Ion: Struktur Atom - Kimia (Kelas 10)

Saat Atom Tidak Lagi Netral

Atom netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Ion terbentuk ketika sebuah atom atau gugus atom, yaitu beberapa atom yang terikat bersama, memiliki muatan total. Di sini, kita fokus dulu pada ion dari satu atom.

Bagian Atomic Structure and Symbolism dari OpenStax menjelaskan bahwa ion terbentuk ketika jumlah elektron tidak sama dengan jumlah proton. Bagian sumber itu bisa dibuka di openstax.org.

Proton berada di inti atom dan biasanya tidak berpindah dalam proses kimia sederhana. Yang berubah adalah elektron. Jadi, identitas unsur tetap dikunci oleh jumlah proton, sedangkan muatan ion ditentukan oleh selisih proton dan elektron.

Cara mudah membacanya memakai tanda muatan. Proton memberi hitungan positif, sedangkan elektron memberi hitungan negatif. Jika jumlahnya sama, hasilnya $0$ atau netral. Jika elektron berkurang, muatan positif tersisa. Jika elektron bertambah, muatan negatif tersisa.

Kation dan Anion

Ion bermuatan positif disebut kation. Kation terbentuk saat atom kehilangan elektron.

Ion bermuatan negatif disebut anion. Anion terbentuk saat atom menerima elektron.

IUPAC Gold Book mendefinisikan ion sebagai partikel atomik atau molekuler yang memiliki muatan listrik total. Rujukan istilahnya bisa dibuka di goldbook.iupac.org.

Simulasi Pembentukan Ion

Lihat alurnya dari kiri ke kanan: atom netral melepas atau menerima elektron, lalu menjadi kation atau anion. Proton dan neutron tetap.

Sebelum

Atom netral

{}^{23}_{11}\mathrm{Na}

Elektron: $11$
Muatan: $0$

Sesudah

Kation

{}^{23}_{11}\mathrm{Na}^{+}

Elektron: $10$
Muatan: $+1$

Elektron berubah: Melepas $1$ elektron
Elektron: $e^-: 11 \rightarrow 10$

Proton: $11$
Neutron: $23 - 11 = 12$
Muatan: $q = p^+ - e^- = 11 - 10 = +1$

Muatan Dibaca dari Selisih

Rumus paling aman untuk membaca muatan ion adalah:

q = p^+ - e^-

Simbol $q$ adalah muatan ion, $p^+$ adalah jumlah proton, dan $e^-$ adalah jumlah elektron.

Untuk mencari jumlah elektron ion, rumus yang sama bisa ditata ulang:

e^- = p^+ - q

Contoh natrium:

\begin{aligned} {}^{23}_{11}\mathrm{Na}^{+} &: p^+ = 11,\ q = +1 \\ e^- &= 11 - (+1) \\ &= 10 \end{aligned}

Contoh fluorida:

\begin{aligned} {}^{19}_{9}\mathrm{F}^{-} &: p^+ = 9,\ q = -1 \\ e^- &= 9 - (-1) \\ &= 10 \end{aligned}

Tanda negatif pada $\mathrm{F}^{-}$ berarti jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah proton. Karena itu, $9 - (-1)$ menjadi $10$ .

Yang Berubah dan Yang Tetap

Saat atom menjadi ion, jangan ubah semua angka sekaligus. Baca satu per satu.

Bagian yang dibaca	Saat menjadi ion	Dampaknya
Proton	Tetap sama	Unsur tidak berubah.
Neutron	Tetap sama pada ion yang sama	Nomor massa tidak berubah.
Elektron	Berubah	Muatan ion berubah.

Jadi, $\mathrm{Na}$ dan $\mathrm{Na}^{+}$ sama-sama unsur natrium karena jumlah protonnya tetap $11$ . Bedanya, $\mathrm{Na}^{+}$ memiliki $10$ elektron, bukan $11$ elektron.

Contoh Membaca Tabel Ion

Gunakan tabel berikut sebagai contoh yang sudah terisi. Bacalah satu baris dari kiri ke kanan: nomor atom $Z$ memberi jumlah proton, selisih $A - Z$ memberi jumlah neutron, lalu rumus $q = p^+ - e^-$ menghubungkan muatan dengan jumlah elektron.

Lambang	Nomor atom	Nomor massa	Muatan	Proton	Elektron	Neutron
${}^{7}_{3}\mathrm{Li}$	$3$	$7$	$0$	$3$	$3$	$4$
${}^{7}_{3}\mathrm{Li}^{+}$	$3$	$7$	$+1$	$3$	$2$	$4$
${}^{16}_{8}\mathrm{O}$	$8$	$16$	$0$	$8$	$8$	$8$
${}^{16}_{8}\mathrm{O}^{2-}$	$8$	$16$	$-2$	$8$	$10$	$8$
${}^{27}_{13}\mathrm{Al}$	$13$	$27$	$0$	$13$	$13$	$14$
${}^{27}_{13}\mathrm{Al}^{3+}$	$13$	$27$	$+3$	$13$	$10$	$14$

Cek Baris Litium

Cek satu baris, misalnya ${}^{7}_{3}\mathrm{Li}^{+}$ . Nomor atomnya $3$ , jadi protonnya $3$ . Muatannya $+1$ , jadi elektronnya:

e^- = 3 - (+1) = 2

Neutronnya dibaca dari nomor massa:

n^0 = 7 - 3 = 4

Jika masih bingung, mulai dari hitungan muatan. Kation selalu punya elektron lebih sedikit daripada proton, sedangkan anion punya elektron lebih banyak daripada proton.