Tren Ukuran Deret Isoelektronik

Kesamaan Jumlah Elektron

Semua spesies isoelektronik memiliki jumlah elektron total dan susunan yang identik. Istilah isoelektronik mengacu pada atom atau ion berbeda yang berakhir dengan jumlah total elektron yang sama persis di sekeliling intinya.

Sebagai contoh, atom gas mulia Neon ($\text{Ne}$) adalah atom netral dengan nomor atom 10, yang berarti ia memiliki 10 proton dan 10 elektron. Konfigurasi elektronnya terisi penuh pada kulit $n=1$ (2 elektron) dan kulit $n=2$ (8 elektron).

Spesies lain dapat mencapai jumlah elektron yang sama melalui pembentukan ion:

• Ion fluorida ($\text{F}^{-}$) berasal dari atom fluorin (9 proton) yang menangkap 1 elektron tambahan, sehingga totalnya menjadi 10 elektron.

• Ion oksida ($\text{O}^{2-}$) berasal dari atom oksigen (8 proton) yang menangkap 2 elektron, sehingga totalnya juga menjadi 10 elektron.

Hal ini membuktikan bahwa Opsi C pada soal adalah benar dan MENDUKUNG premis tren: seluruh spesies dalam deret tersebut ($\text{N}^{3-}, \text{O}^{2-}, \text{F}^{-}, \text{Ne}, \text{Na}^{+}, \text{Mg}^{2+}$) memang memiliki konfigurasi elektron yang identik dengan gas mulia Neon.

Tarikan Inti ke Kulit

Semakin banyak proton di inti atom, semakin kuat tarikan terhadap elektron yang jumlahnya tetap. Meskipun semua spesies dalam deret isoelektronik memiliki jumlah elektron yang sama (yaitu 10 elektron pada kulit yang sama), muatan positif di dalam intinya tidaklah sama.

Proton di dalam inti bermuatan positif dan bertindak sebagai penarik muatan negatif dari elektron di kulit luar. Ketika jumlah proton bertambah sementara jumlah elektron tetap, muatan inti efektif yang dirasakan oleh setiap elektron menjadi jauh lebih besar:

• Pada ion $\text{Na}^{+}$ terdapat 11 proton di dalam inti yang menarik 10 elektron.

• Pada ion $\text{Mg}^{2+}$ terdapat 12 proton di dalam inti yang menarik 10 elektron yang sama.

Karena 12 proton memberikan gaya tarik elektrostatik yang lebih kuat daripada 11 proton, seluruh awan elektron pada kulit atom ditarik lebih merapat ke arah pusat inti. Prinsip inilah yang dijelaskan pada Opsi B: peningkatan jumlah proton memperkuat gaya tarik inti terhadap elektron-elektron pada kulit yang sama, sehingga ukuran ion menyusut ke dalam. Pernyataan pada Opsi B terbukti MENDUKUNG penjelasan tren.

Dampaknya pada Jari-Jari

Ion dengan jumlah proton paling sedikit akan memiliki jari-jari paling besar dalam deret isoelektronik. Jari-jari ion ditentukan oleh seberapa jauh batas terluar awan elektron dari pusat inti atom.

Mari kita bandingkan dua kutub ekstrem dalam deret 10 elektron:

• Ion $\text{N}^{3-}$ memiliki nomor atom 7, yang artinya hanya ada 7 proton di dalam intinya untuk mengikat 10 elektron.

• Sebaliknya, ion $\text{Mg}^{2+}$ memiliki 12 proton untuk mengikat 10 elektron tersebut.

Karena $\text{N}^{3-}$ memiliki jumlah proton paling sedikit di antara seluruh anggota deret, gaya tarik intinya terhadap 10 elektron adalah yang paling lemah. Akibat tarikan yang longgar ini, awan elektron tidak tertahan ketat ke inti sehingga mengembang ke luar. Hal ini membuktikan kebenaran Opsi A: ion $\text{N}^{3-}$ memiliki jari-jari paling besar karena gaya tarik intinya paling lemah. Pernyataan pada Opsi A jelas MENDUKUNG tren.