Pages

Subscribe:

Saturday, November 26, 2011

Ikatan Kimia


BAB I
IKATAN VAN DER WAALS
  1. 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 relatif 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 energi 0,4-40 kJ, sedangkan energi 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). Ikatan ini merupakan jenis ikatan antar molekul yang terlemah, namun sering dijumpai diantara semua zat kimia terutama gas. Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Diderick Van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini.


  1. Perumusan Masalah
Dalam makalah ini akan dibahas beberapa hal diantaranya:
  1. Apa pengertian ikatan Van der Walls?
  2. Apa yang mempengaruhi ikatan Van der Walls?
  3. Sebutkan macam-macam ikatan Van der Walls berdasarkan kepolaran!
  4. Jelaskan asal mula gaya dispersi Van der Walls!


BAB II
PEMBAHASAN

  1. Pengertian Ikatan Van Der Walls
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 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 der Waals ini ada dalam semua atom atau molekul, baik atom atau molekul tersebut sudah membentuk ikatan atau belum. Energi ikatannya sangat kecil, yaitu berkisar antara 1-10 kkal/mol. Ikatan ini adalah satu-satunya ikatan dalam gas mulia yang cair atau padat. Ikatan ini tidak mempunyai arah.
Pada kasus hidrogen daya tarik sangat lemah yang mana molekul membutuhkan pendinginan sampai 21 K (-252°C) sebelum daya tarik cukup kuat untuk mengkondensasi hidrogen menjadi cairan. Daya tarik antarmolekul yang dimiliki oleh helium lebih lemah molekul tidak ingin tetap bersama untuk membentuk cairan sampai temperatur menurun sampai 4 K (-269°C).
Interaksi dari setiap untaian rantai merupakan ikatan Van der Waals. Hal ini diketahui dari pengamatan terhadap polietilen (Gambar 1), polietilen memiliki pola yang sama dengan gas mulia, etilen berbentuk 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.
Gambar 1. Bagan reaksi yang menggambarkan peran interaksi Van der Waals dalam pembentukan molekul polietilen sebanyak n molekul
Van der Waals juga mengamati ikatan yang terjadi pada molekul yang bersifat polar, dimana molekul tersebut memiliki momen dipol yang permanen, perbedaan muatan yang terjadi menyebabkan terjadinya interaksi antar molekul. Gaya yang bekerja disebut juga dengan gaya tarik dipol-dipol dan jauh lebih kuat dibandingkan dengan interaksi molekul non polar.
Sebagai contoh, terjadinya interaksi antara molekul HCl dengan ClF. Pada molekul HCl,atom Cl memiliki muatan yang lebih besar dan memiliki elektronegatifitas yang besar pula sehingga pasangan elektron ikatan akan tertarik pada atom Cl, dan menyebabkan pembentukan muatan parsial negatif, sedangkan atom H bermuatan parsial positif. Pada senyawa ClF, elektronegatifitas atom F lebih besar dibandingkan dengan atom Cl, sehingga atom Cl bermuatan parsial positif. Interaksi Van der Waals terjadi pada kedua molekul tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Gaya tarik dipol-dipol yang terjadi
pada molekul-molekul yang bersifat polar.

  1. Gaya yang Mempengaruhi Ikatan Van der Waals
  1. Gaya Orientasi
Gaya orientasi terjadi pada molekul-molekul yang mempunyai dipol permanen atau molekul polar. Antaraksi antar kutub positif dari satu molekul dengan kutub negatif pada molekul yang lain akan menimbulkan gaya tarik menarik yang relatif lemah.
Kekuatan gaya orientasi ini akan semakin besar bila molekul-molekul tersebut mengalami penataan dengan ujung positif suatu molekul mengarah ke ujung negatif dari molekul yang lain. Misalnya pada molekul-molekul HCl.
  1. Gaya Imbas
Gaya imbas terjadi bila terdapat molekul dengan dipol permanen berantaraksi dengan molekul dengan dipol sesaat. Adanya molekul-molekul polar dengan dipol permanen akan menyebabkan imbasan dari kutub molekul polar kepada kutub molekul nonpolar, sehingga elektron-elektron dari molekul nonpolar tersebut mengumpul pada salah satu sisi molekul (terdorong atau tertarik), yang menimbulkan terjadinya dipol sesaat pada molekul nonpolar tersebut.
Terjadinya dipol sesaat akan berakibat adanya gaya tarik menarik antar dipol tersebut yang menghasilkan gaya imbas. Gaya imbas juga memberikan sumbangan yang kecil terhadap keseluruhan gaya Van der Waals.
  1. Gaya Dispersi (Gaya London)
Terjadinya gaya dispersi dijelaskan pertama kali oleh Fritz London. Gaya dispersi ini terjadi pada setiap molekul maupun zat ionik, hanya pada senyawa ionik 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 elektron mengelilingi inti secara acak, sehingga pada suatu saat elektron-elektron tersebut akan mengumpul pada salah satu sisi molekul. Pengumpulan elektron pada salah satu sisi molekul ini mengakibatkan terjadinya dipol. Pada sisi yang banyak elektron tersebut menjadi bermuatan negatif dan salah satu sisinya lagi akan menjadi bermuatan positif. Dipol yang terjadi ini akan menghilang atau berganti tempat (sisi) seiring dengan terus berputarnya elektron. Oleh karena sifatnya hanya sesaat maka disebut dengan dipol 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 bisa berubah pada suhu tertentu. Misalnya, kristal belerang yang bisa berbentuk monoklin atau rhombis. Hal tersebut berlainan dengan ikatan ion dan ikatan kovalen yang bentuknya tidak berubah.

  1. Gaya Van Der Walls berdasarkan Kepolaran
Gaya Van der Waals dapat terjadi antara partikel yang sama atau berbeda. Karena ikatan Van der Waals muncul akibat adanya kepolaran maka makin kecil kepolaran molekulnya, Gaya Van der Waals nya juga akan makin kecil.
Gaya Van der Waals dibagi berdasarkan jenis kepolaran partikelnya :
  1. Interaksi Ion – Dipol (Molekul Polar)
Terjadi interaksi (berikatan) / tarik menarik antara ion dengan molekul polar (dipol)
Contoh : H+ + H2O H3O+
Ag+ + NH3 → Ag(NH3)+
Interaksi ini termasuk jenis interaksi yang relatif cukup kuat. Contoh : NaCl (senyawa ion) dapat larut dalam air (pelarut polar), AgBr (senyawa ion) dapat larut dalam NH3 (pelarut polar)
  1. Interaksi Dipol – Dipol
Merupakan interaksi antara sesama molekul polar (dipol). Interaksi ini terjadi antara ekor dan kepala
Berlawanan Kutub : Tarik menarik
Sama Kutub : Tolak menolak
Gambar 3. Interaksi Dipol-Dipol
  1. Interaksi Ion – Dipol Terinduksi
Merupakan antaraksi ion dengan dipol terinduksi. Dipol terinduksi merupakan molekul netral menjadi dipol akibat induksi partikel bermuatan yang berada didekatnya. Partikel penginduksi dapat berupa ion atau dipol lain. Kemampuan menginduksi ion lebih besar daripada dipol karena muatan ion semakin besar.Ikatan ini relatif lemah karena kepolaran molekul terinduksi relatif kecil dari dipol permanen.
Contoh : I- + I2 I3
Gambar 4. Interaksi Ion-Dipol Terinduksi
  1. Interaksi Dipol – Dipol Terinduksi
Molekul dipol dapat membuat molekul netral lain bersifat dipol terinduksi sehingga terjadi antaraksi dipol – dipol terinduksi. Ikatan ini cukup lemah sehingga prosesnya berlangsung lambat.
Contoh : n H2O + Kr Kr (H2O)n

  1. Antar Aksi Dipol Terinduksi – Dipol Terinduksi (Gaya London)
Mekanisme :
  1. Pasangan elektron suatu molekul, baik yang bebas maupun yang terikat selalu bergerak mengelilingi inti.
  2. Elektron yang bergerak dapat mengimbas atau menginduksi sesaat pada molekul yang lain sehingga molekul yang lain menjadi polar terinduksi sesaat.
  3. Molekul ini dapat menginduksi molekul lainnya sehingga terbentuk molekul –molekul dipol sesaat.
Gambar 5. Gaya London
Gaya dispersi london bergantung pada dua (2) faktor :
  1. Jumlah Elektron Dalam Atom Atau Molekul.
Makin banyak elektron yang dipunyai molekul makin besar gaya London.
  1. Bentuk Molekul
Molekul yang memanjang / tidak bulat lebih mudah menjadi dipol dibandingkan dengan molekul yang bulat sehingga gaya dispersi Londonnya akan besar.


  1. Asal Mula Gaya Dispersi Van der Waals
Dipol-dipol yang berubah-ubah sementara
Daya tarik 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 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 lingkaran” 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.
Dipol-dipol sementara yang memberikan kenaikan daya tarik antarmolekul
Pada kenyataannya, satu molekul lebih menyukai memiliki polaritas yang lebih besar dibandingkan yang lain. Pada saat polaritasnya yang lebih besar 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, molekul akan menolak elektron pada bagian kanan yang satunya.
Polaritas kedua molekul adalah berkebalikan, tetapi masih memiliki (+) tertarik (-). Selama molekul saling menutup satu sama lain polaritas akan terus berfluktuasi pada kondisi yang selaras karena itu daya tarik akan selalu terpelihara.
Selama molekul saling mendekat, pergerakan elektron yang selaras dapat terjadi pada molekul yang berjumlah sangat banyak.


Diagram ini menunjukkan bagaimana keseluruhan dari molekul yang berikatan secara bersamaan pada suatu padatan dengan menggunakan gaya Van der Waals.


Kekuatan gaya dispersi
Gaya dispersi antara molekul-molekul lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen diantara molekul. Hal ini tidak memungkinkan untuk memberikan harga yang eksak, karena ukuran daya tarik bervariasi 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 jari-jari atom. Lebih banyak elektron yang dimiliki, maka dipol sementara akan semakin besar dan gaya dispersi akan semakin besar pula.
Karena dipol sementara lebih besar, molekul Xenon lebih melekat 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 merupakan suatu alasan molekul yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron dan lebih menjauh dari dipol sementara yang dapat dihasilkan. Karena itu, molekul yang lebih besar lebih melekat.


Pengaruh Bentuk molekul terhadap kekuatan gaya dispersi
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. Daya tarik molekul lebih efektif jika molekul-molekulnya benar-benar tertutup. Sebagai contoh, molekul hidrokarbon butana dan 2-metilpropana, keduanya memiliki rumus molekul C4H10 tetapi atom-atom disusun berbeda. Pada butana atom karbon disusun pada rantai tunggal, sedangkan 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-metilpropana).


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 molekul yang hanya memiliki gaya dispersi.
Hal ini sangat penting untuk merealisasikan bahwa semua molekul mengalami gaya dispersi. Molekul yang memiliki dipol permanen akan memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan molekul yang hanya memiliki dipol yang berubah-ubah secara sementara.
Daya tarik dipol-dipol agak sedikit dibandingkan dengan gaya dispersi, dan pengaruhnya hanya dapat dilihat jika membandingkan dua atom dengan jumlah elektron yang sama dan ukuran yang sama pula. Sebagai contoh, titik didih etana (CH3CH3) dan fluorometana (CH3F) adalah:
Keduanya memiliki jumlah elektron yang identik, dan jika dibuat model diketahui bahwa ukurannya hampir sama seperti pada diagram. Hal ini berarti bahwa gaya dispersi kedua molekul sama.
Titik didih fluorometana yang lebih tinggi berdasarkan pada dipol permanen yang besar terjadi pada molekul, karena elektronegatifitas fluor yang tinggi. Walaupun memberikan polaritas permanen yang besar pada molekul, titik didih hanya meningkat kira-kira 10°.
Berikut ini contoh lain yang menunjukkan dominan gaya dispersi. Triklorometan (CHCl3), merupakan molekul dengan gaya dispersi yang tinggi karena elektronegatifitas ketiga klor. Hal itu menyebabkan daya tarik dipol-dipol lebih kuat antara satu molekul dengan molekul yang lain.

Dilain pihak, tetraklorometan (CCl4) adalah non polar. Bagian luar molekul tidak seragam - pada semua arah. CCl4 hanya bergantung pada gaya dispersi. Karena itu yang memiliki titik didih yang lebih tinggi adalah CCl4, karena CCl4 molekulnya lebih besar dan lebih banyak elektronnya. Kenaikan gaya dispersi menggantikan kehilangan interaksi dipol-dipol. Titik didihnya adalah: CHCl3 61.2°C, CCl4 76.8°C.


BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
  1. Ikatan Van der Waals adalah ikatan yang berlaku akibat kedudukan kumpulan kimia yang berdekatan.
  2. Gaya Van der Walls adalah 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).
  3. Gaya yang mempengaruhi ikatan Van der Waals yaitu Gaya Orientasi, Gaya Imbas dan Gaya Dispersi (Gaya London)
  4. Gaya Van der Waals dibagi berdasarkan jenis kepolaran partikelnya yaitu Interaksi Ion-Dipol (Molekul Polar), Interaksi Dipol-Dipol, Interaksi Ion-Dipol Terinduksi, Interaksi Dipol-Dipol Terinduksi dan Antar Aksi Dipol Terinduksi-Dipol Terinduksi (Gaya London).


DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2011. Gaya Van der Walls. Diakses dari http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_van_der_Waals pada tanggal 20 November 2011.
Anonim. 2011. Ikatan Van der Walls. Diakses dari http://www.docstoc.com/docs/61842662/Makalah-Ikatan-van-Der-Waals pada tanggal 20 November 2011.
Clark, Jim. 2007. Ikatan Antar Molekul-Gaya Van Der Walls. Diakses dari http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/struktur_atom_dan_ikatan/ikatan_kimia/ikatan_antarmolekul_gaya_van_der_waals/ pada tanggal 20 November 2011.
Jumaeri. 2003. Ikatan Kimia. Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
Mansdsjoerriah, Noer. 1993. Ikatan dan Struktur Molekul. Bandung: Jurusan Kimia FMIPA IPB.
Pangganti, Esdi. 2010. Ikatan Hidrogen dan Ikatan Van der Walls. Diakses dari http://esdikimia.wordpress.com/2010/08/13/ikatan-hidrogen-dan-ikatan-van-der-waals/ pada tanggal 20 November 2011.

0 komentar:

Post a Comment