu seperti larutan natrium hidroksida.

Jika anda melihat kembali strukturnya, anda akan melihat ada 3 gugus -OH, dan masing-masing mempunyai atom hidrogen yang bersifat asam. Anda akan mendapatkan suatu reaksi dengan natrium hidroksida dalam tiga langkah, satu hidrogen akan bereaksi setelah hidrogen yang lain bereaksi dengan ion hidroksida.

Oksida-oksida sulfur

Kita akan membahas sulfur dioksida, SO2, dan sulfur trioksida, SO3.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida sedikit larut dalam air, bereaksi dengan air menghasilkan larutan asam sulfit (asam sulfur(IV)), H2SO3. Ini hanya ada dalam bentuk larutan, usaha untuk mengisolasinya hanya akan mendapatkan sulfur dioksida kembali.

Asam ini jika tak terionkan mempunyai struktur:

Asam sulfit juga merupakan asam lemah dengan pKa sekitar 1,8 – sangat sedikit lebih kuat dibandingkan dua jenis asam dari fosfor di atas. Adalah masuk akal jika larutan pekat asam sulfit juga mempunyai pH sekitar 1.

Sulfur dioksida juga akan bereaksi secara langsung dengan basa seperti larutan natrium hidroksida. Jika gas sulfur dioksida dimasukkan ke dalam larutan natrium hidroksida, pada awalnya terbentuk larutan natrium sulfit kemudian diikuti dengan terbentuknya natrium hidrogensulfit jika sulfur dioksidanya berlebih.

Reaksi lain yang penting dari sulfur dioksida adalah dengan basa kalsium oksida membentuk kalsium sulfit (kalsium sulfur(IV)). Ini merupakan inti dari salah satu metode penghilangan sulfur dioksida dari gas buang pada pembangkit energi.

Sulfur trioksida

Sulfur trioksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan kabut dari embun asam sulfat pekat.

Asam sulfat murni yang tak terionkan memiliki struktur:

Asam sufat merupakan asam kuat, dan secara umum larutannya mempunyai pH sekitar 0.

Asam sulfat bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksonium (ion hidrogen dalam larutan) dan ion hidrogensulfat. Reaksi ini 100 % sempurna.

Hidrogen kedua lebih sulit untuk dihilangkan. Faktanya ion hidrogensulfat merupakan asam yang relatif lemah – kekuatan asamnya sama dengan asam-asam yang telah kita bahas pada halaman ini. Sekarang anda mendapatkan kesetimbangan:

Anda mungkin tidak memerlukan ini untuk pembahasan tingkat dasar, tetapi ini bermanfaat jika anda memahami alasan mengapa asam sulfat merupakan asam yang lebih kuat dari asam sulfit. Anda dapat menerapkan alasan yang sama untuk asam yang lain yang anda temukan pada halaman ini.

Ketika gugus -OH kehilangan satu ion hidrogen, muatan negatif yang ada pada oksigen tersebar (terdelokalisasi) ke seluruh ion melalui interaksi dengan oksigen-oksigen ikatan rangkap dua.

Hal ini mengarahkan pada anda bahwa delokalisasi yang lebih banyak akan anda dapatkan – dengan delokalisasi yang lebih banyak, ion yang lebih stabil akan terbentuk. Ion yang lebih stabil kurang disukai untuk bergabung kembali dengan ion hidrogen untuk kembali ke bentuk asam yang tak terionkan.

Asam sulfit hanya mempunyai satu oksigen ikatan rangkap dua, sedangkan asam sulfat mempunyai dua – itu menjadikan delokalisasinya lebih efektif, ion menjadi lebih stabil, dan menghasilkan asam yang lebih kuat.

Asam sulfat, tentu saja, dapat bereaksi sebagaimana reaksi-reaksi asam kuat yang telah anda kenal dari awal pelajaran kimia. Sebagai contoh, reaksi normal dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium sulfat – dimana kedua hidrogen yang bersifat asam bereaksi dengan ion hidroksida.

Secara prinsip, anda dapat juga memperoleh larutan natrium hidrogensulfat dengan menggunakan natrium hidroksida setengahnya yang bereaksi hanya dengan satu dari dua hidrogen yang bersifat asam yang ada pada asam sulfat. Dalam praktek, saya pribadi tidak pernah melakukannya – untuk saat ini saya tidak dapat menjelaskannya!

Sulfur trioksida sendiri akan bereaksi secara langsung dengan basa membentuk sulfat. Sebagai contoh, reaksi dengan kalsium oksida membentuk kalsium sulfat. Ini seperti reaksi dengan sulfur dioksida yang telah dijelaskan di atas.

Oksida-oksida klor

Klor membentuk beberapa oksida, tetapi hanya dua yang disebutkan pada silabus untuk tingkat A di UK yaitu klor(VII) oksida, Cl2O7, dan klor(I) oksida, Cl2O. Klor(VII) oksida juga dikenal sebagai dikloro heptoksida, dan klor(I) oksida dikenal sebagai dikloro monoksida.

Klor(VII) oksida

Klor(VII) oksida merupakan oksida tertinggi dari klor – klor mempunyai tingkat oksidasi maksimum +7. Ini merupakan kelanjutan dari kecenderungan oksida tertinggi pada unsur periode 3 untuk membentuk asam yang lebih kuat.

Klor(VII) oksida bereaksi degan air menghasilkan asam yang sangat kuat, asam klor(VII) – dikenal juga sebagai asam perklorat. pH larutan secara umum sama dengan asam sulfat, yaitu sekitar 0.

Asam klor(VII) yang tak terionkan mempunyai struktur:

Ketika ion klor(VII) (ion perklorat) terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen (ketika bereaksi dengan air, sebagai contoh), muatan dapat terdelokalisasi ke tiap atom oksigen dalam ion. Hal itu membuatnya sangat stabil, dan artinya bahwa asam klor(VII) sangat kuat.

Asam klor(VII) bereaksi dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium klor(VII).

klor(VII) oksida sendiri juga bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.

Klor(I) oksida

Klor(I) oksida kurang bersifat asam dibanding klor(VII) oksida. Klor(I) oksida bereaksi dengan air sampai batas tertentu menghasilkan asam klor(I), HOCl – dikenal juga sebagai asam hipoklorit.

Catatan:  anda mungkin juga menemukan asam klor(I) ditulis sebagai HClO. Bentuk yang kita gunakan disini lebih akurat karena menggambarkan bagaimana atom-atom bergabung.

Struktur asam klor(I) sama seperti yang ditunjukkan oleh rumusnya, HOCl. Asam ini tidak memiliki oksigen dengan ikatan rangkap dua, dan tidak ada delokalisasi muatan jika ion negatif terbentuk oleh hilangnya hidrogen.

Itu artinya bahwa ion negatif yang terbentuk sangat tidak stabil, dan dengan segera menarik kembali hidrogennya untuk kembali membentuk asam. Asam klor(I) merupakan asam yang sangat lemah (pKa = 7.43).

Asam klor(I) bereaksi dengan natrium hidroksida menghasilkan natrium klor(I) (natrium hipoklorit).

Klor(I) oksida juga bereaksi secara langsung dengan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.

4.Sifat-sifat Oksida-oksida Unsur Periode 3

Kata Kunci: elektrolisisfosforikatan kovalenkloroksidaoksigen,periode 3silikonstruktur molekulsulfurtitik didihtitik lelehvan der waals

Halaman ini menjelaskan hubungan antara sifat fisik dari oksida unsur-unsur periode 3 (natrium hingga klor) dan strukturnya. Argon diabaikan karena argon tidak membentuk oksida.

Ikhtisar kecenderungan

Oksida

Oksida-oksida dari unsur-unsur periode 3:

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO3

Cl2O7

P4O6

SO2

Cl2O

Oksida-oksida pada barisan pertama dikenal sebagai oksida-oksida tertinggi dari tiap unsur. Oksida-oksida ini adalah saat di mana unsur-unsur periode 3 berada pada keadaan oksidasi tertinggi. Pada oksida-oksida ini, semua elektron terluarnya terlibat dalam pembentukkan ikatan mulai dari natrium yang hanya memiliki satu elektron terluar hingga klor dengan 7 elektron terluar.

Struktur

Kecenderungan pada struktur adalah dari oksida logam mengandung struktur ionik raksasa pada bagian kiri periode, oksida kovalen raksasa (silikon dioskida) pada bagian tengah dan oksida molekuler di bagian kanan periode.

Titik leleh dan titik didih

Struktur raksasa (oksida logam dan silikon dioksida) memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena dibutuhkan energi yang besar untuk memutuskan ikatan yang kuat (ionik atau kovalen) yang bekerja pada tiga dimensi.

Oksida-oksida fosfor, sulfur dan klor terdiri dari molekul-molekul individual, beberapa diantaranya kecil dan sederhana, dan yang lainya berupa polimer.

Gaya tarik menarik antar molekul-molekul ini berupa dispersi / penyebaran gaya van der Waals dan interaksi dipol-dipol. Ukuran yang bermacam-macam ini tergantung pada ukuran, bentuk dan polaritas dari masing-masing molekul, tapi akan selalu lebih lemah dari pada yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan ionik atau kovalen pada struktur raksasa.

Oksida-oksida ini cenderung menjadi gas, cairan atau padatan dengan titik leleh rendah.

Daya hantar arus listrik

Tidak ada diantara oksida-oksida ini yang memiliki elektron bebas atau yang dapat bergerak. Ini berarti bahwa tidak ada satupun dari oksida-oksida ini yang dapat menghantarkan arus listrik dalam keadaan padatnya.

Oksida-oksida ini dapat mengalami elektrolisis jika dicairkan. Oksida-oksida ini dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan ion-ion menuju elektroda dan pelepasan muatan ion-ion saat mencapai elektroda.

Oksida-oksida logam

Struktur

Oksida-oksida natrium, magnesium dan alumunium terdiri dari struktur raksasa yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion oksida. Magnesium oksida memiliki struktur seperti NaCl. Dua yang lainnya memiliki struktur yang lebih rumit yang berada di luar cakupan silabus pada tingkat ini.

Titik leleh dan titik didih

Terdapat gaya tarik menarik yang kuat antara ion-ion pada masing-masing oksida dan gaya tarik menarik ini membutuhkan energi yang besar untuk diputuskan. Oleh karena itulah oksida-oksida ini memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.

Daya hantar arus listrik

Tidak ada satupun dari oksida-oksida logam periode 3 dapat menghantarkan arus listrik pada keadaan padatnya, tapi elektrolisis mungkin dilakukan jika dicairkan. Cairannya dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan dan perubahan muatan ion-ion yang ada.

Contoh pentingnya adalah elektrolisis alumunium oksida dalam pembuatan alumunium. Apakah kita dapat mengelektrolisis cairan natrium oksida itu tergantung pada cairan / lelehannya apakah menyublim atau terurai pada keadaan biasa atau tidak. Jika menyublim, maka tak akan didapatkan cairan untuk dielektrolisis.

Magnesium dan alumunium oksida memiliki titik leleh yang sangat tinggi sehingga sulit untuk dielektrolisis dalam laboratorium sederhana.

Silikon dioksida (silikon (IV) oksida)

Struktur

Elektronegatifitas / keelektronegatifan dari unsur-unsur meningkat sepanjang periode dari kiri ke kanan, dan pada silikon, beda elektronegatifitas antara silikon dan oksigen tidak cukup besar untuk membentuk ikatan ionik. Silikon dioksida memiliki struktur kovalen raksasa..

Terdapat tiga bentuk silikon dioksida yang berbeda. Yang paling mudah diingat dan digambarkan adalah struktur yang mirip intan.

Kristal silikon memiliki struktur yang sama dengan intan. Untuk mengubahnya menjadi silikon dioksida, perlu dilakukan perubahan struktur silikon dengan menyisipkan beberapa atom oksigen.

Perhatikan bahwa masing-masing atom silikon dengan atom silikon tetangganya dijembatani oleh atom oksigen. Jangan lupakan bahwa ini hanya bagian kecil dari struktur raksasa dalam tiga dimensi.

Titik leleh dan titik didih

Silikon dioksida memiliki titik leleh yang tinggi, bermacam-macam tergantung pada strukturnya (ingat bahwa hanya satu dari tiga struktur yang mungkin), tapi angkanya sekitar 1700 °C. Ikatan kovalen silikon-oksigen yang sangat kuat harus diputuskan terlebih dahulu sebelum meleleh. Silikon dioksida mendidih pada suhu 2230°C.

Karena kita membicarakan tentang perbedaan bentuk ikatan, tidak berarti bila membandingkan nilai ini dengan oksida logam yang lain. Lebih baik menyatakan bahwa karena oksida logam dan silikon dioksida memiliki struktur raksasa, maka titik leleh dan titik didihnya tinggi.

Daya hantar arus listrik

Silikon dioksida tidak memiliki elektron-elektron atau ion-ion yang dapat bergerak sehingga tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik dalam bentuk padatan maupun cairannya.

Oksida molekuler

Fosfor, sulfur dan klor semuanya membentuk oksida yang terdiri dari molekul-molekulnya. Beberapa dari molekul-molekul ini sederhana dan lainnya merupakan polimer. Kita hanya akan membahas molekul sederhana.

Titik leleh dan titik didih dari oksida-oksida ini akan lebih rendah dari oksida logam dan silikon dioksida. Gaya intermolekuler mengikat satu molekul dengan molekul yang lain melalui dispersi gaya van der Waals atau interaksi dipol-dipol. Kekuatannya bermacam-macam tergantung pada ukuran molekulnya.

Tak satupun dari oksida-oksida ini yang menghantarkan arus listrik baik sebagai padatan maupun cairannya. Tak satupun yang mengandung ion-ion atau elektron-elektron bebas.

Oksida-oksida fosfor

Fosfor memiliki dua oksida yang umum, fosfor (III) oksida, P4O6, dan fosfor (V) oksida, P4O10.

Fosfor (III) oksida

Fosfor (III) oksida adalah padatan putih, meleleh pada 24 °C dan mendidih pada 173 °C.

Struktur dari molekul ini paling baik disusun dari molekul-molekul P4 yang tetrahedral.

Tarik bagian ini sehingga kita akan lihat ikatannya….

… dan kemudian gantikan ikatannya dengan ikatan baru yang menghubungkan atom-atom fosfor dengan atom-atom oksigen. Ini akan membentuk V seperti pada air, tapi tidak akan disalahkan bila menggambarnya dengan garis lurus antara atom-atom fosfor, seperti contoh

Fosfor hanya menggunakan tiga elektron terluar (3 elektron p yang tidak berpasangan) membentuk tiga ikatan dengan oksigen.

Fosfor (V) oksida

Fosfor (V) oksida juga berupa padatan putih yang dapat menyublim (berubah dari padat ke gas) pada suhu 300°C. Dalam kasus ini, fosfor menggunakan semua elektron terluar untuk berikatan.

Padatan fosfor (V) oksida berada dalam beberapa bentuk berbeda, beberapa diantaranya berbentuk polimer. Kita akan membahas bentuk molekuler sederhana dan ini juga berada dalam keadaan gas.

Ini mudah digambarkan dengan menggambar P4O6 terlebih dahulu. Empat atom oksigen yang lain diikatkan pada empat atom fosfor melalui ikatan rangkap.

Oksida-oksida sulfur

Sulfur membentuk dua oksida yang umum, sulfur dioksida (sulfur (IV) oksida), SO2, dan sulfur trioksida (sulfur (VI) oksida), SO3.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida adalah gas yang tak berwarna pada suhu ruangan yang mudah dikenal dengan bau yang khas / mencekik. Ini terdiri dari molekul sederhana SO2 .

Sulfur menggunakan empat elektron terluarnya untuk membentuk ikatan rangkap dengan oksigen, menyisakan dua elektron yang berpasangan pada sulfur. Bentuk bengkok dari SO2 adalah akibat dari adanya pasangan elektron bebas ini.

Sulfur trioksida

Sulfur trioksida murni merupakan padatan putih dengan titik leleh dan titik didih yang rendah. Sulfur trioksida bereaksi cepat dengan uap air di udara membentuk asam sulfat. Ini berarti bahwa jika kita membuatnya di laboratorium, maka akan tampak sebagai padatan dengan asap di udara (membentuk kabut asam sulfat).

Sulfur trioksida dalam keadaan gas, terdiri dari molekul sederhana SO3 di mana semua elektron terluar dari sulfur terlibat dalam pembentukkan ikatan.

Terdapat bermacam-macam bentuk sulfut trioksida. Yang paling sederhana adalah trimer, S3O9, di mana 3 molekul SO3 bergabung membentuk cincin.

Terdapat bentuk polimer lainnya di mana molekul SO3 bergabung membentuk rantai panjang. Sebagai contoh:

Kenyataanya molekul-molekul sederhana bergabung dengan cara ini membentuknya struktur yang lebih besar membentuk padatan SO3

Klor oksida

Klor membentuk beberapa oksida. Disini kita hanya membahas dua diantaranya yaitu klor (I) oksida, Cl2O dan klor (VII) oksida, Cl2O7.

Klor (I) oksida

Klor (I) oksida adalah gas berwarna merah kekuningan pada suhu ruangan. Ini terdiri dari molekul ionik sederhana.

Tidak ada yang mengejutkan tentang molekul ini dan sifat fisiknya hanya memperkirakan dari ukuran molekulnya.

Klor (VII) oksida

Dalam klor (VII) oksida, klor menggunakan 7 elektron terluarnya untuk membentuk ikatan dengan oksigen. Ini menghasilkan molekul yang lebih besar sehingga dapat diperkirakan bahwa titik leleh dan titik didihnya lebih tinggi dari pada klor (I) oksida.

Klor (VII) oksida adalah cairan seperti minyak yang tak berwarna pada suhu ruangan.

Pada diagram, digambarkan rumus struktur yang standar. Pada kenyataannya, bentuknya adalah tetrahedral di sekitar kedua Cl dan berbentuk V di sekitar oksigen pusat.

5.Reaksi-reaksi Kimia Unsur-unsur Periode 3

Kata Kunci:  aluminiumalumuniumargonfosforklor,  klorida, magnesiumnatriumoksigensilikonsulfur

Halaman ini menggambarkan reaksi dari unsur-unsur periode 3 dari natrium hingga argon dengan air, oksigen dan klor.

Reaksi dengan Air

Natrium

Natrium mengalami reaksi yang sangat eksoterm dengan air dingin menghasilkan hidrogen dan larutan NaOH yang tak berwarna.

Magnesium

Magnesium mengalami reaksi yang sangat lambat dengan air dingin, tetapi terbakar dalam uap air. Lempeng magnesium yang sangat bersih dimasukkan ke dalam air dingin akhirnya akan tertutup oleh gelembung gas hidrogen yang akan mengapungkan lempeng magnesium ke permukaan. Magnesium hidroksida akan terbentuk sebagai lapisan pada lempengan magnesium dan ini cenderung akan menghentikan reaksi.

Magnesium terbakar dalam uap air dengan nyala putih yang khas membentuk magnesium oksida dan hidrogen.

Aluminium

Serbuk alumunium dipanaskan dalam uap air menghasilkan hidrogen dan alumunium oksida. Reaksinya berlangsung relatif lambat karena adanya lapisan alumunium oksida pada logamnya, membentuk oksida yang lebih banyak selama reaksi.

Silicon

Terdapat beberapa perbedaan dalam beberapa buku atau web mengenai bagaimana reaksi silikon dengan air atau uap air. Sebenarnya hal ini tergantung pada silikon yang digunakan.

Umumnya silikon abu-abu yang berkilat dengan keadaan agak seperti logam hampir tidak reaktif.

Banyak sumber menyatakan bahwa bentuk silikon ini bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi menghasilkan silikon dioksida dan hidrogen.

Tapi juga mungkin untuk membuatnya menjadi bentuk silikon yang lebih reaktif yang akan bereaksi dengan air dingin menghasilkan produk yang sama.

Fosfor dan sulfur

Fosfor dan sulfur tidak bereaksi dengan air.

Klor

Klor dapat larut dalam air untuk beberapa tingkat membentuk larutan berwarna bijau. Terjadi reaksi reversibel (dapat balik) menghasilkan asam klorida dan asam hipoklorit.

Aluminium

Alumunium akan terbakar dalam oksigen jika bentuknya serbuk, sebaliknya lapisan oksidanya yang kuat pada alumunium cenderung menghambat reaksi.
Jika kita taburkan serbuk alumunium ke dalam nyala bunsen, maka akan kita dapatkan percikan. Alumunium oksida yang berwana putih akan terbentuk.

Silikon

Silikon akan terbakar dalam oksigen jika dipanaskan cukup kuat. Dihasilkan silikon dioksida.

Fosfor

Fosfor putih secara spontan menangkap api di udara, terbakar dengan nyala putih dan menghasilkan asap putih campuran fosfor (III) oksida dan fosfor (V) oksida.

Proporsinya bergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Dengan oksigen berlebih, produk yang dihasilkan hampir semuanya berupa fosfor (V) oksida.

Untuk fosfor (III) oksida:

Untuk fosfor (V) oksida:

Sulfur

Sulfur terbakar di udara atau oksigen dengan pemanasan perlahan dengan nyala biru pucat. Ini menghasilkan gas sulfur dioksida yang tak berwarna.

Klor dan Argon

Walaupun memiliki beberapa oksida, klor tidak langsung bereaksi dengan oksigen. Argon juga tidak bereaksi dengan oksigen.

Reaksi dengan Klor

Natrium

Natrium terbakar dalam klor dengan nyala jingga menyala. Padatan NaCl akan terbentuk.

Magnesium

Magnesium terbakar dengan nyala putih yang kuat menghasilkan magnesium klorida.

Aluminium

Alumunium seringkali bereaksi dengan klor dengan melewatkan klor kering di atas alumunium foil yang dipanaskan sepanjang tabung. Alumunium terbakar dalam aliran klor menghasilkan alumunium klorida yang kuning sangat pucat. Alumunium klorida ini dapat menyublim (berubah dari padatan ke gas dan kembali lagi) dan terkumpul di bagian bawah tabung saat didinginkan.

Silikon

Jika klor dilewatkan di atas serbuk silikon yang dipanaskan di dalam tabung, akan bereaksi menghasilkan silikon tetraklorida. Silikon tetraklorida adalah cairan yang tak berwarna yang berasap dan dapat terkondensasi.

Fosfor

Fosfor putih terbakar di dalam klor menghasilkan campuran dua klorida. Fosfor (III) klorida dan fosfor (V) klorida (fosfor triklorida dan fosfor pentaklorida).

Fosfor (III) klorida adalah cairan tak berwarna yang berasap.

Fosfor (V) klorida adalah padatan putih (hampir kuning).

Sulfur

Jika aliran klor dilewatkan di atas sulfur yang dipanaskan, akan bereaksi menghasilkan cairan berwarna jingga dengan bau tak sedap, disulfur diklorida, S2Cl2.

Klor dan Argon

Tidak bermanfaat bila kita membicarakan klor bereaksi dengan klor lagi dan argon tidak bereaksi dengan klor.

 

 

  1. 6.        Sifat-sifat Atomik dan Sifat-sifat Fisik Unsur-unsur Periode 3

Kata Kunci: alumuniumargonenergi ionisasifosforjari atom,keelektronegatifanklornatriumorbitalperiode 3silikonsulfurtitik didihtitik lelehvan der waals

Halaman ini menggambarkan dan menjelaskan kecenderungan sifat-sifat atomik dan sifat-sifat fisik unsur-unsur periode 3 mulai dari natrium hingga argon. Hal yang dibahas meliputi energi ionisasi, jari-jari atom, elektronegativitas, daya hantar arus listrik, titik leleh dan titik didih.

Sifat-sifat Atomik

Struktur/konfigurasi elektronik

Pada periode 3 dalam tabel periodik, orbital 3s dan 3p terisi oleh elektron. Hanya sekedar mengingatkan, berikut versi singkat konfigurasi elektron untuk delapan unsur periode 3 adalah:

Na

[Ne] 3s1

Mg

[Ne] 3s2

Al

[Ne] 3s2 3px1

Si

[Ne] 3s2 3px1 3py1

P

[Ne] 3s2 3px1 3py1 3pz1

S

[Ne] 3s2 3px2 3py1 3pz1

Cl

[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz1

Ar

[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz2

Dalam tiap kasus, [Ne] menunjukkan struktur elektronik yang lengkap dari atom neon.

Energi ionisasi pertama

Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas menjadi satu mol ion dalam keadaan gas dengan muatan +1.

Dibutuhkan energi untuk tiap perubahan 1 mol X.

Pola perubahan energi ionisasi pertama unsur-unsur sepanjang periode 3.

Perhatikan bahwa secara umum kecenderungannya meningkat kecuali antara magnesium dan alumunium serta antara fosfor dan sulfur yang menurun.

Penjelasan pola

Energi ionisasi pertama dipengaruhi oleh:

  • Muatan dalam inti;
  • Jarak elektron terluar dari inti;
  • Banyaknya pemerisaian oleh elektron yang lebih dalam;
  • Apakah elektron dalam orbital berpasangan atau tidak.

Kecenderungan meningkat

Dalam semua unsur-unsur periode 3, elektron terluar berada pada kulit orbital ke-3. Semuanya memiliki jarak yang sama dari inti / nukleus dan diperisai oleh elektron yang sama yaitu elektron pada kulit pertama dan kedua.

Perbedaan yang paling utama adalah meningkatnya jumlah proton dalam inti mulai dari natrium hingga argon. Hal inilah yang menyebabkan tarikan inti terhadap elektron terluarnya makin besar sehingga meningkatkan energi ionisasi.

Pada kenyataannya meningkatnya muatan di dalam inti juga akan menarik elektron terluar menjadi lebih dekat ke inti. Peningkatan energi ionisasi makin besar sepanjang periode dari kiri ke kanan.

Penurunan pada alumunium

Anda dapat memperkirakan bahwa ukuran alumunium lebih besar dari pada magnesium karena jumlah proton yang lebih banyak. Mengimbangi fakta bahwa elektron terluar dari alumunium berada pada orbital 3p bukannya 3s.

Elektron pada orbital 3p sedikit lebih jauh dari inti dari pada elektron pada orbital 3s, dan sebagian mendapatkan pemerisaian dari elektron 3s sebagai elektron yang lebih dalam. Kedua faktor inilah yang mengimbangi jumlah proton yang lebih banyak.

Penurunan pada sulfur

Pada fosfor ke sulfur, sesuatu yang lebih harus mengimbangi pengaruh proton yang lebih banyak.

Pemerisaian yang sama pada fosfor dan sulfur (dari elektron yang lebih dalam, pada beberapa tingkat dari elektron 3s), dan elektron yang akan dilepaskan berasal dari orbital yang sama.

Perbedaannya adalah bahwa pada sulfur, elektron yang akan dilepaskan berasal dari salah satu elektron yang berpasangan pada orbital 3px2. Tolakan antara 2 elektron yang berada dalam orbital yang sama menunjukkan bahwa elektron lebih mudah dikeluarkan dari pada elektron yang tidak berpasangan.

Jari-jari atom

Kecenderungan

Diagram di bawah ini menunjukkan bagaimana perubahan jari-jari atom pada unsur-unsur periode 3.

Gambaran yang digunakan untuk membuat diagram ini adalah berdasarkan pada:

  • Jari-jari metalik / ionik untuk Na, Mg dan Al;
  • Jari-jari kovalen untuk Si, P, S dan Cl;
  • Jari-jari van der Waals untuk Ar, karena Ar tidak dapat membentuk ikatan yang kuat.

Wajar jika kita membandingkan jari-jari metalik dengan jari-jari kovalen karena keduanya menunjukkan ikatan yang sangat rapat. Akan tetapi tidak wajar bila kita membandingkan jari-jari metalik dan jari-jari kovalen dengan jari-jari van der Waals.

Kecenderungan secara umum menunjukkan atom makin kecil sepanjang periode TERKECUALI pada argon. Anda tidak dapat membandingkan hal yang tidak sejenis. Sebaiknya kita mengabaikan argon pada diskusi selanjutnya.

Penjelasan kecenderungan

Jari-jari metalik dan kovalen menunjukkan jarak dari inti ke pasangan elektron ikatan. Jika tidak yakin dengan hal itu, kembali dan ikuti link sebelumnya.

Dari natrium hingga klor, elektron ikatan semuanya berada di kulit ke-3, akan diperisai oleh elektron pada kulit pertama dan kedua. Peningkatan jumlah proton dalam inti sepanjang perioda akan meningkatkan tarikan elektron ikatan menjadi lebih dekat ke inti. Jumlah pemerisaian sama untuk semua unsur

Elektronegativitas / keelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah ukuran kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan.

Skala Pauling adalah yang paling umum digunakan. Fluor (unsur yang paling elektronegatif) diberi skala 4.0 dan nilai ini makin menurun hingga cesium dan francium dengan keelektronegatifan terendah yaitu 0.7.

Kecenderungan

Kecenderungan sepanjang periode diperlihatkan grafik di bawah ini:

Ingat bahwa argon tidak dimasukkan. Keelektronegatifan adalah kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Karena argon tidak membentuk ikatan kovalen sehingga secara nyata tidak memiliki keelektronegatifan.

Penjelasan kecenderungan

Kecenderungan dijelaskan dengan cara yang sama seperti kecenderungan pada jari-jari atom. Sepanjang periode, elektron ikatan selalu berada pada kulit yang sama yaitu kulit ke-3, dan selalu diperisai oleh elektron dalam yang sama.

Semuanya berbeda dalam hal jumlah proton yang terus meningkat dan tarikan pasangan elektron ikatan makin mendekati inti.

Sifat-sifat Fisik

Bagian ini akan membahas daya hantar listrik serta titik leleh dan titik didih unsur-unsur periode 3. Untuk memahami hal ini, hal yang harus Anda pahami adalah struktur dari masing-masing unsur.

Struktur-struktur unsur

Struktur unsur-unsur berubah sepanjang periode 3. Tiga pertama merupakan metalik, silikon adalah kovalen raksasa dan sisanya berupa molekul sederhana.

Tiga struktur metalik

Natrium, magnesium dan alumunium semuanya memiliki struktur metalik.

Dalam natrium hanya ada satu elektron yang terlibat dalam ikatan metalik- satu elektron 3s. Dalam magnesium, kedua elektron terluarnya terlibat, sedangkan pada alumunium ketiga elektron terluarnya terlibat.
Sodium, magnesium and aluminium all have metallic structures.

Perbedaan lain yang harus diperhatikan adalah cara penyusunan atom-atomnya dalam kristal logam. Natrium mengalami koordinasi-8 di mana masing-masing atom natrium bersentuhan dengan 8 atom natrium yang lain.

Magnesium dan alumunium mengalami koordinasi-12 (meskipun dengan cara yang berbeda). Ini adalah cara yang lebih efisien dalam menyusun atom-atom. Baik untuk mengurangi pemborosan tempat / space dalam struktur logam dan ikatan logam yang lebih kuat.

Struktur kovalen raksasa

Silikon memiliki struktur kovalen raksasa seperti intan. Bagian terkecil dari struktur dapat dilihat seperti di bawah ini:

Strukturnya terikat dengan ikatan kovalen yang kuat dalam tiga dimensi.

Empat struktur molekuler sederhana

Struktur fosfor dan sulfur bermacam-macam tergantung pada jenis fosfor yang sedang dibicarakan. Untuk fosfor kita anggap sebagai fosfor putih. Dan untuk sulfur kita anggap salah satu dari bentuk kristal monoklin dan rombis.

Atom-atom dalam masing-masing molekul terikat melalui ikatan kovalen (tentu saja kecuali argon).

Dalam keadaan cair atau padat, molekul-molekulnya terikat satu sama lain dengan gaya van der Waals.

Daya hantar arus listrik

  • Natrium, magnesium dan alumunium semuanya merupakan penghantar / konduktor arus listrik yang baik;
  • Silikon merupakan semikonduktor;
  • Sisanya bukan merupakan konduktor.

Tiga logam pertama, sudah pasti merupakan penghantar listrik karena adanya delokalisasi elektron (“laut elektron”) yang bebas bergerak / berpindah sepanjang padatan atau cairan logam.

Pada kasus silikon, penjelasan bagaimana silikon dapat menjadi semikonduktor berada di luar cakupan tingkat ini. Dengan hanya mengetahui strukturnya seperti intan, kita tidak dapat memperkirakan silikon dapat menghantarkan arus listrik, tapi silikon memang dapat menghantarkan arus listrik.

Sisanya tidak menghantarkan arus listrik karena merupakan senyawa dengan molekul sederhana. Tidak ada elektron yang dapat bebas bergerak.

Titik leleh dan titik didih

Grafik di bawah menunjukkan bagaimana titik leleh dan titik didih unsur-unsur periode 3 berubah sepanjang periode. Gambar diplot dalam Kelvin bukannya °C untuk menghindari nilai yang negatif.

Lebih baik bila kita menghubungkan perubahan ini dengan terminologi macam-macam struktur yang telah dibahas.

Struktur metalik

Titik didih dan titik leleh meningkat sepanjang tiga logam pertama karena meningkatnya kekuatan ikatan metalik.

Jumlah elektron pada masing-masing atom menyumbang untuk meningkatkan delokalisasi “lautan elektron”. Atom-atom juga menjadi lebih kecil dan memiliki jumlah proton yang lebih banyak dari natrium hinggga magnesium dan alumunium.

Tarikan dan titik leleh serta titik didih meningkat karena:

  • Inti atom memiliki muatan positif yang semakin besar;
  • Lautan elektron makin bermuatan negatif;
  • Lautan elektron makin dekat ke inti dan tertarik makin kuat.

Silikon

Silikon memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi karena memiliki struktur kovalen raksasa. Kita harus memutuskan ikatan kovalen yang kuat itu sebelum akhirnya meleleh atau mendidih.

Karena yang kita bicarakan adalah tentang jenis ikatan yang berbeda, lebih baik jangan membendingkan langsung titik leleh dan titik didih silikon dengan titik leleh dan titik didih alumunium.

Empat unsur molekuler

Fosfor, sulfur, klor dan argon adalah senyawa molekuler sederhana yang hanya dipengaruhi gaya van der Waals di antara molekul-molekulnya. Titik leleh dan titik didihnya akan makin rendah dari pada empat unsur pertama dalam periode 3 yang memiliki struktur raksasa.

Ukuran titik leleh dan titik didih dipengaruhi oleh ukuran molekul.

Ingat struktur molekul:

Fosfor

Fosfor mengandung molekul P4. Untuk molekul fosfor, anda tidak dapat memecahkan ikatan kovalennya, hanya gaya van der Waals antar molekulnya yang lemah.

Sulfur

Sulfur terdiri dari atom S8 yang berbentuk cincin. Molekulnya lebih besar dari pada molekul fosfor dan gaya van der Waals yang lebih kuat, hal ini penting untuk menjelaskan titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi.

Klor

Klor, Cl2, adalah molekul yang lebih kecil dengan gaya van der Waals yang lebih lemah dan klor memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih rendah dari pada sulfur dan fosfor.

Argon

Molekul argon hanya terdiri dari satu atom argon, Ar. Jangkauan gaya van der Waals antar atom-atomnya sangat terbatas begitu pula titik leleh dan titik didih argon lebih rendah lagi.

UNSUR-UNSUR PERIODE KE-3

  1. 1.   Sifat-Sifat Hidroksida Periode 3

2.   Sifat-Sifat Klorida Unsur Periode 3

3.   Sifat Asam-Basa dari Oksida-Oksida Periode 3

4.   Sifat-sifat Oksida-oksida Unsur Periode 3

5.   Reaksi-reaksi Kimia Unsur-unsur Periode 3

6.   Sifat-sifat Atomik dan Sifat-sifat Fisik Unsur-unsur Periode 3

KAJIAN MATERI J

1.                                         Sifat-Sifat Hidroksida Periode 3

Halaman ini menjelaskan secara singkat tentang sifat-sifat kimia “hidroksida” unsur-unsur periode 3 dari natrium hingga klor dalam satu periode.

Ringkasan

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya mengandung ion hidroksida, dan merupakan hidroksida basa sederhana.

Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida, seperti halnya aluminium oksida, bersifat mfoter – memiliki sifat basa sekaligus asam.

“Hidroksida-hidroksida” lain

Semuanya mempunyai gugus -OH yang berikatan kovalen dengan atom dari periode 3. Semua senyawa ini bersifat asam – berkisar dari asam silikat yang sangat lemah (salah satu yang ditunjukkan di bawah) sampai asam sulfat dan asam klor(VII) yang sangat kuat.

Ada asam-asam yang lain (juga mengandung gugus -OH) yang dibentuk oleh unsur-unsur ini, tetapi berada dalam bentuk oksidasi tertingginya.

Menambahkan beberapa detail

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya bersifat basa karena mengandung ion-ion hidroksida – suatu basa kuat.

Keduanya bereaksi dengan asam membentuk garam. Sebagai contoh, dengan asam klorida encer, anda mendapatkan larutan natrium klorida yang tak berwarna atau magnesium klorida.

Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida merupakan senyawa amfoter.

Seperti natrium atau magnesium hidroksida, akan bereaksi dengan asam. Ini menunjukkan sisi sifat basanya.

Dengan asam klorida encer, terbentuk larutan aluminium klorida yang tak berwarna.

Tetapi aluminium hidroksida juga mempunyai sifat asam. Dalam hal ini akan bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tak berwarna.

“Hidroksida-hidroksida” lain

Sedikit mengingatkan apa yang kita bahas di sini:

Tidak ada yang tidak mengandung ion hidroksida. Pada masing-masing contoh gugus -OH berikatan kovalen dengan unsur periode 3, dan ada kemungkinan hidrogen pada gugus -OH ditarik oleh basa. Dengan kata lain, semua senyawa ini merupakan asam.

Tetapi kekuatannya bervariasi:

  • Asam ortosilikat merupakan asam yang sangat lemah.
  • Asam fosfor(V) merupakan asam lemah – meskipun sedikit lebih kuat daripada asam organik sederhana seperti asam etanoat.
  • Asam sulfat dan asam klor(VII) merupakan asam yang sangat kuat.

Faktor utama dalam menentukan kekuatan asam adalah seberapa stabil anionnya (ion negatif) jika satu hidrogen dilepaskan. Ini tergantung pada seberapa banyak muatan negatif dapat disebarkan di sekitar ion yang tersisa.

Jika seluruh muatan negatif berada pada atom oksigen dari gugus -OH, oksigen akan menarik kembali ion hidrogen. Ion hidrogen yang telah dilepaskan akan dengan mudah diambil kembali dan menjadi asam yang lemah.

Pada bagian lain, jika muatan dapat disebarkan (terdelokalisasi) ke seluruh bagian ion, ion tidak akan menarik kembali hidrogen dengan mudah. Asam akan menjadi kuat.

Kemungkinan, muatan negatif terdelokalisasi oleh interaksi dengan oksigen ikatan rangkap dua.

Sebagai contoh, pada asam klor(VII), ion yang dihasilkan adalah ion klor(VII) (juga dikenal sebagai ion perklorat), ClO4-.

Struktur ionnya tidak tetap seperti ini:

Muatan negatif terdelokalisasi ke seluruh ion, dan semua ikatan klor-oksigen adalah sama.

Ketika asam sulfat kehilangan satu ion hidrogen dan membentuk ion hidrogensulfat, HSO4-, muatan dapat disebarkan ke ketiga oksigen (satu yang asli dengan muatan negatif, dan dua ikatan rangkap dua sulfur-oksigen). Ini masih merupakan delokalisasi yang efektif, dan asam sulfat hampir sekuat asam klor(VII).

Catatan: asam sulfat, tentu saja, dapat kehilangan ion hidrogen kedua dari gugus -OH dan membentuk ion sulfat. Bagaimanapun, itu sedikit sulit. Jika anda kehilangan hidrogen kedua, anda dapat menggunakan keempat oksigen untuk delokalisasi muatan – tetapi sekarang anda mendelokalisasikan dua muatan negatif bukan hanya satu. Ion hidrogen sulfat bukanlah asam kuat. Kekuatannya sama dengan asam fosfor(V).

Asam fosfor(V) merupakan asam yang lebih lemah daripada asam sulfat karena ia hanya mempunyai satu ikatan rangkap fosfor-oksigen yang dapat digunakan untuk membantu delokalisasi muatan pada ion yang terbentuk dengan hilangnya satu ion hidrogen – jadi muatan pada ion itu kurang terdelokalisasi secara efektif.

Pada asam ortosilikat, tidak ada ikatan rangkap silikon-oksigen untuk mendelokalisasikan muatan. Itu artinya ion yang terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen tidak stabil, dan akan merebut kembali hidrogennya.

 

2.                                      Sifat-Sifat Klorida Unsur Periode 3

Halaman ini membahas struktur klorida unsur periode 3 (natrium sampai sulfur), sifat-sifat fisikanya dan reaksinya dengan air.

Klor dan argon tidak dibahas – tidak ada artinya kita membahas “kloro klorida”, dan argon tidak dibahas karena tidak membentuk klorida.

Ringkasan

Klorida

Klorida yang akan dibahas adalah:

NaCl

MgCl2

AlCl3

SiCl4

PCl5

S2Cl2

PCl3

Ada tiga klorida sulfur, tetapi hanya satu yang disebutkan berdasarkan silabus di UK (untuk tingkat A atau yang sederajat) yaitu S2Cl2.

Seperti yang akan anda lihat nanti, aluminium klorida dalam beberapa kondisi berupa dimer, Al2Cl6.

Struktur

Natrium klorida dan magnesium klorida merupakan molekul ionik (berikatan ion) dan terdiri dari kisi-kisi ion raksasa pada temperatur kamar.

Aluminium klorida dan fosfor(V) klorida rumit! Keduanya mengalami perubahan struktur dari ionik menjadi kovalen pada saat padatannya berubah menjadi cair atau uap. Ada penjelasan mengenai hal ini pada halaman berikutnya.

Titik leleh dan titik didih

Natrium dan magnesium klorida merupakan padatan dengan titik leleh dan titik didih yang tinggi karena banyaknya panas yang dibutuhkan untuk memecah daya tarik ionik yang kuat.

Sisanya (selain natrium dan magnesium klorida) merupakan cairan atau padatan dengan titik leleh yang rendah. Kita lewati aluminium klorida dan fosfor(V) klorida yang cukup rumit, molekul yang lain mempunyai daya tarik intermolekuler yang lebih lemah seperti gaya dispersi van der Waals. Hal ini mengubah ketergantungan pada ukuran dan bentuk molekul, tetapi akan selalu jauh lebih lemah dari ikatan ionik.

Konduktivitas elektrik

Natrium dan magnesium klorida merupakan molekul ionik dan leburannya dapat mengalamielektrolisis pada saat meleleh. Sifat listriknya disebabkan oleh gerakan ion-ion dan muatannya pada elektroda.

Pada contoh aluminium klorida dan fosfor(V) klorida, padatannya tidak dapat menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak dapat bergerak bebas. Dalam bentuk cair (bentuk ini dapat diperoleh – keduanya menyublim pada tekanan normal), keduanya berubah menjadi bentuk kovalen, yang juga tidak menghantarkan listrik.

Klorida-klorida yang lain tidak dapat menghantarkan listrik baik sebagai padatan maupun leburan karena tidak memiliki ion ataupun elektron yang dapat bergerak.

Reaksi dengan air

Sebagai perkiraan, klorida ionik sederhana (natrium dan magnesium klorida) larut dalam air.

Klorida-klorida lain bereaksi dengan air dengan berbagai cara yang masing-masing akan dijelaskan. Reaksi dengan air dikenal dengan hidrolisis.

Masing-masing klorida

Natrium klorida, NaCl

Natrium klorida merupakan senyawa ionik sederhana yang terdiri dari susunan raksasa ion natrium dan klorida.

Gambaran kecil dari kisi natrium klorida terlihat seperti ini:

Secara normal dapat digambarkan dalam bentuk pecahan:

Daya tarik yang kuat antara ion positif dan negatif memerlukan banyak energi panas untuk memecahnya, sehingga natrium klorida memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.

Natrium klorida dalam bentuk padatan tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki elektron dan ion-ion yang dapat bergerak bebas. Namun demikian lelehannya dapat mengalami elektrolisis.

Natrium klorida mudah larut dalam air menghasilkan larutan netral.

Magnesium klorida, MgCl2

Magnesium klorida juga merupakan senyawa ionik, tetapi dengan pengaturan ion-ion yang lebih rumit karena jumlah ion kloridanya dua kali lebih banyak dari ion magnesium.

Sama dengan natrium klorida, panas yang dibutuhkan untuk mengatasi daya tarik diantara ion-ion juga besar, sehingga titik leleh dan titik didihnya juga tinggi.

Magnesium klorida padat bukan konduktor listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Namun demikian, dapat mengalami elektrolisis jika ion-ionnya menjadi bebas karena meleleh.

Magnesium klorida larut dalam air menghasilkan larutan asam lemah (pH = kira-kira 6).

Jika ion magnesium dipecah dari kisi padatannya dan berubah menjadi larutan, ada daya tarik yang cukup antara ion-ion 2+ dan molekul air untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ) antara ion magnesium dan pasangan elektron bebas di sekitar molekul air.

Ion heksaakuamagnesium terbentuk, [Mg(H2O)6]2+.

Ion ini bersifat asam – tingkat keasamannya tergantung pada berapa banyak elektron dalam molekul air yang didorong ke arah logam sebagai ion pusat. Hidrogen menjadi lebih positif dan lebih mudah ditarik oleh basa.

Pada contoh magnesium, banyaknya perubahan sangat kecil, dan hanya dalam proporsi yang kecil dari atom hidrogen yang diambil oleh basa – pada contoh ini, oleh molekul air dalam larutan.

Catatan:  alasan penanda warna adalah untuk mencoba menghindari kekeliruan antara molekul air yang menempel pada ion dengan molekul air dalam larutan.

Keberadaan ion hidroksonium dalam larutan menyebabkannya terlalu asam. Faktanya ion-ion hidroksonium itu tidak terbentuk (posisi kesetimbangan bergeser ke kiri), artinya larutan hanya sebagai asam lemah.

Anda dapat juga mengubah persamaan terakhir dalam bentuk yang disederhanakan:

Ion-ion hidrogen dalam larutan merupakan ion-ion hidroksonium. Jika anda menggunakan bentuk ini, perlu dituliskan bentuk/wujudnya.

Aluminium klorida, AlCl3

Elektronegativitas meningkat dalam satu periode, sampai pada aluminium perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan klorida tidak cukup untuk membentuk ikatan ion sederhana.

Menjadi lebih sulit karena struktur aluminium klorida berubah dengan naiknya temperatur.

Pada temperatur kamar, aluminium dalam aluminium klorida berkoordinasi 6. Artinya tiap aluminium dikelilingi oleh 6 klor. Strukturnya merupakan kisi ionik – meskipun dengan banyak karakter kovalen.

Pada tekanan atmosfer normal, aluminium klorida menyublim (berubah dari padat menjadi uap) pada sekitar 180°C. Jika tekanan dinaikkan 2 atmosfer, akan meleleh pada temperatur 192°C.

Kedua temperatur tersebut, tentu saja, sangat tidak tepat untuk senyawa ionik – terlalu rendah. Daya tarik antar molekulnya lemah – tidak sekuat daya tarik antar ion.

Koordinasi aluminium berubah pada temperatur ini. Berubah menjadi koordinasi 4 – tiap aluminium dikelilingi 4 klor bukan 6.

Yang terjadi adalah berubahnya kisi awal menjadi molekul Al2Cl6. Jika anda telah membaca halaman pada ikatan koordinasi yang telah disebutkan di atas, anda akan mendapatkan strukturnya sebagai berikut:

Perubahan ini artinya, tentu saja, anda telah kehilangan semua karakter ionik – yang menjelaskan mengapa aluminium klorida menguap atau meleleh (tergantung pada tekanannya).

Terdapat kesetimbangan antara dimer-dimer dan molekul sederhana AlCl3. Jika temperatur naik lebih jauh lagi, posisi kesetimbangan bergeser lebih ke kanan.

Ringkasan

  • Pada temperatur kamar, aluminium klorida padat mempunyai kisi ionik dengan banyak karakter kovalen.
  • Pada temperatur sekitar 180 – 190°C (tergantung pada tekanannya), aluminium klorida berubah menjadi bentuk molekul, Al2Cl6. Ini menyebabkannya meleleh atau menguap karena daya tarik intermolekulernya melemah.
  • Dengan sedikit kenaikan temperatur akan pecah menjadi molekul sederhana AlCl3.

Aluminium klorida padat tidak menghantarkan listrik pada suhu kamar karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Leburan aluminium klorida (hanya mungkin dengan menaikkan tekanan) tidak menghantarkan listrik karena tidak adanya ion.

Reaksi aluminium klorida dengan air menarik. Jika anda meneteskan air pada aluminium klorida padat, anda mendapatkan reaksi yang hebat menghasilkan awan dari uap gas hidrogen klorida.

Jika anda menambahkan aluminium klorida padat ke dalam air yang berlebih, ini masih belum jelas, selain menghasilkan gas hidrogen klorida, anda mendapatkan terbentuknya larutan asam. Suatu larutan aluminium klorida pada konsentrasi normal (sekitar 1 mol dm-3, sebagai contoh) akan mempunyai pH sekitar 2 -3. Larutan yang lebih pekat pH-nya akan lebih rendah lagi.

Aluminium klorida bereaksi dengan air lebih dari sekedar larut. Pada contoh pertama, ion heksaakuaaluminium terbentuk bersama dengan ion klorida.

Anda akan melihat bahwa hal ini sama dengan persamaan magnesium klorida yang diberikan di atas – perbedaannya hanya pada muatan ionnya.

Muatan tambahan itu mendorong elektron dari molekul air tertarik oleh aluminium dengan kuat. Yang menyebabkan hidrogen lebih positif dan lebih mudah dihilangkan dari ion. Dengan kata lain, ion ini lebih asam dibandingkan pada magnesium.

Kesetimbangan ini (yang manapun yang anda tulis) lebih cenderung ke kanan, dan larutan yang terbentuk lebih asam – ada ion hidroksonium yang lebih banyak.

Atau, lebih sederhananya:

Hidrogen klorida tidak dapat terbentuk jika tidak ada air yang cukup.

Semua itu terjadi karena panas yang dihasilkan oleh reaksi dan konsentrasi larutan yang terbentuk, ion hidrogen dan ion klorida pada campuran bergabung sebagai molekul hidrogen klorida yang berupa gas. Dengan air yang sangat berlebih, temperatur tidak akan terlalu tinggi untuk terjadinya hal tersebut – ion-ion tetap berada dalam larutan.

Silikon tetraklorida, SiCl4

Silikon tetraklorida merupakan kovalen klorida sederhana. Perbedaan elektronegativitas antara silikon dan klor tidak cukup untuk membentuk ikatan ion.

Pada temperatur kamar silikon tetraklorida berupa cairan yang tak berwarna yang berubah menjadi gas dalam udara lembab. Daya tarik antar molekul yang ada hanya gaya dispersi van der Waals.

Silikon tetraklorida tidak menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.

Pada udara yang lembab membentuk gas karena bereaksi dengan air dari udara menghasilkan hidrogen klorida. Jika anda menambahkan air ke dalam silikon tetraklorida, ada reaksi yang hebat yang menghasilkan silikon dioksida dan gas hidrogen klorida. Pada air yang sangat berlebih, hidrogen klorida, pasti, akan terlarut menghasilkan larutan asam kuat yang mengandung asam korida.

Klorida-klorida fosfor

Ada dua klorida fosfor – fosfor(III) klorida, PCl3, dan fosfor(V) klorida, PCl5.

Fosfor(III) klorida (fosfor triklorida), PCl3

Senyawa ini merupakan klorida kovalen lain yang sederhana – juga berupa gas/asap cair pada temperatur kamar.

Senyawa ini merupakan cairan karena hanya ada gaya dispersi van der Waals dan daya tarik dipol-dipol diantara molekul-molekulnya. Tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.

Fosfor(III) klorida bereaksi hebat dengan air. Anda akan mendapatkan asam fosfit, H3PO3, dan gas hidrogen klorida (atau larutan yang mengandung asam klorida jika digunakan air dalam jumlah banyak).

Fosfor(V) klorida (fosfor pentaklorida), PCl5

Sayang sekali, struktur fosfor(V) klorida lebih rumit.

Fosfor(V) klorida merupakan padatan putih yang menyublim pada 163°C. Pada temperatur yang lebih tinggi lagi, lebih banyak fosfor(V) klorida yang terdissosiasi (terpecah secara reversibel) menghasilkan fosfor(III) klorida dan klor.

Fosfor(V) klorida padat mengandung ion – inilah mengapa fosfor(V) klorida berwujud padat pada temperatur kamar. Pembentukan ion melibatkan dua molekul PCl5.

Ion klorida beralih dari molekul awal yang satu ke molekul awal lainnya, menghasilkan ion positif, [PCl4]+, dan ion negatif, [PCl6]-.

Pada 163°C, fosfor(V) klorida berubah menjadi bentuk molekul sederhana yang mengandung molekul PCl5. Karena diantara keduanya hanya ada gaya dispersi van der Waals, maka molekul menguap.

Fosfor(V) klorida padat tidak menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas.

Fosfor(V) klorida bereaksi hebat dengan air menghasilkan gas hidrogen klorida. Seperti klorida kovalen lain, jika terdapat cukup air, ia akan terlarut menghasilkan larutan yang mengandung asam klorida.

Reaksi terjadi dalam dua langkah. Pertama, dengan air dingin, dihasilkan fosfor oksiklorida, POCl3, dengan HCl.

Jika air mendidih, fosfor(V) klorida bereaksi lebih lanjut menghasilkan asam fosfor(V) dan lebih banyak HCl. Asam fosfor(V) juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.

Keseluruhan persamaan pada air mendidih hanya kombinasi dari ini:

Disulfur diklorida, S2Cl2

Disulfur diklorida merupakan salah satu dari tiga klorida sulfur, hanya satu yang dibahas pada silabus tingkat A di UK. Disulfur diklorida merupakan salah satu senyawa yang terbentuk ketika klor bereaksi dengan sulfur panas.

Disulfur diklorida merupakan cairan kovalen sederhana – oranye dan berbau tak sedap!

Bentuk ini sulit untuk digambarkan dengan pasti! Semua atom bergabung dalam suatu garis – tetapi terpilin:

Alasan untuk menggambarkan bentuknya adalah untuk memberikan gambaran tentang daya tarik intermolekuler yang mungkin. Pada molekul tidak ada bidang simetri dan itu artinya molekul akan memiliki keseluruhan dipol permanen.

Bentuk cairnya akan memiliki gaya dispersi van der Waals dan daya-tarik dipol-dipol.

Dalam disulfur diklorida tidak ada ion-ion dan elektron yang dapat bergerak/berpindah – sehingga tidak dapat menghantarkan listrik.

Disulfur diklorida bereaksi lambat dengan air menghasilkan hidrogen sulfida dan berbagai sulfur – mengandung asam dan anion (ion negatif).

 

 

3.                                      Sifat Asam-Basa dari Oksida-Oksida Periode 3

Halaman ini membahas reaksi-reaksi oksida unsur-unsur periode 3 (dari natrium hingga klor) dengan air, dan dengan asam atau basa yang sesuai. Argon tidak dibahas karena tidak membentuk oksida.

Ringkasan

Oksida-oksida

Oksida-oksida yang akan kita bahas adalah:

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO3

Cl2O7

P4O6

SO2

Cl2O

Kecenderungan dalam reaksi asam-basa

Kecenderungan dalam reaksi asam-basa ditunjukkan dalam berbagai reaksi, ringkasan sederhananya adalah sebagai berikut:

  • Kecenderungannya adalah oksida-oksida basa kuat terdapat pada sisi kiri dan oksida-oksida asam kuat pada sisi kanan, terpisahkan oleh oksida amfoter (aluminium oksida) di tengah. Oksida amfoter adalah oksida yang menunjukkan sifat-sifat asam sekaligus basa.

Dari kecenderungan sederhana ini, anda cukup melihat pada oksida tertinggi dari masing-masing unsur. Yaitu unsur-unsur pada baris pertama dari daftar di atas, dimana unsur tersebut berada pada keadaan oksidasi tertingginya yang dimungkinkan. Pola ini tidaklah sesederhana jika anda memasukkan oksida-oksida lain.

Semua reaksi ini diamati lebih rinci pada akhir halaman.

Sifat kimia dari masing-masing oksida

Natrium oksida

Natrium oksida merupakan oksida basa kuat yang sederhana. Bersifat basa karena mengandung ion oksida, O2-, yang merupakan basa yang sangat kuat dengan kecenderungan yang tinggi untuk bergabung dengan ion-ion hidrogen.

Reaksi dengan air

Natrium oksida bereaksi secara eksotermal dengan air dingin menghasilkan larutan natrium hidroksida. Tergantung pada konsentrasinya, larutan ini akan mempunyai pH di sekitar 14.

Reaksi dengan asam

Sebagai basa kuat, natrium oksida juga bereaksi dengan asam. Sebagai contoh, ia akan bereaksi dengan asam klorida encer untuk menghasilkan larutan natrium klorida.

Magnesium oksida

Magnesium oksida juga merupakan oksida basa sederhana, karena mengandung ion oksida juga. Namun demikian, sifat basanya tidak sekuat natrium oksida karena ion oksidanya tidak terlalu bebas.

Dalam contoh natrium oksida, padatan dipengaruhi bersama oleh daya tarik antara ion 1+ dan 2-. Dalam magnesium oksida, daya tarik yang ada adalah antara 2+ dan 2-. Ini memerlukan energi yang lebih untuk memecahnya.

Meskipun dipengaruhi oleh faktor-faktor lain (seperti pelepasan energi ketika ion positif menarik air pada bentuk larutannya), pengaruh dari hal ini adalah reaksi yang melibatkan magnesium oksida akan selalu kurang eksotermik daripada natrium oksida.

Reaksi dengan air

Jika anda mengocok beberapa serbuk putih magnesium oksida dengan air, tak ada sesuatu yang dapat diamati – tidak terlihat terjadinya reaksi. Namun demikian, jika anda menguji pH cairan tersebut, anda akan menemukan bahwa nilai pH-nya sekitar 9 – menunjukkan bahwa ia sedikit basa.

Harus ada sedikit reaksi dengan air untuk menghasilkan ion hidroksida dalam larutan. Beberapa magnesium hidroksida dibentuk pada reaksi itu, tetapi hampir tidak larut – dan juga tidak ada ion hidroksida pada larutan.

Reaksi dengan asam

Magnesium oksida berreaksi dengan asam seperti yang anda harapkan pada oksida logam sederhana. Sebagai contoh, ia bereaksi dengan asam klorida encer yang hangat untuk menghasilkan larutan magnesium klorida.

Aluminium oksida

Menjelaskan sifat-sifat aluminium oksida dapat menimbulkan kebingungan karena dapat berada pada beberapa bentuk yang berbeda. Salah satu bentuknya sangat tidak reaktif. Ini diketahui secara kimia sebagai alfa-Al2O3 dan dihasilkan pada temperatur tinggi.

Pada pembahasan ini kita memakai salah satu bentuk yang reaktif.

Aluminium oksida merupakan senyawa amfoter. Artinya dapat bereaksi baik sebagai basa maupun asam.

Reaksi dengan air

Aluminium oksida tidak dapat bereaksi secara sederhana dengan air seperti natrium oksida dan magnesium oksida, dan tidak larut dalam air. Walaupun masih mengandung ion oksida, tapi terlalu kuat berada dalam kisi padatan untuk bereaksi dengan air.

Reaksi dengan asam

Aluminium oksida mengandung ion oksida, sehingga dapat bereaksi dengan asam seperti pada natrium atau magnesium oksida. Artinya, sebagai contoh, aluminium oksida akan beraksi dengan asam klorida encer yang panas menghasilkan larutan aluminium klorida.

Dalam hal ini (dan sama dalam reaksi dengan asam yang lain), aluminium oksida menunjukkan sisi basa dari sifat amfoternya.

Reaksi dengan basa

Aluminium oksida juga dapat menunjukkan sifat asamnya, dapat dilihat dalam reaksi dengan basa seperti larutan natrium hidroksida.

Berbagai aluminat dapat terbentuk – senyawa dimana aluminium ditemukan dalam ion negatif. Hal ini mungkin karena aluminium memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan oksigen.

Pada contoh natrium, perbedaan elektronegativitas antara natrium dan oksigen terlalu besar untuk membentuk ikatan selain ikatan ionik. Tetapi elektronegativitas meningkat dalam satu periode – sehingga perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan oksigen lebih kecil. Hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen diantara keduanya.

Dengan larutan natrium hidroksida pekat yang panas aluminium oksida bereaksi menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tidak berwarna.

Silikon dioksida (silikon(IV) oksida)

Berikutnya anda mendapatkan silikon, terjadi kenaikan elektronegativitas sehingga perbedaan elektronegativitas antara silikon dan oksigen tidak cukup untuk membentuk ikatan ionik.

Silikon dioksida tidak mempunyai sifat basa – tidak mengandung ion oksida dan tidak bereaksi dengan asam. Sebaliknya, silikon dioksida merupakan asam yang sangat lemah, bereaksi dengan basa kuat.

Reaksi dengan air

Silikon dioksida tidak bereaksi dengan air, karena sulit memecah struktur kovalen yang besar.

Reaksi dengan basa

Silikon dioksida bereaksi dengan larutan natrium hidroksida yang panas dan pekat. Larutan natrium silikat yang tak berwarna akan terbentuk.

Anda mungkin terbiasa dengan satu reaksi yang terjadi pada ekstraksi besi dengan Blast Furnace – dimana kalsium oksida (dari batu kapur yang merupakan bahan mentah) bereaksi dengan silikon dioksida menghasilkan cairan slag, kalsium silikat. Ini merupakan sebuah contoh dari silikon dioksida asam yang bereaksi dengan basa.

Oksida-oksida fosfor

Kita akan membahas dua oksida fosfor, fosfor(III) oksida, P4O6, dan fosfor(V) oksida, P4O10.

Fosfor(III) oksida

Fosfor(III) oksida bereaksi dengan air dingin menghasilkan larutan asam lemah, H3PO3 – dikenal dengan asam fosfit, asam ortofosfit atau asam fosfonat. Reaksinya dengan air panas lebih rumit.

Asam murninya yang tak terionkan mempunyai struktur:

Hidrogen tidak dapat dilepaskan sebagai ion hingga anda menambahkan air ke dalam asam ini, bahkan kemudian tidak ada yang dilepaskan karena asam fosfit hanya asam lemah.

Asam fosfit mempunyai pKa 2.00 yang menjadikannya lebih kuat jika dibandingkan dengan asam organik pada umumnya seperti asam etanoat (pKa = 4.76).

Ini memungkinkan untuk mereaksikan fosfor(III) oksida secara langsung dengan basa, tetapi anda perlu mengetahui apa yang terjadi jika anda mereaksikan asam fosfit dengan basa.

Pada asam fosfit, dua atom hidrogen pada gugus -OH bersifat asam, tetapi yang lainnya bukan. Itu artinya anda akan mendapatkan dua kemungkinan reaksi, sebagai contoh, reaksi dengan larutan natrium hidroksida akan tergantung pada proporsi natrium hidroksida yang direaksikan.

Pada contoh pertama, hanya satu hidrogen yang bersifat asam yang bereaksi dengan ion hidroksida membentuk basa. Pada contoh kedua (menggunakan natrium hidroksida dua kali lebih banyak), kedua hidrogen bereaksi.

Fosfor(V) oksida

Fosfor(V) oksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan larutan yang mengandung campuran asam, yang tergantung pada kondisinya. Kita biasanya hanya mempertimbangkan salah satunya, yaitu asam fosfor(V), H3PO4 – juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.

Asam ini dalam keadaan murni dan tak terionkan mempunyai struktur:

Asam(V) fosfor juga merupakan asam lemah dengan pKa 2.15. Hal itu membuatnya secara fraksional lebih lemah dari asam fosfit. Kedua larutan asam ini pada konsentrasi sekitar 1 mol dm-3 akan mempunyai pH sekitar 1.

Sekali lagi, anda tidak pernah mereaksikan oksida ini dengan basa, tetapi anda diharapkan mengetahui bagaimana asam fosfor(V) bereaksi dengan sesuatu seperti larutan natrium hidroksida.

Jika anda melihat kembali strukturnya, anda akan melihat ada 3 gugus -OH, dan masing-masing mempunyai atom hidrogen yang bersifat asam. Anda akan mendapatkan suatu reaksi dengan natrium hidroksida dalam tiga langkah, satu hidrogen akan bereaksi setelah hidrogen yang lain bereaksi dengan ion hidroksida.

Oksida-oksida sulfur

Kita akan membahas sulfur dioksida, SO2, dan sulfur trioksida, SO3.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida sedikit larut dalam air, bereaksi dengan air menghasilkan larutan asam sulfit (asam sulfur(IV)), H2SO3. Ini hanya ada dalam bentuk larutan, usaha untuk mengisolasinya hanya akan mendapatkan sulfur dioksida kembali.

Asam ini jika tak terionkan mempunyai struktur:

Asam sulfit juga merupakan asam lemah dengan pKa sekitar 1,8 – sangat sedikit lebih kuat dibandingkan dua jenis asam dari fosfor di atas. Adalah masuk akal jika larutan pekat asam sulfit juga mempunyai pH sekitar 1.

Sulfur dioksida juga akan bereaksi secara langsung dengan basa seperti larutan natrium hidroksida. Jika gas sulfur dioksida dimasukkan ke dalam larutan natrium hidroksida, pada awalnya terbentuk larutan natrium sulfit kemudian diikuti dengan terbentuknya natrium hidrogensulfit jika sulfur dioksidanya berlebih.

Reaksi lain yang penting dari sulfur dioksida adalah dengan basa kalsium oksida membentuk kalsium sulfit (kalsium sulfur(IV)). Ini merupakan inti dari salah satu metode penghilangan sulfur dioksida dari gas buang pada pembangkit energi.

Sulfur trioksida

Sulfur trioksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan kabut dari embun asam sulfat pekat.

Asam sulfat murni yang tak terionkan memiliki struktur:

Asam sufat merupakan asam kuat, dan secara umum larutannya mempunyai pH sekitar 0.

Asam sulfat bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksonium (ion hidrogen dalam larutan) dan ion hidrogensulfat. Reaksi ini 100 % sempurna.

Hidrogen kedua lebih sulit untuk dihilangkan. Faktanya ion hidrogensulfat merupakan asam yang relatif lemah – kekuatan asamnya sama dengan asam-asam yang telah kita bahas pada halaman ini. Sekarang anda mendapatkan kesetimbangan:

Anda mungkin tidak memerlukan ini untuk pembahasan tingkat dasar, tetapi ini bermanfaat jika anda memahami alasan mengapa asam sulfat merupakan asam yang lebih kuat dari asam sulfit. Anda dapat menerapkan alasan yang sama untuk asam yang lain yang anda temukan pada halaman ini.

Ketika gugus -OH kehilangan satu ion hidrogen, muatan negatif yang ada pada oksigen tersebar (terdelokalisasi) ke seluruh ion melalui interaksi dengan oksigen-oksigen ikatan rangkap dua.

Hal ini mengarahkan pada anda bahwa delokalisasi yang lebih banyak akan anda dapatkan – dengan delokalisasi yang lebih banyak, ion yang lebih stabil akan terbentuk. Ion yang lebih stabil kurang disukai untuk bergabung kembali dengan ion hidrogen untuk kembali ke bentuk asam yang tak terionkan.

Asam sulfit hanya mempunyai satu oksigen ikatan rangkap dua, sedangkan asam sulfat mempunyai dua – itu menjadikan delokalisasinya lebih efektif, ion menjadi lebih stabil, dan menghasilkan asam yang lebih kuat.

Asam sulfat, tentu saja, dapat bereaksi sebagaimana reaksi-reaksi asam kuat yang telah anda kenal dari awal pelajaran kimia. Sebagai contoh, reaksi normal dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium sulfat – dimana kedua hidrogen yang bersifat asam bereaksi dengan ion hidroksida.

Secara prinsip, anda dapat juga memperoleh larutan natrium hidrogensulfat dengan menggunakan natrium hidroksida setengahnya yang bereaksi hanya dengan satu dari dua hidrogen yang bersifat asam yang ada pada asam sulfat. Dalam praktek, saya pribadi tidak pernah melakukannya – untuk saat ini saya tidak dapat menjelaskannya!

Sulfur trioksida sendiri akan bereaksi secara langsung dengan basa membentuk sulfat. Sebagai contoh, reaksi dengan kalsium oksida membentuk kalsium sulfat. Ini seperti reaksi dengan sulfur dioksida yang telah dijelaskan di atas.

Oksida-oksida klor

Klor membentuk beberapa oksida, tetapi hanya dua yang disebutkan pada silabus untuk tingkat A di UK yaitu klor(VII) oksida, Cl2O7, dan klor(I) oksida, Cl2O. Klor(VII) oksida juga dikenal sebagai dikloro heptoksida, dan klor(I) oksida dikenal sebagai dikloro monoksida.

Klor(VII) oksida

Klor(VII) oksida merupakan oksida tertinggi dari klor – klor mempunyai tingkat oksidasi maksimum +7. Ini merupakan kelanjutan dari kecenderungan oksida tertinggi pada unsur periode 3 untuk membentuk asam yang lebih kuat.

Klor(VII) oksida bereaksi degan air menghasilkan asam yang sangat kuat, asam klor(VII) – dikenal juga sebagai asam perklorat. pH larutan secara umum sama dengan asam sulfat, yaitu sekitar 0.

Asam klor(VII) yang tak terionkan mempunyai struktur:

Ketika ion klor(VII) (ion perklorat) terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen (ketika bereaksi dengan air, sebagai contoh), muatan dapat terdelokalisasi ke tiap atom oksigen dalam ion. Hal itu membuatnya sangat stabil, dan artinya bahwa asam klor(VII) sangat kuat.

Asam klor(VII) bereaksi dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium klor(VII).

klor(VII) oksida sendiri juga bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.

Klor(I) oksida

Klor(I) oksida kurang bersifat asam dibanding klor(VII) oksida. Klor(I) oksida bereaksi dengan air sampai batas tertentu menghasilkan asam klor(I), HOCl – dikenal juga sebagai asam hipoklorit.

Catatan:  anda mungkin juga menemukan asam klor(I) ditulis sebagai HClO. Bentuk yang kita gunakan disini lebih akurat karena menggambarkan bagaimana atom-atom bergabung.

Struktur asam klor(I) sama seperti yang ditunjukkan oleh rumusnya, HOCl. Asam ini tidak memiliki oksigen dengan ikatan rangkap dua, dan tidak ada delokalisasi muatan jika ion negatif terbentuk oleh hilangnya hidrogen.

Itu artinya bahwa ion negatif yang terbentuk sangat tidak stabil, dan dengan segera menarik kembali hidrogennya untuk kembali membentuk asam. Asam klor(I) merupakan asam yang sangat lemah (pKa = 7.43).

Asam klor(I) bereaksi dengan natrium hidroksida menghasilkan natrium klor(I) (natrium hipoklorit).

Klor(I) oksida juga bereaksi secara langsung dengan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.

4.                                      Sifat-sifat Oksida-oksida Unsur Periode 3

Kata Kunci: elektrolisisfosforikatan kovalenkloroksidaoksigen,periode 3silikonstruktur molekulsulfurtitik didihtitik lelehvan der waals

Halaman ini menjelaskan hubungan antara sifat fisik dari oksida unsur-unsur periode 3 (natrium hingga klor) dan strukturnya. Argon diabaikan karena argon tidak membentuk oksida.

Ikhtisar kecenderungan

Oksida

Oksida-oksida dari unsur-unsur periode 3:

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO3

Cl2O7

P4O6

SO2

Cl2O

Oksida-oksida pada barisan pertama dikenal sebagai oksida-oksida tertinggi dari tiap unsur. Oksida-oksida ini adalah saat di mana unsur-unsur periode 3 berada pada keadaan oksidasi tertinggi. Pada oksida-oksida ini, semua elektron terluarnya terlibat dalam pembentukkan ikatan mulai dari natrium yang hanya memiliki satu elektron terluar hingga klor dengan 7 elektron terluar.

Struktur

Kecenderungan pada struktur adalah dari oksida logam mengandung struktur ionik raksasa pada bagian kiri periode, oksida kovalen raksasa (silikon dioskida) pada bagian tengah dan oksida molekuler di bagian kanan periode.

Titik leleh dan titik didih

Struktur raksasa (oksida logam dan silikon dioksida) memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena dibutuhkan energi yang besar untuk memutuskan ikatan yang kuat (ionik atau kovalen) yang bekerja pada tiga dimensi.

Oksida-oksida fosfor, sulfur dan klor terdiri dari molekul-molekul individual, beberapa diantaranya kecil dan sederhana, dan yang lainya berupa polimer.

Gaya tarik menarik antar molekul-molekul ini berupa dispersi / penyebaran gaya van der Waals dan interaksi dipol-dipol. Ukuran yang bermacam-macam ini tergantung pada ukuran, bentuk dan polaritas dari masing-masing molekul, tapi akan selalu lebih lemah dari pada yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan ionik atau kovalen pada struktur raksasa.

Oksida-oksida ini cenderung menjadi gas, cairan atau padatan dengan titik leleh rendah.

Daya hantar arus listrik

Tidak ada diantara oksida-oksida ini yang memiliki elektron bebas atau yang dapat bergerak. Ini berarti bahwa tidak ada satupun dari oksida-oksida ini yang dapat menghantarkan arus listrik dalam keadaan padatnya.

Oksida-oksida ini dapat mengalami elektrolisis jika dicairkan. Oksida-oksida ini dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan ion-ion menuju elektroda dan pelepasan muatan ion-ion saat mencapai elektroda.

Oksida-oksida logam

Struktur

Oksida-oksida natrium, magnesium dan alumunium terdiri dari struktur raksasa yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion oksida. Magnesium oksida memiliki struktur seperti NaCl. Dua yang lainnya memiliki struktur yang lebih rumit yang berada di luar cakupan silabus pada tingkat ini.

Titik leleh dan titik didih

Terdapat gaya tarik menarik yang kuat antara ion-ion pada masing-masing oksida dan gaya tarik menarik ini membutuhkan energi yang besar untuk diputuskan. Oleh karena itulah oksida-oksida ini memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.

Daya hantar arus listrik

Tidak ada satupun dari oksida-oksida logam periode 3 dapat menghantarkan arus listrik pada keadaan padatnya, tapi elektrolisis mungkin dilakukan jika dicairkan. Cairannya dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan dan perubahan muatan ion-ion yang ada.

Contoh pentingnya adalah elektrolisis alumunium oksida dalam pembuatan alumunium. Apakah kita dapat mengelektrolisis cairan natrium oksida itu tergantung pada cairan / lelehannya apakah menyublim atau terurai pada keadaan biasa atau tidak. Jika menyublim, maka tak akan didapatkan cairan untuk dielektrolisis.

Magnesium dan alumunium oksida memiliki titik leleh yang sangat tinggi sehingga sulit untuk dielektrolisis dalam laboratorium sederhana.

Silikon dioksida (silikon (IV) oksida)

Struktur

Elektronegatifitas / keelektronegatifan dari unsur-unsur meningkat sepanjang periode dari kiri ke kanan, dan pada silikon, beda elektronegatifitas antara silikon dan oksigen tidak cukup besar untuk membentuk ikatan ionik. Silikon dioksida memiliki struktur kovalen raksasa..

Terdapat tiga bentuk silikon dioksida yang berbeda. Yang paling mudah diingat dan digambarkan adalah struktur yang mirip intan.

Kristal silikon memiliki struktur yang sama dengan intan. Untuk mengubahnya menjadi silikon dioksida, perlu dilakukan perubahan struktur silikon dengan menyisipkan beberapa atom oksigen.

Perhatikan bahwa masing-masing atom silikon dengan atom silikon tetangganya dijembatani oleh atom oksigen. Jangan lupakan bahwa ini hanya bagian kecil dari struktur raksasa dalam tiga dimensi.

Titik leleh dan titik didih

Silikon dioksida memiliki titik leleh yang tinggi, bermacam-macam tergantung pada strukturnya (ingat bahwa hanya satu dari tiga struktur yang mungkin), tapi angkanya sekitar 1700 °C. Ikatan kovalen silikon-oksigen yang sangat kuat harus diputuskan terlebih dahulu sebelum meleleh. Silikon dioksida mendidih pada suhu 2230°C.

Karena kita membicarakan tentang perbedaan bentuk ikatan, tidak berarti bila membandingkan nilai ini dengan oksida logam yang lain. Lebih baik menyatakan bahwa karena oksida logam dan silikon dioksida memiliki struktur raksasa, maka titik leleh dan titik didihnya tinggi.

Daya hantar arus listrik

Silikon dioksida tidak memiliki elektron-elektron atau ion-ion yang dapat bergerak sehingga tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik dalam bentuk padatan maupun cairannya.

Oksida molekuler

Fosfor, sulfur dan klor semuanya membentuk oksida yang terdiri dari molekul-molekulnya. Beberapa dari molekul-molekul ini sederhana dan lainnya merupakan polimer. Kita hanya akan membahas molekul sederhana.

Titik leleh dan titik didih dari oksida-oksida ini akan lebih rendah dari oksida logam dan silikon dioksida. Gaya intermolekuler mengikat satu molekul dengan molekul yang lain melalui dispersi gaya van der Waals atau interaksi dipol-dipol. Kekuatannya bermacam-macam tergantung pada ukuran molekulnya.

Tak satupun dari oksida-oksida ini yang menghantarkan arus listrik baik sebagai padatan maupun cairannya. Tak satupun yang mengandung ion-ion atau elektron-elektron bebas.

Oksida-oksida fosfor

Fosfor memiliki dua oksida yang umum, fosfor (III) oksida, P4O6, dan fosfor (V) oksida, P4O10.

Fosfor (III) oksida

Fosfor (III) oksida adalah padatan putih, meleleh pada 24 °C dan mendidih pada 173 °C.

Struktur dari molekul ini paling baik disusun dari molekul-molekul P4 yang tetrahedral.

Tarik bagian ini sehingga kita akan lihat ikatannya….

… dan kemudian gantikan ikatannya dengan ikatan baru yang menghubungkan atom-atom fosfor dengan atom-atom oksigen. Ini akan membentuk V seperti pada air, tapi tidak akan disalahkan bila menggambarnya dengan garis lurus antara atom-atom fosfor, seperti contoh

Fosfor hanya menggunakan tiga elektron terluar (3 elektron p yang tidak berpasangan) membentuk tiga ikatan dengan oksigen.

Fosfor (V) oksida

Fosfor (V) oksida juga berupa padatan putih yang dapat menyublim (berubah dari padat ke gas) pada suhu 300°C. Dalam kasus ini, fosfor menggunakan semua elektron terluar untuk berikatan.

Padatan fosfor (V) oksida berada dalam beberapa bentuk berbeda, beberapa diantaranya berbentuk polimer. Kita akan membahas bentuk molekuler sederhana dan ini juga berada dalam keadaan gas.

Ini mudah digambarkan dengan menggambar P4O6 terlebih dahulu. Empat atom oksigen yang lain diikatkan pada empat atom fosfor melalui ikatan rangkap.

Oksida-oksida sulfur

Sulfur membentuk dua oksida yang umum, sulfur dioksida (sulfur (IV) oksida), SO2, dan sulfur trioksida (sulfur (VI) oksida), SO3.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida adalah gas yang tak berwarna pada suhu ruangan yang mudah dikenal dengan bau yang khas / mencekik. Ini terdiri dari molekul sederhana SO2 .

Sulfur menggunakan empat elektron terluarnya untuk membentuk ikatan rangkap dengan oksigen, menyisakan dua elektron yang berpasangan pada sulfur. Bentuk bengkok dari SO2 adalah akibat dari adanya pasangan elektron bebas ini.

Sulfur trioksida

Sulfur trioksida murni merupakan padatan putih dengan titik leleh dan titik didih yang rendah. Sulfur trioksida bereaksi cepat dengan uap air di udara membentuk asam sulfat. Ini berarti bahwa jika kita membuatnya di laboratorium, maka akan tampak sebagai padatan dengan asap di udara (membentuk kabut asam sulfat).

Sulfur trioksida dalam keadaan gas, terdiri dari molekul sederhana SO3 di mana semua elektron terluar dari sulfur terlibat dalam pembentukkan ikatan.

Terdapat bermacam-macam bentuk sulfut trioksida. Yang paling sederhana adalah trimer, S3O9, di mana 3 molekul SO3 bergabung membentuk cincin.

Terdapat bentuk polimer lainnya di mana molekul SO3 bergabung membentuk rantai panjang. Sebagai contoh:

Kenyataanya molekul-molekul sederhana bergabung dengan cara ini membentuknya struktur yang lebih besar membentuk padatan SO3

Klor oksida

Klor membentuk beberapa oksida. Disini kita hanya membahas dua diantaranya yaitu klor (I) oksida, Cl2O dan klor (VII) oksida, Cl2O7.

Klor (I) oksida

Klor (I) oksida adalah gas berwarna merah kekuningan pada suhu ruangan. Ini terdiri dari molekul ionik sederhana.

Tidak ada yang mengejutkan tentang molekul ini dan sifat fisiknya hanya memperkirakan dari ukuran molekulnya.

Klor (VII) oksida

Dalam klor (VII) oksida, klor menggunakan 7 elektron terluarnya untuk membentuk ikatan dengan oksigen. Ini menghasilkan molekul yang lebih besar sehingga dapat diperkirakan bahwa titik leleh dan titik didihnya lebih tinggi dari pada klor (I) oksida.

Klor (VII) oksida adalah cairan seperti minyak yang tak berwarna pada suhu ruangan.

Pada diagram, digambarkan rumus struktur yang standar. Pada kenyataannya, bentuknya adalah tetrahedral di sekitar kedua Cl dan berbentuk V di sekitar oksigen pusat.

5.Reaksi-reaksi Kimia Unsur-unsur Periode 3

Kata Kunci:  aluminiumalumuniumargonfosforklor,  klorida, magnesiumnatriumoksigensilikonsulfur

Halaman ini menggambarkan reaksi dari unsur-unsur periode 3 dari natrium hingga argon dengan air, oksigen dan klor.

Reaksi dengan Air

Natrium

Natrium mengalami reaksi yang sangat eksoterm dengan air dingin menghasilkan hidrogen dan larutan NaOH yang tak berwarna.

Magnesium

Magnesium mengalami reaksi yang sangat lambat dengan air dingin, tetapi terbakar dalam uap air. Lempeng magnesium yang sangat bersih dimasukkan ke dalam air dingin akhirnya akan tertutup oleh gelembung gas hidrogen yang akan mengapungkan lempeng magnesium ke permukaan. Magnesium hidroksida akan terbentuk sebagai lapisan pada lempengan magnesium dan ini cenderung akan menghentikan reaksi.

Magnesium terbakar dalam uap air dengan nyala putih yang khas membentuk magnesium oksida dan hidrogen.

Aluminium

Serbuk alumunium dipanaskan dalam uap air menghasilkan hidrogen dan alumunium oksida. Reaksinya berlangsung relatif lambat karena adanya lapisan alumunium oksida pada logamnya, membentuk oksida yang lebih banyak selama reaksi.

Silicon

Terdapat beberapa perbedaan dalam beberapa buku atau web mengenai bagaimana reaksi silikon dengan air atau uap air. Sebenarnya hal ini tergantung pada silikon yang digunakan.

Umumnya silikon abu-abu yang berkilat dengan keadaan agak seperti logam hampir tidak reaktif.

Banyak sumber menyatakan bahwa bentuk silikon ini bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi menghasilkan silikon dioksida dan hidrogen.

Tapi juga mungkin untuk membuatnya menjadi bentuk silikon yang lebih reaktif yang akan bereaksi dengan air dingin menghasilkan produk yang sama.

Fosfor dan sulfur

Fosfor dan sulfur tidak bereaksi dengan air.

Klor

Klor dapat larut dalam air untuk beberapa tingkat membentuk larutan berwarna bijau. Terjadi reaksi reversibel (dapat balik) menghasilkan asam klorida dan asam hipoklorit.

Aluminium

Alumunium akan terbakar dalam oksigen jika bentuknya serbuk, sebaliknya lapisan oksidanya yang kuat pada alumunium cenderung menghambat reaksi.
Jika kita taburkan serbuk alumunium ke dalam nyala bunsen, maka akan kita dapatkan percikan. Alumunium oksida yang berwana putih akan terbentuk.

Silikon

Silikon akan terbakar dalam oksigen jika dipanaskan cukup kuat. Dihasilkan silikon dioksida.

Fosfor

Fosfor putih secara spontan menangkap api di udara, terbakar dengan nyala putih dan menghasilkan asap putih campuran fosfor (III) oksida dan fosfor (V) oksida.

Proporsinya bergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Dengan oksigen berlebih, produk yang dihasilkan hampir semuanya berupa fosfor (V) oksida.

Untuk fosfor (III) oksida:

Untuk fosfor (V) oksida:

Sulfur

Sulfur terbakar di udara atau oksigen dengan pemanasan perlahan dengan nyala biru pucat. Ini menghasilkan gas sulfur dioksida yang tak berwarna.

Klor dan Argon

Walaupun memiliki beberapa oksida, klor tidak langsung bereaksi dengan oksigen. Argon juga tidak bereaksi dengan oksigen.

Reaksi dengan Klor

Natrium

Natrium terbakar dalam klor dengan nyala jingga menyala. Padatan NaCl akan terbentuk.

Magnesium

Magnesium terbakar dengan nyala putih yang kuat menghasilkan magnesium klorida.

Aluminium

Alumunium seringkali bereaksi dengan klor dengan melewatkan klor kering di atas alumunium foil yang dipanaskan sepanjang tabung. Alumunium terbakar dalam aliran klor menghasilkan alumunium klorida yang kuning sangat pucat. Alumunium klorida ini dapat menyublim (berubah dari padatan ke gas dan kembali lagi) dan terkumpul di bagian bawah tabung saat didinginkan.

Silikon

Jika klor dilewatkan di atas serbuk silikon yang dipanaskan di dalam tabung, akan bereaksi menghasilkan silikon tetraklorida. Silikon tetraklorida adalah cairan yang tak berwarna yang berasap dan dapat terkondensasi.

Fosfor

Fosfor putih terbakar di dalam klor menghasilkan campuran dua klorida. Fosfor (III) klorida dan fosfor (V) klorida (fosfor triklorida dan fosfor pentaklorida).

Fosfor (III) klorida adalah cairan tak berwarna yang berasap.

Fosfor (V) klorida adalah padatan putih (hampir kuning).

Sulfur

Jika aliran klor dilewatkan di atas sulfur yang dipanaskan, akan bereaksi menghasilkan cairan berwarna jingga dengan bau tak sedap, disulfur diklorida, S2Cl2.

Klor dan Argon

Tidak bermanfaat bila kita membicarakan klor bereaksi dengan klor lagi dan argon tidak bereaksi dengan klor.

6.        Sifat-sifat Atomik dan Sifat-sifat Fisik Unsur-unsur Periode 3

Kata Kunci: alumuniumargonenergi ionisasifosforjari atom,keelektronegatifanklornatriumorbitalperiode 3silikonsulfurtitik didihtitik lelehvan der waals

Halaman ini menggambarkan dan menjelaskan kecenderungan sifat-sifat atomik dan sifat-sifat fisik unsur-unsur periode 3 mulai dari natrium hingga argon. Hal yang dibahas meliputi energi ionisasi, jari-jari atom, elektronegativitas, daya hantar arus listrik, titik leleh dan titik didih.

Sifat-sifat Atomik

Struktur/konfigurasi elektronik

Pada periode 3 dalam tabel periodik, orbital 3s dan 3p terisi oleh elektron. Hanya sekedar mengingatkan, berikut versi singkat konfigurasi elektron untuk delapan unsur periode 3 adalah:

Na

[Ne] 3s1

Mg

[Ne] 3s2

Al

[Ne] 3s2 3px1

Si

[Ne] 3s2 3px1 3py1

P

[Ne] 3s2 3px1 3py1 3pz1

S

[Ne] 3s2 3px2 3py1 3pz1

Cl

[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz1

Ar

[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz2

Dalam tiap kasus, [Ne] menunjukkan struktur elektronik yang lengkap dari atom neon.

Energi ionisasi pertama

Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas menjadi satu mol ion dalam keadaan gas dengan muatan +1.

Dibutuhkan energi untuk tiap perubahan 1 mol X.

Pola perubahan energi ionisasi pertama unsur-unsur sepanjang periode 3.

Perhatikan bahwa secara umum kecenderungannya meningkat kecuali antara magnesium dan alumunium serta antara fosfor dan sulfur yang menurun.

Penjelasan pola

Energi ionisasi pertama dipengaruhi oleh:

  • Muatan dalam inti;
  • Jarak elektron terluar dari inti;
  • Banyaknya pemerisaian oleh elektron yang lebih dalam;
  • Apakah elektron dalam orbital berpasangan atau tidak.

Kecenderungan meningkat

Dalam semua unsur-unsur periode 3, elektron terluar berada pada kulit orbital ke-3. Semuanya memiliki jarak yang sama dari inti / nukleus dan diperisai oleh elektron yang sama yaitu elektron pada kulit pertama dan kedua.

Perbedaan yang paling utama adalah meningkatnya jumlah proton dalam inti mulai dari natrium hingga argon. Hal inilah yang menyebabkan tarikan inti terhadap elektron terluarnya makin besar sehingga meningkatkan energi ionisasi.

Pada kenyataannya meningkatnya muatan di dalam inti juga akan menarik elektron terluar menjadi lebih dekat ke inti. Peningkatan energi ionisasi makin besar sepanjang periode dari kiri ke kanan.

Penurunan pada alumunium

Anda dapat memperkirakan bahwa ukuran alumunium lebih besar dari pada magnesium karena jumlah proton yang lebih banyak. Mengimbangi fakta bahwa elektron terluar dari alumunium berada pada orbital 3p bukannya 3s.

Elektron pada orbital 3p sedikit lebih jauh dari inti dari pada elektron pada orbital 3s, dan sebagian mendapatkan pemerisaian dari elektron 3s sebagai elektron yang lebih dalam. Kedua faktor inilah yang mengimbangi jumlah proton yang lebih banyak.

Penurunan pada sulfur

Pada fosfor ke sulfur, sesuatu yang lebih harus mengimbangi pengaruh proton yang lebih banyak.

Pemerisaian yang sama pada fosfor dan sulfur (dari elektron yang lebih dalam, pada beberapa tingkat dari elektron 3s), dan elektron yang akan dilepaskan berasal dari orbital yang sama.

Perbedaannya adalah bahwa pada sulfur, elektron yang akan dilepaskan berasal dari salah satu elektron yang berpasangan pada orbital 3px2. Tolakan antara 2 elektron yang berada dalam orbital yang sama menunjukkan bahwa elektron lebih mudah dikeluarkan dari pada elektron yang tidak berpasangan.

Jari-jari atom

Kecenderungan

Diagram di bawah ini menunjukkan bagaimana perubahan jari-jari atom pada unsur-unsur periode 3.

Gambaran yang digunakan untuk membuat diagram ini adalah berdasarkan pada:

  • Jari-jari metalik / ionik untuk Na, Mg dan Al;
  • Jari-jari kovalen untuk Si, P, S dan Cl;
  • Jari-jari van der Waals untuk Ar, karena Ar tidak dapat membentuk ikatan yang kuat.

Wajar jika kita membandingkan jari-jari metalik dengan jari-jari kovalen karena keduanya menunjukkan ikatan yang sangat rapat. Akan tetapi tidak wajar bila kita membandingkan jari-jari metalik dan jari-jari kovalen dengan jari-jari van der Waals.

Kecenderungan secara umum menunjukkan atom makin kecil sepanjang periode TERKECUALI pada argon. Anda tidak dapat membandingkan hal yang tidak sejenis. Sebaiknya kita mengabaikan argon pada diskusi selanjutnya.

Penjelasan kecenderungan

Jari-jari metalik dan kovalen menunjukkan jarak dari inti ke pasangan elektron ikatan. Jika tidak yakin dengan hal itu, kembali dan ikuti link sebelumnya.

Dari natrium hingga klor, elektron ikatan semuanya berada di kulit ke-3, akan diperisai oleh elektron pada kulit pertama dan kedua. Peningkatan jumlah proton dalam inti sepanjang perioda akan meningkatkan tarikan elektron ikatan menjadi lebih dekat ke inti. Jumlah pemerisaian sama untuk semua unsur

Elektronegativitas / keelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah ukuran kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan.

Skala Pauling adalah yang paling umum digunakan. Fluor (unsur yang paling elektronegatif) diberi skala 4.0 dan nilai ini makin menurun hingga cesium dan francium dengan keelektronegatifan terendah yaitu 0.7.

Kecenderungan

Kecenderungan sepanjang periode diperlihatkan grafik di bawah ini:

Ingat bahwa argon tidak dimasukkan. Keelektronegatifan adalah kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Karena argon tidak membentuk ikatan kovalen sehingga secara nyata tidak memiliki keelektronegatifan.

Penjelasan kecenderungan

Kecenderungan dijelaskan dengan cara yang sama seperti kecenderungan pada jari-jari atom. Sepanjang periode, elektron ikatan selalu berada pada kulit yang sama yaitu kulit ke-3, dan selalu diperisai oleh elektron dalam yang sama.

Semuanya berbeda dalam hal jumlah proton yang terus meningkat dan tarikan pasangan elektron ikatan makin mendekati inti.

Sifat-sifat Fisik

Bagian ini akan membahas daya hantar listrik serta titik leleh dan titik didih unsur-unsur periode 3. Untuk memahami hal ini, hal yang harus Anda pahami adalah struktur dari masing-masing unsur.

Struktur-struktur unsur

Struktur unsur-unsur berubah sepanjang periode 3. Tiga pertama merupakan metalik, silikon adalah kovalen raksasa dan sisanya berupa molekul sederhana.

Tiga struktur metalik

Natrium, magnesium dan alumunium semuanya memiliki struktur metalik.

Dalam natrium hanya ada satu elektron yang terlibat dalam ikatan metalik- satu elektron 3s. Dalam magnesium, kedua elektron terluarnya terlibat, sedangkan pada alumunium ketiga elektron terluarnya terlibat.
Sodium, magnesium and aluminium all have metallic structures.

Perbedaan lain yang harus diperhatikan adalah cara penyusunan atom-atomnya dalam kristal logam. Natrium mengalami koordinasi-8 di mana masing-masing atom natrium bersentuhan dengan 8 atom natrium yang lain.

Magnesium dan alumunium mengalami koordinasi-12 (meskipun dengan cara yang berbeda). Ini adalah cara yang lebih efisien dalam menyusun atom-atom. Baik untuk mengurangi pemborosan tempat / space dalam struktur logam dan ikatan logam yang lebih kuat.

Struktur kovalen raksasa

Silikon memiliki struktur kovalen raksasa seperti intan. Bagian terkecil dari struktur dapat dilihat seperti di bawah ini:

Strukturnya terikat dengan ikatan kovalen yang kuat dalam tiga dimensi.

Empat struktur molekuler sederhana

Struktur fosfor dan sulfur bermacam-macam tergantung pada jenis fosfor yang sedang dibicarakan. Untuk fosfor kita anggap sebagai fosfor putih. Dan untuk sulfur kita anggap salah satu dari bentuk kristal monoklin dan rombis.

Atom-atom dalam masing-masing molekul terikat melalui ikatan kovalen (tentu saja kecuali argon).

Dalam keadaan cair atau padat, molekul-molekulnya terikat satu sama lain dengan gaya van der Waals.

Daya hantar arus listrik

  • Natrium, magnesium dan alumunium semuanya merupakan penghantar / konduktor arus listrik yang baik;
  • Silikon merupakan semikonduktor;
  • Sisanya bukan merupakan konduktor.

Tiga logam pertama, sudah pasti merupakan penghantar listrik karena adanya delokalisasi elektron (“laut elektron”) yang bebas bergerak / berpindah sepanjang padatan atau cairan logam.

Pada kasus silikon, penjelasan bagaimana silikon dapat menjadi semikonduktor berada di luar cakupan tingkat ini. Dengan hanya mengetahui strukturnya seperti intan, kita tidak dapat memperkirakan silikon dapat menghantarkan arus listrik, tapi silikon memang dapat menghantarkan arus listrik.

Sisanya tidak menghantarkan arus listrik karena merupakan senyawa dengan molekul sederhana. Tidak ada elektron yang dapat bebas bergerak.

Titik leleh dan titik didih

Grafik di bawah menunjukkan bagaimana titik leleh dan titik didih unsur-unsur periode 3 berubah sepanjang periode. Gambar diplot dalam Kelvin bukannya °C untuk menghindari nilai yang negatif.

Lebih baik bila kita menghubungkan perubahan ini dengan terminologi macam-macam struktur yang telah dibahas.

Struktur metalik

Titik didih dan titik leleh meningkat sepanjang tiga logam pertama karena meningkatnya kekuatan ikatan metalik.

Jumlah elektron pada masing-masing atom menyumbang untuk meningkatkan delokalisasi “lautan elektron”. Atom-atom juga menjadi lebih kecil dan memiliki jumlah proton yang lebih banyak dari natrium hinggga magnesium dan alumunium.

Tarikan dan titik leleh serta titik didih meningkat karena:

  • Inti atom memiliki muatan positif yang semakin besar;
  • Lautan elektron makin bermuatan negatif;
  • Lautan elektron makin dekat ke inti dan tertarik makin kuat.

Silikon

Silikon memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi karena memiliki struktur kovalen raksasa. Kita harus memutuskan ikatan kovalen yang kuat itu sebelum akhirnya meleleh atau mendidih.

Karena yang kita bicarakan adalah tentang jenis ikatan yang berbeda, lebih baik jangan membendingkan langsung titik leleh dan titik didih silikon dengan titik leleh dan titik didih alumunium.

Empat unsur molekuler

Fosfor, sulfur, klor dan argon adalah senyawa molekuler sederhana yang hanya dipengaruhi gaya van der Waals di antara molekul-molekulnya. Titik leleh dan titik didihnya akan makin rendah dari pada empat unsur pertama dalam periode 3 yang memiliki struktur raksasa.

Ukuran titik leleh dan titik didih dipengaruhi oleh ukuran molekul.

Ingat struktur molekul:

Fosfor

Fosfor mengandung molekul P4. Untuk molekul fosfor, anda tidak dapat memecahkan ikatan kovalennya, hanya gaya van der Waals antar molekulnya yang lemah.

Sulfur

Sulfur terdiri dari atom S8 yang berbentuk cincin. Molekulnya lebih besar dari pada molekul fosfor dan gaya van der Waals yang lebih kuat, hal ini penting untuk menjelaskan titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi.

Klor

Klor, Cl2, adalah molekul yang lebih kecil dengan gaya van der Waals yang lebih lemah dan klor memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih rendah dari pada sulfur dan fosfor.

Argon

Molekul argon hanya terdiri dari satu atom argon, Ar. Jangkauan gaya van der Waals antar atom-atomnya sangat terbatas begitu pula titik leleh dan titik didih argon lebih rendah lagi.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: