Ikatan ion

Setiap ion natrium dalam kristal garam punya tepat enam tetangga klorida, semuanya berjarak 282 pm.

Amati butiran garam dapur dengan kaca pembesar dan banyak di antaranya berupa kubus mungil. Bentuk itu petunjuk tentang apa yang terjadi di dalamnya. Natrium klorida tidak tersusun dari molekul-molekul terpisah. Ia adalah kisi tiga dimensi yang teratur dari ion natrium dan ion klorida, berselang-seling ke segala arah, dan kubus yang kamu lihat adalah kisi itu yang berulang jutaan kali.

Memberi dan menerima elektron

Atom natrium punya 11 elektron dengan susunan 2, 8, 1. Satu elektron terluarnya terikat lemah, jadi natrium bisa melepasnya dan tinggal memiliki kulit penuh seperti neon. Dengan 11 proton tetapi hanya 10 elektron, ia menjadi ion positif, Na⁺. Atom klorin punya 17 elektron dengan susunan 2, 8, 7, kurang satu dari kulit penuh. Ia mengambil satu elektron dan menjadi Cl⁻, dengan 18 elektron seperti argon. Keelektronegatifan natrium 0.93 dan klorin 3.16. Dengan selisih selebar itu, elektron tidak dipakai bersama; elektron berganti pemilik.

Muatan yang berlawanan saling menarik, dan tarikan itulah ikatan ion. Ikatan ini tidak mengarah ke satu arah. Setiap Na⁺ menarik setiap Cl⁻ di sekitarnya, dan setiap Cl⁻ menarik setiap Na⁺. Cara paling stabil untuk menyusunnya adalah susunan garam batu yang ditunjukkan model: setiap ion punya enam tetangga bermuatan berlawanan, di atas, bawah, kiri, kanan, depan, dan belakang, saling membentuk sudut 90°. Jarak antarpusat yang bertetangga adalah 282 pm, setengah dari rusuk kubus berulang yang panjangnya 564 pm.

Menulis rumus

Karena tidak ada molekul terpisah, rumus senyawa ion hanya menyatakan perbandingan ion. NaCl berarti satu natrium untuk setiap klorin. Muatannya harus seimbang menjadi nol. Magnesium membentuk Mg²⁺, jadi butuh dua ion klorida: MgCl₂. Aluminium membentuk Al³⁺ dan oksigen membentuk O²⁻; bilangan bulat terkecil yang menyeimbangkan +3 dan −2 adalah dua aluminium dan tiga oksigen, Al₂O₃. Logam golongan 1 membentuk ion 1+, golongan 2 membentuk 2+, nonlogam golongan 17 membentuk 1−, dan golongan 16 membentuk 2−.

Pengaruh ikatan ion pada sifat zat

Setiap ion dipegang oleh banyak tetangga, jadi memisahkan kristal membutuhkan banyak energi. Natrium klorida meleleh pada 801 °C, jauh lebih panas daripada oven dapur. Garam padat tidak menghantarkan listrik, karena ion-ionnya terkunci di tempat. Lelehkan atau larutkan dalam air, maka ion-ion bisa bergerak, sehingga cairannya menghantarkan listrik. Kristal ion juga rapuh. Pukul kristal garam dengan keras dan satu lapisan bergeser; tiba-tiba muatan sejenis saling berhadapan, tolak-menolak, dan kristal terbelah di sepanjang bidang datar.

Ukuran ion tidak sama dengan atom asalnya. Kehilangan kulit terluarnya membuat natrium menyusut menjadi jari-jari ion sekitar 102 pm, sedangkan elektron tambahan membuat klorida membengkak menjadi sekitar 181 pm. Dalam tampilan pengisi ruang, ion klorida hijau yang besar mengisi sebagian besar ruang dan ion natrium ungu yang kecil berada di celah-celah di antaranya.

Saat garam larut dalam air, kisinya terurai satu ion demi satu ion. Molekul air berkerumun di sekitar setiap ion: ujung oksigen yang sedikit negatif menghadap ion Na⁺ dan ujung hidrogen yang sedikit positif menghadap ion Cl⁻. Dikelilingi seperti ini, ion-ion menjauh dari kristal dan menyebar di dalam air. Karena ion terlarut bisa bergerak, air asin menghantarkan listrik, salah satu alasan mengapa peralatan listrik dan air laut merupakan campuran berbahaya. Kamu akan melihat mengapa molekul air punya ujung bermuatan di unit tentang kepolaran.