bab 3 ikatan_kimia_dan_sifat_air

Interaksi Intramolekul dan Antarmolekul, Konsekuensi Makroskopik Molekul Air

Interaksi Intramolekul dan Antarmolekul, Konsekuensi Makroskopik Molekul Air

Sumber: Suchoki Bab 6, 7, dan 8

Created by: BAFCreated by: BAFDepartemen Kimia FMIPA IPB

Dept. Kimia FMIPA IPB

Ikhtisar

Surfaktan Sabun dan Detergen

Gaya Antarmolekul dan Kelarutan

Kepolaran Molekul

Jenis Ikatan

Lambang Titik Lewis

Keunikan Molekul Air

1. LAMBANG TITIKLEWIS

Elektron yang menempati kulit terluar menentukan sifat-sifat kimia atom, termasuk kemampuannya membentuk ikatan kimia.

Struktur elektron-titik atau disebut juga lambang titik Lewis menggambarkan elektron valensi sebagai titik di sekeliling lambang atom.

Karena itu, elektron tersebut dinamai elektron valensi (Latin: valentia, “kekuatan”), dan kulit yang ditempatinya disebut kulit valensi.

Gilbert Newton Lewis

1. LAMBANG TITIK LEWIS

elektron tak berpasangan

elektron berpasangan/elektron non-ikatan

2. JENIS IKATAN

Atom elektronegatif dapat mengambil elektron membentuk anion.

Ikatan Ionik

Li + F Li+ F -

1s22s1 1s22s22p5 1s2 1s22s22p6

[He] [Ne]

Li Li+ + e

e + F F -

F -Li+ + Li+ F -

Ikatan ionik dapat terjadi antara kation dan anion.

2. JENIS IKATAN

Ikatan kovalen terbentuk karena pemakaian-

bersama (sharing) elektron.

F F+

7e 7eF F

8e 8e

Ikatan Kovalen

Ikatan Kovalen

Struktur Lewis air

8eH HO+ + OH H O HHatau

2e 2e

Ikatan kovalen tunggal

Ikatan Kovalen

Ikatan rangkap – 2 atom menggunakan 2 atau lebih pasangan elektron bersama-sama.

atauO C O

8e 8e8eIkatan rangkap 2

O C O

Ikatan rangkap 2

N N

Ikatan rangkap 3

N N8e 8e

Ikatan rangkap 3

atau

Aturan oktet

Ikatan Kovalen

Ikatan Kovalen Polar

Ikatan kovalen polar terjadi karena tidak meratanya pemakaian-bersama elektron. Elektron berada lebih dekat ke salah satu atom.

H F

Daerahkaya elektron

Daerahmiskin elektron

Keelektronegatifan: kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatan kimia.

Ikatan Kovalen Polar

Klasifikasi ikatan berdasarkan perbedaan keelektronegatifan

Perbedaan Tipe Ikatan

0 Kovalen>1,7 Ionik

Antara 0 dan 1,7 Kovalen Polar

Ikatan Kovalen Polar

3. KEPOLARAN MOLEKUL

Molekul triatomik dst. bentuk molekul turut memengaruhi kepolaran.

Pada molekul diatomik, kepolaran molekul = kepolaran ikatan.

Contoh: H2, O2, N2 molekul nonpolar

HF, HCl, ClF molekul polar

NONPOLAR POLAR

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Molekul polar seperti air dipol (dwikutub) Tarik-menarik terjadi antarmuatan berlawanan dalam dipol. Gaya antarmolekul air ini disebut gaya dipol-dipol (ikatan hidrogen). 20x lebih lemah daripada ikatan kovalen intramolekul air.

Kekuatan ikatan hidrogen antarmolekul etanol ~ molekul air. Etanol larut takhingga dalam air.

Etanol AirEtanol-Air

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Kekuatan ikatan hidrogen antarmolekul sukrosa > molekul air. Ikatan hidrogen ini harus diputus terlebih dulu oleh molekul air. Sukrosa larut terbatas dalam air kelarutan = 200 g/100 mL air

Sukrosa

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Berbeda dari etanol dan sukrosa, natrium klorida mengion dalam air. Kristal NaCl larut dalam air dengan membentuk gaya antarmolekul lain,

yaitu gaya ion-dipol. Kekuatan gaya ion-dipol > dipol-dipol NaCl sangat larut dalam air.

Molekul nonpolar seperti oksigen sedikit larut dalam air kelarutan = 0,004 g/100 mL air (bdk. sukrosa)

Pelarutan terjadi karena molekul air yang polar dapat menginduksi terbentuknya dipol pada molekul oksigen.

Gaya tarik-menarik lemah terbentuk gaya dipol-dipol terinduksi

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Dipol terinduksi juga dapat terbentuk antaratom atau di antara molekul-molekul nonpolar.

Gaya tarik-menarik sangat lemah terbentuk gaya dipol terinduksi-

dipol terinduksi (gaya London).

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Molekul yang lebih besar lebih mudah membentuk dipol terinduksi.

Sifat ‘antilengket’ Teflon antara lain karena atom fluorin penyusun Teflon berukuran kecil sehingga sangat lemah membentuk gaya London dengan bahan lain.

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

Secara umum, molekul polar larut baik dalam pelarut polar melalui gaya ion-dipol atau

dipol-dipol. molekul nonpolar larut baik dalam pelarut nonpolar melalui gaya dipol

terinduksi-dipol terinduksi. molekul nonpolar sukar larut dalam pelarut nonpolar dan terjadi melalui

gaya dipol-dipol terinduksi.

Kaidah ‘like dissolves like’

4. GAYA ANTARMOLEKUL DAN KELARUTAN

5. SURFAKTAN: SABUN DAN DETERGEN

Debu dan kotoran yang melekat di pakaian sebagian besar nonpolar sukar dibilas dengan air.

Pelarut nonpolar seperti turpentin (pengencer cat) dan trikloroetana (bahan ‘pembersih kering’) dapat digunakan untuk membersihkan.

Alternatif yang lebih mudah, kotoran dibersihkan dengan menambahkan sabun atau detergen ke dalam air.

Kedua zat ini tergolong bahan-aktif permukaan (surface active agent, surfaktan).

natrium dodesil sulfat

natrium dodesil benzenasulfonat

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO

O Na+

polar,hidrofilik

nonpolar, lipofilik

SABUN:

DETERGEN:

Di dalam air, surfaktan membentuk agregat yang disebut misel:

(2) Ujung hidrofilik membentuk “permukaan negatif” misel sehingga misel

saling bertolakan dan mencegah kotoran bergabung kembali.

(1) Rantai lipofilik mengarah ke pusat misel, mengemulsi kotoran.

Surfaktan juga bekerja dengan menurunkan tegangan permukaan air.

Tegangan permukaan: elastisitas pada permukaan cairan yang disebabkan oleh ketidakseimbangan gaya antarmolekul.

Molekul-molekul surfaktan menjajarkan diri di permukaan air dengan ekor nonpolar menjauhi polaritas air. Akibat penataan ini, tegangan permukaan air tergganggu, ketersebaran dan daya bersih air meningkat.

Bahan pelunak-air seperti Na2CO3 akan mengendapkan ion sadah menjadi

garam karbonatnya.

Dalam air sadah (hard water), sabun terendapkan sebagai kompleks dgn ion Ca2+, Mg2+, dan Fe2+ dalam air sadah, sementara detergen tidak.

Air sadah juga dapat dilunakkan dengan mengalirkannya melalui resin

penukar-ion yang akan menukar ion sadah dengan ion Na+ dalam resin.

6. KEUNIKAN MOLEKUL AIR

Molekul air membentuk struktur kristalin terbuka dalam es.

Karena itu, air memuai ketika membeku

Permukaan es tetap basah dan licin bahkan pada suhu << titik bekunya.

Air paling rapat pada 4 oC.

- Struktur kristalin terbuka pada es tidak runtuh seketika saat es meleleh.

- Antara 0 dan 4 oC, penyusutan karena runtuhnya kristal es > pemuaian akibat meningkatnya pergerakan molekul air.

- Di atas 4 oC, pemuaian melampaui penyusutan karena sebagian besar kristal es telah runtuh.

Rapatan maksimum3,98 0C

6. KEUNIKAN MOLEKUL AIR

Anomali air ini menyebabkan- Es mengapung di permukaan air

6. KEUNIKAN MOLEKUL AIR

- Organisme air tetap hidup di musim dingin, karena akan terjadi pembalikan

massa air (upwelling), dan pembekuan air berlangsung dari permukaan ke dasar, bukan sebaliknya.

Perlu banyak energi untuk mengubah suhu air cair.

BahanKalor jenis

(J/goC)Amonia, NH3 4,70Air cair, H2O 4,184Etilena glikol, C2H6O2 (antibeku)

2,42

Es, H2O 2,01Uap air, H2O 2,0Aluminium, Al 0,90Besi, Fe 0,451Perak, Ag 0,24Emas, Au 0,13

- Karena kalor jenis air yang tinggi, arus laut dapat menyebarkan kalor dari daerah khatulistiwa ke daerah kutub.