GAYA VAN DER
WAALS
Johannes
Diderik Van Der Waals ( 23 November 1837 – 8 Maret 1923), Pada awal abad ke-20
meneliti interaksi antara molekul senyawa nonpolar dan senyawa polar yang tidak
memiliki ikatan hidrogen. Menurut van der waals, interaksi antar molekul
tersebut menghasilkan suatu gaya antar molekul yang lemah. Gaya tersebut
kemudian dikenal sebagai gaya van der waals.
Gaya Van Der Waals merupakan gaya antar
muatan parsial positif (δ+) dengan parsial negatif (δ-)
molekul-molekul yang memiliki dipol dipol,dipol terinduksi maupun dipol sesaat. Gaya
tarik menarik listrik yang relatif lemah akibat kepolaran molekul yang permanen
atau terinduksi (tidak permanen). Kepolaran permanen terjadi akibat kepolaran
ikatan dalam molekulnya, sedangkan kepolaran tidak permanen terjadi akibat
molekulnya terinduksi oleh partikel lain yang bermuatan, sehingga molekul
bersifat polar sesaat secara spontan. Gaya Van Der Waals dapat terjadi antara
partikel yang sama atau berbeda. Gaya van der waals terjadi pada senyawa polar
yang tidak membentuk ikatan hidrogen, seperti: HCl, HBr, atau senyawa nonpolar
yang memiliki sedikit perbedaan keelektronegatifan. Karena Ikatan Van Der Waals
muncul akibat adanya kepolaran, maka semakin kecil kepolaran molekulnya. Maka,
gaya Van Der Waalsnya juga akan makin kecil.
Zat
yang memiliki gaya van der waals dalam susunan teratur biasanya berwujud padat.
Adapun zat yang memiliki gaya van der waals dalam susunan tidak teratur
(random) biasanya berwujud cair.
Pada ikatan Van der waals dibagi
menjadi 3 bagian yaitu gaya dipol-dipol, gaya dipol-dipol terinduksi, dan gaya
dispersi (gaya London)
- Gaya Dipol - Dipol
Interaksi
ion 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.
Contoh dari interaksi gaya yang
terjadi pada gaya dipol-dipol yakni: HCl, dan HBr.
Tanda"δ+" menunjukkan dipol positif,
tanda "δ-" menunjukkan dipol negatif .
Perbedaaan
keelektronegatifan ini menyebabkan suatu atom terbagi menjadi dua muatan
(dipol), satu ujung memiliki muatan positif dan lainnya bermuatan negatif.
Terdapat kecenderungan bahwa ujung positif akan berdekatan dengan ujung negatif
atom lain di dekatnya. Keadaan ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik yang
disebut dengan gaya tarik dipol-dipol.
Gaya tarik
ini menyebabkan molekul mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi.
Kekuatan gaya tarik dipol-dipol ini lebih kuat dibandingkan dengan Gaya London
pada molekul non-polar.
1.
Gaya Dipol – Dipol Terinduksi (gaya imbas)
Gaya dipol-dipol terinduksi adalah
gaya yang terjadi jika suatu molekul polar berdekatan dengan molekul nonpolar
maka molekul polar dapat menginduksi molekul nonpolar, akibatnya molekul
nonpolar tersebut akan memiliki dipol terinduksi / dipol sesaat karena elektron
– elektronnya akan mengumpul pada salah satu sisi molekul ( terdorong atau
tertaik ).
Gaya dipol – dipol terinduksi (gaya
imbas) adalah suatu dipol dari molekul polar akan saling tarik menarik dengan
dipol terinduksi dari molekul nonpolar.
Gaya imbas
terjadi bila molekul dengan dipol permanen, berinteraksi dengan molekul dengan
dipol sesaat. Adanya molekul-molekul polar dengan dipol permanen akan
menyebabkan imbasan dari kutub molekul polar kepada molekul nonpolar, sehingga
elektron-elektron dari molekul nonpolar tersebut mengumpul pada salah satu sisi
molekul (terdorongatau tertarik), yang menimbulkan terjadinya dipol sesaat pada
molekul nonpolar tersebut.
2. Gaya london
Gaya London
(gaya dispersi) merupakan gaya tarik menarik antar molekul nonpolar akibat
adanya dipol terimbas yang ditimbulkan oleh perpindahan elektron dari satu
orbital ke orbital lain membentuk dipol sesaat. Gaya London mengakibatkan
molekul nonpolar bersifat agak polar.
Kemudahan suatu
molekul menghasilkan dipol sesaat yang dapat mengimbas ke molekul sekitarnya
disebut polarisabilitas. Polariabilitas berkaitan dengan massa
molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Jika massa molekul relatif semakin
besar maka molekul semakin mudah mengalami polarisasi sehingga gaya London
semakin kuat. Dengan massa molekul relatif yang sama besar molekul yang
bentuknya panjang lebih mudah mengalami polarisasi dibandingkan dengan molekul
yang kecil, kompak dan simetris. Semakin mudah mudah molekul mengalami
polarisasi semakin tinggi titik didih dan titik lelehnya. Oleh karena itu jika
masa molekul relatif zat semakin besar maka titik didih dan titik lelehnya
semakin tinggi. MEKANISME :
a. Pasangan
elektron suatu molekul, baik yang bebas maupun yang terikat selalu bergerak
mengelilingi inti.
b. Electron yang
bergerak dapat mengimbas atau menginduksi sesaat pada tetangga sehingga molekul
tetangga menjadi polar terinduksi sesaat.
c. Molekul ini
pula dapat menginduksi molekul tetangga lainnya sehingga terbentuk molekul –
molekul dipole sesaat.
Setiap atom helium mempunyai
sepasang elektron. Apabila pasangan elektron tersebut dalam peredarannya berada
pada bagian kiri bola atom, maka bagian kiri atom tersebut menjadi lebih
negatif terhadap bagian kanan yang lebih positif. Akan tetapi karena pasangan
elektron selalu beredar maka dipol tadi tidak tetap, selalu berpindah-pindah
(bersifat sesaat). Polarisasi pada satu molekul akan memengaruhi molekul
tetangganya. Antara dipol-dipol sesaat tersebut terdapat suatu gaya
tarik-menarik yang mempersatukan molekul-molekul nonpolar dalam zat cair atau
zat padat.
Namun gaya London
relatif lemah sehingga apabila suatu zat yang molekulnya hanya mengalami tarik
menarik berdasarkan gaya London saja maka titik didih dan titik lelehnya lebih
rendah dibandingkan zat lain yang mengalami tarik-menarik tidak hanya
berdasarkan gaya London saja (Mr hampir sama).
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.
Perhatikan gaya London yang terjadi antara dua molekul
I2 berikut ini:
Faktor yang mempengaruhi pada gaya london ini adalah:
Ukuran
Molekul
Gaya London terjadi pada semua ukuran molekul, baik
untuk senyawa polar maupun nonpolar.
- Semakin berat dan luas suatu atom dan molekul
akan membentuk gaya dispersi yang semakin kuat.
- Semakin luas suatu atom atau molekul, rata-rata
elektron valensi semakin jauh dari inti. elektron valensi tersebut akan
tertahan lebih kuat dan semakin mudah dapat membentuk dipol sementara.
- Distribusi elektron yang mudah di sekeliling atom
atau molekul dapat berdistorsi yang disebut dengan polarisabilitas.
Gaya dispersi London cenderung lebih
kuat antara molekul yang tepolarisasi lebih mudah, dan sebaliknya.
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
FAKTA- FAKTA EKSPERIMEN
Eksperimen yang mendukung adanya
gaya van der waals:
§ Adanya gaya tarik
menarik antar molekul yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan ( adanya
dipol) maupun kecil.
§ Adanya
ikatan antar molekul dari senyawa yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan
(dipol) dengan molekul lain yang tidak ada perbedaan keelektronegatifan ,
tetapi mempunyai pasangan elektron bebas berupa awan elektron.
§ Adanya
ikatan antarmolekul dari senyawa dengan perbedaan keelektronegatifan hampir
sama ( tidak mempunyai dipol).
|
Unsur
|
Nomor atom
|
Jumlah elektron
|
Ukuran jari-jari atom (pm)
|
Titik didih (0C)
|
|
Helium
|
2
|
2
|
31
|
-269
|
|
Neon
|
10
|
10
|
51
|
-264
|
|
Argon
|
18
|
18
|
71
|
-186
|
|
Kripton
|
36
|
36
|
103
|
-152
|
|
Xenon
|
54
|
54
|
124
|
-102
|
|
Radon
|
86
|
86
|
134
|
-62
|
Fakta eksperimen terjadinya gaya van der waals pada
Halogen
|
Unsur
|
Nomor atom
|
Titik didih (0C)
|
Titik leleh (0C)
|
|
F
|
9
|
-138
|
-218
|
|
Cl
|
17
|
-34,1
|
-101
|
|
Br
|
35
|
58,8
|
-7,3
|
|
I
|
53
|
184
|
114
|
Semakin besar nomor atom dari halogen, maka semakin
parsial negatif sehingga gaya van der waalsnya makin besar, hingga titik lebur
dan titik didih makin tinggi.
Kekuatan ikatan van der waals
1. Kerumitan
molekul
Gaya antar
molekul bekerja pada jarak yang sangat dekat. Semakin dekat jarak antarmolekul
semakin kuat gaya antar molekul tersebut. Oleh karena itu, molekul yang
bentuknya sederhana akan mempunyai gaya antar molekul yang lebih kuat daripada
bentuknya yang rumit. Misalnya, molekul n- butana mempunyai titik lebur134 K
sedengkan metil propana titik leburnya 114K. Pada n-butana molekul-molekul
dapat tertata dengan kompak, sehingga jarak antar molekul menjadi sangat dekat
dan terdapat banyak tempat pada molekul tersebut yang saling tarik-menarik
dengan lainnya, sedangkan metil propana tidak dapat kompak dan gaya londonnya
menjadi lemah dan mudah diputuskan.
2. Ukuran
molekul
Molekul-molekul
yang berukuran besar akan mudah mengalami dipol sesaat, sebab
elektron-elektronnya sangat jauh dari inti sehingga pergerakan elektronnya bisa
lebih leluasa dibanding pada molekul yang berukuran kecil. Pada deretan molekul
gas halogen (F2, Cl2, Br2, dan I2)
ukuran molekulnya bertambah besar, sebabjari-jari atom F<Cl<Br<I,
akibatnya elektron dapat dengan leluasa bergerak pada I2 daripada F2
dan ini membawa akibat I2lebih mudah menjadi dipol sesaat.
MEKANISME PADA IKATAN
VAN DER WAALS
1.Adanya gaya tarik-menarik antarmolekul yang mempuyai perbedaan keeletronegatifan
(adanya dipol) walaupun kecil. Karena
gaya ini terdapat pada senyawa nonpolar
maka perbedaaan keelektronegatifan ada tetapi kecil.Contoh: pada senyawa CH4,
perbedaan keelektronegatifan C-H sebesar 0,4.
IkatanVan der waals
Ikatan ini terjadi pada senyawa-senyawa hidrokarbon. Jika, makin besar maka
ikatannya makin kuat. Senyawa-senyawa yang mempuyai ikatan Van der Waals akan
mempunyai titik didih yang sangat kecil sehingga senyawa tersebut mudah menguap
pada suhu kamar.
2.Adanya ikatan antara molekul dari senyawa yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan
(dipol) dengan molekul lain yang tidak ada perbedaan keelektronegatifan, tetapi
mempunyai pasangan elektron bebas berupa awan elektron. Ini terjadi karena molekul
yang mempunyai dipol menginduksi awan elektron
sehingga awan elektron
berubah menjdi dipol sesaat. Kemudian dipol yang sebenarnya dengan dipolsesaat
mengadakan ikatan, yaitu ikatan Van Der Waals.
3.Adanya ikatan antarmolekul dari senyawa dengan perbedaan keelektronegatifan
nol (tidak mempunyai dipol). Ini terjadi pada molekul-molekul diatomik.
FAKTOR-FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI IKATAN VAN DER WAALS
1. Jumlah
electron dalam atom atau molekul
Makin besar ukuran atom atau molekul, makin besar
jumlah elektron sehingga makin jauh pula elektron terluar dari inti dan makin
mudah awan elektron terpolarisasi, serta makin besar gaya dispersi.
2. Bentuk
molekul
Molekul yang memanjang/tidak bulat, lebih mudah
menjadi dipole dibandingkan dengan molekul yang bulat sehingga gaya disperse
londonnya akan semakin besar.
Ikatan Van der Waals juga ditemukan pada polymer dan
plastik. Senyawa ini dibangun oleh satu rantai molekul yang memiliki atom
karbon, berikatan secara kovalen dengan berbagai atom seperti hidrogen,
oksigen, nitrogen, dan atom lainnya. Interaksi dari setiap untaian rantai
merupakan ikatan Van der Waals. Hal ini diketahui dari pengamatan terhadap
polietilen, polietilen memiliki pola yang sama dengan gas mulia, etilen
berbentuk bentuk 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.
3. Kepolaran
molekul
Karena Ikatan Van Der Waals muncul akibat adanya
kepolaran, maka semakin kecil kepolaran molekulnya maka gaya Van Der Waalsnya
juga akan makin kecil.
4.
Titik didih gas mulia adalah
|
Helium
|
|
-269°C
|
|
Neon
|
|
-246°C
|
|
Argon
|
|
-186°C
|
|
kripton
|
|
-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 juga tentunya jari-jari
atom. Lebih banyak elektron yang dimiliki, dan lebih menjauh sejauh mungkin,
yang paling besar memungkinkan 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.
DAFTAR
PUSTAKA
https://alkafyuone.wordpress.com/tag/ikatan-van-der-walls/
http://rinioktavia19942.wordpress.com/kimia-kelas-xi/semester-i/gaya-antar-molekul/gaya-tarik-dipol-dipol/
https://www.scribd.com/doc/38659934/IKATAN-VAN-DER-WAALS
https://www.scribd.com/doc/238443870/GaYa-VanDer-WaalS
http://kreatifitasbelajar.blogspot.com/2013/05/bismut.html
