IKATAN KIMIA : ikatan ionik

Apakah materi prayarat sudah Anda ketahui? Bagian ini mengasumsikan bahwa Anda sudah tahu tentang struktur atom dan konfigurasi elektron (Materi sebelumnya tentang Struktur Atom), fitur dasar energi, dan sifat interaksi Coulomb antara muatan. Hal ini juga membantu jika sudah akrab dengan tatanama senyawa dan bilangan oksidasi.

Sebuah ikatan kimia adalah hubungan antara atom. Ketika ikatan kimia terbentuk antara dua atom, pengaturan yang dihasilkan dari dua inti dan elektron-elektronnya memiliki energi yang lebih rendah dari total energi pada atom yang terpisah. Jika energi terendah dapat dicapai dengan transfer lengkap satu atau lebih elektron dari atom satu unsur ke atom unsur yang lain, maka ion terbentuk dan senyawa ini diselenggarakan bersama oleh daya tarik elektrostatik antara keduanya. Atraksi ini disebut ikatan ion. Atom Natrium dan Klorin, misalnya, ikatan bersama ion-ion sebagai padatan natrium klorida, yang terdiri dari ion Na⁺ dan ion Cl^-, memiliki energi yang lebih rendah dari kumpulan atom natrium dan klorin yang terpisah secara luas. Jika energi terendah dapat dicapai dengan berbagi elektron, maka atom berikatan melalui ikatan kovalen dan molekul diskrit terbentuk. Hidrogen dan atom nitrogen berikatan bersama sebagai molekul amonia, NH₃, misalnya, karena gas yang terdiri dari molekul NH₃ memiliki energi yang lebih rendah daripada gas yang terdiri dari jumlah yang sama pada atom nitrogen dan hidrogen yang terpisah. Jenis ketiga dari ikatan kimia adalah ikatan logam, di mana sejumlah besar kation yang diselenggarakan bersama oleh "lautan" elektron. Sebagai contoh sepotong tembaga terdiri dari tumpukan ion tembaga yang diselenggarakan bersama oleh lautan elektron, yang masing-masing berasal dari salah satu atom dalam sampel. Ikatan logam secara lebih rinci dalam Bagian lain.

Perubahan energi yang bertanggung jawab untuk pembentukan ikatan terjadi ketika elektron valensi atom (elektron di kulit terluarnya) pindah ke lokasi baru. Oleh karena itu, pembentukan ikatan tergantung pada struktur elektronik atom yang dibahas dalam Bagian Struktur Atom.

IKATAN IONIK
Model ionik, mendeskripsikan ikatan dalam hal ion, sangat cocok untuk menggambarkan senyawa biner yang terbentuk dari unsur logam, terutama logam blok s, dan unsur non-logam. Padatan ionik adalah perakitan kation dan anion yang ditumpuk bersama-sama dalam sebuah array biasa. Natrium klorida, ion natrium bergantian/selang-seling dengan ion klorida (gambar 2.1), dan sejumlah besar ion malah dibebankan berbaris dalam tiga dimensi. Padatan ionik adalah contoh padatan kristal, atau padatan yang terdiri dari atom, molekul, atau ion yang ditumpuk bersama-sama dalam pola yang teratur. Kita mengeksplorasi pola-pola ini dalam Bagian lain; di sini kita berkonsentrasi pada perubahan elektron valensi yang menyertai pembentukan ion dan energetika pembentukan padatan ionik.

                                                                   Gambar 2.1

Ion yang dibentuk Unsur

Ketika sebuah atom dari unsur logam di blok s membentuk kation (kehilangan elektron mengikuti konfigurasi gas mulianya), secara umum, inti yang memiliki konfigurasi elektron luar ns²np⁶, yang disebut oktet elektron. Misalnya, natrium ([Ne] 3s¹) membentuk Na⁺ yang memiliki konfigurasi elektron yang sama seperti neon, [Ne]. Ion Na⁺ tidak bisa kehilangan lebih elektron dalam reaksi kimia, karena energi ionisasi elektron inti terlalu tinggi. Hidrogen kehilangan elektron untuk membentuk proton. Lithium ([He]2S¹) dan berilium ([He]2s²) kehilangan s-elektronnya (mengikuti konfigurasi helium sebagai duplet) sepasang elektron dengan konfigurasi 1s², ketika mereka menjadi Li⁺ dan Be²⁺. Beberapa konfigurasi elektron khas atom dan ionnya yang terbentuk ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Demikian juga, ketika atom logam di sebelah kiri blok p di Periode 2 dan 3 kehilangan elektron valensi, mereka membentuk ion dengan konfigurasi elektron gas mulia sebelumnya. Aluminium, [Ne]3s²3p¹, misalnya, membentuk Al³⁺ dengan konfigurasi yang sama seperti neon, [Ne] ([He]2s²2p⁶. Namun, ketika unsur-unsur logam dalam periode 4 dan periode berikutnya kehilangan s- dan p-elektron, mereka meninggalkan inti gas mulia dikelilingi oleh semua tambahan, subkulit lengkap d-elektron. misalnya, gallium membentuk Ga³⁺ dengan konfigurasi [Ar] 3d¹⁰. d-elektron dari atom blok p yang mencengkeram erat dengan inti dan, dalam banyak kasus, tidak bisa lepas.

Di blok d, energi dari (n - l) d-orbital terletak di bawah energi dari orbital ns. Oleh karena itu, ns-elektron yang lepas pertama, diikuti oleh sejumlah variabel (n - 1) d-elektron. Misalnya, untuk mendapatkan konfigurasi ion Fe, kita mulai dari konfigurasi atom Fe, [Ar]3d⁶4s², dan melepas tiga elektron dari itu. Dua elektron dilepas adalah 4s-elektron. Elektron ketiga berasal dari 3d-subkulit memberikan [Ar] 3d⁵.

Banyak unsur logam dalam blok p dan d, memiliki atom yang dapat kehilangan sejumlah variabel elektron. Seperti yang kita lihat dalam Bagian struktur atom, efek lembam-pasangan menyiratkan bahwa unsur-unsur yang tercantum bisa kehilangan baik mereka valensi p-elektron sendiri atau semua p- valensi dan s-elektronnya. Unsur-unsur ini dan logam blok d dapat membentuk senyawa yang berbeda, seperti timah (II) oksida (SnO) dan timah (IV) oksida, (SnO₂). Kemampuan unsur membentuk ion dengan muatan yang berbeda disebut variabel valensi.

Unsur non logam jarang kehilangan elektron dalam reaksi kimia karena energi ionisasi mereka terlalu tinggi. Namun, atom bukan logam dapat memperoleh cukup elektron untuk menyelesaikan kulit valensi dan membentuk anion dengan konfigurasi oktet yang sesuai dengan konfigurasi gas mulia berikutnya (1s² dalam kasus ion hidrida, H^-). H tidak mendapatkan lebih banyak elektron, karena setiap elektron tambahan harus diakomodasi dalam kulit berenergi yang lebih tinggi. Untuk membentuk anion monoatomik, kita menambahkan cukup elektron untuk melengkapi kulit valensi. Misalnya, nitrogen memiliki lima elektron valensi, (1) sehingga tiga elektron yang diperlukan untuk mencapai konfigurasi gas mulia, yaitu neon. Oleh karena itu, akan menjadi ion N^3-. (2) Perhatikan bahwa dalam setiap kasus ion memiliki konfigurasi elektron gas mulia berikutnya.
Untuk memprediksi konfigurasi elektron dari anion monoatomik, menghilangkan elektron terluar dalam urutan np, ns, dan (n-1)d; untuk anion monoatomik, tambahkan elektron sampai konfigurasi gas mulia berikutnya telah tercapai. Hasil transfer elektron membentuk oktet (atau duplet) elektron dalam kulit valensi pada setiap atom: unsur logam mencapai oktet (atau duplet) oleh hilangnya elektron dan non logam mencapainya dengan menambah elektron valensi.