Penjelasan Perihal Gaya Antarmolekul

Kehidupan di dunia tidak akan terlepas dari ikatan. Coba bayangkan dapatkah kalian hidup sendirian tanpa teman? Rasanya sangat sulit bukan? Semua makhluk selalu ingin berikatan. Manusia hidup dengan menjalin banyak sekali ikatan, mulai dari ikatan perkawinan menurut perbedaan jenis kelamin. Kemudian ikatan lebih lanjut mulai dari satu keluarga, satu rukun tetangga (RT), rukun warga (RW), hingga ikatan yang lebih besar dengan banyak sekali tujuan. 

Demikian pula halnya dengan atom dan molekul yang merupakan benda mati itupun tidak luput dari ikatan. Ikatan yang terjadi antaratom beraneka ragam, mulai dari ikatan lantaran perbedaan muatan (positif negatif), ikatan lantaran gaya menurut gaya tarik-menarik dipol-dipol sesaat, ikatan yang membentuk jembatan hidrogen, dan ikatan-ikatan yang lain. 

Kenyataan di alam sangat jarang ditemukan atom dalam bentuk bebas. Atom-atom dalam bentuk bebas hanya ditemui pada suhu relatif tinggi. Agar menjadi stabil, atom-atom akan saling membentuk kelompok atom (misalnya O₂ , H₂) atau membentuk molekul (CH₄ , H₂O). Atom yang membentuk molekul akan mempunyai sifat jauh berbeda dengan atom-atom asalnya. Pada setiap molekul terdapat gaya tarik-menarik antaratom. Gaya tarik-menarik antaratom dalam molekul dinamakan ikatan kimia.

Gaya tarik-menarik antarmolekul, yaitu gaya yang mengakibatkan antarmolekul menjadi terikat dalam satu kelompok atau merupakan interaksi antara molekul-molekul dalam suatu zat (unsur atau senyawa) melalui gaya elektrostatis. Gaya antarmolekul ini sangat dipengaruhi kepolaran dari masing- masing molekul. Gaya tarik-menarik antarmolekul sangat berkaitan dengan sifat fisika dari senyawa yang bersangkutan.

Beberapa sifat fisika dari senyawa antara lain titik didih, titik beku, kelarutan, kerapatan, tekanan uap, dan tekanan osmosis.

1. Gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas (gaya London)

Elektron akan senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahan elektron dari satu orbital ke orbital lain mengakibatkan suatu molekul yang tadinya bersifat nonpolar sanggup menjadi polar. Sehingga timbul dipol (polar) sesaat. Dipol tersebut disebut sesaat lantaran sanggup berubah jutaan kali setiap detiknya. Hal ini disebabkan adanya tarikan antara elektron satu molekul dan inti molekul lain.

Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas suatu geseran dalam elektron-elektron molekul tetangga. Tarikan lemah ini pertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman, Fritz London (dikenal London), pada tahun 1930-an sehingga sering disebut gaya London. Mekanismenya terlihat ibarat gambar di bawah ini.

Mekanisme terjadinya gaya London.

Berdasarkan gambar di atas sanggup dijelaskan sebagai berikut.

1. Molekul nonpolar mempunyai sebaran muatan lautan elektron setimbang dan simetris dalam keadaan normal, elektron terdistribusi merata dalam molekul.
2. Pada waktu-waktu tertentu (sesaat) sanggup terjadi pengutuban atau pembentukan dipol yang disebut dipol sesaat.
3. Sisi bermuatan parsial negatif dari dipol sesaat akan mempengaruhi kerapatan elektron molekul terdekat sehingga membentuk dipol, hal ini memungkinkan dua molekul membentuk ikatan yang disebut gaya London.
4. Gaya tarik-menarik ini hanya berlangsung sesaat, dikarenakan dipol sesaat dan terimbas muncul mengikuti fluktuasi elektron.

Molekul mempunyai sifat polarisabilitas berbeda-beda. Polarisabilitas merupakan fasilitas suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau mengimbas suatu dipol. Polarisabilitas sangat erat hubungannya dengan massa relatif molekul. Pada umumnya molekul dengan jumlah elektron yang besar akan lebih gampang mengalami polarisabilitas. Jika semakin besar nomor massa molekul relatif, maka semakin berpengaruh pula gaya London yang bekerja pada molekul itu. Misal, dua molekul propana saling menarik dengan berpengaruh dibandingkan dua molekul metana. Molekul dengan distribusi elektron besar lebih berpengaruh saling menarik daripada molekul yang elektronnya berpengaruh terikat. Misal molekul I₂ akan saling tarik-menarik lebih berpengaruh daripada molekul F₂ yang lebih kecil.

Dengan demikian titik didih I₂ akan lebih besar kalau dibandingkan dengan titik didih F₂. Molekul yang mempunyai bentuk molekul panjang lebih gampang mengalami polarisabilitas dibandingkan dengan molekul dengan bentuk simetris. Misal formasi hidrokarbon dengan rantai cabang akan mempunyai titik didih lebih rendah kalau dibandingkan dengan hidrokarbon dengan rantai lurus. Normal butana mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan isobutana yang mempunyai rantai cabang.

2. Gaya tarik-menarik dipol-dipol

Molekul dengan sebaran elektron tidak simetris akan bersifat polar. Molekul ini akan mempunyai perbedaan muatan (dipol) yang mengakibatkan bersifat polar. Molekul yang mempunyai momen dipol permanen disebut polar. Sedangkan senylautanya dinamakan senyawa polar. Molekul-molekul yang ada di dalam senyawa polar cenderung untuk menyusun diri sehingga ujung yang berbeda muatan akan saling mendekat dan saling tarik-menarik. Gaya tarik-menarik dipol-dipol merupakan gaya tarik-menarik antara dua molekul polar. Dipol-dipol molekul tersebut akan saling tarik pada kutub-kutub dengan muatan berllautanan, yaitu positif dan negatif.

Kekuatan tarikan yang timbul akan lebih besar daripada tarikan pada molekul nonpolar. Jadi, zat-zat yang mempunyai molekul- molekul polar cenderung mempunyai titik didih dan titik leleh lebih tinggi daripada molekul nonpolar dengan ukuran sama.

Bagan gaya tarik dipol-dipol suatu senyawa.

Gaya antarmolekul, ibarat gaya London dan gaya tarik dipol-dipol, secara gotong royong sering disebut sebagai gaya Van der Waals . Gaya London terdapat pada setiap zat, baik bersifat polar maupun nonpolar. Sedangkan gaya tarik dipol- dipol hanya terdapat dalam senyawa polar. Dalam hal ini, gaya Van der waals juga mempunyai tugas cukup penting. Karena dalam membandingkan titik didih atau sifat fisika lainnya tidak sanggup hanya dilihat dari satu sisi, gaya tarik dipol sesaat-dipol terimbas atau gaya tarik menarik dipol-dipol. Gaya London lebih secara umum dikuasai daripada dipol-dipol.

Contoh

Jelaskan mana yang lebih besar titik didihnya HI atau HCl?

Jawab:

HCl mempunyai momen dipol 1,08 lebih polar kalau dibandingkan dengan HI (0,38). Kenyataan HI mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan HCl, mengapa? Jika ditinjau dari massa molekul relatif, maka massa molekul relatif HCl (Mr = 35,5) lebih kecil dari HI (Mr = 127,9). Oleh lantaran itu, massa HI lebih besar dari HCl sehingga gaya London HI lebih berpengaruh dari HCl. Dengan demikian, gaya Van der Waal HI lebih besar daripada Hcl

Contoh lain CO₂ dan H₂O. Karbon dioksida, CO₂ bersifat karakteristik dari molekul-molekul di mana momen ikatan saling mematikan. Artinya momen dipol (total dipol) molekul tersebut sama dengan 0. Walaupun ikatan kovalen dalam molekul tersebut, C = O, bersifat polar, penataan yang simetris dari ikatan mengakibatkan momen-momen ikatan saling meniadakan dan molekul keseluruhan bersifat nonpolar.

Dari rumus senyawa larutanya saja, sanggup diduga bahwa molekul H₂O akan analog dengan molekul CO₂ . Tetapi pada kenyataannya, H₂O mempunyai momen dipol yang cukup besar. Selain itu, H₂O mempunyai domain elektron bebas dan membentuk sudut sehingga molekul H₂O bersifat polar. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini.

Bentuk molekul H₂O dan CO₂.

3. Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik-menarik dipol-dipol dengan kekuatan besar (sekitar 5-10 kali lebih besar). Ikatan ini terjadi kalau molekul polar mengandung satu atom hidrogen terikat pada atom yang sangat elektronegatif ibarat F, O, dan N. Ikatan kovalen polar antara hidrogen dan salah satu atom itu akan terpolarisasi dan tarikan antara molekul-molekul itu cukup kuat. Besar energi ikatannya sekitar 13-30 kJ mol^–1 .

Atom-atom yang sanggup membentuk ikatan hidrogen yakni N dalam NH₃, O dalam H₂O, dan F dalam HF. Hal ini sanggup dipahami lantaran ketiga atom tersebut mempunyai elektronegativitas yang tertinggi. Perhatikan gambar di bawah ini.

Ikatan hidrogen dalam senyawa H₂O dan HF. Tanda ... menunjukkan ikatan hidrogen.

Pada umumnya terdapat kekerabatan antara titik didih suatu senyawa dengan massa molekul relatifnya. Titik didih akan naik kalau massa molekul relatif juga naik, kecuali HF, H₂O, dan NH₃ . Ketiga senyawa tersebut mempunyai titik didih yang tinggi dibandingkan senyawa lain dalam kelompoknya. Perhatikan Gambar berikut!

Hubungan titik didih dengan massa molekul.

Fakta tersebut menunjukkan bahwa adanya gaya tarik-menarik antarmolekul HF, H₂O, dan NH₃ bersifat polar, gaya dipol-dipolnya tidak cukup berpengaruh untuk menunjukan titik didih yang mencolok tersebut.

Peristiwa tersebut menunjukkan adanya ikatan hidrogen pada senyawa itu. Ikatan F-H, O-H, dan N-H bersifat sangat polar, atom H dalam senyawa tersebut sangat positif. Akibatnya atom H dari satu molekul terikat berpengaruh pada atom tetangganya yang mempunyai elektronegativitas tinggi.

Share this post