Sebagian besar atom dan molekul yang kita temui bersifat netral secara listrik, tetapi ion memainkan peran penting di alam. Atom-atom bermuatan ini dapat berupa kation bermuatan positif atau anion bermuatan negatif. Kation dan Anion terbentuk dengan cara yang berbeda. Untuk kation, hilangnya elektron meninggalkan mereka dengan muatan positif bersih, sedangkan untuk anion, penambahan elektron meninggalkan mereka dengan muatan negatif bersih. Memahami proses di balik ini, termasuk energi ionisasi dan afinitas elektron dari atom yang berbeda, membantu Anda melihat mengapa atom tertentu menjadi ion lebih mudah daripada yang lain dan apa yang menyebabkannya terjadi.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Kation adalah ion bermuatan positif yang terbentuk ketika atom kehilangan elektron melalui ionisasi. Jumlah energi yang diperlukan untuk melakukan ini disebut energi ionisasi
Anion adalah ion bermuatan negatif yang terbentuk ketika atom menerima elektron. Energi dalam proses ini disebut afinitas elektron.
Apa Itu Ion?
Atom memiliki tiga komponen utama: proton, elektron, dan neutron. Neutron secara elektrik netral, dan meskipun mereka memainkan peran penting dalam fisika nuklir, mereka tidak relevan dengan pembentukan ion karena tidak mempengaruhi muatan atom tempat mereka berada. Proton bermuatan positif, dan mereka menempati inti pusat atom bersama dengan neutron. Elektron adalah bagian atom yang bermuatan negatif, dan mereka menempati "awan" di sekitar bagian luar nukleus. Elektron dan proton memiliki muatan yang sama tetapi berlawanan, dan dalam bentuk alami unsur, ada jumlah yang sama dari masing-masing atom. Ini berarti unsur-unsur netral secara elektrik karena muatan dari proton dan elektron saling meniadakan.
Ion adalah atom yang bermuatan. Jika sebuah atom memperoleh elektron, muatan negatif lebih besar daripada muatan positif, dan seluruh atom memperoleh muatan negatif. Ion-ion ini disebut anion. Jika atom kehilangan elektron, maka ada lebih banyak muatan positif daripada muatan negatif, dan atom secara keseluruhan menjadi ion bermuatan positif. Ini disebut kation.
Bagaimana Kation Terbentuk?
Kation terbentuk ketika atom netral kehilangan elektron. Logam cenderung kehilangan elektron sebagai akibat dari susunan elektron di sekitar inti. Elektron menempati orbital yang berbeda di sekitar inti, dan ini dapat dikelompokkan ke dalam tingkat energi yang berbeda. Sebuah elektron dalam orbital dengan tingkat energi tinggi lebih jauh dari nukleus. Atom dengan tingkat energi terluar penuh stabil, tetapi jika ada sejumlah kecil elektron di tingkat energi terluar, mereka cenderung kehilangan elektron. Elektron pada tingkat energi penuh "melindungi" banyak muatan positif dari inti. Akibatnya, elektron terluar hanya terikat lemah pada nukleus.
Kation terbentuk melalui proses ionisasi ketika energi yang cukup diberikan kepada elektron (dengan cahaya dari energi yang cukup tinggi, misalnya) untuk melepaskannya dari daya tarik inti. Energi yang diperlukan untuk melakukan ini disebut energi ionisasi. Energi ionisasi pertama memberi tahu Anda berapa banyak energi yang Anda butuhkan untuk melepaskan satu elektron; energi ionisasi kedua memberitahu Anda berapa banyak yang dibutuhkan untuk menghilangkan yang kedua, dan seterusnya.
Anda dapat menghitung muatan ion yang dihasilkan berdasarkan kelompok tabel periodik tempat unsur tersebut berada. Misalnya, natrium berada dalam golongan 1, dan ia membentuk kation dengan muatan +1. Magnesium berada dalam golongan 2, dan membentuk kation dengan muatan +2 setelah kehilangan dua elektron untuk ionisasi. Aluminium berada dalam golongan 3 dan membentuk kation +3. Unsur golongan 4 tidak membentuk ion, dan unsur golongan lebih tinggi membentuk anion.
Bagaimana Anion Terbentuk?
Anion terbentuk dengan proses yang berlawanan dengan kation. Alih-alih kehilangan elektron, atom bukan logam dapat memperoleh elektron. Ini karena tingkat energi luar mereka hampir penuh. Istilah afinitas elektron menggambarkan kecenderungan atom netral untuk mendapatkan elektron. Seperti energi ionisasi, ia memiliki satuan energi, tetapi tidak seperti energi ionisasi, ia memiliki nilai negatif karena energi dilepaskan ketika elektron ditambahkan, sedangkan energi diserap ketika elektron dihapus.
Secara umum, unsur-unsur dalam golongan yang lebih tinggi (yang lebih ke kanan pada tabel periodik) memiliki afinitas elektron yang lebih tinggi, dan unsur-unsur di baris yang lebih tinggi dari golongannya (lebih ke arah atas tabel periodik) memiliki elektron yang lebih tinggi afinitas. Penurunan afinitas elektron saat Anda bergerak ke bawah kolom tertentu terkait dengan peningkatan jarak antara kulit terluar dan inti, serta perisai dari elektron lain dalam energi yang lebih rendah tingkat. Peningkatan afinitas saat Anda bergerak dari kiri ke kanan adalah karena tingkat energi semakin dekat untuk terisi penuh.
Sedangkan untuk kation, kelompok unsur memberi tahu Anda berapa muatan anion yang sesuai. Muatan yang dihasilkan adalah nomor grup dikurangi delapan. Klorin, dalam kelompok 7, membentuk anion dengan muatan 1, dan oksigen, dalam kelompok 6, membentuk kation dengan muatan 2.