GAYA ANTARMOLEKUL

LPG (Liquified Petroleum Gas) merupakan gas alam yang dicairkan dan dikemas dalam tabung kedap udara dan kuat, ketika tekanan dalam tabung berkurang maka cairan itu akan berubah menjadi gas kembali. Bagaimana suatu gas dapat menjadi cair?

 

                                                    Gambar 2.10 tabung berisi LPG

Suatu zat dalam fasa gas, pada suhu tinggi dan tekanan yang relative rendah di atas titik didihnya, molekul-molekulnya berdiri sendiri. Tetapi, ketika suhu diturunkan dan tekanan dinaikkan hampir mendekati titik embunnya, maka terjadilah gaya tarik menarik antarmolekul yang menyebabkan suatu gas dapat berubah menjadi cair.

Gaya antarmolekul merupakan gaya yang terjadi di antara molekul-molekul unsur atau senyawa yang menyebabkan molekul-molekul tersebut mengadakan tarik menarik dengan kekuatan tertentu. Ada dua jenis gaya antarmolekul yang akan dibahas pada diktat ini, yaitu: gaya van der waals dan ikatan hidrogen.  

1.    Gaya van der waals

 Kekuatan gaya van der waals lebih lemah dibandingkan ikatan kovalen atau ikatan ion dan sangat dipengaruhi oleh kepolaran dari masing-masing molekul. Gaya ini bekerja jika jarak antar molekul sudah dekat dan tidak melibatkan terjadinya pembentukan ikatan antar atom.

Ada tiga gaya yang menyusun gaya van der waals, yaitu:

a.    Gaya  orientasi

Gaya ini terjadi antardipol permanen pada molekul-molekul polar seperti HCl, HBr, dan HI. Gaya antardipol disebabkan karena adanya gaya tarik menarik antara dipol positif atom dalam suatu molekul dengan dipol negative atom pada molekul lainnya. Contoh antarmolekul polar HCl, seperti ditunjukkan pada gambar 2.11

Gambar 2.11. gaya antar dipol pada HCl

b.    Gaya induksi

Gaya ini terjadi akibat adanya gaya tarik menarik antara dipol permanen pada molekul polar dengan dipol sesaat pada molekul nonpolar. Dipol sesaat pada molekul nonpolar terjadi akibat adanya imbasan atau induksi dari molekul-molekul polar pada molekul nonpolar, sehingga elektron-elektron dari molekul nonpolar tersebut terkumpul pada salah satu kutub yang menyebabkan terbentuknya dipol sesaat pada molekul nonpolar. Contoh gaya antar molekul polar (H₂O) dengan molekul non polar Cl₂

c.    Gaya dispersi (gaya London)

Gaya dispersi atau disebut dengan gaya London karena dikemukakan oleh Fritz London  pada tahun 1928. Gaya ini terjadi antara dipol sesaat molekul-molekul nonpolar atau atom-atom gas mulia. Dipol sesaat ini terjadi karena adanya pergerakan elektron pada molekul nonpolar atau atom gas mulia. Jika suatu waktu elektron tersebut ditemukan dibagian ujung molekul, maka akan membentuk dipol negative. Sementara pada bagian yang lain akan mengalami kekurangan elektron akan membentuk dipol positif. Dipol sesaat yang terbentuk akan mengimbas pada molekul disekitarnya, sehingga membentuk suatu dipol terimbas. Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk mengimbas suatu molekul disebut polarisabilitas. Contoh gaya dispersi adalah gaya antar molekul F₂, seperti pada gambar 2.12

Gambar 2.12. gaya dispersi antar molekul F₂

Gaya dispersi dapat mempengaruhi titik leleh dan titik didih suatu molekul berdasarkan mudah atau tidaknya molekul tersebut mengalami polarisasi.

Kemampuan polarisasi ditentukan oleh jumlah elektron dan bentuk molekulnya. Misalnya radon mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan dengan helium karena massa atom relatif radon lebih besar dibandingkan helium. Hal ini meyebabkan jumlah elektron pada argon lebih besar dan jari-jarinya atom lebih panjang sehingga argon mudah mengalami polarisasi.

Pengaruh bentuk molekul terjadi pada normal pentana (titik didih 36⁰) dibandingkan dengan  dengan 2,2-dimetilpropana (titik didih 10⁰C). Hal ini terjadi karena normal pentana mempunyai struktur lurus sedangkan 2,2-dimetilpropana mempunyai struktur bercabang. Adanya rantai lurus menyebabkan gaya tarik molekul-molekul pada pentana menjadi lebih efektif.

2.    Ikatan hidrogen

Titik didih senyawa hidrida dari unsur-unsur golongan IVA, VA, VIA, dan VIIA ditunjukkan pda grafik berikut:

 

Pada kurva titik didih senyawa hidrida golongan IVA (group 14), ternyata titik didih meningkat sesuai dengan semakin besar massa molekul relatifnya. Hal ini dikarenakan semakin besar massa atom relatifnya maka gaya van der Waals juga makin kuat sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk melepaskan ikatan yang terjadi akibat gaya tersebut.

Akan tetapi, untuk kurva titik didih senyawa hidrida golongan VA (group 15), VIA (group 16), dan VIIA (group 17) terdapat perbedaan pada titik didih HF, H₂O, dan NH₃. Ketiga senyawa itu mempunyai titik didih lebih tinggi dari hidrida lainnya walaupun massa molekul relatifnya lebih kecil. Hal ini menunjukkan bahwa ada gaya tarik menarik antarmolekul yang sangat kuat dalam senyawa tersebut. Gaya tersebut diakibatkan adanya ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terjadi karena dalam ikatan H-F, H-O, dan H-N dimana unsur F, O, dan N sangat elektronegatif sedangkan atom H sangat elektropositif. Akibatnya, atom H dari satu molekul akan terikat kuat pada atom unsur (F, O, atau N) dari molekul lain melalui pasangan elektron bebas atom unsur tersebut.

Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom yang sangat elektronegatif pada suatu molekul dengan atom Hidrogen dari molekul yang lain.

Contoh ikatan hidrogen antarmolekul HF seperti pada gambar 2.13. garis  (…..) menunjukkan ikatan hidrogen.

Gambar 2.13. ikatan hidrogen antar molekul HF

Molekul yang mempunyai ikatan hidrogen akan mempunyai titik didih relative lebih tinggi dibandingkan molekul yang memiliki gaya van Der Waals. Misalnya 1-propanol mempunyai titik didih 97⁰C dan etil metil eter mempunyai titik didih 8⁰C.

Beberapa contoh ikatan hidrogen terdapat pada gambar 2.14.

 

Gambar 2.14. ikatan hidrogen antar HF, air dan etanol, antar asam salisilat, antar asam formiat, antara ammonia dan air, dan antar glisin.