Senyawa ionik: Perbedaan revisi

10 bita ditambahkan ,  1 tahun yang lalu
k
namun (di tengah kalimat) → tetapi
k
k (namun (di tengah kalimat) → tetapi)
[[Berkas:Sodium-chloride-3D-ionic.png|jmpl|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, namuntetapi 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, namuntetapi merupakan bagian dari jaringan tiga dimensi kontinu; ini biasanya dalam [[struktur kristal]].
 
Senyawa ionik yang mengandung [[ion hidrogen]] (H<sup>+</sup>) diklasifikasikan sebagai [[asam]], sedangkan yang mengandung ion basa [[hidroksida]] (OH<sup>−</sup>) atau [[oksida]] (O<sup>2−</sup>) diklasifikasikan sebagai basa. Senyawa ionik tanpa ion-ion di atas juga dikenal sebagai [[garam (kimia)|garam]] dan dapat terbentuk melalui [[reaksi asam basa]]. Senyawa ionik juga dapat dihasilkan dari ion konstituennya melalui penguapan [[pelarut]]nya, [[presipitasi]], [[pembekuan]], [[reaksi zat padat]]<!--solid-state reaction route-->, atau reaksi [[transfer elektron]] logam [[Deret reaktivitas|reaktif]] dengan nonlogam reaktif, seperti gas [[halogen]].
[[Berkas:X-ray spectrometer, 1912. (9660569929).jpg|jmpl|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, namuntetapi 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>
 
Kontributor utama pengembangan perlakuan teoretis struktur kristal ion adalah [[Max Born]], [[Fritz Haber]], [[Alfred Landé]], [[Erwin Madelung]], [[Paul Peter Ewald]], dan [[Kazimierz Fajans]].{{sfn|Pauling|1960|p = 505}} Prediksi born tentang energi kristal berdasarkan asumsi konstituen ionik, yang menunjukkan hubungan yang baik dengan pengukuran termokimia, selanjutnya mendukung asumsi tersebut.<ref name=sherman/>
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 [[titik beku]]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, namuntetapi 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}}
 
{{See also|cacat kristalografi}}
Dalam kristal ionik, biasanya akan ada beberapa titik cacat, namuntetapi untuk mempertahankan elektronetralitas, cacat ini hadir berpasangan.<ref name=":3">{{Cite journal|title = Point defects in ternary ionic crystals|url = http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0079678665900099|journal = Progress in Solid State Chemistry|pages = 265–303|volume = 2|doi = 10.1016/0079-6786(65)90009-9|first = Hermann|last = Schmalzried}}</ref> [[Cacat Frenkel]] terdiri dari kekosongan kation yang dipasangkan dengan interstisi kation dan dapat dihasilkan di manapun dalam ruah kristal,<ref name=":3" /> terjadi paling umum pada senyawa dengan bilangan koordinasi rendah dan kation yang jauh lebih kecil daripada anion.<ref name=Prakash/> [[Cacat Schottky]] terdiri dari satu kekosongan masing-masing jenis, dan dihasilkan pada permukaan kristal,<ref name=":3" /> terjadi paling umum pada senyawa dengan bilangan koordinasi tinggi dan bila anion dan kation memiliki ukuran yang sama.<ref name=Prakash>{{cite book|last1=Prakash|first1=Satya|title=Advanced inorganic chemistry|date=1945|publisher=S. Chand & Company Ltd.|location=New Delhi|isbn=978-81-219-0263-2|page=554}}</ref> Jika kation memiliki beberapa kemungkinan [[tingkat oksidasi]], maka memungkinkan terjadi kekosongan kation untuk mengkompensasi kekurangan elektron pada lokasi kation dengan bilangan oksidasi lebih tinggi, menghasilkan [[senyawa non-stoikiometri]].<ref name=":3" /> Kemungkinan non-stoikiometri lainnya adalah pembentukan [[pusat-F]], elektron bebas yang menempati kekosongan anion.{{sfn|Kittel|2005|page=376}} Bila senyawa memiliki tiga atau lebih komponen ionik, semakin banyak jenis cacat yang mungkin terjadi.<ref name=":3" /> Semua titik cacat ini dapat dihasilkan melalui vibrasi termal dan memiliki konsentrasi [[Kesetimbangan termodinamik|kesetimbangan]]. Oleh karena mereka boros energi, namuntetapi bermanfaat secara entropis, mereka terjadi dalam konsentrasi yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi. Setelah terbentuk, pasangan cacat ini dapat berdifusi secara terpisah satu sama lain, dengan melompat antar situs kisi. Mobilitas cacat ini adalah sumber fenomena transportasi paling banyak dalam kristal ionik, termasuk difusi dan {{ill|konduktivitas ionik benda padat|en|Ionic conductivity (solid state)}}.<ref name=":3" /> Ketika kekosongan bertabrakan dengan interstisi (Frenkel), mereka dapat bergabung kembali dan saling memusnahkan. Demikian pula kekosongan akan hilang saat mereka mencapai permukaan kristal (Schottky). Cacat pada struktur kristal umumnya memperluas [[Konstanta kisi|parameter kisi]], mengurangi keseluruhan densitas kristal.<ref name=":3" /> Cacat juga menghasilkan ion di lingkungan lokal yang berbeda, yang menyebabkan mereka mengalami [[Teori medan kristal|simetri medan kristal]] yang berbeda, terutama dalam kasus kation berbeda yang bertukar situs kisi.<ref name=":3" /> Hal ini menghasilkan [[Deret spektrokimia|pemisahan]] [[Orbital atom|orbital elektron-d]] yang berbeda, sehingga penyerapan optik (dan tentu saja warna) dapat berubah seiring dengan konsentrasi defek.<ref name=":3" />
 
== Sifat-sifat ==
 
[[Berkas:SolubilityVsTemperature-id.svg|jmpl|ka|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]], namuntetapi 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}}
 
=== Konduktivitas listrik ===
Identitas kimia dari ion yang ditambahkan juga penting dalam banyak kegunaan. Misalnya, senyawa yang mengandung [[fluorida]] dilarutkan untuk memasok ion fluorida pada [[fluoridasi air]].<ref name=Reeves>{{vcite web |title=Water fluoridation: a manual for engineers and technicians |author=Reeves TG |url=http://www.cdph.ca.gov/certlic/drinkingwater/Documents/Fluoridation/CDC-FluoridationManual-1986.pdf |format=PDF |accessdate=2016-01-18 |publisher=Centers for Disease Control |year=1986 }}</ref>
 
Senyawa ion padat telah lama digunakan sebagai pigmen cat, dan tahan terhadap pelarut organik, namuntetapi peka terhadap keasaman atau kebasaan.<ref>{{cite book|last1=Satake|first1=M|last2=Mido|first2=Y|title=Chemistry of Colour|date=1995|publisher=Discovery Publishing House|isbn=978-81-7141-276-1|page=230|url=https://books.google.com/books?id=FA4hOk5KJBgC&lpg=PA230&ots=4wpC5lAywl&pg=PA230#v=onepage}}</ref> Sejak 1801 [[piroteknisi]] telah menggambarkan dan banyak menggunakan senyawa ionik yang mengandung logam sebagai sumber warna dalam kembang api.{{sfn|Russell|2009|page=14}} Di bawah panas yang hebat, elektron dalam ion logam atau molekul kecil dapat tereksitasi.{{sfn|Russell|2009|page=82}} Elektron ini kemudian kembali ke keadaan berenergi lebih rendah, dan melepaskan cahaya dengan karakteristik spektrum warna dari spesies yang ada.{{sfn|Russell|2009|pages=108–117}}{{sfn|Russell|2009|pages=129–133}}
 
Dalam kimia, senyawa ionik sering digunakan sebagai prekursor untuk sintesis zat padat suhu tinggi.<ref>{{cite book|last1=Xu|first1=Ruren|first2=Wenqin|last2=Pang|first3=Qisheng|last3=Huo|title=Modern inorganic synthetic chemistry|date=2011|publisher=Elsevier|location=Amsterdam|isbn=978-0-444-53599-3|page=22}}</ref>
Menurut [[tata nama]] yang direkomendasikan oleh [[IUPAC]], senyawa ionik dinamai sesuai komposisi mereka, bukan strukturnya.{{sfn|IUPAC|2005|p=68}} Dalam kasus yang paling sederhana dari senyawa ionik biner tanpa ambiguitas yang mungkin timbul berkenaan dengan muatan dan [[stoikiometri]]nya, nama umum ditulis menggunakan dua kata.{{sfn|IUPAC|2005|p=70}} Nama kation (nama unsur yang tidak dimodifikasi untuk kation monatomik) muncul lebih dulu, diikuti dengan nama anion.{{sfn|IUPAC|2005|p=69}}<ref name=Kotz>{{cite book |last1=Kotz |first1= John C.|last2= Treichel|first2= Paul M|last3 = Weaver|first3 = Gabriela C.|title= Chemistry and Chemical Reactivity|edition=Sixth|date= 2006|publisher= Thomson Brooks/Cole|location= Belmont, CA|isbn=0-534-99766-X |oclc= |page= 111}}</ref> Sebagai contoh, {{chem|MgCl|2}} diberi nama [[magnesium klorida]], dan {{chem|Na|2|SO|4}} diberi nama [[natrium sulfat]] ({{chem|SO|4|2−}}, [[sulfat]], adalah contoh [[ion poliatomik]]). Untuk mendapatkan [[rumus empiris]] dari nama-nama ini, stoikiometrinya dapat disimpulkan dari muatan ionnya, dan persyaratan netralitas muatan keseluruhan.
 
Jika ada beberapa kation dan/atau anion yang berbeda, awalan multiplikasi (''di-'', ''tri-'', ''tetra-'',&nbsp;...) sering diperlukan untuk menunjukkan komposisi relatif,{{sfn|IUPAC|2005|pages=75–76}} dan kation kemudian anion dicantumkan dalam urutan sesuai abjad.{{sfn|IUPAC|2005|p=75}} Sebagai contoh, {{chem|KMgCl|3}} diberi nama [[kalium magnesium triklorida]] untuk membedakannya dari {{chem|K|2|Mg|Cl|4}}, [[dikalium magnesium tetraklorida]]<ref>{{cite journal|last1=Gibbons|first1=Cyril S.|last2=Reinsborough|first2=Vincent C.|last3=Whitla|first3=W. Alexander|title=Crystal Structures of K<sub>2</sub>MgCl<sub>4</sub> and Cs<sub>2</sub>MgCl<sub>4</sub>|journal=Canadian Journal of Chemistry|date=January 1975|volume=53|issue=1|pages=114–118|doi=10.1139/v75-015}}</ref> (perhatikan bahwa baik dalam rumus empiris dan nama tertulis, kation muncul dalam urutan abjad, namuntetapi urutannya bervariasi antara keduanya karena [[Lambang (kimia)|lambang]] untuk [[kalium]] adalah K).{{sfn|IUPAC|2005|p=76}} Bila salah satu ion sudah memiliki awalan multiplikatif dalam namanya, digunakan awalan multiplikatif alternatif (''bis-'', ''tris-'', ''tetrakis-'',&nbsp;...).{{sfn|IUPAC|2005|pages=76–77}} Sebagai contoh, {{chem|Ba(BrF|4|)|2}} diberi nama [[barium bis(tetrafluoridobromat)]].{{sfn|IUPAC|2005|p=77}}
 
Senyawa yang mengandung satu atau lebih unsur yang dapat berada dalam berbagai muatan/[[tingkat oksidasi]] akan memiliki stoikiometri yang bergantung pada keadaan oksidasi yang ada, untuk memastikan netralitas secara keseluruhan. Hal ini dapat ditunjukkan dalam nama dengan menentukan tingkat oksidasi dari unsur-unsur yang ada, atau muatan ionnya.{{sfn|IUPAC|2005|p=77}} Karena risiko ambiguitas dalam mengalokasikan tingkat oksidasi, IUPAC lebih memilih indikasi langsung jumlah muatan ionik.{{sfn|IUPAC|2005|p=77}} Ini ditulis sebagai bilangan bulat dalam [[angka arab]] diikuti oleh tanda (...&nbsp;, 2−, 1−, 1+, 2+,&nbsp;...) dalam tanda kurung secara langsung setelah nama kation (tanpa spasi yang memisahkannya).{{sfn|IUPAC|2005|p=77}} Sebagai contoh, {{chem|FeSO|4}} diberi nama [[besi(II) sulfat|besi(2+) sulfat]] (dengan muatan 2+ pada ion [[fero|{{chem|Fe|2+}}]] yang menyeimbangkan muatan 2− pada ion sulfat), sedangkan {{chem|Fe|2|(SO|4|)|3}} dinamakan [[Besi(III) sulfat|besi(3+) sulfat]] (karena dua ion besi di setiap [[unit formula]] masing-masing memiliki muatan 3+, untuk menyeimbangkan muatan 2− pada masing-masing tiga ion sulfat).{{sfn|IUPAC|2005|p=77}} [[Tata nama Stock]], masih umum digunakan, menulis [[bilangan oksidasi]] dalam [[angka Romawi]] (...&nbsp;, −II, −I, 0, I, II,&nbsp;...). Jadi contoh yang diberikan di atas masing-masing dinamakan [[besi(II) sulfat]] dan [[besi(III) sulfat]].{{sfn|IUPAC|2005|pp=77–78}} Untuk ion sederhana muatan ion dan bilangan oksidasi identik, namuntetapi untuk ion poliatomik seringkali berbeda. Misalnya, ion [[uranil|uranil(2+)]], {{chem|UO|2|2+}}, memiliki uranium dengan tingkat oksidasi +6, jadi akan disebut ion dioksouranium(VI) dalam tata nama Stok.<ref>{{cite journal|last1=Fernelius|first1=W. Conard|title=Numbers in chemical names|journal=Journal of Chemical Education|date=November 1982|volume=59|issue=11|page=964|doi=10.1021/ed059p964|bibcode=1982JChEd..59..964F}}</ref> Sebuah sistem penamaan yang lebih tua untuk kation logam, juga masih banyak digunakan, menambahkan akhiran ''-o'' dan ''-i'' ke akar [[bahasa Latin]] dari nama tersebut, untuk memberi nama khusus untuk tingkat oksidasi rendah dan tinggi.{{sfn|Brown|2009|page=38}} Misalnya, skema ini menggunakan "fero" dan "feri", masing-masing untuk besi(II) dan besi(III),{{sfn|Brown|2009|page=38}} sehingga contoh yang diberikan di atas secara klasik dinamakan [[besi(II) sulfat|fero sulfat]] dan [[besi(III) sulfat|feri sulfat]].
 
== Lihat juga ==
268.871

suntingan