Oksida
Oksida adalah senyawa kimia yang sedikitnya mengandung sebuah atom oksigen serta sedikitnya sebuah unsur lain. Sebagian besar kerak bumi terdiri atas oksida. Oksida terbentuk ketika unsur-unsur dioksidasi oleh oksigen di udara. Pembakaran hidrokarbon menghasilkan dua oksida utama karbon, karbon monoksida, dan karbon dioksida. Bahkan materi
yang dianggap sebagai unsur murni pun seringkali mengandung selubung oksida. Misalnya aluminium foil memiliki kulit tipis AlO yang melindungi foil dari korosi. Oksida-oksida dari unsur-unsur periode 3:
Oksida-oksida pada barisan pertama dikenal sebagai oksida-oksida tertinggi dari tiap unsur. Oksida-oksida ini adalah saat dimana unsur-unsur periode 3 berada pada keadaan oksidasi tertinggi. Pada oksida-oksida ini, semua elektron terluarnya terlibat dalam pembentukkan ikatan mulai dari natrium yang hanya memiliki satu elektron terluar hingga klor dengan 7 elektron terluar.
Kecenderungan pada struktur adalah dari oksida logam mengandung struktur ionik raksasa pada bagian periode, oksida kovalen raksasa (silikon dioskida) pada bagian tengah dan oksida molekuler di bagian periode.
Struktur raksasa (oksida logam dan silikon dioksida) memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena dibutuhkan energi yang besar untuk memutuskan ikatan yang kuat (ionik atau kovalen) yang bekerja pada tiga dimensi.
Oksida-oksida fosfor, sulfur dan klor terdiri dari molekul-molekul individual, beberapa di antaranya kecil dan sederhana, dan yang lainya berupa polimer.
Gaya tarik menarik antar molekul-molekul ini berupa dispersi/penyebaran gaya van der Waals dan interaksi dipol-dipol. Ukuran yang bermacam-macam ini tergantung pada ukuran, bentuk dan polaritas dari masing-masing molekul, tetapi akan selalu lebih lemah daripada yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan ionik atau kovalen pada struktur raksasa.
Tidak ada di antara oksida-oksida ini yang memiliki elektron bebas atau yang dapat bergerak. Ini berarti bahwa tidak ada satupun dari oksida-oksida ini yang dapat menghantarkan arus listrik dalam keadaan padatnya.
Oksida-oksida ini dapat mengalami elektrolisis jika dicairkan. Oksida-oksida ini dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan ion-ion menuju elektrode dan pelepasan muatan ion-ion saat mencapai elektrode.
Oksida-oksida natrium, magnesium dan alumunium terdiri dari struktur raksasa yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion oksida. Magnesium oksida memiliki struktur seperti NaCl. Dua yang lainnya memiliki struktur yang lebih rumit yang berada di luar cakupan silabus pada tingkat ini.
Terdapat gaya tarik menarik yang kuat antara ion-ion pada masing-masing oksida dan gaya tarik menarik ini membutuhkan energi yang besar untuk diputuskan. Oleh karena itulah oksida-oksida ini memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.
Tidak ada satupun dari oksida-oksida logam periode 3 dapat menghantarkan arus listrik pada keadaan padatnya, tetapi elektrolisis mungkin dilakukan jika dicairkan. Cairannya dapat menghantarkan arus listrik karena adanya pergerakan dan perubahan muatan ion-ion yang ada.
Contoh pentingnya adalah elektrolisis alumunium oksida dalam pembuatan alumunium. Apakah kita dapat mengelektrolisis cairan natrium oksida itu tergantung pada cairan/lelehannya apakah menyublim atau terurai pada keadaan biasa atau tidak. Jika menyublim, maka tak akan didapatkan cairan untuk dielektrolisis.
Magnesium dan alumunium oksida memiliki titik leleh yang sangat tinggi sehingga sulit untuk dielektrolisis dalam laboratorium sederhana.
Elektronegatifitas/keelektronegatifan dari unsur-unsur meningkat sepanjang periode dari ke, dan pada silikon, beda elektronegatifitas antara silikon dan oksigen tidak cukup besar untuk membentuk ikatan ionik. Silikon dioksida memiliki struktur kovalen raksasa..
Terdapat tiga bentuk silikon dioksida yang berbeda. Yang paling mudah diingat dan digambarkan adalah struktur yang mirip intan.
Kristal silikon memiliki struktur yang sama dengan intan. Untuk mengubahnya menjadi silikon dioksida, perlu dilakukan perubahan struktur silikon dengan menyisipkan beberapa atom oksigen.
Perhatikan bahwa masing-masing atom silikon dengan atom silikon tetangganya dijembatani oleh atom oksigen. Jangan lupakan bahwa ini hanya bagian kecil dari struktur raksasa dalam tiga dimensi.
Silikon dioksida memiliki titik leleh yang tinggi, bermacam-macam tergantung pada strukturnya (ingat bahwa hanya satu dari tiga struktur yang mungkin), tetapi angkanya sekitar 1700 °C. Ikatan kovalen silikon-oksigen yang sangat kuat harus diputuskan terlebih dahulu sebelum meleleh. Silikon dioksida mendidih pada suhu 2230 °C.
Karena kita membicarakan tentang perbedaan bentuk ikatan, tidak berarti bila membandingkan nilai ini dengan oksida logam yang lain. Lebih baik menyatakan bahwa karena oksida logam dan silikon dioksida memiliki struktur raksasa, maka titik leleh dan titik didihnya tinggi.
Silikon dioksida tidak memiliki elektron-elektron atau ion-ion yang dapat bergerak sehingga tidak dapat menghantarkan arus listrik, baik dalam bentuk padatan maupun cairannya.
Fosfor, sulfur dan klor semuanya membentuk oksida yang terdiri dari molekul-molekulnya. Beberapa dari molekul-molekul ini sederhana dan lainnya merupakan polimer. Kita hanya akan membahas molekul sederhana.
Titik leleh dan titik didih dari oksida-oksida ini akan lebih rendah dari oksida logam dan silikon dioksida. Gaya intermolekuler mengikat satu molekul dengan molekul yang lain melalui dispersi gaya van der Waals atau interaksi dipol-dipol. Kekuatannya bermacam-macam tergantung pada ukuran molekulnya.
Tak satupun dari oksida-oksida ini yang menghantarkan arus listrik baik sebagai padatan maupun cairannya. Tak satupun yang mengandung ion-ion atau elektron-elektron bebas.
Fosfor memiliki dua oksida yang umum, fosfor (III) oksida, P4O6, dan fosfor (V) oksida, P4O10.
... dan kemudian gantikan ikatannya dengan ikatan baru yang menghubungkan atom-atom fosfor dengan atom-atom oksigen. Ini akan membentuk V seperti pada air, tetapi tidak akan disalahkan bila menggambarnya dengan garis lurus antara atom-atom fosfor, seperti contoh
Fosfor hanya menggunakan tiga elektron terluar (3 elektron p yang tidak berpasangan) membentuk tiga ikatan dengan oksigen.
Fosfor (V) oksida juga berupa padatan putih yang dapat menyublim (berubah daripadat ke gas) pada suhu 300 °C. Dalam kasus ini, fosfor menggunakan semua elektron terluar untuk berikatan.
Padatan fosfor (V) oksida berada dalam beberapa bentuk berbeda, beberapa di antaranya berbentuk polimer. Kita akan membahas bentuk molekuler sederhana dan ini juga berada dalam keadaan gas.
Ini mudah digambarkan dengan menggambar P4O6 terlebih dahulu. Empat atom oksigen yang lain diikatkan pada empat atom fosfor melalui ikatan rangkap.
Sulfur membentuk dua oksida yang umum, sulfur dioksida (sulfur (IV) oksida), SO2, dan sulfur trioksida (sulfur (VI) oksida), SO3.
Sulfur dioksida adalah gas yang tak berwarna pada suhu ruangan yang mudah dikenal dengan bau yang khas/mencekik. Ini terdiri dari molekul sederhana SO2.
Sulfur menggunakan empat elektron terluarnya untuk membentuk ikatan rangkap dengan oksigen, menyisakan dua elektron yang berpasangan pada sulfur. Bentuk bengkok dari SO2 adalah akibat dari adanya pasangan elektron bebas ini.
Sulfur trioksida murni merupakan padatan putih dengan titik leleh dan titik didih yang rendah. Sulfur trioksida bereaksi cepat dengan uap air di udara membentuk asam sulfat. Ini berarti bahwa jika kita membuatnya di laboratorium, maka akan tampak sebagai padatan dengan asap di udara (membentuk kabut asam sulfat).
Sulfur trioksida dalam keadaan gas, terdiri dari molekul sederhana SO3 dimana semua elektron terluar dari sulfur terlibat dalam pembentukkan ikatan.
Terdapat bermacam-macam bentuk sulfut trioksida. Yang paling sederhana adalah trimer, S3O9, dimana 3 molekul SO3 bergabung membentuk cincin.
Kenyataanya molekul-molekul sederhana bergabung dengan cara ini membentuknya struktur yang lebih besar membentuk padatan SO3