Senyawa ionik
Ion biasanya dikemas ke dalam struktur kristal reguler, dalam pengaturan yang meminimalkan energi kisi (memaksimalkan daya tarik dan meminimalkan tolakan). Energi kisi adalah penjumlahan dari interaksi semua situs dengan semua situs lainnya. Untuk ion sferis yang tak terpolarisasi, penentuan energi interaksi elektrostatik hanya memerlukan muatan dan jarak. Untuk struktur
kristal ideal tertentu, semua jarak terkait dengan jarak antar inti terkecil secara geometris. Jadi untuk setiap struktur kristal yang mungkin, gaya elektrostatik total dapat dikaitkan dengan gaya elektrostatik muatan unit pada jarak tetangga terdekat dengan konstanta perkalian yang disebut konstanta Madelung yang dapat dihitung secara efisien dengan menggunakan penjumlahan Ewald. Bila bentuk yang wajar diasumsikan untuk
energi repulsif tambahan, energi kisi total dapat dimodelkan dengan menggunakan persamaan Born-Landé, persamaan Born-Mayer, atau tanpa adanya informasi struktural, persamaan Kapustinskii.
Dengan menggunakan aproksimasi yang lebih sederhana dari ion sebagai sferis keras yang tak tertembus, susunan anion dalam sistem ini sering dikaitkan dengan pengaturan sferis tetal-rapat ("close-packed"), dengan kation yang menempati interstisi tetrahedral atau oktahedral. Bergantung pada stoikiometri senyawa ionik, dan koordinasi (terutama ditentukan oleh rasio
jari-jari) kation dan anion, sering diamati berbagai struktur, dan secara teoretis dirasionalisasi oleh. Dalam beberapa kasus anion mengambil tetal kubus sederhana, dan struktur umum yang dihasilkan teramati adalah:
Beberapa cairan ionik, terutama dengan campuran anion atau kation, dapat didinginkan dengan cukup cepat sehingga tidak cukup waktu terjadi nukleasi kristal, maka terbentuklah kaca ionik (tanpa urutan jarak jauh).
Dalam kristal ionik, biasanya akan ada beberapa titik cacat, namun untuk mempertahankan elektronetralitas, cacat ini hadir berpasangan. Cacat Frenkel terdiri dari kekosongan kation yang dipasangkan dengan interstisi kation dan dapat dihasilkan di manapun dalam ruah kristal, terjadi paling umum pada senyawa dengan bilangan koordinasi rendah dan kation yang jauh lebih kecil daripada
anion. Cacat Schottky terdiri dari satu kekosongan masing-masing jenis, dan dihasilkan pada permukaan kristal, terjadi paling umum pada senyawa dengan bilangan koordinasi tinggi dan bila anion dan kation memiliki ukuran yang sama. Jika kation memiliki beberapa kemungkinan tingkat oksidasi, maka memungkinkan terjadi kekosongan kation untuk mengkompensasi kekurangan elektron pada
lokasi kation dengan bilangan oksidasi lebih tinggi, menghasilkan senyawa non-stoikiometri. Kemungkinan non-stoikiometri lainnya adalah pembentukan pusat-F, elektron bebas yang menempati kekosongan anion. Bila senyawa memiliki tiga atau lebih komponen ionik, semakin banyak jenis cacat yang mungkin terjadi. Semua titik cacat ini dapat dihasilkan melalui vibrasi termal dan
memiliki konsentrasi kesetimbangan. Oleh karena mereka boros energi, namun bermanfaat secara entropis, mereka terjadi dalam konsentrasi yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi. Setelah terbentuk, pasangan cacat ini dapat berdifusi secara terpisah satu sama lain, dengan melompat antar situs kisi. Mobilitas cacat ini adalah sumber fenomena transportasi paling banyak dalam
kristal ionik, termasuk difusi dan. Ketika kekosongan bertabrakan dengan interstisi (Frenkel), mereka dapat bergabung kembali dan saling memusnahkan. Demikian pula kekosongan akan hilang saat mereka mencapai permukaan kristal (Schottky). Cacat pada struktur kristal umumnya memperluas parameter kisi, mengurangi keseluruhan densitas kristal. Cacat juga menghasilkan ion di lingkungan lokal yang
berbeda, yang menyebabkan mereka mengalami simetri medan kristal yang berbeda, terutama dalam kasus kation berbeda yang bertukar situs kisi. Hal ini menghasilkan pemisahan orbital elektron-d yang berbeda, sehingga penyerapan optik (dan tentu saja warna) dapat berubah seiring dengan konsentrasi defek.
Senyawa ionik yang mengandung ion hidrogen () diklasifikasikan sebagai asam, dan yang mengandung kation elektropositif dan anion basa ion hidroksida () atau ion oksida () diklasifikasikan sebagai basa. Senyawa ion lainnya dikenal sebagai garam dan dapat terbentuk melalui reaksi asam-basa. Jika senyawa tersebut merupakan hasil reaksi antara asam kuat dan basa
lemah, hasilnya adalah garam asam. Reaksi antara basa kuat dan asam lemah, menghasilkan garam basa. Hasil reaksi antara asam kuat dan basa kuat, menghasilkan garam netral. Asam lemah yang direaksikan dengan basa lemah dapat menghasilkan senyawa ionik dengan ion basa konjugat maupun ion asam konjugat, seperti amonium asetat.
Beberapa ion dikelompokkan sebagai amfoter, mampu bereaksi dengan asam atau basa. Hal ini juga berlaku untuk beberapa senyawa dengan sifat ionik, biasanya oksida atau hidroksida dari logam-logam yang kurang elektropositif (sehingga senyawa tersebut juga memiliki sifat kovalen yang signifikan), seperti seng oksida, aluminium hidroksida, aluminium oksida dan timbal (II) oksida.
Gaya elektrostatik antar partikel adalah yang terkuat saat muatannya tinggi, dan jarak antar inti ion kecil. Dalam kasus tersebut, senyawa umumnya memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat tinggi dan tekanan uap rendah. Tren titik lebur bisa dijelaskan dengan lebih baik bila struktur dan rasio ukuran ion diperhitungkan. Di atas titik leburnya, padatan
ionik meleleh dan menjadi (walaupun beberapa senyawa ionik seperti aluminium klorida dan besi (III) klorida menunjukkan struktur seperti molekul dalam fase cairnya). Senyawa anorganik dengan ion sederhana biasanya memiliki ion kecil, dan dengan demikian memiliki titik lebur yang tinggi, begitu juga padatannya pada suhu kamar. Bagaimanapun, beberapa zat dengan ion yang
lebih besar, memiliki titik leleh di bawah atau mendekati suhu kamar (sering didefinisikan sampai dengan 100 °C), dan disebut cairan ionik. Ion dalam cairan ionik seringkali memiliki distribusi muatan yang tidak rata, atau substituen besar seperti rantai hidrokarbon, yang juga berperan dalam menentukan kekuatan interaksi dan kecenderungan untuk meleleh.
Bahkan ketika struktur lokal dan ikatan padatan ionik cukup terganggu untuk melelehkannya, masih ada gaya tarik elektrostatik jarak jauh yang kuat yang menahan cairan bersama-sama dan mencegah ion mendidih untuk membentuk fasa gas. Ini berarti bahwa cairan ionik suhu kamar sekalipun memiliki tekanan uap rendah, dan memerlukan suhu yang jauh lebih
tinggi untuk mendidih. Titik didih menunjukkan kecenderungan serupa pada titik leleh dalam hal ukuran ion dan kekuatan interaksi lainnya. Bila diupkan, ionnya masih belum terbebaskan satu sama lain. Misalnya, dalam fase uap natrium klorida berada sebagai "molekul" diatomik.
Sebagian besar senyawa ionik sangat rapuh. Begitu mereka mencapai batas kekuatan mereka, mereka tidak dapat diubah bentuknya dengan jalan ditempa, karena keselarasan ion positif dan negatif harus dijaga ketat. Sebaliknya material mengalami fraktur melalui pembelahan. Ketika suhu dinaikkan (biasanya mendekati titik leleh) terjadi transisi lentur-rapuh, dan aliran plastik menjadi dimungkinkan oleh gerak dislokasi.
Kompresibilitas senyawa ion sangat ditentukan oleh strukturnya, dan khususnya bilangan koordinasinya. Misalnya, halida dengan struktur cesium klorida (bilangan koordinasi 8) kurang termampatkan dibandingkan dengan struktur natrium klorida (bilangan koordinasi 6), dan kurang lagi dibandingkan dengan bilangan koordinasi 4.
Bila senyawa ion larut, ion individu terdisosiasi dan tersolvasi dengan pelarut dan terdispersi di seluruh larutan yang dihasilkan. Karena ion dilepaskan ke dalam larutan saat dilarutkan, dan dapat membawa muatan, senyawa ion terlarut adalah kelas elektrolit kuat yang paling umum, dan larutannya memiliki konduktivitas listrik tinggi. Kelarutan paling tinggi