Tuesday, June 3, 2014

Gaya London, Gaya Tarik Dipol-dipol, Antar Molekul, Ikatan Hidrogen, Pengertian, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia

Kemampuan menarik yang dimiliki suatu elektron disebut dengan gaya tarik-menarik. Adanya gaya tarik-menarik ini memungkinkan terjadinya suatu ikatan. Ikatan kimia terjadi karena adanya kecenderungan atom untuk memenuhi rumus duplet dan oktet dalam konfigurasi elektronnya. Kecenderungan ini menyebabkan atom memiliki kemampuan yang berbeda dalam menarik elektron.

Elektronegativitas adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan daya tarik-menarik atom pada elektron dalam suatu ikatan. Bagaimanakah gaya tarik-menarik itu timbul? Suatu atom dapat membentuk molekul atau ion karena adanya sifat elektronegativitas atau daya atom menarik elektron. Daya tarik-menarik timbul karena adanya perbedaan elektronegativitas pada suatu atom. Elektron yang berperan dalam hal ini adalah elektron pada kulit terluar (elektron valensi). Perhatikan Gambar 1. ini.
Ikatan antara atom H dan Cl
Gambar 1. Ikatan antara atom H dan Cl.
Pada molekul HCl, atom hidrogen mempunyai satu elektron pada kulit terluar, sehingga cenderung memenuhi rumus duplet, yaitu dengan mencari 1 elektron lagi agar genap menjadi dua. Di sisi lain, Cl memiliki 7 elektron pada kulit terluar dan cenderung memenuhi rumus oktet dengan mencari 1 elektron lagi agar genap menjadi delapan. Karena atom H baru memiliki 1 elektron, sementara atom Cl kekurangan 1 elektron, maka ketika jarak antara keduanya dekat, akan terjadi tarik-menarik dan terbentuklah ikatan.
Molekul HCl
Gambar 2. Molekul HCl.
Perbedaan jumlah elektron pada atom H dan Cl menyebabkan atom Cl mempunyai elektronegativitas yang lebih tinggi karena jumlah elektron disekitar Cl lebih banyak. Jadi, pasangan elektron yang tersebar di antara atom H dan Cl tidak terbagi merata. Sisi atom Cl yang lebih negatif mengakibatkan atom H menjadi sisi positif dan atom Cl menjadi sisi negatifnya. Sisi positif dinotasikan sebagai δ+ yang menyatakan sebagian muatan positif dan sisi negatif dinotasikan δ- dengan yang menyatakan sebagian muatan negatif.

Dalam molekul, muatan positif dan negatif yang sama dipisahkan oleh jarak yang menunjukkan suatu dipol. Perbedaan keelektronegatifan yang besar antar atom akan membentuk molekul yang bersifat polar. Sebaliknya, apabila perbedaan keelektronegatifan antar atom kecil atau nol, maka molekul yang terbentuk bersifat non polar.

Terdapat 3 jenis gaya tarik menarik antar molekul, yaitu gaya London, gaya tarik dipol-dipol dan gaya yang ditimbulkan oleh ikatan hidrogen. Semuanya akan kita bahas satu persatu.


Elektron pada suatu atom mengalami pergerakan dalam orbital. Pergerakan atau perpindahan elektron pada suatu atom dapat mengakibatkan tidak meratanya kepadatan elektron pada atom, sehingga atom tersebut mempunyai satu sisi dipol dengan muatan lebih negatif dibandingkan sisi yang lain. Pergerakan ini menimbulkan dipol sesaat. Gambar 3. menggambarkan perbedaan sebaran elektron pada orbital normal dan orbital yang mengalami dipol sesaat. Adanya dipol sesaat menyebabkan molekul yang bersifat non-polar menjadi bersifat agak polar.
gaya london
Gambar 3. (a) keadaan normal, sebaran muatan simetris, (b) terjadinya dipol sesaat.
Gaya London adalah gaya tarik lemah yang disebabkan oleh adanya dipol imbasan sesaat.

Dipol sesaat pada suatu atom dapat mengimbas atom yang berada di sekitarnya sehingga terjadilah dipol terimbas yang menyebabkan gaya tarik-menarik antara dipol sesaat dengan dipol terimbas. Gaya ini yang disebut sebagai Gaya London.
Terjadinya dipol terimbas
Gambar 4. Terjadinya dipol terimbas.
Lantas bagaimana Gaya London mempengaruhi sifat fisis molekul ?

Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul akan bertambah besar apabila molekul tersebut memiliki jumlah elektron yang semakin besar pula. Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul disebut polarisabilitas. Jumlah elektron yang besar berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) molekul tersebut, sehingga semakin besar Mr suatu molekul, maka semakin besar polarisabilitasnya dan semakin besar pula Gaya Londonnya. Mudahnya suatu atom untuk membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas. Perhatikan contoh soal berikut untuk memahami kaitan jumlah elektron dengan Mr dan bentuk molekul.

Contoh Soal Gaya London :

Urutkan kekuatan Gaya London dari molekul di bawah ini:

a. H2 (Ar H = 1)  
b. O2 (Ar O = 16) 
c. N2 (Ar N = 14)
d. Br2 (Ar Br = 80)
e. F2 (Ar F = 19)

Jawaban :

Semakin besar Mr suatu mulekul, semakin besar pula gaya London-nya. Urutan kekuatan gaya London dari molekul adalah H2 < N2 < O2 < F2 < Br2 karena Mr Br2 > Mr F2 > Mr O2 > Mr N2 > Mr H2.

Bagaimana perbandingan Gaya London antara 2 molekul yang mempunyai Mr yang sama? Molekul dengan struktur panjang mempunyai kemungkinan lebih besar untuk mengalami dipol sesaat atau lebih mudah mengalami polarisabilitas. Hal ini dikarenakan molekul dengan struktur panjang mempunyai bidang yang lebih luas bila dibandingkan dengan molekul yang memiliki struktur lebih rapat dan kecil. Neopentana dan normal pentana merupakan contoh 2 molekul dengan Mr sama. 
(a) bentuk molekul neopentana (b) bentuk molekul normal pentana
Gambar 5. (a) bentuk molekul neopentana (b) bentuk molekul normal pentana.
Lihatlah Gambar 5(a) dan 5(b) untuk mengetahui bentuk molekulnya. Molekul dengan struktur panjang mudah mengalami polarisasi dibandingkan molekul dengan struktur yang rapat dan kecil.


Gaya London terjadi pada molekul non polar. Lantas bagaimana gaya tarik yang terjadi pada molekul polar? Molekul polar memiliki sebaran elektron yang tidak merata dikarenakan perbedaan keelektronegatifannya yang besar. Perbedaaan keelektronegatifan ini menyebabkan suatu atom terbagi menjadi dua muatan (dipol), satu ujung memiliki muatan positif dan lainnya bermuatan negatif. Terdapat kecenderungan bahwa ujung positif akan berdekatan dengan ujung negatif atom lain di dekatnya. Keadaan ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik yang disebut dengan gaya tarik dipol-dipol. Perhatikan gaya tarik dipol-dipol pada molekul polar HCl berikut.
Gaya dipol-dipol pada molekul HCl
Gambar 6.Gaya dipol-dipol pada molekul HCl.
Gaya tarik ini menyebabkan molekul mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi. Kekuatan gaya tarik dipol-dipol ini lebih kuat dibandingkan dengan Gaya London pada molekul non-polar. Tabel 1.memberikan perbedaan sifat fisis antara molekul polar dan non-polar.

Tabel 1. Perbedaan Sifat Fisis Molekul Polar dan Non-Polar

Kepolaran
Molekul
Mr
Titik leleh
Titik didih
non-polar
normal butana
58
-138,4
-0,5
polar
aseton
58
-95,4
56,2
Sumber : Mulyono, 2006, hlm. 51 & 85

Gaya tarik-menarik antar molekul, yaitu Gaya London dan gaya tarik dipol-dipol bergabung untuk mengadakan ikatan antarmolekul. Gabungan kedua gaya ini disebut sebagai Gaya Van der Walls. Gabungan dua gaya tarik-menarik, yaitu Gaya London dan gaya tarik dipol-dipol disebut sebagai Gaya Van der Walls

3. Ikatan Hidrogen

Apabila kita perhatikan keelektronegatifan dari unsur H2O, HF, dan NH3, atom H mempunyai sifat sangat positif, sedangkan atom O, F, dan N mempunyai sifat sangat negatif. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini menyebabkan atom H terikat kuat pada atom O, F dan N. Ikatan ini yang disebut sebagai ikatan hidrogen. Perhatikan data Mr dan perbedaan keelektronegatifan dari beberapa molekul pada Tabel 2. di bawah ini.

Tabel 2. Mr dan Perbedaan Elektronegativitas Beberapa Molekul

Senyawa
Mr
Perbedaan
Keelektronegatifan
(eV)
HF
20
2,8
HCl
36,5
1,0
HBr
81
0,8
HI
128
0,5

Bandingkan elektronegativitas unsur-unsur dalam satu golongan, seperti yang tertulis pada Tabel 2. Tabel ini menunjukkan bahwa dalam satu golongan, yakni golongan VIIA, kemampuan menarik dari atom H lebih efektif pada unsur dengan Mr yang lebih kecil, karena perbedaan elektronegativitasnya yang tinggi. Padahal secara teoritis, semakin besar Mr semakin besar pula elektronegativitasnya. Mengapa bisa demikian? Kasus penyimpangan tersebut disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen. Gaya yang dihasilkan oleh ikatan hidrogen lebih kuat dibandingkan Gaya Van der Walls. Pada unsur-unsur golongan VII dalam Tabel 2. terbentuk ikatan hidrogen yang kuat dan menyebabkan penyimpangan sifat fisis pada molekul sehingga molekul dengan ikatan hidrogen mempunyai titik didih yang relatif tinggi.

Sebelum membahas lanjut tentang ikatan hidrogen, diskusikanlah dahulu permasalahan tentang gaya antar molekul berikut.

Perhatikan baik-baik titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA pada Gambar 7. 
Grafik hubungan antara titik didih dengan molekul berikatan hidrogen
Gambar 7. Grafik hubungan antara titik didih dengan molekul berikatan hidrogen (senyawa hidrida unsur golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA).
Gaya yang memengaruhi titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA adalah Gaya Van der Walls. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, unsur memiliki Gaya Van der Walls yang semakin bertambah sebanding dengan bertambah besarnya Mr. Sebagai akibat yang seharusnya, titik didih dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin bertambah. Namun kenyataannya tidaklah demikian. Perhatikan titik didih H2O, HF dan NH3. Ketiganya memiliki titik didih yang berbeda jauh dengan senyawa hidrida yang lain. Mengapa demikian? Diskusikan jawabannya.

4. Pengaruh Gaya Antar Molekul terhadap Sifat Fisis Senyawa

Gaya tarik-menarik antara muatan positif dari dipol yang satu dengan muatan negatif dari dipol yang lain akan menentukan sifat fisis molekul, seperti titik didih dan titik beku. Gaya tarik-menarik juga menentukan bagaimana wujud suatu molekul, apakah berupa padatan, cair atau uap. Gaya tarik-menarik yang besar antaratom memungkinkan molekul pada suhu tertentu berbentuk padatan. Pada keadaan gas, molekul berdiri sendiri dan tidak ada gaya tarik-menarik antarmolekul. Pada keadaan cair, akan dibutuhkan lebih sedikit gaya tarik-menarik antarmolekul dibandingkan keadaan padatnya.

Perubahan bentuk molekul padatan menjadi cair memerlukan energi yang besar untuk mengimbangi gaya tarik-menarik tersebut. Energi ini ditunjukkan dengan titik cair (titik leleh) molekul. Begitu pula untuk menguapkan molekul yang berupa cairan, diperlukan energi yang ditunjukkan dengan titik didih. Maka, apabila gaya tarik antarmolekul besar, semakin besar pula titik didihnya. Titik beku menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan molekul untuk berikatan. Besarnya titik beku sebanding dengan gaya yang terjadi antar molekulnya. Perhatikan contoh soal berikut agar kalian lebih paham.

Contoh Soal Gaya Antar Molekul :

Tentukan wujud molekul di bawah ini dengan melihat sifat fisisnya.

Molekul
H2
N2
O2
Cl2
Mr
2
28
32
71
Titik didih
-235
-196
-183
-35

Penyelesaian :

Wujud molekulnya

Molekul
H2
N2
O2
Cl2
Mr
2
28
32
71
Titik didih
-235
-196
-183
-35
Wujud molekul
Gas
Gas
Gas
Gas

Anda sekarang sudah mengetahui Gaya London dan Gaya Tarik Dipol-dipol. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

No comments:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.

Search