A. DEFINISI
ION
Ion adalah atom atau molekul yang jumlah elektron
totalnya tidak sama dengan jumlah protonnya, yang menyebabkan atom atau molekul
itu menjadi bermuatan negatif atau positif. Anion adalah ion yang memiliki
elektron lebih banyak dari pada proton. Kelebihan ini mengakibatkan ion menjadi
bermuatan negatif. Kation ion yang jumlahnya lebih sedikit dari jumlah proton.
Kekurangan elektron ini menyebabkan ion menjadi bermuatan positif.
B. IONISASI
Sedangkan untuk ionisasi adalah proses fisika dari
proses fisika dari pengubahan atom atau molekul menjadi sebuah ion dengan
menambahkan atau menyingkirkan partikel bermuatan seperti elektron. Proses
ionisasi berlangsung secara berbeda bergantung pada produk yang akan dihasikan,
ion yang bermuatan positif atau ion yang bermuatan negatif. Ion bermuatan
positif dihasilkan ketika sebuah elektron yang terikat pada atom(atau molekul)
menyerap cukup energi untuk lepas dari potensial listrik yang mengikatnya. Energi
ini mengakibatkan elektron terlepas dari ikatan atom dan menjadi elektron
bebas. Energi yang dibutuhakan untuk proses
ini disebut eergi ionisasi atau potensial energi.
Ion bermuatan
negatif dihasilkan ketika elektron bebas bertumbukan dengan atom. Kemudian atom
ini terperangkap dalam lapisan potensial listrik atom tertentu dan melepas
kelebihan energi akibat proses tumbukan. http://www.anneahira.com/energi-ionisasi.htm
B.1. Mendefinisikan energi ionisasi
pertama
Definisi
Energi ionisasi pertama merupakan
energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar (paling mudah lepas)
dari satu mol atom dalam wujud gas untuk menghasilkan satu mol ion gas dengan
muatan 1+.
Hal ini lebih mudah dipahami dalam bentuk
simbol.
Pada penggambaran di atas, energi ionisasi
pertama diartikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan perubahan
per mol X.
1.
Yang perlu diperhatikan pada persamaan di
atas
Simbol wujud zat – (g) – penting. Pada
saat anda membahas energi ionisasi, unsurnya harus dalam wujud gas.
Energi ionisasi dinyatakan dalam
kJ mol-1 (kilojoules per mole). Nilainya bervariasi
dari 381 (yang sangat rendah) hingga 2370 (yang sangat tinggi).
Semua unsur memiliki energi
ionisasi pertama – bahkan atom yang tidak membentuk ion positif pada tabung
reaksi. Helium (E.I pertama = 2370 kJ mol-1) secara normal
tidak membentuk ion positif karena besarnya energi yang diperlukan untuk
melepaskan satu elektron.
2.
Pola energi ionisasi pertama pada tabel periodik
20 unsur pertama
Energi ionisasi pertama
menunjukkanperiodicity. Itu artinya bahwa energi ionisasi
bervarisi dalam suatu pengulangan jika anda bergerak sepanjang tabel periodik.
Sebagai contoh, lihatlah pola dari Li ke Ne, dan kemudian bandingkan dengan
pola yang sama dari Na ke Ar.
Variasi pada energi ionisasi pertama ini
dapat dijelaskan melalui struktur dari atom yang terlibat.
3.
Faktor yang mempengaruhi energi ionisasi
Energi ionisasi merupakan ukuran energi
yang diperlukan untuk menarik elektron tertentu dari tarikan inti. Energi
ionisasi yang tinggi menunjukkan tarikan antara elektron dan inti yang kuat.
Besarnya tarikan dipengaruhi oleh:
3.1.Muatan
inti
Makin banyak proton dalam inti, makin
positif muatan inti, dan makin kuat tarikannya terhadap elektron.
3.2.Jarak
elektron dari inti
Jarak dapat mengurangi tarikan inti dengan
cepat. Elektron yang dekat dengan inti akan ditarik lebih kuat daripada yang
lebih jauh.
3.3.Jumlah
elektron yang berada diantara elektron terluar dan inti
Perhatikan atom natrium, dengan struktur
elektron 2, 8, 1 (tak ada alasan mengapa anda tak dapat menggunakan notasi ini
jika ini sangat membantu!)
ika elektron terluar mengarah ke
inti, tidak akan terlihat oleh inti dengan jelas. Antara elektron terluar dan
inti ada dua lapis elektron pada tingkat pertama dan kedua. Pengaruh 11 proton
pada inti natrium berkurang oleh adanya 10 elektron yang lebih dalam. Oleh
karena itu elektron terluar hanya merasakan tarikan bersih kira-kira 1+ dari
pusat. Pengurangan tarikan inti terhadap elektron yang lebih dalam disebut
dengan penyaringan (screening) atauperlindunga (shielding).
4.
Apakah elektron berdiri sendiri dalam
suatu orbital atau berpasangan dengan elektron lain
Dua elektron pada orbital yang sama
mengalami sedikit tolakan satu sama lain. Hal ini mengurangi tarikan inti,
sehingga el ektron yang berpasangan dapat dilepaskan dengan lebih mudah dari
yang anda perkirakan.
5.
Menjelaskan pola pada sebagian unsur-unsur
pertama
Hidrogen memiliki
struktur elektron 1s1. Merupakan atom yang sangat
kecil, dan elektron tunggalnya dekat dengan inti sehingga dapat tertarik dengan
kuat. Tidak ada elektron yang menyaring tarikan dari inti sehingga energi
ionisasinya tinggi (1310 kJ mol-1).
Helium memiliki
struktur 1s2. Elektron dilepaskan dari orbital yang sama seperti
pada contoh hidrogen. Elektronnya dekat dengan inti dan tidak tersaring. Energi
ionisasinya (2370 kJ mol-1) lebih besar
dari hidrogen, karena elektronnya ditarik oleh dua proton pada inti, bukan satu
seperti pada hidrogen.
Anda dapat membayangkan elektron
seperti merasakan tarikan bersih +1 dari pusat (3 proton dikurangi oleh dua
elektron 1s2 electrons).
Jika anda membandingkan litium
dengan hidrogen (bukan dengan helium), elektron hidrogen juga mengalami tarikan
1+ dari inti, tetapi pada litium jaraknya lebih jauh. Energi ionisasi pertama
litium turun menjadi 519 kJ mol-1 sedangkan
hidrogen 1310 kJ mol-1.
Energi yang dilepas dalam keadaan gas untuk mengikat elektron menjadi
ion negatif, misalnya atom iodium membentuk ion iodium
I(g) + e à I-
(g) DH = - A
kJ/mol
Afinitas elektron I adalah –A kJ/mol. Karena melepas energi maka
afinitas elektronya bertanda negatif, semakin besar energi yang dilepaskan
semakin negatif harga afinitas elektronnya dan semakin mudah membentuk ion
negatif. Harga afinitas elektron secara tidak langsung dapat ditentukan dengan
menggunakan lingkar born haber. Penetapan afinitas elektron ditentukan
berdasarkan energi kisi dab data termodenamika laianya. Contoh: pembentukan
kristal NaCl dapat dirumuskan sebagai berikut:
AE=+Hf +S + 1/2D + EI – U
AE = afinitas elektron
Hf = Kalor pembentukan NaCl(s)
S = Eneri Sublimasi Na(s)
D =Energi disosiasi Cl2(g)
EI = Energi ionisasi Na(g)
U = Energi kisi NaCl(s)
Energi kisi sangat penting dalam proses pelarutan suatu senyawa
ion. Jika harga energi kisi besar dan tidak dapat diimbangi oleh kalor hidrasi,
maka suatu senyawa sukar melarut.
C. ENERGI LINGKAR BORN HABER
Untuk mengetahui aliran energi pada lingkar Born Haber kita dapat
menggunakan Hukum Hess:
Hukum Hess menyatakan bahwa,
“entalpi suatu reaksi tidak dipengaruhi
oleh jalannya reaksi akan tetapi hanya tergantung pada keadaan awal dan keadaan
akhir. Jadi untuk menentukan entalpi suatu reaksi kita bisa memperolehnya
dengan mengambil semua jalan yang tersedia”
Artinya untuk menentukan entalpi
suatu reaksi tunggal maka kita bisa mengkombinasi beberapa reaksi sebagai
“jalan” untuk menentukan entalpi reaksi tunggal tersebut. Hasil akhir yang akan
kita peroleh akan menunjukkan nilai yang sama.
Sebagai contoh:
Entalpi pembentukan NO2 dapat kita
cari dari reaksi berikut:
N2(g) + O2(g) ->
2NO2(g) deltaH = 68 KJ
Dengan mengetahui entalpi standart
pembentukan NO2 maka kita bisa menghitung besarnya berapa nilai entalpi untuk
reaksi diatas.
Atau kita bisa menghitungnya
dengan menggunakan kombinasi beberapa reaksi (minimal 2 reaksi dan bahkan bisa
lebih) berikut:
Dengan mengethaui besarnya entalpi
dari reaksi I dan II diatas maka kita bisa mencari entalpi pembentukan NO2.
Tentu saja kita harus mengatur satu reaksi dengan reaksi yang lain agar
nantinya jika kesemua reaksi dijumlahkan akan diperoleh reaksi yang diingkan.
Lalu apa kegunaan daripada hukum
Hess? Salah satu manfaat hukum Hess adalah kita dapat menghitung entalpi suatu
reaksi yang sangat sulit sekali diukur dilaboratorium.
Hal-hal yang perlu diperhatikan
dalam penerapan hukum hess adalah:
§ Kita dapat
mengkombinasikan beberapa reaksi yang telah diketahui entalpinya untuk
memperoleh entalpi reaksi yang kita cari.
§ Kebalikan
dari suatu reaksi mengakibatkan perubahan tanda entalpi, artinya jika suatu
reaksi berjalan secara eksoterm maka kebalikan reaksi tersebut adalah endoterm
dengan tanda entalpi yang saling berlawanan.
§ Jika suatu
reaksi dikalikan dengan suatu bilangan maka entalpi reaksi tersebut juga harus
dikalikan dengan bilangan yang sama.
D. Energi
Disosiasi Ikatan (D)
C.1. Teori disosiasi elektrolit
Arus listrik dihantarkan oleh pergerakan
partikel-partikel bermuatan dalam larutan elektrolit. Jumlah partikel adalah
2,3,4….dan seterusnya berkali lipat lebih banyak dari jumlah molekul yang
larut. Untuk menjelaskan fakta
tersebut, Arhenius mengemukakan teorinya tentang disosiasi elektrolit bila
dilarutkan dalam air maka akan berdisosiasi menjadi atom-atom atau gugus-gugus
atom yang bermuatan, yang sesungguhnya merupakan ion-ion yang menghantarkan
arus listrik dalam elektolit dengan migrasi. Disosiasi merupakan suatu proses
reversible (dapat balik). Derajat disosiasi berbeda-beda menurut tiap
pengenceran. Pada larutan yang sangat encer, disosiasi praktis sempurna untuk
semua elektrolit. Energi disosiasi ikatan merupakan energi yang diperlukan untuk memutuskan
salah satu ikatan 1 mol suatu molekul gas menjadi gugus-gugus molekul gas.
Energi disosiasi ikatan disimbolkan dengan huruf ‘D‘ .
Contoh :
CH4(g) ---->
CH3(g) + H(g) ΔH
= +425 kJ/mol
CH3(g)
----> CH2(g) + H(g)
ΔH = +480 kJ/mol
Dari
reaksi tersebut tampak bahwa untuk memutuskan sebuah ikatan C-H dari molekul CH4menjadi
gugus CH3 dan atom gas H diperlukan energi sebesar 425 kJ/mol,
tetapi pada pemutusan ikatan C-H pada gugus CH3 menjadi gugus
CH2 dan sebuah atom gas H diperlukan energi yang lebih besar,
yaitu 480 kJ/mol. Jadi, meskipun jenis ikatannya sama tetapi dari gugus yang
berbeda diperlukan energi yang berbeda pula.Selain dapat digunakan sebagai
informasi kestabilan suatu molekul, harga energi disosiasi ikatan dapat digunakan
untuk memperkirakan harga perubahan entalpi suatu reaksi. Perubahan entalpi
merupakan selisih dari energi yang digunakan untuk memutuskan ikatan dengan
energi yang terjadi dari penggabungan ikatan.
ΣH = Σ
Energi ikatan pereaksi – Σ Energi ikatan hasil reaksi
Berdasarkan
banyaknya atom yang ada pada molekul, energi disosiasi ikatan dibagi menjadi
energi disosiasi ikatan molekul diatom dan energi disosiasi ikatan molekul
poliatom. Dengan demikian energi pembentukan kisis kristal dapat
diketahui
NaCl adalah senyawa ion, jika dalam keadaan
kristal sudah sebagai ion-ion, tetapi ion-ion itu terikat satu sama lain dengan
rapat dan kuat, sehingga tidak bebas bergerak. Jadi dalam keadaan kristal
(padatan) senyawa ion tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi jika garam yang
berikatan ion tersebut dalam keadaan lelehan atau larutan, maka ion-ionnya akan
bergerak bebas, sehingga dapat menghantarkan listrik. Pada saat senyawa NaCl
dilarutkan dalam air, ion-ion yang tersusun rapat dan terikat akan tertarik
oleh molekul-molekul air dan air akan menyusup di sela-sela butir-butir ion
tersebut (proses hidasi) yang akhirnya akan terlepas satu sama lain dan
bergerak bebas dalam larutan.
Suatu larutan elektrolit kuat memiliki konduktivitas lebih tinggi dari
pada larutan elektrolit lemah. Karena dalam elektrolit kuat, zat elektrolit
akan terdisosiasi sempurna menjadi ion-ionnya. Jumlah ion pada suatu larutan
juga berpengaruh pada nilai konduktivitas larutan.
Daya hantar listrik (konduktivitas) adalah ukuran seberapa kuat suatu
larutan dapat menghantarkan listrik. Konduktivitas digunakan untuk ukuran
larutan atau cairan elektrolit. Semakin besar jumlah ion dari suatu larutan
maka akan semakin tinggi nilai konduktivitasnya. Jumlah muatan dalam larutan
sebanding dengan nilai daya hantar molar larutan dimana hantaran molar juga
sebading dengan konduktivitas larutan. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan
besarnya konduktivitas molar (∆m). Konduktivitas molar adalah konduktivitas
suatu larutan apabila konsentrasi larutan sebesar satu molar.Pada larutan encer,
ion-ion dalam larutan tersebut mudah bergerak sehingga daya hantarnya semakin
besar. Pada larutan yang pekat, pergerakan ion lebih sulit sehingga daya
hantarnya menjadi lebih rendah. Hal lain yang mempengaruhi daya hantar listrik
selain konsentrasi adalah jenis larutan. Pengukuran ketergantungan
konduktivitas molar pada konsentrasi tertentu menunjukkan adanya 2 golongan
elektrolit, yaitu elektrolit lemah dan elektrolit kuat. Sifat umum dari
elektrolit kuat adalah konduktivitas akan berkurang dengan bertambahnya
konsentrasi, sedangkan elektrolit lemah konduktivitas molarnya normal pada
konsentrasi mendekati nol, tetapi turun tajam sampai nilai yang rendah pada
saat konsentrasi bertambah. Larutan elektrolit kuat mempunyai
konduktiviyaslebih tinggi daripada elektrolit lemah, hal ini karena zat
elektrolit terdisosiasi secara sempurna didalam larutan, berarti larutan
elektrolit kuat dapat menghantarkan listrik dengan baik. Penggolongan dengan
cara ini juga bergantung pada zat terlarut dari pelarut yang digunakan.