Docstoc

Makalah Ikatan van Der Waals

Document Sample
Makalah Ikatan van Der Waals Powered By Docstoc
					                       IKATAN VAN DER WAALS
    A. Pendahuluan
         Pada tahun 1873, Diderick Van Der Waals mengenali adanya gaya tarik dan tolak
yang lemah diantara molekul- molekul gas dan menjadikannya alasan adanya penyimpangan
pada rumus PV=nRT. 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.
         Selanjutnya gaya yang relative lemah yang bekerja (tarik menarik) antarmolekul
tersebut dikenal dengan gaya Van der Waals. Gaya ini sangat lemah bila dibandingkan
dengan gaya ikatan antaratom (ikatan ion dan ikatan kovalen). Untuk memutuskan ikatan
Van der Waals memerlukan energy 0,4-40 kJ, sedangkan energy untuk memutuskan ikatan
kovalen sebesar 400 kJ.
         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 dar i
nama kimiawan Belanda Diderick van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini.
         Ikatan van der Waals adalah ikatan yang berlaku akibat kedudukan kumpulan kimia
yang berdekatan. Dipol seketika ke dipol terimbas, atau gaya van der Waals, adalah ikatan
yang paling lemah, namun sering dijumpai di antara semua zat-zat kimia. Interaksi van der
Waals teramati pada gas mulia, yang amat stabil dan cenderung tak berinteraksi. Hal ini
menjelaskan sulitnya gas mulia untuk mengembun. Tetapi, makin besar ukuran atom gas
mulia (makin banyak elektronnya) makin mudah gas tersebut berubah menjadi cairan.
Misalnya atom helium, pada satu titik waktu, awan elektronnya akan terlihat tidak seimbang
dengan salah satu muatan negatif berada di sisi tertentu. Hal ini disebut sebagai dipol seketika
(dwikutub seketika). Dipol ini dapat menarik maupun menolak elektron-elektron helium
lainnya, dan menyebabkan dipol lainnya. Kedua atom akan seketika saling menarik sebelum
muatannya diseimbangkan kembali untuk kemudian berpisah.
         Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada salah satu jenis gaya antara
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. Gaya van der
Waals juga disebut London Dispersion Forces. Gaya van der Waals dapat ditemukan pada
molekul non-polar, seperti gas hidrogen (H2), karbon dioksida (CO2), nitrogen (N2), dan gas
(He, Ne, Ar, Kr, dll).
         Ikatan Van de Waals ini ada dalam semua atom atau molekul, baik atom atau molekul
tersebut sudah membentuk ikatan atau belum. Energy ikatannya sangat kecil, yaitu berkisar



                                                                                              1
antara 1-10 kkal/mol. Ikatan ini adalah satu-satunya ikatan dalam gas mulia yang cair atau
padat. Ikatan ini tidak mempunyai arah.
         Dayatarik antarmolekul adalah dayatarik yang terjadi antara suatu molekul dan
molekul tetangganya. Gaya tarik yang mengikat molekul secara tersendiri (sebagai contoh,
ikatan kovalen) dikenal dengan dayatarik intramolekul. Dua kata tersebut membingungkan
yang mana untuk lebih amannya membuang salah satu diantaranya dan tidak digunakan lagi.
Istilah “intramolekul” tidak akan digunakan lagi pada bagian ini.
         Semua molekul mengalami dayatarik antarmolekul, meskipun pada beberapa kasus
dayatarik yang terjadi sangatlah lemah. Pada gas seperti hidrogen, H 2 . Jika kamu
memperlambat gerak molekul melalui pendinginan, dayatarik cukup besar bagi molekul
untuk tetap bersama sampai pada akhirnya membentuk cairan dan kemudian padatan.
         Pada kasus hidrogen dayatarik sangat lemah yang mana molekul membutuhkan
pendinginan sampai 21 K (-252°C) sebelum dayatarik cukup kuat untuk mengkondensasi
hidrogen menjadi cairan. Dayatarik antarmolekul yang dimiliki oleh helium lebih lemah –
molekul tidak ingin tetap bersama untuk membentuk cairan sampai temperatur menurun
sampai 4 K (-269°C).

     B. Gaya yang Mempengaruhi Ikatan Van der Waals
1. Gaya Orientasi
     Gaya orientasi terjadi pada molekul- molekul yang mempunyai dipole permanen atau
molekul polar. Antaraksi antar kutub positif dari satu molekul dengan kutub negative pada
molekul yang lain akan menimbulkan gaya tarik menarik yang relative lemah.
     Kekuatan gaya orientasi ini akan semakin besar bila molekul- molekul tersebut
mengalami penataan dengan ujung positif suatu molekul mengarah ke ujung negative dari
molekul yang lain. Misalnya pada molekul- molekul HCl.
2. Gaya Imbas
     Gaya imbas terjadi bila terdapat molekul dengan dipole permanen berantaraksi dengan
molekul dengan dipole sesaat. Adanya molekul- molekul polar dengan dipole permanen akan
menyebabkan imbasan dari kutub molekul polar kepada kutub molekul nonpolar, sehingga
electron-elektron dari molekul nonpolar tersebut mengumpul pada salah satu sisi molekul
(terdorong atau tertarik), yang menimbulkan terjadinya dipole sesaat pada molekul nonpolar
tersebut.
     Terjadinya dipole sesaat akan berakibat adanya gaya tarik menarik antar dipole tersebut
yang menghasilkan gaya imbas. Gaya imbas juga memberikan sumbangan yang kecil
terhadap keseluruhan gaya Van der Waals.
3. Gaya Dispersi (Gaya London)
     Terjadinya gaya dispersi dijelaskan pertama kali oleh Fritz London. Gaya dispersi ini
terjadi pada setiap molekul maupun zat ionic, hanya pada senyawa ionic tidak begitu besar
pengaruhnya. Akan tetapi, pada molekul- molekul kovalen nonpolar gaya dispersi sangat
besar pengaruhnya.
     Menurut London, terjadinya gaya dispersi pada molekul nonpolar akibat adanya
pergerakan electron mengelilingi inti secara acak, sehingga pada suatu saat electron-elektron
tersebut akan mengumpul pada salah satu sisi molekul. Pengumpulan electron pada salah satu
sisi molekul ini mengakibatkan terjadinya dipol. Pada sisi yang banyak electron tersebut

                                                                                           2
menjadi bermuatan negative dan salah satu sisinya lagi akan menjadi bermuatan positif.
Dipole yang terjadi ini akan menghilang atau berganti tempat (sisi) seiring dengan terus
berputarnya electron. Oleh karena sifatnya hanya sesaat. gaya maka disebut dengan dipole
sesaat.
    Gaya dispersi memberikan sumbangan terbesar pada Gaya Van der Waals. Gaya Van der
Waals tidak memiliki arah yang jelas, hal ini terlihat pada bentuk Kristal kovalen yang bias
berubah pada suhu tertentu. Misalnya, Kristal belerang yang bias berbentuk monoklin atau
rhombis. Hal tersebut berlainan dengan ikatan ion dan ikatan kovalen yang bentuknya tidak
berubah.

   C. Asal Mula Gaya Dispe rsi Van der Waals

Dipol-dipol yang berubah-ubah sementara
       Dayatarik yang ada di alam bersifat elektrik. Pada molekul yang simetris seperti
hidrogen, bagaimanapun, tidak terlihat mengalami distorsi secara elektrik untuk
menghasilkan bagian positif atau bagian negatif. Akan tetapi hanya dalam bentuk rata-rata.




        Diagram dalam bentuk lonjong (the lozenge-shaped) menggambarkan molekul kecil
yang simetris – H2, boleh jadi, atau Br2 . Tanda arsir menunjukkan tidak adanya distorsi
secara elektrik.
        Akan tetapi elektron terus bergerak, serta merta dan pada suatu waktu elektron
tersebut mungkin akan ditemukan di bagian ujung molekul, membentuk ujung -. Pada ujung
yang lain sementara akan kekurangan elaktron dan menjadi +.

Catatan: (dibaca “delta”) berarti “agak” (slightly) – karena itu + berarti “agak positif”.




        Kondisi yang terakhir elektron dapat bergerak ke ujung yang lain, membalikkan
polaritas molekul.




        “Selubung lingkarang” yang konstan dari elektron pada molekul menyebabkan
fluktuasi dipol yang cepat pada molekul yang paling simetris. Hal ini terjadi pada molekul
monoatomik – molekul gas mulia, seperti helium, yang terdiri dari atom tunggal.
        Jika kedua elektron helium berada pada salah satu sisi secara bersamaan, inti tidak
terlindungi oleh elektron sebagaimana mestinya untuk saat itu.


                                                                                             3
Dipol-dipol sementara yang memberikan kenaikan daya tarik antarmolekul

        Bayangkan sebuah molekul yang memiliki polaritas sementara yang didekati oleh
salah satu yang terjadi menjadi termasuk non-polar hanya saat itu saja. (kejadian yang tidak
disukai, tetapi hal ini menjadikan diagram lebih mudah digambarkan! Pada kenyataannya,
satu molekul lwbih menyukai memiliki polaritas yang lebih besar dibandingkan yang lain
pada saat seperti itu – dan karena itu akan menjadi yang paling dominan).




        Seperti molekul yang ditemukan pada bagian kanan, elektronnya akan cenderung
untuk ditarik oleh ujung yang agak positif pada bagian sebelah kiri. Hal ini menghasilkan
dipol terinduksi pada penerimaan molekul, yang berorientasi pada satu cara yang mana ujung
+ ditarik ke arah ujung – yang lain.




        Pada kondisi yang terakhir elektron pada bagian kiri molekul dapat bergerak ke ujung
yg lain. Pada saat terjadi hal ini, meraka akan menolak elektron pada bagian kanan yang
satunya.




        Polaritas kedua molekul adalah berkebalikan, tetapi kamu masih memiliki yang +
tertarik -. Selama molekul saling menutup satu sama lain polaritas akan terus berfluktuasi
pada kondisi yang selaras karena itu dayatarik akan selalu terpelihara.

       Tidak ada alasan kenapa hal ini dibatasi pada dua molekul. Selama molekul saling
mendekat pergerakan elektron yang selaras dapat terjadi pada molekul yang berjumlah sangat
banyak.




                                                                                           4
        Diagram ini menunjukkan bagaimana cacat secara keseluruhan dari molekul yang
berikatan secara bersamaan pada suatu padatan dengan menggunakan gaya van der Waals.
Pada kondisi yang terakhir, tentunya, kamu akan menggambarkan susunan yang sedikit
berbeda selama meraka terus berubah – tetapi tetap selaras.

Kekuatan gaya dispersi
        Gaya dispersi antara molekul- molekul adalah lebih lemah dibandingkan dengan
ikatan kovalen diantara molekul. Hal ini tidak memungkinkan untuk memberikan harga yang
eksak, karena ukuran dayatarik bervariasi sekali dengan ukuran dan bentuk molekul.

Pengaruh Ukuran Molekul Terhadap kekuatan ikatan daya dispersi
Titik didih gas mulia adalah

                                  Helium         -269°C
                                  Neon           -246°C
                                  Argon          -186°C
                                  Krypton        -152°C
                                  Xenon          -108°C
                                 Radon          -62°C
Semua unsur tersebut berada pada molekul monoatomik.
        Alasan yang mendasari bahwa titik didih meningkat sejalan dengan menurunnya
posisi unsur pada golongan adalah kenaikan jumlah elektron, dan juga tentunya jari-jari atom.
Lebih banyak elektron yang kamu miliki, dan lebih menjauh sejauh mungkin, yang paling
besar memungkikan dipol sementara terbesar dan karena itu gaya dispersi paling besar.




        Karena dipol sementara lebih besar, molekul xenon lebih melekat (stickier)
dibandingkan dengan molekul neon. Molekul neon akan berpisah satu sama lain pada
temperatur yang lebih rendah dibandingkan molekul xenon – karena itu neon memiliki titik
didih yang lebih rendah. Hal ini adalah suatu alasan (semua yang lainnya sebanding) molekul
yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron dan lebih menjauh dari dipol sementara yang
dapat dihasilkan – dan karena itu molekul yang lebih besar lebih melekat.


                                                                                            5
Pengaruh Bentuk molekul terhadap kekuatan gaya dispersi
       Ukuran molekul juga begitu. Molekul yang panjang kurus dapat menghasilkan dipol
sementara yang lebih besar berdasarkan pada pergerakan elektronnya dibandingkan molekul
pendek gemuk yang mengandung jumlah elektron yang sama.
       Molekul yang panjang kurus juga dapat lebih dekat satu sama lain – dayatarik meraka
lebih efektif jika molekul- molekulnya benar-benar tertutup. Sebagai contoh, molekul
hidrokarbon butana dan 2- metilpropan keduanya memiliki rumus molekul C 4 H10 , 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 dan lebih gemuk 2- metilpropan.

Gaya van der Waals: interaksi dipol-dipol
        Molekul seperti HCl memiliki dipol permanen karena klor lebih elektronegatif
dibandingkan hidrogen. Kondisi permanen ini, pada saat pembentukan dipol akan
menyebabkan molekul saling tarik menarik satu sama lain lebih dari yang meraka bisa
lakukan jika hanya menyandarkan pada gaya dispersi saja.
        Hal ini sangat penting untuk merealisasikan bahwa semua molekul mengalami gaya
dispersi. Interaksi dipol-dipol bukan suatu alternatif gaya dispersi – penjumlahannya.
Molekul yang memiliki dipol permanen akan memiliki titik didih yang lebih tinggi
dibandingkan dengan molekul yang hanya memiliki dipol yang berubah-ubah secara
sementara.
        Agak mengherankan dayatarik dipol-dipol agak sedikit dibandingkan dengan gaya
dispersi, dan pengaruhnya hanya dapat dilihat jika kamu membandingkan dua atom dengan
jumlah elektron yang sama dan ukuran yang sama pula. Sebagai contoh, titik didih etana,
CH3 CH3 , dan fluorometana, CH3 F adalah:




                                                                                          6
        Kenapa dipilih dua molekul tersebut untuk dibandingkan? Keduanya memiliki jumlah
elektron yang identik, dan jika kamu membuat model kamu akan menemukan bahwa
ukurannya hampir sama – seperti yang kamu lihar pada diagram. Hal ini berarti bahwa gaya
dispersi kedua molekul adalah sama.
        Titik didih fluorometana yang lebih tinggi berdasarkan pada dipol permanen yang
besar yang terjadi pada molekul karena elektronegatifitas fluor yang tinggi. Akan tetapi,
walaupun memberikan polaritas permanen yang besar pada molekul, titik didih hanya
meningkat                                   kira-kira                              10°.
°.




        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 dayatarik dipol-dipol lebih kuat antara satu
molekul dengan tetangganya.




       Dilain pihak, tetraklorometan, CCl4 , adalah non polar. Bagian luar molekul tidak
seragam - in pada semua arah. CCl4 hanya bergantung pada gaya disperse. Karena itu yang
memiliki titik didih yang lebih tinggi CCl4 tentunya, karena CCl4 molekulnya lebih besar
dengan lebih banyak elektron. Kenaikan gaya dispersi lebih dari sekedar menggantika n untuk
kehilangan interaksi dipol-dipol.

Titik didihnya adalah:
                               CHCl3         61.2°C
                               CCl4          76.8°C




                                                                                            7

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:5271
posted:11/15/2010
language:Indonesian
pages:7