Lompat ke isi

Ion

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Untuk kegunaan lain, lihatIon (disambiguasi).
Ilustrasi grafis dari kation

Ion[1]adalah suatuatomataumolekulyang memilikimuatan listriktotal tidak nol (jumlah totalelektrontidak sama dengan jumlah totalproton).Kationadalah ion bermuatan positif, sedangkananionadalah ion bermuatan negatif. Oleh karena itu, sebuah molekul kation memiliki sebuah proton hidrogen tanpa elektron, sedangkan anion memiliki elektron ekstra. Oleh karena muatan listriknya yang berlawanan, kation dan anion saling tertarik satu sama lain dan mudah membentuksenyawa ionik.

Ion yang hanya berisi satu atom disebution monoatomikatau ion atomik, sementara yang berisi dua atau lebih atom membentuk ion molekuler atauion poliatomik.Dalam hal ionisasi fisik dalam suatu media, misalnya gas, "pasangan ion" tercipta dari tumbukan ion, di mana masing-masing pasangan yang terbentuk mengandung elektron bebas dan ion positif.[2]Ion juga tercipta melalui interaksi kimia, misalnya pelarutangaramdalam cairan, atau dengan cara lain, melewatkanarus searahmelalui larutan penghantar yang melarutkananodemelaluiionisasi.

Sejarah penemuan ion[sunting|sunting sumber]

Kataionberasal daribahasa Yunani:ἰόν,ion,"sedang pergi", kata kerja bentuk sedang daribahasa Yunani:ἰέναι,ienai,"pergi". Istilah ini diperkenalkan oleh fisikawan dan kimiawan InggrisMichael Faradaypada tahun 1834 untuk menyebut spesies tak dikenal yangpergidari satuelektrodeke elektrode lain melalui media berair.[3][4]Faraday tidak mengetahui sifat spesies ini, tetapi ia mengetahui bahwa ketika logam larut ke dalam dan memasuki larutan pada satu elektrode, logam baru muncul dari larutan pada elektrode lainnya; zat tersebut telah bergerak melalui larutan dalam suatu arus. Ion ini membawa materi dari satu tempat ke tempat lain.

Faraday juga memperkenalkan kataanionuntuk ion bermuatan negatif, dankationuntuk ion bermuatan positif. Dalam tatanama Faraday, kation dinamakan demikian karena mereka tertarik kekatodedalam perangkat galvani dan anion dinamakan demikian karena mereka tertarik keanode.

Svante Arrheniusmengajukan penjelasannya, pada disertasinya tahun 1884, bahwa faktanya garam kristal padatterdisosiasimenjadi pasangan partikel bermuatan ketika melarut. Disertasinya ini membuat Arrhenius memperoleh Nobel Kimia tahun 1903.[5]Penjelasan Arrhenius adalah bahwa dalam pembentukan larutan, garam terdisosiasi menjadi ion-ion Faraday. Arrhenius mengusulkan bahwa ion terbentuk meskipun tanpa adanya arus listrik.[6][7][8]

Karakteristik[sunting|sunting sumber]

Ion dalam keadaan mirip gasnya bersifat sangat reaktif dan akan cepat berinteraksi dengan ion yang memiliki muatan berlawanan menghasilkan molekul netral atau garam ionik. Ion juga dihasilkan dalam keadaan cair atau padat ketika garam berinteraksi dengan pelarut (misalnya, air) menghasilkan "ion tersolvasi", yang lebih stabil. Ion-ion bergerak saling menjauhi untuk berinteraksi dengan cairan dengan alasan yang melibatkan perubahanenergidanentropi.Spesies yang terstabilkan ini lebih banyak dijumpai di lingkungan bertemperatur rendah. Contoh umum adalah ion yang terdapat dalam air laut, yang berasal dari garam-garam terlarut.

Seluruh ion memiliki muatan, yang berarti, seperti objek-objek bermuatan lainnya, mereka:

  • tertarik dengan muatan listrik yang berlawanan (positif kepada negatif dan sebaliknya),
  • menolak muatan sejenis
  • ketika bergerak, trayektori (lintasan) mereka dapat dibelokkan olehmedan magnet.

Elektron,karena massanya yang kecil sehingga sifat menempati ruangnya yang besar dianggap sebagaigelombang materi(bahasa Inggris:matter wave). Ini menentukan seluruh ukuran atom dan molekul yang memiliki elektron. Anion (ion bermuatan negatif) lebih besar daripada molekul atau atom induknya, karena kelebihan elektron saling tolak-menolak satu sama lain sehingga menambah ukuran fisik ion, dan ukurannya ditentukan olehawan elektronnya.Dengan demikian, secara umum, kation berukuran lebih kecil daripada atom atau molekul induknya karena ukuran awan elektronnya juga lebih kecil. Kation hidrogen tidak memiliki elektron sama sekali, sehingga hanya memiliki proton tunggal -jauh lebih kecildaripada atom hidrogen.

Anion dan kation[sunting|sunting sumber]

Atom hidrogen(tengah) mengandung sebuahprotondan sebuahelektron.Penghilangan elektron menghasilkan kation (kiri), sementara penambahan elektron menghasilkan anion (kanan). Anion hidrogen, dengan dua awan elektronnya yang renggang, memiliki jari-jari yang lebih besar daripada atom netralnya, yang pada gilirannya jauh lebih besar daripadakationnyayang berupa proton telanjang. Hidrogen hanya membentuk kation bermuatan +1 yang tidak memiliki elektron. Namun, meskipun kation tersebut memiliki satu atau lebih elektron (tidak seperti hidrogen), ukurannya tetap lebih kecil daripada atom atau molekul netralnya.
"Kation" dan "Anion" dialihkan ke halaman ini. Untuk konsep fisika partikel/komputasi kuantum, lihatAnyon.Untuk penggunaan lain, lihatIon (disambiguasi).

Oleh karena muatan listrik pada proton secara besaran adalah sama dengan muatan elektron, muatan listrik netto suatu ion adalah sama dengan jumlah proton dalam ion dikurangi jumlah elektron.

Anion(−), berasal daribahasa Yunani:ἄνω(ánō), yang berarti "naik",[9]adalah ion dengan jumlah elektron lebih banyak daripada proton, menghasilkan muatan netto negatif (karena elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif).[10]

Kation(+), berasal daribahasa Yunani:κάτω(káto), yang berarti "turun",[11]adalah ion dengan jumlah elektron lebih sedikit daripada proton, memberikan muatan positif.[12]

Terdapat dua nama tambahan yang digunakan untuk ion dengan muatan banyak. Misalnya, ion dengan muatan −2 dikenal sebagaidianiondan ion dengan muatan +2 dikenal sebagaidikation.Ion zwitteradalah molekul netral dengan muatan positif dan negatif di beberapa tempat yang berbeda dalam molekul tersebut.[13]

Kation dan anion ditentukan berdasarkanjari-jari iondan keduanya memiliki ukuran yang relatif berbeda: "Kation berukuran kecil, sebagian besar memiliki jari-jari kurang dari 10−10m (10−8cm). Sebaliknya, sebagian besar anion berukuran besar, seperti anion bumi yang paling umum,oksigen.Berdasarkan fakta ini, tampak bahwa sebagian besar ruang padakristalditempati oleh anion dan bahwa kation termuat di dalam ruang-ruang di antaranya. "[14]

Sebuah kation memiliki jari-jari kurang dari 0,8 × 10−10m (0,8 Å) sementara anion memiliki jari-jari yang lebih dari 1,3 × 10−10m (1,3 Å).[15]

Keterjadian alami[sunting|sunting sumber]

Informasi lebih lanjut:Daftar keadaan oksidasi unsur kimia

Ion dialamada di mana-mana dan bertanggung jawab untuk beragam fenomena dari pendaran Matahari hingga keberadaanionosferBumi. Atom dalam keadaan ioniknya dapat memiliki warna yang berbeda dari atom netral, dan dengan demikian penyerapan cahaya oleh ion logam memberikan warnabatu permata.Dalam kimia organik maupun anorganik (termasuk biokimia), interaksi air dan ion sangatlah penting; contohnya adalah energi yang mendorong gangguan adenosin trifosfat (ATP). Bagian berikut menjelaskan konteks di mana fitur ion menonjol; dan disusun sesuai penurunan skala panjang fisik, dari astronomis ke mikroskopis.

Teknologi terkait[sunting|sunting sumber]

Ion dapat disiapkan secara non-kimia menggunakan berbagaisumber ion,biasanya melibatkantegangantinggi atau suhu. Ion digunakan dalam banyak perangkat sepertispektrometer massa,spektrometer emisi optik, akselerator partikel, implanter ion, dan mesin ion.

Sebagai partikel bermuatan yang reaktif, mereka juga digunakan dalampemurnian udaradengan cara mengganggu mikrob, dan pada peralatan rumah tangga sepertidetektor asap.

Oleh karena pensinyalan dan metabolisme dalam organisme dikendalikan oleh gradien ionik yang tepat melintasimembran,gangguan gradien ini berkontribusi terhadap kematian sel. Ini adalah mekanisme umum yang dieksploitasi olehbiosidaalami dan buatan, termasuksaluran iongramisidinadanamfoterisin(fungisida).

Ion anorganik terlarut adalah komponen daripadatan terlarut total,indikatorkualitas airyang dikenal luas.

Deteksi radiasi pengion[sunting|sunting sumber]

Skema bejana ion, menunjukkan pergerakan elektron. Elektron bergerak lebih cepat daripada ion positif karena massanya yang jauh lebih ringan.[2]
Efek longsoran antara dua elektrode. Ionisasi awalnya membebaskan satu elektron, dan masing-masing tumbukan selanjutnya membebaskan elektron lebih banyak, sehingga dua elektron muncul dari masing-masing tumbukan: elektron pengion dan elektron yang dibebaskan.

Efek pengion radiasi pada gas banyak digunakan untuk mendeteksi radiasi seperti partikelalfa,beta,sinargamadansinar-X.Kejadian ionisasi awalnya pada instrumen ini menghasilkan pembentukan suatu "pasangan ion"; ion positif dan elektron bebas, melalui tumbukan ion oleh radiasi pada molekul gas.Bejana ionisasiadalah bentuk paling sederhana detektor ini, dan mengumpulkan semua muatan yang terbentuk melaluiionisasi langsungdi dalam gas yang diaplikasikan melalui medan listrik.[2]

Tabung Geiger-Müllerdanpencacah proporsionalkeduanya menggunakan fenomena yang dikenal sebagai longsoran Townsend (bahasa Inggris:Townsend discharge) untuk melipatgandakan efek dari peristiwa pengion asli dengan menggunakan efek air terjun di mana elektron bebas diberikan energi yang cukup oleh medan listrik untuk melepaskan elektron lebih lanjut melalui tumbukan ion.

Kimia[sunting|sunting sumber]

Notasi[sunting|sunting sumber]

Penulisan muatan[sunting|sunting sumber]

Tiga cara penulisan atombesi(Fe) yang kehilangan dua elektron, dikenal sebagaiferobahasa Inggris:ferrous.

Ketika menulisrumus kimiasebuah ion, muatan nettonya ditulis sebagai superskrip di belakang struktur kimia molekul/atom. Jika muatan netto lebih dari 1, maka nilainya ditulissebelumtanda; yaitu, untuk kation bermuatan ganda ditulis sebagai2+danbukan+2.Untuk muatan tunggal, nilainya tidak perlu ditulis, misalnya kationnatriumditulis sebagaiNa+danbukanbukan Na1+.

Cara alternatif (dan dapat diterima) untuk menunjukkan molekul/atom dengan muatan banyak adalah dengan menuliskan tandanya beberapa kali, ini sering terlihat pada logam transisi. Kimiawan kadang-kadang melingkari tanda muatannya; ini semata-mata kosmetik dan tidak memberikan makna kimia apa-apa. Ketiga penulisanFe2+yang ditunjukkan pada gambar adalah ekivalen.

Ion monoatomik kadang-kadang ditulis dengan angka Romawi; misalnya,Fe2+kadang-kadang ditulis sebagai Fe(II) atau FeII.Bilangan Romawi menunjukkankeadaan oksidasiformalsuatu unsur, sementara angka superskrip menunjukkanmuatan bersihataumuatannetto.Bagaimanapun, kedua notasi tersebut untuk ion monoatomik adalah sama, tetapi angka Romawitidak dapatdigunakan untuk ion poliatomik. Namun, dimungkinkan untuk mencampur notasi untuk pusat logam dengan kompleks poliatomik, seperti ditunjukkan dalam contoh ion uranil.

Campuran notasi bilangan Romawi dan muatan untuk ion uranil. Keadaan oksidasi logam ditunjukkan sebagai superskrip bilangan Romawi sementara muatan seluruh kompleks ditunjukkan sebagai tanda sudut yang disertai angka dan tanda muatan bersih.

Sub-klas[sunting|sunting sumber]

Jika suatu ion mengandungelektron bebas,ia disebut ionradikal.Seperti radikal tak bermuatan, ion radikal sangat reaktif. Ion poliatomik yang mengandung oksigen, seperti karbonat dan sulfat, disebutoksianion(oxyanion). Ion molekular yang mengandung sekurang-kurangnya satu ikatan karbon-hidrogen disebution organik.Jika muatan dalam ion organik secara formal terpusat pada suatu karbon, maka ia disebutkarbokation(jika bermuatan positif) ataukarbanion(jika bermuatan negatif).

Pembentukan[sunting|sunting sumber]

Pembentukan ion monoatomik[sunting|sunting sumber]

Ion monoatomik terbentuk karena atom memperoleh atau kehilangan elektron padakelopak valensinya(kulit elektron paling luar). Cangkang bagian dalam atom diisi dengan elektron yang terikat erat denganinti atomyang bermuatan positif, sehingga tidak berpartisipasi dalam interaksi kimia seperti ini. Proses mendapatkan atau kehilangan elektron dari atom atau molekul netral disebutionisasi.

Atom dapat terionisasi dengan bombardir menggunakanradiasi,tetapi proses ionisasi yang lebih umum dalam ilmukimiaadalah perpindahan elektron antar atom atau molekul. Perpindahan ini biasanya dipicu oleh pembentukan konfigurasi elektron yang stabil ( "cangkang tertutup" ). Atom akan menerima atau melepas elektron tergantung aksi mana yang energinya lebih rendah.

Sebagai contoh, sebuah atomnatrium,Na, memiliki sebuah elektron pada kelopak valensinya, mengitari 2 kelopak stabil yan masing-masing berisi 2 dan 8 elektron. Oleh karena kelopak yang terisi penuh ini sangat stabil, maka atom natrium cenderung kehilangan kelebihan elektronnya dan memperoleh konfigurasi stabil, menjadi kation natrium melalui proses

Na →Na++e−

Sebaliknya, sebuah atomklorin,Cl, memiliki 7 elektron pada kelopak valensinya, hanya kekurangan satu elektron untuk terisi penuh 8 elektron dan menjadi stabil. Oleh karena itu, atom klorin cenderungmenerimakelebihan elektron dan memperoleh konfigurasi stabil 8 elektron, menjadi anion klorida melalui proses:

Cl +e−→Cl−

Kecenderungan ini yang menyebabkan natrium dan klorin mengalami reaksi kimia, yang mana "kelebihan" elektron dipindahkan dari natrium ke klorin, membentuk kation natrium dan anion klorida. Dengan muatan yang berlawanan, kation dan anion ini membentukikatan ionikdan bergabung untuk membentuknatrium klorida,NaCl, yang lebih umum dikenal sebagai garam dapur.

Na++Cl−→ NaCl

Pembentukan ion poliatomik dan molekular[sunting|sunting sumber]

Petapotensial elektrostatikion nitrat(NO−3). Kelopak 3-dimensi menggambarkan daerahisopotensial.

Ion poliatomik dan molekular sering kali terbentuk karena menerima atau kehilangan ion elemental seperti proton,H+,dalam molekul netral. Sebagai contoh, ketikaamonia,NH3,menerima proton,H+—suatu proses yang disebutprotonasi—ia membentuk ionamonium,NH+4.Amonia dan amonium memiliki jumlah elektron yang sama, begitu pulakonfigurasi elektronnya,tetapi amonium memiliki kelebihan proton yang menjadikannya bermuatan positif.

Amonia dapat juga kehilangan sebuah elektron sehingga bermuatan positif, membentuk ionNH•+3.Namun, ion ini tidak stabil, karena memilikikelopak valensiyang tidak lengkap di sekeliling atom nitrogen, sehingga membuatnya menjadi ionradikalyang sangat reaktif.

Mengingat ion radikal tidak stabil, ion poliatomik dan molekular biasanya terbentuk melalui penangkapan atau pelepasan ion elemental sepertiH+,dan bukannya menangkap atau melepas elektron. Hal ini memungkinkan molekul memiliki konfigurasi elektron yang stabil meskipun muatan listriknya berubah.

Potensial ionisasi[sunting|sunting sumber]

Artikel utama:Potensial ionisasi

Energiyang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron pada tingkat energi terendahnya dari suatu atom atau molekul gas dengan muatan listrik paling sedikit disebutpotensial ionisasi,atauenergi ionisasi.Energi ionisasi kensuatu atom adalah energi yang diperlukan untuk membebaskan elektron kensetelah elektronn − 1pertama telah dilepaskan.

Setiap energi ionisasi yang berturut-turut lebih besar daripada yang terakhir. Kenaikan yang sangat besar terjadi setelah blokorbital atomapapun kehabisan elektron. Berdasarkan alasan ini, ion cenderung terbentuk dengan cara yang meninggalkan blok dengan orbital penuh. Misalnya, natrium memiliki satuelektron valensipada kelopak terluarnya, sehingga bentuk terionisasi biasanya dijumpai dengan kehilangan satu elektron, sebagaiNa+.Di sisi lain tabel periodik, klorin memiliki tujuh elektron valensi, sehingga dalam bentuk terionisasi biasanya dijumpai dengan kelebihan satu elektron, sebagaiCl−.Sesium memiliki energi ionisasi terendah dari semua unsur sementara helium yang tertinggi.[16]Secara umum, energi ionisasilogamjauh lebih rendah daripada energi ionisasinonlogam,sehingga, secara umum, logam akan kehilangan elektron membentuk ion bermuatan positif, sementara nonlogam akan memperoleh elektron membentuk ion bermuatan negatif.

Ikatan ionik[sunting|sunting sumber]

Artikel utama:Ikatan ionik

Ikatan ionikadalah suatuikatan kimiayang muncul dari tarik menarik antara ion-ion yang bermuatan berlawanan. Ion dengan muatan sejenis saling tolak menolak, sedangkan yang bermuatan berlawanan saling tarik menarik. Oleh karena itu, ion biasanya tidak berdiri sendiri, tapi terikat dengan ion yang bermuatan berlawanan membentukkisi kristal.Senyawa yang terbentuk disebutsenyawa ionik,dan terikat olehikatan ionik.Dalam senyawa ionik terdapat jarak karakteristik antara ion-ion yang bertetangga, yang merupakan sumber penentuan ekstensi spasial danjari-jari ionion individu.

Jenis ikatan ionik yang paling umum terlihat pada senyawa logam dan nonlogam (kecualigas mulia,yang jarang membentuk senyawa kimia). Logam dikarakterisasi dengan memiliki sejumlah kecil elektron yang melebihi konfigurasi elektronik kelopak tertutup yang stabil. Dengan demikian, mereka memiliki kecenderungan kehilangan elektron ekstra ini untuk mencapai konfigurasi yang stabil. Sifat ini dikenal sebagaielektropositivitas.Nonlogam, sebaliknya, dicirikan memiliki konfigurasi elektron kekurangan sedikit elektron untuk mencapai konfigurasi stabil. Oleh karena itu, mereka memiliki kecenderungan untuk menarik elektron untuk mencapai konfigurasi stabil. Kecenderungan ini dikenal sebagaielektronegativitas.Ketika logam yang sangat elektropositif digabungkan dengan nonlogam yang sangat elektronegatif, kelebihan elektron dari atom logam dipindahkan ke atom logam yang kekurangan elektron. Reaksi ini menghasilkan kation logam dan anion nonlogam, yang saling tertarik satu sama lain membentukgaram.

Ion-ion umum[sunting|sunting sumber]

Kation-kation umum[17]
Nama umum Rumus Nama historis
Kation sederhana
Aluminium Al3+
Barium Ba2+
Berilium Be2+
Kalsium Ca2+
Kromium(III) Cr3+
Tembaga(I) Cu+ kupro
Tembaga(II) Cu2+ kupri
Hidrogen H+
Besi(II) Fe2+ fero
Besi(III) Fe3+ feri
Timbal(II) Pb2+ plumbo
Timbal(IV) Pb4+ plumbi
Litium Li+
Magnesium Mg2+
Mangan(II) Mn2+
Raksa(II) Hg2+ merkuri
Kalium K+
Perak Ag+ argento
Natrium Na+
Stronsium Sr2+
Timah(II) Sn2+ stano
Timah(IV) Sn4+ stani
Seng Zn2+
Kation poliatomik
Amonium NH+4
Hidronium H3O+
Raksa(I) Hg2+2 merkuro
Anion umum[17]
Nama formal Rumus Nama lain
Anion sederhana
Azida N−3
Bromida Br−
Klorida Cl−
Fluorida F−
Hidrida H−
Iodida I−
Nitrida N3−
Oksida O2−
Sulfida S2−
Oksoanion (Ion poliatomik)[17]
Karbonat CO2−3
Klorat ClO−3
Kromat CrO2−4
Dikromat Cr2O2−7
Dihidrogen fosfat H2PO−4
Hidrogen karbonat HCO−3 bikarbonat
Hidrogen sulfat HSO−4 bisulfat
Hidrogen sulfit HSO−3 bisulfit
Hidroksida OH−
Hipoklorit ClO−
Monohidrogen fosfat HPO2−4
Nitrat NO−3
Nitrit NO−2
Perklorat ClO−4
Permanganat MnO−4
Peroksida O2−2
Fosfat PO3−4
Sulfat SO2−4
Sulfit SO2−3
Superoksida O−2
Tiosulfat S2O2−3
Silikat SiO4−4
Metasilikat SiO2−3
Aluminium silikat AlSiO−4
Anion dari asam organik
Asetat CH3COO− etanoat
Format HCOO− metanoat
Oksalat C2O2−4 etanadioat
Sianida CN−

Lihat juga[sunting|sunting sumber]

 Portal Kimia

Referensi[sunting|sunting sumber]

  1. ^"Ion"entry inCollins English Dictionary.
  2. ^abcKnoll, Glenn F (1999).Radiation detection and measurement(edisi ke-3rd). New York: Wiley.ISBN0-471-07338-5.
  3. ^Michael Faraday (1791-1867).UK:BBC.
  4. ^"Online etymology dictionary".Diakses tanggal2011-01-07.
  5. ^"The Nobel Prize in Chemistry 1903".www.nobelprize.org.
  6. ^Harris, William; Levey, Judith, ed. (1975).The New Columbia Encyclopedia(edisi ke-4th). New York City:Columbia University.hlm.155.ISBN0-231035-721.
  7. ^McHenry, Charles, ed. (1992).The New Encyclopædia Britannica.1(edisi ke-15). Chicago:Encyclopædia Britannica, Inc.hlm. 587.ISBN085-229553-7.
  8. ^Cillispie, Charles, ed. (1970).Dictionary of Scientific Biography(edisi ke-1). New York City:Charles Scribner's Sons.hlm. 296–302.ISBN0-684101-122.
  9. ^Oxford University Press(2013)."Oxford Reference: OVERVIEW anion".oxfordreference.com.
  10. ^University of Colorado Boulder(November 21, 2013)."Atoms and Elements, Isotopes and Ions".colorado.edu.
  11. ^Oxford University Press(2013)."Oxford Reference: OVERVIEW cation".oxfordreference.com.
  12. ^Douglas W. Haywick, Ph.D.;University of South Alabama(2007–2008)."Elemental Chemistry"(PDF).usouthal.edu.
  13. ^Purdue University(November 21, 2013)."Amino Acids".purdue.edu.
  14. ^Frank Press& Raymond Siever (1986)Earth,14th edition, page 63,W. H. Freeman and CompanyISBN0-7167-1743-3
  15. ^Linus Pauling(1960)Nature of the Chemical Bond,hlm. 544, padaGoogle Books
  16. ^Chemical elements listed by ionization energy.Lenntech.com
  17. ^abc"Common Ions and Their Charges"(PDF).
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Ion&oldid=26030653"