8.5 Afinitas Elektron

Sifat lain yang sangat memengaruhi sifat kimia atom adalah kemampuannya untuk menerima satu atau lebih elektron. Sifat ini disebut afinitas elektron, yang merupakan perubahan energi negatif yang terjadi ketika elektron diterima oleh atom dalam bentuk gas membentuk anion.

X(g)  +  e⁻   → X⁻ (g)   (8.4)

Pertimbangkan proses di mana atom fluorin gas menerima elektron:

F(g)  +  e⁻   → F⁻(g)    𝛥H = -328 kJ/mol

Oleh karena itu, afinitas elektron fluorin diberi nilai +328 kJ/mol. Semakin positif afinitas elektron suatu unsur, semakin besar afinitas atom unsur untuk menerima elektron. Cara lain untuk melihat hubungan elektron adalah dengan menganggapnya sebagai energi yang harus disediakan untuk melepaskan elektron dari anion. Untuk fluor, kita menulis

F⁻(g)  →   F(g)  +  e⁻   𝛥H = +328 kJ/mol

Dengan demikian, afinitas elektron bernilai positif yang besar merupakan ion negatif yang sangat stabil (yaitu, atom memiliki kecenderungan besar untuk menerima elektron), seperti halnya energi ionisasi tinggi dari sebuah atom berarti bahwa elektron dalam atom sangat stabil.

*Afinitas elektron dari gas mulia, Be, dan Mg belum ditentukan secara eksperimental, tetapi diyakini mendekati nol atau negatif.

Secara eksperimental, afinitas elektron ditentukan dengan mengeluarkan elektron tambahan dari anion. Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron sulit diukur karena anion dari banyak unsur tidak stabil. Tabel 8.3 menunjukkan afinitas elektron dari beberapa unsur representatif dan gas mulia, dan Gambar 8.12 memplot afinitas elektron dari 56 unsur pertama terhadap nomor atom. Kecenderungan keseluruhan adalah peningkatan kecenderungan untuk menerima elektron (nilai afinitas elektron menjadi lebih positif) dari kiri ke kanan melintasi suatu periode. Afinitas elektron logam umumnya lebih rendah daripada nonlogam. Nilai-nilainya sedikit berbeda dalam suatu golongan. Halogen (Golongan 7A) memiliki nilai afinitas elektron tertinggi.

Gambar 8.12. Plot afinitas elektron terhadap nomor atom dari hidrogen ke barium.

Ada korelasi umum antara afinitas elektron dan muatan inti efektif, yang juga meningkat dari kiri ke kanan pada periode tertentu. Namun, seperti dalam kasus energi ionisasi, ada beberapa penyimpangan. Misalnya, afinitas elektron dari unsur Golongan 2A lebih rendah dari pada unsur Golongan 1A yang sesuai, dan afinitas elektron unsur Golongan 5A lebih rendah daripada unsur Golongan 4A yang sesuai. Pengecualian ini disebabkan oleh konfigurasi elektron valensi dari unsur yang terlibat. Sebuah elektron yang ditambahkan ke unsur Golongan 2A harus berakhir dalam orbital np berenergi lebih tinggi, di mana ia secara efektif dilindungi oleh elektron ns² dan karena itu mengalami tarikan yang lebih lemah terhadap inti. Oleh karena itu, ia memiliki afinitas elektron yang lebih rendah daripada unsur Golongan 1A yang sesuai. Demikian juga, lebih sulit untuk menambahkan elektron ke unsur Golongan 5A (ns² np³) daripada unsur Golongan 4A yang sesuai (ns² np²) karena elektron yang ditambahkan ke unsur Golongan 5A harus ditempatkan dalam orbital np yang sudah mengandung elektron dan karenanya akan mengalami tolakan elektrostatik yang lebih besar. Akhirnya, terlepas dari kenyataan bahwa gas mulia memiliki muatan inti efektif tinggi, mereka memiliki afinitas elektron yang sangat rendah (nol atau nilai negatif). Alasannya adalah bahwa elektron yang ditambahkan ke atom dengan konfigurasi ns² np⁶ harus memasuki orbital (n + 1), di mana ia terlindungi dengan baik oleh elektron inti dan hanya akan sangat lemah tertarik oleh inti. Analisis ini juga menjelaskan mengapa spesies dengan kulit valensi lengkap cenderung stabil secara kimia.

Contoh 8.5 menunjukkan mengapa logam alkali tanah tidak memiliki kecenderungan besar untuk menerima elektron.

Contoh 8.5

Mengapa afinitas elektron dari logam alkali tanah, ditunjukkan pada Tabel 8.3, bernilai negatif atau positif kecil?

Strategi

Apa konfigurasi elektron dari logam alkali tanah? Apakah elektron yang ditambahkan ke atom seperti itu akan dipegang kuat oleh inti?

Penyelesaian

Konfigurasi elektron valensi logam alkali tanah adalah ns², di mana n adalah bilangan kuantum utama yang tertinggi. Untuk prosesnya

M(g)  +  e⁻   → M⁻(g) 

ns²                      ns²np¹

di mana M menunjukkan anggota Golongan 2A, elektron tambahan harus memasuki subkulit np, yang secara efektif dilindungi oleh dua elektron ns (elektron ns lebih berpenetrasi daripada elektron np) dan elektron dalam. Akibatnya, logam alkali tanah memiliki sedikit kecenderungan untuk mengambil elektron tambahan.

Latihan

Apakah mungkin Ar akan membentuk anion Ar⁻?

Ulasan Konsep

Mengapa mungkin untuk mengukur energi ionisasi atom yang berurutan sampai semua elektron dihilangkan, tetapi menjadi semakin sulit dan seringkali mustahil untuk mengukur keterkaitan elektron suatu atom di luar tahap pertama?