Keadaan Terikat Unsur

Keadaan terikat unsur
Senyawa organik adalah senyawa molekular yang mengandung terutama atom karbon dan hidrogen. Karena kimia anorganik membahas semua senyawa selain senyawa organik, lingkup kimia anorgank sangat luas. Dalam kimia anorganik kita harus mempelajari sintesis, struktur, ikatan, reaksi, dan sifat fisika unsur, senyawa molekular dan senyawa padat dari 103 unsur. Akhir-akhir ini, struktur senyawa kristalin telah ditentukan dengan cukup mudah dengan menggunakan analisis struktural kristal tunggal sinar-X,  dengan menggunakan difraktometer otomatis.
Kemajuan ini telah menghasilkan perkembangan yang cepat daerah-daerah baru kimia anorganik yang dulunya tidak terjangkau. Riset dalam senyawa berdimensi lebih tinggi, seperti  senyawa kompleks multi-inti, senyawa kluster, dan senyawa anorganik padat yang mengandung banyak atom logam dan ligan yang terikat dengan cara yang rumit, menjadi lebih mudah dilakukan. Di bagian ini, area-area riset kimia anorganik akan disurvei berdasarkan modus ikatan senyawanya.
a.  Unsur
Zat-zat elementer berada dalam berbagai bentuk. Misalnya, helium dan gas mulia lain berada sebagai molekul beratom tunggal; hidrogen, oksigen, dan nitrogen sebagai molekul dwi atom; karbon, fosfor, dan belerang sebagai padatan alotropi; dan natrium, emas, dsb. sebagai logam. Zat sederhana unsur logam disebut logam, istilah logam digunakan baik untuk merujuk logam ruah sederhana unsur logam disebut logam, istilah logam digunakan baik untuk merujuk logam ruah maupun ion atau atom logam.  Walaupun zat elementer nampak sederhana karena hanya mengandung satu jenis unsur; zat elementer ini jarang diproduksi dalam bentuk murninya di alam. Bahkan setelah penemuan unsur-unsur baru, isolasi zat elementer sering masih sukar dilakukan.  Misalnya, karena produksi silikon yang kemurniannya ultra tinggi menjadi sangat penting dalam sains dan teknologi, berbagai proses pemurnian telah dikembangkan akhir-akhir ini.
b.   Senyawa molekular
Senyawa anorganik unsur-unsur non-logam, seperti karbon dioksida CO₂, asam sulfat cair H₂SO₄, atau padatan fosfor pentaoksida P₂O₅, memenuhi syarat valensi semua atom komponennya dan membentuk senyawa diskrit yang tidak terikat bersama.  Senyawa logam golongan utama seperti timah tetrakhlorida SnCl₄ dan padatan aluminum trikhlorida AlCl₃ memiliki massa molekul tertentu dan tidak membentuk polimer tak hingga.
Sebagian besar senyawa molekular logam transisi adalah senyawa kompleks dan senyawa organologam yang mengandung ligan yang berikatan kovalen koordinat dengan logam.  Senyawa molekular ini tidak hanya meliputi senyawa kompleks mono-inti tetapi juga kompleks multi-inti yang mengandung beberapa logam, ataupun kompleks kluster yang mengandung ikatan logam-logam. Jumlah senyawa baru dengan berbagai  variasi ikatan dan struktur meningkat dengan sangat cepat, dan bidang ini merupakan kajian yang utama dalam studi kimia anorganik saat ini (Bab 6).
c.  Senyawa padat
Walaupun senyawa anorganik padat pada dasarnya adalah molekul raksasa, lebih disukai untuk mendefinisikan senyawa padat tersusun atas pengulangan tak hingga susunan unsur dalam 1-dimensi (rantai), 2-dimensi (lapisan), atau 3-dimensi dan dianggap tidak memiliki massa molekul yang tertentu.  Komponen padatan anorganik terikat satu sama lain melalui ikatan ionik, kovalen, atau logam.  Ikatan ionik adalah ikatan antara unsur yang secara elektronik positif (logam alkali misalnya) dengan yang bersifat secara elektronik negatif (halogen dsb.).  Sementara ikatan kovalen terbentuk antara unsur yang keelektronegativannya dekat.  Namun, dalam banyak senyawa terdapat kontribusi baik dari ikatan ionik maupun kovalen.
Langkah pertama dalam identifikasi senyawa adalah menentukan komposisi elementalnya. Tidak seperti senyawa organik, sering sukar untuk menentukan rumus empiris senyawa anorganik padat dari analisis elementalnya dan menentukan struktur senyawa anorganik dengan kombinasi data-data spektrumnya. Senyawa dengan komposisi yang mirip mungkin memiliki bilangan koordinasi di sekitar atom pusat yang berbeda dan memiliki dimensi struktural yang berbeda pula. Misalnya, dalam kasus senyawa biner (terdiri dari dua jenis unsur) logam iodida, emas iodida, AuI, memiliki struktur seperti rantai, tembaga iodida, CuI, memiliki struktur zink blenda; natrium iodida, NaI, memiliki struktur NaCl, dan cesium iodida, CsI, memiliki struktur CsCl (lihat bagian 2.2 (e)), dan atom logamnya berikatan berturut-turut dengan 2, 4, 6 atau 8 atom iod.  Satuan pengulangan minimum struktur padat disebut sel satuan dan merupakan informasi yang paling fundamental dalam kimia struktural kristal.  Difraksi sinar-X dan neutron merupakan metoda percobaan paling handal untuk menentukan struktur kristal, dan ikatan antar atom dalam padatan hanya dapat ditentukan dengan menggunakan kedua metoda tersebut.  Polimorfisme adalah fenomena yang ditunjukkan bila suatu senyawa padat memiliki kristal yang berbeda akibat susunan atomiknya yang tidak sama.  Perubahan  antar polimorf yang berbeda dengan perubahan suhu dan/atau tekanan, atau transisi fasa, merupakan masalah menarik dan penting dalam kimia dan fisika padatan.
Kita harus ingat bahwa dalam kimia anorganik padat komposisi elemental unsurnya tidak harus bilangan bulat. Terdapat sejumlah besar kelompok senyawa, yang disebut  senyawa non-stoikiometrik, yakni senyawa yang perbandingan unsur-unsurnya tidak bulat, dan senyawa non stoikiometrik ini umumnya menunjukkan sifat hantaran, kemagnetan, sifat katalis, warna, dan sifat-sifat padatan unik lainnya. Oleh karena itu, walaupun  senyawa anorganik berada dalam keadaan stoikiometri tak bulat, tidak seperti  senyawa organik, senyawanya mungkin adalah senyawa yang secara termodinamika stabil, bahkan senyawa yang sudah ortodoks (dikenal sejak dulu). Senyawa seperti ini sering disebut pula senyawa non-stoikiometrik atau senyawa Berthollida, sementara senyawa yang stoikiometrik disebut  senyawa Daltonida. Hukum perbandingan tetap telah menuai sukses yang luar biasa sehingga ada kecenderungan untuk mengabaikan senyawa non-stoikiometrik.  Kita harus sebutkan di sini bahwa senyawa dengan sedikit perubahan komposisi atau bahkan perubahan komposisi yang kontinyu sering dijumpai.
d  Unsur super-berat
Unsur terakhir dalam tabel periodik biasa adalah unsur aktinoid lawrensium, Lr (Z = 103). Namun, unsur-unsur dengan Z = 104 – 109  “telah disintesis” dalam reaksi ion berat dengan menggunakan akselerator inti.  Unsur-unsur itu  adalah unsur 6d yang muncul di bawah unsur transisi dari hafnium, Hf, sampai iridium, Ir, dan sangat boleh jadi struktur elektronik dan sifat kimianya mirip.  Faktanya, nuklida dengan waktu yang sangat singkat lah yang dijumpai.  Terdapat masalah memberi nama unsur-unsur super-berat karena negara-negara tempat ditemukan, penemu unsur itu, negara-negara besar: (US, Rusia, dan Jerman), saling berebutan mengusulkan nama-nama yang berbeda.  Nama-nama sementara unsur-unsur ini adalah unnilquadium Une (Z = 104), unnilpentium Unp (Z = 105), unnilheksium Unh (Z = 106), unnilseptium Unq (Z = 107), unniloktium Uno (Z = 108) and unnilennium Une  (Z = 108).  Baru-baru  ini telah disepakati nama-nama: Rutherfordium  ₁₀₄Rf, Dubnium  _105db, Seaborgium  ₁₀₆Sg,  Bohrium  ₁₀₇Bh, Hassium ₁₀₈Hs, and Meitnerium ₁₀₉Mt. “Sintesis” unsur dengan Z = 110, yang akan ada di bawah platinum, dianggap sebagai batas kemampuan teknis; namun kini ada laporan baru bahkan tentang sintesis unsur dengan Z = 112.
Dalam kasus manapun, unsur-unsur super-berat akan segera habis, karena waktu paruhnya pendek. Wajar bahwa terdapat masalah dalam penamaan unsur baru, sebab merupakan suatu kehormatan bagi seorang saintis bila ada unsur diberi nama dengan namanya.