GAYA ANTARMOLEKUL

Nama : Nunik Setyowati

NIM   : 14640057

Tugas : Kimia Fisika

GAYA ANTARMOLEKUL

            Gaya antarmolekul adalah gaya elektromagnetik yang terjadi antara molekul-molekul atau antara bagian yang terpisah jauh dari suatu makromolekul. Gaya tersebut dapat berupa kohesi antara molekul serupa, seperti contohnya pada tegangan permukaan, atau adhesi antara molekul tak serupa, contohnya pada kapilaritas.

            Gaya antar molekul ini memiliki sifat tarik menarik dan juga tolak menolak antar molekul. Ketika dua molekulnya berdekatan, gaya tolak antara muatan yang sama akan timbul dan semakin tinggi energi tolaknya. Oleh karena itu akan dibutuhkan energi yang lebih tinggi pula untuk menempatkan suatu moleku.

            Penelitian gaya antarmolekul bermula dari pengamatan makroskopik yang menunjukkan adanya aksi gaya-gaya pada tingkat molekul atau makroskopik. Pengamatan ini meliputi sikap termodinamika gas ion ideal gas yang dicerminkan oleh koefisien virial, tekanan uap, viskositas, tegangan permukaan dan data adsopsi

            Ada tiga jenis gaya antarmolekul, yaitu gaya dipol-dipol, gaya london, dan ikatan hidrogen. Gaya dipol-dipol dan gaya london dapat dianggap sebagai satu jenis gaya, yaitu gaya van der waals (Suyatno, 2007):

1. Gaya Dipol-dipol

            Gaya dipol-dipol adalah gaya yang terjadi diantara molekul-molekul yang memiliki sebaran muatan tidak homogen, yakni molekul-molekul dipol atau molekul polar. Molekul-molekul polar memiliki dua kutub muatan yang berlawanan. Oleh karena itu, diantara molekul-molekulnya akan terjadi antaraksi yang disebabkan kedua muatan yang dimilikinya.

            Pada antaraksi dipol-dipol, ujung-ujung parsial positif suatu molekul mengadakan tarikan dengan ujung-ujung parsial negatif positif suatu molekul mengadakan tarikan dengan ujung-ujung parsial negatif dari molekul lain yang mengakibatkan orientasi molekul-molekul sejajar, seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini:

Gambar 1. Gaya dipol=dipol permanen

            Tarikan dipol-dipol memengaruhi sifat-sifat fisik senyawa, seperti titik leleh, kalor peleburan, titik didih, kalor penguapan, dan sifat fisik lainnya. Tabel 1 menunjukkan perbandingan sifat-sifat senyawa untuk massa molekul yang relatif sama dengan berbagai gaya antar molekul.

Tabel 1 Sifat Fisika Molekul Hibrida periode ke 4

Sifat-sifat Fisika	SiH4	PH3	H2S
Kepolaran	Nonpolar	Polar	Polar
Wujud	Gas	Gas	Gas
Massa molekul	32,09	34,0	34,08
Titik leleh (°C)	-185	-134	-85,6
Titik didih (°C)	-111	-87,8	-60,8
Kalor lebur (kJ mol-1)	0,66	1,13	2,38
Kalor uap (kJ mol-1) Momen dipol	13 0	14,6 0,33	18,7 1,10

            Simak sifat-sifat fisika  SiH₄, PH_3, H₂S pada tabel 1 tersebut. Senyawa-senyawa tersebut memiliki massa molekul relatif yang sama. Molekul H₂S lebih tinggi PH₃ dan SiH_4.

                Mengapa molekul polar memiliki sifat-sifat fisika yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan molekul nonpolar untuk massa yang tidak berbeda jauh? Sebagai contoh, tinjau titik didih. Titik didih berhubungan dengan energi yang diperlukan untuk memutuskan gaya antaraksi antar molekul (bukan memutuskan ikatan antar atom). Semakin kuat gaya antaraksi anatarmolekul, semakin besar energi yang diperlukan untuk memutuskannya. Dengan kata lain, semakin tinggi titik didihnya. Hal ini menunjukkan bahwa dalam molekul polar terjadi gaya antaraksi yang relatif lebih kuat dibandingkan delam molekul nonpolar.

2. Gaya london

            Gaya london adalah gaya yang terjadi pada atom atau molekul, baik polar maupun nonpolar. Gaya london atau disebut juga gaya dispersi, yaitu gaya yang timbul akibat dari pergeseran sementara (dipol sementara) muatan elektron dalam molekul homogen. Dalam ungkapan lain, dapat dikatakan bahwa gaya london terjadi akibat keboleh polaran atau distorsi “awan elektron” dari suatu molekul membentuk dipol sementara (molekul polar bersifat dipol permanen) (Purba,2006).

            Mengapa awan elektron  dapat terdistorsi? Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Pada sekumpulan besar molekul, setiap saat selalu terjadi tumbukan antar molekul, tumbukan ini menimbulkan dipol sementara membentuk muatan parsial positif pada salah satu ujung molekul dan muatan parsial negatif pada ujung yang lain (terdistorsi).

b. Molekul-molekul yang terdistorsi selanjutnya menginduksi molekul lain membentuk dipol terinduksi.

c. Akibat terbentuk dipol sementara pada sejumlah molekul yang bertumbukan dan menginduksi sejumlah molekul lain membentuk dipol terinduksi, menimbulkan gaya tarik menarik seperti yang dinakan gaya london.

d. Grejala tersebut berlangsung secara terus menerus dan berimbas kepada molekul-molekul lain sehingga terjadi gaya london diantar molekul-molekul yang ada.

            Dengan demikian, gaya london adalah gaya antaraksi antar atom atau molekul yang memiliki dipol sementara dengan dengan jarak yang sangat berdekatan satu sama lain. Kekuatan gaya london dipengaruhi oleh ukuran, bentuk molekul, dan kemudahan distorsi dari awan elektron.

            Sentuhan di antara atom atau molekul dengan luas permukaan sentuhan besar menghasilkan peluang lebih besar membentuk dipol sementara dibandingkan bidang sentuh yang relatif lebih kecil. Semakin besar luas permukaan  bidang sentuh molekul, semakin besar peluang terjadinya dipol sementara.

            Bagaiamana bentuk molekul yang memiliki peluang lebih besar terjadinya gaya london? Untuk menjawab pertanyaan ini, simak tabel 2 dibawah ini yang menyajikan hubungan bentuk molekul dan peluang terjadinya gaya london.

Tabel 2. Titik didih beberapa Senyawa Nonpolar

            Dari data data disimpulkan dari tingkat speritas molekul. Oleh karena neonpetana lebih sperik dari molekul yang lain maka bidang sentuhnya paling kecil sehingga peluang terciptanya gaya London relatif. Akibatnya gaya tarik antarmolekul lemah. Hal ini ditunjukkan oleh titik yang relatif rendah.

            Diantara bentuk molekul yang serupa, gaya London meningkat dengan bertambahnya jumlah elektron atau dengan bertambahnya massa molekul. Butana memiliki jumlah elektron lebih rumit dibandingkan molekul lain sehingga gaya Londonnya lebih besar. Ini ditunjukkan oleh titik didih yang paling tinggi.

3. Ikatan Hidrogen

            Senyawa yang mengandung atom hidrogen dan atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi, seperti flourin, klorin, nitrogen, oksigen dapat membentuk senyawa polar, mengapa? Pada molekul polar, pasanagan elektron ikatan yang digunakan bersama lebih tertarik kearah atom dengan keelektronegatifan tinggi. Akibatnya, atom hidrogen menjadi lebih bermuatan positif. Akibat dari gejala tersebut, atom hidrogen dalam molekul polar seolah-olah berada di antara atom-atom elektronegatif.

 Apa yang akan terjadi jika atom hidrogen yang bermuatan parsial positif berantaraksi dengan atom-atom pada molekul lain yang memiliki muatan parsial negatif dan memiliki pasangan elektron bebas. Anda pasti menduga akan terjadi antaraksi di antara molekul-molekul tersebut sebab molekulnya polar.

Jika hanya antaraksi akibat kepolaran maka molekul H₂S dan H₂O memiliki sifat fisik yang relatif sama sebab keduanya polar. Akan tetapi, fakta menunjukkan bahwa pada suhu kamar, H₂O berwujud cair dan H₂S berwujud gas. Apa yang salah dengan konsep kepolaran? Konsep kepolaran tidak salah, tetapi ada faktor lain selain kepolaran. Berdasarkan hasil pengamatan, dalam senyawa-senyawa polar yang mengandung atom hidrogen ada antaraksi yang lebih kuat dibandingkan antaraksi dipol maupun gaya London. Antaraksi ini dinamakan ikatan hydrogen (perhatikan gambar 2).

Antaraksi antarmolekul air

Ikatan hidrogen terbentuk pada senyawa-senyawa polar yang mengandung atom H dan atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi, seperti F, O, N, dan Cl. Atom-atom yang memiliki keelektronegatifan tinggi akan menarik pasangan elektron ikatan lebih kuat sehingga kulit valensi elektron pada atom hidrogen seperti terkelupas, dan inti atom hydrogen yang bermuatan positif seolah-olah berada di permukaan molekul. Semakin tinggi skala keelektronegatifan atom yang mengikat atom hidrogen, semakin besar peluangnya untuk membentuk ikatan hydrogen (Toh,2009).

Contoh:

Belerang dan oksigen memiliki keelektronegatifan S = 2,5 dan O = 3,5. Oleh karena keelektronegatifan atom oksigen lebih tinggi maka peluang terjadinya ikatan hidrogen sangat besar. Hal ini terbukti dengan tingginya titik leleh dan titik didih H₂O dibandingkan H₂S. Dengan hadirnya ikatan hidrogen dalam suatu senyawa menimbulkan pengaruh terhadap sifat-sifat fisik senyawa tersebut, seperti ditunjukkan oleh senyawa hidrida nonlogam pada Tabel  3

Tabel 3. Sifat Fisik Senyawa Hibrida Nonlogam

 

Tabel 3 menunjukkan sifat-sifat fisik senyawa hidrida periode ke- 2 dan periode ke-3 dalam tabel periodik. Periode ke-2, yaitu NH₃, H₂O, dan HF, sedangkan periode ke-3, yaitu PH₃, H₂S, dan HCl. Pasangan seperti NH₃–PH₃; H₂O–H₂S; dan HF–HCl berasal dari golongan yang sama dalam tabel periodik. Dari pasangan tersebut, NH₃, H₂O, dan HF memiliki massa molekul lebih kecil, tetapi memiliki titik leleh dan titik didih lebih tinggi dibandingkan senyawa yang segolongan (lihat grafik pada gambar 3).

Hal ini menunjukkan adanya ikatan hidrogen pada molekul NH₃, H₂O, dan HF, sedangkan pada molekul hidrida di bawahnya tidak terjadi ikatan hidrogen.

Gambar 3. Kurva titik didih senyawa hidrida non logam

Ada dua macam ikatan hidrogen, yaitu ikatan hidrogen antarmolekul (intermolecule) dan ikatan hidrogen dalam molekul itu sendiri (intramolecule) (perhatikan gambar 4). Ikatan hidrogen antarmolekul adalah ikatan antara dua atau lebih molekul, baik molekul yang sama maupun molekul berbeda. Misalnya, antarmolekul H₂O, NH₃, CH₃CH₂OH, HF, atau SiF₄. Ikatan hidrogen dalam molekul adalah ikatan antara dua gugus atom dalam suatu molekul, misalnya dalam asam benzoat.

Gambar 4. (a) Ikatan hidrogen dapat berupa ikatan antarmolekul

                         (b) Ikatan Hidrogen dalam Molekul

Daftar Rujukan

Purba, Michael. 2006. Kimia Untuk SMA kelas XI Semester I. Jakarta: Erlangga.

Suyanto, dkk. 2007. Kimia Untuk SMA/MA kelas XI. Jakarta: Grasindo.

Toh,CS. 2009. A-Level Study Guide-Chemystry- Edition 3.0.3. Singapore: Step-by-step