Ikatan ion

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: ikatan ion. Ia menyusul terus daripada idea bahawa atom berikat untuk menjadi stabil, dan ia menunjukkan jalan pertama ke arah kestabilan itu, memindahkan elektron daripada logam kepada bukan logam. Ini salah satu standard yang paling kerap diperiksa dalam bab ini, jadi anda perlu boleh mentakrifkan ikatan ion dengan tepat dan menunjukkan pembentukannya dengan gambar rajah susunan elektron atau titik-dan-silang.

Apa itu ikatan ion

Ikatan ion ialah daya tarikan elektrostatik yang kuat antara ion yang bercas berlawanan. Perkataan tepat itu penting dalam peperiksaan. Ikatan ini tidak menyambungkan dua atom secara langsung; sebaliknya, elektron dipindahkan supaya satu zarah menjadi positif dan satu lagi menjadi negatif, dan cas berlawanan itu saling menarik.

Pengikatan ion berlaku antara logam dan bukan logam:

• Atom logam melepaskan elektron valensnya dan menjadi ion positif (kation).
• Atom bukan logam menerima elektron itu dan menjadi ion negatif (anion).

Kedua-dua ion akhirnya mempunyai petala terluar yang penuh, oktet yang stabil (atau duplet untuk atom yang sangat kecil) seperti gas adi. Bilangan elektron yang dilepaskan logam ialah tepat bilangan yang diterima bukan logam.

Bagaimana elektron dipindahkan

Pertimbangkan natrium dan klorin. Natrium mempunyai susunan 2.8.1 dan klorin mempunyai 2.8.7. Natrium melepaskan satu elektron valensnya kepada klorin:

• Natrium: 2.8.1 → Na⁺ (2.8), satu oktet seperti neon.
• Klorin: 2.8.7 → Cl⁻ (2.8.8), satu oktet seperti argon.

Ion Na⁺ dan Cl⁻ yang terhasil saling menarik melalui daya elektrostatik, tarikan itulah ikatan ion, dan sebatian yang terbentuk ialah natrium klorida, NaCl. Dalam gambar rajah titik-dan-silang anda melukis elektron terluar sahaja: satu titik (elektron natrium) ditunjukkan bergerak masuk ke petala terluar klorin, yang dilukis dengan silang, dan keseluruhan struktur ditulis di dalam kurungan segi empat dengan casnya, [Na]⁺ dan [Cl]⁻.

Menentukan formula dengan mengimbang cas

Formula sebatian ion ditetapkan dengan menyamakan jumlah cas positif dengan jumlah cas negatif, supaya sebatian itu neutral secara elektrik. Contohnya:

• Natrium (membentuk Na⁺) dengan klorin (membentuk Cl⁻): satu setiap satu → NaCl.
• Magnesium (membentuk Mg²⁺) dengan klorin (membentuk Cl⁻): satu Mg²⁺ perlukan dua Cl⁻ → MgCl₂.
• Aluminium (membentuk Al³⁺) dengan oksigen (membentuk O²⁻): imbangkan 3 dan 2 → Al₂O₃.

Contoh penyelesaian

Soalan. Magnesium (susunan elektron 2.8.2) bertindak balas dengan klorin (2.8.7) untuk membentuk magnesium klorida. Terangkan bagaimana ikatan ion terbentuk, nyatakan cas dan susunan setiap ion, dan berikan formula sebatian itu.

Langkah 1, Kira elektron valens. Magnesium mempunyai 2 elektron valens; setiap atom klorin mempunyai 7.

Langkah 2, Tentukan pemindahan. Magnesium melepaskan 2 elektron valensnya. Setiap atom klorin hanya boleh menerima 1 elektron untuk melengkapkan oktetnya, jadi satu atom magnesium mesti memberi 2 elektronnya kepada dua atom klorin.

Langkah 3, Bentukkan ion. Magnesium menjadi Mg²⁺ (2.8), satu oktet seperti neon. Setiap klorin menjadi Cl⁻ (2.8.8), satu oktet seperti argon.

Langkah 4, Perihalkan ikatan dan formula. Ion Mg²⁺ dan dua ion Cl⁻ saling menarik melalui daya elektrostatik yang kuat, inilah ikatan ion. Mengimbangkan satu cas 2+ dengan dua cas 1− memberi formula MgCl₂.

Jawapan. Magnesium memindahkan 2 elektron, satu kepada setiap dua atom klorin, membentuk Mg²⁺ (2.8) dan dua Cl⁻ (2.8.8). Ion yang bercas berlawanan menarik melalui daya elektrostatik, dan sebatiannya ialah MgCl₂.

Soalan latihan

Soalan. Aluminium mempunyai susunan elektron 2.8.3 dan oksigen mempunyai 2.6. Terangkan bagaimana aluminium dan oksigen membentuk sebatian ion, dan tentukan formulanya.

Jawapan. Aluminium mempunyai 3 elektron valens, jadi setiap atom aluminium melepaskan 3 untuk membentuk Al³⁺ (2.8). Oksigen mempunyai 6 elektron valens, jadi setiap atom oksigen menerima 2 untuk membentuk O²⁻ (2.8). Untuk mengimbang cas, nisbah nombor bulat terkecil yang menjadikan jumlah positif sama dengan jumlah negatif ialah 2 Al³⁺ kepada 3 O²⁻ (memberi 6+ dan 6−). Ion yang bercas berlawanan menarik melalui daya elektrostatik yang kuat, membentuk sebatian ion Al₂O₃.

Petua peperiksaan

Dua perkara memperoleh markah. Pertama, hafal takrif perkataan demi perkataan: ikatan ion ialah daya tarikan elektrostatik yang kuat antara ion yang bercas berlawanan, bukan “perkongsian elektron” (itu kovalen) dan bukan sekadar “pemindahan elektron” (itu cara ia terbentuk, bukan apa ia sebenarnya). Kedua, apabila anda melukis gambar rajah titik-dan-silang, tunjukkan elektron terluar sahaja, guna titik untuk satu atom dan silang untuk atom lain supaya pemindahan kelihatan, dan tulis setiap ion dalam kurungan segi empat dengan casnya. Sentiasa nyatakan cas dan susunan elektron baharu setiap ion, dan dapatkan nisbah dengan mengimbang cas.

Kedudukan tajuk ini

Ikatan ion ialah yang pertama daripada dua jenis ikatan utama dalam bab Ikatan Kimia, dan ia dibina terus di atas standard kestabilan sebelumnya. Ia bertentangan dengan ikatan kovalen, tempat elektron dikongsi dan bukan dipindahkan, dan ia menerangkan sifat sebatian ion yang anda temui kemudian dalam bab ini. Berlatih melukis gambar rajah dengan contoh penyelesaian dan uji penentuan formula anda dengan soalan latihan. Dalam kelas dalam talian satu-ke-satu Kimia SPM kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan takrif anda tepat dan gambar rajah titik-dan-silang anda menunjukkan pemindahan dengan jelas, iaitu tepat yang diperlukan untuk markah penuh pada standard ini merentasi Kimia SPM.

Mengapa ikatan ion kuat

Dalam sebatian ion pepejal, ion tidak wujud sebagai pasangan yang berasingan tetapi tersusun dalam kekisi ionik gergasi, susunan berulang ion positif dan negatif yang berselang-seli dalam tiga dimensi. Setiap ion dikelilingi oleh beberapa ion bercas berlawanan, dan setiap satu daripada tarikan itu ialah ikatan ion. Kerana daya elektrostatik ini kuat dan bertindak ke semua arah, banyak tenaga diperlukan untuk mengatasinya. Inilah sebab sebatian ion mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi, idea yang akan anda gunakan semula dalam standard sifat sebatian ion. Semasa menjawab, bezakan dengan jelas antara ikatan ion (tarikan antara ion) dan sebatian ion (bahan yang terhasil): soalan sering menguji sama ada anda faham bahawa kekuatan ikatan itulah yang menentukan sifat fizikal bahan tersebut.

Ringkasan pantas

• Ikatan ion ialah daya tarikan elektrostatik yang kuat antara ion yang bercas berlawanan.
• Ia terbentuk antara logam (lepas elektron → kation) dan bukan logam (terima elektron → anion).
• Setiap ion mencapai oktet atau duplet yang stabil seperti gas adi.
• Lukis titik-dan-silang dengan elektron terluar sahaja, ion dalam kurungan segi empat dengan cas.
• Cari formula dengan mengimbang jumlah cas positif dan negatif.