Tabel Periodik: periodisitas kimia

Periodisitas berarti sifat-sifat berulang dalam pola teratur saat Anda bergerak melintasi setiap periode Tabel Periodik. Periode 3 (Na hingga Ar) adalah contoh standar.

Titik lebur dan konduktivitas bersumber dari struktur dan ikatannya:

• Na, Mg, Al bersifat logam raksasa. Titik lebur naik (Na → Al) karena setiap atom menyumbang lebih banyak elektron terdelokalisasi dan ionnya menjadi lebih kecil, sehingga ikatannya lebih kuat. Mereka menghantarkan listrik dengan baik.
• Si bersifat molekul raksasa (kovalen raksasa). Memiliki titik lebur tertinggi, karena ikatan kovalen yang kuat harus dipatahkan. Hampir tidak menghantarkan listrik.
• P, S, Cl, Ar bersifat molekul sederhana (atau atom tunggal). Titik leburnya rendah, karena gaya yang terputus hanyalah gaya van der Waals yang lemah antara molekul-molekul tersebut - ikatan kovalen kuat di dalam setiap molekul sama sekali tidak terputus. Mereka tidak menghantarkan listrik.

Sebutkan gaya van der Waals ketika Anda menjelaskan penurunan ini: itu adalah poin penilaian, dan "ikatan kovalennya lemah" adalah kesalahan yang membuatnya kehilangan poin. Pelelehan $\text{S}_8$ memisahkan seluruh molekul satu sama lain; ia tidak menyentuh ikatan $\text{S–S}$ tunggal. Ukurannya masih mengikuti molekul: $\text{S}_8$ meleleh lebih tinggi daripada $\text{P}_4$ karena lebih besar, memiliki lebih banyak elektron sehingga gaya van der Waals lebih kuat, sementara $\text{Ar}$ (atom tunggal) yang terendah di antara semua.

Reaksi dengan oksigen, klorin, dan air

Dengan oksigen:

Dengan klorin:

Dengan air (hanya Na dan Mg bereaksi):

Natrium bereaksi cepat; magnesium hanya bereaksi sangat lambat dengan air dingin.

Bilangan oksidasi oksida dan klorida

Bilangan oksidasi unsur Periode 3 dalam oksida atau kloridanya meningkat melintasi periode, karena sama dengan jumlah elektron kulit luar (kulit valensi) yang digunakan atom dalam pengikatan:

Klorida $\text{NaCl}$, $\text{MgCl}_2$, $\text{AlCl}_3$, $\text{SiCl}_4$, $\text{PCl}_5$ menunjukkan bilangan oksidasi $+1$ hingga $+5$ dengan cara yang sama.

Oksida dengan air, dan perilaku asam-basa

Melintasi periode, oksida berubah dari basa menjadi asam:

Oksida logam (kiri) bersifat basa; oksida non-logam (kanan) bersifat asam. $\text{Al}_2\text{O}_3$ dan hidroksida $\text{Al(OH)}_3$-nya bersifat amfoterik — mereka bereaksi dengan keduanya asam dan basa:

Klorida dengan air

• $\text{NaCl}$ dan $\text{MgCl}_2$ bersifat ionik. Mereka hanya melarut, memberikan larutan yang mendekati netral.
• $\text{SiCl}_4$ dan $\text{PCl}_5$ bersifat kovalen. Mereka mengalami hidrolisis (bereaksi dengan air) untuk menghasilkan larutan asam dan uap $\text{HCl}$:

Menjelaskan tren

Tren ini muncul dari perubahan ikatan dan elektronegativitas. Di sebelah kiri, unsur-unsur adalah logam dengan elektronegativitas rendah, sehingga oksida dan kloridanya bersifat ionik dan basa (atau netral). Di sebelah kanan, unsur-unsur adalah non-logam dengan elektronegativitas tinggi, sehingga oksida dan kloridanya bersifat kovalen dan asam. Anda dapat menggunakan sifat klorida atau oksida (titik lebur, konduktivitas, efek terhadap air) untuk menyimpulkan apakah ikatannya bersifat ionik atau kovalen.

Contoh kerja. Prediksikan pH ketika $\text{Na}_2\text{O}$, $\text{Al}_2\text{O}_3$, dan $\text{SO}_3$ masing-masing ditambahkan ke dalam air. Sifat asam-basa mengikuti perubahan logam ke non-logam di sepanjang Periode 3. $\text{Na}_2\text{O}$ bersifat ionik dan basa: ia melarut menghasilkan $\text{NaOH}$, sehingga pH sekitar 13. $\text{SO}_3$ bersifat kovalen dan asam: ia bereaksi menghasilkan $\text{H}_2\text{SO}_4$, sehingga pH sekitar 1. $\text{Al}_2\text{O}_3$ berada pada titik transisi - ia bersifat amfoter dan hampir tidak larut dalam air, sehingga pH tetap sekitar 7. Jebakan ada pada poin terakhir: amfoter bukan berarti netral, artinya oksidanya bereaksi dengan asam dan dengan alkali - hanya saja tidak bereaksi dengan air.

Ide yang sama berlaku untuk kelompok mana pun. Jika Anda mengetahui pola menurun dalam satu kelompok dan melintasi periode, Anda dapat:

• memprediksi sifat suatu unsur berdasarkan posisinya (misalnya, unsur Kelompok 1 akan menjadi logam reaktif yang membentuk ion $+1$).
• menyimpulkan kemungkinan posisi dan identitas unsur tak dikenal dari sifat fisika dan kimianya.

• Selalu pasangkan tren dengan alasannya: jari-jari atom mengecil melintasi Periode 3 (peningkatan muatan inti, pelindung serupa).
• Jelaskan pola titik lebur berdasarkan struktur: logam raksasa (Na→Al), kovalen raksasa (Si, tertinggi), kemudian molekul sederhana ($\text{P}_4$, $\text{S}_8$, $\text{Cl}_2$) dan monatomik (Ar).
• Oksida berubah dari basa → amfoter ($\text{Al}_2\text{O}_3$) → asam melintasi periode; hubungkan dengan ikatan ionik-ke-kovalen.
• Untuk reaksi oksida/klorida dengan air, berikan produk dan pH yang dihasilkan.