Gaya Van der Waals dan Ikatan Hidrogen
Gaya Van der Waals dan Ikatan Hidrogen
Dikenal dua jenis gaya tarik antarmolekul, yaitu gaya Van der Waals dan Ikatan hidrogen. Berikut penjelasannya.
Daftar isi
1. Gaya Van der Waals
Gaya Van der Waals pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli fisika kebangsaan Belanda, bernama J.D. Van der Waals.
Beliau menemukan bahwa terjadi gaya tarik menarik yang sangat lemah antarmolekul gas, seperti antarmolekul gas Cl2 dan Br2 terjadi gaya tarik yang lemah.
Jika terjadi penurunan suhu pada gas, maka gaya tarik antarmolekulnya semakin kuat dan pada suhu yang cukup rendah molekul-molekul gas akan mengelompok membentuk tetes-tetes cairan (mengembun).
Gaya Van der Waals dapat dibedakan ke dalam dua jenis, yaitu gaya disperse dan gaya dipol-dipol. Berikut penjelasannya.
a. Gaya Disperse atau Gaya London
Gaya disperse terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara molekul-molekul non-polar.
Gaya disperse dikemukakan pertama kali oleh Fritz London (1930), sehingga gaya tarik yang terjadi kemudian dikenal sebagai gaya London.
Fritz London yang terkenal sebagai seorang ahli fisika asal Jerman.
Menurut London, elektron-elektron di dalam molekul selalu bergerak dengan jarak yang tertentu dari inti. Gerakan ini memungkinkan elektron pada suatu saat lebih banyak berada di salah satu sisi dibandingkan sisi yang lain sehingga molekul memiliki momen dipol. Momen dipol ini disebut dipol sesaat karena hanya berlangsung sepersekian detik saja.
Setelah itu, elektron yang berada di tempat yang berbeda akan menyebabkan dipol sesaat yang lain. Dipol sesaat yang terjadi dapat menginduksi dipol sesaat dari molekul tetangganya. Dan akibatnya terjadi gaya tarik antara molekul-molekul non-polar tersebut.
Contoh pembentukan dipol sesaat terjadi pada molekul neon (Ne).
Polarisabilitas menunjukkan kemudahan terganggunya distribusi elektron dalam suatu molekul.
Secara umum, makin besar massa molar (Mr) molekul, maka semakin banyak pula jumlah elektron.
Polarisabilitas yang makin tinggi maka distribusi elektron semakin mudah juga terganggu dan menyebabkan gaya London semakin kuat.
Gaya London yang semakin kuat menyebabkan titik didih molekul semakin tinggi.
Contoh, bisa kita bandingkan gaya tarik antarmolekul CH4 (Mr = 16 g/mol) dan molekul C3H8 (Mr = 44), maka molekul C3H8 memiliki massa molar yang lebih besar dibanding CH4.
Karena massa molar yang lebih besar ini, maka gaya London dalam molekul tersebut menjadi lebih kuat sehingga titik didih molekulnya juga akan menjadi lebih tinggi.
b. Gaya Dipol-dipol
Gaya dipol-dipol terjadi akibat adanya gaya tarik-menarik antara molekul-molekul polar.
Molekul polar adalah suatu molekul yang memiliki momen dipol permanen dengan kedua ujung memiliki muatan yang berbeda.
Karena adanya beda muatan ini, maka timbul gaya tarik elektrostatik sehingga terjadi tarik-menarik antar molekul dalam cairan atau padatan.
Gaya tarik antar molekul polar inilah yang kita sebut dengan gaya dipol-dipol.
Contohnya antar molekul HCl terjadi gaya dipol-dipol yang beda muatan antara H dan Cl. Semakin besar momen dipol, maka gaya tarik yang dihasilkan akan semakin kuat.
Jika kita membandingkan molekul SiH4 dengan molekul PH3. Molekul PH3 termasuk dalam molekul polar, sedangkan molekul SiH4 termasuk dalam molekul non-polar.
Gaya tarik dipol-dipol antar molekul PH3 akan mengakibatkan titik didih PH3 lebih tinggi dibandingkan SiH4.
2. Ikatan Hidrogen
Dari hasil kaji mengenai titik didih senyawa hidrida pada unsur golongan VA, VIA, dan VIIA, ternyata diperoleh hasil yang tidak sesuai dengan teori yang diharapkan.
Menurut teori umum, titik didih sederet senyawa dalam satu golongan meningkat dengan bertambahnya massa molar molekul tersebut.
Sama halnya dengan golongan IVA, titik didih meningkat dari CH4, SiH4, GeH4, dan SnH4 sesuai dengan meningkatnya massa molar. Akan tetapi berdasarkan hasil percobaan, ternyata molekul dengan massa molar paling kecil dalam golongan itu malah memiliki titik didih paling tinggi, yaitu pada molekul NH3, HF, dan H2O.
Titik didih yang tinggi itu menunjukkan bahwa antar molekul NH3, HF, dan H2O terjadi gaya tarik-menarik yang sangat kuat. Ternyata titik didih yang tinggi dari ke-tiga molekul tersebut diakibatkan oleh adanya ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antar molekul polar yang mengandung atom hidrogen dengan atom berelektronegativitas tinggi yang punya pasangan elektron bebas.
Unsur N, F, dan O bersifat sangat elektronegatif sehingga atom H dalam senyawa NH3, HF, dan H2O menjadi sangat positif. Akibatnya gaya tarik antar molekulnya menjadi sangat kuat. Oleh karena itu, ketiga senyawa ini memiliki titik didih yang sangat tinggi jika dibandingkan dengan senyawa dalam deret yang sama.