kimia organik fisik, polarisabilitas

POLARISABILITAS

Nesya el Hikmah

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

Nesyaelhikmah96@gmail.com

Ada banyak sekali ikatan kimia yang mempengaruhi sifat fisika dan kimia suatu bahan kimia. Salah satunya adalah gaya van der waals. Definisi gaya van der waals adalah jumlah gaya tarik menarik atau tolak menolak antar molekul (atau antar bagian molekul yang sama) selain yang disebabkan oleh ikatan kovalen meupun interaksi elektrostatik ion dengan molekul netral atau bermuata lainnya.

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.

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

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

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

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

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

Terdapat 3 jenis gaya tarik menarik antar molekul, yaitu gaya London, gaya tarik dipol-dipol dan gaya yang ditimbulkan oleh ikatan hidrogen. Elektron pada suatu atom mengalami pergerakan dalam orbital. Pergerakan atau perpindahan elektron pada suatu atom dapat mengakibatkan tidak meratanya kepadatan elektron pada atom, sehingga atom tersebut mempunyai satu sisi dipol dengan muatan lebih negatif dibandingkan sisi yang lain. Pergerakan ini menimbulkan dipol sesaat. Gambar dibawah ini menggambarkan perbedaan sebaran elektron pada orbital normal dan orbital yang mengalami dipol sesaat. Adanya dipol sesaat menyebabkan molekul yang bersifat non-polar menjadi bersifat agak polar.

Gaya London pertama kali ditemukan oleh seorang ahli fisika dari Jerman, Fritz London, pada tahun 1930. Gaya London adalah gaya tarikan lemah yang disebabkan oleh dipol imbasan sekejap atau sesaat yang terjadi karena adanya pergerakan elektron dalam suatu orbital. Pergerakan tersebut dapat mengakibatkan tidak meratanya kepadatan elektron pada atom, sehingga atom tersebut mempunyai satu sisi dipol dengan muatan lebih negatif dibandingkan sisi yang lain. Mudahnya suatu atom untuk membentuk dipol sesaat disebut dengan polarisabilitas. Dipol – dipol ini dikatakan sesaat karena pergerakan elektronnya milyaran kali dalam satu detik.

Dipol sesaat pada suatu atom dapat mengimbas (menginduksi) atom yang berada di sekitarnya sehingga terjadi dipol terimbas. Hal tersebut yang menyebabkan terjadinya gaya tarik-menarik antara dipol sesaat dengan dipol terimbas. Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul akan bertambah besar apabila molekul tersebut memiliki jumlah elektron yang semakin besar pula. Jumlah elektron yang besar berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) molekul tersebut, sehingga semakin besar Mr suatu molekul, maka semakin besar polarisabilitasnya dan semakin besar pula Gaya Londonnya. Molekul dengan struktur panjang mempunyai kemungkinan lebih besar untuk mengalami dipol sesaat atau polarisabilitas. Hal ini dikarenakan molekul dengan struktur panjang mempunyai bidang yang lebih luas bila dibandingkan dengan molekul yang memiliki struktur lebih rapat dan kecil.

Kekuatan gaya London bergantung pada beberapa faktor, antara lain kerumitan molekul dan ukuran molekul. Lebih banyak terdapat interaksi pada molekul kompleks dari molekul sederhana, sehingga Gaya london lebih besar dibandingkan molekul sederhana. Semakin besar Mr semakin kuat Gaya london. Molekul yang lebih besar mempunyai tarikan lebih besar dari pada molekul berukuran kecil, sehingga mudah terjadi kutub listrik sesaat yang menimbulkan gaya london besar. Dalam satu golongan dari atas ke bawah, ukurannya bertambah besar, sehingga gaya londonnya juga semakin besar.

Gaya London biasanya terjadi pada gas mulia yang mempunyai keelektronegatifan nol (stabil). Contohnya pada Neon, dimana gas Neon bisa dicairkan pada suhu yang tinggi atau rendah. Pada suhu yang sangat rendah atom-atom Neon akan saling berdekatan sehingga kestabilan elektronnya akan terganggu. Hal ini menyebabkan dalam atom Neon terbentuk dua kutub (dipol) antara molekul yang sama. Dipol ini membentuk ikatan sehingga Neon berubah menjadi cair. Dipol ini bersifat sementara, karena elektron selalu bergerak dalam orbital sehingga pada saat berikutnya dipol itu hilang.

 

Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul akan bertambah besar apabila molekul tersebut memiliki jumlah elektron yang semakin besar pula. Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul disebut polarisabilitas. Jumlah elektron yang besar berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) molekul tersebut, sehingga semakin besar Mr suatu molekul, maka semakin besar polarisabilitasnya dan semakin besar pula Gaya Londonnya. Mudahnya suatu atom untuk membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas.

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

Lihatlah Gambar 5(a) dan 5(b) untuk mengetahui bentuk molekulnya. Molekul dengan struktur panjang mudah mengalami polarisasi dibandingkan molekul dengan struktur yang rapat dan kecil. Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk mengimbas suatu molekul disebut polarisabilitas. Polarisabilitas berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Pada umumnya, makin banyak jumlah elektron dalam molekul, makin mudah mengalami polarisasi.

Oleh karena jumlah elektron berkaitan dengan massa molekul relatif, maka dapat dikatakan bahwa makin besar massa molekul relatif, makin kuat gaya London. Misalnya, radon (Ar = 222) mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan helium (Ar = 4), 221 K untuk Rn dibandingkan dengan 4 K untuk He. Molekul yang bentuknya panjang lebih mudah mengalami polarisasi dibandingkan molekul yang kecil, kompak, dan simetris. Misalnya, normal pentana mempunyai titik cair dan titik didih yang lebih tinggi dibandingkan neopentana. Kedua zat itu mempunyai massa molekul relatif yang sama besar.

DAFTAR PUSTAKA

https://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_antarmolekul

http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/06/gaya-london-gaya-tarik-dipol-dipol.html

http://rumus-kimia-cepat.blogspot.co.id/2012/11/gaya-tarik-antarmolekul-dan-gaya-london.html

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

http://www.ilmukimia.org/2014/06/gaya-van-der-waals.html