2.7 Tatanama Senyawa

Ketika ilmu kimia baru dimulai dan jumlah senyawa yang diketahui masih sedikit, adalah mungkin untuk menghafal nama-nama senyawanya. Banyak nama senyawa berasal dari penampilan fisika, sifat, asal, atau kegunaannya — misalnya, air, garam dapur, batu kapur, soda api, soda pencuci, dan soda kue.

Hari ini jumlah senyawa yang telah diketahui lebih dari 20 juta. Untungnya, mahasiswa tidak perlu menghafal semua nama-namanya. Selama bertahun-tahun, para ahli kimia telah berusaha menemukan sistem yang jelas untuk menamai zat-zat kimia. Aturan ini diterima di seluruh dunia, memfasilitasi komunikasi di antara ahli kimia dan menyediakan cara yang berguna untuk memberi label berbagai zat yang luar biasa. Menguasai aturan-aturan ini sekarang akan terbukti bermanfaat segera ketika kita melanjutkan dengan pelajaran kimia.

Untuk memulai diskusi tentang tata nama senyawa kimia (menamai senyawa kimia), kita harus terlebih dahulu membedakan antara senyawa anorganik dan senyawa organik. Senyawa organik mengandung karbon, biasanya dikombinasikan dengan unsur-unsur seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang. Semua senyawa lainnya diklasifikasikan sebagai senyawa anorganik. Untuk kenyamanan, beberapa senyawa yang mengandung karbon, seperti karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO₂), karbon disulfida (CS₂), senyawa yang mengandung gugus sianida (CN₂), dan karbonat (CO₃^2-) dan bikarbonat (HCO₃^-) masuk dalam kelompok senyawa anorganik. Bagian 2.8 memberikan pengantar singkat untuk senyawa organik.

Untuk mengatur dan menyederhanakan usaha kita dalam menamai senyawa, kita dapat membagi senyawa anorganik menjadi empat kategori: senyawa ionik, senyawa molekul, senyawa asam dan basa, dan senyawa hidrat.

Senyawa Ionik

Dalam bagian 2.5 kita belajar bahwa senyawa ionik terdiri dari kation (ion positif) dan anion (ion negatif). Dengan pengecualian penting ion amonium (NH₄⁺) semua kation yang menjadi perhatian bagi kita berasal dari atom-atom logam. Kation logam diambil namanya dari nama unsurnya. Sebagai contoh,

Nama Unsur		Nama Kation
Na	Natrium	Na+	Ion Natrium
K	Kalium	K+	Ion Kalium
Mg	Magnesium	Mg2+	Ion Magnesium
Al	Aluminium	Al3+	Ion Aluminium

Banyak senyawa ionik adalah senyawa biner, atau senyawa yang terbentuk dari hanya dua unsur. Untuk senyawa biner, unsur pertama yang disebut adalah kation logam, diikuti oleh anion non-logam. Dengan demikian, NaCl adalah natrium klorida. Anion dinamakan dengan mengambil bagian pertama dari nama unsur (klorin) dan menambahkan akhiran "-ida." Kalium bromida (KBr), seng iodida (ZnI₂), dan aluminium oksida (Al₂O₃) juga merupakan senyawa biner. Tabel 2.2 menunjukkan nomenklatur/tata nama "-ida" dari beberapa anion monatomik yang umum sesuai dengan posisinya dalam tabel periodik.

Tabel 2.2 Tatanama "-ida" Beberapa Anion Monoatomik

Golongan IVA	Golongan VA	Gologan VIA	Golongan VIIA
C karbida (C4-) (C22-)	N nitrida (N3-)	O oksida (O2-)	F fluorida (F-)
Si silikida (Si4-)	P fosfida (P3-)	S sulfida (S2-)	Cl klorida (Cl-)
		Se selenida (Se2-)	Br bromida (Br-)
		Te telurida (Te2-)	I iodida (I-)

Akhiran "-ida" juga digunakan untuk kelompok anion tertentu yang mengandung unsur-unsur yang berbeda, seperti hidroksida (OH₂) dan sianida (CN₂). Dengan demikian, senyawa LiOH dan KCN diberi nama litium hidroksida dan kalium sianida. Zat ini dan sejumlah zat ionik lainnya disebut senyawa terner, yang berarti senyawa yang terdiri dari tiga unsur. Tabel 2.3 daftar nama sejumlah kation dan anion anorganik yang umum.

Tabel 2.3 Nama dan Rumus Beberapa Kation dan Anion Anorganik

Kation	Anion
aluminium (Al3+)	bromide (Br-)
ammonium (NH4+)	karbonat (CO32-)
barium (Ba2+)	klorat (ClO3-)
kadmium (Cd2+)	klorida (Cl-)
kalsium (Ca2+)	kromat (CrO42-)
sesium (Cs+)	sianida (CN-)
kromium (III) (Cr3+)	dikromat (Cr2O7-)
kobalt (II) (Co2+)	dihidrogen fosfat (H2PO42-)
tembaga (I) (Cu+)	fluorida (F-)
tembaga (II) (Cu2+)	hidrida (H-)
hidrogen (H+)	hidrogen karbonat / bikarbonat (HCO3-)
besi (II) (Fe2+)	hidrogen fosfat (HPO42-)
besi (III) (Fe3+)	hidrogen sulfat / bisulfat (HSO4-)
timbal (II) (Pb2+)	hidroksida  (OH-)
litium (Li+)	iodida (I-)
magnesium (Mg2+)	nitrat (NO3-)
mangan (II) (Mn2+)	nitrida (N3-)
merkuri (I) (Hg22+)	nitrit (NO2-)
merkuri (II) (Hg2+)	oksida (O2-)
kalium (K+)	permanganat (MnO4-)
rubidium (Rb+)	peroksida (O22-)
perak (Ag+)	fosfat (PO43-)
natrium (Na+)	sulfat (SO42-)
strontium (Sr2+)	sulfida (S2-)
timah (Sn2+)	sulfit (SO32-)
seng (Zn2+)	tiosianat (SCN-)

Logam tertentu, terutama logam transisi dapat membentuk lebih dari satu jenis kation. Ambil besi sebagai contoh. Besi dapat membentuk dua kation : Fe²⁺ dan Fe³⁺. Sistem tata nama yang lebih tua yang masih dalam penggunaan terbatas memberikan nama feri pada kation dengan muatan positif yang lebih sedikit dan fero pada kation dengan muatan positif lebih banyak:

Fe2+	ion fero
Fe3+	ion feri

Nama-nama senyawa yang dibentuk ion besi ini dengan klorin akan menjadi:

FeCl2	fero klorida
FeCl3	feri klorida

FeCl₂ (kiri) dan FeCl₃ (kanan)

Metode penamaan ion ini memiliki beberapa batasan yang berbeda. Pertama, akhiran “-o” dan “-i” tidak memberikan informasi mengenai muatan aktual kedua kation yang terlibat. Dengan demikian, ion feri adalah Fe³⁺, tetapi kation tembaga yang bernama kupri memiliki rumus Cu²⁺. Selain itu, akhiran “-o” dan “-i” memberikan nama hanya untuk dua kation unsur yang berbeda. Beberapa unsur logam dapat memiliki tiga atau lebih jenis kation yang berbeda dalam senyawanya. Oleh karena itu, telah menjadi semakin umum untuk menunjuk kation yang berbeda dengan angka Romawi. Ini disebut sistem Stock. Dalam sistem ini, angka Romawi I menunjukkan satu muatan positif, II berarti dua muatan positif, dan seterusnya. Sebagai contoh, atom mangan (Mn) dapat memiliki beberapa muatan positif yang berbeda:

Mn2+	: MnO	mangan (II) oksida
Mn3+	: Mn2O3	mangan (III) oksida
Mn4+	: MnO2	mangan (IV) oksida

Nama-nama ini diucapkan "mangan-dua oksida," "mangan-tiga oksida," dan "mangan-empat oksida." Dalam sistem Stock, ion fero dan ion feri ditunjukkan sebagai besi (II) dan besi (III), masing-masing; fero klorida untuk besi (II) klorida; dan feri klorida untuk besi (III) klorida. Sesuai dengan praktik modern, kita akan mendukung penggunaan sistem Stock untuk tata senyawa ionik.

Contoh 2.5 dan 2.6 mengilustrasikan cara memberi nama senyawa ionik dan menulis rumus untuk senyawa ionik berdasarkan informasi yang diberikan pada Gambar 2.11 dan Tabel 2.2 dan 2.3.

Contoh 2.5

Beri nama senyawa berikut:

(a) Cu(NO₃)₂ 

(b) KH₂PO₄

(c) NH₄ClO₃

Strategi

Perhatikan bahwa senyawa dalam (a) dan (b) mengandung atom-atom logam dan non logam, jadi senyawanya merupakan senyawa ionik. Tidak ada atom logam dalam (c) tetapi ada gugus amonium, yang mengandung muatan positif. Jadi NH₄ClO₃ juga merupakan senyawa ionik. Referensi untuk nama kation dan anion ada di Tabel 2.3. Perlu diingat bahwa atom logam dapat membentuk kation dengan muatan yang berbeda (lihat Gambar 2.11), kita perlu menggunakan sistem Stock.

Solusi

(a) Ion nitrat (NO₃^-) mengandung satu muatan negatif, sehingga ion tembaga harus memiliki dua muatan positif. Karena tembaga dapat membentuk ion Cu⁺ dan Cu²⁺, kita perlu menggunakan sistem Stock dan memberi nama senyawa tembaga (II) nitrat.

(b) Kationnya adalah K⁺ dan anionnya adalah H₂PO₄^2- (dihidrogen fosfat). Karena kalium hanya membentuk satu jenis ion (K⁺), tidak perlu menggunakan kalium (I) dalam nama. Senyawa ini adalah kalium dihidrogen fosfat.

(c) Kationnya adalah NH₄⁺ (ion amonium) dan anionnya adalah ClO₃^-. Senyawa tersebut adalah amonium klorat.

Contoh 2.6

Tuliskan rumus kimia untuk senyawa berikut: (a) merkuri (I) nitrit, (b) cesium sulfida, dan (c) kalsium fosfat.

Strategi

Kita mengacu pada Tabel 2.3 untuk rumus kation dan anion. Ingat bahwa angka Romawi dalam sistem Stock memberikan informasi yang berguna tentang muatan kation.

Solusi

(a) Angka Romawi menunjukkan bahwa ion merkuri mengandung muatan +1. Menurut Tabel 2.3, bagaimanapun, ion merkuri (I) adalah diatomik (yaitu, Hg₂²⁺) dan ion nitrit adalah NO₂^-. Oleh karena itu, rumusnya adalah Hg₂(NO₂)₂.

(b) Setiap ion sulfida mengandung dua muatan negatif, dan masing-masing ion sesium mengandung satu muatan positif (sesium di Golongan IA, seperti natrium). Oleh karena itu, rumusnya adalah Cs₂S.

(c) Setiap ion kalsium (Ca²⁺) mengandung dua muatan positif, dan masing-masing ion fosfat (PO₄^3-) mengandung tiga muatan negatif. Untuk membuat jumlah muatan sama dengan nol, kita harus menyesuaikan jumlah kation dan anion:

3(+2) + 2(-3) = 0

sehingga rumusnya adalah Ca₃(PO₄)_2.

Senyawa Molekul

Tidak seperti senyawa ionik, senyawa molekul mengandung satuan molekul diskrit. Biasanya terdiri dari unsur-unsur non-logam (lihat Gambar 2.10). Banyak senyawa molekul adalah senyawa biner. Penamaan senyawa molekul biner mirip dengan penamaan senyawa ionik biner. Kita menempatkan nama unsur pertama dalam rumus pertama, dan unsur kedua diberi nama dengan menambahkan -ida pada akar dari nama unsur. Beberapa contohnya

HCl	hidrogen klorida
HBr	hidrogen bromida
SiC	silicon karbida

Sangat umum untuk sepasang unsur membentuk beberapa senyawa yang berbeda. Dalam kasus ini, kebingungan dalam penamaan senyawa dihindari dengan penggunaan awalan Yunani untuk menunjukkan jumlah atom dari setiap unsur yang ada (Tabel 2.4). Perhatikan contoh-contoh berikut:

CO	karbon monoksida
CO2	karbon dioksida
SO2	belerang dioksida
SO3	belerang trioksida
NO2	nitrogen dioksida
N2O4	dinitrogen trioksida

Tabel 2.4 Awalan Yunani Yang Digunakan Dalam Penamaan Senyawa Molekul

Awalan	Makna
mono-	1
di-	2
tri-	3
tetra-	4
penta-	5
heksa-	6
hepta-	7
okta-	8
nona-	9
deka-	10

Panduan berikut bermanfaat dalam penamaan senyawa dengan awalan:

• Awalan "mono-" dapat dihilangkan untuk unsur pertama. Sebagai contoh, PCl₃ dinamai fosfor triklorida, bukan monofosfor triklorida. Dengan demikian, tidak adanya awalan untuk unsur pertama biasanya berarti hanya ada satu atom dari unsur yang ada dalam molekul.

• Untuk oksida, akhiran “a” dalam awalan kadang-kadang dihilangkan. Sebagai contoh, N₂O₄ dapat disebut dinitrogen tetroksida daripada dinitrogen tetraoksida.

Pengecualian untuk penggunaan awalan Yunani adalah senyawa molekul yang mengandung hidrogen. Secara tradisional, banyak dari senyawa ini disebut baik oleh nama-nama non-sistematik yang umum ataupun dengan nama-nama yang tidak secara khusus menunjukkan jumlah atom-atom H yang ada:

B2H6	diboran
CH4	metana
SiH4	silana
NH3	amonia
PH3	fosfina
H2O	air
H2S	hidrogen sulfida

Perhatikan bahwa bahkan urutan penulisan unsur dalam rumus untuk senyawa hidrogen tidak teratur. Dalam air dan hidrogen sulfida, H ditulis pertama, sedangkan muncul terakhir dalam senyawa lain.

Menulis rumus untuk senyawa molekul biasanya mudah. Dengan demikian, nama arsenik trifluorida berarti bahwa ada tiga atom F dan satu atom As dalam setiap molekul, dan rumus molekulnya adalah AsF₃. Perhatikan bahwa urutan unsur dalam rumus sama dengan namanya.

Contoh 2.7

Beri nama senyawa molekul berikut:

(a) SiCl₄

(b) P₄O₁₀

Strategi

Kita mengacu pada Tabel 2.4 untuk awalan. Dalam (a) hanya ada satu atom Si sehingga kita tidak menggunakan awalan "mono."

Solusi

(a) Karena ada empat atom klorin yang ada, senyawa tersebut adalah silikon tetraklorida.

(b) Ada empat atom fosfor dan sepuluh atom oksigen yang ada, sehingga senyawa tersebut adalah tetrafosfor dekoksida. Perhatikan bahwa "a" dihilangkan dalam "deka."

Contoh 2.8

Tuliskan rumus kimia untuk senyawa molekul berikut:

(a) karbon disulfida

(b) disilikon heksabromida.

Strategi

Di sini kita perlu mengubah awalan pada jumlah atom (lihat Tabel 2.4). Karena tidak ada awalan untuk karbon dalam (a), itu berarti hanya ada satu atom karbon yang ada.

Solusi

(a) Karena ada dua atom belerang dan satu atom karbon, rumusnya adalah CS₂.

(b) Ada dua atom silikon dan enam atom bromin hadir, sehingga rumusnya adalah Si₂Br₆.

Gambar 2.14 merangkum langkah-langkah untuk penamaan senyawa ionik dan molekul biner.

Gambar 2.14 Langkah-langkah untuk penamaan senyawa ionik dan molekul biner.

Asam dan Basa

Tatanama Asam

Asam dapat digambarkan sebagai zat yang menghasilkan ion hidrogen (H⁺) ketika dilarutkan dalam air. (H⁺ setara dengan satu proton, dan sering disebut demikian.) Rumus untuk asam mengandung satu atau lebih atom hidrogen serta gugus anion. Anion yang namanya berakhiran "-ida" membentuk asam dengan awalan "hidro-" dan akhiran "-at", seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.5. Dalam beberapa kasus, dua nama yang berbeda tampaknya diberikan untuk rumus kimia yang sama.

HCl	asam klorida
HCl	asam hidroklorat

Nama yang ditetapkan untuk senyawa tergantung pada keadaan fisikanya. Dalam keadaan gas atau cairan murni, HCl adalah senyawa molekul yang disebut asam klorida. Ketika dilarutkan dalam air, molekul memecah menjadi ion H⁺ dan Cl^-; dalam keadaan ini, zat ini disebut asam hidroklorat.

Asam okso adalah asam yang mengandung hidrogen, oksigen, dan unsur lain (unsur sentral). Rumus asam okso biasanya ditulis dengan H pertama, diikuti oleh unsur sentral dan kemudian O. Kita menggunakan beberapa asam referensi yang umum berikut dalam penamaan asam okso:

H2CO3	asam karbonat
HClO3	asam klorat
HNO3	asam nitrat
H3PO4	asam fosfat
H2SO4	asam sulfat

Ketika dilarutkan dalam air, molekul HCl diubah menjadi ion H⁺ dan Cl^-. Ion H⁺ dikaitkan dengan satu atau lebih molekul air, dan biasanya direpresentasikan sebagai H₃O⁺.

Seringkali dua atau lebih asam okso memiliki atom sentral yang sama tetapi sejumlah atom O yang berbeda. Dimulai dengan asam okso referensi yang namanya diakhiri dengan “-at,” menggunakan aturan berikut untuk menamai senyawa ini. 

1. Penambahan satu atom O ke asam "-at" : Asam disebut asam "per. . . -at ". Dengan demikian, menambahkan atom O ke HClO₃ mengubah asam klorat menjadi asam perklorat (HClO₄). 

2. Penghapusan satu atom O dari asam "-at" : Asam disebut asam "-it". Jadi, asam nitrat (HNO₃), menjadi asam nitrit (HNO₂). 

3. Penghapusan dua atom O dari asam "-at" : Asam disebut asam "hipo. . . -it”. Jadi, ketika HBrO₃ diubah menjadi HBrO, asam disebut asam hipobromit.

Tabel 2.5 Beberapa Asam Sederhana

Anion	Asam
F-	HF asam hidrofluorat
Cl-	HCl asam hidroklorat
Br-	HBr asam hidrobromat
I-	HI asam hidroiodat
CN-	HCN asam hidrosianat
S2-	H2S asam hidrosulfat

Perhatikan bahwa semua asam ini ada sebagai senyawa molekul dalam fase gas.

Gambar 2.15. Menamai asam okso dan anion okso

Aturan untuk menamai anion okso, anion dari asam okso, adalah sebagai berikut:

1. Ketika semua ion H dilepaskan dari asam "-at", nama anion akan berakhir "-at." Misalnya, anion CO₃^2- yang berasal dari H₂CO₃ disebut karbonat.
2. Ketika semua ion H dilepaskan dari asam “-it”, nama anion akan berakhir dengan "-it" Jadi, anion ClO₂^2-  berasal dari HClO₂ disebut klorit.
3. Nama-nama anion di mana satu atau lebih tetapi tidak semua ion hidrogen telah dilepaskan harus menunjukkan jumlah ion H yang ada. Misalnya, pertimbangkan anion yang berasal dari asam fosfat:

H3PO4	asam fosfat
H2PO4-	dihidrogen fosfat
HPO42-	hidrogen fosfat
PO43-	fosfat

H₃PO₄

Perhatikan bahwa kita biasanya menghilangkan awalan "mono-" ketika hanya ada satu H dalam anion. Gambar 2.15 merangkum nomenklatur untuk asam okso dan anion okso, dan Tabel 2.6 memberikan nama-nama dari asam okso dan anion okso yang mengandung klorin.

Tabel 2.6 Nama Asam Okso dan Anion Okso Yang Mengadung Klorin

Asam		Anion
HClO4	asam perklorat	ClO4-	perklorat
HClO3	asam klorat	ClO3-	klorat
HClO2	asam klorit	ClO2-	klorit
HClO	asam hipoklorit	ClO-	hipoklorit

Contoh 2.9 berkaitan dengan tata nama untuk asam okso dan anion okso.

Contoh 2.9

Beri nama asam okso dan anion okso berikut:

(a) H₃PO₃

(b) IO₄^-

Strategi

Untuk menamai asam dalam (a), pertama-tama kita mengidentifikasi asam referensi, yang namanya diakhiri dengan "at" seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.15. Di soal (b), kita perlu mengkonversi anion ke asam asalnya yang ditunjukkan pada Tabel 2.6.

Solusi

(a) Kita mulai dengan asam referensi, asam fosfat (H₃PO₄). Karena H₃PO₃ memiliki satu atom O yang lebih sedikit, itu disebut asam fosfit.

(b) Asam induk adalah HIO₄. Karena asam memiliki satu atom O lebih dari asam referensi iodat (HIO₃), itu disebut asam periodat. Oleh karena itu, anion yang berasal dari HIO₄ disebut periodat.

Tatanama Basa

Basa dapat digambarkan sebagai zat yang menghasilkan ion hidroksida (OH^-) ketika dilarutkan dalam air. Beberapa contohnya:

NaOH	natrium hidroksida
KOH	kalium hidroksida
Ba(OH)2	barium hidroksida

Amonia (NH₃), suatu senyawa molekul dalam keadaan cair atau cairan murni, juga diklasifikasikan sebagai basa yang umum. Pada pandangan pertama ini mungkin tampak pengecualian untuk definisi basa. Tetapi perhatikan bahwa selama suatu zat menghasilkan ion hidroksida ketika dilarutkan dalam air, itu tidak perlu mengandung ion hidroksida dalam strukturnya untuk dianggap sebagai basa. Bahkan, ketika amonia larut dalam air, NH₃ bereaksi sebagian dengan air untuk menghasilkan ion NH₄⁺ dan OH^-. Dengan demikian, itu benar diklasifikasikan sebagai basa.

Hidrat

Hidrat adalah senyawa yang memiliki sejumlah molekul air tertentu yang melekat padanya. Misalnya, dalam keadaan normal, setiap satuan tembaga (II) sulfat memiliki lima molekul air yang terkait dengannya. Nama sistematis untuk senyawa ini adalah tembaga (II) sulfat pentahidrat, dan rumusnya ditulis sebagai CuSO₄ ∙ 5H₂O. Molekul air dapat dilepaskan dengan pemanasan. Ketika ini terjadi, senyawa yang dihasilkan adalah CuSO₄, yang kadang-kadang disebut tembaga (II) sulfat anhidrat; "Anhidrat" berarti bahwa senyawa tidak lagi memiliki molekul air yang terkait padanya (Gambar 2.16). Beberapa hidrat lainnya:

BaCl2 ∙ 2H2O	barium klorida dihidrat
LiCl ∙ H2O	litium klorida monohidrat
MgSO4 ∙ 7H2O	magnesium sulfta heptahidrat
Sr(NO3)2 ∙ 4H2O	strontium nitrat tetrahidrat

CuSO₄ ∙ 5H₂O (kiri) dan CuSO₄ (kanan)

Senyawa anorganik yang dikenal

Beberapa senyawa lebih dikenal dengan nama-nama umumnya di pasaran daripada oleh nama-nama kimia sistematis mereka. Contoh-contoh yang tidak lazim tercantum dalam Tabel 2.7.

Tabel 2.7 Nama Pasaran dan Nama Sistematis Beberapa Senyawa

Rumus	Nama Pasaran	Nama Sistematis
H2O	air	dihidrogen monoksida
NH3	amonia	trihidrogen nitrida
CO2(s)	es kering	karbon dioksida padat
NaCl	garam dapur/garam meja	natrium klorida
N2O	gas tertawa	dinitrogen monoksida
CaCO3	marmer, kapur, batu kapur	kalsium karbonat
CaO	kapur tohor	kalsium oksida
Ca(OH)2	kapur	kalsium hidroksida
NaHCO3	baking soda	natrium bikarbonat
Na2CO3 ∙ 10H2O	soda cuci	natrium karbonat dekahidrat
MgSO4 ∙ 7H2O	garam epsom	magnesium sulfat heptahidrat
Mg(OH)2	susu magnesium	magnesium hidroksida
CaSO4 ∙ 2H2O	gypsum	Kalsium sulfat dihidrat

2.6 Rumus Kimia

Kimiawan menggunakan rumus kimia untuk mengekspresikan komposisi molekul dan senyawa ionik dalam simbol kimia. Dengan komposisi yang dimaksud bukan hanya unsur-unsur yang ada tetapi juga rasio-rasio di mana atom-atom digabungkan. Di sini perhatian pada dua jenis rumus, yaitu: rumus molekul dan rumus empiris.

Rumus Molekul

Rumus molekul menunjukkan jumlah atom yang pasti dari setiap unsur dalam satuan terkecil suatu senyawa. Dalam diskusi tentang molekul, setiap contoh senyawa diberikan dengan rumus molekulnya dalam tanda kurung. Dengan demikian, H₂ adalah rumus molekul untuk hidrogen, O₂ adalah oksigen, O₃ adalah ozon, dan H₂O adalah air. Angka subskrip menunjukkan jumlah atom dari suatu unsur yang ada. Tidak ada subskrip untuk O dalam H₂O karena hanya ada satu atom oksigen dalam molekul air, jadi angka “satu” dihilangkan dari rumus. Perhatikan bahwa oksigen (O₂) dan ozon (O₃) adalah alotrop oksigen. Alotrop adalah salah satu dari dua atau lebih bentuk unsur yang molekulnya berbeda. Dua bentuk alotrop dari unsur karbon — intan dan grafit — secara dramatis berbeda tidak hanya dalam sifat tetapi juga dalam harga relatifnya.

Model Molekul

Molekul terlalu kecil untuk kita amati secara langsung. Cara yang efektif untuk memvisualisasikannya adalah dengan menggunakan model molekul. Dua tipe standar model molekul yang digunakan saat ini, yaitu: model bola-tongkat dan model pengisian-ruang (Gambar 2.12). Dalam kit model bola-tongkat, atom-atom adalah bola kayu atau plastik dengan lubang di dalamnya. Tongkat atau pegas digunakan untuk mewakili ikatan kimia. Sudut-sudut yang dibentuk antara atom mendekati sudut ikatan dalam molekul yang sebenarnya. Dengan pengecualian atom H, semua bola memiliki ukuran yang sama dan setiap jenis atom diwakili oleh warna tertentu. Dalam model pengisian-ruang, atom diwakili oleh bola terpotong yang disatukan dengan pengencang jepret, sehingga ikatan tidak terlihat. Bola sebanding dengan ukuran atom. Langkah pertama menuju pembuatan model molekul adalah menulis rumus struktur, yang menunjukkan bagaimana atom terikat satu sama lain dalam sebuah molekul. Sebagai contoh, diketahui bahwa masing-masing dari dua atom H terikat pada atom O dalam molekul air. Oleh karena itu, rumus struktur air adalah H-O-H. Garis yang menghubungkan dua simbol atom melambangkan ikatan kimia.

Model bola-tongkat menunjukkan susunan atom tiga dimensi dengan jelas, dan model ini cukup mudah untuk dibangun. Namun, bola tidak sebanding dengan ukuran atom. Selanjutnya, tongkat sangat melebih-lebihkan ruang antara atom dalam sebuah molekul. Model pengisian ruang lebih akurat karena model ini menunjukkan variasi dalam ukuran atom. Kelemahan model ini adalah bahwa membangunnya memakan waktu untuk disatukan dan model ini tidak menunjukkan posisi atom tiga dimensi dengan sangat baik. Kita akan menggunakan kedua model secara ekstensif dalam pembahasan selanjutnya.

Gambar 2.12 Rumus Molekul, rumus struktur, dan model molekul dari empat molekul umum.

Rumus Empiris

Rumus molekul hidrogen peroksida (zat yang digunakan sebagai antiseptik dan sebagai zat pemutih untuk tekstil dan rambut) adalah H₂O₂. Rumus ini menunjukkan bahwa setiap molekul hidrogen peroksida terdiri dari dua atom hidrogen dan dua atom oksigen. Rasio atom hidrogen dan atom oksigen dalam molekul ini adalah 2:2 atau disedernakan menjadi 1:1. Rumus empiris hidrogen peroksida adalah HO. Dengan demikian, rumus empiris memberi informasi tentang unsur-unsur yang ada dan rasio bilangan bulat paling sederhana dari atom-atomnya, tetapi belum tentu menunjukan jumlah atom yang sebenarnya dalam molekul tertentu. Sebagai contoh lain, perhatikan senyawa hidrazin (N₂H₄) yang digunakan sebagai bahan bakar roket. Rumus empiris hidrazin adalah NH₂. Meskipun rasio nitrogen terhadap hidrogen adalah 1:2 pada kedua rumus molekul (N₂H₄) dan rumus empiris (NH₂), hanya rumus molekul yang memberi tahu jumlah atom N (dua) dan H (empat) yang sebenarnya ada dalam molekul hidrazin.

Rumus empiris adalah rumus kimia paling sederhana; rumus ini ditulis dengan menyderhanakan angka subskrip (indeks bawah) dalam rumus molekul menjadi bilangan bulat terkecil yang mungkin. Rumus molekul adalah rumus molekul yang sebenarnya. Jika kita mengetahui rumus molekul, maka kita juga mengetahui rumus empiris, tetapi sebaliknya belum tentu benar. Lalu mengapa para ahli kimia repot-repot dengan rumus empiris? Seperti yang akan kita lihat di Bab 3, ketika ahli kimia menganalisis suatu senyawa yang tidak diketahui, langkah pertama biasanya adalah menentukan rumus empiris senyawa tersebut. Dengan informasi tambahan, dimungkinkan untuk menyimpulkan rumus molekul.

Untuk sebagian besar molekul, rumus molekul dan rumus empiris adalah satu dan sama. Beberapa contohnya adalah air (H₂O), amonia (NH₃), karbon dioksida (CO₂), dan metana (CH₄).

Contoh 2.2 dan 2.3 berurusan dengan penulisan rumus molekul dari model molekul dan penulisan rumus empiris dari rumus molekul.

Contoh 2.2

Tuliskan rumus molekul metanol, pelarut organik dan antibeku, dari model bola-tongkat, yang ditunjukkan di bawah ini.

Metanol

Penyelesaian

Lihat label (lihat juga sebelah belakang). Ada empat atom H, satu atom C, dan satu atom O. Oleh karena itu, rumus molekulnya adalah CH₄O. Namun, cara standar penulisan rumus molekul untuk metanol adalah CH₃OH karena ini menunjukkan bagaimana atom bergabung dalam molekul.

Contoh 2.3

Tuliskan rumus empiris untuk molekul-molekul berikut: (a) asetilena (C₂H₂), yang digunakan dalam obor las; (b) glukosa (C₆H₁₂O₆), suatu zat yang dikenal sebagai gula darah; dan (c) dinitrogen oksida (N₂O), gas yang digunakan sebagai gas anestesi (“gas tertawa”) dan sebagai propelan aerosol untuk krim kocok.

Strategi

Ingat bahwa untuk menulis rumus empiris, subskrip dalam rumus molekul harus dikonversi menjadi bilangan bulat terkecil yang mungkin.

Solusi

(a) Ada dua atom karbon dan dua atom hidrogen dalam asetilena. Membagi subskrip dengan 2, kita memperoleh rumus empiris CH.

(b) Dalam glukosa ada 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Membagi subskrip dengan 6, kita memperoleh rumus empiris CH₂O. Perhatikan bahwa jika kita membagi subskrip dengan 3, maka akan mendapatkan rumus C₂H₄O₂. Meskipun rasio karbon terhadap atom hidrogen dan oksigen dalam C₂H₄O₂ sama dengan C₆H₁₂O₆ (1: 2: 1), C₂H₄O₂ bukanlah rumus yang paling sederhana karena subskripnya tidak berada dalam rasio angka terkecil.

(c) Karena subskrip dalam N₂O sudah merupakan bilangan bulat terkecil, rumus empiris untuk dinitrogen oksida sama dengan rumus molekulnya.

Rumus Senyawa Ionik

Rumus senyawa ionik biasanya sama dengan rumus empirisnya karena senyawa ionik tidak terdiri dari satuan molekul diskrit. Sebagai contoh, sampel padat natrium klorida (NaCl) terdiri dari jumlah ion Na⁺ dan Cl^- yang sama yang diatur dalam jaringan tiga dimensi (Gambar 2.13). Dalam senyawa seperti itu ada rasio 1:1 kation terhadap anion sehingga senyawa tersebut netral secara elektrik. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.13, tidak ada ion Na⁺ dalam NaCl yang dikaitkan hanya dengan satu ion Cl^- tertentu. Bahkan, setiap ion Na⁺ sama-sama dipegang oleh enam ion Cl^- sekitarnya dan sebaliknya. Dengan demikian, NaCl adalah rumus empiris untuk natrium klorida. Dalam senyawa ionik lainnya, struktur yang sebenarnya mungkin berbeda, tetapi pengaturan kation dan anion sedemikian rupa sehingga semua senyawa netral secara elektrik. Perhatikan bahwa muatan pada kation dan anion tidak ditampilkan dalam rumus untuk senyawa ionik.

Gambar 2.13 (a) Struktur NaCl padat. (b) Pada kenyataannya, kation kontak dengan anion. Dalam kedua (a) dan (b), bola yang lebih kecil mewakili ion Na⁺ dan bola yang lebih besar mewakili ion Cl^-. (c) Kristal NaCl.

Agar senyawa ionik menjadi netral secara listrik, jumlah muatan pada kation dan anion di setiap satuan rumus harus nol. Jika muatan pada kation dan anion berbeda secara numerik, kita menerapkan aturan berikut untuk membuat rumus netral secara elektrik: Subskrip kation secara numerik sama dengan muatan pada anion, dan subskrip anion secara numerik sama dengan muatan pada kation. Jika muatan sama, maka tidak ada subskrip yang diperlukan. Aturan ini mengikuti dari fakta bahwa karena rumus senyawa ion biasanya rumus empirisnya, subskrip harus selalu disederhanakan menjadi rasio terkecil. Mari kita pertimbangkan beberapa contoh.

• Kalium Bromida. Kation Kalium K⁺ dan anion bromin Br^- bergabung membentuk senyawa ionik kalium bromida. Jumlah dari muatan adalah +1 + (-1) = 0, jadi tidak ada subskrip yang diperlukan. Rumusnya adalah KBr.
• Seng Iodida. Kation seng Zn²⁺ dan anion yodium I^- bergabung membentuk seng iodida. Jumlah dari muatan satu ion Zn²⁺ dan satu ion I^- adalah +2 + (-1) = +1. Untuk membuat muatan menjadi nol kita mengalikan -1 muatan anion dengan 2 dan menambahkan subskrip "2" pada simbol untuk yodium. Oleh karena itu rumus untuk seng iodida adalah ZnI₂
• Aluminium Oksida. Kationnya adalah Al³⁺ dan anionnya adalah oksigen O^2-. Diagram berikut membantu kita menentukan subskrip untuk senyawa yang dibentuk oleh kation dan anion:

Jumlah muatan adalah 2(+3) + 3(-2) = 0. Jadi, rumus aluminium oksida adalah Al₂O_3.

Contoh 2.4

Tuliskan rumus magnesium nitrida, yang mengandung ion Mg²⁺ dan N^3-.

Strategi

Panduan untuk menulis rumus senyawa ionik adalah netralitas listrik; yaitu, total muatan pada kation harus sama dengan total muatan pada anion. Karena muatan pada ion Mg²⁺ dan N^3- tidak sama, kita tahu rumusnya tidak bisa MgN. Sebagai gantinya, kita menulis rumus sebagai MgxNy, di mana x dan y adalah subskrip yang akan ditentukan.

Solusi 

Untuk memenuhi kenetralan listrik, hubungan berikut harus memiliki:

(+2)x + (-3)y = 0

Penyelesaian, kita mendapatkan x/y = 3/2. Maka x = 3 dan y = 2, ditulis:

Periksa Subskrip ini direduksi menjadi rasio bilangan bulat terkecil karena rumus kimia senyawa ionik biasanya adalah rumus empirisnya.

Logam natrium bereaksi dengan gas klorin membentuk NaCl

Ketika magnesium terbakar di udara, membentuk magnesium oksida dan magnesium nitrida.