Kisi Kristal Beberapa Senyawa Ionik Gaya tarik atau tarikan antara kation dan anion dalam senyawa ionik disebut dengan ikatan kimia. Suatu senyawa biner disebut sebagai senyawa ionik bila perbedaan keelektronegatifan dua atom penyusun senyawa tersebut 1,7 atau lebih. Senyawa ionik dapat berada dalam fasa gas, cair dan padat. Secara umum, struktur senyawa dalam fasa gas selalu lebih sederhana dibanding dalam fasa cair dan fasa padat. Senyawa ionik dalam fasa gas terdiri dari pasangan-pasangan ion misalnya NaCl, dalam fasa cair terdiri dari ion-ion positif dan ion-ion negatif yang terusun secara acak tetapi ion negatif selalu dengan ion positif begitupun sebalik. Senyawa ionik dalam fasa padat memiliki struktur kristal tertentu. Kristal senyawa ionik terdiri dari kation-kation dan anion-anion yang tersusun secara teratur, bergantian, dan berulang (periodik). Pola susunan yang teratur dan berulang dari ion-ion yang terdapat dalam suatu kristal menghasilkan kisi kristal dengan bentuk yang tertentu pula. Kisi kristal senyawa ionik ada beberapa macam yaitu diantaranya kisi kristal natrium klorida (NaCl), sesium klorida (CsCl), zink klorida (ZnS), fluorit (CaF2), rutil (TiO2) dan perovskit (SrTiO3).
Natrium Klorida (NaCl) Keelektronegatifan atom Na dan Cl dalam skala Pauling adalah 0,93 dan 3,16. Perbedaan keelektronegatifan kedua atom adalah 2,23. Jadi senyawa NaCl adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion Na+ dan ion Cl-. Kisi kristal NaCl adalah kubus berpusat muka (Face Centered Cubic) seperti pada gambar.
Gambar Kisi kristal NaCl, kubus berpusat muka (Face Centered Cubic). Warna putih adalah ion Na + (ukurannya lebih kecil) dan warna hijau Cl - (ukurannya lebih besar)
Ion-ion Na+ dan Cl- dengan bola-bol dan dihubungkan dengan garis-garis. Garis-garis yang menghubungkan bola-bola tersebut bukan lambang dari ikatan kovalen karena ikatan antara ionion yang ada merupakan ikatan ionik. Garis-garis tersebut digambarkan untuk memudahkan dalam mengindentivikasi bentuk dari kisi kristal senyawa ionik dan geometri yang terbentuk
wanibesak.wordpress.com
1
oleh suatu ion dengan ion-ion yang muatannya berlawanan yang ada disekitarnya pada jarak yang sama. Susunan kubus berpusat muka ditunjukan dengan adanya ion-ion Cl - pada pojok-pojok dan dipusat muka kubus atau adanya ion-ion Na + yang terdapat pada pojok dan dipusat muka kubus. Jadi kristal ionik NaCl dapat dianggap terdiri dari kisi kubus berpusat muka yang terdiri dari ion-ion Na + dan kisi kubus berpusat muka dari ion-ion Cl - yang saling menembus. Dalam kristal ionik, banyaknya anion yang mengelilingi kation dengan jarak yang sama merupakan bilangan koordinasi dari kation, sebaliknya banyakannya kation yang mengelilingi anion dengan jarak yang sama merupakan bilangan koordinasi dari anion. Pada gambar di atas setiap ion Na + dikelilingi oleh 6 ion Cl- dengan geometri oktahedral dan setiap ion Cl- dikelilingi oleh 6 ion Na + dengan geometri oktahedral. Jadi bilangan koordinasi ion Na + dan ion Cl- yang terdapat dalam NaCl adalah 6. Berikut beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur natrium klorida. CaO
FeO
KBr
RbCl
TiO
LiI
NaI
SrO
NiO
KF
TiC
MnO
LiH
AgF
BaO
CdO
KI
TiN
SrSc
NaF
BaSe
Sesium Klorida, CsCl Keelektronegatifan atom Cs dan Cl dalam skala Pauling adalah 0,79 dan 3,16. Perbedaan keelektronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 2, 37. Dengan demikian CsCl merupakan senyawa ionik yang terdiri dari ion-ion Cs+ dan Cl-. Kisi kristal dari sesium klorida adalah kubus sederhana atau kubus primitif (primitive cubic) seperti pada gambar.
Gambar kisi kristal sesium klorida (CsCl). Warna putih yang ukurannya lebih kecil adalah Cs +, sedangkan warna hijau yang ukuran ionnya lebih besar adalah ion Cl -
wanibesak.wordpress.com
2
Kisi kristal sesium klorida bukan kubus berpusat badan (Body Centerea cubic) karena ion yang terdapat pada pusat kubus berbeda dengan ion yang terdapat pada pojok-pojok kubis. Pada gambar setiap Cs + dikelilingi oleh 8 ion Cl- dan setiap ion Cl- dikelilingi oleh 8 ion Cs+ dengan geometri kubus sederhana. Jadi bilangan koordinasi ion Cl - dan Cs+ dalam CsCl adalah 8. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur CsCl CsBr
NH4Cl
TiBr
CsI
NH4Br
TiI
CsCn
TiCl
Zink Sulfida : Zink Blende dan Wurtzit Keelektronegatifan atom Zn dan S dalam skala Pauling adalah 1,65 dan 2,58. Perbedaan keelktronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 0,93. Dengan demikian ZnS dapat dianggap sebagai senyawa kovalen yang terdiri dari atom Zn dan S. Sink sulfida mengkristal dalam dua kisi yang berbeda yaitu kubus berpusat muka untuk zink blende atau sfalerit dan heksagonal primitif untuk wurtzit, seperti pada gambar.
Gambar Kubus berpusat muka untuk zink blende atau sfalerit. Warna putih adalah atom Zn, sedangkan kuning adalah atom S
Gambar Heksagonal primitif untuk wurtzit. Warna putih adalah atom Zn, sedangkan kuning adalah atom S
wanibesak.wordpress.com
3
Pada dua kisi tersebut, setiap atom Zn dikelilingi oleh 4 atom S dan setiap atom S dikelilingi oleh 4 atom Zn dalam bentuk tetrahedral. Jadi bilangan koordinasi atom Zn dan S dalam ZnS adalah 4. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur ZnS seperti pada Tabel. Beberapa senyawa dengan struktur seperti zink blende (sfalerit) CuF
BeS
CdSe
HgSe
CuCl
BeSe
ZnTe
HgTe
γ-CuI
BeTe
CdSe
GaP
Beberapa senyawa dengan struktur wurtzit ZnO
BeO
MnS
AlN
znSe
CdS
MnSe
GaN
NH4F
CdSe
AgI
TaN
Zink blende dan wurtzit merupakan dua alotro dari ZnS. Alotrop merupakan kristal dari senyawa yang sama namun memiliki struktur yang berbeda. Suatu gejala dimana suatu senyawa memiliki lebih dari satu struktur disebut alotropi. Meskipun sink blende merupakan senyawa kovalen tetapi ada senyawa ionik seperti CuF yang memiliki kisi kristal sama dengan ZnS sink blende. Pada kristal CuF, ion Cu+ menempati posisi atom Zn sedangkan ion F- menempati posisi atom S. Struktur senyawa ionik yang mengadopsi struktur ZnS wurtzit diantaranya adalah BeO dan NH4F. Pada kristal BeO ion Be 2+ menempati posisi atom Zn sedangkan ion O2- menempati posisi atom S. Pada kristal kristal NH4F, atom N dari ion NH 4+ menempati posisi atom Zn sedangkan ion F menempati posisi atom S.
Fluorit, CaF2 Keelektronegatifan atom Ca dan atom F dalam skala Pauling adalah 1 dan 3,98. Perbedaan keelktronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 2,98. Dengan demikian CaF 2 adalah senyawa ionik yang tersusun dari ion-ion Ca2+ dan F-. Kisi kristal kalsium fluorida atau fluorit adalah kubus berpusat muka seperti yang ditunjukan pada Gambar.
wanibesak.wordpress.com
4
Gambar kisi kristal kalsium fluorida atau fluorit (CaF2). Warna hijau atau hijau kekuningan adalah ion F dan warna putih adalah ion Ca 2+
Pada kisi kristal CaF2 setiap ion Ca dikelilingi oleh 8 ion F - dengan geometri kubus sederhana. Sedangkan setiap ion F- dikelilingi oleh 4 ion Ca 2+ dengan geometri tetrahedral. Dengan demikian bilangan koordinasi ion Ca2+ adalah 8, sedangkan bilangan koordinasi ion F - adalah 4. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur seperti fluorit diberikan pada Tabel berikut. CaF2
HgF2
CeO2
BaF2
SrF2
ThO2
CdF2
SrCl2
ZrO2
Selain dikenal struktur fluorit dikenal juga struktur antifluorit. Bila pada struktur fluorit perbandingan jumlah kation dan jumlah anion adalah 1:2; maka pada struktur antifluorit perbandingannya adalah 2:1. Pada struktur antifluorit posisi kation-kation pada struktur fluorit diganti oleh anion-anion dan begitupun sebaliknya.
Gambar kisi kristal antifluorit K2S (kalium sulfida). Warna ungu adalah ion Ca 2+ dan warna kuning adalah ionF-
Salah satu caontoh senyawa yang mengkristal dengan struktur antifluorit yaitu Kalium sulfida (K2S) seperti pada Gambar di atas. Pada struktur K 2S, ion-ion S2- menempati posisi i on-ion Ca2+ pada struktur fluorit. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur antifluorit seperti yang tertera pada tabel berikut.
wanibesak.wordpress.com
5
Li2O
K2S
Li2Te
Na2Se
Rb2O
Li2Se
K2Se
Na2O
Na2Te
Rb2S
Rb2Se
K2Te,
Na2S
K2O
Li2S
Rutil, TiO2 Keelektronegatifan atom Ti dan atom O dalam skala Pauling adalah 1,54 dan 3,44. Perbedaan keelktronegatifan antara kedua atom tersebut adalah 1,90. Dengan demikian senyawa TiO 2 adalah senyawa ionik yang dibentuk dari ion-ion Ti4+ dan ion O2-. Kisi kristal rutil adalah trigonal primitif, seperti yang ditunjukan pada Gambar
Gambar Kisi kristal rutil (TiO2). Warna merah adalah ion O 2-, sedangkan warna hitam adalah ion Ti 4+
Pada kisi kristal TiO2, setiap ion Ti4+ dikelilingi oleh 6 ion O2- dengan geometri oktahedral. Dan setiap ion O2- dikelilingi oleh 3 ion Ti 4+ dengan geometri trigonal planar. Dengan demikian bilangan koordinasi ion Ti4+ adalah 6, sedangkan bilangan koordinasi ion O2- adalah 3. Beberapa senyawa yang mengkristal dengan struktur rutil diberikan pada Tabel. TiO2
MgH2
ZnF2
MoO2
SnO2
CoF2
MnF2
GeO2
PbO2
TaO2
MgF2
NiF2
IrO2
SiO2
WO2
Perovskit, SrTiO3 Keeletronegatifan atom Sr, Ti dan O dalam skala Pauling berturut-turut adalah 0,95, 1,54 dan 3,44. Perbedaan keelktronegatifan antara atom Sr dan atom O adalah 2,49, sedangkan perbedaan keelktronegatifan antara atom Ti dan atom O adalah 1,90. Dengan demikian senyawa SrTiO 3 adalah senyawa ionik yang tersusun dari ion-ion Sr2+, Ti4+ dan O2-. Kisi kristal dari perovskit adalah kubus primitif seperti yang ditunjukan pada Gambar
wanibesak.wordpress.com
6
Gambar kisi kristal perovskit (SrTiO3). Setiap ion Ti 4+ (warna hitam dikelilingi) oleh 6 ion O2- (putih) terdekat dengan geometri oktahedral
Kisi perovskit adalah kisi primitif karena ion Ti 4+ hanya menmpati pojok-pojok kubus. Bilangan koordinasi Sr2+ adalah 12, bilangan koordinasi Ti 4+ adalah 6. Beberapa senyawa yang mengkristal sesuai struktur perovskit seperti pada Tabel KnBO3
LaFeO3
CsCaF3
KIO3
SrZrO3
CsCdCl3
LaCrO3
SrThO3
CsHgCl3
wanibesak.wordpress.com
7
