Senyawa berikut yang termasuk senyawa ion adalah….

Dalam kimia, senyawa ionik adalah senyawa kimia yang tersusun dari ion-ion yang disatukan oleh gaya elektrostatik yang disebut ikatan ionik. Senyawa ini netral secara keseluruhan, tetapi terdiri dari ion bermuatan positif yang disebut kation dan ion bermuatan negatif yang disebut anion. Masing-masing ion bisa berupa ion sederhana seperti natrium [Na+] dan klorida [Cl−] dalam natrium klorida, atau spesies poliatomik seperti ion amonium [NH+4] dan karbonat [CO2−3] dalam amonium karbonat. Masing-masing ion dalam senyawa ionik biasanya memiliki beberapa tetangga terdekat; dengan kata lain bukan tersusun dalam molekul, tetapi tersusun dalam sebuah jaringan tiga dimensi kontinu; ini biasanya dalam struktur kristal.

Senyawa ionik yang mengandung ion hidrogen [H+] diklasifikasikan sebagai asam, sedangkan yang mengandung ion basa hidroksida [OH−] atau oksida [O2−] diklasifikasikan sebagai basa. Senyawa ionik tanpa ion-ion di atas juga dikenal sebagai garam dan dapat terbentuk melalui reaksi asam basa. Senyawa ionik juga dapat dihasilkan dari ion konstituennya melalui penguapan pelarutnya, pengendapan, pembekuan, reaksi zat padat, atau reaksi transfer elektron logam reaktif dengan nonlogam reaktif, seperti gas halogen.

Senyawa ionik biasanya memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi, dan bersifat keras serta rapuh. Sebagai padatan senyawa-senyawa ionik hampir selalu menyekat listrik, tapi saat meleleh atau larut senyawa-senyawa ini menjadi sangat konduktif, karena ion-ionnya menjadi dapat bergerak.

Kata ion berasal dari istilah Yunani ἰόν [ion] [bahasa Indonesia: "sedang pergi"], bentuk neuter kata kerja partisipel kala kini [setara dengan makna "sedang mengerjakan"] dari kata ἰέναι [ienai] "pergi". Istilah ini diperkenalkan oleh fisikawan dan kimiawan Michael Faraday pada tahun 1834 untuk spesies yang tidak dikenal yang berpindah dari satu elektrode ke elektrode lainnya melalui media berair.[1][2]

Pada tahun 1913, struktur kristal natrium klorida ditemukan oleh William Henry Bragg dan William Lawrence Bragg.[3][4][5] Penemuan ini mengungkapkan bahwa terdapat enam tetangga terdekat yang sama untuk masing-masing atom. Hal ini menunjukkan bahwa unsur-unsur tersebut tidak tersusun sebagai molekul atau agregat terbatas, melainkan sebagai jaringan kristal dengan tatanan jarak jauh.[5] Banyak senyawa anorganik lainnya juga dijumpai memiliki ciri struktural yang serupa.[5] Senyawa ini segera digambarkan tersusun dari ion-ion, dan bukan dari atom-atom netral, tetapi hipotesis ini tidak dapat dibuktikan sampai pertengahan 1920-an, yaitu saat dilakukan percobaan refleksi sinar-X [yang mendeteksi kerapatan elektron].[5][6]

Ilmuwan utama yang berperan mengembangkan pengetahuan teoretis tentang struktur kristal ion adalah Max Born, Fritz Haber, Alfred Landé, Erwin Madelung, Paul Peter Ewald, dan Kazimierz Fajans.[7] Born memprediksi energi kristal berdasarkan asumsi bahwa konstituennya adalah ion; hasil prediksi ini cukup cocok dengan pengukuran-pengukuran termokimia, sehingga mendukung asumsi tersebut.[5]

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 elektronegatif membentuk produk ionik.[8] Senyawa-senyawa ini juga dapat disintesis sebagai hasil reaksi antar padatan dalam suhu tinggi.[9]

Jika senyawa ionik larut dalam pelarut, senyawa ini dapat diperoleh sebagai padatan dengan menguapkan pelarutnya dari larutan elektrolit ini.[10] Saat pelarut diuapkan, ion tidak ikut menguap melainkan tetap berada di larutan yang tertinggal, dan bila sudah cukup pekat, terjadilah nukleasi sehingga senyawa ionik tersebut mengkristal. Proses ini terjadi secara luas di alam, dan merupakan cara pembentukan mineral-mineral evaporit.[11] Metode lain untuk mendapatkan kembali senyawa dari larutannya adalah dengan membuat larutan hingga mencapai batas kelarutannya pada suhu tinggi dan kemudian menurunkan suhu sehingga kelarutannya berkurang, larutan tersebut menjadi superjenuh, dan senyawa padat ternukleasi.[10]

Senyawa ion yang tidak larut dapat diendapkan dengan mencampur dua larutan, satu dengan kation dan satu lagi dengan anion di dalamnya. Oleh karena semua larutan bersifat netral secara kelistrikan, kedua larutan yang dicampur juga harus mengandung ion lawan dari muatan yang berlawanan. Untuk memastikan bahwa ion lawan ini tidak mencemari senyawa ionik yang diendapkan, penting untuk dipastikan agar ion lawan tidak ikut mengendap.[12] Jika kedua larutan tersebut menggunakan ion hidrogen dan ion hidroksida sebagai ion lawan, mereka akan bereaksi satu sama lain dalam reaksi asam–basa atau reaksi netralisasi membentuk air.[13] Sebagai alternatif, ion lawan dapat dipilih untuk memastikan bahwa bahkan jika digabungkan dalam satu larutan tunggal, mereka akan tetap larut sebagai ion tribun [en].[12]

Jika pelarutnya adalah air, baik dalam metode penguapan atau reaksi pengendapan, kristal ionik yang terbentuk sering mengandung air kristal, sehingga produk tersebut dikenal sebagai hidrat, dan dapat memiliki sifat kimia yang sangat berbeda.[14]

Lelehan garam cair akan memadat pada pendinginan sampai di bawah titik bekunya.[15] Ini kadang-kadang digunakan untuk sintesis benda padat senyawa ion kompleks dari reaktan padat, yang terlebih dahulu dicairkan bersamaan.[16] Dalam kasus lain, reaktan padat tidak perlu dicairkan, tetapi bisa bereaksi melalui jalur reaksi benda padat. Dalam metode ini, reaktan digiling berulang-ulang sampai halus dan menjadi pasta, kemudian dipanaskan hingga suhu yang memungkinkan difusi ion-ion reaktan yang berdekatan selama campuran reaktan tetap berada dalam oven.[9] Jalur sintesis lainnya menggunakan prekursor padat ion non-volatil dengan rasio stoikiometri yang tepat, yang dipanaskan untuk menghilangkan spesies lainnya.[9]

Dalam beberapa reaksi antara logam yang sangat reaktif [biasanya dari Golongan 1 atau Golongan 2] dan gas halogen yang sangat elektronegatif, atau air, atom-atom dapat diionisasi melalui transfer elektron,[17] sebuah proses yang secara termodinamika dapat dipahami dengan menggunakan siklus Born–Haber.[18]

Artikel utama: Ikatan ionik

Ion dalam senyawa ionik terutama disatukan oleh gaya elektrostatik antar muatan-muatan yang ada di dalamnya, terutama gaya Coulomb, gaya tarik jarak jauh antara muatan negatif anion dan muatan positif kation.[19] Terdapat pula gaya tarik tambahan dari interaksi van der Waals yang hanya menyumbang sekitar 1–2% energi kohesi untuk ion kecil.[20] Ketika sepasang ion terlalu dekat kelopak elektron terluarnya mengalami tumpangsuh [kebanyakan ion sederhana memiliki kelopak tertutup], terjadi gaya tolak jarak pendek[21] akibat prinsip pengecualian Pauli.[22] Keseimbangan antara gaya-gaya tarik dan tolak ini menyebabkan adanya jarak kesetimbangan tertentu yang stabil saat energi potensial berada di titik minimum.[21]

Jika struktur elektron dari kedua badan yang saling berinteraksi dipengaruhi oleh adanya satu sama lain, interaksi kovalen [non-ionik] juga berkontribusi pada energi keseluruhan senyawa yang terbentuk.[23] Senyawa ionik jarang murni ionik, yaitu disatukan hanya dengan gaya elektrostatik. Ikatan antara pasangan paling elektronegatif/elektropositif seperti yang ada pada sesium fluorida menunjukkan tingkat kovalensi yang kecil.[24][25] Sebaliknya, ikatan kovalen antara atom yang tidak sejenis sering menunjukkan pemisahan muatan dan dapat dianggap memiliki sifat ionik sebagian.[23] Keadaan yang menentukan sifat ionik atau kovalen suatu senyawa biasanya dapat dipahami dengan menggunakan aturan Fajans. Aturan ini menggunakan muatan dan ukuran masing-masing ion. Menurut aturan ini, senyawa dengan karakter paling ionik akan memiliki ion positif berukuran besar dengan muatan rendah, yanh terikat pada ion negatif berukuran kecil dengan muatan tinggi.[26] Lebih umum lagi, teori HSAB dapat diterapkan, untuk senyawa dengan karakter paling ionik adalah yang terdiri dari asam kuat dan basa kuat: ion kecil bermuatan sangat tinggi dengan perbedaan elektronegativitas yang tinggi antara anion dan kation.[27][28] Perbedaan dalam elektronegativitas ini berarti bahwa pemisahan muatan dan momen dipol yang dihasilkan, tetap bertahan bahkan ketika ion-ion tersebut bersentuhan [elektron berlebih pada anion tidak ditransfer dan tidak terpolarisasi untuk menetralkan kation].[29]

Ion biasanya tersusun dalam struktur kristal reguler, dengan bentuk bangun yang meminimalkan energi kisi [memaksimalkan daya tarik dan meminimalkan tolakan]. Energi kisi adalah penjumlahan dari interaksi semua situs dengan semua situs lainnya. Untuk ion berbentuk bola yang tak terpolarisasi, energi interaksi elektrostatik dapat dihitung hanya dari muatan dan jarak ion-ion tersebut. Dengan struktur kristal ideal, semua jarak antar penyusun memiliki kaitan geometris dengan jarak terkecil antar inti. Jadi, untuk setiap struktur kristal yang mungkin, gaya elektrostatik total dapat dihitung dari gaya elektrostatik muatan satuan pada jarak tetangga terdekat dengan konstanta perkalian yang disebut konstanta Madelung[21] yang dapat dihitung secara efisien dengan menggunakan penjumlahan Ewald.[30] Bila bentuk yang wajar diasumsikan untuk energi repulsif tambahan, energi kisi total dapat dimodelkan dengan menggunakan persamaan Born–Landé,[31] persamaan Born–Mayer, atau jika tidak ada informasi struktur, menggunakan persamaan Kapustinskii.[32]

Dengan menggunakan model yang lebih sederhana yaitu ion sebagai bola keras yang tak tertembus, susunan anion dalam sistem ini sering dikaitkan dengan pengaturan bola tetal-rapat [close-packed], dengan kation yang menempati interstisi tetrahedral atau oktahedral.[33][34] Bergantung pada perbandingan stoikiometri senyawa ionik yang terlibat, dan bilangan koordinasi [terutama ditentukan oleh rasio jari-jari] kation dan anion, berbagai struktur dapat diamati,[35] dan secara teoretis dirasionalisasi oleh aturan Pauling.[36]