GAYA ANTAR MOLEKUL

GAYA ANTAR MOLEKUL

Molekul kovalen dibedakan menjadi molekul polar dan molekul non polar. Molekul non polar adalah molekul dimana elektron-elektronnya tersebar merata sehingga tidak memperlihatkan adanya kutub positif dan kutub negatif dalam molekulnya. Hal ini terjadi pada molekul-molekul yang berbentuk simetris, seperti molekul H2, O2, N2, CCl4, dan CO2.

Molekul polar adalah molekul yang memperlihatkan adanya kutub positif dan kutub negatif yang disebut dipol (dua polar) dalam molekulnya. Dipol terjadi karena perbedaan sifat keelektronegatifan antara dua atom yang berikatan sehingga penyebaran elektron dalam molekul tidak merata, misalnya molekul HF, HCl, HI, NH3, dan H2O. Semakin besar perbedaan keelektronegatifan, maka semakin polar molekul tersebut.
Kepolaran suatu molekul dapat diketahui dari harga momen dipolnya. Momen dipol adalah hasil kali muatan dan jarak antara kedua atom yang berikatan, yang dirumuskan sebagai:
µ = q x d
Di mana, µ = momen dipol (Debye)
q = muatan (ses)
d = jarak (Ao)
Semakin besar harga momen dipol, maka semakin polar molekul tersebut. Molekul non polar memiliki momen dipol nol.

Antar molekul kovalen terdapat gaya yang bekerja untuk mengikat molekul-molekul, ini disebut gaya antarmolekul. Gaya ini akan bekerja efektif bila jarak antarmolekul sudah sangat dekat, sehingga bila molekul-molekul gas dikompresi dan didinginkan dan jarak antar molekul tersebut menjadi sangat dekat maka molekul-molekul gas tersebut akan segera berubah menjadi zat cair. Jika jarak antar molekul tersebut semakin dekat, maka gaya antar molekul tersebut akan semakin kuat dan dapat menjadikan zat cair tersebut membeku menjadi padat.
Satu molekul dapat melepaskan diri dari tetangganya jika memiliki energi yang dapat mengalahkan gaya tarik antar molekulnya. Makin kuat ikatan antar molekulnya, makin besar energi yang dibutuhkan untuk mengalahkan gaya antar molekul itu. Hal itu berarti, titik didihnya makin tinggi. Dari sini terlihat ada hubungan gaya tarik antar molekul dengan sifat fisis zat, misalnya titik didih, titik cair, tekanan uap, dan kelarutan.

A.Gaya Van Der Walls
Gaya Van Der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis tertentu gaya antar molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada semua jenis gaya antar molekul, dan hingga saat ini masih kadang digunakan dalam pengertian tersebut, tetapi saat ini lebih umum merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol.

Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan elektron (gaya London). Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Johannes van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini.
Gas mempunyai sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan gaya tarik menariknya sangat lemah. Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan ini disebut gaya Van der walls.

Van der walls (1873) mengenali adanya gaya tarik dan gaya tolak yang lemah di antara molekul-molekul gas dan menjadikannya alasan adanya penyimpangan dari rumus:
PV = n RT.
Gaya Van der walls sangat lemah jika dibandingkan gaya ikatan antar atom (ikatan ion dan ikatan kovalen). Untuk memutuskan gaya tersebut diperlukan energi sekitar 0,4 – 40 kJ mol-1, sedangkan untuk ikatan kovalen diperlukan sekitar 400 kJ mol-1. Gaya van der walls ini
bekerja bila jarak antarmolekul sudah sangat dekat, tetapi tidak melibatkan terjadinya pembentukan ikatan antar atom. Misalnya, pada suhu -160°C molekul Cl2 akan mengkristal dalam lapisan-lapisan tipis, dan gaya yang bekerja untuk menahan lapisan-lapisan tersebut adalah gaya van der walls.
Gaya antarmolekul yang berperan dalam terjadinya gaya van der walls, yaitu gaya dipol-dipol, gaya imbas, dan gaya dispersi (gaya London).

1.Gaya Dipol-Dipol
Gaya dipol-dipol terjadi pada molekul-molekul yang mempunyai dipol permanen atau molekul polar.
Antaraksi antara kutub positif dari satu molekul dengan kutub negatif dari molekul yang lain akan menimbulkan gaya tarik-menarik yang relatif lemah. Kekuatan gaya dipol-dipol ini akan semakin besar bila molekul-molekul tersebut mengalami penataan dengan ujung negatif dari molekul yang lain. Misalnya, pada molekul-molekul HCl.

Gaya antar dipol terjadi antara molekul-molekul dipol atau polar, seperti H2O, HCl, dan C2H5OH. Gaya antar dipol ini tidak sekuat gaya antar molekul ionik tetapi cukup berarti untuk menaikkan titik didih dipol-dipol ini dibandingkan dengan molekul lain yang massa molekulnya hampir sama. Contohnya adalah dipol H2O dibandingkan dengan CH4 yang non polar.

Arah vektor menuju ke atom yang lebih elektronegatif ujung plus menunjukkan ke atom yang kurang elektronegatif. Gaya tarik antar dua molekul polar disebut Gaya tarik dipol-dipol. Tarikan ini lebih kuat dari pada tarikan antara molekul-molekul non polar.

2.Gaya Imbas
Suatu molekul polar mempunyai dipol permanen. Dipol permanen ini menginduksi (mengimbas) awan elektron molekul non polar sehingga terbentuk dipol terinduksi (terimbas).

Gaya imbas terjadi bila terdapat molekul dengan dipol permanen berantar aksi dengan molekul dipol sesaat. Adanya molekul-molekul polar dengan dipol permanen akan menyebabkan imbasan dari kutub molekul polar kepada molekul non polar, sehingga elektron-elektron dari molekul non polar tersebut mengumpul pada salah satu sisi molekul (terdorong atau tertarik), yang menimbulkan terjadinya dipol sesaat pada molekul non polar tersebut.

Terjadinya dipol sesaat akan berakibat adanya gaya tarik-menarik antardipol tersebut yang menghasilkan gaya imbas.

3.Gaya Dispersi (gaya London)
Seorang ahli fisika dari Jerman Fritz London, tahun 1930 menguraikan terjadinya tarikan yang lemah disebabkan oleh dipol imbasan sekejap atau sesaat yang kemudian dikenal Gaya London. Terjadinya tarikan antar elektron satu molekul dan inti molekul yang lain dapat dibayangkan sebagai akibat menggesernya posisi atau getaran (Vibrasi) elektron dan inti-inti itu. Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas (menginduksi) suatu geseran elektron-elektron suatu molekul yang disebelahnya.

Gaya London atau gaya dispersi ini terjadi pada setiap molekul maupun zat ionik, hanya pada senyawa ionik tidak begitu besar pengaruhnya. Akan tetapi, pada molekul-molekul kovalen non polar gaya dispersi sangat besar pengaruhnya.

Menurut London terjadinya gaya dispersi pada molekul non polar akibat adanya pergerakan elektron mengelilingi inti secara acak, sehingga pada suatu saat elektron-elektron tersebut akan mengumpul pada salah satu sisi atom molekul. Pengumpulan elektron pada salah satu sisi atom molekul ini mengakibatkan terjadinya dipol. Pada sisi yang banyak elektron tersebut menjadi bermuatan negatif, sedangkan pada sisi yang lain terjadi kutub positif. Dipol yang terjadi ini akan menghilang atau berganti tempat (sisi) seiring dengan terus berputarnya elektron. Oleh karena sifatnya yang hanya sesaat maka disebut derngan dipol sesaat.

Semakin banyaknya elektron dalam atom atau molekul akan memperbesar gaya tarik dispersi, sehingga kekuatan gaya intermolekuler inilah yang menentukan titik leleh dan titik didih suatui senyawa. Semakin kuat gaya intermolekuler semakin tinggi titik leleh maupun titik didihnya.
Bentuk molekul juga yang menentukan kekuatan gaya dispersi. Molekul yang kompak atau mampat hanya akan mengalami sedikit pergeseran muatan, sedangkan molekul memanjang akan mengalami pergeseran yang lebih besar sehingga mempunyai titik didih yang lebih tinggi.
Sebagai contoh, molekul hidrokarbon butana dan 2-metilpropan keduanya memiliki rumus molekul C4H10, tetapi atom-atom disusun berbeda. Pada butana atom karbon disusun pada rantai tunggal, tetapi 2-metilpropan memiliki rantai yang lebih pendek dengan sebuah cabang.

Butana memiliki titik didih yang lebih tinggi karena gaya dispersinya lebih besar. Molekul yang lebih panjang (dan juga menghasilkan dipol sementara yang lebih besar) dapat lebih berdekatan dibandingkan molekul yang lebih pendek 2-metilpropan.
Berikut ini contoh yang lain yang menunjukkan dominannya gaya dispersi. Triklorometan, CHCl3, merupakan molekul dengan gaya dispersi yang tinggi karena elektronegatifitas tiga klor. Hal itu menyebabkan daya tarik dipol-dipol lebih kuat antara satu molekul dengan tetangganya.
Dilain pihak, tetraklorometan, CCl4, adalah non polar. Bagian luar molekul tidak seragam - ini pada semua arah. CCl4 hanya bergantung pada gaya dispersi. Karena itu yang memiliki titik didih yang lebih tinggi adalah CCl4 tentunya, karena CCl4 molekulnya lebih besar dengan lebih banyak elektron. Kenaikan gaya dispersi lebih dari sekedar menggantikan untuk kehilangan interaksi dipol-dipol.

Mudah tidaknya suatu molekul membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas. Hal ini berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Massa molekul relatif berkaitan dengan jumlah elektron dalam molekul maka makin mudah mengalami polarisasi sehingga makin kuat gaya Londonnya.
Dari tabel dapat dilihat bahwa HI memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada HCl sehingga lebih polar dari HI. Massa molekul relatif HI lebih besar daripada HCl sehingga titik didih HI lebih tinggi dari HCl. Hal ini menunjukkan bahwa Gaya London lebih dapat digunakan dalam membandingkan sifat zat dengan massa molekul relatif yang jauh berbeda.

B.Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen merupakan gaya lemah antar molekul yang menghubungkan antara atom hidrogen dari suatu molekul dengan atom elektronegatif pada molekul lain. Gaya ikatan hidrogen ini relatif lebih kuat daripada ikatan van der Walls, dan berbeda dengan gaya van der walls sebab ikatan hidrogen mempunyai arah yang jelas.

Kutub positif pada arah kedudukan atom H berikatan dengan kutub negatif pada arah kedudukan atom yang memiliki keelektronegatifan besar, seperti florin, oksigen, dan nitrogen dalam molekul HF,H2O, dan NH3.

Tarikan antar molekul yang luar biasa kuatnya, dapat terjadi antara molekul-molekul, jika satu molekul mempunyai sebuah atom hidrogen yang terikat pada sebuah atom berelektronegativitas besar, dan molekul sebelahnya mempunyai sebuah atom berelektronegativitas tinggi yang mempunyai sepasang elektron menyendiri.
Inti hidrogen, yakni proton ditarik oleh sepasang elektron yang bersebelahan bolak-balik antara kedua atom tersebut. Tarikan antara dua molekul yang menggunakan bersama-sama sebuah proton disebut Ikatan Hidrogen.
Ikatan ini merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Contohnya pada ikatan antara dua molekul air, seperti gambar di bawah ini.

Ikatan hidrogen memiliki kekuatan sepersepuluh rata-rata ikatan kovalen, dan secara konstan diputushubungkan pada molekul air. Tiap molekul air dapat berpotensi membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air disekelilingnya. Terdapat jumlah hidrogen + yang pasti dan pasangan mandiri karena itu tiap masing-masing molekul air dapat terlibat dalam ikatan hidrogen.
Hal inilah yang menjadi sebab kenapa titik didih air lebih tinggi dibandingkan amonia atau hidrogen fluorida. Pada kasus amonia, jumlah ikatan hidrogen dibatasi oleh fakta bahwa tiap atom nitrogen hanya mempunyai satu pasang elektron mandiri. Pada golongan molekul amonia, tidak terdapat cukup pasangan mandiri untuk mengelilinginya untuk memuaskan semua hidrogen.

Pada hidrogen fluorida, masalah yang muncul adalah kekurangan hidrogen. Pada molekul air, hal itu terpenuhi dengan baik. Air dapat digambarkan sebagai sistem ikatan hidrogen yang sempurna.

Contoh soal 2:
Apakah Ikatan Hidrogen dapat mempengaruhi titik didih propana dan etanol?
Ya, dapat mempengaruhi karena Etanol memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan propana walaupun massa molekul relatif (Mr) keduanya tidak jauh berbeda. Hal ini terjadi karena dalam molekul etanol terdapat ikatan hidrogen sedangkan propana tidak.
Ikatan hidrogen dapat terjadi inter molekul dan intra molekul. Jika Ikatan hidrogen terjadi diantara molekul-molekul yang berbeda maka disebut ikatan hidrogen intermolekul atau antar molekul seperti senyawa 1,4 – dihidroksi benzena. Sedangkan bila ikatan hidrogen terjadi antara atom-atom dalam molekul yang sama maka disebut ikatan hidrogen intramolekul atau didalam molekul seperti senyawa 1,2 – dihidroksi benzena.

Senyawa 1,2 – Dihidroksi benzena memiliki ikatan hidrogen Intra molekul karena atom H dan atom O letaknya berdekatan dalam satu molekul. Berbeda halnya dengan 1,4 – Dihidroksi benzena letaknya gugus hidroksi (OH) saling berjauhan sehingga tidak memiliki ikatan hidrogen intramolekul.

Ikatan hidrogen tidak hanya berpengaruh pada titik didih dan titk leleh suatu zat tetapi juga kelarutannya dalam suatu pelarut. Senyawa yang berikatan hidrogen mudah larut dalam senyawa lain yang juga berikatan hidrogen. Contohnya NH3 dalam H2O
Senyawa organik-alkohol, asam karboksilat, amina, glukosa larut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air.

Gaya tarik-menarik utama apakah yang terjadi antara molekul-molekul dalam zat berikut! a. air b. asam klorida c.karbon dioksida
a.Ikatan hidrogen karena pada molekul air terdapat ikatan antara H dan O.
b.Gaya tarik dipol-dipol karena HCl adalah molekul polar.
c.Gaya London atau dispersi karena CO2 adalah molekul non polar.

EVALUASI (UJI KOMPETENSI)

1.Titik didih metana (CH2) lebih tinggi daripada neon (Ne), karena…
a. Massa molekul metana lebih besar dari neon.
b. Molekul metana mempunyai lebih banyak elektron daripada neon.
c. Polarisabilitas metana lebih besar dari neon.
d. Molekul metana membentuk ikatan hidrogen, neon tidak.
e. Molekul metana polar, neon tidak.
2.Diantara pasangan senyawa berikut yang mempunyai Gaya London adalah…
a. CCl4
b. H2O
c. CH4
d. CO2
e. NH3

3.Senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen adalah…
a. HCl
b. H2S
c. H2O
d. HBr
e. HI
4.Diantara senyawa berikut ini yang di ramalkan mempunyai titik didih tertinggi adalah…
a. C2H6
b. C2H2Cl
c. C2­H5OH
d. CH3COOH
e. CH3OCH3
5.Ikatan yang terdapat dalam molekul (antara atom C dengan H) dan antar molekul CH4 adalah…
a. Kovalen dan Gaya London
b. Ion dan Gaya Dispersi
c. Kovalen dan Ikatan Hidrogen
d. Kovalen dan Gaya Van der Waals
e. Ion dan Ikatan Hidrogen
6.Jelaskan apa yang kamu ketahui tentang!
a. Gaya London atau dispersi
b. Gaya Van der Walls
7.Bagaimana terjadinya gaya dipol-dipol dan gaya imbas?
8.Etanol dan metoksimetana, manakah titik didihnya yang lebih tinggi jika dikaitkan dengan ikatan hidrogennya?
9.Manakah gaya Londonnya yang lebih kuat, molekul iod atau molekul flour?
10.Gambarkan terjadinya ikatan hidrogen pada molekul air dan ion klorida!

KESIMPULAN

1.Kepolaran senyawa selain dipengaruhi oleh perbedaan keelektronegatifan juga dipengaruhi oleh bentuk molekulnya.
2.Kepolaran suatu molekul dapat diketahui dari harga momen dipolnya.
3.Molekul kovalen dibedakan menjadi molekul polar dan molekul non polar.
4.Molekul non polar adalah molekul dimana elektron-elektronnya tersebar merata sehingga tidak memperlihatkan adanya kutub positif dan kutub negatif dalam molekulnya.
5.Molekul polar adalah molekul yang memperlihatkan adanya kutub positif dan kutub negatif yang disebut dipol (dua polar) dalam molekulnya.
6.Momen dipol dirumuskan sebagai: µ = q x d
7.Antar molekul kovalen terdapat gaya yang bekerja untuk mengikat molekul-molekul, ini disebut gaya antarmolekul.
8.Gaya tarik dan gaya tolak yang lemah yang bekerja di antara molekul-molekul gas dikenal sebagai gaya Van der Walls.
9.Gaya Van der Walls mempunyai rumus : PV = n RT.
10.Gaya antarmolekul yang berperan dalam terjadinya gaya van der walls, yaitu gaya dipol-dipol, gaya imbas, dan gaya dispersi (gaya London).
11.Gaya dipol-dipol terjadi pada molekul-molekul yang mempunyai dipol permanen atau molekul polar.
12.Gaya imbas terjadi bila terdapat molekul dengan dipol permanen berantar aksi dengan molekul dipol sesaat.
13.Terjadinya tarikan yang lemah disebabkan oleh dipol imbasan sekejap atau sesaat yang kemudian disebut dengan gaya London atau dispersi.
14.Ikatan hidrogen merupakan gaya lemah antar molekul yang menghubungkan antara atom hidrogen dari suatu molekul dengan atom elektronegatif pada molekul lain.

GLOSARIUM

Alkohol :
1.Berasal dari istilah Arab:al-kuhul (sesuatu yang mudah menguap).
2.Minuman yang mengandung alkohol.
3.Sebutan umum (sehari-hari) untuk etanol atau etil-alkohol.
4.Beberapa senyawa yang serupa dengan etanol dalam hal sifat atau adanya gugus hidroksil, -OH sebagai nama golongan. Golongan alkohol mencakup: alkanol, alkandiol, alkantriol, alkohol polihidroksi.
Amina :
Senyawa organik sebagai turunan dari amoniak, NH3 yakni dengan penggantian satu atau lebih atom H dari NH3 oleh gugus R (alkil atau aril).
Asam karboksilat :
Asam organik yang mempunyai hanya sebuah gugus karboksil, -COOH (sebagai gugus fungsinya) dengan rumus umum R-COOH dimana R dapat berupa gugus H, alkil, atau gugus aril.
Atom :
Partikel terkecil dari suatu unsur.
Benzena :
Senyawa siklik yang mempunyai rumus molekul C6H6
Dipol :
Dua kutub muatan listrik yang besarnya sama tetapi berlawanan tanda yang terpisah pada jarak yang amat kecil, biasanya terjadi pada molekul polar.
Dipol sesaat :
Getaran dan pergerakan elektron dapat meyebabkan pergeseran awan elektron dalam molekul.
Elektron :
Partikel subatom, bermuatan listrik negatif, memiliki massa 9,11 x 10 -31 kg.
Elektronegatif :
1.Lebih memiliki sifat bukan logam.
2.Menunjukkan bahwa suatu atom unsur stabil berada sebagai ion negatif dengan cara mengikat elektron.
3.Menunjukkan bahwa suatu atom di dalam molekulnya bermuatan lebih negatif dari atom yang diikatnya.
Gaya :
Sesuatu yang dapat menggerakan benda diam, atau mempercepat/memperlambat benda yang bergerak dengan arah tertentu.
Gaya antarmolekul :
Gaya yang bekerja untuk mengikat antar molekul kovalen.
Gaya dipol-dipol :
Gaya yang terjadi pada molekul-molekul yang mempunyai dipol permanen atau molekul polar
Gaya imbas :
Gaya yang terjadi bila terdapat molekul dengan dipol permanen berantar aksi dengan molekul dipol sesaat.
Gaya London atau dispersi :
Gaya yang terjadi karena tarikan lemah yang disebabkan oleh dipol imbasan sekejap atau sesaat.
Gaya Van der Walls :
Gaya tarik dan gaya tolak yang lemah yang bekerja di antara molekul-molekul gas.
Glukosa :
Salah satu tipe monosakarida dengan rumus molekul C6H12O6, padatan kristal berwarna putih dan berasa manis.
Ikatan hidrogen :
Gaya lemah antar molekul yang menghubungkan antara atom hidrogen dari suatu molekul dengan atom elektronegatif pada molekul lain
Ikatan intramolekul :
Ikatan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul yang sama.
Ikatan intermolekul :
Ikatan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul yang berbeda.
Ikatan ion :
1.Ikatan yang terbentuk antara atom berelektropositif tinggi dan atom berafinitas elektron tinggi
2.Ikatan yang terbentuk antara ion positif (atom yang mudah melepaskan elektron) dan ion negatif (atom yang mudah mengikat elektron).
Ikatan kovalen :
Ikatan yang terjadi karena pemilikan bersama pasangan elektron. Ikatan yang merupakan sumbangan dari kedua atom atau salah satu atom yang berikatan.
Kelarutan :
Daya larut suatu zat di dalam sejumlah pelarut pada suhu dan tekanan tertentu.
Massa molekul relatif :
Massa keseluruhan sebagai hasil penjumlahan dari massa atom relatif dari atom-atom yang membentuk molekul itu.
Molekul :
1.Hasil penggabungan 2 atau lebih atom secara kimia.
2.Partikel terkecil dari senyawa atau unsur poliatom.
Molekul kovalen :
Molekul yang terbentuk melalui iakatan kovalen. Ada 2 tipe molekul kovalen yaitu molekul non polar dan molekul polar.
Molekul non polar :
Molekul kovalen yang bersifat tidak polar atau tidak memiliki kutub muatan listrik.
Molekul polar :
Molekul kovalen yang bersifat polar atau memiliki kutub muatan listrik sebagai akibat adanya perbedaan keelektronegatifan atau resultan momen dipolnya tidak nol.
Momen dipol :
Adalah hasil kali muatan dan jarak antara kedua atom yang berikatan.
Senyawa :
1.Zat yang bersifat tunggal dapat terurai secara kimia menjadi zat-zat yang lebih sederhana.
2.Zat yang terdiri dari molekul-molekul yang terbentuk dari 2 atau lebih unsur beda jenis.
Simetris :
Sifat dari bentuk atau pola geometri sebuah struktur molekul atau objek lain yang jika dilakukan operasi tertentu akan diperoleh struktur semula.
Tekanan uap :
Tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau zat padat.
Titik didih :
Suhu dimana tekanan uap cairan atau zat cair sama dengan tekanan udara luar.