Pintar Pelajaran Gaya London, Gaya Tarik Dipol-Dipol, Antar Molekul, Ikatan Hidrogen, Pengertian, Teladan Soal, Pembahasan, Kimia

Kemampuan menarik yang dimiliki suatu elektron disebut dengan gaya tarik-menarik. Adanya gaya tarik-menarik ini memungkinkan terjadinya suatu ikatan. Ikatan kimia terjadi lantaran adanya kecenderungan atom untuk memenuhi rumus duplet dan oktet dalam konfigurasi elektronnya. Kecenderungan ini menimbulkan atom mempunyai kemampuan yang berbeda dalam menarik elektron.

Elektronegativitas yakni istilah yang dipakai untuk menjelaskan daya tarik-menarik atom pada elektron dalam suatu ikatan. Bagaimanakah gaya tarik-menarik itu timbul? Suatu atom sanggup membentuk molekul atau ion lantaran adanya sifat elektronegativitas atau daya atom menarik elektron. Daya tarik-menarik timbul lantaran adanya perbedaan elektronegativitas pada suatu atom. Elektron yang berperan dalam hal ini yakni elektron pada kulit terluar (elektron valensi). Perhatikan Gambar 1. ini.

Gambar 1. Ikatan antara atom H dan Cl.

Pada molekul HCl, atom hidrogen mempunyai satu elektron pada kulit terluar, sehingga cenderung memenuhi rumus duplet, yaitu dengan mencari 1 elektron lagi supaya genap menjadi dua. Di sisi lain, Cl mempunyai 7 elektron pada kulit terluar dan cenderung memenuhi rumus oktet dengan mencari 1 elektron lagi supaya genap menjadi delapan. Karena atom H gres mempunyai 1 elektron, sementara atom Cl kekurangan 1 elektron, maka ketika jarak antara keduanya dekat, akan terjadi tarik-menarik dan terbentuklah ikatan.

Gambar 2. Molekul HCl.

Perbedaan jumlah elektron pada atom H dan Cl menimbulkan atom Cl mempunyai elektronegativitas yang lebih tinggi lantaran jumlah elektron disekitar Cl lebih banyak. Jadi, pasangan elektron yang tersebar di antara atom H dan Cl tidak terbagi merata. Sisi atom Cl yang lebih negatif menimbulkan atom H menjadi sisi positif dan atom Cl menjadi sisi negatifnya. Sisi positif dinotasikan sebagai δ+ yang menyatakan sebagian muatan positif dan sisi negatif dinotasikan δ- dengan yang menyatakan sebagian muatan negatif.

Dalam molekul, muatan positif dan negatif yang sama dipisahkan oleh jarak yang memperlihatkan suatu dipol. Perbedaan keelektronegatifan yang besar antar atom akan membentuk molekul yang bersifat polar. Sebaliknya, apabila perbedaan keelektronegatifan antar atom kecil atau nol, maka molekul yang terbentuk bersifat non polar.

Terdapat 3 jenis gaya tarik menarik antar molekul, yaitu gaya London, gaya tarik dipol-dipol dan gaya yang ditimbulkan oleh ikatan hidrogen. Semuanya akan kita bahas satu persatu.

1. Gaya London

Elektron pada suatu atom mengalami pergerakan dalam orbital. Pergerakan atau perpindahan elektron pada suatu atom sanggup menimbulkan tidak meratanya kepadatan elektron pada atom, sehingga atom tersebut mempunyai satu sisi dipol dengan muatan lebih negatif dibandingkan sisi yang lain. Pergerakan ini menimbulkan dipol sesaat. Gambar 3. menggambarkan perbedaan sebaran elektron pada orbital normal dan orbital yang mengalami dipol sesaat. Adanya dipol sesaat menimbulkan molekul yang bersifat non-polar menjadi bersifat agak polar.

Gambar 3. (a) keadaan normal, sebaran muatan simetris, (b) terjadinya dipol sesaat.

Gaya London yakni gaya tarik lemah yang disebabkan oleh adanya dipol imbasan sesaat.

Dipol sesaat pada suatu atom sanggup mengimbas atom yang berada di sekitarnya sehingga terjadilah dipol terimbas yang menimbulkan gaya tarik-menarik antara dipol sesaat dengan dipol terimbas. Gaya ini yang disebut sebagai Gaya London.

Gambar 4. Terjadinya dipol terimbas.

Lantas bagaimana Gaya London mempengaruhi sifat fisis molekul ?

Pergerakan elektron yang menimbulkan dipol sesaat dalam suatu molekul akan bertambah besar apabila molekul tersebut mempunyai jumlah elektron yang semakin besar pula. Pergerakan elektron yang menimbulkan dipol sesaat dalam suatu molekul disebut polarisabilitas. Jumlah elektron yang besar berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) molekul tersebut, sehingga semakin besar Mr suatu molekul, maka semakin besar polarisabilitasnya dan semakin besar pula Gaya Londonnya. Mudahnya suatu atom untuk membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas. Perhatikan pola soal berikut untuk memahami kaitan jumlah elektron dengan Mr dan bentuk molekul.

Contoh Soal Gaya London :

Urutkan kekuatan Gaya London dari molekul di bawah ini:

a. H₂ (Ar H = 1)  

b. O₂ (Ar O = 16) 

c. N₂ (Ar N = 14)

d. Br₂ (Ar Br = 80)

e. F₂ (Ar F = 19)

Jawaban :

Semakin besar Mr suatu mulekul, semakin besar pula gaya London-nya. Urutan kekuatan gaya London dari molekul yakni H₂ < N₂ < O₂ < F₂ < Br₂ lantaran M_r Br₂ > Mr F₂ > M_r O₂ > M_r N₂ > M_r H₂.

Bagaimana perbandingan Gaya London antara 2 molekul yang mempunyai Mr yang sama? Molekul dengan struktur panjang mempunyai kemungkinan lebih besar untuk mengalami dipol sesaat atau lebih gampang mengalami polarisabilitas. Hal ini dikarenakan molekul dengan struktur panjang mempunyai bidang yang lebih luas kalau dibandingkan dengan molekul yang mempunyai struktur lebih rapat dan kecil. Neopentana dan normal pentana merupakan pola 2 molekul dengan Mr sama. 

Gambar 5. (a) bentuk molekul neopentana (b) bentuk molekul normal pentana.

Lihatlah Gambar 5(a) dan 5(b) untuk mengetahui bentuk molekulnya. Molekul dengan struktur panjang gampang mengalami polarisasi dibandingkan molekul dengan struktur yang rapat dan kecil.

2. Gaya Tarik Dipol-dipol

Gaya London terjadi pada molekul non polar. Lantas bagaimana gaya tarik yang terjadi pada molekul polar? Molekul polar mempunyai sebaran elektron yang tidak merata dikarenakan perbedaan keelektronegatifannya yang besar. Perbedaaan keelektronegatifan ini menimbulkan suatu atom terbagi menjadi dua muatan (dipol), satu ujung mempunyai 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. Perhatikan gaya tarik dipol-dipol pada molekul polar HCl berikut.

Gambar 6.Gaya dipol-dipol pada molekul HCl.

Gaya tarik ini menimbulkan molekul mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi. Kekuatan gaya tarik dipol-dipol ini lebih besar lengan berkuasa dibandingkan dengan Gaya London pada molekul non-polar. Tabel 1.memberikan perbedaan sifat fisis antara molekul polar dan non-polar.

Tabel 1. Perbedaan Sifat Fisis Molekul Polar dan Non-Polar

Kepolaran	Molekul	Mr	Titik leleh	Titik didih
non-polar	normal butana	58	-138,4	-0,5
polar	aseton	58	-95,4	56,2
Sumber : Mulyono, 2006, hlm. 51 & 85

Gaya tarik-menarik antar molekul, yaitu Gaya London dan gaya tarik dipol-dipol bergabung untuk mengadakan ikatan antarmolekul. Gabungan kedua gaya ini disebut sebagai Gaya Van der Walls. Gabungan dua gaya tarik-menarik, yaitu Gaya London dan gaya tarik dipol-dipol disebut sebagai Gaya Van der Walls

3. Ikatan Hidrogen

Apabila kita perhatikan keelektronegatifan dari unsur H₂O, HF, dan NH₃, atom H mempunyai sifat sangat positif, sedangkan atom O, F, dan N mempunyai sifat sangat negatif. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini menimbulkan atom H terikat besar lengan berkuasa pada atom O, F dan N. Ikatan ini yang disebut sebagai ikatan hidrogen. Perhatikan data Mr dan perbedaan keelektronegatifan dari beberapa molekul pada Tabel 2. di bawah ini.

Tabel 2. Mr dan Perbedaan Elektronegativitas Beberapa Molekul

Senyawa	Mr	Perbedaan Keelektronegatifan (eV)
HF	20	2,8
HCl	36,5	1,0
HBr	81	0,8
HI	128	0,5

Bandingkan elektronegativitas unsur-unsur dalam satu golongan, ibarat yang tertulis pada Tabel 2. Tabel ini memperlihatkan bahwa dalam satu golongan, yakni golongan VIIA, kemampuan menarik dari atom H lebih efektif pada unsur dengan Mr yang lebih kecil, lantaran perbedaan elektronegativitasnya yang tinggi. Padahal secara teoritis, semakin besar Mr semakin besar pula elektronegativitasnya. Mengapa bisa demikian? Kasus penyimpangan tersebut disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen. Gaya yang dihasilkan oleh ikatan hidrogen lebih besar lengan berkuasa dibandingkan Gaya Van der Walls. Pada unsur-unsur golongan VII dalam Tabel 2. terbentuk ikatan hidrogen yang besar lengan berkuasa dan menimbulkan penyimpangan sifat fisis pada molekul sehingga molekul dengan ikatan hidrogen mempunyai titik didih yang relatif tinggi.

Sebelum membahas lanjut wacana ikatan hidrogen, diskusikanlah dahulu permasalahan wacana gaya antar molekul berikut.

Perhatikan baik-baik titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA pada Gambar 7. 

Gambar 7. Grafik korelasi antara titik didih dengan molekul berikatan hidrogen (senyawa hidrida unsur golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA).

Gaya yang memengaruhi titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA yakni Gaya Van der Walls. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, unsur mempunyai Gaya Van der Walls yang semakin bertambah sebanding dengan bertambah besarnya Mr. Sebagai akhir 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 mempunyai titik didih yang berbeda jauh dengan senyawa hidrida yang lain. Mengapa demikian? Diskusikan jawabannya.

4. Pengaruh Gaya Antar Molekul terhadap Sifat Fisis Senyawa

Gaya tarik-menarik antara muatan positif dari dipol yang satu dengan muatan negatif dari dipol yang lain akan memilih sifat fisis molekul, ibarat titik didih dan titik beku. Gaya tarik-menarik juga memilih bagaimana wujud suatu molekul, apakah berupa padatan, cair atau uap. Gaya tarik-menarik yang besar antaratom memungkinkan molekul pada suhu tertentu berbentuk padatan. Pada keadaan gas, molekul bangkit sendiri dan tidak ada gaya tarik-menarik antarmolekul. Pada keadaan cair, akan dibutuhkan lebih sedikit gaya tarik-menarik antarmolekul dibandingkan keadaan padatnya.

Perubahan bentuk molekul padatan menjadi cair memerlukan energi yang besar untuk mengimbangi gaya tarik-menarik tersebut. Energi ini ditunjukkan dengan titik cair (titik leleh) molekul. Begitu pula untuk menguapkan molekul yang berupa cairan, diharapkan energi yang ditunjukkan dengan titik didih. Maka, apabila gaya tarik antarmolekul besar, semakin besar pula titik didihnya. Titik beku memperlihatkan besarnya energi yang dibutuhkan molekul untuk berikatan. Besarnya titik beku sebanding dengan gaya yang terjadi antar molekulnya. Perhatikan pola soal berikut supaya kalian lebih paham.

Contoh Soal Gaya Antar Molekul :

Tentukan wujud molekul di bawah ini dengan melihat sifat fisisnya.

Molekul	H2	N2	O2	Cl2
Mr	2	28	32	71
Titik didih	-235	-196	-183	-35

Penyelesaian :

Wujud molekulnya

Molekul	H2	N2	O2	Cl2
Mr	2	28	32	71
Titik didih	-235	-196	-183	-35
Wujud molekul	Gas	Gas	Gas	Gas

Anda kini sudah mengetahui Gaya London dan Gaya Tarik Dipol-dipol. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.