Uploaded by sarnoxarimbawa

Bab 3

advertisement
BAHAN AJAR
PROGRAM KEAHLIAN
TEKNIK INFORMASI DAN KOMUNIKASI
Kompetensi dasar
3.3 Menganalisis proses pembentukan ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam
serta interaksi antar partikel (atom, ion, molekul) materi dan hubungannya
dengan sifat fisik materi
Tujuan Pembelajaran
Setelah peserta didik mempelajari bahan ajar, diharapkan siswa mampu :
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.3.6
3.3.7
3.3.8
3.3.9
3.3.10
Menjelaskan kestabilan unsur dalam membentuk ikatan kimia
Membuat struktur lewis atom
Menjelaskan proses pembentukan ikatan ion
Menyebutkan sifat senyawa ion
Menjelaskan proses pembentukan ikatan kovalen
Mennyebutkan sifat senyawa kovalen
Menjelaskan proses terjadinya ikatan koordinasi
Menjelaskan ikatan logam dan sifat fisik materi logam
Menjelaskan bentuk molekul dan kepolaran sebuah senyawa
Menjelaskan gaya antar molekul dalam sebuah senyawa
PROGRAM WORKSHOP PPGJ KIMIA UNDIKSHA 2018
1. Kestabilan Unsur
Unsur-unsur gas mulia merupakan unsur yang terletak pada golongan VIII A
dalam sistem periodik. Unsur-unsur ini memiliki bentuk konfigurasi elektron yang telah
stabil, yakni dengan delapan elektron valensi yang disebut stuktur oktet kecuali
helium(He) dengan dua buah elektron valensi yang disebut struktur duplet. Unsur gas
mulia sukar bereaksi. Unsur lainnya memiliki keinginan mencapai keadaan seperti gas
mulia terdekat.
Unsur
gas
mulia
2He
10Ne
18Ar
36Kr
56Xe
Konfigurasi elektron
K=2
K=2
K=2
K=2
K=2
L=8
L=8 M=8
L = 8 M = 18 N = 8
L = 8 M = 18 N = 18
Electron valensi
O=8
2
8
8
8
8
Kecenderungan unsur-unsur lain mencapai konfigurasi stabil gas mulia
(elektron valensi 8) disebut dengan hukum oktet, sedangkan kecenderungan mencapai
konfigurasi stabil gas mulia (elektron valensi 2) disebut hukum duplet. Suatu atom
dapat mencapai kestabilan konfigurasi elektron atom gas mulia dengan cara
melepaskan elektron, menerima/menangkap elektron, dan menggunakan pasangan
elektron secara bersama-sama dengan membentuk ikatan kimia
a. Kecenderungan melepas electron
Unsur yang belum stabil akan memiliki kecenderungan melepas electron apabila unsur
tersebut mengikuti konfigurasi electron gas mulia dengan nomor atom yang lebih
sedikit dari nomor atom tersebut untuk mencapai kestabilan.
Contoh :
11Na : K = 2, L = 8, M = 1
Na memiliki electron valensi 1, sehingga belum stabil. Ada dua kemungkinan yang
dilakukan atom Na yaitu melepas 1 elektron terluar mengikuti konfigurasi atom Ne atau
menerima 7 eletron meniru konfigurasi Ar. Melepas maupun menerima electron sama
sama memerlukan energy, sehingga yang dilakukan Na adalah melepaskan energy
seminimal mungkin yaitu melepas 1 elektron terluar mengikuti konfigurasi atom Ne
menjadi ion Na+
+
11Na = K =2, L = 8
b. Kecenderungan menerima elektron
Unsur yang belum stabil akan memiliki kecenderungan melepas electron apabila unsur
tersebut mengikuti konfigurasi electron gas mulia dengan nomor atom yang lebih
banyak dari nomor atom tersebut untuk mencapai kestabilan.
Contoh :
17Cl : K = 2, L = 8, M = 7
Cl memiliki electron valensi 7, sehingga belum stabil. Ada dua kemungkinan yang
dilakukan atom Cl yaitu melepas 7 elektron terluar mengikuti konfigurasi atom Ne atau
menerima 1 eletron meniru konfigurasi Ar. Disini Cl adalah melepaskan energy
seminimal mungkin yaitu menerima 1 elektron dari atom lain, mengikuti konfigurasi
atom Ar menjadi ion ClNa+ = K =2, L = 8, M = 8
2. Struktur Lewis
Struktur lewis adalah struktur yang menggambarkan susunan electron valensi (electron
terluar) sebuah atom atau ion, yang digambarkan dengan tanda titik untuk 1 buah electron
(Dot structure). Penulisan struktur lewis sebagai berikut:
- Buat tanda titik ke semua sisi ( samping kiri, atas, samping kanan dan bawah lambing
unsur
- Apabila sudah semua sisi terisi, sisa electron dibuat berpasangan di setiap sisinya
Contoh:
17Cl
: K = 2, L = 8, M = 7, electron valensi 7, struktur lewisnya dapat kita buat sebagai
berikut:
Latihan soal
Untuk mengetahui pemahaman kalian tentang pemahaman materi, kerjakanlah soal-soal
berikut ini!
1. Tentukan kecenderungan atom berikut mencapai kestabilannya
a. 12Mg
b. 8O
c. 13Al
d. 35Br
2. Tuliskan struktur lewis dari unsur berikut:
a. C
b. I
c. Ba
d. Rb
3. Ikatan Kimia
a. Ikatan Ion
Ikatan ion terjadi akibat adanya serah terima elektron sehingga membentuk ion
positif dan ion negatif yang konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia. Ion positif
dan ion negatif diikat oleh suatu gaya elektrostatik. Senyawa yang dihasilkan disebut
senyawa ion. Salah satu contoh yang sering kita jumpai sehari-hari adalah garam dapur.
(NaCl). Dalam NaCl padat terdapat ikatan antara ion Na+ dan ion Cl- dengan gaya
elektrostatik, sehingga disebut ikatan ion.
Pembentukan ikatan ion:
Na merupakan golongan IA dengan konfigurasi elektron, 11Na: 2, 8, 1. Sehingga untuk
stabil Na akan melepas elektron terluarnya, +1 (Na+). Reaksinya:
Na → Na+ + e
Cl dilihat dari konfigurasi elektronnya 17Cl : 2, 8, 7. Untuk mencapai kestabilan, Cl
harus menerima 1 elektron dari atom lain membentuk ion ClCl + e- → ClElectron yang dilepas Na inilah yang diterima Oleh Cl membentuk ikatan ion, sehingga
baik Na maupun Cl akan mencapai keadaan stabil.
Na+ + Cl- → NaCl
Mekanisme pembentukan ikatan ion dapat ditulis sebagai berikur:
+
11Na: 2, 8, 1 stabil dengan melepas 1e menjadi Na
17Cl : 2, 8, 7 stabil dengan menerima electron menjadi Cl
Reaksi:
Na → Na+ + e
Cl + e- → ClNa+ + Cl- → NaCl
Sifat senyawa ion
 Titik didih dan titik leleh tinggi
 Mudah larut dalam pelarut polar
 Pada suhu kamar berbentuk padatan
 Dalam bentuk larutan/lelehan dapat menghantarkan listrik
b. Ikatan kovalen
Ikatan ini terjadi karena masing-masing atom yang berikatan kekurangan elektron
untuk mencapai kestabilan . Atau ikatan yang terjadi karena penggunaan bersama
pasangan elektron. Berdasarkan jumlah pasangan elektron yang digunakan bersama,
ikatan kovalen dibedakan menjadi 3 yaitu : ikatan kovalen tunggal, rangkap dua dan
rangkap tiga.
1. Ikatan kovalen tunggal adalah ikatan kovalen dengan penggunaan bersama satu pasang
elektron.
Contoh : Pembentukan molekul Cl2
17Cl = 2 8 7, untuk stabil, Cl kekurangan 1 elektron sehingga antar atom Cl kesatu dan Cl
kedua sama sama menyumbangkan I electron untuk digunakan bersama. Struktur
lewisnya bisa kita amati debagai berikut :
2. Ikatan kovalen rangkap dua adalah ikatan kovalen dengan penggunaan bersama 2
pasang elektron
Contoh : pembentukan molekul O2
17O = 2 6, untuk stabil, O kekurangan 2 elektron sehingga antar atom O kesatu dan O
kedua sama sama menyumbangkan 2 electron untuk digunakan bersama. Struktur
lewisnya bisa kita amati debagai berikut :
3. Ikatan kovalen rangkap dua adalah ikatan kovalen dengan penggunaan bersama 2
pasang electron
Contoh : pembentukan Molekul N2
7N = 2 5, untuk stabil, N kekurangan 3 elektron sehingga antar atom N kesatu dan N
kedua sama sama menyumbangkan 3 electron untuk digunakan bersama. Struktur
lewisnya bisa kita amati debagai berikut :
c. Ikatan Kovalen Koordinasi
Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan yang terbentuk dari pemakaian pasangan
elektron bersama yang berasal dari salah satu atom yang memiliki pasangan elektron
bebas. Contoh senyawa yang memiliki ikatan kovalen koordinasi adalah HNO3,
NH4Cl, SO2, SO3, dan H2SO4.
Contoh : Pembentukan senyawa SO2
Baik 16S= 2 8 6, dan 8O = 2 6, sama sama kekurangan 2 elektron untuk stabil,
sehingga S dan O yang pertama stabil dengan membentuk ikatan kovalen rangkap 2.
Karena Atom S masih memiliki pasangan electron bebas, itu bias digunakan bersama
dengan atom O yang kedua, sehinga ketiga atom dapat mencapai kestabilan.
Sifat senyawa kovalen
a. Titik didih dan titik leleh rendah
b. Mudah larut dalam pelarut non-polar
c. Pada suhu kamar berbentuk lunak
d. Kovalen polar dapat menghantarkan listrik
e. Kovalen non-polar tidak dapat menghantarkan listrik
d. Penyimpangan kaedah Oktet dalam ikatan kovalen:
Walaupun semua ikatan kovalen mematuhi aturan oktet, ternyata masih ada beberapa
senyawa yang menyimpang dari aturan oktet, misalnya senyawa PCl5, BH3, NO2, BCl3,
dan SF6. Hal ini disebut penyimpangan aturan atau pengecualian aturan oktet.
Pengecualian aturan oktet dapat dibagi ke dalam tiga kategori, yang ditandai oleh oktet
tak lengkap, jumlah elektron ganjil, dan terdapat lebih dari delapan elektron disekitar
atom pusat
1. Oktet Tak Lengkap
Pada beberapa senyawa, jumlah elektron disekitar atom pusat dalam suatu molekul
stabil bisa kurang dari delapan. Misalanya, berilium unsur periode kedua dan
Golongan 2A, memiliki konfigurasi elektron 1s22s2. Be mempunyai dua elektron
valensi pada orbital 2s. Struktur Lewis BeH2 adalah
Dapat dilihat bahwa hanya ada empat elektron disekitar atom Be, dan tidak
mungkin untuk memenuhi aturan oktet untuk Be dalam molekul ini.
2. Molekul Berelektron Ganjil
Beberapa molekul mempunyai jumlah elektron yang ganjil, misalnya nitrogen
oksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2):
Aturan oktet tidak mungkin dipenuhi pada molekul dengan jumlah elektron valensi
ganjil, karena untuk memenuhi aturan oktet diperlukan pasangan elektron yang
lengkap (delapan elektron) yang merupakan bilangan genap.
3. Oktet yang Diperluas
Jumlah elektron valensi yang lebih besar dari delapan di sekitar satu atom bisa
ditemui dalam beberapa senyawa. Oktet yang diperluas hanya diperlukan untuk
atom-atom dari unsur-unsur dalam periode ketiga ke atas. Disamping orbital 3s dan
3p, unsur-unsur dalam periode ketiga juga mempunyai orbital 3d yang dapat
digunakan untuk membentuk ikatan. Salah satu contoh senyawa dengan oktet yang
diperluas adalah sulfur heksafluorida (SF6) yang merupakan senyawa yang sangat
stabil. Konfigurasi elektron pada sulfur adalah [Ne]3s23p4. Keenam elektron valensi
dari S dalam molekul SF6 masing-masing digunakan untuk membentuk satu ikatan
kovalen dengan atom fluorin, sehingga terdapat duabelas elektron disekitar atom
pusat S:
e. Ikatan Logam .
Atom-atom logam merupakan unsur yang kaya akan elektron dan bersifat
elektropositif. Elektron-elektron ini bebas bergerak. Ion positif logam berada dalam
lautan elektron yang saling tarik menarik satu sama lain.
Sifat sifat logam
1. Logam akan memantulkan sinar yang datang dengan panjang gelombang dan
frekuensi yang sama sehingga logam terlihat lebih mengkilat. Contohnya, emas (Au),
perak (Ag), besi (Fe), dan seng (Zn).
2. Logam dapat menghantarkan panas ketika dikenai sinar matahari, sehingga logam
akan sangat panas (terbakar). Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat
dari penambahan energi kinetik. Hal ini menyebabkan elektron bergerak lebih cepat.
Energi panas ditransferkan melintasi logam yang diam melalui elektron yang
bergerak.
3. Logam juga dapat menghantarkan listrik karena elektronnya terdelokalisasi bebas
bergerak di seluruh bagian struktur atom. Tembaga (Cu) sering dipakai dalam
pembuatan kawat penghantar lisrik.
4. Meabilitas, yaitu kemampuan logam untuk ditempa atau diubah menjadi bentuk
lembaran. Sifat ini digunakan oleh pandai besi untuk membuat sepatu kuda dari
batangan logam. Gulungan baja (besi) penggiling menggunakan sifat ini saat mereka
mengulung batangan baja menjadi lembaran tipis untuk pembuatan alat-alat rumah
tangga.
5. Duktilitas yaitu kemampuan logam dirubah menjadi kawat dengan sifatnya yang
mudah meregang jika ditarik. Tembaga (Cu) dapat digunakan sebagai bahan baku
pembuatan kawat.
6. Semua logam merupakan padatan pada suhu kamar dengan pengecualian raksa atau
merkuri (Hg) yang berupa cairan pada suhu kamar.
7. Semua logam bersifat keras, kecuali natrium (Na) dan kalium (Ca), yang lunak dan
dapat dipotong dengan pisau.
8. Umumnya logam memiliki kepadatan yang tinggi sehingga terasa berat jika dibawa.
9. Logam juga dapat menimbulkan suara yang nyaring jika dipukul, sehingga dapat
digunakan dalam pembuatan bel atau lonceng.
10. Logam dapat ditarik magnet, sehingga logam disebut diamagnetik, misalnya besi
(Fe).
Soal Formatif I
A. Obyektif
Pilihkah salah satu jawaban yang paling benar!
1. Berikut ini yang menyebabkan unsur-unsur
gas mulia stabil dialam adalah . . . . .
A. Berwujud gas
B. Memiliki kulit yang terisi penuh
elektron
C. Memiliki electron valensi genap
D. Memiliki electron valensi 8
E. Memiliki 7 buah kulit
2. Atom Mg akan mencapai kestabilan
dengan cara . . . .
A. Melepas 1 e- menjadi ion Mg+
B. Melepas 2 e- menjadi ion Mg2+
C. Menerima 2 e- menjadi ion Mg2+
D. Menerima 2 e- menjadi ion Mg2E. Menerima 1 e- menjadi ion Mg+
3. Ikatan kimia yang terbentuk akibat adanya
serah terima electron disebut . . . .
A. Ikatan ion
B. Ikatan kovalen
C. Ikatan koordinasi
D. Ikatan logam
E. Ikatan vanderwall
4. Ikatan kimia yang terbentuk dengan
pemakaian 4 elektron bersama disebut . . . .
A. Ikatan ion
B. Ikatan kovalen tunggal
C. Ikatan kovalen rangkap 2
D. Ikatan kovalen rangkap 3
E. Ikatan koordinasi
5. Ikatan dan rumus senyawa yang terbentuk
dari unsur 13X dengan 9Y adalah. . . . .
A. Ikatan ion, XY3
B. Ikatan ion, XY2
C. Ikatan ion, X2Y
D. Ikatan kovalen, XY2
E. Ikatan kovalen, X3Y
6. Dari unsur-unsur berikut: 8A, 7B, 17C, 20D,
16E yang berpeluang membentuk ikatan
kovalen rangkap dua adalah . . . .
A. A dan C
B. A dan E
C. B dan D
D. C dan E
E. D den E
7. Syarat terbentuknya ikatan kordinasi
adalah . . . .
A. Kedua atom sama sama kekurangan
electron
B. Atom pusat memiliki eletron yang bias
dilepas
C. Atom pusat memiliki pasangan
electron ikatan
D. Atom pusat memiliki pasangan
electron bebas
E. Atom pusat tidak memiliki pasangan
electron bebas
8. Berikut ini yang bukan merupakan ciri-ciri
dari unsur logam adalah . . . .
A. Mengkilap
B. Menghantarkan panas
C. Dapat ditempa
D. Isolator yang baik
E. Menghantarkan listrik
9. Perhatikan gambar dibawah ini, ikatan
kovalen rangkap dua dan koordinasi secara
berturut turut ditunjukkan oleh nomor . . . .
.
A.
B.
C.
D.
E.
1 dan 2
1 dan 3
2 dan 4
2 dan 1
3 dan 2
10. Berikut ciri-ciri dari senyawa :
(i) Larutannya menghantarkan listrik
(ii) Berbentuk amorf
(iii) Berbentuk Kristal
(iv) Titik didih rendah
(v) Titik didih tinggi
Yang merupakan sifat dari senyawa ion
adalah. . . . .
A. (i), (ii) dan (iii)
B. (i), (iii) dan (v)
C. (ii), (iii) dan (iv)
D. (ii), (iv) dan (v)
E. (iii), (iv) dan (v)
B. Essay
Jawablah soal soal berikut dengna uraian singkat!
1. Tuliskan bagaimana cara atom atom berikut mencapai kestabilannya!
a. 19K
d. 16S
b. 15P
e. 53I
c. 31Ga
f. 20Ca
2. Tuliskan mekanisme ikatan ion dari unsur unsur berikut ini:
a. 19A dengan 16B
b. 13P dengan 8Q
c. 31X dengan 19Y
d. 11X dengan 33Y
3. Tuliskan mekanisme ikatan kovalen dari unsur unsur berikut ini:
a. 16A dengan 17B
b. 15P dengan 35Q
c. 6X dengan 19Y
d. 31X dengan 19Y
4. Tuliskan sifat-sifat senyaw ion dan kovalen
5. Jelaskan kenapa logam dapat menghantarkan listrik
3. Bentuk Molekul
A. Penentuan Jumlah Domain Elektron
Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:
a. Setiap elektron ikatan (ikatan tunggal, ikatan rangkap, maupun ikatan rangkap tiga)
merupakan satu domain
b. Setiap pasangan elektron bebas dari atom pusat merupakan satu domain
Contoh :
a. Pada senyawa CCl4
 ada 4 domain elektron
Struktur Lewis :
b. Pada senyawa CO2
Struktur Lewis :
 ada 2 domain elektron
Domain elektron terdiri dari dua domain, yaitu DEI ( domain elektron ikatan) dan DEB
(domain elektron bebas). DEI merupakan jumlah pasangan elektron atom pusat yang
berikatan dengan atom lainnya. Sedangkan DEB adalah jumlah pasangan elektron atom
pusat yang tidak berikatan.
DEI = PEI (Pasangan Elektron Ikatan)
DEB = PEB (Pasangan Elektron Bebas)
Prinsip Dasar Teori Domain Elektron
a. Sesama domain elektron saling tolak-menolak sedemikian rupa sehingga tolakmenolak di antara domain elektron tersebut menjadi sekecil-kecilnya (minimum).
Geometri molekul domain elektron yang berjumlah 2 hingga 6 domain yang
memberi tolakan minimum ditunjukkan pada tabel berikut.
Jumlah
Besar
domain
Geometri Molekul
sudut
elektron
ikatan
2
A
Linear
180˚
3
A
Segitiga sama sisi
120 ˚
4
A
Tetrahedron
109,5 ˚
TrigonalBipiramida
Ekuatorial
= 120 ˚
Aksial = 90
˚
Oktahedron
90 ˚
5
6
A
A
b. Urutan kekuatan tolak-menolak sesama domain elektron adalah sebagai berikut :
PEB-PEB > PEB-PEI > PEI-PEI
Perbedaan daya tolak ini terjadi karena PEB hanya terikat pada satu atom saja,
sehingga bergerak lebih leluasa dan menempati ruang lebih besar daripada PEI.
Akibat dari perbedaan daya tolak tersebut adalah mengecilnya sudut ikatan karena
desakan dari PEB. Demikian halnya dengan domain yang terdiri dari dua atau tiga
pasang elektron (ikatan rangkap dua atau rangkap tiga) tentu mempunyai daya tolak
yang lebih besar daripada domain yang hanya terdiri dari sepasang elektron.
c. Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron ikatan
Tipe Molekul
Setelah mengetahui jumlah DEI dan DEB, kita dapat menentukan notasi tipe molekul.
Cara merumuskan notasi tipe molekul:
 Atom pusat diberi simbol A
 DEI diberi simbol X
 DEB diberi simbol E
Contoh :
Jumlah DEI Jumlah DEB
4
0
Notasi tipe molekul
AX4
3
2
1
2
AX3E
AX2E2
Setelah mengetahui tipe molekul maka dapat ditentukan bentuk molekulnya seperti
pada tabel berikut.
Meramalkan bentuk Molekul
Untuk meramalkan bentuk molekul suatu senyawa dapat dilakukan melalui langkahlangkah berikut :
1. Apabila yang diketahui adalah atom pembentuk senyawa maka tentukan konfigurasi
elektronnya terlebih dahulu.
2. Tentukan senyawa yang dapat terbentuk dari atom tersebut
3. Gambarkan struktur Lewis senyawa tersebut
4. Tentukan jumlah DEI (X) dan jumlah DEB (E) di sekeliling atom pusat
5. Gunakan hasil nomor 2 untuk merumuskan tipe molekulnya.
Dengan mengetahui tipe molekul, maka bentuk molekul senyawa dapat diramalkan.
4. Kepolaran Senyawa
Sementara molekul dapat digambarkan sebagai "kovalen polar", "kovalen nonpolar", atau
"ionik", hal ini sering merupakan istilah relatif, dengan satu molekul hanya menjadi lebih
polar atau lebih nonpolar daripada yang lain. Namun, sifat berikut adalah ciri molekul
tersebut.
Sebuah molekul terdiri dari satu atau lebih ikatan kimia antara orbital molekul dari berbagai
atom. Molekul dapat berupa kutub baik sebagai hasil ikatan polar karena perbedaan
elektronegativitas seperti yang dijelaskan di atas, atau sebagai akibat dari pengaturan
asimetris ikatan kovalen nonpolar dan pasangan elektron yang tidak terikat yang dikenal
sebagai orbital molekul.
e. Molekul polar
Molekul air terdiri dari oksigen dan hidrogen, dengan elektronegativitas masing-masing
3.44 dan 2.20. Dipol masing-masing ikatan (panah merah) ditambahkan bersama untuk
membuat keseluruhan molekul polar.
Molekul polar memiliki dipol bersih sebagai akibat dari muatan yang berlawanan (yaitu
memiliki muatan positif parsial dan parsial negatif) dari ikatan polar yang disusun
secara asimetris. Air (H2O) adalah contoh molekul polar karena memiliki muatan
positif sedikit di satu sisi dan sedikit muatan negatif di sisi lain.[8] Dipol tersebut tidak
saling meniadakan sehingga menghasilkan dipol bersih. Karena sifat kutub molekul air
itu sendiri, molekul polar pada umumnya dapat larut dalam air. Contoh lainnya
termasuk gula (seperti sukrosa), yang memiliki banyak gugus oksigen-hidrogen (−OH)
polar dan secara keseluruhan sangat polar.
Jika momen dipol ikatan molekul tidak saling meniadakan, molekulnya bersifat polar.
Misalnya, molekul air (H2O) mengandung dua ikatan O−H polar dalam suatu geometri
tekuk (nonlinear). Momen dipol ikatan tidak meniadakan, sehingga molekul tersebut
membentuk dipol dengan kutub negatif pada oksigen dan kutub positif di antara dua
atom hidrogen. Pada gambar setiap ikatan bergabung dengan atom O pusat dengan
muatan negatif (merah) ke atom H dengan muatan positif (biru).
Ketika membandingkan molekul kutub dan nonpolar dengan massa molar serupa,
molekul polar pada umumnya memiliki titik didih lebih tinggi, karena interaksi dipoldipol antara molekul polar menghasilkan daya tarik antarmolekul yang lebih kuat. Salah
satu bentuk interaksi polar yang umum adalah ikatan hidrogen, yang juga dikenal
sebagai ikatan-H. Misalnya, air membentuk ikatan H dan memiliki massa molar M =
18 dan titik didih +100 °C, dibandingkan dengan nonpolar metana dengan M = 16 dan
titik didih –161 °C.
f. Molekul nonpolar
Dalam molekul boron trifluorida, penataan trigonal planar dari tiga ikatan polar
menghasilkan tidak adanya dipol keseluruhan.
Suatu molekul mungkin nonpolar baik bila terdapat pembagian elektron yang sama
antara dua atom dari molekul diatomik atau akibat susunan ikatan kutub simetris dalam
molekul yang lebih kompleks. Sebagai contoh, boron trifluorida (BF3) memiliki
susunan trigonal planar dari tiga ikatan polar pada 120°. Hal ini menghasilkan
keseluruhan dipol dalam molekul.
Contoh senyawa nonpolar rumah tangga meliputi lemak, minyak, dan bensin. Oleh
karena itu, kebanyakan molekul nonpolar tidak larut dalam air (hidrofobik) pada suhu
kamar. Banyak pelarut organik nonpolar, seperti terpentin, yang mampu melarutkan zat
polar.
Dalam molekul metana (CH4) empat ikatan C−H disusun secara tetrahedral di sekitar
atom karbon. Setiap ikatan memiliki polaritas (meski tidak terlalu kuat). Namun,
ikatannya disusun secara simetris sehingga tidak ada keseluruhan dipol dalam molekul.
Molekul diatomik oksigen (O2) tidak memiliki polaritas dalam ikatan kovalen karena
elektronegativitas yang sama, maka tidak ada polaritas dalam molekul.
g. Molekul amfifilik
Molekul besar yang memiliki satu ujung dengan gugus polar terlampir dan ujung
lainnya dengan kelompok nonpolar digambarkan sebagai molekul amfifil atau
amfifilik. Mereka merupakan surfaktan yang baik dan dapat membantu
pembentukan emulsi stabil, atau campuran, air dan lemak. Surfaktan mengurangi
tegangan antar muka antara minyak dan air dengan mengadsorpsi antarmuka caircair.
5. Gaya Antar Molekul
A. Gaya van der waals
Gaya van der waals dapat terjadi pada molekul polar dan nonpolar. Gaya ini memiliki gaya
tarik yang lebih lemah jika dibandingkan dengan ikatan hidrogen. Berdasarkan jenis
senyawa yang saling tarik menarik, gaya van der waals dibagi menjadi 3, yaitu:
1) Molekul nonpolar dengan molekul nonpolar/gaya London (dipol sesaat-dipol
terinduksi)
Pada waktu membahas struktur elektron, kita mengacu pada peluang untuk
menemukan elektron di daerah tertentu pada waktu tertentu. Elektron senantiasa
bergerak dalam orbit. Perpindahan elektron dari suatu daerah ke daerah lainnya
menyebabkan suatu molekul yang secara normal bersifat nonpolar menjadi polar,
sehingga terbentuk suatu dipol sesaat. Dipol yang terbentuk dengan cara itu disebut
dipol sesaat karena dipol itu dapat berpindah milyaran kali dalam 1 detik. Pada saat
berikutnya, dipol itu hilang atau bahkan sudah berbalik arahnya.
Polarisasi awan elektron
Gambar 1. Proses terbentuknya dipol sesaat
Dipol sesaat pada suatu molekul dapat mengimbas pada molekul nonpolar di
sekitarnya, sehingga membentuk suatu dipol terimbas. Hasilnya adalah suatu gaya
tarik-menarik antarmolekul yang lemah. Penjelasan teoritis mengenai gaya-gaya ini
dikemukakan oleh Fritz London pada tahun 1928. Oleh karena itu gaya ini disebut
gaya London (disebut juga gaya dispersi). Gambar berikut memperlihatkan proses
terbentuknya gaya London.
Induksian
Molekul dengan
dipol sesaat
Molekul
tanpa dipol
Molekul dengan
dipol induksia
Molekul dengan
dipol sesaat
Gaya London
Gambar 2. proses terbentuknya gaya London
2) Molekul polar dengan molekul nonpolar (dipol-dipol terimbas)
Apabila molekul polar dan molekul nopolar berada pada jarak tertentu, molekul
polar dapat menginduksi molekul non polar sehingga pada molekul non polar
tersebut terjadi dipol induksian. Setelah proses induksian berlangsung, maka
antara kedua molekul tersebut terjadi gaya tarik elektrostatik yang disebut gaya
dipol permanen-dipol induksian atau gaya dipol-dipol induksian. Dipol permanen
pada molekul polar biasanya hanya disebut dipol. Gambar berikut menunjukan
proses terbentuknya gaya dipol-dipol induksian
Induksi
Molekul nonpolar
tanpa dipol
Molekul polar dengan
dipol permanen
Molekul nonpolar
dengan dipol induksian
Molekul polar dengan
dipol permanen
Gaya dipol-dipol induksian
Gambar 3. proses terbentuknya gaya dipol-dipol induksian
3) Molekul polar dengan molekul polar (dipol -dipol)
Gaya dipol-dipol berlaku hanya untuk molekul yang bersifat polar.Molekul polar
memiliki dua kutub yaitu kutub positif (δ+) dan kutub negatif (δ-).Dipol-dipol ini
bersifat permanen akibat distribusi elektron yang tidak merata. Selanjutnya kedua
dipol ini akan saling tarik-menarik pada dipol yang berlawanan muatan dan akan
terjadi tolakan pada kutub yang sejenis. Berdasarkan fakta yang ada, gaya tarikmenarik ini akan lebih besar daripada gaya tolakannya. Sehingga terjadi gaya
tarik-menarik antar molekul. Inilah yang disebut gaya tarik-menarik dipol-dipol.
Gambar dibawah menunjukan proses terbentuknya gaya dipol-dipol.
Gaya dipol-dipol
Gambar 4. proses terbentuknya gaya dipol-dipol
B. Ikatan Hidrogen
Terdapat banyak unsur yang membentuk senyawa dengan hidrogen, disebut sebagai
“hidrida”. Jika kita memplotkan titik didih hidrida unsur golongan 4, kita akan menemukan
bahwa titik didih tersebut naik seiring dengan menurunnya letak unsur pada golongan.
Pada umumnya terdapat hubungan antara titik didih suatu senyawa dengan massa molekul
relatifnya. Titik didih akan naik jika massa molekul relatifnya juga naik. Selain itu,
kenaikan titik didih terjadi karena molekul memperoleh lebih banyak elektron, dan karena
itu kekuatan dispersi van der Walls menjadi lebih besar.
Jika kita mengulangi hal yang sama untuk hidrida golongan 5, 6, 7 sesuatu yang aneh
terjadi. Meskipun secara umum kecenderungannya sama persis dengan yang terjadi pada
golongan 4 (dengan alasan yang sama), titik didih hidrida unsur pertama pada tiap
golongan melonjak tinggi secara tidak normal.
Pada kasus NH3, H2O dan HF seharusnya terjadi penambahan gaya daya tarik
antarmolekul, yang secara signifikan memerlukan energi kalor untuk memutuskannya.
Gaya antarmolekul yang relatif kuat ini digambarkan dengan ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen merupakan suatu gaya tarik-menarik dipol-dipol karena melibatkan
molekul-molekul polar. Namun, ikatan hidrogen ini dibedakan dengan gaya tarik-menarik
dipol-dipol karena ikatannya sangat kuat yaitu sekitar 5-10 kali lebih besar. Ikatan
hidrogen terbentuk antara atom H dari suatu molekul polar dengan pasangan elektron
bebas yang dimiliki atom kecil yang sangat elektronegatif dari molekul polar lainnya.
Kekuatan ikatan hidrogen dapat dipahami karena atom H sendiri tidak memiliki kulit-kulit
elektron terdalam sehingga elektronnya dapat tertarik sangat kuat ke atom kecil yang
sangat elektronegatif tersebut. Hal ini menyebabkan inti atom H mampu mendekat dan
berinteraksi dengan pasangan elektron bebas dari atom tersebut.
Tabel 2. Keelektronegatifan unsur N, O, dan F.
Unsur
N
O
F
Kelektronegatifan
3,0
3,5
4,0
Tiga atom kecil yang sangat elektronegatif yang dapat membentuk ikatan hidrogen adalah
atom N, O, dan F. Ikatan hidrogennya dilambangkan dengan H····N, H····O, dan H····F.
H
F
H
H
F
H
N
H
N
H
H
F
H
H
N
H
Ikatan H····F antar molekul HF
H
H
Ikatan H····N antar molekul NH3
Hubungan kekuatan gaya antarmolekul dengan sifat fisik senyawa ( titik didih dan titik
lebur)
Jumlah elektron dalam suatu molekul berbanding lurus dengan massa molekulnya, oleh
karena itu kebolehpolaran/polarisabilitas suatu molekul semakin tinggi dengan
bertambahnya massa molekulnya. Kenaikan kebolehpolaran molekul menyebabkan
semakin mudahnya molekul tersebut membentuk dipol sesaat dan dipol induksian
sehingga gaya London semakin kuat.
Adanya gaya London antara molekul-molekul non polar menyebabkan pada waktu
peleburan dan pendidihan diperlukan sejumlah energi untuk memperbesar jarak antara
molekul-molekul nonpolar. Semakin kuat gaya London antara molekul-molekul, semakin
besar pula energi yang diperlukan untuk terjadinya peleburan dan pendidihan.
Pada dasarnya kekuatan gaya London dipengaruhi oleh mudah-tidaknya awan elektron
dalam molekul mengalami deformasi atau mudah tidaknya dipol sesaat dan dipol terimbas
terbentuk. Ada tiga faktor yang mempengaruhinya, yakni ukuran molekul, jumlah atom di
dalam molekul dan bentuk molekul.
 Ukuran molekul
Molekul dengan ukuran besar mempunyai awan elektron yang besar yang mudah
terdeformasi karena elektron-elektron terluarnya cenderung tidak terikat dengan baik.
Dengan demikian, dipol sesaat dan dipol terimbas semakin mudah terbentuk.
Akibatnya, gaya London akan lebih kuat dibandingkan molekul dengan ukuran lebih
kecil.
Semakin besar ukuran molekul, semakin besar kekuatan gaya London
 Jumlah atom di dalam molekul
Semakin banyak jumlah atom di dalam molekul, semakin banyak tempat yang tersedia
untuk terbentuknya dipol sesaat dan dipol terimbas. Dengan demikian, dipol sesaat
dan dipol terimbas semakin mudah terbentuk sehingga gaya London akan semakin
kuat.
Semakin banyak jumlah atom di dalam molekul, semakin besar kekuatan gaya
London
Berikut adalah titik didih dan titik lebur beberapa zat.
Tabel 1. Titik didih dan titik lebur beberapa Zat
Zat
Jlh. elektron
Ar (Mr)
He
Ne
Ar
Kr
Xe
H2
N2
O2
F2
I2
CH4
CF4
CCl4
CBr4
2
10
18
36
54
2
14
16
18
106
10
42
74
146
4,003
20,18
39,95
83,80
131,3
2,0160
28,0134
31,9988
37,9968
253,8090
16,0334
88,00
153,82
331,65
Titik lebur
(oC)
-270
-249
-189
-157
-112
-259
-210
-218
-220
114
-182
-184
-23,0
92
Titik didih
(oC)
-269
-246
-186
-152
-108
-252
-196
-183
-188
184
-162
- 129
76,8
190
Selain gaya dipol-dipol, dalam molekul polar juga terdapat gaya dispersi/gaya London.
Jika membandingkan molekul yang massa molekulnya berbeda jauh, gaya london bisa
lebih dominan. Sementara itu, jika massa molekulnya relatif sama, maka gaya dipol-dipol
memberikan pengaruh perbedaan yang signifikan terhadap titik didih. Pada HCl dan HBr
jika dimisalkan kedua senyawa tersebut hanya memiliki gaya dipol-dipol, maka titik didih
HCl>HBr karena HCl memiliki momen dipol yang besar daripada HBr. Tetapi secara
eksperimen menunjukkan bahwa titik didih HBr>HCl. Hal ini menunjukkan bahwa ada
gaya lain yang bekerja pada antarmolekul itu. Gaya yang lain ini berhubungan dengan
banyaknya elektron yang ada pada molekul itu. Gaya yang berhubungan dengan jumlah
elektron atau massa molekul suatu zat adalah gaya London. Jadi dalam molekul-molekul
yang bersifat polar, selain terjadi gaya dipol-dipol juga terjadi gaya London. Begitu pula
molekul polar dengan molekul nonpolar, selain terjadi gaya dipol-dipol induksian juga
terjadi gaya London.
Latihan soal
A. Soal Obyektif
1. Gaya yang terjadi antarmolekul polar disebut....
A. gravitasi
D. elektrostatik
B. London
E. induksi
C. potensial
2. Titik didih H2O lebih besar daripada titik didih H2S. Hal ini disebabkan antarmolekul
air membentuk ikatan....
A. oksigen
D. ion
B. hidrogen
E. kovalen
C. polar
3. Ikatan antar atom H dan O dalam molekul air disebut ikatan...
A. ion
D. van der waals
B. kovalen
E. oksigen
C. hidrogen
4. Hidrogen yang digunakan sebagai bahan bakar adalah hidrogen cair. Hidrogen cair
terbentuk karena adanya...
A. gravitasi
D. elektrostatik
B. London
E. Induksi
C. potensial
5. Iodin dapat berwujud padatan, yang mudah menyublim. Ini disebabkan gaya antar
molekulnya sangat lemah. Gaya yang terjadi antar molekul iodin disebut gaya...
A. ion
D. van der waals
B. kovalen
E. Oksigen
C. hidrogen
6. Ikatan antar molekul paling lemah terjadi pada interaksi molekul-molekul ...
A. CH4
D. NH3
B. HCl
E. C2H5OH
C. H2O
7. Senyawa alkana yang memiliki titik didih paling rendah adalah...
A. etana
D. n-butana
B. metana
E. 2-metil butana
C. propana
8. Molekul-molekul berikut ini dapat membentuk gaya antarmolekul. Gaya antarmolekul
yang paling kuat adalah....
A. HF dan HCl
D. HCl dan H2
B. HF dan HI
E. H2 dan Cl2
C. HCl dan Cl2
9. Antar molekul diatomik dapat membentuk gaya antarmolekul karena adanya gaya
London. Sesuai dengan faktor-faktor yang mempengaruhi gaya london, antarmolekul
diatomik berikut yang memiliki gaya Van der Waals paling kuat adalah…
A. H2 dan N2
D. N2 dan O2
B. N2 dan Cl2
E. Cl2 dan O2
C. H2 dan Cl2
10. Jika diketahui Ar H=1; C=12; N=14; O=16; F=19; Mg=24; dan S=32, manakah
senyawa berikut ini yang mempunyai titik didih paling tinggi ?
A. N20
D. MgO
B. C3H8
E. SO2
C. HF
B. Soal Essay
1. Tentukan jenis interaksi antar molekul H2S
2. Tentukan jenis interaksi antar molekul O2
3. Tentukan jenis interaksi antar molekul NaCl
4. Tentukan jenis interaksi antar molekul H2O
5. Jelaskan bagaimana pengaruh gaya antar molekul terhadap titik didih suatu senyawa
yang memiliki Mr yang sama tetapi titik didihnya berbeda?
Download