Ikatan Ion (Kimia SMA)

Lintasan Energi Pada Atom

Ikatan ion terjadi antara unsur yang memiliki kelebihan elektron bergabung dengan unsur yang membutuhkan elektron. Setiap unsur memiliki kecenderungan memiliki lintasan energi yang stabil  sepeti gas mulia dalam golongan 8A (lihat tabel periodik). Lintasan energi tiap kulit akan terisi dengan aturan Oktet dengan jumlah elektron pada kulit terluar adalah 8 (kecuali Helium).

 

Lintasan energi pada golongan 8 A yang stabil

Misalnya unsur Na (sodium atau natrium) dengan nomor atom 11, memiliki kelebihan 1 elektron pada lintasan energi terluarnya (kulit). Kelebihan 1 elektron pada kulit terluar ini embuat Na dan unsur lain dalam golongan 1A sangat reaktif. Sementara Cl yang masuk dalam golongan VII A dengan nomor atom 17 membutuhkan 1 elektron untuk membuat lintasan energinya menjadi stabil. Pengabungan antara Na dan Cl membuat senyawa NaCl memiliki lintasan energi yang stabil.

 

Ikatan Ion Berdasar Asas AufBau

Asas Aufbau terutama berlaku untuk 18 atom pertama dan mulai tidak konsisten pada atom berikutnya dan juga pada logam transisi. 

Kita dapat menggambarkan atom memiliki beberapa lintasan yang dapat disebut sebagai 'kulit'. 

Ada beberapa jenis 'kulit' yang dapat terisi beberapa orbital yaitu s, p, d, f. Jumlah maksimum tiap kulit adalah: 

s= 2 (n= 1. jumlah orbital = 2n² = 2)

p= 6  (n= 2. jumlah orbital = 2n² = 8, terdiri dari 2 orbital s dan 6 orbital p )

d= 10 ( n= 3. jumlah orbital = 2n² = 18, terdiri dari 2 orbital s, 6 orbital p dan 10 orbital d )

f= 14  (n= 4. jumlah orbital = 2n² = 32, terdiri dari 2 orbital s, 6 orbital p dan 14 orbital f ) 

Urutan mengisi kulit adalah: 

https://id.wikipedia.org/wiki/Konfigurasi_elektron#/media/Berkas:Electron_orbitals.svg

Kita dapat melihat bahwa nomor atom yang terletak di bawah kanan dengan pola: 2,4,10,12, 18 ... adalah nomor atom gas ideal yang kulitnya sudah terisi penuh. Untuk atom golongan lain, kemungkinan ada beberapa kulit yang tidak terisi.

Contohnya kulit terluar Na (3s) hanya terisi 1 elektron sementara pada Cl, kulit terluar (3p) juga terisi 1 elektron. Maka ketika Na memberikan 1 elektron pada Cl, kulit terluar Cl akan memenuhi akturan oktet (3s dan 3 p terisi 8 elektron). 

Bentuk Senyawa Ion

Senyawa ion NaCl ini membentuk kristal ion dalam bentuk kubus dan memiliki sifat yang berbeda dari unsur Na dan Cl. Natrium sangat reaktif, berbentuk padat bereaksi dengan gas Chlorin akan membentuk senyawa Na Cl yang sifatnya sangat berbeda dari unsur pembentuknya.  

NaCl memiliki ikatan ion yang sangat kuat dan susah untuk dipisahkan, sifatnya keras dan getas. Hal ini dapat dilihat dari kristal NaCl. Setiap ion positif akan dikelilingi dengan ion negatif, begitu juga sebaliknya. 

Bentuk kristal NaCl solid pada suhu ruang, memiliki titik leleh yang cukup tinggi (di atas 800C). 

Secara umum ikatan ion yang kuat dalam bentuk solid cenderung membuat senyawa menjadi tidak konduktif karena elektron sudah tidak dapat bergerak. Berbeda ketika senyawa berubah menjadi bentuk cair atau gas, akan ada sifat konduktivitas dan dapat berfungsi menjadi larutan elektrolit yang dapat menghantar listrik. 

Sumber lain: 

• https://www.ruangguru.com/blog/konfigurasi-elektron-dan-diagram-orbital
• https://id.wikipedia.org/wiki/Konfigurasi_elektron
  

Isotop

Definisi

Atom terdiri dari proton, elektron dan neutron, contohnya atom helium pada gambar berikut:

Warna merah elektron, dan bagian tengah yang disebut nukleus mengandung neutron (yg berwarna hijau) dan proton (yg berwarna kuning)

Kadang kadang jumlah elektron dan protonnya sama, tapi neutronnya berbeda. Contohnya:

Nukleus isotop karbon-12 dan karbon-14

Kedua atom ini dinamakan isotop, memiliki jumlah proton yang sama tetapi neutron yang berbeda. 

Kedua unsur ini adalah karbon, tetapi karena jumlah neutronnya berbeda, sifatnya juga tidak sama. 

Karbon-12 atau karbon yang paling umum tidak bersifat radioaktif, sedangkan karbon-14 mengeluarkan gelombang radioaktif beta.

Isotop radio aktif

Isotop radioaktif terjadi ketika nukleusnya (terdiri dari proton dan neutron) tidak stabil dan mengeluarkan energi dalam bentuk radiasi sinar alfa, beta, atau gamma. Sinar alfa menghasilkan 2 muatan positif (proton) dan 2 neutron,  sinar beta 1 muatan negatif (elektron), sementara sinar gama tidak menghasilkan muatan tertentu.

Manfaat Isotop

• Dapat digunakan untuk menentukan umur fosil dengan melihat isotop karbon (C14 carbon dating) (dari fosil dapat ditemukan berapa banyak C 14 yang sudah meluruh dan dibandingkan dengan yang ada pada makhluk hidup, dari situ dapat dihitung berapa lama dia meluruh sehingga ditemukan tahun berapa dia kira kira masih hidup. 

• Melihat bagian organ dalam  manusia (sensor dapat mendeteksi isotop di dalam tubuh)

• Sterilisasi alat medis

• Membersihkan makanan dari bakteri

• Melihat bagian dalam suatu alat atau melihat ketebalan plastik dan logam lembaran 

• Sumber energi di pesawat luar angkasa (plutonium yang meluruh mengeluarkan panas dan diubah menjadi energi listrik

• Keamanan Makanan; mengetahui kadar nitrat dan karbon yang ada pada minyak zaitun, makanan kaleng dan lain lain. 

https://www.britannica.com/science/radioactive-isotope

https://courses.lumenlearning.com/boundless-chemistry/chapter/use-of-isotopes/

https://sciencing.com/isotopes-used-in-biology-13660285.html

Tabel Periodik (Kimia SMA)

Sejarah

Sudah banyak ahli kimia yang ingin membuat table periodik di masa lalu, namun tabel ini baru dapat dibuat oleh Mendeleev dan beberapa ahli kimia lainnya setelah struktur dan konfigurasi atom ditemukan. Mendeleev menemukan beberapa kesamaan sifat fisika dan kimia beberapa unsur yang cenderung berulang ketika beberapa unsur dikelompokkan berdasar massa atom. (Berilium mirip dengan magnesium, boron dengan aluminium). 

Kesamaan Unsur Dalam tabel periodik

Ada banyak unsur yang memiliki kesamaan sifat dan dapat dikelompokkan. Contohnya: 

Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K) adalah unsur yang sangat reaktif dan lunak. 

Helium (He) Neon(Ne) dan Argon (Ar) adalah gas yang tidak reaktif. 

Ketika unsur ini dikelompokkan berdasar jumlah atom, terdapat pola dan pengulangan serta kesamaan sifat fisika dan kimia. 

Urutan unsur berdasar nomor atom

Dari pola ini, terlihat Li, Na, K yang memiliki kesamaan sifat dapat menjadi 1 kelompok (pada tabel periodik menjadi Gol 1, ternyata jumlah elektron pada kulit terluar pada atom ini = 1) , begitu juga dengan He Ne Ar (pada tabel periodik menjadi Gol 8). Dan ternyata 2 golongan ini memiliki perbedaan atom pada kulit terluarnya sebanyak 1 saja.  Atom pada kulit terluar gol 8 semua terisi penuh sementara pada gol 1, hanya ada 1 elektron). 

Pengelompokan unsur ini terus dilakukan dan sampai sekarang sudah terdapat banyak unsur yang baik terdapat di alam dan unsur buatan yang masuk ke dalam tabel periodik. 

Bagian  horizontal dari tabel periodik menyatakan perioda, bagian horizontal menyatakan golongan.   

Dari tabel periodik ini juga dapat dilihat bahwa hampir semua golongan memiliki sifat yang sama sehingga golongan 1 dapat digolongkan menjadi alkali metal yang sangat reaktif, golongan 7 adalah non metal yang sangat reaktif dan golongan 8 adalah gas mulia yang stabil dan tidak reaktif.

Gambar dari https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Periodic_table_large.svg

 

Hampir semua tabel periodik akan menunjukkan data massa dan nomor atom sebuah unsur. Nomor atom menunjukkan jumlah proton dalam atom yang biasanya sama denagn jmlah elektron pada unsur yang tidak bermuatan. Nomor massa kurang lebih adalah jumlah proton dan elektron.

Di alam, tidak semua unsur memiliki massa atom yang sama misalnya Karbon memiliki nomor massa yang berbeda karena memiliki jumlah elektron yang berbeda. Ada yang memiliki jumlah netron 12 dan 14.  Begitu juga dengan Cl, ada Cl dengan nomor massa 35 dan 37, nomor atomnya sama: 17. Ini disebut Isotop.

Isotop unsur Cl

Konfigurasi atom sebuah unsur dalam table periodik

Golongan gas mulia 8A adalah golongan yang sangat tidak reaktif karena memiliki konfigurasi atom yang stabil dengan semua jumlah elektron pada lintasan energi terluar terisi penuh. Nomor atomnya : 2, 10, 18,36, 54,86, 118. Sementara golongan 1A memiliki 1 lebih banyak dari golongan 8A dan golongan 7A lebih sedikit 1 dari golongan 8A. Kita dapat melihat jumlah elektron terluar ini dari struktur Lewis (yang merumuskan teori ikatan valensi atom).

Dari struktur Lewis dapat dilihat bahwa jumlah elektron terluar dari golongan 1A = 1 dan 7A = 7. Konfigurasi atom akan menjelaskan bagaimana unsur dapat bergabung  membentuk ikatan ion atau ikatan kovalen dengan unsur lain.

Contoh soal: 

https://soalkimia.com/soal-sistem-periodik-unsur/