Ion & senyawa ion

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

Garam dapur tersusun atas dua jenis partikel yang bermuatan listrik: natrium yang bermuatan positif dan klorida yang bermuatan negatif. Partikel bermuatan seperti ini disebut ion.

Muatan yang berlawanan saling tarik, seperti kutub magnet. Karena itu ion natrium dan ion klorida tersusun rapi membentuk kristal garam yang berbentuk kubus kecil.

Saat garam dilarutkan, ion-ionnya bebas bergerak di dalam air. Air garam dapat menghantarkan listrik, sedangkan air gula tidak, karena gula tidak membentuk ion. Minuman isotonik juga berisi ion seperti natrium dan kalium untuk mengganti yang keluar bersama keringat.

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

Atom netral menjadi ion bila melepas atau menerima elektron sampai kulit terluarnya penuh seperti gas mulia:

• Kation (+): logam melepas elektron valensinya. Golongan 1 → +1 (Na⁺, K⁺), golongan 2 → +2 (Mg²⁺, Ca²⁺), aluminium → Al³⁺.
• Anion (−): nonlogam menerima elektron. Golongan 17 → −1 (Cl⁻), golongan 16 → −2 (O²⁻, S²⁻).

Ion poliatom adalah gugus atom yang bermuatan: NH₄⁺, OH⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻, PO₄³⁻.

Besar muatan ion ditulis di kanan atas lambangnya: angka lalu tanda, misalnya Ca²⁺ dan PO₄³⁻ (muatan 1 cukup ditulis + atau −).

Menulis rumus senyawa ion: jumlah muatan positif harus sama dengan jumlah muatan negatif. Ca²⁺ dan Cl⁻ → CaCl₂; Al³⁺ dan O²⁻ → Al₂O₃; NH₄⁺ dan SO₄²⁻ → (NH₄)₂SO₄. Nama: kation dulu, lalu anion: natrium klorida, kalsium karbonat, amonium sulfat.

Senyawa ion yang larut atau meleleh menghantarkan listrik karena ion-ionnya bergerak; zat seperti ini disebut elektrolit. Jelajahi semua ion, rumus, dan contoh senyawanya di penjelajah ion.

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

Konfigurasi elektron ion: Na⁺ = [Ne] (isoelektronik dengan neon), Cl⁻ = [Ar]. Logam transisi melepas elektron 4s lebih dulu: Fe²⁺ = [Ar] 3d⁶, Fe³⁺ = [Ar] 3d⁵. Jumlah elektron sebuah ion = jumlah proton − muatan; untuk SO₄²⁻: 16 + 4 × 8 + 2 = 50 elektron.

Ukuran: kation lebih kecil dari atomnya (kehilangan kulit terluar), anion lebih besar (tolakan elektron bertambah). Dalam deret isoelektronik O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺, jari-jari mengecil seiring naiknya muatan inti.

Tata nama: logam dengan beberapa muatan memakai angka Romawi (sistem Stock): besi(II) sulfat, tembaga(II) oksida. Anion oksi: nitrat/nitrit, sulfat/sulfit, klorat/hipoklorit.

Aturan kelarutan (umum): garam golongan 1, amonium, nitrat, dan asetat larut; klorida, bromida, iodida larut kecuali Ag⁺, Pb²⁺; sulfat larut kecuali Ba²⁺, Pb²⁺, (Ca²⁺ sedikit); karbonat, fosfat, sulfida, dan hidroksida kebanyakan sukar larut kecuali golongan 1 dan amonium.

Uji ion memanfaatkan pengendapan dan warna: Cl⁻ + Ag⁺ → AgCl putih, SO₄²⁻ + Ba²⁺ → BaSO₄ putih, Fe³⁺ + OH⁻ → endapan cokelat, serta uji nyala untuk Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cu²⁺. Persamaan yang hanya memuat ion yang bereaksi disebut persamaan-ion-bersih; ion lain adalah ion-penonton.

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Kestabilan senyawa ion ditentukan energi-kisi, yang diperkirakan dengan siklus Born–Haber (sublimasi logam, ionisasi, disosiasi dan afinitas elektron nonlogam) atau persamaan Kapustinskii: sebanding dengan z⁺z⁻/(r⁺ + r⁻). Kelarutan adalah hasil persaingan energi kisi dengan entalpi hidrasi ion; ion kecil bermuatan tinggi (Li⁺, Mg²⁺, Al³⁺) sangat kuat terhidrasi.

Aturan Fajans: kation kecil bermuatan tinggi memolarisasi anion besar yang mudah terpolarisasi, sehingga ikatan menjadi sebagian kovalen (AlCl₃ lebih kovalen daripada NaCl; AgI kurang larut daripada AgF). Teori HSAB menambahkan bahwa asam keras (Mg²⁺, Al³⁺) menyukai basa keras (F⁻, O²⁻), sedangkan asam lunak (Ag⁺, Hg²⁺) menyukai basa lunak (I⁻, S²⁻).

Ion kompleks terbentuk saat ligan menyumbangkan pasangan elektron kepada ion logam: [Cu(NH₃)₄]²⁺, [Fe(CN)₆]⁴⁻. Tetapan pembentukannya yang besar menjelaskan mengapa ferosianida tidak melepas sianida bebas.

Dalam larutan, ion bergerak di medan listrik dengan mobilitas yang berbeda (H⁺ dan OH⁻ sangat cepat karena mekanisme Grotthuss), dasar konduktometri. Pada konsentrasi tinggi perilakunya tidak ideal dan dinyatakan dengan aktivitas a = γ·c, dengan koefisien aktivitas γ dari teori Debye–Hückel.