Senyawa ionik: Perbedaan revisi

23 bita dihapus ,  2 tahun yang lalu
k
Bot: Perubahan kosmetika
k (Bot: penggantian teks otomatis (-Teoritis, +Teoretis; -teoritis, +teoretis))
k (Bot: Perubahan kosmetika)
[[Berkas:Sodium-chloride-3D-ionic.png|thumbjmpl|Struktur [[kristal]] [[natrium klorida]], NaCl, tipikal senyawa ionik. Bulatan ungu mewakili [[kation]] [[natrium]], Na<sup>+</sup>, dan bulatan hijau mewakili [[anion]] [[klorida]], Cl<sup>−</sup>.]]
 
Dalam [[kimia]], '''senyawa ionik''' adalah [[senyawa kimia]] yang tersusun dari [[ion|ion-ion]] yang disatukan oleh [[gaya elektrostatik]] yang disebut [[ikatan ionik]]. Senyawa ini netral secara keseluruhan, namun terdiri dari ion bermuatan positif yang disebut [[kation]] dan ion bermuatan negatif yang disebut [[anion]]. Ini bisa berupa [[Ion monoatomik|ion sederhana]] seperti [[natrium]] (Na<sup>+</sup>) dan [[klorida]] (Cl<sup>−</sup>) dalam [[natrium klorida]], atau spesies [[ion poliatomik|poliatomik]] seperti ion [[amonium]] ({{chem|NH|4|+}}) dan [[karbonat]] ({{chem|CO|3|2−}}) dalam [[amonium karbonat]]. Masing-masing ion dalam senyawa ionik biasanya memiliki beberapa tetangga terdekat, jadi tidak dianggap sebagai bagian dari molekul, namun merupakan bagian dari jaringan tiga dimensi kontinu; ini biasanya dalam [[struktur kristal]].
== Sejarah penemuan ==
Kata ''ion'' adalah istilah Yunani ἰόν, ''ion'', "''going'' ({{Lang-id|pergi}})", kata kerja bentuk ''sedang mengerjakan'' dari ἰέναι, ''ienai'', "''to go''". Istilah ini diperkenalkan oleh fisikawan dan kimiawan [[Michael Faraday]] pada tahun 1834 untuk spesies yang tidak dikenal yang berpindah dari satu [[elektrode]] ke elektroda lainnya melalui media berair.<ref>{{cite video | url=http://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/faraday_michael.shtml | title=Michael Faraday (1791–1867) | publisher=BBC | location=UK}}</ref><ref>{{cite web | url=http://www.etymonline.com/index.php?term=ion | title=Online etymology dictionary | accessdate=2011-01-07}}</ref>
[[Berkas:X-ray spectrometer, 1912. (9660569929).jpg|thumbjmpl|Spektrometer sinar-X yang dikembangkan oleh Bragg]]
 
Pada tahun 1913, struktur kristal natrium klorida ditentukan oleh [[William Henry Bragg]] dan [[William Lawrence Bragg]].<ref>{{cite journal|last1=Bragg|first1=W. H.|last2=Bragg|first2=W. L.|title=The Reflection of X-rays by Crystals|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|date=1 July 1913|volume=88|issue=605|pages=428–438|doi=10.1098/rspa.1913.0040|bibcode=1913RSPSA..88..428B}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Bragg|first1=W. H.|title=The Reflection of X-rays by Crystals. (II.)|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|date=22 September 1913|volume=89|issue=610|pages=246–248|doi=10.1098/rspa.1913.0082|bibcode=1913RSPSA..89..246B}}</ref><ref name=sherman/> Ini mengungkapkan bahwa terdapat enam [[Bilangan koordinasi|tetangga terdekat]] yang sama untuk masing-masing atom. Hal ini menunjukkan bahwa unsur-unsur tersebut tidak diatur dalam molekul atau agregat terbatas, melainkan sebagai jaringan dengan tatanan [[Struktur kristal|kristal]] jarak jauh.<ref name=sherman/> Banyak senyawa anorganik lainnya juga dijumpai memiliki ciri struktural yang serupa.<ref name=sherman/> Senyawa ini segera digambarkan tersusun dari ion-ion bukan dari beberapa [[atom]] netral, namun hipotesis ini tidak dapat dibuktikan sampai pertengahan 1920-an, saat dilakukan percobaan [[Reflektivitas sinar-X|refleksi sinar-X]] (yang mendeteksi kerapatan elektron).<ref name=sherman>{{cite journal|last1=Sherman|first1=Jack|title=Crystal Energies of Ionic Compounds and Thermochemical Applications|journal=Chemical Reviews|date=August 1932|volume=11|issue=1|pages=93–170|doi=10.1021/cr60038a002}}</ref><ref>{{cite journal|last1=James|first1=R. W.|last2=Brindley|first2=G. W.|title=A Quantitative Study of the Reflexion of X-Rays by Sylvine|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|date=1 November 1928|volume=121|issue=787|pages=155–171|doi=10.1098/rspa.1928.0188|bibcode=1928RSPSA.121..155J}}</ref>
 
== Pembentukan ==
[[Berkas:Halite-57430.jpg|alt=White crystals form a mineral sample of halite, shown against a black background.|thumbjmpl|[[Halit]], bentuk mineral [[natrium klorida]], terbentuk saat air asin menguap meninggalkan ion yang tidak menguap.]]
Senyawa ionik dapat dibuat dari ion konstituennya dengan [[penguapan]], [[presipitasi]], atau [[pembekuan]]. Logam reaktif seperti [[logam alkali]] dapat bereaksi langsung dengan gas [[halogen]] yang sangat [[Elektronegativitas|elektronegatif]] membentuk produk ionik.{{sfn|Zumdahl|1989|p = 312}} Mereka juga dapat disintesis sebagai produk dari reaksi antar padatan pada suhu tinggi.{{sfn|Wold|Dwight|1993|page=71}}
 
Jika pelarutnya adalah air baik dalam metode penguapan atau pembentukan endapan, dalam banyak kasus kristal ionik yang terbentuk juga mencakup [[air kristal]], sehingga produk tersebut dikenal sebagai [[hidrat]], dan dapat memiliki sifat kimia yang sangat berbeda.{{sfn|Brown|2009|page=417}}
 
Lelehan garam cair akan memadat pada pendinginan sampai di bawah [[Titiktitik beku|titik bekunya]]nya.{{sfn|Wold|Dwight|1993|page=79}} Ini kadang-kadang digunakan untuk [[Kimia benda padat|sintesis benda padat]] senyawa ion kompleks dari reaktan padat, yang sebelumnya telah dicairkan bersamaan.{{sfn|Wold|Dwight|1993|pages=79–81}} Dalam kasus lain, reaktan padat tidak perlu dicairkan, namun bisa bereaksi melalui {{Ill|jalur reaksi benda padat|en|Solid-state reaction route}}. Dalam metode ini, reaktan digiling berulang-ulang sampai halus dan menjadi pasta, kemudian dipanaskan sampai suhu dimana ion-ion reaktan tetangga dapat berdifusi bersamaan selama campuran reaktan tetap berada dalam oven.{{sfn|Wold|Dwight|1993|page=71}} Jalur sintetis lainnya menggunakan prekursor padat ion non-volatil dengan rasio stoikiometri yang tepat, yang dipanaskan untuk menghilangkan spesies lainnya.{{sfn|Wold|Dwight|1993|page=71}}
 
Dalam beberapa reaksi antara logam yang sangat reaktif (biasanya dari [[Logam alkali|Golongan 1]] atau [[Logam alkali tanah|Golongan 2]]) dan gas halogen yang sangat elektronegatif, atau air, atom-atom dapat diionisasi melalui {{Ill|transfer elektron|en|electron transfer}},{{sfn|Zumdahl|1989|p=312–313}} sebuah proses yang secara termodinamika dapat dipahami dengan menggunakan {{Ill|siklus Born–Haber|en|Born–Haber cycle}}.{{sfn|Barrow|1988|p=161–162}}
 
== Ikatan ==
[[Berkas:NaF.gif|300px|thumbjmpl|rightka|Diagram skematik [[kelopak elektron]] dari atom [[natrium]] dan [[fluor]] yang mengalami reaksi redoks membentuk [[natrium fluorida]]. Natrium kehilangan [[elektron]] terluarnya untuk mendapatkan [[konfigurasi elektron]] yang stabil, dan elektron ini memasuki atom fluor secara [[eksotermik]]. Ion dengan muatan berlawanan – biasanya cukup banyak – kemudian tertarik satu sama lain membentuk padatan.]]
{{main article|Ikatan ionik}}
Ion dalam senyawa ionik terutama disatukan oleh [[gaya elektrostatik]] antar distribusi muatan dari benda-benda ini, dan khususnya ikatan ion yang dihasilkan dari daya tarik [[Hukum Coulomb|Coulomb]] jarak jauh antara muatan negatif anion dan muatan positif kation.{{sfn|Pauling|1960|p=6}} Terdapat pula gaya tarik tambahan dari [[Gaya van der Waals|interaksi van der Waals]] yang hanya menyumbang sekitar 1–2% energi kohesif untuk ion kecil.{{sfn|Kittel|2005|p=61}} Ketika sepasang ion cukup dekat untuk mengalami tumpangsuh antar [[kelopak elektron]] [[Elektron valensi|terluarnya]] (kebanyakan ion sederhana memiliki [[Kulit terbuka (orbital atom)|kelopak tertutup]]), terjadi gaya repulsif jarak pendek,{{sfn|Pauling|1960|p=507}} karena [[Asas larangan Pauli|prinsip pengecualian Pauli]].{{sfn|Ashcroft|Mermin|1977|p=379}} Keseimbangan antara kekuatan ini menyebabkan energi potensial sama dengan energi minimum ketika inti dipisahkan oleh jarak kesetimbangan tertentu.{{sfn|Pauling|1960|p=507}}
 
== Struktur ==
[[Berkas:Mercury-telluride-unit-cell-3D-ionic.png|thumbjmpl|Unit sel struktur [[zinkblende]].]]
Ion biasanya dikemas ke dalam struktur kristal reguler, dalam pengaturan yang meminimalkan [[energi kisi]] (memaksimalkan daya tarik dan meminimalkan tolakan). Energi kisi adalah penjumlahan dari interaksi semua situs dengan semua situs lainnya. Untuk ion sferis yang tak terpolarisasi, penentuan energi interaksi elektrostatik hanya memerlukan muatan dan jarak. Untuk struktur kristal ideal tertentu, semua jarak terkait dengan jarak antar inti terkecil secara geometris. Jadi untuk setiap struktur kristal yang mungkin, gaya elektrostatik total dapat dikaitkan dengan gaya elektrostatik muatan unit pada jarak tetangga terdekat dengan konstanta perkalian yang disebut [[konstanta Madelung]]{{sfn|Pauling|1960|p=507}} yang dapat dihitung secara efisien dengan menggunakan [[penjumlahan Ewald]].{{sfn|Kittel|2005|p=64}} Bila bentuk yang wajar diasumsikan untuk energi repulsif tambahan, energi kisi total dapat dimodelkan dengan menggunakan [[persamaan Born–Landé]],{{sfn|Pauling|1960|p=509}} [[persamaan Born–Mayer]], atau tanpa adanya informasi struktural, [[persamaan Kapustinskii]].<ref>{{cite web|url=http://alpha.chem.umb.edu/chemistry/ch370/CH370_Lectures/Lecture%20Documents/Ch07_2_LatticeEnergy.pdf|title=Lattice Energy|first=Robert|last=Carter|work=CH370 Lecture Material|date=2016|accessdate=2016-01-19}}</ref>
 
Bila senyawa ion [[Solvasi|larut]], ion individu [[Disosiasi (kimia)|terdisosiasi]] dan [[Solvasi|tersolvasi]] dengan pelarut dan terdispersi di seluruh larutan yang dihasilkan.{{sfn|Brown|2009|pages=89–91}} Karena ion dilepaskan ke dalam larutan saat dilarutkan, dan dapat membawa muatan, senyawa ion terlarut adalah kelas [[elektrolit kuat]] yang paling umum, dan larutannya memiliki [[konduktivitas listrik]] tinggi.{{sfn|Brown|2009|pages=91–92}}
 
[[Berkas:SolubilityVsTemperature-id.svg|thumbjmpl|rightka|317px|Kelarutan berbagai senyawa ion dalam air sebagai fungsi suhu. Telah disertakan beberapa senyawa yang menunjukkan perilaku kelarutan yang tidak biasa.]]
[[Kelarutan]] paling tinggi adalah dalam [[pelarut|pelarut polar]] (seperti [[air]]) atau [[cairan ionik]], namun cenderung rendah pada [[pelarut|pelarut nonpolar]] (seperti [[bensin]]).{{sfn|Brown|2009|pages=413–415}} Hal ini terutama karena [[Gaya antarmolekul|interaksi ion–dipol]] yang dihasilkan secara signifikan lebih kuat daripada interaksi dipol yang diinduksi ion, sehingga [[Perubahan entalpi larutan|panas larutan]] lebih tinggi. Ketika ion-ion yang bermuatan berlawanan pada kisi ionik padat dikelilingi oleh kutub yang berlawanan dari molekul polar, ion-ion padat dikeluarkan dari kisi dan masuk ke dalam cairan. Jika energi [[solvasi]] melebihi [[energi kisi]], perubahan entalpi bersih negatif dari larutan memberikan dorongan termodinamika untuk menghilangkan ion dari posisi mereka di dalam kristal dan larut dalam cairan. Selain itu, [[entropi campuran|perubahan entropi larutan]] biasanya positif untuk zat terlarut padat seperti senyawa ionik, yang berarti kelarutannya meningkat saat suhu meningkat.{{sfn|Brown|2009|p = 422}} Ada beberapa senyawa ionik yang tidak biasa seperti [[serium(III) sulfat]], dimana perubahan entropi ini negatif, karena adanya pengurutan ekstra yang diinduksi dalam air terhadap larutan, dan kelarutannya berkurang seiring dengan suhu.{{sfn|Brown|2009|p = 422}}