ikatan kimia

IKATAN KIMIA

Juni EkowatiJuni EkowatiDepartemen Kimia FarmasiDepartemen Kimia Farmasi

Fakultas Farmasi Universitas AirlanggaFakultas Farmasi Universitas Airlangga20120144

Lingkup Pembahasan Kimia Dasar

Sebagian Hukum-hukum Dasar Ilmu Kimia telah dipelajari di SMU, maka pada Semester I ini yang dibahas adalah pendalaman Hukum-hukum Dasar, pendalaman sifat-sifat dan struktur materi.

Peran Kimia Dasar

Kimia Dasar berperan sebagai landasan (basis) bagi Ilmu-ilmu Kimia yang lain dan bersangkutan dengan cabang pengetahuan lanjutan.

Kimia DasarKimia Dasar

Kimia FisikKimia Fisik Kimia OrganikKimia Organik Kimia AnalitikKimia AnalitikIlmu-ilmuIlmu-ilmu lainlain

•Bila suatu atom berantaraksi dengan atom lain membentuk suatu bangun baru yang disebut molekul (dari bahasa Latin : molecula,artinyamassa yang kecil), maka antaraksi yang terjadi membentuk ikatan kimia. •Pada proses pembentukan ikatan kimia, yang sangat berperan adalah elektron kulit terluar atauelektron valensi atom-atom yang berantaraksi itu.

IKATAN KIMIA

Elektron – terletak di luar nukleus; bermuatan negatif.

Proton – terletak di dalam nukleus; bermuatan positif, setara dengan muatan negatif elektron.

Neutron – terletak di dalam nukleus; tidak bermuatan.

Atom terdiri dari :

Macam-macam Gaya yang bekerja :

Fig 2-12

Gravitational force: the force which pulls object toward the center of the Earth.

Electrical force: the attraction or repulsion between two charged objects.

Fig 2-12

Magnetic force: the force generated by charged objects in motion.

Courtesy Patrick Watson

Atomic Architecture: Electrons & Nuclei Atomic Architecture: Electrons & Nuclei

Name Symbol Charge Mass

Electron e -1.6022 x10-19 C 9.1091 x10-31 kg

Proton p +1.6022 x10-19 C 1.6726 x10-27 kg

Neutron n 0 1.6749 x10-27 kg

Table 2-1 Atomic Building Blocks

Atomic number, Z : nulcear charge, number of protons

X = Atomic symbol of the element, or element symbol

A = The Mass number; A = Z + N Z = The Atomic Number, the Number of Protons in the NucleusN = The Number of Neutrons in the Nucleus

Isotop

• Atom yang memiliki jumlah proton sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda.

• Isotop ini menunjukkan sifat kimia yang hampir sama.

• Sifat kimia atom ini disebabkan sifat elektronnya.• Hampir semua senyawa yang ada di alam berada

dalam campurannya dengan isotopnya.

Contoh :

O

C

C

16 8

12 614 6

6 proton, 6 neutron, 6 elektron



XAZ

Atomic DiversityAtomic Diversity

Isotop :

Isotop dari Sodium

Kelimpahan isotop Cl di alam

Isotop

Elektron Elektron valensivalensi

- Elektron valensi (valence electrons) adalah Elektron yang terlibat dalam suatu ikatan

- Elektron valensi merupakan faktor penting dalam ikatan kimia, letaknya di kulit terluar orbital atom.

- Elektron tersebut ditulis sebagai titik (dots) disebelah simbol dari elemen.

- Bentuk seperti itu dinamakan Lewis Structures atau Lewis Dot Structures.

Struktur Struktur Lewis Lewis dan Aturan dan Aturan OOkktet tet

JENIS-JENIS IKATAN KIMIA

•Menurut sifat-sifat dan susunan elektron valensi yang baru setelah dua atom berantaraksi, terdapat tiga jenis ikatan kimia, yaitu :

1. Ikatan elektrovalen (ikatan ion)

2. Ikatan kovalen

3. Ikatan logam

•Pada proses pembentukan ikatan terjadilahpenataan ulang susunan elektron terluar keduaatom itu sehingga menjadi susunan elektronyang baru.

Ikatan ion

Ikatan ion

• Ikatan ion adalah ikatan yang dihasilkan oleh daya tarik menarik elektrostatik antara ion-ion yang berlawanan muatan. •Kekuatan ikatan (20-40 kJ mol-1)• Kekuatan tarik menarik akan semakin berkurang bila jarak antar ion semakin jauh dan pengurangan tersebut berbanding terbalik dengan jaraknya.

Beberapa obat mengandung gugus fungsi asam maupun amina yang terionisasi pada pH fisiologis, memungkinkan terbentuknya ikatan ion antara senyawa obat dan reseptor.

-Pada pembentukan ikatan ion, atom-atom akan berusaha mencapai konfigurasi oktet dalam membentuk ion positif atau ion negatif.

Kaidah OktetAtas dasar konfigurasi elektron gas mulia tersebut, Kossel mengajukan Kaidah (Aturan) Oktet, yaitu bahwa susunan (konfigurasi) elektron dengan jumlah delapan elektron merupakan susunan elektron yang stabil.

IKATAN ION)

Konfigurasi elektron

Chapter 9

Konfigurasi elektron adalah suatu pemerian mengenai struktur elektron dari unsur.

• Ion positif terbentuk dengan pengeluaran elektron valensi.

• Contoh :

• Na Na+ + e

• Atom Na Ion Na+

• Konfigurasi :

• Atom Na : 1s2 2s2 2p6 3s1

• Ion Na+ : 1s2 2s2 2p6

• Terlihatlah bahwa konfigurasi ion Na+ sama dengan konfigurasi atom Ne.

Pembentukan ion positif

Ion negatif terbentuk dengan penarikan elektron dari luar ke dalam kulit elektron valensi.

Contoh :F + e F –

Atom F Ion F-

-Konfigurasi :Atom F : 1s2 2s2 2p5

Ion F - : 1s2 2s2 2p6

Ternyata konfigurasi elektron ion F – sama dengan konfigurasi elektron atom Ne.

Jadi terlihatlah bahwa konfigurasi elektron yang stabil adalah konfigurasi dengan jumlah elektron terluar delapan.

Pembentukan ion negatif

Konfigurasi elektron

Struktur Lewis untuk senyawa ionik

Ba•

• O•••

•••

••O••

••

••Ba

2+ 2-

Mg•

•

Cl•••

••

••Cl•••

••••

••Cl••

••

••Mg

2+ -2

BaO

MgCl2

Ikatan ionik akan terbentuk bila :• Terdapat atom unsur dengan potensial ionisasi rendah

(yang akan menjadi ion positif) dan atom unsur dengan afinitas elektron tinggi (yang akan menjadi ion negatif)

• Terjadi tarik menarik antara ion-ion tersebut melalui gaya elektrostatik (gaya Coulomb)

Q1, Q2 = charge on ionsk = 8.99 x 109 J-m/c2

d = distance between ions

Pembentukan ikatan ionik (ikatan elektrovalen)

dQQ

kE 21

• Contoh :

• Na (2s2 2p6 3s1) Na+ (2s2 2p6) + e

• F (2s2 2p6) + e F- (2s2 2p6)

• Na + F Na+F-

Chapter 9 29

Keelektronegatifan : Ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron

luarnya, atau elektron valensi

• Karena elektron luar dari atom yang digunakan untuk ikatan, maka keelektronegatifan berguna untuk meramalkan dan menerangkan kereaktifan kimia.

• Keelektronegatifan dipengaruhi oleh jumlah proton dalam inti dan jumlah kulit yang mengandung elektron

Skala Pauling :

Skala numerik dari keelektronegatifan.

• Ikatan ion terbentuk bila perbedaan keelektronegatifan antara dua atom adalah besar (> 1,7)

• Misalnya : atom Na (keelektronegatifan : 0,9),

atom Cl (keelektronegatifan : 3,0).

+

Atom Na Atom F

Potensial ionisasirendah Afinitas elektron

tinggi

Gaya elektrostatik

Na+ F-

Dalam pembentukan ikatan ionik berlaku aturan :

jumlah elektron yang dilepas oleh suatu atom sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh atom yang lain.

Ikatan ionikIkatan ionik

Na(s) + ½Cl2(g) NaCl(s) H°f = -410.9 kJ

- Reaksi ini bersifat sangat eksotermik- Sodium kehilangan satu elektron menjadi ion

Na+ - Klorin menerima sebuah elektron menjadi ion Cl

- Na+ memiliki konfigurasi elektron dari atom Ne

dan Cl memiliki konfigurasi elektron dari atom Ar

Unsur-unsur yang mempunyai sifat-sifat sebagai

berikut :

• Unsur-unsur dengan potensial ionisasi rendah :

• Golongan IA (golongan logam alkali)

• Golongan IIA (golongan logam alkali tanah)

• Unsur-unsur dengan afinitas elektron tinggi :

• Golongan VIIA (golongan halogen)

• Golongan VIA (golongan kalkogen)

Unsur-unsur yang dapat membentuk ikatan ionik

Dengan demikian ikatan ionik dapat terjadi padaunsur golongan :

IA dengan VIIA (jadi senyawa AY)IA dengan VIA (jadi senyawa A2X)IIA dengan VIIA (jadi senyawa BY2)IIA dengan VIA (jadi senyawa BX)

- Kebanyakan senyawa ionik menyerupai NaCl yaitu

berwarna putih

- Mudah larut dalam air

- Leleh pada suhu tinggi

- Lelehan senyawa ionik dapat menghantarkan arus

listrik

- Bentuk padat juga terdiri atas ion-ion, yang tersusun

dalam suatu kristal.

Ciri-ciri senyawa ionik :

Jari-jari ion• Ion positif : jari-jari ion positif lebih kecil daripada

jari-jari atomnya.

Hal ini disebabkan kation kehilangan elektron pada kulit terluarnya

• Ion negatif : jari-jari ion negatif lebih besar daripada jari-jari atomnya

Hal ini disebabkan pada anion kulit terluar bertambah elektronnya

Jari-jari ion berpengaruh terhadap sifat fisik senyawanya

Jari-jari ion

• Makin kecil jari-jari kation, makin tinggi titik lelehnya.

• Hal ini disebabkan makin kecil jarak antara kation dan anion sehingga gaya tarik keduanya makin besar dan sukar dipisahkan dengan pemanasan

Ionic Crystals

The highly ordered solid collection of ions is called an ionic crystalContoh : pembentukan kristal NaCl

EOS

Sifat kristal senyawa ion

IsomorfiBila ada dua zat yang mempunyai

bangun kristal yang sama, maka

dikatakan bahwa kedua zat itu

isomorf. Contohnya campuran

NaCl dan KCl yang sama bangun

kristalnya dan perbedaannya hanya pada besar ion Na+ dan K+.

PolimorfiDi alam banyak terdapat zat atausenyawa yang berada dalam berbagai bentuk kristal, mis.CaCO3 yang dapat berbentuk heksagonal dalam mineral kalsit atau ortorombik dalam mineral aragonit. Kedaan demikian disebut polimorfi. Senyawa-senyawa yang mempunyaisifat polimorfi menunjukkan sifat-sifatyang khas pada masing-masing bentuk kristalnya, sehingga manfaatnya pun berlainan.Misalnya batu pualam dan gragal yang merupakan bentuk polimorfi CaCO3.

Amorfi :- Ada juga zat-zat yang tidak dapat membentuk kristal. Biasanya hal ini terjadi pada senyawa-senyawa dengan massa rumus (berat molekul) tinggi, dan umumnya terdapat sebagai polimer. - Contoh-contoh polimer adalah karet (alam atau buatan), karbohidrat (amilum dan selulosa), protein dan kaca. - Zat yang amorf tidak mempunyai titik lebur yang tajam, melainkan suatu trayek lebur.

Alotropi :- Bangun kristal berlainan yang dimiliki oleh suatu unsur. - Unsur-unsur yang mempunyai sifat alotropi adalah karbon (intan, arang dan grafit), fosfor (merah dan kuning), belerang (rombik dan monoklinik) dan oksigen (O2 dan O3). - Suatu alotrop dapat berubah menjadi alotrop yang lain dengan perlakuan fisika atau kimia. Contoh perlakuan fisika adalah pemanasan pada suhu tertentu yang disebut suhu transisi.

• Senyawa anorganik padat sering dinyatakan sebagai kristal hidrat, yaitu suatu senyawa yang mengandung molekul-molekul air dan yang turut menyusun kisi kristal, misalnya CuSO4. 5H2O; Na2SO4. 10H2O; CaSO4. 2H2O dan lain-lain.

• Sebagian atau semua air kristal dapat lepas dari ikatannya karena pengaruh suhu atau tekanan uap, sehingga kristalnya menjadi kering. Contoh reaksinya ialah :MgSO4. 7H2O MgSO4. H2O + 6 H2O

• Sebaliknya, kristal dapat pula mencair bila banyak molekul air masuk dan terikat oleh kristal. Sifat ini dinamakan higroskopik.

Air kristal

Chapter 9 46

Skema interaksi ionik obat-reseptor

49

Contoh obat yang bekerja berdasarkan ikatan ionik

HN N+H

HSelC

O

O-

kation 9-aminoakridin

anion sel bakteri

+ Garam yang stabil

antibakteri akridin :

IKATAN KOVALEN

PEMBENTUKAN IKATAN KOVALEN• Ikatan kovalen, yang juga disebut ikatan atom, terbentuk

dari pemakaian bersama pasangan-pasangan elektron yang berasal dari atom-atom yang berikatan.

• Bila suatu atom berdiri sendiri, maka elektron-elektronnya hanya dipengaruhi oleh inti atomnya sendiri.

• Bila dua buah atom saling mendekati, maka elektron dan inti atom keduanya saling mempengaruhi, sehingga tercapai keadaan yang lebih stabil (tingkat energi lebih rendah) sewaktu terjadi ikatan kimia.

• Ikatan kovalen sangat kuat (40-140 kkal/mol) dan secara prakstis bersifat irreversible.

IKATAN KOVALEN

• Contoh pada molekul H2, terdiri dari nukleus bermuatan positif dan satu elektron valensi 1s yang bermuatan negatif.

• Jika dua atom hidrogen berdekatan, akan terjadi gaya tarik elektrik, yaitu “repulsive” dan “attractive ” .

• Gaya elektrik “repulsive” terjadi antara dua muatan positif dan dua muatan negatif.

• Gaya elektrik “attractive ” terjadi antara muatan positif masing-masing nukleus dengan muatan negatif masing-masing elektron.

• Karena gaya tarik (“attractive ” ) lebih kuat daripada tolakan (“repulsive”), maka ikatan kovalen terbentuk dan atom hidrogen dapat berikatan bersama sebagai H2.

ikatan kovalen

Contoh pada pembentukan ikatan kovalen molekul klorin (Cl2) - Atom Cl memiliki 7 elektron valensi dan konfigurasi elektron kulit terluarnya adalah - Jika digunakan simbol elektron dot , maka masing-masing atom Cl dinyatakan sebagai - Apabila dua atom Cl saling mendekat, elektron 3p yang tidak berpasangan akan digunakan bersama-sama oleh kedua atom sebagai ikatan kovalen. - Masing-masing atom Cl pada molekul Cl2 memiliki 6 elektron pada kulit terluar dan membentuk elektron valensi oktet seperti Ar.

Ikatan kovalen dari atom-atom yang sama :H2, N2, F2, Cl2, Br2, I2

Ada dua cara (metode) dalam menggambarkan ikatan kovalen,

yaitu :

1.Cara Ikatan Valensi (Valence Bond Method)

2.Cara Orbital Molekul (Molecular Orbital Method)

Cara Ikatan Valensi disebut juga cara Heitler-London-Slater-Pauling (cara HLSP),

dg anggapan bahwa molekul terdiri atas atom-atom yang

Berdiri sendiri-sendiri, kecuali satu atau beberapa elektron kulit

terluar suatu atom digunakan oleh atom lain dalam kulit

terluarnya.

PENGGAMBARAN BANGUN IKATAN KOVALEN

elektron terluar

+

elektron yangdipakai bersama

• disebut juga cara Hund-Mulliken-Hückel (cara HMH), dengan anggapan bahwa seluruh molekul beserta elektron-elektronnya sebagai satu kesatuan.

• Elektron bergerak karena pengaruh semua inti dan elektron-elektron lain dalam orbital baru, yang disebut orbital molekul.

Cara Orbital Molekul

+

orbital atom

atom A atom B molekul AB

orbital molekul

• Pembentukan ikatan (sigma) dari tumpang tindih orbital s

• G.N. Lewis mengajukan gambaran senyawa kovalen dengan titik dan garis, yaitu :

1.Dua titik menggambarkan satu pasang elektron

2.Satu garis sama dengan dua titik

3.Dua titik atau satu garis menggambarkan satu

ikatan tunggal

PENGGAMBARAN RUMUS BANGUN SENYAWA KOVALEN

Lewis Simbol

Elektron valensi ditunjukkan dengan titik (dots) disekitar elemen

EOS

• Banyaknya ikatan kovalen yang dibentuk oleh sebuah atom tergantung pada banyaknya elektron tambahan yang diperlukan agar atom itu mencapai konfigurasi gas mulia

Lewis Structures for Molecules ContainingC,N,O, X (Halogen), and H

Contoh : metana (CH4)

Gambar 7.9. Rumus bangun senyawa kovalen CH4 dengan titik dan garis

Satu atom H dikelilingi oleh 2 elektron (konfigurasi elektron helium) dan satu atom C dikelilingi oleh 8 elektron (oktet).

C H

H

H

H atau H C

H

H

H

Struktur Kerangka• Atom hidrogen selalu berada di ujung .

• Atom pusat umumnya atom yang memiliki sifat keelektronegatifan paling rendah.

• Atom karbon hampir selalu menjadi atom pusat .

• Umumnya struktur merupakan senyawa yang kompak dan simetris .

Pada molekul H2, ikatan sigma dapat terbentuk dari tumpang tindih (overlap) orbital-orbital s.

Ikatan sigma dapat juga terbentuk dari tumpang tindih orbital p

Kekuatan ikatan sigma :

• Ikatan sigma merupakan ikatan kovalen yang paling kuat, dengan energi ikatan yang paling besar.

Pembentukan ikatan sigma dari tumpang tindih orbital p

Pada orbital molekul sigma yang berasal dari dua orbital s, tidak ada titik simpul pada sumbu orbital tersebut, tetapi pada orbital sigma yang berasal dari orbital p, terdapat dua simpul pada sumbu orbital tersebut.

z z

titik simpul

(a)

(b)

(c)

(a) : Dua orbital atom pz yang terpisah

(b) : Tumpang tindih segaris

(c) : Diagram batas orbital molekul

Pembentukan ikatan (pi)• Selain dapat bertumpang tindih secara segaris, orbital p dapat melakukan

tumpang tindih secara menyamping membentuk ikatan

- Ikatan lebih lemah daripada ikatan

(a) : Dua orbital atom py yang terpisah(b) : Tumpang tindih menyamping(c) : Diagram batas orbital molekul

y y

(a)

(b) (c)

• Pembentukan orbital molekul dari orbital-orbital atom s dan p

• Kemungkinan pembentukan orbital molekul dari berbagai orbital atom adalah :

1.Dari orbital atom s hanya dapat terbentuk orbital molekul sigma ()

2.Dari orbital atom p dapat terbentul orbital molekul sigma () dan pi ()

Gambarkan Rumus Struktur :

a. HCN b. CO2 c. N2 d. C2H2 e. C2H3Cl

Multiple Covalent Bonds

C••

••

O ••

• •

• •O••

• •

• •CO O

•

••

•••

••

••

••

•CO O ••

•••

••

••

••CO O

••

••

••

••

Multiple Covalent Bonds

N ••

••

•N N

•

••

•

•

••

•N••

••

•

N N•

•• ••

•N N •

•

••

KONSEP KEPOLARANKepolaran (dari bahasa Latin polus, tiang atau sumbu langit) berarti sifat mengutub atau dimilikinya kutub, dalam pengertian elektrostatik, oleh suatu senyawa. Kepolaran dalam molekul diatomikDua atom yang berikatan membentuk suatu molekul belum tentu masing-masing mempunyai keelektronegatifan yang sama.

Sebagai akibatnya, penyebaran elektron dalam molekul belum tentu merata dalam seluruh molekul tersebut.

SIFAT KEPOLARAN, MUATAN DAN RESONANSI

SENYAWA KOVALEN

- Yaitu ikatan kovalen yang elektron-elektronnya tersebar merata dan titik pusat muatan negatif (awan elektron) terletak ditengah-tengah molekul dan berimpit dengan titik pusat muatan positif (inti atom).- Contoh : molekul H2.

-

H Hoo

+ +

titik pusat muatan negatifdan positif berimpitan

Molekul H2

= Titik pusat muatan negatif = Titik pusat muatan positif

1. Ikatan Kovalen Non-polar

• Senyawa dengan ikatan kovalen non-polar

disebut senyawa non-polar

• Pada senyawa diatomik, keelektronegatifan

kedua atom sama

Contoh : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2

-Yaitu ikatan kovalen yang elektron-elektronnya tersebar tidak merata dan titik pusat muatan negatif (awan elektron) tidak terletak ditengah-tengah molekul dan tidak berimpit dengan titik pusat muatan positif (inti atom).-Contoh : molekul HCl .

-Senyawa dengan ikatan kovalen polar disebut senyawa polar-Pada senyawa diatomik, keelektronegatifan kedua atom tidak sama.

H Cl+ + o

titik pusat muatan negatifdan positif tidak berimpitan

Molekul HCl

o

= titik pusat muatan positif

= titik pusat muatan negatif

2. Ikatan polar

Covalent Bonds

H Clδ+ δ-

- Molekul polar mempunyai pusat muatan positif dan negatif yang tidak berimpit, maka seolah-olah molekul tersebut mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif.- Keadaan demikian merupakan dwikutub (dipole). - Suatu dwikutub dilambangkan sebagai anak panah dengan ujung anak panah mengarah ke kutub negatif.

A B

Suatu dwikutub (dipole)

kutub kutub negatif positif

yang dilambangkan sebagai :

ke arah negatif

Dwikutub (dipole) dan momen dwikutub (dipole moment)

Gb.9.3. Gambaran dan Lambang dwikutub

• Kemampuan suatu dwikutub untuk berorientasi dalam medan listrik dikenal sebagai momen dwikutub (dipole moment), yang besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut :

= z x d

(mu) =momen dwikutub, dengan satuan Debye. • z = muatan dalam satuan elektrostatik

(Statcoulomb)• d =jarak dalam cm

Momen dwikutub (dipole moment)

Momen dwikutub dan kepolaran :• Molekul-molekul diatomik dengan kedua atom sama, maka momen

dwikutubnya = nol, karena d (jarak antara kutub negatif dan kutub positif) adalah nol (berimpit) dan molekul bersifat non-polar.

• Molekul diatomik dengan atom-atom yang berbeda, maka 0, jadi molekul tersebut polar.

• Momen dwikutub merupakan besaran vektor, jadi untuk molekul-molekul triatomik atau lebih, momen dwikutub total merupakan resultan dwikutub-dwikutub yang berasal dari tiap-tiap ikatan yang ada.

• Bila resultan momen-momen dwikutub tersebut = 0, maka molekul tersebut bersifat non-polar, dan bila resultannya 0, maka molekul tersebut bersifat polar.

Analisis momen dwikutub beberapa senyawa diatomik atau lebih

H H

O

momen dwikutubmasing-masingikatan O H

momen dwikutubtotal (R)

N

H HH

R 0R 0(NH 3 polar)

O C O

R =0

(CO2 non-polar)

Berikut ini adalah gambaran beberapa molekul triato-mik atau lebih dengan resultan dwikutub-dwikutubnya :

H

C

H

HH

R = 0

CH4 bersifat non-polar CHCl3 bersifat polar

R =/= 0

H

Cl

C

Cl

Cl

Momen Dipol

Prentice-Hall © 2002

Slide 88 of 43

Kepolaran

Electronegativity Differences

Prediksikan manakah dari kedua molekul dibawah ini yang bersifat polar :

HCN dan H2C=CHCl

ENERGI PADA IKATAN KOVALENEnergi Ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memecah atau membentuk suatu ikatan kovalen

• Struktur Lewis tidak menggambarkan kekuatan relatif dari ikatan kovalen.

• Contoh: ikatan H2 dan Cl2 digambarkan garis tunggal identik, tetapi dalam eksperimen ternyata diperlukan energi yang lebih besar untuk memecah ikatan H2 daripada Cl2.

• Maka Ikatan H2 > Cl2

Suatu besaran kuantitatif yang mengukur kestabilan suatu molekul disebut Energi disosiasi (pemecahan) Ikatan.

Energi disosiasi (pemecahan) ikatan yaitu:

Perubahan entalpi yang diperlukan untuk memecah suatu ikatan tertentu dalam 1 mol senyawa diatomik yang berwujud gas.

Satuannya: kJ/mol

Contoh: untuk molekul hidrogen

H2 (g) H (g) + H (g) A= + 436,4 kJ

• Artinya : untuk memecah ikatan kovalen dalam 1 mol gas H2 diperlukan 436,4 kJ energi.

• Sebaliknya :

• H(g) + H(g) H2(g) AH0= - 436,4 kJ

• Artinya : dalam pembentukan ikatan kovalen 1 mol gas H2 dari 2 atom H(g) diperoleh 436,4 kJ energi.

• Energi yang diperoleh ini disebut energi pembentukan ikatan.

Kekuatan ikatan kovalenKekuatan ikatan kovalen Entalpi Ikatan (Energy) – Energi yang dibutuh-

kan untuk memecah ikatan kovalen pada subs-tansi gas.

Cl2(g) 2Cl(g) H = DCl-Cl

- Jika lebih dari satu ikatan pecah, entalpi ikatan adalah fraksi dari H pada reaksi atomisasi :

CH4(g) C(g) + 4H(g) H = 1660 kJDC-H = ¼H = ¼(1660 kJ) = 415 kJ.

- Entalpi ikatan dapat bernilai positif atau negatif.

Kekuatan Ikatan Kovalen Kekuatan Ikatan Kovalen

Interaksi obat-reseptor dengan pembentukan ikatan kovalen diperlukan pada kondisi tertentu, misalnya untuk tujuan antikanker

X R NH2 Target R N

H

Target X

Alkyl halide+

..

Nucleophilic group

Alkylation

+Good leaving group

Gugus fungsi yang sangat reaktif seperti alkil halida membentuk ikatan kovalen yang bersifat irreversibel dengan reseptor target. Contoh : cycloposphamide

• Contoh : anti kanker cyclophosphamide :

Kestabilan suatu senyawa/molekul dipengaruhi oleh beberapa faktor a.l. :

• 1. Suhu

• 2. Cahaya

• 3. Adanya oksigen di udara

• 4. Kelembaban

• 5. Tekanan

• 6. Keasaman/Kebasaan

Kestabilan suatu senyawa/molekul

Contoh :

1. Pengaruh suhu / pemanasan dan tekanan

misalnya Pelepasan air kristal pada

MgSO4.7H2O jadi MgSO4

2. Cahaya dan Oksidasi udara

misalnya Vit C putih jadi coklat

3. Kelembaban

mis. Amoksisilin, Aspirin

4. Keasaman / kebasaan : Aspirin

IKATAN KOVALEN KOORDINASI (IKATAN DATIF)

DEFINISIIkatan kovalen koordinasi atau ikatan datif adalah ikatan kovalen yang pasangan elektronnya yang dipakai bersama berasal dari satu atom saja.Contoh 1 : Ion amonium (NH4+)

N + HH

H

HH NH

H

H

pasangan elektron bebasyang dapat disumbangkan

ikatan datif

IKATAN KOVALEN KOORDINASI (IKATAN DATIF)

-Molekul NH3 mempunyai pasangan elektron bebas, sedangkan ion H+ mempunyai orbital kosong yang dapat ditempati oleh pasangan elektron bebas yang disumbangkan tersebut.

TERBENTUKNYA IKATAN KOVALEN KOORDINASI

• Ikatan kovalen koordinasi (datif) terbentuk jika :1.Salah satu atom mempunyai pasangan

elektron bebas2.Atom yang lain mempunyai orbital kosong

atau setengah penuh.

SENYAWA KOMPLEKS (SENYAWA KOORDINASI)

Senyawa koordinasi adalah suatu senyawa netral yang mengandung satu atau lebih ion kompleks.Ion kompleks adalah ion yang terdiri atas satu ion pusat (kation logam) yang terikat dengan satu atau lebih molekul atau ion. Ligan adalah molekul atau ion yang mengikat ion pusat itu.

Secara ringkas dapat dikatakan di sini bahwa senyawa kompleks dapat terdiri atas :

[Kation kompleks] + Anion - (bukan kompleks) atauKation+(bukan kompleks) [Anion kompleks]- atau

[Kation kompleks]+[Anion kompleks]-

Terbentuknya ion kompleks• Antaraksi antara ion logam dengan ligan dapat

dianggap sebagai reaksi asam-basa Lewis. • Basa Lewis adalah suatu substansi yang dapat

menyumbangkan satu atau lebih pasangan elektron. • Setiap ligan mempunyai paling sedikit satu

pasangan elektron bebas, misalnya :

O

H HN

H H

H

Cl_

C O_

Jadi ligan berperan sebagai basa Lewis.

- Sebaliknya, suatu atom logam dari golongan unsur transisi, baik dalam keadaan netral atau bermuatan positif, berperan sebagai asam Lewis, yang menerima dan memakai bersama pasangan elektron bebas dari basa Lewis.

- Dengan demikian, ikatan logam-ligan biasanya berupa ikatan kovalen koordinasi.

Bilangan Koordinasi • Bilangan koordinasi dalam senyawa

koordinasi adalah jumlah atom donor yang mengelilingi atom atau ion pusat dalam suatu senyawa kompleks.

• Contoh bilangan koordinasi :

• Ion Ag+ dalam [Ag(NH3)2]+ adalah 2

• Ion Cu2+ dalam [Cu(NH3)4]2+ adalah 4

• Ion Fe3+ dalam [Fe(CN)6]3+ adalah 6.

Bilangan Koordinasi

Atom donor

• Atom dalam ligan yang terikat langsung dengan ion atau atom pusat disebut atom donor.

• Contoh : nitrogen adalah atom donor dalam ion kompleks [Cu(NH3)4]2+.

Penggolongan ligan

Ditinjau dari jumlah atom dalam molekul atau

ion ligan, maka ligan dapat digolongkan

menjadi ligan monodentat, ligan bidentat dan

Ligan polidentat.

• Ligan semisal H2O dan NH3 adalah ligan

monodentat, karena hanya mempunyai satu

atom donor tiap ligan.

Ligan bidentat yang umum adalah etilendiamina

• Kedua atom nitrogen dapat mengadakan ikatan kovalen koordinasi dengan suatu atom logam

H2N CH2 CH2 NH2

• Ion etilendiaminatetraasetat (EDTA) adalah suatu ligan polidentat yang mengandung enam atom donor, yaitu dua atom nitrogen dan empat atom oksigen. Keempat atom oksigen tersebut berada dalam empat gugus COO- yang berikatan tunggal dengan atom karbon.

• Ligan-ligan bidentat dan polidentat juga disebut pembentuk kelat, karena kemampuannya mengikat atom logam bagaikan cakar (dari bahasa Yunani : chele yang berarti cakar).

Pembentukan kelat

(EDTA)

NN

O

-O

O

O-

O

O-

O

-O

ethylenediaminetetraacetate

Beberapa peranan dan kegunaan senyawa kompleks :• Hemoglobin dan klorofil merupakan senyawa

kompleks dengan atom pusat besi dan magnesium dengan ligan berbagai protein.

• Dalam kimia analitik dikenal kompleksometri, yaitu penentuan kadar logam dengan EDTA, juga kolorimetri dengan menggunakan kompleks yang berwarna.

• EDTA dan BAL (dimerkaptopropanol) yang digunakan untuk penawar keracunan logam berat, juga senyawa kompleks platina yang digunakan untuk anti kanker.

Kegunaan senyawa kompleks

• Molekul-molekul dalam wujud gas, cair dan padat saling berantaraksi satu dengan yang lainnya.

• Antaraksi ini berpengaruh terhadap sifat-sifat fisika senyawa tersebut, misalnya titik leleh, titik didih, kelenturan, kekerasan dll.

• Secara garis besar, antaraksi antar molekul dapat digolongkan menjadi :

1. Gaya Van der Waals2. Ikatan hidrogen3. Ikatan kimia antar molekul4. Gaya antar ion.

GAYA ANTAR MOLEKUL

Gaya Dispersi (gaya London)• Gaya ini terjadi di antara molekul-molekul non-polar. • Pada senyawa non-polar, pada saat-saat tertentu, secara

kebetulan, elektron-elektron terkonsentrasi pada suatu tempat tertentu dalam molekul.

• Perpindahan elektron ini menyebabkan molekul yang nor-malnya non-polar menjadi polar. Maka terbentuklah dwikutub sesaat, kemudian elektron-elektron molekul tetangganya bergeser sehingga menjadi dwikutub pula.

• Proses ini disebut induksi dan dwikutub yang baru saja terbentuk disebut dwikutub terinduksi. Sebagai akibatnya, terjadilah gaya tarik antar molekul, yaitu gaya tarik antara dwikutub sesaat dengan dwikutub terinduksi yang dikenal sebagai gaya dispersi atau gaya London (penafsiran secara mekanika kuantum oleh Fritz London (1930).

GAYA VAN DER WAALS

(a) (b) (c) (d)

Terjadinya gaya dispersi (gaya London)

• 1.Sebuah molekul non-polar2.Molekul non-polar itu menjadi dwikutub sesaat3.Dwikutub sesaat menginduksi molekul tetangganya4.Molekul tetangga menjadi dwikutub terinduksi dan terjadilah gaya tarik.

Antaraksi dwikutub-dwikutub

• Pada senyawa polar, molekul-molekul cenderung menyusun diri dengan cara ujung ujung positif suatu molekul mengarah kepada ujung negatif molekul yang lain, gambar berikut ini :

+ + -- - -++-- + + +- - +

+ + -- - -++-- + + +- - +

+ + -- - -++-- + + +- - ++-- +++- -

+ + --- -++

Ikatan hiIkatan hidrogen drogen

X HDrug

Y TargetDrug X

TargetHY++

- ---

HBD HBA HBA HBD

• Kekuatan ikatan bervariasi• Lebih lemah daripada interaksi elektrostatik, tetapi lebih kuat daripada

Van der Waals interaksi• Ikatan hidrogen terbentuk antara suatu atom hidrogen yang terikat pada

heteroatom yang kaya elektron dengan heteroatom yang kaya elektron (N atau O)

• Atom hidrogen yang terikat pada heteroatom yang kaya elektron disebut a hydrogen bond donor

• Heteroatom yang kaya elektron (N atau O) disebut a hydrogen bond acceptor

IKATAN HIDROGEN• Ikatan hidrogen terbentuk jika satu atom H yang terikat

kepada salah satu dari atom yang sangat elektronegatif (F, O atau N).

• Ikatan hidrogen adalah gaya tarik antar molekul yang cukup kuat, dengan energi ikatan berkisar antara 15 - 40 kJ/mol.

• Pada pembentukan ikatan hidrogen, atom yang sangat elekronegatif yang mengikat atom H secara kovalen, menarik elektron atom H tersebut menjauhi inti atomnya yang berupa suatu proton. Hal ini menyebabkan proton tersebut terpapar (terbuka) sehingga tertarik oleh suatu pasangan elektron bebas atom tetangganya yang sangat elektronegatif pula.

• Ikatan hidrogen dalam air• Air adalah senyawa yang paling umum yang di dalamnya

terdapat ikatan hidrogen.

• Gambar 12.5. Ikatan hidrogen dalam air

atom H

atom O

molekul H2O yang dikelilingi4 molekul H2O yang lain

• Ikatan hidrogen dapat menyebabkan terjadinya dimerisasi (penggabungan dua molekul menjadi satu molekul yang lebih besar) asam asetat.

• Gambar 12.6. Dimer asam asetat

160 pm 100 pm

C

O H O

C CH3H3C

O H O

Ikatan hidrogen pada senyawa-senyawa lain.

• Ikatan hidrogen juga dapat menerangkan terjadinya kenaikan kekentalan pada senyawa2 tertentu,mis. Alkohol dan sorbitol.

• sorbitol lebih kental karena kemampuan senyawa sorbitol (polihidroksi) dalam membentuk ikatan hidrogen lebih banyak.

• Walaupun sebagian besar ikatan hidrogen melibatkan senyawa-senyawa N, O dan F yang mengikat hidrogen, tetapi ikatan hidrogen yang lemah juga terdapat pada senyawa-senyawa Cl dan S yang mengikat hidrogen.

Ikatan Hidrogen intra dan intermolekular mempengaruhi sifat fisiko kimia maupun aktivitas

127

O

OH

OH

orthohydroxy benzoic acid

• -OH posisi orto membentuk ikatan-H intramolekular kelarutan dalam air menurun, kemampuan menembus membran sistem saraf pusat meningkat • efek analgesik

O

OH

OH

ikatan H intra molekular asam orto-hidroksibenzoat

O

OH

HO

para hydroxy benzoic acidO

OH

HO

dimer asam p-hidroksibenzoatikatan hidrogen intermolekular

O

OH

HO

• -OH posisi para membentuk ikatan-H intermolekular• kelarutan dalam air lebih besar, lebih sulit menembus membran sistem saraf pusat• tidak memiliki efek analgesik • gugus karboksilat dan –OH fenolik terlindung, • aktivitas anti bakteri lebih rendah daripada asam orto-hidroksi-benzoat

Ikatan Logam

• Dalam bentuk padat, tiap atom Cu terikat dengan 12 atom tetangganya. Hal ini karena pada Cu bangun kristal logam berbentuk kubus berpusat muka, dengan bilangan koordinasi 12.

• Bilangan koordinasi ini menunjukkan jumlah atom yang mengelilingi atom tertentu

• Ikatan antara 2 atom Cu terjadi seperti hibrida resonansi, yaitu elektron-elektron valensi tiap atom Cu dapat berpindah ke atom yang lain sehingga atom-atom Cu dapat berganti-ganti menjadi ion positif dan negatif, dan terjadilah ikatan antara atom-atom Cu tersebut.

SIFAT LOGAM Model Lautan Elektron :• Teori sederhana yang dapat menerangkan

sifat logam adalah logam padat sebagai jaringan ion-ion positif yang tercelup dalam lautan elektron.

• Misalnya pada Li, ion positipnya adalah Li+ dan satu elektronnya disumbangkan untuk lautan elektron tsb. Elektron-elektron tersebut bebas dan mudah bergerak.

Ciri khas logam :

1. Penghantaran listrik : jika elektron dari sumber luar masuk kawat logam dari satu ujung, maka elektron-elektron yang bebas melewati kawat dan menuju ujung yang lain sehingga aliran elektron (aliran listrik) dapat lancar melalui kawat/logam.

Beberapa ciri khas logam:2. Sifat mengkilap : Elektron-elektron bebas pada

permukaan logam mampu menyerap foton dan memancarkan kembali cahaya yang jatuh pada permukaan tersebut dengan frekuensi yang sama, sehingga permukaan logam tampak mengkilap.

3. Kemampuan untuk diubah bentuknya (deformasi) : bila satu lapisan logam mendapat beban melewati lapisan lain, tidak ada ikatan yang putus dan struktur bagian dalam logam tidak mengalami perubahan dan lautan elektron segera menyesu-aikan diri dengan keadaan yang baru.

SIFAT KEMAGNITAN

Bila dua kutub magnet yang berlawanan muatan berada dalam vakum, maka terjadilah garis-garis gaya yang homogen :

- Paramagnetik (a) yaitu : zat yang bersifat meningkatkan permeabilitas medan magnit.

- Diamagnetik (b) yaitu : zat yang bersifat menurunkan permeabilitas medan magnit.

U S U S

zat ditarik magnit zat ditolak

magnit

medan magnit menjadilebih kuat, zat bersifatlebih permeabel terha-dap medan magnit

medan magnit menjadilebih lemah, zat bersifatkurang permeabel terha-dap medan magnit

(a) (b)

Digambarkan sebagai berikut :(a) dua elektron pada dua orbital berbeda, spin sama akan menghasilkan

medan magnit yang saling memperkuat (paramagnetik). (b) saling meniadakan(spin berlawanan)(diamagnetik)

U U U

US S S

S

(a) (b)

Sifat paramagnetisme dan diamagnetisme

Paramagnetik : Unsur yang punya jumlah elektron gasal. Diamagnetik : Unsur yang mempunyai jumlah elektron genap, tetapi tidak semua unsur yang mempunyai jumlah elektron genap akan bersifat diamagnetik.

H : 1s1 Elektron tunggal, jadi bersifat paramagnetik

He : 1s2 Elektron genap, jadi bersifat diamagnetik

B : 1s2 2s2 2p1 Terdapat satu elektron tunggal, bersifatparamagnetik

C : 1s2 2s2 2p2 Terdapat dua elektron tunggal, dalamorbital yang berbeda,masing-masing mempunyai spin paralel, sehinggabersifat paramagnetik

Beberapa contoh :

• Unsur-unsur besi, kobalt, nikel dan gadolinium (Gd) mempunyai sifat-sifat kemagnitan yang sangat tinggi.

• Besi merupakan unsur yang paling penting, maka sifat ini dinamakan feromagnetisme dan kelompok unsur di atas disebut bersifat feromagnetik.

• Ciri utama unsur feromagnetik adalah kelompok-kelompok atom, yang ukurannya di sekitar 0,001 mm sehingga dapat diamati dengan mikroskop, sifat kemagnitannya maksimum, karena atom-atomnya tersusun sehingga momen magne-tiknya sejajar dan jarak antar atomnya tertentu.

• Sifat kemagnitan ini kira-kira seribu kali kekuatan unsur para-magnetik.

Sifat Feromagnetisme

Susunan molekul unsur feromagnetik & paramagnetik

Kelompok atom un- bila ada medan bila tak ada medan

sur feromagnetik, magnit luar magnit luar ada atau tidak ada medan magnit luar Kelompok atom unsur paramagnetik

BANGUN MOLEKUL

Bangun molekul adalah gambaran geometrik yang diperoleh dengan cara menghubungkan inti-inti atom yang berikatan, dengan garis lurus.

Contoh : Bangun molekul air yang triatomik (terdiri atas tiga atom) :

BANGUN MOLEKUL

d 1 = d 2, =104,45

- panjang ikatan (d) : jarak antara inti-inti atom yang berikatan- sudut ikatan () : sudut antara dua garis yang menggambarkan ikatan

• Semua molekul Diatomik mempunyai bangun linier

• Molekul Triatomik dapat mempunyai bangun linier (sudut =180o), dan bersudut/bentuk V (sudut<180o).

• Molekul Poliatomik, beberapa ada yang punya bangun linier, tetapi umumnya melukiskan gambaran bangun geometrik tiga dimensi.

Bangun molekul dalam hubungannya dengan

jenis hibridisasi orbital molekul :

• Bangun molekul senyawa kovalen yang dihasilkan dari hibridisasi orbital-orbital atom pusatnya ditentukan oleh jenis hibridisasinya.

Tabel 7.2. Orbital-orbital hibrida & bangun geometriknya

Orbital atom Orbital hibrida

Bangun Geometrik Contoh

s + p sp Linier BeCl2, C2H2

s + p + p sp2 Trigonal planar BF3, C2H4

s + p + p +p sp3 Tetrahedral CH4

d + s + p + p dsp2 Segiempat datar [Pt(NH3)4]2+

s + p + p +p + d sp3d Trigonal bipiramidal PCl5

s + p + p +p +d + d sp3d2 Oktahedral SF6

d + d + s + p + p +p d2sp3 Oktahedral [Co(NH3)6]2+

Bangun Molekul : Bangun Molekul : Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory (VSEPR)Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory (VSEPR)- Teori VSEPR didasarkan adanya ide yang

berdasarkan gaya tolakan elektrostatik dari elektron diturunkan sampai minimum jika beberapa daerah yang memiliki densitas elektron yang cukup tinggi diletakkan sejauh mungkin.

- Daerah yang memiliki densitas elektron tinggi antara lain :

- Pasangan elektron bebas- Ikatan kovalen bonds (tunggal, rangkap dua,

rangkap tiga)

To minimize ee repulsion, lone pairs are always placed in equatorial positions.

Molecular ShapesMolecular Shapes

Bentuk Bentuk MoleMolekkulul

Predicting Molecular GeometriesPredicting Molecular Geometries

Molecular ShapesMolecular Shapes

Predicting Molecular GeometriesPredicting Molecular Geometries

Molecules with Expanded Valence ShellsMolecules with Expanded Valence Shells

Prediksi Bentuk Prediksi Bentuk MoleMolekulkul- Gambarlah struktur Lewis- Tentukan jumlah ikatan total dan pasangan

elektron bebas di sekitar atom pusat- Atur daerah ikatan dan pasangan elektron

bebas sedemikian rupa sehingga tolakan e-e menjadi minimal

- Ikatan rangkap dianggap sebagai satu daerah ikatan

larutan

Larutan adalah materi homogen yang tidak mempunyai susunan (komposisi) kimia tertentu.

Suatu larutan terdiri dari :1. Pelarut (= solven)

Pelarut dapat berupa zat tunggal atau campuran

2. Zat terlarut (= solut = linarut)Zat terlarut juga dapat terdiri dari dari zat tunggal atau

campuran

Larutan

Komponen Larutan

Penggolongan larutanMenurut wujud akhirnya, larutan dapat dibagi menjadi :1.Larutan GasLarutan gas : baik pelarut maupun linarut (solven dan solut)berupa gas.

Contoh : Uap air dalam udaraLarutan gas disebut juga campuran gas.2.Larutan cairLarutan cair : pelarutnya berwujud cair, sedangkan menurutwujud linarutnya, larutan cair dibagi menjadi :

2.a. Larutan gas dalam cair Contoh : Larutan oksigen (O2) dalam air2.b. Larutan cair dalam cair Contoh : Larutan etanol dalam air2.c. Larutan padat dalam cair Contoh : Larutan Gula dalam air

Contoh berbagai macam Larutan

3. Larutan padatLarutan padat : pelarutnya berwujud padat, sedangkan menurut wujud linarutnya, larutan padat dapat dibagi menjadi :

3.a. Larutan gas dalam padatLinarut berupa gas, misalnya gas hidrogen (H2) yang larut

dalam paladium (Pd)3.b. Larutan cair dalam padat

Linarut berupa cairan, misalnya amalgam (larutan logam dalam raksa).

Contoh : amalgam perak, yaitu Ag dalam Hg3.c. Larutan padat dalam padat

Linarut berupa padatan, umumnya berupa larutan logam atau paduan logam (aliasi = alliage), misalnya kuningan (Cu dalam Zn).

Terjadinya larutan dapat melalui salah satu dari tiga proses berikut :

1.Zat terlarut bereaksi secara kimia dengan pelarut dan membentuk zat baru.

Keadaan ini terjadi bila ada antaraksi antara pelarut dengan linarut, yaitu dengan pemecahan satu atau lebih ikatan kimia.

Contoh : P2O5 + 3 H2O 2 H3PO4

NH3 + H2O NH4OH

Peristiwa melarut

2. Zat terlarut berantaraksi dengan pelarut tanpa perubahan sifat zat terlarutnya.

• Peristiwa ini dikenal sebagai solvasi dan khusus untuk pelarut air disebut hidrasi.

• Contoh : pelarutan NaCl dalam air• Solvasi terjadi antara pelarut polar dengan

linarut polar atau ionik. • Contoh lain adalah larutan etanol (polar)

dengan air (polar).

Proses hidrasi NaCl

O

H

H

Na+

O H

H

O

H

HOH

H

O

H

H

O H

H

NaClH2O

O

H

H

O

HH

OH

H

O

H

HO

H

H

O

HHCl-

Ion Na+ dan Cl- yang tersolvasi dalam air

O

HH

Air sebagai dwikutub

3. Zat terlarut mengalami dispersi (penyebaran) dalam pelarut.

• Keadaan ini terjadi pada pelarut dan linarut yang keduanya non-polar.

• Contoh : Benzena yang terdispersi dalam CCl4.

Gambar 13.3. Dispersi benzena dalam CCl4

Kedua molekul, benzena dan CCl4, bersifat non-polar. Kelarutan terjadi karena kecenderungan benzena dan CCl4 terdispersi sejauh mungkin.

CCl4dalam CCl4

+

Benzena Benzena terdispersi

Sifat-sifat koligatif larutan adalah :

1. Penurunan Tekanan Uap

2. Penurunan Titik Beku

3. Kenaikan Titik Didih

4. Tekanan Osmotik

SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Sifat koligatif adalah sifat yang ditentukan oleh ba-nyaknya zat (materi) yang ada dan bukan ditentukan oleh macamnya zat.

Titik Beku• Adalah temperatur dimana terjadi keseimbangan

antara wujud padat dan wujud cair. • Pada keadaan ini kedua wujud tersebut tidak

mengalami perubahan. • Contoh : titik beku air pada 1 atm. adalah 0oC.Tekanan Uap• Molekul-molekul suatu zat yang berada dalam fasa cair

mempunyai kecenderungan lolos keluar dari wujud cair menjadi wujud gas.

• Bila cairan tersebut berada dalam ruang tertutup, maka molekul-molekul yang lolos ini menimbulkan tekanan yang besarnya tergantung kepada temperatur waktu itu.

• Tekanan ini disebut tekanan uap zat tersebut pada temperatur itu.

Titik Didih

• Titik didih suatu cairan adalah temperatur yang menunjukkan tekanan uap cairan sama dengan tekanan udara luar.

• Bila tekanan tersebut = 1 atm., maka titik didih itu disebut titik didih standar cairan tersebut.

• Pada titik didihnya, terjadi gelembung uap pada cairan yang naik ke permukaan cairan. Peristiwa ini disebut pendidihan cairan.

Penentuan Titik Didih Cairan• Titik didih cairan pada tekanan udara normal

dapat diukur dengan cara penyulingan (destilasi) cairan tersebut pada tekanan udara normal (fasa cair berhubungan dengan udara terbuka).

• Temperatur diukur sewaktu cairan mulai menetes.

Cairan yang sedang mendidih

Gelembung uap cairan

Penurunan Tekanan Uap LarutanBila suatu cairan berisi zat terlarut yang tidak mudah menguap, maka kecenderungan lolos molekul cairan tersebut berkurang.

Gambar 13.9.Berkurangnya kecenderungan lolos

: pelarut: linarut

Karena ada hambatan pada permukaanmaka kecenderungan lolos berkurang

Hukum Raoult• F.M. Raoult (1887) secara eksperimental

menemukan : Tekanan parsial uap pelarut yang berkeseimbangan dalam larutan encer berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut dalam larutan.

• Dapat dirumuskan sbb. :

P = P0 . X

• P : tekanan parsial pelarut dalam larutan• P0 : tekanan uap pelarut murni• X : fraksi mol pelarut dalam larutan

Fraksi mol pelarut =jumlah mol pelarut

jumlah mol (pelarut +linarut)

Penurunan Titik Beku larutan• Pada diagram fasa air dan larutan dalam air, maka titik beku larutan

selalu lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya.• Penurunan titik beku larutan encer berbanding lurus dengan

konsentrasi zat terlarut, yang dapat dirumuskan sebagai berikut (Raoult, 1883) :

Tf = Kf . m• Tf :Penurunan titik beku larutan• Kf : Tetapan penurunan molal pelarut (tetapan krioskopik)• m : Konsentrasi linarut dalam molal, yang dapat dirumuskan sbb :

W1: Berat pelarut W2 : Berat linarut M2 : massa molekul linarut

m =1000 x W2

W1 x M2

Kenaikan titik didih larutan• Besarnya kenaikan titik didih larutan juga

berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut, yang dapat dirumuskan sebagai berikut

• Tb : kenaikan titik didih larutan• Kb : tetapan kenaikan molal pelarut (tetapan ebulioskopik)• m : molalitas linarut • W1 : berat pelarut• W2 : berat linarut• M2 : massa molekul linarut

Tb =Kb .m =Kb x1000 x W2

W1 x M2

Tekanan Osmotik LarutanTekanan osmotik adalah tekanan hidrostatik yang terjadi akibat peristiwa osmosis.

• Peristiwa osmosis adalah adalah peristiwa perpindahan molekul-molekul melalui membran semi-permeabel.

• Membran semi-permeabel (selaput setengah tembus) adalah suatu lapisan yang dapat dilewati oleh molekul-molekul yang kecil tetapi tidak dapat dilewati oleh molekul-molekul yang besar.

• Dalam hal larutan, selaput tersebut dapat dilewati oleh pelarut, tetapi tidak dapat dilewati oleh zat terlarut (linarut).

Gambar 13.11. Peristiwa osmosis melalui membran semi-

permeabel

: molekul pelarut: molekul linarut

Membran semi permeabel

Peristiwa Osmosis

Terjadinya tekanan osmotik

- Peristiwa difusi

• Pada peristiwa difusi, suatu linarut akan bergerak dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah, sehingga konsentrasinya merata.

Gambar 13.12. Difusi kristal KMnO4 dalam air

KMnO4

Difusi : yang bergeraklinarut

H2O

Pengukuran dan perhitungan tekanan osmotik

Rumus gas yang umum :P x V = n x R x T (Boyle-Gay Lussac-Avogadro)

• dengan :• P : tekanan gas (atm.)• V : volume gas (liter)• n : jumlah mol gas• R : tetapan gas (0,082 L . atm . mol-1. oK-1)• T : temperatur mutlak (oK)

untuk larutan berlaku : x V = n x R x T (Boyle-Gay Lussac- van ‘t Hoff)

• dengan : : tekanan osmotik (atm)• V : volume larutan (liter)• n : jumlah mol linarut

TETAPAN-TETAPAN CAIRAN LAINTegangan permukaan• Tegangan permukaan adalah energi dalam erg yang

diperlukan untuk membentuk permukaan cairan seluas 1 cm2.

• Terjadinya tegangan permukaan

Gambar 13.13. Gaya-gaya pada cairan

Gaya pada permukaan

dengan resultan =/= 0

Gaya di bawah permukaandengan resultan = 0

• Pada molekul cairan, terjadi gaya tarik jarak pendek (gaya van der Waals). Sebagian besar molekul cairan tersebut, gaya van der Waals saling meniadakan sehingga hasil akhir = 0.

• Pada molekul yang berada di permukaan, gaya dari atas tidak ada, sehingga resultan gaya tersebut adalah ke arah bawah, dan molekul-mole-kul menekan ke bawah seolah-olah cairan tersebut mem-punyai kulit.

Inilah yang disebut tegangan permukaan.• Adanya tegangan permukaan, memungkinkan

cairan berusaha untuk mempunyai permukaan sesempit mungkin (bentuk bola).

Pengaruh temperatur terhadap tegangan permukaan :

• Bila temperatur suatu cairan meningkat, maka gerakan molekulnya makin cepat.

• Akibatnya, gerakan ini akan melawan gaya tarik antar molekul cairan tersebut, sehingga tegangan permukaan cairan akan menurun.

• Pada temperatur kritisnya, cairan akan kehi-langan tegangan permukaannya.

KEKENTALAN (VISKOSITAS)Kekentalan adalah besaran yang menyatakan hambatan suatu sistem

untuk mengalir, bila terhadap sistem itu dikenakan suatu tekanan.

• Satuan kekentalan adalah poise, yaitu gaya geser yang diperlukan untuk memperoleh kecepatan 1 cm/detik antara dua bidang sejajar suatu cairan yang masing-masing luasnya 1 cm2 dan dipisahkan dengan jarak 1 cm.

• 1 poise = 1 dyne.det.cm-2 = 1 dyne.det/cm2

= gram x cm/det2 = gram

cm2 cm.det

- Fluiditas ( = phi) adalah kebalikan dari viskositas

Pentingnya pengukuran viskositas

• Pengetahuan dan pengukuran viskositas sangat penting dalam pembuatan preparat-preparat cair dan setengah cair, misalnya pada pembuatan obat semprot hidung, krim salep dan obat gosok.

• Viskositas juga penting dalam kedokteran, misalnya dalam pengukuran tekanan darah. Bila viskositas darah naik, maka tekanan darah naik pula, yang dapat membebani kerja jantung.

Indeks bias Indeks bias suatu zat adalah perbandingan antara kerapatan optik zat itu dengan kerapatan optik

ruang hampa.

Pengukuran Indeks bias• Indeks bias suatu zat diukur dengan alat yang

disebut refraktometer. Salah satu contoh refraktometer adalah refraktometer Abbe.

• Prinsip kerja• Refraktometer Abbe membandingkan indeks

bias zat yang akan diukur dengan indeks bias prisma yang telah diketahui.

• Lambang : nD20

KEJENUHAN LARUTAN

Hubungan antara keadaan larutan dengan

jumlah relatif linarut dan pelarut ada 3

macam, yaitu :

1. Larutan jenuh

2. Larutan tak jenuh

3. Larutan lewat jenuh

Larutan jenuh• Larutan jenuh adalah suatu larutan yang di

dalamnya zat terlarut (solut/linarut) yang berada dalam larutan, berkesetimbangan dengan zat terlarut murni yang berada dalam wadah tempat larutan itu berada tetapi di luar sistem larutan itu.

• Larutan tak jenuh• Larutan tak jenuh adalah suatu larutan yang di

dalamnya konsentrasi zat terlarut lebih kecil daripada kelarutan zat terlarut dalam pelarutnya pada temperatur tertentu.

Gambar13.21. Gambaran larutan jenuh

linarut dalamlarutan

pelarut

linarut murni

Konsentrasi solut dalam larutan tersebut dikenal sebagai : kelarutan linarut dalam pelarut tersebut (pada temperatur terten-tu)Pada umumnya kelarutan suatu zat me-ningkat dengan kenaikan temperatur.

Larutan lewat jenuh

• Larutan lewat jenuh adalah suatu larutan yang mengandung linarut dengan konsentrasi lebih besar daripada kelarutan linarut tersebut pada temperatur tertentu.

• Contoh :Larutan Na2S2O3 (natrium tiosulfat) dan CH3COONa (natrium asetat)

• Sejumlah Na2S2O3 atau CH3COONa yang melebihi kelarutannya dapat dilarutkan dalam air dengan pemanasan. Bila dibiarkan dingin, linarut tersebut tidak mengkristal walaupun konsentrasinya melebihi kelarutannya.

• Larutan semacam ini disebut larutan lewat jenuh dan bersifat metastabil.

Larutan jenuh metastabil dapat dijadikan

larutan jenuh yang stabil dengan cara :

1. Mengkristalkan linarut dengan memancingnya

dengan menambahkan kristal linarut dari luar.

2. Mengocok wadah dengan keras.

3. Menggores dinding wadah dengan pengaduk.

Tabel 13.5. Istilah perkiraan kelarutan

Istilah Bagian (volume) pelarut untuk melarutkan satu bagian (berat) li-narut

Istilah Bagian (volume) pelarut untuk melarutkan satu bagian (berat) li-

narut Sangat larut < 1 Sedikit larut 100 - 1000

Larut bebas 1 - 10 Sangat Sedikit larut

1000 – 10.000

-Larut

-Agak larut

10 -30

30 - 100

(Praktis) tidak larut

> 10.000

Bila ke dalam air dilarutkan :Gula atau Alkohol atau Urea

• maka berlaku rumus-rumus penurunan tekanan uap, penurunan titik beku dan kenaikan titik didih sebagai berikut :

P = PoX; Tf = Kf x m dan Tb = Kb x m

• Larutan-larutan tersebut mengikuti Hukum Raoult dan tidak menghantarkan arus listrik.

• Oleh karena itu disebut larutan non-elektrolit (larutan bukan elektrolit).

• Tetapi bila ke dalam air dilarutkan :– Asam atau Basa atau Garam

• maka terjadi penyimpangan dari Hukum Raoult, yaitu bahwa hasilnya lebih besar daripada rumus-rumus di atas.

• Larutan ini disebut Larutan elektrolit (penghantar listrik cair)

Larutan elektrolit dan bukan elektrolit

SISTEM HETEROGENADALAH SISTEM YANG MEMPUNYAI BAGIAN2 YANG TIDAK SAMA

DALAM KESELURUHAN SISTEM

PENGGOLONGAN:1. SUSPENSI

adalah sistem heterogen dengan ukuran partikel terdispersi > 0,1 (1 = 10-4)

2. KOLOID (DISPERSI KOLOID)adalah sistem heterogen dengan ukuran partikel terdispersi antara 0,001 - 0,1 (1,0 - 100m)

EMULSImerupakan jenis koloid yang medium pendispersi maupun fasa terdispersinya berupa cairan yang tidak saling campur.-Kedua fase terdiri dari fase minyak dan air atau sebaliknya.-Emulgator = zat penstabil emulsi

Contoh emulsi : susu, santan, minyak ikan, minyak rambut (cream)

Perbedaan antara larutan, koloid dan suspensi

Karakteristik Larutan Koloid Suspensi

Penampakan-Mikroskop biasa

-Mikroskop elektronik

-Tidak tampak

- Tidak tampak

-Tidak tampak

-Tampak

-Tampak

-Tampak

Penyaringan-Kertas saring

-Membran semi-

permiabel

-Lolos

-Lolos

-Lolos

-Tertahan

-Tertahan

-Tertahan

-Sifat difusi

-Fasa

-Kejernihan

-Bila dibiarkan

-Cepat

-Satu fasa

-Jernih

-Tidak- mengendap

-Sangat lambat

-Dua fasa

-Baur

-Tidak- mengendap

-Tak mendifusi

-Dua fasa

-Tdk tmbs chy

-Mengendap

1. SIFAT OPTIKEfek Faraday-Tyndallberupa kerucut cahaya bila sistem koloid disinari dari samping.Efek ini disebkan oleh penghamburan sinar oleh partikel-partikel terdispersi.

2. SIFAT KINETIKa. Gerak Brown : gerakan acak partikel terdispersi dalam medium

terdispersi.

b. Difusi : partikel terdispersi scr spontan bergerak (berdifusi) dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Akibat langsung dari

gerak Brown.

SIFAT-SIFAT KOLOID

a. Elektroforesis

adalah pergerakan partikel terdispersi dengan adanya pengaruh listrik.

b. Elektro-osmosis

adalah pergerakan medium pendispersi dengan adanya pengaruh listrik, sedangkan fasa terdispersi diam. (kebalikan elektroforesis)

3. SIFAT ELEKTRIK

CARA PENGENDAPAN KOLOID

1. Penambahan sejumlah besar elektrolit

2. Pemanasan

3. Dengan muatan listrik

Selamat Belajar

198

ikatan kimia

Documents