Kimia anorganik: senyawa, mineral & kompleks

Sederhana · Fase A–C · SD kelas 1–6 (IPAS)

Bumi Indonesia kaya bahan tambang. Batuan dan tanah tersusun atas mineral, yaitu zat padat alami dengan susunan tertentu:

• Timah dari Bangka Belitung, nikel dari Sulawesi dan Maluku, tembaga dan emas dari Papua.
• Batu kapur untuk semen dan kapur tulis.
• Garam dari tambak di pantai.

Dari mineral, manusia mengambil logam dan membuat banyak benda: kaleng, kabel, baterai, dan bahan bangunan. Karat pada pagar besi juga contoh senyawa anorganik: besi bergabung dengan oksigen dari udara dengan bantuan air.

Standar · Fase D · SMP kelas 7–9 (IPA)

Senyawa anorganik umumnya tidak berkerangka karbon–hidrogen. Kelompok pentingnya:

• Oksida: senyawa unsur dengan oksigen. Oksida logam bersifat basa (CaO), oksida nonlogam bersifat asam (CO₂, SO₂).
• Asam (H₂SO₄, HNO₃), basa dan hidroksida (NaOH, Ca(OH)₂), serta garam hasil keduanya.
• Garam dikelompokkan menurut anionnya: halida (klorida: garam dapur), sulfat (gips), nitrat (sendawa), karbonat (batu kapur), fosfat (tulang), dan sulfida (galena).

Banyak garam mengikat air dalam kristalnya (hidrat): terusi CuSO₄·5H₂O berwarna biru dan menjadi putih bila airnya diuapkan.

Mineral yang cukup kaya logam untuk ditambang disebut bijih: kasiterit (SnO₂) untuk timah, hematit dan magnetit untuk besi, bauksit untuk aluminium, galena untuk timbal, dan pirit yang sering disangka emas.

Lanjutan · Fase E–F · SMA kelas 10–12 (Kimia)

Tata nama:

• Senyawa ion biner: kation + anion berakhiran -ida (natrium klorida, kalsium oksida). Logam dengan beberapa bilangan oksidasi memakai sistem Stock: besi(II) oksida FeO, besi(III) oksida Fe₂O₃.
• Senyawa kovalen biner: awalan mono-, di-, tri-, tetra-, penta- (karbon dioksida, dinitrogen tetroksida, belerang heksafluorida).
• Asam oksi dan anionnya: asam sulfat/sulfat (S +6), asam sulfit/sulfit (S +4); asam perklorat, klorat, klorit, hipoklorit untuk klorin +7, +5, +3, +1.

Sifat oksida mengikuti tabel periodik: oksida logam alkali dan alkali tanah basa, oksida nonlogam asam, sedangkan Al₂O₃ dan ZnO amfoter (larut dalam asam maupun basa kuat). Contoh reaksi: SO₃ + H₂O → H₂SO₄, CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Kimia golongan: logam alkali bereaksi hebat dengan air; halogen yang lebih atas mendesak halida di bawahnya (Cl₂ + 2KBr); gas mulia sangat stabil, walaupun xenon dapat membentuk senyawa seperti XeF₄.

Logam transisi: memiliki beberapa bilangan oksidasi, senyawanya sering berwarna, bersifat magnetik, dan banyak yang menjadi katalis (Fe pada proses Haber, V₂O₅ pada proses kontak). Senyawa koordinasi terdiri atas ion logam pusat dan ligan: [Cu(NH₃)₄]²⁺ biru tua, sisplatin sebagai obat kanker, heme pada hemoglobin.

Industri kimia anorganik Indonesia antara lain pupuk (amonia, urea), asam sulfat, soda kaustik dari klor-alkali, semen, serta pengolahan bijih timah dan nikel.

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Teori medan kristal: dalam medan ligan oktahedral, lima orbital d terpecah menjadi t₂g (lebih rendah) dan e_g (lebih tinggi) dengan selisih Δₒ. Ligan medan kuat (CN⁻, CO) memberi Δₒ besar dan kompleks spin rendah; ligan medan lemah (I⁻, Cl⁻, H₂O) memberi spin tinggi (deret spektrokimia). Warna kompleks berasal dari transisi d–d yang menyerap cahaya berenergi Δₒ; sifat magnetik mengikuti jumlah elektron tak berpasangan. Ion d¹⁰ seperti Zn²⁺ tidak berwarna.

Isomer kompleks: geometri (cis/trans) dan optis; sisplatin (cis) aktif sebagai antikanker sedangkan isomer trans-nya tidak. Efek kelat: ligan polidentat seperti EDTA membentuk kompleks yang jauh lebih stabil karena entropi, dipakai pada titrasi kompleksometri dan pengobatan keracunan logam.

Kimia golongan utama: hubungan diagonal (Li–Mg, Be–Al, B–Si), efek pasangan inert (Tl⁺, Pb²⁺, Bi³⁺ lebih stabil daripada bilangan oksidasi grup), dan senyawa kekurangan elektron (boran, BF₃ sebagai asam Lewis).

Kimia bioanorganik: besi pada heme dan protein Fe–S, magnesium pada klorofil, seng pada karbonat anhidrase, kobalt pada vitamin B12.

Metalurgi dan industri: pirometalurgi (reduksi dengan karbon di tanur tinggi), hidrometalurgi (pelindian asam bertekanan tinggi bijih nikel laterit), elektrometalurgi (Hall–Héroult), serta proses Ostwald (oksidasi amonia menjadi asam nitrat dengan katalis Pt–Rh). Masing-masing punya tantangan energi dan limbah yang menjadi ranah kimia hijau.