Mengapa Pembentukan Senyawa Ionik Adalah Eksotermik

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa pembentukan senyawa ionik adalah eksotermik? Jawaban cepatnya adalah hasilnya senyawa ionik lebih stabil daripada ion yang membentuknya. Energi ekstra dari ion dilepaskan sebagai panas saat ikatan ionik bentuk. Kapan lagi panas dilepaskan dari suatu reaksi daripada yang diperlukan untuk itu terjadi, reaksi itu eksotermis.

Ikatan ion terbentuk antara dua atom dengan a perbedaan keelektronegatifan yang besar diantara satu sama lain. Biasanya, ini adalah reaksi antara logam dan bukan logam. Atom-atom itu sangat reaktif karena mereka tidak memiliki kulit elektron valensi lengkap. Dalam jenis ikatan ini, sebuah elektron dari satu atom pada dasarnya disumbangkan ke atom lainnya untuk mengisi kulit elektron valensi. Atom yang "kehilangan" elektronnya dalam ikatan menjadi lebih stabil karena menyumbangkan elektron menghasilkan cangkang valensi yang terisi atau setengah terisi. Ketidakstabilan awal sangat besar untuk logam alkali dan tanah alkali sehingga sedikit energi yang dibutuhkan untuk menghilangkan elektron terluar (atau 2, untuk tanah alkali) untuk membentuk kation. Halogen, di sisi lain, siap menerima elektron untuk membentuk anion. Sementara anion lebih stabil daripada atom, bahkan lebih baik jika kedua jenis elemen tersebut dapat bersama-sama menyelesaikan masalah energi mereka. Di sinilah

Untuk benar-benar memahami apa yang sedang terjadi, pertimbangkan pembentukan natrium klorida (garam dapur) dari natrium dan klorin. Jika Anda menggunakan logam natrium dan gas klor, garam terbentuk dalam reaksi eksoterm yang spektakuler (seperti pada, jangan coba ini di rumah). Itu persamaan kimia ionik seimbang adalah:

2 Na + Cl₂ (g) → 2 NaCl

NaCl ada sebagai kisi kristal ion natrium dan klor, di mana elektron ekstra dari atom natrium mengisi "lubang" yang diperlukan untuk melengkapi kulit elektron terluar atom klor. Sekarang, setiap atom memiliki oktet elektron lengkap. Dari sudut pandang energi, ini adalah konfigurasi yang sangat stabil. Meneliti reaksi lebih dekat, Anda mungkin bingung karena:

Kehilangan elektron dari suatu elemen selalu endotermik (Karena energi diperlukan untuk menghilangkan elektron dari atom.

Na → Na⁺ + 1 e^- ΔH = 496 kJ / mol

Sementara gain elektron oleh bukan logam biasanya eksotermik (energi dilepaskan ketika nonlogam memperoleh oktet penuh).

Cl + 1 e^- → Cl^- ΔH = -349 kJ / mol

Jadi, jika Anda hanya melakukan perhitungan, Anda dapat melihat pembentukan NaCl dari natrium dan klor sebenarnya membutuhkan penambahan 147 kJ / mol untuk mengubah atom menjadi ion reaktif. Namun kita tahu dari mengamati reaksinya, energi bersih dilepaskan. Apa yang terjadi?

Jawabannya adalah bahwa energi ekstra yang membuat reaksi eksotermis adalah energi kisi. Perbedaan muatan listrik antara ion natrium dan klorin menyebabkan mereka saling tertarik dan bergerak satu sama lain. Akhirnya, ion yang bermuatan berlawanan membentuk ikatan ion satu sama lain. Susunan yang paling stabil dari semua ion adalah kisi kristal. Untuk memecahkan kisi NaCl (energi kisi) membutuhkan 788 kJ / mol:

NaCl → Na⁺ + Cl^- ΔH_kisi = +788 kJ / mol

Membentuk kisi membalikkan tanda pada entalpi, jadi ΔH = -788 kJ per mol. Jadi, meskipun dibutuhkan 147 kJ / mol untuk membentuk ion, lebih banyak energi dilepaskan oleh pembentukan kisi. Perubahan entalpi bersih adalah -641 kJ / mol. Dengan demikian, pembentukan ikatan ion bersifat eksoterm. Energi kisi juga menjelaskan mengapa senyawa ionik cenderung memiliki titik leleh yang sangat tinggi.

Ion poliatomik membentuk ikatan dengan cara yang hampir sama. Perbedaannya adalah bahwa Anda mempertimbangkan kelompok atom yang membentuk kation dan anion daripada masing-masing atom.