GAYA VAN DER WAALS

Gaya Antar Molekul

Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan ikatan kimia. Ikatan kimia, seperti ikatan ionik, kovalen, dan logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam membentuk molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar molekul. Kita akan mempelajari tiga macam gaya antar molekul, yaitu:

·                     Gaya Van der Waals

·                     Ikatan Hidrogen

·                     Gaya London

Agar dapat memahami gaya antar molekul dengan baik. kita harus memahami terlebih dahulu tentang apa yang dimaksud dengan dipol dalam suatu molekul.

Dipol

Dipol adalah singkatan dari di polar, yang artinya dua kutub. Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawa yang memiliki kutub positif (δ⁺) di satu sisi, dan kutub negatif (δ^-) di sisi yang lain. Senyawa yang memiliki dipol biasa disebut sebagai senyawa polar. Senyawa polar terbentuk melalui ikatan kovalen polar. Perlu diperhatikan bahwa dipol berbeda dengan ion. Kekuatan listrik yang dimiliki dipol lebih lemah dibanding kekuatan listrik ion. Kita pasti ingat, bahwa ion terdapat pada senyawa ionik, dimana molekul terbagi menjadi dua , yaitu ion positif/kation (+) dan ion negatif/anion (-).

Untuk memahami perbedaan antara ion dan dipol, mari kita perhatikan gambar berikut:

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjVI3XTp9kvNWw8A03R4Ic6lvU8hGXWf_gi327g_QtOJ16sC684lsV-j3egBpGhCqPwxK0UDLiyhoXjVyPIz98m5Yc_eERSFGRfJzzeT5-0sf7v-foW_FVtGvKURDe6bvJyGljP_k_pQUk/s1600/kim26-1.jpg

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada senyawa ion, molekul terbagi (bisa juga dikatakan terbelah) menjadi dua bagian. Jadi ion positif dan ion negatif sebenarnya terpisah. Mereka bersatu hanya karena adanya gaya tarik-menarik antar ion positif dan negatif (gaya coulomb).

Pada senyawa polar, tidak terjadi pemisahan. Molekul merupakan satu kesatuan. Hanya saja pada satu sisi/tepi terdapat kutub positif (δ⁺) dan di sisi/tepi yang lain terdapat kutub negatif (δ^-). Untuk senyawa non polar, sama sekali tidak ada muatan listrik yang terkandung.

LATAR BELAKANG VAN DER WAALS

 Van Der Waals lahir di Leiden, Belanda, sebagai putera Jacobus Van Der Waals dan Elisabeth Van Den Burg. Ia menjadi guru sekolah, dan kemuian diizinkan belajar di universitas, karena kurangnya pendidikan dalam bahasa-bahasa klasik. Ia belajar dari 1862 hingga 1865, mendapat gelar dalam matematika dan fisika. Ia menikah dengan Anna Magdalena Smit dan memiliki 3 putri dan 1 putra.

Pada 1866, ia menjadi direktur sekolah dasar di den Haag. Pada 1873, ia mendapatkan gelar doktor di bawah Pieter Rijke atas tesisnya yang berjudul “Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand” (Pada Kontinuitas Keadaan Gas dan Cair). Pada 1876, ia diangkat sebagai profesor pertama di Universitas Amsterdam. Van Der Waals meninggal di Amsterdam pada 1923.

Gaya Van der Waals

(Gaya tarik antara dipol-dipol)

Gaya van der Waals adalah interaksi lemah antara molekul yang melibatkan dipol. Molekul polar memiliki interaksi dipol-dipol permanen. Jika dipolnya muncul sesaat akibat gerakan elektron maka gayanya disebut gaya London. Defenisi Ikatan Van Der Waals

Johannes Diderik van der Waals (23 November 1837 – 8 Maret 1923) ialah ilmuwan Belanda yang terkenal “atas karyanya pada persamaan gas cairan”, sehingga ia memenangkan Penghargaan Nobel dalam Fisika pada 1910. van der Waals adalah yang pertama menyadari perlunya mengingat akan volume molekul dan gaya antarmolekul (kini disebut “gaya van der Waals”) dalam mendirikan hubungan antara tekanan, volume, dan suhu gas dan cairan.

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis tertentu gaya antar molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada semua jenis gaya antar molekul, dan hingga saat ini masih kadang digunakan dalam pengertian tersebut, tetapi saat ini lebih umum merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol.

Gaya Van Der Waals terjadi akibat interaksi antara molekul-molekul non polar (Gaya London), antara molekul-molekul polar (Gaya dipole-dipol) atau antara molekul non polar dengan molekul polar (Gaya dipole-dipol terinduksi). Ikatan Van Der Waals terdapat antar molekul zat cair atau padat dan sangat lemah. Gaya Van Der Waals dahulu dipakai untuk menunjukkan semua jenis gaya tarik-menarik antar molekul. Namun kini merujuk pada pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul yang terlemah menjadi dipole seketika. Pada saat tertentu, moleku-molekul dapat berada dalam fase dipole seketika ketika salah satu muatan negative berada di sisi tertentu. Dalam keadaan dipol ini, molekul dapat menarik atau menolak electron lain dan menyebabkan atom lain menjadi dipole. Gaya tarik menarik yang muncul sesaat ini merupakan gaya Van Der Waals.

Karena gaya ini sangat lemah maka zat yang mempunyai ikatan van der waals akan mempunyai titik didih yang sangat rendah. Meskipun demikian gaya van der waals bersifat permanen dan lebih kuat dari gaya london. Contoh gaya van der waals terdapat pada senyawa hidrokarbon. Misalnya pada senyawa CH₄. Perbedaan keelektronegatifan C (2,5) dengan H (2,1) sangat kecil, yaitu sebesar 0,4.

Senyawa-senyawa yang mempunyai ikatan van der waals akan mempunyai titik didih sangat rendah, tetapi dengan bertambahnya Mr Ikatan akan makin kuat sehingga titik didih lebih tinggi. Contohnya, titik didih C₄H₁₀>C₃H₈>C₂H₆>CH₄. Contoh lainnya terdapat pada Br₂ dan I₂. Br₂ berwujud cair tetapi mudah menguap dan I₂ berwujud gas tetapi mudah menyublim. Hal ini disebabkan karena ikatan antara molekul Br₂ dan I₂ adalah ikatan van der waals.

      Kristal Molekul

Dalam bentuk gas (seperti N2, O2, CL2) dan hampir semua zat organic berupa molekul-molekul tunggal dengan ikatan kovalen. Gaya tarik antara molekul-molekul ino sangat lemah. Hal ini terbukti dari kenyataan bahwa gas-gas nyata tidak mengikuti hokum gas ideal :

PV = nRT

Gaya antar molekul ini disebut gaya Van Der Waals. Dengan adanya gaya-gaya ini memberikan koreksi pada persamaan ideal untuk gaya sejati.

Dimana :

P = Tekanan Gas

V = Volume gas

T = Temperatur (K)

a dan b = tetapan

R = Tetapan Gas Umum

            Dalam keadaan cair dan keadaan padat, gaya-gaya ini lebih besar. Seperti telah dijelaskan, zat-zat di atas membentuk Kristal molekuler. Satuan-satuan dalam Kristal molekuler seperti chlor, benzene, dsb. Untuk atom atau molekul-molekul kecil, struktur kristalnya biasanya tersusun rapat (close packed) karena gaya Van Der Waals tidak mempunyai arah dalam ruang. Struktur ini terdapat pada gas-gas mulia, Halogen, H₂, N₂, 0₂, CO₂, HCl, HBr, CH₄, C₂H₆, NH₃, PH₃, dan H₂S.

Klasifikasi Gaya Van der Waals

Gaya Van Der Walls dapat dibagi berdasarkan jenis kepolaran molekulnya, yaitu :

1.      Interaksi ion – dipole

Gaya antarmolekul ini terjadi antara ion dan senyawa kovalen polar. Ketika dilarutkan dalam senyawa kovalen polar, senyawa ion akan terionisasi menjadi ion positif dan ion negatif. Ion positif akan tarik menarik dengan dipol negatif, dan sebaliknya.
Selain gaya ion-dipol, juga dikenal gaya ion-dipol sesaat, dimana terjadi dari interaksi antar gaya dipol-dipol terinduksi dengan gaya ion-dipol. Jika ion dari senyawa ion berdekatan dengan molekul nonpolar, ion tersebut dapat menginduksi dipol molekul nonpolar. Dipol terinduksi molekul nonpolar yang dihasilkan akan berikatan dengan ion.

Gaya Ion-dipol

Interaksi ion - dipol merupakan interaksi (berikatan) / tarik menarik antara ion dengan molekul polar (dipol).Interaksi ini termasuk jenis interaksi yang relatif cukup kuat.

Contoh :         H⁺ + H₂O → H₃O⁺

                      Ag⁺ + NH₃ → Ag(NH3)⁺

Sebagai contoh, NaCl (senyawa ion) dapat larut dalam air (pelarut polar) dan AgBr (senyawa ion) dapat larut dalam NH3 (pelarut polar).

2. Interaksi dipol - dipol

Interaksi dipol - dipol merupakan interaksi antara sesama molekul polar (dipol). Interaksi ini terjadi antara ekor dan kepala dimana jika berlawanan kutub maka akan tarik-menarik dan sebaliknya.

Tanda "+" menunjukkan dipol positif, tanda "-" menunjukkan dipol negatif

Molekul seperti HCl memiliki dipol permanen karena klor lebih elektronegatif dibandingkan hidrogen. Kondisi permanen ini, pada saat pembentukan dipol akan menyebabkan molekul saling tarik menarik satu sama lain. Molekul yang memiliki dipol permanen akan memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan molekul yang hanya memiliki dipol yang berubah-ubah secara sementara.

Agak mengherankan dayatarik dipol-dipol agak sedikit dibandingkan dengan gaya dispersi, dan pengaruhnya hanya dapat dilihat jika kamu membandingkan dua atom dengan jumlah elektron yang sama dan ukuran yang sama pula. Sebagai contoh, titik didih etana, CH₃CH₃, dan fluorometana, CH₃F adalah:

Keduanya memiliki jumlah elektron yang identik, dan ukurannya hampir sama – seperti yang terlihat pada diagram. Hal ini berarti bahwa gaya dispersi kedua molekul adalah sama. Titik didih fluorometana yang lebih tinggi berdasarkan pada dipol permanen yang besar yang terjadi pada molekul karena elektronegatifitas fluor yang tinggi. Akan tetapi, walaupun memberikan polaritas permanen yang besar pada molekul, titik didih hanya meningkat kira-kira 10°.

Berikut ini contoh yang lain yang menunjukkan dominannya gaya dispersi. Triklorometan, CHCl₃, merupakan molekul dengan gaya dispersi yang tinggi karena elektronegatifitas tiga klor. Hal itu menyebabkan dayatarik dipol-dipol lebih kuat antara satu molekul dengan tetangganya.

Dilain pihak, tetraklorometan, CCl₄, adalah non polar. Bagian luar molekul tidak seragam - in pada semua arah. CCl₄hanya bergantung pada gaya disperse.

3.        Interaksi ion - dipol terinduksi

Interaksi ion - dipol terinduksi merupakan interaksi antara aksi ion dengan dipol terinduksi. Dipol terinduksi merupakan molekul netral yang menjadi dipol akibat induksi partikel bermuatan yang berada didekatnya.Partikel penginduksi tersebut dapat berupa ion atau dipol lain dimana kemampuan menginduksi ion lebih besardaripada kemampuan menginduksi dipol karena muatan ion yang juga jauh lebih besar. Interaksi ini relatif lemah karena kepolaran molekul terinduksi relatif kecil daripada dipol permanen.

Contoh :   I^- + I₂ → I₃

4.        Interaksi dipol - dipol terinduksi

Suatu molekul polar yang berdekatan dengan molekul nonpolar, akan dapat menginduksi molekul nonpolar. Akibatnya. Molekul nonpolar memiliki dipol terinduksi.

Dipol dari molekul polar akan saling tarik-menarik dengan dipol terinduksi dari molekul nonpolar. Contohnya terjadi pada interaksi antara HCl (molekul polar) dengan Cl2 (molekul nonpolar).

5.        Interaksi dipol terinduksi - dipol terinduksi

Mekamisme terjadinya interaksi dipol terinduksi - dipol terinduksi :

Pasangan elektron suatu molekul, baik yang bebas maupun yang terikat selalu bergerak mengelilingi inti elektron yang bergerak dapat mengimbas atau menginduksi sesaat pada tetangga sehingga molekul tetangga menjadi polar terinduksi sesaat molekul ini pula dapat menginduksi molekul tetangga lainnya sehingga terbentuk molekul-molekul dipol sesaat.

Fakta Yang Menunjukkan Adanya Gaya Van der Waal

Banyak bukti menunjukkan bahwa ada gaya tarik antara molekul,contohnya Cl₂.

Cl           Cl . .  . . . . . . Cl           Cl

            Gaya van der  waals

Gaya ini disebut gaya van der waals dan sangat lemah dibandingkan ikatan ion dan kovalen.Dalam molekul Cl₂ terdapat ikatn kovalen dengan energi ikatan 240 kj/mol,dan antara molekul Cl₂  terdapat gaya van der waals sebesar 21 kj/mol.

Gaya van der waals dapat terjadi antara partikel yang sama atau berbeda .sama halnya dengan gaya kohesi (gaya antara partikel – partikel zat yang sama ) yang di pelajari disekolah lanjutan. Gaya ini terjadi karena adanya sifat kepolaran partikel tersebut. Makin kecil kepolaran makin kecil pula gaya van der waals-nya

Faktor-Faktor yang mempengaruhi Ikatan Van Der Waals

Gaya London ini dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu:

1.      Jumlah electron dalam atom atau molekul

Makin besar ukuran atom atau molekul, makin besar jumlah elektron sehingga makin jauh pula elektron terluar dari inti dan makin mudah awan elektron terpolarisasi, serta makin besar gaya dispersi.

2.      Bentuk molekul

Molekul yang memanjang/tidak bulat, lebih mudah menjadi dipole dibandingkan dengan molekul yang bulat sehingga gaya disperse londonnya akan semakin besar.

Ikatan Van der Waals juga ditemukan pada polymer dan plastik. Senyawa ini dibangun oleh satu rantai molekul yang memiliki atom karbon, berikatan secara kovalen dengan berbagai atom seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan atom lainnya. Interaksi dari setiap untaian rantai merupakan ikatan Van der Waals. Hal ini diketahui dari pengamatan terhadap polietilen, polietilen memiliki pola yang sama dengan gas mulia, etilen berbentuk bentuk gas menjadi cairan dan mengkristal atau memadat sesuai dengan pertambahan jumlah atom atau rantai molekulnya. Dispersi muatan terjadi dari sebuah molekul etilen, C2H4, yang menyebabkan terjadinya dipol temporer serta terjadi interaksi Van der Waals. Dalam kasus ini molekul H₂C=CH₂, selanjutnya melepaskan satu pasangan elektronnya dan terjadi ikatan yang membentuk rantai panjang atau polietilen. Pembentukan rantai yang panjang dari molekul sederhana dikenal dengan istilah polimerisasi.

3.      Kepolaran molekul

Karena Ikatan Van Der Waals muncul akibat adanya kepolaran, maka semakin kecil kepolaran molekulnya maka gaya Van Der Waalsnya juga akan makin kecil.

4.      Titik didih gas mulia adalah

helium		-269°C
neon		-246°C
argon		-186°C
kripton		-152°C
xenon		-108°C
radon		-62°C

Semua unsur tersebut berada pada molekul monoatomik.

Alasan yang mendasari bahwa titik didih meningkat sejalan dengan menurunnya posisi unsur pada golongan adalah kenaikan jumlah elektron, dan juga tentunya jari-jari atom. Lebih banyak elektron yang dimiliki, dan lebih menjauh sejauh mungkin, yang paling besar memungkinkan dipol sementara terbesar dan karena itu gaya dispersi paling besar.

Karena dipol sementara lebih besar, molekul xenon lebih melekat (stickier) dibandingkan dengan molekul neon. Molekul neon akan berpisah satu sama lain pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan molekul xenon – karena itu neon memiliki titik didih yang lebih rendah.

Gaya Dipol-Dipol

Gaya dipol-dipol adalah gaya tarik menarik yang terjadi antara molekul polar. Sebuah molekul hidrogen klorida memiliki atom hidrogen sebagian positif dan atom klor sebagian negatif. Dalam kumpulan banyak molekul hidrogen klorida, mereka akan mensejajarkan diri agar daerah bermuatan sebaliknya dari molekultetangga berdekatan satu sama lain. Gaya dipol-dipol adalah hasil dari daya tarik ujung positif dipol yang satu ke ujung negatif dari dipol tetangga. Gaya dipol-dipol di alam berbentuk serupa, tetapi jauh lebih lemah dari ikatan ionik.

Gaya Dispersi London

Gaya dispersi juga dianggap sebagai jenis van der Waals dan yang paling lemah dari semua gaya antarmolekul. Mereka sering disebut Gaya London setelah Fritz London (1900-1954), yang pertama kali mengajukan keberadaan mereka pada tahun 1930. Gaya dispersi London adalah gaya antarmolekul yang terjadi antara atom dan antara molekul nonpolar akibat gerakan elektron.

https://www.google.co.id/search?

q=GAYA+DISPERSI+LONDON&espv=2&biw=1366&bih=589&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwimqdCcoN3QAhWIr48KHeoEBcAQ_AUIBigB

Awan elektron dari atom helium berisi dua elektron, yang biasanya diperkirakan akan merata secara spasial di sekitar inti. Namun, pada saat tertentu distribusi elektron mungkin tidak merata, sehingga timbul dipol sesaat. Dipol lemah dan sementara ini kemudian mempengaruhi atom tetangga helium melalui tarik dan tolakan elektrostatik. Ini akan menginduksi dipol atom helium terdekat (lihat Gambar di bawah).

Sebuah dipol singkat atau seketika dalam sebuah atom helium.

Dipol sesaat dan akan menginduksi secara lemah tertarik satu sama lain. Gaya dispersi meningkat seiring jumlah elektron dalam atom atau molekul nonpolar yang meningkat.

Kelompok halogen terdiri dari empat unsur yang semua mengambil bentuk molekul diatomik nonpolar. Tabel di bawah ini menunjukkan perbandingan titik leleh dan didih untuk masing-masing.

Titik leleh dan titik cair Halogen
Molecule	Jumlah elektron	Titik leleh (°C)	Titik didih ( °C)	Keadaan fisik pada suhu kamar
F2	18	-220	-188	gas
Cl2	34	-102	-34	gas
Br2	70	-7	59	cair
I2	106	114	184	padat

Gaya dispersi yang kuat untuk molekul yodium karena mereka memiliki jumlah terbesar dari elektron. Gaya yang relatif kuat menghasilkan titik leleh dan titik didih yang tertinggi dari kelompok halogen.

 Gaya van der waals mempengaruhi titik didih. Semakin kuat Gaya Van Der Waals, Semakin tinggi titik didih   senyawanya. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya van der waals adalah jumlah elektron, ukuran molekul, dan bentuk molekul. Semakin besar ukuran molekul makin bertambahnya jumlah elektron dan ukuran atom, titik didih atom gas mulia semakin meningkat yang menunjukkan bahwa gaya van der waalsnya semakin kuat.

·         Pengaruh Ikatan Van der Waals Terhadap Titik Didih Untuk senyawa nonpolar,titik didihnya dipengaruhi oleh kekuatan ikatan Van der Waals ( Gaya London ).kekuatan gaya London menyebabkan kekuatan ikatan antarmolekul yang dipengaruhi factor,anatara lain :  Pengaruh Jumlah awan electronÄ Titik didih senyawa nonpolar dipengaruhi oleh jumlah awan electron.Semakin banyak awan electron,maka gaya tarik-menarik molekul dipole sesat semakin besar sehingga ikatannya makin kuat

·         Pengaruh Bentuk MolekulÄ Untuk massa molekul relative yang sama,bentuk molekul tidak bercabang titik didih yang lebih besar dari pada bentuk molekul bercabang.Bentuk molekul panjang memiliki gaya London yang lebih besar dari pada bentuk molekul bercabang.

DAFTAR PUSTAKA

http://kreatifitasbelajar.blogspot.co.id/2013/05/bismut.html

http://www.sridianti.com/pengertian-gaya-van-der-waals.html

http://kimiatangsel.blogspot.co.id/2011/04/gaya-antar-molekul.html