gaya antar molekul

BENTUK MOLEKULDAN

GAYA ANTAR MOLEKUL

1

2

Standar Kompetensi

Memahami Struktur atom untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur,

struktur molekul dan sifat-sifat senyawa.

3

Kompetensi dasar

1.2 Menjelaskan teori jumlah pasangan elektron disekitar inti atom dan teori hibridasi untuk meramalkan bentuk molekul

•

INDIKATOR1.Menentukan bentuk molekul berdasarkan teori pasangan elektron (VSEPR = valence shell electron pair repulsion) dan Domain elektron

2. Menentukan bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi

4

Kompetensi dasar

1 . 3 Menjelaskan gaya antar molekul

INDIKATOR1. Menjelaskan perbedaan gaya van der Waals, gaya London, dan ikatan Hidrogen

2. Menjelaskan perbedaan sifat fisik (titik didih, titik beku) antara senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen dan senyawa yang tidak mempunyai ikatan hidrogen

3. Menjelaskan perbedaan sifat fisik (titik didih, titik beku) berdasarkan perbedaan gaya antar molekul.

5

GAYA ANTAR MOLEKULGaya antar molekul adalah gaya yang dihasilkan dari interaksi antar senyawa ( senyawa molekul maupun senyawa ion ).

Gaya-gaya antar molekul :

1. Gaya elektrostatik pada senyawa ion

2. Gaya antar dipol – dipol pada senyawa kovalena. Ikatan hidrogen, terjadi pada senyawa kovalen

polar terutama antara atom H dengan F , O , N

b. Gaya van der Walls, terjadi :

a. Antar molekul kovalen polar b. Antar molekul kovalen polar dengan molekul kovalen non polar ( gaya induksi ) c. Antar molekul kovalen non polar dikenal dengan nama gaya London ( gaya dispersi )

GAYA ELEKTROSTATIKDalam senyawa ion, suatu ion positif akan dikelilingi oleh sejumlah ion negatif, demikian pula sebaliknya. Ikatan ion (+) dan ion (-) ini membentuk pola/struktur teratur yang disebut struktur kristal. Susunan partikel-partikel dalam kristal disebut kisi kristal. Kisi kristal mempunyai pola tertentu yang merupakan pengulangan dari bagian-bagian yang disebut unit sel.Inilah penyebab mengapa senyawa ion fasenya padat. ( simak struktur kristal NaCl dari buku )

6

Penjelasan tersebut diharap dapat memudahkan kita untuk memahami sifat fisis senyawa ion berikut :

1. Berupa padatan pada suhu kamar.

Hal ini dikarenakan adanya gaya elektrostatik yang kuat antar ion (+) dan ion (-) yang menyebabkan posisi ion-ion dalam kisi kristal bersifat tetap.

7

2. Bersifat keras tetapi rapuh

Struktur kristal senyawa ion dapat digambarkan sebagai lapisan-lapisan yang mengandung ion (-) dan ion (+) yang terikat oleh gaya elektrostatis yang kuat ke segala arah. Hal ini memberikan sifat keras pada kristal tersebut. Akan tetapi bila diberi gaya dari luar, maka lapisan-lapisan dalam kristal akan bergeser. Ion-ion sejenis dapat berada satu diatas lainnya sehingga tolak menolak dan terjadi pemisahan, kristal akan hancur sehingga disebut RAPUH.

8

3. Mempunyai titik leleh dan titik didih yang tinggi. Ion-ion (-) dan (+) dalam kristal senyawa ion terikat oleh gaya elektrostatis yang kuat sehingga tidak bebas bergerak. Hanya pada suhu tinggi ion-ion ini dapat memperoleh energi kinetik yang cukup untuk mengatasi gaya elektrostatik tersebut. Contoh, senyawa NaCl mempunyai titik leleh 8010 C dan titik didih 14650 C

9

4. Larut dalam pelarut air, tetapi umumnya tidak larut dalam pelarut organik. Secara umum, larutan akan terbentuk bila zat terlarut dan zat pelarut mempunyai kepolaran yang sama. Senyawa ion dapat larut dalam air karena air bersifat polar. Kepolaran air dapat mengatasi gaya elektrostatik dalam senyawa ion sehingga terjadi pemisahan ion-ion atau pelarutan.

10

5. Tidak menghantar listrik dalam fase padat, tetapi menghantar listrik pada fase cair/lelehan atau larutan(dlm air). Suatu zat dapat menghantar listrik jika terdapat ion-ion atau elektron-elektron yang dapat bergerak bebas membawa muatan listrik. Dalam fase padat, ion-ion tidak dapat bergerak bebas sedangkan dalam fase cair/lelehan atau larutan dalam air, ion-ion dapat bergerak bebas.

11

12

Ikatan Hidrogen1. Terbentuk dari gaya antar dipol dari senyawa kovalen polar yang memiliki perbedaan keelektronegatifan besar.2. Terjadi pada senyawa yang mengandung hidrogen yang terikat pada atom yang sangat elektronegatif (F, O atau

N)3. Perbedaan keelektronegatifan yang tinggi menghasilkan dipol + dan - yang besar, maka terbentuk gaya elektrostatik antar molekul yang sangat besar.

Ikatan hidrogen dilambangkan dengan garis putus-putus

Ikatan hidrogen dapat juga terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki gugus ;-NH2 (amina), -COH(aldehid) , -COOH (asam karboksilat) , -OH (alkohol)

Ikatan hidrogen mempengaruhi titik didih suatu senyawa. Titik didih senyawa dipengaruhi oleh :1. Massa molekul relatif (Mr)2. Gaya antar molekul

13

Massa molekul relatif (Mr)Umumnya , semakin besar Mr suatu senyawa , semakin tinggi titik didihnya.Hal ini terjadi karena proses pemisahan/perenggangan antar molekul dari wujud cair ke gas memerlukan energi yang besar. Hal ini berbeda pada senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen.HF yang mempunyai Mr dari Mr HCl, HBr , HI ternyata mempunyai titik didih yang lebih besar dari HCl, HBr, HI.

14

Gaya antar molekulSemakin kuat gaya antar molekul, titik didihnya semakin tinggi.Untuk dapat merenggangkan dan memutuskan gaya antar molekul diperlukan energi yang besar. Jika gaya antar molekul lemah, titik didihnya juga rendah sehingga dengan energi yang kecil pun, ikatannya dapat diputuskan dengan mudah.

15

Tabel hubungan Massa molekul relatif (Mr), perbedaan keelektronegatifan dan Titik didih.

16

SENYAWA Mr PERBEDAAN KEELEKTRONEGATIFAN

TITIK DIDIH (0 C)

HF 20 1,9 + 19,7

HCl 36,5 0,8 - 85,1

HBr 81 0,7 - 66,8

HI 128 0,1 - 35,4

Pada awal abad ke-20, ahli fisika Belanda Johannes van der Waals (1837 – 1923) meneliti interaksi senyawa nonpolar dan senyawa polar yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Pengamatan van der Waals menunjukkan interaksi antar molekul tersebut menghasilkan suatu gaya antar molekul yang lemah. Gaya ini dikenal sebagai gaya van der Waals.

17

Gaya van der Waals dapat terjadi dalam3 bentuk.1. Antar molekul kovalen polar (memiliki dipol) 2. Antar molekul kovalen polar (memiliki dipol) dengan molekul kovalen non polar ( tidak memiliki dipol) disebut gaya induksi.3. Antar molekul kovalen non polar dikenal dengan nama gaya London (gaya dispersi)

18

19

Gaya Dipol-dipol Antar molekul kovalen polar

- Terjadi pada senyawa polar yang tidak memiliki ikatan hidrogen, seperti HCl, HBr, HI atau senyawa nonpolar yang memiliki sedikit perbedaan keelektronegatifan. - Gaya van der Waals terjadi antar dipol + dan – yang tertarik satu sama lainnya secara teratur. Zat yang memiliki gaya van der Waals teratur biasanya berwujud padat sedangkan yang tidak teratur biasanya berwujud cair.

Gaya DIPOL – NON DIPOL terjadi antar molekul kovalen polar dengan molekul kovalen non polar. ( molekul yang memiliki dipol dengan molekul yang tidak memiliki dipol) gaya ini dikenal sebagai GAYA INDUKSI. Gaya induksi terjadi karena ujung molekul yang bermuatan ( dipol ) menginduksi awan elektron molekul yang tidak memiliki dipol .

20

Akibatnya molekul yang tidak memiliki dipol terinduksi dan membentuk DIPOL TERIMBAS (agar berbeda dengan istilah DIPOL SESAAT pada gaya London).

Setelah terbentuk dipol terimbas, maka terjadi ikatan antara dipol dengan dipol terimbas.

21

Salah satu contoh molekul yang mempunyai dipol dan dapat berikatan dengan molekul yang tidak memiliki dipol adalah gas oksigen – air, dimana oksigen yang tidak memiliki dipol dapat larut dalam air yang mempunyai dipol. Contoh lain : - HCl dengan aseton ( CH3COCH3 ) - gas CO2 dalam air- HF dengan CCl4

22

Gaya antar molekul secara kolektif disebut gaya van der Waals, namun ada kebiasaan melakukan pembedaan yang tujuannya untuk memperjelas gaya antar molekul suatu zat. Istilah gaya London ( gaya dispersi ) digunakan jika gaya antar molekul itulah satu-satunya, yaitu untuk zat-zat yang nonpolar, misalnya : gas mulia, gas H2 , gas N2 , gas O2 , gas Br2 , gas I2 , gas CH4 .

23

Gaya Dispersi ( dispersion force ) : gaya tarik menarik yang timbul sebagai hasil dipol – dipol yang terinduksi sementara dalam atom atau molekul.Gaya dispersi terdapat pada semua senyawa, baik senyawa polar maupun non polar. Gaya dispersi biasanya meningkat dengan meningkatnya Mr, karena molekul yang Mr nya besar cenderung memiliki elektron yg banyak. 24

24

Gaya London ( gaya dispersi )Fritz London(1900 – 1954) fisikawan Amerika kelahiran Jerman pada th 1928 mengemukakan gaya antar molekul yang disebut gaya London.

- Merupakan gaya antar molekul dipol sesaat yang disebut juga sebagai gaya dispersi

-Terbentuk karena elektron-elektron dalam atom/molekul dapat bergerak, menyebabkan molekul non polar menjadi polar sehingga terbentuk dipol sesaat. Kemudian dipol sesaat tadi menginduksi awan elektron molekul lain.

Aplikasi gaya antar molekul dalam kehidupan sehari-hari.1. adanya gaya London , jika didinginkan dalam tabung dengan tekanan besar, gas-gas N2 , H2 , He , O2 , dapat berwujud cair ( dapat membuat LPG).2. dengan adanya gaya van der Waals dipol-non dipol , dapat membuat minuman soft drink, dimana gas CO2 larut dalam air ; ikan-ikan dapat hidup karena gas O2 dapat larut dalam air.

26

LATIHAN SOAL 1. Namakan jenis-jenis gaya antarmolekul yang ada antara molekul-molekul dalam tiap spesi ini a. LiF b. CH4 c. SO2

2. Jenis gaya antarmolekul apa yang terdapat antara pasangan-pasangan senyawa ini ? a. HBr dan H2S b. Cl2 dan CBr4

c. I2 dan NO3- d. NH3 dan

C6H6

3. Manakah diantara spesi berikut yang dapat membentuk ikatan Hidrogen dengan air ? a. CH3OCH3 b. CH4 c. F-

d. HCOOH e. Na+

27

JAWABAN : 1. a. LiF b. CH4 c. SO2

LiF : merupakan senyawa ion, maka jenis gaya antar molekul antara molekul LiF adalah gaya elektrostatik

CH4 : merupakan senyawa kovalen non polar, maka jenis gaya antar molekul CH4 adalah gaya London

SO2 : merupakan senyawa kovalen polar, maka jenis gaya antar molekul SO2 adalah :1. gaya elektrostatik antar dipol – dipol2. gaya dispersi/London antara molekul

28

2. a. HBr dan H2S b. Cl2 dan CBr4

c. I2 dan NO3- d. NH3 dan

C6H6 a. Senyawa HBr dan H2S keduanya molekul polar sehingga gaya antar molekul yang terjadi adalah dipol – dipol. Terdapat pula gaya dispersi/London antar molekul.b. Senyawa Cl2 dan CBr4 keduanya molekul non polar sehingga gaya antar molekul yang terjadi hanya gaya dispersi/London antar molekul-molekul tsb.c. I2 : non polar sehingga gaya antara molekul I2 dan ion NO3

- adalah gaya ion – dipol terinduksi ( dipol terimbas) dan gaya dispersi/London.d. NH3 : polar dan C6H6 : non polar, maka gaya antar molekul yang terjadi adalah gaya dipol – dipol terinduksi/terimbas dan gaya dispersi/London.

29

Apakah senyawa tsb berikatan Hidrogen dengn air ? a. CH3OCH3 b. CH4 c. F-

d. HCOOH e. Na+

Syarat agar ikatan Hidrogen terbentuk, satu atom Hharus terikat pada salah satu unsur F – O – N.

maka tidak akan terdapat ikatan Hidrogen dalam Na+ dan CH4 karena tidak memenuhi syarat diatas.

Jadi hanya F- , CH3OCH3 dan HCOOH yang dapat membentuk ikatan Hidrogen dalam air.

30

31

Sifat-sifat Larutan

1. Difusi : Merupakan proses pencampuran yang spontan suatu materi yang dihasilkan dari pergerakan acak molekul-molekul

32

2. Viskositas (kekentalan) : Hambatan untuk mengalir.

- Makin besar viskositas, makin lambat aliran cairan.

- Viskositas biasanya turun dengan meningkatnya suhu.

- Sangat dipengaruhi oleh gaya tarik antarmolekul zat cair.

Makin kuat gaya tarik antarmolekul zat cair, makin besar kekentalan zat cair tersebut.

Viskositas minyak kelapa Viskositas air viskositas alkohol

33

3. Tegangan Permukaan : Besarnya energi yang dibutuhkan cairan untuk menarik/memperluas permukaan dalam satuan luas pada suhu tertentu.

Contoh: air membentuk butiran-butiran diatas mobil yang baru digosok dengan zat pengkilap.

( karena mempunyai ikatan hidrogen, air memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dari kebanyakan cairan lain )

Tegangan permukaan air pada 250C = 7,2 x 10-2 Joule/m2

Tegangan permukaan aseton pada 250C = 2,2 x 10-2 Joule/m2

34

Wujud adanya tegangan permukaan adalah aksi kapilaritas.

Contoh ; air naik secara spontan dalam tabung kapiler.

Lapisan tipis air merayap pada dinding tabung kaca, tegangan permukaan menyebabkan lapisan air mengerut dan menarik air ke atas tabung.

Aksi kapiler merupakan kompetisi antara dua gaya

- Gaya Kohesi : Gaya tarik-menarik antar sesama molekul

sejenis, misal : antar molekul-molekul air

- Gaya Adhesi : Gaya tarik-menarik antar sesama molekul

berbeda, misal : antara air dengan tepi kaca

Jika Gaya Adhesi Gaya Kohesi : isi air akan tertarik keatas

35

Aksi Kapilaritas antara raksa/Hg dengan air.

36

- Penguapan : Pembentukan gas dari cairan

Pada berbagai temperatur, setidaknya ada sebagian molekul-molekul pada cairan bergerak sangat cepat sehingga terlepas

Sifat-sifat Larutan

37

Kesetimbangan

Pada kondisi ini, laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi sebaliknya

Pada titik ini, kesetimbangan kimia tercapai

38

Kesetimbangan

39

Tekanan Uap dan Titik Didih

Kesetimbangan tekanan uap tergantung pada :

- Gaya intermolekul

- Temperatur

Tetapi tidak tergantung pada :

- Volume cairan atau uap

- Luas permukaan cairan

40

Penguapan : Temperatur dimana tekanan uap sama dengan tekanan atmosfir.

TD sangat tergantung pada tekanan

Titik Didih

41

Titik Leleh : Temperatur dimana padatan berubah menjadi liquid pada tekanan atmosfir.

Titik Beku : Temperatur pada saat liquid berubah menjadi padatan

Pada beberapa senyawa, kedua titik ini sama

Titik Leleh dan Titik Beku

42

Perubahan Wujud

Suatu senyawa dapat diubah menjadi wujud yang berbeda melalui penambahan atau pengurangan energi pada sistem

Jika energi harus ditambahkan, perubahannya adalah endotermik

Jika sebaliknya : exotermik

Konsep serupa dapat diterapkan pula pada reaksi kimia

43

Perubahan Wujud Endotermik

-Sublimasi : Perubahan langsung dari padatan menjadi gas.

Ex: es kering (padatan CO2)

- Pelelehan : Perubahan dari padat ke cair

- Penguapan : Perubahan dari cairan ke gas

Kebanyakan zat/materi akan meleleh terlebih dahulu diikuti dengan penguapan ketika temperatur dinaikkan

DWI INDAH KRISYANTI 44

45

Perubahan Wujud Eksotermik

- Kondensasi atau liquidifikasi

- Perubahan dari gas menjadi liquid

- Pembekuan atau Kristalisasi

- Ketika liquid menjadi padatan

47

Perubahan Wujud dan Gaya Intermolekul

48

Diagram Fasa

Grafik/diagaram yang menggambarkan wujud suatu zat sebagai fungsi tekanan dan temperatur


Diagram Fasa


Diagram Fasa

Triple Point : Titik dimana ketiga fasa berada dalam kesetimbangan.

Harga T dan p tertentu

- Untuk air, triple point pada 0,01 oC dan 4,58 mmHg

Triple point air digunakan untuk menentukan skala temperatur Kelvin

52

Titik Kritis : Akhir dari diagram fasa (Tc , Pc)

Pada T > Tc, proses pencairan gas tidak mungkin dilakukan, berapapun tekanannya

Pada T>Tc dan P>Pc, terbentuk supercritical liquid yang:

•Berwujud gas

•Memiliki densitas seperti liquid

•Memiliki viskositas seperti gas

Cairan superkritis sering digunakan pada proses ekstraksi

Diagram Fasa

53

Solid State (Padatan)

Pada temperatur ruang, padatan :

* tidak dapat dikompresi

* memiliki keteraturan susunan atom (repeating unit)

Ada dua jenis padatan

•Padatan kristalin – memiliki titik leleh yang pasti (jelas)

ionik, kovalen, molekular, logam

•Padatan Amorfus tidak memiliki titik leleh yang pasti atau keteraturan dari repeating unit

54

Karakteristik Solid

Sifat Metalik Ionik

Partikel Unit sel

Ion-ion metal dalam “awan elektron

Anion, kation

Gaya antar partikel

Ikatan metalik Elektrostatik

Sifat Lunak sampai keras; konduktor listrik dan termal yang baik; titik leleh yang bervariasi

(-34 – 3400 K)

Keras; rapuh (brittle); konduktor listrik dan termal yg buruk; titik didih tinggi (400 – 3000 K)

Contoh Li, K, Ca, Cu, Au (logam), dll

NaCl, CaBr2, K2SO4, dll


Karakteristik Solid

Sifat Molekular Kovalen

Partikel Unit sel

Molekul atau atom Atom-atom

Gaya antar partikel

London, dipole-dipole atau ikatan H

Ikatan kovalen

Sifat Soft; konduktor listrik dan termal yang buruk; titik leleh rendah (-272 – 400 K)

Sangat keras; konduktor listrik dan termal yg buruk; titik didih tinggi (1200 – 4000 K)

Contoh CH4, P4, O2, CO2, dll C, SiO2, dll

56

Solid State (Padatan)

Pada padatan kovalen, repeating unitnya adlah atom2 yang terikat kovalen

Pada padatan molekular, repeating unitnya tersusun atas molekul

Pada padatan logam, repeating unitnya tersusun atas atom2 logam

Elektron valensi bebas bergerak dari satu atom ke atom lainnya

57

Susunan Unit pada Kristal

Pada Logam :

* Semua atom spheric (bulat)

* Pada kristal, mereka tersusun (pack) sehingga ruang yang digunakan sekecil mungkin

BILANGAN KOORDINASI :

- Jumlah atom tetangga yang mengelilingi suatu atom pada kristal

Unit sel – unit tiga dimensi terkecil yang menggambarkan susunan atom-atom.

58

Merupakan susunan yang paling sederhana

Tiap atom memiliki bilangan koordinasi 6

Hanya 52% ruang yang ditempati

Simple Cubic Crystal

59

Kebanyakan padatan metal memiliki susunan ini

Tiap atom memiliki 6 tetangga pada satu lapisan dan total 12 tetangga pada tiga dimensinya

Menghasilkan %-ase ruang yang terpakai tinggi

Atom-atom pada suatu lapisan harus berada di hole pada dua lapisan yang menyentuhnya

Dua jenis kristal dapat diperoleh

Close Packing


Face centered cubic

Tiap sisi memiliki 5 atom

Ruang yang ditempati : 74%

Close Cubic Packing

Body centered cubic

Bil. Koordinasi 8

Ruang yang ditempati : 68%

62

Struktur Kristal

63

Senyawa Ionik

Struktur kristal senyawa ionik lebih rumit dalam hal :

• Dua atau lebih partikel berperan

• Partikel2 tsb biasanya berbeda ukuran dan muatannya

• Tidak semua ion berbentuk spheric

Gaya yang utama adalah gaya elektrostatik dan kristal harus mengizinkan partikel dengan muatan berlawanan untuk bersentuhan

64

Kebanyakan padatan ionik megasumsikan susunan close-pack untuk anion

Kation yang berukuran lebih kecil berada di hole

Karena dikelilingi oleh 4 atom lainnya, hole tersebut disebut sebagai tetrahedal hole

Senyawa Ionik

65

Senyawa Ionik

NaCl CsCl

gaya antar molekul

Documents