Ikatan Antarmolekul – Gaya Van der WaalsHalaman ini menjelaskan asal mula terbentuknya dua dayatarik antarmolekul yang paling lemah – gaya dispersi van der Waals dan dayatarik dipol-dipol.

Apakah dayatarik antarmolekul itu?

Ikatan antarmolekul versus ikatan intramolekul

Dayatarik antarmolekul adalah dayatarik yang terjadi antara suatu molekul dan molekul tetangganya. Gaya tarik yang mengikat molekul secara tersendiri (sebagai contoh, ikatan kovalen) dikenal dengan dayatarik intramolekul. Dua kata tersebut membingungkan yang mana untuk lebih amannya membuang salah satu diantaranya dan tidak digunakan lagi. Istilah “intramolekul” tidak akan digunakan lagi pada bagian ini.

Semua molekul mengalami dayatarik antarmolekul, meskipun pada beberapa kasus dayatarik yang terjadi sangatlah lemah. Pada gas seperti hidrogen, H2. Jika kamu memperlambat gerak molekul melalui pendinginan, dayatarik cukup besar bagi molekul untuk tetap bersama sampai pada akhirnya membentuk cairan dan kemudian padatan.

Pada kasus hidrogen dayatarik sangat lemah yang mana molekul membutuhkan pendinginan sampai 21 K (-252°C) sebelum dayatarik cukup kuat untuk mengkondensasi hidrogen menjadi cairan. Dayatarik antarmolekul yang dimiliki oleh helium lebih lemah – molekul tidak ingin tetap bersama untuk membentuk cairan sampai temperatur menurun sampai 4 K (-269°C).

Gaya van der Waals: gaya dispersion

Gaya dispersi (salah satu tipe dari gaya van der Waals adalah yang kita setujui pada halaman ini) yang juga dikenal dengan “gaya London” (dinamakan demikian setelah Fritz London mengusulkan untuk pertama kalinya).

Asal mula gaya dispersi van der Waals

Dipol-dipol yang berubah-ubah sementara

Dayatarik 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, boleh jadi, 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 lingkarang” 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 bagaimana yang membemberikan kenaikan dayaarik antarmolekul

Bayangkan sebuah molekul yang memiliki polaritas sementara yang didekati oleh salah satu yang terjadi menjadi termasuk non-polar hanya saat itu saja. (kejadian yang tidak disukai, tetapi hal ini menjadikan diagram lebih mudah digambarkan! Pada kenyataannya, satu molekul lwbih menyukai memiliki polaritas yang lebih besar dibandingkan yang lain pada saat seperti itu – dan karena itu 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, meraka akan menolak elektron pada bagian kanan yang satunya.

Polaritas kedua molekul adalah berkebalikan, tetapi kamu masih memiliki yang + tertarik -. Selama molekul saling menutup satu sama lain polaritas akan terus berfluktuasi pada kondisi yang selaras karena itu dayatarik akan selalu terpelihara.

Tidak ada alasan kenapa hal ini dibatasi pada dua molekul. Selama molekul saling mendekat pergerakan elektron yang selaras dapat terjadi pada molekul yang berjumlah sangat banyak.

Diagram ini menunjukkan bagaimana cacat secara keseluruhan dari molekul yang berikatan secara bersamaan pada suatu padatan dengan menggunakan gaya van der Waals. Pada kondisi yang terakhir, tentunya, kamu akan menggambarkan susunan yang sedikit berbeda selama meraka terus berubah – tetapi tetap selaras.

Kekuatan gaya dispersi

Gaya dispersi antara molekul-molekul adalah lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen diantara molekul. Hal ini tidak memungkinkan untuk memberikan harga yang eksak, karena ukuran dayatarik bervariasi sekali dengan ukuran dan bentuk molekul.

Seberapa jauh ukuran molekul memperngaruhi kekuatan ikatan daya dispersi

Titik didih gas mulia adalah

helium -269°Cneon -246°C

argon -186°Ckripton -152°Cxenon -108°Cradon -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 juga tentunya jari-jari atom. Lebih banyak elektron yang kamu miliki, dan lebih menjauh sejauh mungkin, yang paling besar memungkikan dipol sementara terbesar dan karena itu gaya dispersi paling besar.

Karena dipol sementara lebih besar, molekul xenon lebih melekat (stickier) 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 adalah suatu alasan (semua yang lainnya sebanding) molekul yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron dan lebih menjauh dari dipol sementara yang dapat dihasilkan – dan karena itu molekul yang lebih besar lebih melekat.

Seberapa jauh bentuk molekul mempengaruhi kekuatan gaya dispersi

Ukuran molekul juga begitu. 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 – dayatarik meraka lebih efektif jika molekul-molekulnya benar-benar tertutup.

Sebagai contoh, molekul hidrokarbon butana dan 2-metilpropan keduanya memiliki rumus molekul C4H10, tetapi atom-atom disusun berbeda. Pada butana atom karbon disusun pada rantai tunggal, tetapi 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-metilpropan.

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 yang meraka bisa lakukan jika hanya menyandarkan pada gaya dispersi saja.

Hal ini sangat penting untuk merealisasikan bahwa semua molekul mengalami gaya dispersi. Interaksi dipol-dipol bukan suatu alternatif gaya dispersi – penjumlahannya. Molekul yang memiliki dipol permanen akan memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan molekul yang hanya memiliki dipol yang berubah-ubah secara sementara.

Agak mengherankan dayatarik dipol-dipol agak sedikit dibandingkan dengan gaya dispersi, dan pengaruhnya hanya dapat dilihat jika kamu membandingkan dua atom dengan jumlah elektron yang sama dan ukuran yang sama pula. Sebagai contoh, titik didih etana, CH3CH3, dan fluorometana, CH3F adalah:

Kenapa dipilih dua molekul tersebut untuk dibandingkan? Keduanya memiliki jumlah elektron yang identik, dan jika kamu membuat model kamu akan menemukan bahwa ukurannya hampir sama – seperti yang kamu lihar pada diagram. Hal ini berarti bahwa gaya dispersi kedua molekul adalah sama.

Titik didih fluorometana yang lebih tinggi berdasarkan pada dipol permanen yang besar yang terjadi pada molekul karena elektronegatifitas fluor yang tinggi. Akan tetapi, walaupun memberikan polaritas permanen yang besar pada molekul, titik didih hanya meningkat kira-kira 10°.°.

Berikut ini contoh yang lain yang menunjukkan dominannya gaya dispersi. Triklorometan, CHCl3, merupakan molekul dengan gaya dispersi yang tinggi karena elektronegatifitas tiga klor. Hal itu menyebabkan dayatarik dipol-dipol lebih kuat antara satu molekul dengan tetangganya.

Dilain pihak, tetraklorometan, CCl4, adalah non polar. Bagian luar molekul tidak seragam - in pada semua arah. CCl4 hanya bergantung pada gaya dispersi

Karena itu manakah yang memiliki titik didih yang lebih tinggi? CCl4 tentunya, karena CCl4 molekulnya lebih besar dengan lebih banyak elektron. Kenaikan gaya dispersi lebih dari sekedar menggantikan untuk kehilangan interaksi dipol-dipol.

Titik didihnya adalah:

CHCl3 61.2°CCCl4 76.8°C

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasBelum Diperiksa

Langsung ke: navigasi, cari

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada salah satu jenis gaya antara 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).

Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Johannes van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini. Potensial Lennard-Jones sering digunakan sebagai model hampiran untuk gaya van der Waals sebagai fungsi dari waktu.

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.

Catatan: ikatan kuat yang paling lemah tidak seperlunya lebih kuat dari ikatan lemah yang paling kuat

katan van der Waals Gas mempunyal 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. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan ini disebut gaya Van der walls.Ikatan van der Waals adalah ikatan yang berlaku akibat kedudukan kumpulan kimia yang berdekatan  

Gambar 1.10: Animasi gaya van der Waals pada molekul Ne2  

Animasi diatas menunjukkan 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).

 

Referensi:

Efek dari Gaya tarik antar MolekulPerhatikan grafik titik didih beberapa senyawa unsur-unsur golongan 14 (IVA), 15 (VA), 16 (VIA), dan 17 (VIIA) dalam sistem periodik unsur (SPU). Pada grafik terlihat titik didih dari 4 golongan.

1. Gol. 14 (IVA) CH4, SiH4, GeH4, SnH4

2. Gol. 15 (VA) NH3, PH3, AsH3, SbH3

3. Gol. 16 (VIA) H2O, H2S, H2Se, H2Te4. Gol. 17 (VIIA) HF, HCl, HBr, HI.

Dengan bertambahnya nomor atom, titik didih senyawa-senyawa dari unsur-unsur golongan 14 cenderung naik dari senyawa C, Si, Ge, dan Sn. Namun ketiga golongan yang lain tampak berbeda.

Jika ketiga golongan ini dibandingkan, terdapat suatu persamaan kecenderungan. Baik golongan 15, 16, maupun 17, titik didih cenderung naik dari periode 3, 4, dan 5. Sedangkan titik didih senyawa dari unsur-unsur periode ke 2 lebih tinggi dari unsur-unsur segolongannya.  Mengapa demikian? Perbedaan jenis gaya tarik antar molekul itulah penyebabnya.

Golongan 14 semua molekulnya bersifat non polar. Dengan bertambahnya nomor atom, Mrnya makin besar, gerakan acak elektron makin sering terjadi, dipol sesaat sering terbentuk, maka gaya tarik Van der Waals juga makin menguat.

Dalam golongan 15, 16, dan 17, senyawa-senyawa dari unsur-unsur periode ke 2, yaitu berturut-turut NH3, H2O, dan HF, titik didihnya lebih tinggi dari senyawa unsur-unsur segolongan. Walaupun semua molekul senyawanya bersifat polar, namun senyawa-senyawa NH3, H2O, dan HF sangat polar, sehingga gaya tariknya lebih tinggi. Gaya tarik antar molekul-molekul ini terkenal sebagai ikatan hidrogen. Ikatan ini paling kuat dibanding gaya tarik antar molekul yang lain, namun tetap gaya ini lebih lemah dibanding ikatan kovalen.

Terbentuknya ikatan hidrogen ini disebabkan oleh keelektronegatifan F, O, N yang amat besar, sehingga atom H pada molekul yang satu terperangkap oleh atom-atom F, O, N pada molekul yang lain.

Gaya Van der Waals

(Gaya tarik antara dipol-dipol)

Gaya Van der Waals merupakan gaya tarik antar dipol pada molekul polar. Molekul polar memiliki ujung-ujung yang muatannya berlawanan. Ketika dikumpulkan, maka molekul polar akan mengatur dirinya (membentuk formasi) sedemikian hingga ujung yang bermuatan positif akan berdekatan dengan ujung yang bermuata negatif dari molekul lain. tapi tentu saja formasinya tidak statis/tetap, kenapa? Karena sebenarnya molekul selalu bergerak dan bertumbukan/tabrakan.

Catatan:Molekul/atom/zat akan diam tak bergerak jika energi kinetiknya = 0 (nol). Keadaan ini disebut keadaan diam mutlak, dicapai jika benda berada pada suhu 00K (-2730C)

Untuk jelasnya, bisa dilihat pada gambar berikut:

Gaya Van der Waals diperlihatkan dengan garis merah (putus-putus). Kekuatan gaya tarik antara dipol ini biasanya lebih lemah dari kekuatan ikatan ionik atau kovalen (kekuatannya hanya 1% dari ikatan). Kekuatannya juga akan berkurang dengan cepat bila jarak antar dipol makin besar. jadi gaya Van der Waaals suatu molekul akan lebih kuat pada fase padat dibanding cair dan gas.

Gaya antarmolekul atau Ikatan Van der Waals

Ikatan Van der Waals adalah istilah umum untuk gaya yang terjadi di antara molekul baik pada zat padat, zat cair, ataupun gas. Pada zat padat dan zat cair gaya ini menentukan besarnya volume Dari tipe efeknya dapat dibedakan menjadi= Kohesi, jika gaya tarik terjadi di antara molekul suatu benda yang sejenis. Akibat dari Kohesi adalah yang dinamakan tegangan permukaaan. Adhesi adalah gaya tarik menarik yang timbul di antara molekul2 yang berbeda. Daya serap adalah gaya adhesi yang timbul antara molekul zat padat dengan zat cair atau zat padat dan gas.

Kekuatan Istilah 'van der Waals' 'kadang-kadang digunakan untuk berarti pasukan hanya melibatkan dipol sementara, dan ini tidak benar. yaitu kekuatan-kekuatan antara molekul memiliki kerang tertutup, terdiri dari beberapa jenis interaksi. Mereka tidak hukum invers 'mematuhi' persegi seperti itu dari gaya elektrostatik antara muatan titik .Mereka membuat kontribusi yang bervariasi gaya antarmolekul keseluruhan. Mereka juga berbeda dalam suhu ketergantungan-mereka.

Ada tiga kontribusi yang menarik:

Efek orientasi, atau interaksi antara dipol permanen; Efek induksi, atau interaksi antara dipol dipol permanen dan sementara; Efek dispersi atau gaya London, interaksi antara dipol dipol sementara dan diinduksi.

Selain itu ada kekuatan menjijikkan yang ada ketika molekul pendekatan erat.

Efek orientasi (dipol-dipol): Energi interaksi antara dua dipol permanen tergantung pada orientasi relatif mereka, dan mungkin diharapkan menjadi nol secara keseluruhan untuk suatu senyawa jika semua orientasi adalah mungkin .Hal ini akan benar jika molekul-benar bebas berputar, tetapi mereka tidak dan beberapa orientasi yang disukai atas orang lain. Energi interaksi bervariasi sebagai 1 /, r 6 gaya antara dipol sebagai 1 / r 7 .Hal ini berbanding terbalik tergantung pada suhu. Dalam padat energi interaksi bervariasi sebagai 1 / r 3.

Efek induksi (permanen dipol-dipol terinduksi): ini juga bervariasi sebagai 1 / r 6, tapi tidak seperti kasus sebelumnya itu adalah independen dari suhuBesarnya tergantung pada polarisabilitas molekul.

Efek dispersi atau London kekuatan (sementara dipol-dipol terinduksi): Ini adalah satu-satunya kekuatan interaksi non-polar molekul, dan muncul dari suatu dipol temporer mendorong dipol pelengkap dalam sebuah molekul yang berdekatan. Ini dipol selalu bergeser, tetapi diinduksi dalam fase dan memberikan daya tarik bersih .Mereka bergantung pada polarisabilitas molekul, dan bervariasi sebagai 1 / r 6. Efeknya disebut efek dispersi sejak gerakan elektronik yang menimbulkan hal itu juga menyebabkan dispersi cahaya, yang adalah variasi indeks bias suatu zat dengan frekuensi (warna) cahaya.

Masing-masing di atas dapat dihitung untuk pasang molekul, namun ekstensi untuk banyak molekul bukanlah masalah sederhana kuantitatif.

Kekuatan menjijikkan adalah dari jangkauan lebih pendek daripada yang menarik .Salah satu model menggunakan hubungan 1 / r 12, tapi perjanjian dengan percobaan menggunakan hal ini tidak selalu sangat baik, dan ada alternatif, lebih baik, ekspresi eksponensial.

Ada beberapa poin yang perlu diperhatikan di sini. HCl adalah sering disajikan sebagai sebuah molekul dengan dipol-dipol permanen kekuatan - tetapi mereka account hanya sekitar 15% dari ikatan antarmolekul, sisanya menjadi gaya dispersi. Amonia adalah sekitar 50:50, dan dipol permanen air mendominasi - ikatan hidrogen yang sangat signifikan dalam kedua kasus ini yang terakhir.