GAYA ANTAR MOLEKUL

ARTIKEL INI DI BUAT OLEH:
XI IPA 1. SMA 1 KEMPO  

1. TAUFIK HIDAYAT

 2. TRI VAHRUL

 3. B.Q RATU YULIA MANTIKA ANAE

4. ARIJRAM PUTRI

5. FANNILA

6.ARGIS FADLUL PARATAMA PUTRA

Gaya Antar Molekul

1.    Pengertian

      Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia, seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam membentuk molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul. Kita akan mempelajari tiga macam gaya antar molekul, yaitu: 

A.   Gaya Van der Waals

1.  Penjelasan

Gaya Van der Waals merupakan salah satu jenis gaya tarik-menarik di antara molekul-molekul. Gaya ini timbul dari gaya London dan gaya antardipol-dipol. Jadi, gaya Van der Waals dapat terjadi pada molekul nonpolar maupun molekul polar.

Gaya ini diusulkan pertama kalinya oleh Johannes Van der Waals (1837–1923). Konsep gaya tarik antarmolekul ini digunakan untuk menurunkan persamaanpersamaannya tentang zat-zat yang berada dalam fase gas.

Kejadian ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik antara inti atom dengan elektron atom lain yang disebut gaya tarik-menarik elektrostatis (gaya coulumb). Umumnya terdapat pada senyawa polar. Untuk molekul nonpolar, gaya Van der Waals timbul karena adanya dipol-dipol sesaat atau gaya London.

Catatan:

Molekul/atom/zat akan diam tak bergerak jika energi kinetiknya = 0 (nol). Keadaan ini disebut keadaan diam mutlak, dicapai jika benda berada pada suhu 0⁰K (-273⁰C)  Untuk jelasnya, bisa dilihat pada gambar berikut:

Gaya Van der Waals diperlihatkan dengan garis merah (putus-putus). Kekuatan gaya tarik antara dipol ini biasanya lebih lemah dari kekuatan ikatan ionik atau kovalen (kekuatannya hanya 1% dari ikatan). Kekuatannya juga akan berkurang dengan cepat bila jarak antar dipol makin besar. jadi gaya Van der Waaals suatu molekul akan lebih kuat pada fase padat dibanding cair dan gas.

 

2.    Macam-macam Gaya Van der waals

Gaya Van der waals terdiri dari tiga macam, yaitu :

a.    Gaya dipole-dipol

Dipol adalah singkatan dari di polar, yang artinya dua kutub. Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawa yang memiliki kutub positif (δ⁺) di satu sisi, dan kutub negatif (δ^-) di sisi yang lain. Senyawa yang memiliki dipol biasa disebut sebagai senyawa polar. Senyawa polar terbentuk melalui ikatan kovalen polar. Perlu diperhatikan bahwa dipol berbeda dengan ion. Kekuatan listrik yang dimiliki dipol lebih lemah dibanding kekuatan listrik ion. Kita pasti ingat, bahwa ion terdapat pada senyawa ionik, dimana molekul terbagi menjadi dua , yaitu ion positif/kation (+) dan ion negatif/anion (-).

Untuk memahami perbedaan antara ion dan dipol, mari kita perhatikan gambar berikut:

 

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada senyawa ion, molekul terbagi (bisa juga dikatakan terbelah) menjadi dua bagian. Jadi ion positif dan ion negatif sebenarnya terpisah. Mereka bersatu hanya karena adanya gaya tarik-menarik antar ion positif dan negatif (gaya coulomb).

Pada senyawa polar, tidak terjadi pemisahan. Molekul merupakan satu kesatuan. Hanya saja pada satu sisi/tepi terdapat kutub positif (δ⁺) dan di sisi/tepi yang lain terdapat kutub negatif (δ^-).

b.      Gaya London

Gaya ini merupakan gaya tarik menarik antarmolekul nonpolar akibat adanya dipol terimbas yang ditimbulkan oleh perpindahan elektron dari suatu orbital ke orbital yang lain membentuk dipol sesaat. Gaya London mengakibatkan molekul nonpolar bersifat agak polar. Kemudahan suatu molekul menghasilkan dipol sesaat yang dapat ke mengimbas ke molekul di sekitarnya disebut polarisabilitas. Polarisabilitas berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. "Jika Mr semakin besar, molekul semakin mudah mengalami polarisasi sehingga gaya London semakin kuat". Semakin mudah molekul mengalami polarisasi, semakin tinggi titik didih dan titik lelehnnya. Oleh karena itu semakin besar Mr semakin besar titik didih dan titik lelehnya.

Namun Gaya London relatif lemah sehingga apabila suatu zat yang molekulnya hanya mengalami tarik-menarik berdasarkan Gaya London saja maka titik didih dan titik lelehnya lebih rendah dibandingkan dengan zat lain yang mengalami tarik-menarik tidak hanya berdasarkan Gaya London saja (Mr hampir sama)

Gaya London ini dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu:

1.      Jumlah electron dalam atom atau molekul

Makin besar ukuran atom atau molekul, makin besar jumlah elektron sehingga makin jauh pula elektron terluar dari inti dan makin mudah awan elektron terpolarisasi, serta makin besar gaya dispersi.

2.      Bentuk molekul

Molekul yang memanjang/tidak bulat, lebih mudah menjadi dipole dibandingkan dengan     molekul yang bulat sehingga gaya disperse londonnya akan semakin besar.

Ikatan Van der Waals juga ditemukan pada polymer dan plastik. Senyawa ini dibangun oleh satu rantai molekul yang memiliki atom karbon, berikatan secara kovalen dengan berbagai atom seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan atom lainnya. Interaksi dari setiap untaian rantai merupakan ikatan Van der Waals. Hal ini diketahui dari pengamatan terhadap polietilen, polietilen memiliki pola yang sama dengan gas mulia, etilen berbentuk bentuk gas menjadi cairan dan mengkristal atau memadat sesuai dengan pertambahan jumlah atom atau rantai molekulnya. Dispersi muatan terjadi dari sebuah molekul etilen, C₂H₄, yang menyebabkan terjadinya dipol temporer serta terjadi interaksi Van der Waals. Dalam kasus ini molekul H₂C=CH₂, selanjutnya melepaskan satu pasangan elektronnya dan terjadi ikatan yang membentuk rantai panjang atau polietilen. Pembentukan rantai yang panjang dari molekul sederhana dikenal dengan istilah polimerisasi.

c.       Gaya Tarik Dipole-dipol Terimbas

Gaya molekul seperti initerjadi antara molekul polar dengan molekul nonpolar. Dipol dari molekul polar akan mengimbas molekul nonpolar di sekitarnya, sehingga mengalami dipol sesaat. Hasilnya adalah suatu gaya tarik elektrostatik antaradipol dan dipol sesaat.

3.      IKATAN HIDROGEN

Ikatan Hidrogen merupakan ikatan antar molekul yang memiliki atom H yang terikat pada atom yang memiliki keelektronegatifitas yang tinggi. Ikatan Hidrogen juga dapat didefenisikan sebagai sejenis gaya tarik antarmolekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Ikatan hidrogen seperti interaksi dipol-dipol dari Van der Waals. Perbedaannya adalah muatan parsial positifnya berasal dari sebuah atom hidrogen dalam sebuah molekul. Sedangkan muatan parsial negatifnya berasal dari sebuah molekul yang dibangun oleh atom yang memiliki elektronegatifitas yang besar, seperti atom Flor (F), Oksigen (O), Nitrogen (N). Muatan parsial negatif tersebut berasal dari pasangan elektron bebas yang dimilikinya.

Yang  harus diperhatikan bahwa tiap molekul tersebut:
• hidrogen tertarik secara langsung pada salah satu yang unsur yang paling  elektro   negatif, menyababkan hidrogen memperoleh jumlah muatan positif yang signifikan
• Tiap-tiap unsur yang mana hidrogen tertarik padanya tidak hanya negatif secara   signifikan, tetapi juga memiliki satu-satunya pasangan elektron bebas yang aktif.

Pasangan elektron bebas pada tingkat-2 memiliki elektron yang dikandungnya pada volume ruang yang relatif kecil yang mana memiliki densitas yang tinggi muatan negatif. Pasangan elektron bebas pada tingkat yang lebih tinggi lebih tersebar dan tidak terlalu atraktif pada sesuatu yang positif.

* Fakta Eksperimen

Ikatan Hidrogen Intermolekular, yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada molekul yang berbada (antar molekul). Contohnya reaksi antara H₂O dengan Cl^-(aq) terdapat beberapa  ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul, yaitu H^δ+ dan Cl^δ- sebanyak pasangan elektron bebas disekitar ion Cl. (4 pasang elektron bebas).

Ikatan Hodrogen Intramolekular, yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada satu molekul (dalam satu senyawa). Contohnya molekul air (H₂O), dalam air terdapat ikatan hidrogen sejumlah pasangan elektron bebas pada pusat senyawa.

Ikatan hidrogen intramolekular banyak ditemukan dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat dimana ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama yang berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.

Air, sebagai dasar kehidupan, disatukan dengan ikatan hidrogen. Gaya tarik antara molekul polar yang mengandung hidrogen dengan pasangan elektron bebas dari molekul oksigen. Pada ikatan polar setiap atom hidrogen bermuatan agak positif sehingga dapat menarik elektron. Ikatan hidrogen menyebabkan titik didih dan titik leleh air tinggi bila dibandingkan molekul lain yang kecil tapi molekulnya nonpolar.

Beberapa gugus hidroksil memberikan banyak kesempatan untuk ikatan hidrogen dan mengarah pada viskositas tinggi zat-zat seperti gliserin dan sirup gula.  mengandung gugus hidroksi –OH atau gugus amino –NH₂ relatif lebih larut dalam air disebabkan karena pembentukan ikatan hidrogen dengan molekul air.

- Dimerisasi asam karboksilat seperti asam asetat CH₃COOH juga merupakan  contoh  yang sangat baik adanya ikatan hidrogen.

-  Secara fisika titik didih suatu molekul seharusnya bergantung pada berat molekulnya, yakni semakin berat molekul suatu senyawa maka makin sulit menguap maka semakin tinggi titik didihnya. Namun fakta eksperimen titik didih senyawa hidrida unsur-unsur golongan VA, VIA, VIIA menunjukkan adanya penyimpangan.

*. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi

Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya tarikan antara molekul (atom H dan atom lain):

- Elektronegativitas, adalah suatu ukuran kecenderungan atom untuk menarik   pasangan elektron ikatan. Jika atom-atom memiliki elektronegatifitas yang setara, keduanya memiliki kecenderungan yang sama untuk menarik pasangan elektron ikatan, dan karena itu akan ditemukan setengah rata-rata antara kedua atom,  sebagai contoh, pada molekul H₂ atau Cl₂. “semakin besar perbedaan keelektronegatifan atom dalam suatu molekul atau antarmolekul, maka semakin kuat ikatan hidrogen”

-  Polaritas, adalah kepolaran suatu unsur yang berikatan dengan  unsur lain dan      masih         terdapat pasangan elektron bebas pada pusat molekulnya.. “Semakin banyak pasangan elektron bebas (pasangan elektron tak berikatan), maka semakin mudah membentuk ikatan hidrogen”

B.  Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Sifat Fisis Senyawa

Gaya antarmolekul mempengaruhi sifat fisik dari suatu zat atau senyawa. Beberapa sifat fisik itu antara lain titik didih dan tegangan permukaan.

1.    Titik didih

Titik didih suatu cairan merupakan temperatur di mana tekanan uap yang meninggalkan cairan sama dengan tekanan luar. Jika hal tersebut terjadi, maka akan terbentuk gelembunggelembung uap dalam cairan. Karena tekanan uap dalam gelembung sama dengan tekanan uap udara, maka gelembung itu dapat mendorong diri lewat permukaan dan bergerak ke fase gas di atas cairan. Keadaan seperti itu disebut mendidih. Titik didih suatu zat juga menggambarkan besarnya energy yang diperlukan untuk mengatasi gaya tarik-menarik

 antarmolekul dalam zat tersebut. Jika gaya tarik-menarik semakin kuat, maka

2.    Tegangan permukaan (surface tension)

Tegangan permukaan (surface tension) merupakan gaya yang cenderung membuat permukaan cairan melengkung. Hal ini dikarenakan pada permukaan zat cair jumlah molekulnya lebih sedikit dibandingkan molekul zat cair di bawah permukaan. Akibatnya, molekul di permukaan mengalami gaya tarik-menarik yang lemah sehingga molekul permukaan cenderung tertarik ke dalam. Baik dalam tetesan atau cairan jika bersentuhan dengan tempatnya, maka permukaan yang melengkung itu mempunyai luas sekecil mungkin pada suasana tersebut untuk meminimalkan energi permukaan.

Jika gaya antarmolekul semakin kuat, maka tegangan permukaan yang dihasilkan semakin besar. Sebagai contoh, air, (H₂O), mempunyai tegangan permukaan 0,073 N m^–1 lebih tinggi daripada benzena, (C6H6), yaitu sebesar 0,029 N m^–1. Hal ini dikarenakan H₂O bersifat polar dan mempunyai gaya antarmolekul jauh lebih kuat daripada gaya antarmolekul benzena yang bersifat nonpolar. Gaya antarmolekul dalam air adalah ikatan hidrogen sedangkan benzena adalah gaya London.

Ringkasan

1. Gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul-molekul yang berdekatan.
2. Gaya antar molekul pada umumnya merupakan gaya tarik listrik statis (elektrostatik) antara muatan positif (+) dan negatif(-).
3. KIta mengenal tiga jenis gaya antar molekul, yaitu: gaya van der waals, ikatan hidrogen, dan gaya london.
4. Ikatan hidrogen terjadi antara atom hidrogen (H) dengan atom: nitrogen (N), oksigen (O), atau Fluor (F).
5. Gaya van der waals adalah gaya tarik elektrostatis pada senyawa ionik atau kovalen polar.
6. Gaya london adalah gaya tarik elektrostatis pada senyawa kovalen non polar.