Ion (Contoh Ion, Kation, Anion, Senyawa Ionik, dan Kisi Kristal Ion)

Ion adalah atom atau molekul yang bermuatan listrik, dapat positif maupun negatif.

• Ion bermuatan negatif disebut anion, terjadi karena atom atau molekul menangkap elektron, satu atau lebih.
• Ion yang bermuatan positif disebut kation, terjadi karena atom atau molekul melepaskan satu atau lebih elektron.

Ion yang terdiri dari satu atom disebut ion tunggal, dan ion yang terdiri dari dua atom atau lebih disebut ion poliatom. Kation dan anion bergabung dalam proporsi yang tertentu dan tetap untuk membentuk senyawa ionik yang netral.

Contoh Ion (Kation dan Anion)

Garam dapur (natrium klorida) merupakan contoh bergabungnya kation Na+ dengan anion Cl–. Beberapa nama anion dan kation tercantum pada tabel di bawah ini.

Senyawa yang terbentuk dari ion-ion disebut sebagai senyawa ionik. Kation dan anion bergabung dengan perbandingan tertentu untuk menghasilkan senyawa ionik yang netral. Agar dapat dihasilkan senyawa ionik yang netral, muatan negatif pada anion jumlahnya harus sama dengan muatan positif pada kation.

Contoh pembentukan senyawa ionik diperlihatkan oleh tabel berikut.

Contoh Senyawa Ionik

Kation (ion positif) dan anion (ion negatif) dapat bergabung membentuk senyawa ion yang disebut senyawa ionik. Senyawa ionik dapat menghantarkan listrik. Contoh yang paling sederhana adalah senyawa natrium klorida atau garam dapur yang terdiri dari ion Na+ dan ion Cl-.

Ion Na+ dan ion Cl- akan tarik-menarik membentuk suatu senyawa NaCl (garam dapur) karena terdiri dari dua buah muatan listrik yang berlawanan. Untuk menguraikan senyawa NaCl ini menjadi unsur-unsur pembentuknya dapat dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik ke dalam lelehan natrium klorida (NaCl) sehingga NaCl ini akan terurai menjadi ion Na+ dan ion Cl-.

Bagaimanakah pembentukan ion natrium dan ion klorida?

Atom natrium (Na) memiliki 11 proton dan 11 elektron. Atom natrium melepaskan 1 elektron sehingga atom natrium kekurangan elektron atau kelebihan proton. Oleh karena itu atom natrium berubah menjadi ion natrium (Na+).

Atom klor (Cl) memiliki 17 proton dan 17 elektron. Atom Cl menerima 1 elektron sehingga atom Cl kelebihan elektron atau membentuk ion klorida (Cl–). Ion Na+ dan ion Cl¯ ini berikatan membentuk senyawa NaCl.

Atom Na mempunyai 11 elektron, ion Na kekurangan satu elektron sehingga muatannya positif (+1).

Atom Cl mempunyai 17 elektron, agar menjadi stabil harus menerima satu elektron sehingga muatannya negatif (-1).

Apakah semua zat dapat menghasilkan ion? Ternyata tidak. Bila gula dilarutkan dalam air, molekul-molekul gula tersebut tidak terurai menjadi ion tetapi hanya melarut. Senyawa seperti ini dinamakan senyawa molekul.

Pada awal abad ke-19, Dalton mengungkapkan bahwa partikel terkecil dari materi adalah atom. Pada pertengahan abad ke-19, banyak hasil penelitian yang menunjukkan bahwa banyak zat tidak disusun oleh atom melainkan oleh partikelpartikel bermuatan yang disebut ion. Ukuran partikel ini adalah sekitar ukuran atom dan molekul.

Contoh: orang sudah mengenal bahwa lelehan garam dan larutan garam dalam air dapat menghantarkan listrik. Dalam peristiwa tersebut, muatan listrik mengalir dengan cara yang berbeda dibandingkan dalam logam. Dalam logam, muatan listrik dibawa oleh elektron. Sebaliknya, dalam lelehan garam atau larutan garam dalam air, muatan listrik dibawa oleh ion-ion (ion positif dan negatif).

Dengan demikian, partikel terkecil dari materi tidak hanya berbentuk atom dan molekul, tetapi juga dapat berbentuk ion. Muatan elektron merupakan jumlah muatan terkecil yang disebut sebagai muatan dasar (e). Muatan ion adalah satu kali atau beberapa kali muatan dasar tersebut. Karena itu, muatan ion hanya dituliskan dengan angka satu atau kelipatan dari muatan tersebut. Logam-logam membentuk ion-ion bermuatan positif (kation). Ion-ion unsur bukan logam sebagian besar membentuk ion bermuatan negatif (anion).

Atom-atom dalam keadaan netral mengandung muatan positif dan negatif yang sama jumlahnya. Atom-atom tersebut berubah menjadi ion saat menerima atau melepaskan elektron.

Apakah suatu ion bermuatan satu atau beberapa kali dari muatan dasar dapat diperkirakan dari letak unsur yang bersangkutan dalam sistem periodik unsur?

Ion-ion logam alkali (IA) selalu membentuk ion-ion bermuatan positif satu, misalnya ion litium (Li+), ion natrium (Na+), dan ion kalium (K+). Ion-ion logam alkali tanah (IIA) memiliki muatan positif dua, misalnya ion kalsium (Ca²+) dan magnesium (Mg²+).

Seperti halnya ion-ion dari unsur logam, ion-ion dari unsur bukan logam dapat diperkirakan muatannya berdasarkan letak unsur tersebut dalam sistem periodik unsur. Ion-ion dari unsur golongan halogen (VIIA) selalu bermuatan negatif satu, yaitu ion fluorida (F–), ion klorida (Cl–), ion bromida (Br–), dan ion iodida (I–). Ion-ion dari golongan VIA, seperti oksigen membentuk ion bermuatan negatif dua, oksida (O₂–) atau belerang yang juga membentuk ion bermuatan negatif dua, sulfida (S²–). Dari unsur golongan VA, orang mengenal unsur nitrogen yang mampu membentuk ion bermuatan negatif tiga, nitrida (N³–). Adapun unsur-unsur golongan gas mulia VIIIA tidak membentuk ion.

Di samping ion yang berasal dari satu buah atom unsur (monoatom), terdapat pula ion yang berasal dari gabungan dua atau lebih atom unsur yang berbeda (poliatom). Misalnya, ion sulfat bermuatan negatif dua (SO4²–), ion nitrat bermuatan negatif satu (NO₃–), ion asetat bermuatan negatif satu (CH₃COO–), ion amonium yang bermuatan positif satu (NH₄+), dan ion hidroksil yang bermuatan negatif satu (OH–).

Zat-zat yang tersusun atas ion memiliki muatan listrik netral. Hal ini disebabkan oleh jumlah muatan positif dan negatif yang sama. Contoh: natrium klorida (NaCl) tersusun atas ion natrium yang bermuatan positif satu dan ion klor yang bermuatan negatif satu dalam perbandingan 1 : 1, magnesium klorida (MgCl₂) tersusun atas ion magnesium yang bermuatan positif dua dan dua ion klor yang bermuatan negatif satu dalam perbandingan jumlah ion magnesium dan jumlah ion klor = 1 : 2. Dengan demikian, jumlah muatan positif yang berasal dari ion magnesium sama dengan jumlah muatan negatif yang berasal dari ion-ion klor.

Dalam aluminium klorida (AlCl₃), satu ion aluminium yang bermuatan positif tiga dinetralkan oleh tiga ion klor yang bermuatan negatif satu.

Kisi Kristal Ion

Antara ion-ion positif dan negatif yang menyusun suatu garam saling tarik-menarik satu dengan lainnya membentuk kisi kristal. Kisi kristal ini beragam jenisnya, bergantung pada macam perbandingan ukuran ion positif dan negatif yang berikatan. Berikut ini digambarkan salah satu model kisi kristal dari senyawa garam dapur atau natrium klorida (NaCl).

Pada diatas terlihat bahwa satu ion natrium dikelilingi oleh enam ion klor. Sebaliknya, satu ion klor dikelilingi oleh enam ion natrium. Keteraturan ini dimiliki oleh setiap ion natrium dan ion klor. Dengan demikian, kedua ion tersebut tidak membentuk molekul melainkan membentuk suatu kisi kristal.

Tiap-tiap ion tetap berada pada tempatnya. Ini bisa menjelaskan mengapa padatan garam dapur tidak dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan lelehannya dapat menghantarkan arus listrik. Ketika natrium klorida (NaCl) dilarutkan dalam air maka kisi kristal NaCl akan terurai membentuk ion natrium dan ion klor. Kedua ion tersebut akan berinteraksi dengan molekul air, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Ion-ion yang bermuatan berlawanan ini memiliki gaya tarik listrik yang kuat. Ikatan kimia yang terjadi karena gaya tarik listrik ini disebut ikatan ion. Senyawa yang terbentuk karena adanya ikatan ion disebut senyawa ion. Adanya gaya tarik yang kuat ini bisa menjelaskan mengapa garamgaram atau senyawa ion umumnya memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi, jauh lebih tinggi dari zat-zat yang tersusun atas molekul-molekul.