Apa itu ion, dan bagaimana memprediksi muatannya?

Atom itu netral, ion tidak

Atom memiliki proton bermuatan positif di dalam inti dan elektron bermuatan negatif di sekelilingnya. Dalam atom netral, jumlahnya sama, sehingga muatannya saling meniadakan. Atom natrium memiliki 11 proton dan 11 elektron, jadi muatan totalnya nol.

Dalam reaksi kimia, inti tidak berubah, tetapi elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain. Jika sebuah atom akhirnya memiliki jumlah elektron yang berbeda dari jumlah protonnya, atom itu bermuatan total dan disebut ion. Kamu dapat menemukan muatannya dengan satu pengurangan: muatan = proton − elektron.

Kation dan anion

Ketika atom melepas elektron, jumlah protonnya lebih banyak daripada elektronnya, sehingga muatannya positif. Ion positif disebut kation. Natrium melepas 1 elektron: 11 proton − 10 elektron = +1, jadi ionnya adalah Na⁺. Magnesium melepas 2 elektron: 12 proton − 10 elektron = +2, ditulis Mg²⁺.

Ketika atom menerima elektron, jumlah elektronnya lebih banyak daripada protonnya, sehingga muatannya negatif. Ion negatif disebut anion. Klorin menerima 1 elektron: 17 proton − 18 elektron = −1, jadi ionnya adalah Cl⁻. Oksigen menerima 2 elektron: 8 proton − 10 elektron = −2, ditulis O²⁻.

Untuk menulis muatan, letakkan angka lebih dahulu dan tanda kedua, sebagai pangkat: Mg²⁺, bukan Mg⁺². Jika muatannya 1, angkanya dihilangkan, seperti pada Na⁺ dan Cl⁻.

Mengapa atom menerima atau melepas elektron

Atom paling stabil dengan kulit terluar penuh, seperti gas mulia. Elektron natrium tersusun 2, 8, 1. Melepas satu elektron terluarnya menyisakan 2, 8, susunan yang sama seperti neon. Menerima 7 elektron justru akan membutuhkan energi jauh lebih besar, jadi natrium melepas 1.

Klorin tersusun 2, 8, 7. Menerima hanya 1 elektron memberinya 2, 8, 8, sama seperti argon. Secara umum, logam hanya memiliki sedikit elektron terluar dan cenderung melepasnya, membentuk kation, sedangkan nonlogam memiliki banyak elektron terluar dan cenderung menerima lebih banyak, membentuk anion.

Memprediksi muatan dari golongan

Untuk unsur golongan utama, tabel periodik memberitahumu muatan yang biasa. Logam golongan 1 membentuk ion +1 (Li⁺, Na⁺, K⁺), logam golongan 2 membentuk ion +2 (Mg²⁺, Ca²⁺), dan aluminium, di golongan 13, membentuk Al³⁺.

Di sisi kanan, hitunglah berapa banyak elektron yang dibutuhkan setiap atom untuk mencapai 8. Unsur golongan 15 memiliki 5 elektron terluar dan membutuhkan 3 lagi, sehingga membentuk ion −3 (N³⁻). Unsur golongan 16 membutuhkan 2 lagi dan membentuk ion −2 (O²⁻, S²⁻), dan unsur golongan 17 membutuhkan 1 lagi dan membentuk ion −1 (F⁻, Cl⁻, Br⁻). Gas mulia sudah memiliki kulit penuh, sehingga muatannya 0. Karbon dan silikon di golongan 14 biasanya berbagi elektron, bukan membentuk ion sederhana.

Banyak logam transisi dapat membentuk lebih dari satu ion. Besi membentuk Fe²⁺ dan Fe³⁺, dan tembaga membentuk Cu⁺ dan Cu²⁺. Namanya memakai angka Romawi untuk menunjukkan muatan: besi(II) berarti Fe²⁺ dan besi(III) berarti Fe³⁺.

Menamai ion dan menggabungkannya

Kation mempertahankan nama unsurnya: Na⁺ adalah ion natrium dan Ca²⁺ adalah ion kalsium. Anion beratom tunggal mengubah akhirannya menjadi -ida: klorin menjadi klorida (Cl⁻), oksigen menjadi oksida (O²⁻), belerang menjadi sulfida (S²⁻), dan nitrogen menjadi nitrida (N³⁻).

Dalam senyawa, muatan positif dan negatif harus berjumlah nol. Na⁺ dan Cl⁻ seimbang satu banding satu, menghasilkan NaCl, garam dapur. Kalsium klorida membutuhkan dua ion Cl⁻ untuk setiap Ca²⁺, jadi rumusnya CaCl₂. Aluminium oksida membutuhkan dua ion Al³⁺ (+6 totalnya) dan tiga ion O²⁻ (−6 totalnya), jadi rumusnya Al₂O₃.