Sifat-Sifat Klorida Unsur Periode 3

alaman ini membahas struktur klorida unsur periode 3 (natrium sampai sulfur), sifat-sifat fisikanya dan reaksinya dengan air.
Klor dan argon tidak dibahas – tidak ada artinya kita membahas "kloro klorida", dan argon tidak dibahas karena tidak membentuk klorida.

Ringkasan

Klorida

Klorida yang akan dibahas adalah:

NaCl	MgCl2	AlCl3	SiCl4	PCl5	S2Cl2
				PCl3

Ada tiga klorida sulfur, tetapi hanya satu yang disebutkan berdasarkan silabus di UK (untuk tingkat A atau yang sederajat) yaitu S₂Cl₂.
Seperti yang akan anda lihat nanti, aluminium klorida dalam beberapa kondisi berupa dimer, Al₂Cl₆.

Struktur

Natrium klorida dan magnesium klorida merupakan molekul ionik (berikatan ion) dan terdiri dari kisi-kisi ion raksasa pada temperatur kamar.
Aluminium klorida dan fosfor(V) klorida rumit! Keduanya mengalami perubahan struktur dari ionik menjadi kovalen pada saat padatannya berubah menjadi cair atau uap. Ada penjelasan mengenai hal ini pada halaman berikutnya.

Titik leleh dan titik didih

Natrium dan magnesium klorida merupakan padatan dengan titik leleh dan titik didih yang tinggi karena banyaknya panas yang dibutuhkan untuk memecah daya tarik ionik yang kuat.
Sisanya (selain natrium dan magnesium klorida) merupakan cairan atau padatan dengan titik leleh yang rendah. Kita lewati aluminium klorida dan fosfor(V) klorida yang cukup rumit, molekul yang lain mempunyai daya tarik intermolekuler yang lebih lemah seperti gaya dispersi van der Waals. Hal ini mengubah ketergantungan pada ukuran dan bentuk molekul, tetapi akan selalu jauh lebih lemah dari ikatan ionik.

Konduktivitas elektrik

Natrium dan magnesium klorida merupakan molekul ionik dan leburannya dapat mengalami elektrolisis pada saat meleleh. Sifat listriknya disebabkan oleh gerakan ion-ion dan muatannya pada elektroda.
Pada contoh aluminium klorida dan fosfor(V) klorida, padatannya tidak dapat menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak dapat bergerak bebas. Dalam bentuk cair (bentuk ini dapat diperoleh – keduanya menyublim pada tekanan normal), keduanya berubah menjadi bentuk kovalen, yang juga tidak menghantarkan listrik.
Klorida-klorida yang lain tidak dapat menghantarkan listrik baik sebagai padatan maupun leburan karena tidak memiliki ion ataupun elektron yang dapat bergerak.

Reaksi dengan air

Sebagai perkiraan, klorida ionik sederhana (natrium dan magnesium klorida) larut dalam air.
Klorida-klorida lain bereaksi dengan air dengan berbagai cara yang masing-masing akan dijelaskan. Reaksi dengan air dikenal dengan hidrolisis.

Masing-masing klorida

Natrium klorida, NaCl

Natrium klorida merupakan senyawa ionik sederhana yang terdiri dari susunan raksasa ion natrium dan klorida.
Gambaran kecil dari kisi natrium klorida terlihat seperti ini:

Secara normal dapat digambarkan dalam bentuk pecahan:

Daya tarik yang kuat antara ion positif dan negatif memerlukan banyak energi panas untuk memecahnya, sehingga natrium klorida memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi.
Natrium klorida dalam bentuk padatan tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki elektron dan ion-ion yang dapat bergerak bebas. Namun demikian lelehannya dapat mengalami elektrolisis.
Natrium klorida mudah larut dalam air menghasilkan larutan netral.

Magnesium klorida, MgCl₂

Magnesium klorida juga merupakan senyawa ionik, tetapi dengan pengaturan ion-ion yang lebih rumit karena jumlah ion kloridanya dua kali lebih banyak dari ion magnesium.
Sama dengan natrium klorida, panas yang dibutuhkan untuk mengatasi daya tarik diantara ion-ion juga besar, sehingga titik leleh dan titik didihnya juga tinggi.
Magnesium klorida padat bukan konduktor listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Namun demikian, dapat mengalami elektrolisis jika ion-ionnya menjadi bebas karena meleleh.
Magnesium klorida larut dalam air menghasilkan larutan asam lemah (pH = kira-kira 6).
Jika ion magnesium dipecah dari kisi padatannya dan berubah menjadi larutan, ada daya tarik yang cukup antara ion-ion 2+ dan molekul air untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ) antara ion magnesium dan pasangan elektron bebas di sekitar molekul air.
Ion heksaakuamagnesium terbentuk, [Mg(H₂O)₆]²⁺.

Ion ini bersifat asam – tingkat keasamannya tergantung pada berapa banyak elektron dalam molekul air yang didorong ke arah logam sebagai ion pusat. Hidrogen menjadi lebih positif dan lebih mudah ditarik oleh basa.
Pada contoh magnesium, banyaknya perubahan sangat kecil, dan hanya dalam proporsi yang kecil dari atom hidrogen yang diambil oleh basa – pada contoh ini, oleh molekul air dalam larutan.

---

Catatan:  alasan penanda warna adalah untuk mencoba menghindari kekeliruan antara molekul air yang menempel pada ion dengan molekul air dalam larutan.

---

Keberadaan ion hidroksonium dalam larutan menyebabkannya terlalu asam. Faktanya ion-ion hidroksonium itu tidak terbentuk (posisi kesetimbangan bergeser ke kiri), artinya larutan hanya sebagai asam lemah.
Anda dapat juga mengubah persamaan terakhir dalam bentuk yang disederhanakan:

Ion-ion hidrogen dalam larutan merupakan ion-ion hidroksonium. Jika anda menggunakan bentuk ini, perlu dituliskan bentuk/wujudnya.

Aluminium klorida, AlCl₃

Elektronegativitas meningkat dalam satu periode, sampai pada aluminium perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan klorida tidak cukup untuk membentuk ikatan ion sederhana.
Menjadi lebih sulit karena struktur aluminium klorida berubah dengan naiknya temperatur.
Pada temperatur kamar, aluminium dalam aluminium klorida berkoordinasi 6. Artinya tiap aluminium dikelilingi oleh 6 klor. Strukturnya merupakan kisi ionik – meskipun dengan banyak karakter kovalen.
Pada tekanan atmosfer normal, aluminium klorida menyublim (berubah dari padat menjadi uap) pada sekitar 180°C. Jika tekanan dinaikkan 2 atmosfer, akan meleleh pada temperatur 192°C.
Kedua temperatur tersebut, tentu saja, sangat tidak tepat untuk senyawa ionik – terlalu rendah. Daya tarik antar molekulnya lemah – tidak sekuat daya tarik antar ion.
Koordinasi aluminium berubah pada temperatur ini. Berubah menjadi koordinasi 4 – tiap aluminium dikelilingi 4 klor bukan 6.
Yang terjadi adalah berubahnya kisi awal menjadi molekul Al₂Cl₆. Jika anda telah membaca halaman pada ikatan koordinasi yang telah disebutkan di atas, anda akan mendapatkan strukturnya sebagai berikut:

Perubahan ini artinya, tentu saja, anda telah kehilangan semua karakter ionik – yang menjelaskan mengapa aluminium klorida menguap atau meleleh (tergantung pada tekanannya).
Terdapat kesetimbangan antara dimer-dimer dan molekul sederhana AlCl₃. Jika temperatur naik lebih jauh lagi, posisi kesetimbangan bergeser lebih ke kanan.

Ringkasan

• Pada temperatur kamar, aluminium klorida padat mempunyai kisi ionik dengan banyak karakter kovalen.
• Pada temperatur sekitar 180 – 190°C (tergantung pada tekanannya), aluminium klorida berubah menjadi bentuk molekul, Al₂Cl₆. Ini menyebabkannya meleleh atau menguap karena daya tarik intermolekulernya melemah.
• Dengan sedikit kenaikan temperatur akan pecah menjadi molekul sederhana AlCl₃.

Aluminium klorida padat tidak menghantarkan listrik pada suhu kamar karena ion-ionnya tidak bergerak bebas. Leburan aluminium klorida (hanya mungkin dengan menaikkan tekanan) tidak menghantarkan listrik karena tidak adanya ion.
Reaksi aluminium klorida dengan air menarik. Jika anda meneteskan air pada aluminium klorida padat, anda mendapatkan reaksi yang hebat menghasilkan awan dari uap gas hidrogen klorida.
Jika anda menambahkan aluminium klorida padat ke dalam air yang berlebih, ini masih belum jelas, selain menghasilkan gas hidrogen klorida, anda mendapatkan terbentuknya larutan asam. Suatu larutan aluminium klorida pada konsentrasi normal (sekitar 1 mol dm^-3, sebagai contoh) akan mempunyai pH sekitar 2 -3. Larutan yang lebih pekat pH-nya akan lebih rendah lagi.
Aluminium klorida bereaksi dengan air lebih dari sekedar larut. Pada contoh pertama, ion heksaakuaaluminium terbentuk bersama dengan ion klorida.

Anda akan melihat bahwa hal ini sama dengan persamaan magnesium klorida yang diberikan di atas – perbedaannya hanya pada muatan ionnya.
Muatan tambahan itu mendorong elektron dari molekul air tertarik oleh aluminium dengan kuat. Yang menyebabkan hidrogen lebih positif dan lebih mudah dihilangkan dari ion. Dengan kata lain, ion ini lebih asam dibandingkan pada magnesium.
Kesetimbangan ini (yang manapun yang anda tulis) lebih cenderung ke kanan, dan larutan yang terbentuk lebih asam – ada ion hidroksonium yang lebih banyak.

Atau, lebih sederhananya:

Hidrogen klorida tidak dapat terbentuk jika tidak ada air yang cukup.
Semua itu terjadi karena panas yang dihasilkan oleh reaksi dan konsentrasi larutan yang terbentuk, ion hidrogen dan ion klorida pada campuran bergabung sebagai molekul hidrogen klorida yang berupa gas. Dengan air yang sangat berlebih, temperatur tidak akan terlalu tinggi untuk terjadinya hal tersebut – ion-ion tetap berada dalam larutan.

Silikon tetraklorida, SiCl₄

Silikon tetraklorida merupakan kovalen klorida sederhana. Perbedaan elektronegativitas antara silikon dan klor tidak cukup untuk membentuk ikatan ion.
Pada temperatur kamar silikon tetraklorida berupa cairan yang tak berwarna yang berubah menjadi gas dalam udara lembab. Daya tarik antar molekul yang ada hanya gaya dispersi van der Waals.
Silikon tetraklorida tidak menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.
Pada udara yang lembab membentuk gas karena bereaksi dengan air dari udara menghasilkan hidrogen klorida. Jika anda menambahkan air ke dalam silikon tetraklorida, ada reaksi yang hebat yang menghasilkan silikon dioksida dan gas hidrogen klorida. Pada air yang sangat berlebih, hidrogen klorida, pasti, akan terlarut menghasilkan larutan asam kuat yang mengandung asam korida.

Klorida-klorida fosfor

Ada dua klorida fosfor – fosfor(III) klorida, PCl₃, dan fosfor(V) klorida, PCl₅.

Fosfor(III) klorida (fosfor triklorida), PCl₃

Senyawa ini merupakan klorida kovalen lain yang sederhana – juga berupa gas/asap cair pada temperatur kamar.
Senyawa ini merupakan cairan karena hanya ada gaya dispersi van der Waals dan daya tarik dipol-dipol diantara molekul-molekulnya. Tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak memiliki ion atau elektron yang dapat bergerak.
Fosfor(III) klorida bereaksi hebat dengan air. Anda akan mendapatkan asam fosfit, H₃PO₃, dan gas hidrogen klorida (atau larutan yang mengandung asam klorida jika digunakan air dalam jumlah banyak).

Fosfor(V) klorida (fosfor pentaklorida), PCl₅
Sayang sekali, struktur fosfor(V) klorida lebih rumit.
Fosfor(V) klorida merupakan padatan putih yang menyublim pada 163°C. Pada temperatur yang lebih tinggi lagi, lebih banyak fosfor(V) klorida yang terdissosiasi (terpecah secara reversibel) menghasilkan fosfor(III) klorida dan klor.

Fosfor(V) klorida padat mengandung ion – inilah mengapa fosfor(V) klorida berwujud padat pada temperatur kamar. Pembentukan ion melibatkan dua molekul PCl₅.
Ion klorida beralih dari molekul awal yang satu ke molekul awal lainnya, menghasilkan ion positif, [PCl₄]⁺, dan ion negatif, [PCl₆]^-.

Pada 163°C, fosfor(V) klorida berubah menjadi bentuk molekul sederhana yang mengandung molekul PCl₅. Karena diantara keduanya hanya ada gaya dispersi van der Waals, maka molekul menguap.
Fosfor(V) klorida padat tidak menghantarkan listrik karena ion-ionnya tidak bergerak bebas.
Fosfor(V) klorida bereaksi hebat dengan air menghasilkan gas hidrogen klorida. Seperti klorida kovalen lain, jika terdapat cukup air, ia akan terlarut menghasilkan larutan yang mengandung asam klorida.
Reaksi terjadi dalam dua langkah. Pertama, dengan air dingin, dihasilkan fosfor oksiklorida, POCl₃, dengan HCl.

Jika air mendidih, fosfor(V) klorida bereaksi lebih lanjut menghasilkan asam fosfor(V) dan lebih banyak HCl. Asam fosfor(V) juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.

Keseluruhan persamaan pada air mendidih hanya kombinasi dari ini:

Disulfur diklorida, S₂Cl₂

Disulfur diklorida merupakan salah satu dari tiga klorida sulfur, hanya satu yang dibahas pada silabus tingkat A di UK. Disulfur diklorida merupakan salah satu senyawa yang terbentuk ketika klor bereaksi dengan sulfur panas.
Disulfur diklorida merupakan cairan kovalen sederhana – oranye dan berbau tak sedap!
Bentuk ini sulit untuk digambarkan dengan pasti! Semua atom bergabung dalam suatu garis – tetapi terpilin:

Alasan untuk menggambarkan bentuknya adalah untuk memberikan gambaran tentang daya tarik intermolekuler yang mungkin. Pada molekul tidak ada bidang simetri dan itu artinya molekul akan memiliki keseluruhan dipol permanen.
Bentuk cairnya akan memiliki gaya dispersi van der Waals dan daya-tarik dipol-dipol.
Dalam disulfur diklorida tidak ada ion-ion dan elektron yang dapat bergerak/berpindah – sehingga tidak dapat menghantarkan listrik.
Disulfur diklorida bereaksi lambat dengan air menghasilkan hidrogen sulfida dan berbagai sulfur – mengandung asam dan anion (ion negatif).