KIMIA - GAYA VAN DER WAALS

1. GAYA VAN DER WAALS

Gaya Van der Waals terjadi akibat interaksi antara molekul-molekul non-polar (Gaya London), antara molekul-molekul polar (Gaya dipol-dipol) atau antara molekul non-polar dengan molekul polar (Gaya dipol-dipol terinduksi). Berikut ini penjelasannya.

a.     Gaya Dipol-dipol

-          Merupakan gaya yang bekerja antara molekul-molekul polar (senyawa kovalen polar), yaitu molekul-molekul yang memiliki momen dipol.

-          Setiap senyawa kovalen polar memiliki dipol, yaitu muatan yang terpolarisasi (terkutubkan) menjadi muatan positif dan negatif.

-          Dipol-dipol yang berbeda akan saling tarik-menarik, sedangkan yang berlawanan akan tolak-menolak. Makin besar momen dipolnya, semakin kuat gayanya.

b.     Gaya Dipol Sesaat-Dipol Terinduksi (Gaya dispersi London)

-          Gaya antarmolekul ini umumnya dimiliki senyawa kovalen nonpolar yang tidak memiliki dipol (memiliki muatan namun tidak terkutubkan).

-          Molekul-molekul pada senyawa kovalen nonpolar tersusun dari inti atom dan elektron-elektron yang selalu bergerak bebas. Karena elektron selalu bergerak, muatan pada molekul nonpolar akhirnya terkutubkan (dipol sesaat) yang kemudian dapat menginduksi molekul nonpolar lainnya (dipol terinduksi).

-          Gaya antarmolekul ini dikenal dengan sebutan gaya dispersi London.

Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk menginduksi (mengimbas) suatu dipol disebut polarisabilitas (keterpolaran).

Polarisabilitas ini berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Pada umumnya, makin banyak jumlah elektron, makin mudah mengalami polarisasi. Karena jumlah elektron berkaitan dengan Mr, maka semakin besar Mr, semakin kuat gaya London.

Gaya dispersi London ini termasuk gaya yang relatif lemah, karena interaksi yang terjadi adalah antar molekul nonpolar. Contoh molekul yang mengalami gaya london diantaranya: gas hidrogen, gas nitrogen, metana dan gas-gas mulia.

Dua buah molekul nonpolar berinteraksi, kemudian salah satu molekul mulai terkutubkan karena pergerakan elektron yang bebas membentuk dipol sesaat. Disebut dipol sesaat karena dipol molekul tersebut dapat berpindah milyaran ribu kali dalam satu detik. Pada saat berikutnya dipol itu hilang atau bahkan sudah berbalik arahnya. Molekul tersebut kemudian menginduksi molekul non polar yang lainnya. Sehingga terjadi gaya dipol terinduksi.

Oleh karena itu, gaya antar molekul ini disebut gaya dipol sesaat-dipol terinduksi (gaya dispersi London) 

c.      Gaya Dipol-dipol terinduksi

Suatu molekul polar yang berdekatan dengan molekul nonpolar, akan dapat menginduksi molekul nonpolar. Akibatnya. Molekul nonpolar memiliki dipol terinduksi. Dipol dari molekul polar akan saling tarik-menarik dengan dipol terinduksi dari molekul nonpolar. Contohnya terjadi pada interaksi antara HCl (molekul polar) dengan Cl₂ (molekul nonpolar).

2. GAYA ION-DIPOL

Gaya antarmolekul ini terjadi antara ion dan senyawa kovalen polar. Ketika dilarutkan dalam senyawa kovalen polar, senyawa ion akan terionisasi menjadi ion positif dan ion negatif. Ion positif akan tarik menarik dengan dipol negatif, dan sebaliknya.

Selain gaya ion-dipol, juga dikenal gaya ion-dipol sesaat, dimana terjadi dari interaksi antar gaya dipol-dipol terinduksi dengan gaya ion-dipol. Jika ion dari senyawa ion berdekatan dengan molekul nonpolar, ion tersebut dapat menginduksi dipol molekul nonpolar.Dipol terinduksi molekul nonpolar yang dihasilkan akan berikatan dengan ion.

3. IKATAN HIDROGEN

Ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan.Ikatan hidrogen merupakan gaya dipol-dipol yang paling kuat namun ikatan antar atom yang paling lemah (dibandingkan dengan ikatan ionik dan kovalen).

Ikatan ini terjadi jika atom hidrogen berikatan dengan dua atau lebih atom lainnya yang memiliki keelektronegatifan tinggi (N, O, dan F). Ikatan N-H, O-H, atau F-H membentuk ikatan yang sangat polar, karena atom H dalam molekul tertentu sangat positif dan sangat disukai oleh atom N, O, atau F dari senyawa tetangganya.
Ikatan hidrogen dapat terjadi antar molekul maupun intra (dalam) molekul.

Pengaruh Gaya Antarmolekul Terhadap Sifat Fisika

Gaya antarmolekul yang dihasilkan mempengaruhi sifat fisis senyawa, diantaranya titik didih dan titik leleh, wujud zat, kekentalan, kelarutan dan berntuk permukaan cairan.

1.      Pengaruh ikatan Hidrogen terhadap Titik Didih dan Titik Leleh

Peristiwa pendidihan dan pelelehan pada dasarnya merupakan pemutusan ikatan. Semakin kuat ikatan yang terjadi, semakin tinggi titik didih dan titik leleh zat. Dengan semakin besar Mr, titik didih dan titik leleh pun semankin tinggi.

            Perhatikan baik-baik titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA pada grafik diatas yang mempengaruhi titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA adalah Gaya Van der Waals. 

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, unsur memiliki Gaya Van der Walls yang semakin bertambah sebanding dengan bertambah besarnya Mr. Sebagai akibat yang seharusnya, titik didih dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin bertambah. Namun kenyataannya tidaklah demikian.

Perhatikan titik didih H2O, HF dan NH3. Ketiganya memiliki titik didih yang berbeda jauh dengan senyawa hidrida yang lain. Hal ini karena ikatan hydrogen lebih kuat dibandingkan gaya Van Der Waals

2.      Pengaruh Gaya London terhadap Titik Didih dan Titik Leleh

Seperti ikatan hidrogen, kekuatan gaya London berbanding lurus dengan titik didih dan titik leleh. Jumlah elektron yang dimiliki suatu molekul akan berbanding lurus dengan massa molekul relatifnya (Mr). Selain itu, struktur molekul mempengaruhi kekuatan gaya London. Semakin luas permukaan sentuh, artinya semakin sedikit cabang, gaya London akan semakin kuat.

- HCl dibandingkan dengan HI

Pada senyawa polar HCl dibandingkan HI, HCl memiliki gaya tarik dipol lebih besar dibandingkan dengan HI, tetapi gaya london pada HCl akan lebih kecil dibandingkan dengan HI.

- CCl4 dibandingkan dengan CHCl3

CHCl3 termasuk senyawa polar sehingga gaya Van der Waals-nya dipengaruhi oleh gaya London dan gaya tarik dipol-dipol, sedangkan pada CCl4 termasuk senyawa non polar yang berati gaya Van der Waals hanya dipengaruhi oleh gaya London saja.

Struktur CCl4 yang mempunyai Mr lebih besar dari CHCl3, mempunyai titik didih lebih tinggi. Hal tersebut dipengaruhi oleh gaya London yang bekerja pada CCl4 yang nonpolar. 

3.      Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Wujud Gas

 

Pada suhu rendah, gas nitrogen berwujud cair dan pada suhu tinggi berwujud gas. Hal ini dikarenakan pada suhu rendah, atom-atom N pada molekul N2 berikatan kovalen (intramolekul) yang sangat kuat dan gaya antarmolekulnya lemah, sehingga berbentuk cair. Namun pada suhu tinggi, gaya antarmolekul N2 tidak mampu mempertahankan jarak sehingga merenggang dan mengubahnya menjadi gas.

4.      Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Kekentalan Cairan

Kekentalan merupakan ukuran halangan suatu zat untuk mengalir. Hal ini dipengaruhi oleh gaya antarmolekul. Semakin kuat gaya antar molekul, zat akan sulit mengalir (kekentalannya tinggi), dan sebaliknya.

Kenaikan suhu akan mempengaruhi jarak antarmolekul sehingga kekuatan gaya dan kekentalan berkurang.

5.      Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Kelarutan

Kelarutan adalah kemampuan zat terlarut bercampur secara homogen dalam zat pelarut. Ada 3 jenis gaya tarik dalam larutan, yaitu gaya tarik antar zat terlarut (A-A), zat terlarut-zat pelarut (A-B), dan antar zat pelarut (B-B). Selain itu, terdapat prinsip Like Dissolved Like, dimana senyawa polar akan larut dalam senyawa polar, dan senyawa nonpolar larut dalam senyawa nonpolar.

6.      Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Bentuk Permukaan Cairan

Gaya antarmolekul dapat menyebabkan permukaan cairan menjadi cekung atau cembung. Interaksi antara molekul yang berbeda (cairan dengan wadah yang ditempati) disebut adhesi. Sedangkan interaksi antarmolekul yang sama (antarmolekul cairan) disebut kohesi.

Jika adhesi lebih kuat daripada kohesi, permukaan cairan akan berbentuk cekung. Dan sebaliknya, jika kohesi lebih kuat dari adhesi, maka permukaan cairan cembung