Cara Menghitung Bilangan Koordinasi

Jenis atom tertentu membentuk struktur berulang tiga dimensi yang teratur ketika mereka berikatan dengan unsur lain. Pola berulang ini disebut kisi kristal, dan merupakan karakteristik padatan ionik, atau senyawa yang mengandung ikatan ion, seperti garam meja (lebih lanjut di bawah).

Kristal ini memiliki bagian berulang kecil yang membanggakan kation, atau atom bermuatan positif, di pusatnya. Atom pusat ini secara geometris berasosiasi dengan sejumlah anion melalui salah satu dari sejumlah pola yang sudah dikenal. Setiap anion pada gilirannya dapat dibayangkan sebagai duduk di pusat unit berulangnya sendiri dan berasosiasi dengan sejumlah kation tertentu, yang dapat berupa bilangan yang sama atau bilangan yang berbeda seperti pada kation-di-pusat contoh.
Nomor ini disebut bilangan koordinasi atau ligancy, berlaku untuk ion daripada atom "asli" dan menentukan bentuk tiga dimensi yang lebih besar dari padatan dengan cara yang dapat diprediksi yang berhubungan dengan arsitektur atom fundamental. Ini juga menentukan warna karena jarak spesifik dan unik antara elektron dan komponen lain dari kisi kristal.

Jika Anda kebetulan memiliki akses ke model tiga dimensi dari pola kisi kristal umum, Anda dapat memeriksanya secara visual "satuan" dari perspektif anion dan kation dan lihat berapa banyak "lengan" yang menjangkau ion lawan biaya. Namun, dalam kebanyakan kasus, Anda harus mengandalkan kombinasi penelitian online dan penggunaan rumus molekul.

Contoh: Rumus senyawa ionik natrium klorida, atau garam meja, adalah NaCl. Ini berarti bahwa setiap kation harus memiliki tepat satu anion yang berasosiasi dengannya; dalam bahasa ligansi, ini berarti kation Na⁺ dan anion Cl⁻ memiliki bilangan koordinasi yang sama.

Setelah diperiksa, struktur NaCl menunjukkan setiap Na⁺ ion yang memiliki Cl⁻ tetangga di atas dan di bawah, ke kiri dan ke kanan, dan di depan dan di belakang. Hal yang sama berlaku dari Cl⁻ perspektif. Bilangan koordinasi kedua ion adalah 6.

Kation dan anion menyajikan rasio molekul 1:1 dalam kristal, yang berarti bahwa mereka memiliki bilangan koordinasi yang sama, tetapi ini tidak berarti bahwa jumlahnya tetap pada 6. Angka 6 adalah angka yang cocok dalam ruang tiga dimensi karena simetri atas-bawah-kanan-kiri-maju-mundur. Tetapi bagaimana jika "hubungan" ini diorientasikan secara diagonal, seolah-olah mengarah menjauh dari pusat kubus ke semua sudutnya?

Sebenarnya, ini adalah bagaimana kisi cesium klorida, atau CsCl, diatur. Cesium dan natrium memiliki jumlah elektron valensi yang sama, sehingga secara teori NaCl dan CsCl mungkin menunjukkan kristal yang serupa. Namun, ion sesium jauh lebih masif daripada ion natrium, dan karena membutuhkan lebih banyak ruang, lebih baik diakomodasi dengan bilangan koordinasi 8. Sekarang, ion tetangga ditemukan murni di sepanjang diagonal; mereka lebih jauh daripada di NaCl, tetapi juga lebih banyak.

Karena cesium dan klorin ada dalam rasio 1:1 dalam senyawa ini, bilangan koordinasi untuk ion klorida dalam hal ini adalah 8.

Titanium oksida (TiO₂) adalah contoh struktur kristal yang mengandung anion dan kation dengan perbandingan 2:1. Jadi, unit dasar kisi adalah tetrahedral: Setiap Ti⁴⁺ kation berada di tengah enam O^2-ion, sedangkan setiap O^2-ion memiliki tiga Ti. langsung⁴⁺ tetangga.

Bilangan koordinasi Ti⁴⁺ adalah 6, sedangkan O^2-ionnya adalah 3. Ini masuk akal secara kimia karena rumus TiO₂ menyiratkan bahwa dua kali lebih banyak ion oksigen ada dalam senyawa ini seperti halnya ion titanium.