Apa yang Menentukan Perilaku Kimia Atom?

Unsur terbuat dari atom, dan struktur atom menentukan bagaimana ia akan berperilaku ketika berinteraksi dengan bahan kimia lain. Kunci dalam menentukan bagaimana atom akan berperilaku di lingkungan yang berbeda terletak pada susunan elektron di dalam atom.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Ketika sebuah atom bereaksi, ia dapat memperoleh atau kehilangan elektron, atau dapat berbagi elektron dengan atom tetangga untuk membentuk ikatan kimia. Kemudahan atom mendapatkan, kehilangan, atau berbagi elektron menentukan reaktivitasnya.

Atom terdiri dari tiga jenis partikel subatom: proton, neutron, dan elektron. Identitas atom ditentukan oleh nomor proton atau nomor atomnya. Misalnya, setiap atom yang memiliki 6 proton digolongkan sebagai karbon. Atom adalah entitas netral, sehingga mereka selalu memiliki jumlah proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang sama. Elektron dikatakan mengorbit inti pusat, ditahan pada posisinya oleh gaya tarik elektrostatik antara inti bermuatan positif dan elektron itu sendiri. Elektron diatur dalam tingkat energi atau kulit: area ruang yang ditentukan di sekitar nukleus. Elektron menempati tingkat energi terendah yang tersedia, yaitu yang paling dekat dengan nukleus, tetapi setiap tingkat energi hanya dapat berisi sejumlah elektron terbatas. Posisi elektron terluar adalah kunci dalam menentukan perilaku atom.

Jumlah elektron dalam suatu atom ditentukan oleh jumlah proton. Ini berarti sebagian besar atom memiliki tingkat energi luar yang terisi sebagian. Ketika atom bereaksi, mereka cenderung mencoba dan mencapai tingkat energi luar penuh, baik dengan kehilangan elektron terluar, dengan mendapatkan elektron ekstra atau dengan berbagi elektron dengan atom lain. Ini berarti adalah mungkin untuk memprediksi perilaku atom dengan memeriksa konfigurasi elektronnya. Gas mulia seperti neon dan argon terkenal karena sifatnya yang lembam: Mereka tidak berperan dalam reaksi kimia kecuali dalam keadaan yang sangat ekstrim karena mereka sudah memiliki energi luar penuh yang stabil tingkat.

Tabel Periodik Unsur disusun sedemikian rupa sehingga unsur atau atom yang sejenis dikelompokkan dalam kolom. Setiap kolom atau golongan mengandung atom-atom dengan susunan elektron yang sama. Misalnya, unsur-unsur seperti natrium dan kalium di kolom sebelah kiri dari Tabel Periodik masing-masing mengandung 1 elektron pada tingkat energi terluarnya. Mereka dikatakan berada di Golongan 1, dan karena elektron terluar hanya tertarik lemah ke nukleus, elektron tersebut dapat hilang dengan mudah. Ini membuat atom Golongan 1 sangat reaktif: Mereka dengan mudah kehilangan elektron terluarnya dalam reaksi kimia dengan atom lain. Demikian pula, unsur-unsur dalam Golongan 7 memiliki kekosongan tunggal di tingkat energi luarnya. Karena tingkat energi luar penuh adalah yang paling stabil, atom-atom ini dapat dengan mudah menarik elektron tambahan ketika mereka bereaksi dengan zat lain.

Energi ionisasi (I.E.) adalah ukuran kemudahan elektron dapat dikeluarkan dari atom. Unsur dengan energi ionisasi rendah akan mudah bereaksi dengan kehilangan elektron terluarnya. Energi ionisasi diukur untuk penghilangan berturut-turut setiap elektron atom. Energi ionisasi pertama mengacu pada energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron pertama; energi ionisasi kedua mengacu pada energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron kedua dan seterusnya. Dengan memeriksa nilai-nilai energi ionisasi berturut-turut dari sebuah atom, kemungkinan perilakunya dapat diprediksi. Misalnya, unsur kalsium Golongan 2 memiliki I.E. pertama yang rendah. dari 590 kilojoule per mol dan 2nd I.E. sebesar 1145 kilojoule per mol. Namun, 3 I.E. jauh lebih tinggi pada 4912 kilojoule per mol. Ini menunjukkan bahwa ketika kalsium bereaksi kemungkinan besar akan kehilangan dua elektron pertama yang mudah dilepas.

Afinitas elektron (Ea) adalah ukuran seberapa mudah sebuah atom dapat memperoleh elektron ekstra. Atom dengan afinitas elektron rendah cenderung sangat reaktif, misalnya fluor adalah yang paling unsur reaktif dalam Tabel Periodik dan memiliki afinitas elektron yang sangat rendah pada -328 kilojoule per mol. Seperti halnya energi ionisasi, setiap elemen memiliki serangkaian nilai yang mewakili afinitas elektron dari penambahan elektron pertama, kedua dan ketiga dan seterusnya. Sekali lagi, afinitas elektron berturut-turut dari suatu unsur memberikan indikasi bagaimana ia akan bereaksi.