of 40 /40
Gaya A ntar Molekul Mata Kuliah Kimia Dasa r 1/11/2010 1 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia

Bab10 Gaya Antar Molekul

Embed Size (px)

DESCRIPTION

a

Text of Bab10 Gaya Antar Molekul

  • Gaya A

    ntar M

    olekul

    Mata K

    uliah K

    imia Da

    sar

    1/11/20101 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia2

    Keadaan fisik dan perubahan fasaAspek kuantitatif perubahan fasaJenis-jenis gaya antar molekul

    Gaya ion-dipolGaya dipo-dipolIkatan hidogenGaya dispersi london

    Sifat dari cairan

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia3

    Mengapa Jarum mengambang di atas air?Mengapa air pada kondisi normal berwujud cair bukan gas? Mengapa air sebagai molekulkecil memiliki titik didih padatemperatur tinggi?Mengapa es mengambang dalamair?Mengapa kristal salju memiliki 6 sisi?mengapa I2 padat sedang Cl2gas?

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia

    mengapa I2 padat sedang F2 dan Cl2 gas?

    4

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia5

    Apa yang menentukansuatu zat berwujud cair,

    padat atau gas???

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia6

    Perbedaan fundamental dari wujud materiadalah jarak antar partikel

    Gas

    Energi tarik-menarik relatiflebih rendah dari energigerakan partikelnya shg jarakantar partikelnya berjarakjauh

    Cairan

    Energi tarik menarik lebihkuat; partikel tetap dalamkontak dan tetap bebasshg bentuk cairan sesuaidengan kontainernya.

    Padatan kristal

    Energi tarik menarik antarpartikel lebih dominansehingga partikel tertatasangat rapi; pada posisiyang fix; saling berdekatan.

    Pendinginan/Tekanan turun

    Pemanasan/Tekanan naik

    Pemanasan

    Pendinginan

  • Keadaan Fisik dan Perubahan Fasa

    Perbedaan tingkat molekular pada keadaan materi menunjukkan perbedaan mikroskopik dalam bentuk, kemampuan terkompres, kemampuan mengalir

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia7

    Tipe perubahan fasaKondensasi >< PenguapanMembeku >< MencairSublimasi >< Deposisi

  • Keseimbangan Perubahan Fasa

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia8

    S

    u

    b

    l

    i

    m

    a

    s

    i

    P

    e

    n

    g

    u

    a

    p

    a

    n

    M

    e

    n

    c

    a

    i

    r

    D e p o s i s i

    Beku

    K o n d e n s a s iHsubl

    Hvap

    Hfus

    Hvap

    Hfus

    Hsubl

    padat

    cair

    gas

    E

    n

    t

    h

    a

    l

    p

    y

    ,

    H

  • Aspek kuantitatif perubahan fasaPada Perubahan fasa Ek rata rata konstan tetapi Ep berubahPada sistem tertutup, kesetimbangan dicapai antara fasa cair dangas2,5 mol uap air pada kontainer tertutup dijaga tekanan 1 atm danperubahan temperatur dari 130 C 40 C

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia9

    Energi

    T

    e

    m

    p

    e

    r

    a

    t

    u

    r

    Diagram perubahan fasa

    Stage 1Stage 2

    Stage 3

    Stage 4Stage 5

  • Aspek kuantitatif perubahan fasa

    Tahap 1 (pendinginan uap air)Perubahan H2O(g) [130C] H2O(g) [100C]q = n x Cair(g) x T = 2,5 mol x (33,1 j/mol C) x (100 130)C

    = -2482 J = - 2,48 kJ

    Tahap 2 (kondensasi uap air)Perubahan H2O(g) [100C] H2O(l) [100C]q = n (-Hvap) = 2,5 mol x (-40,7 kJ/mol) = -102 kJ

    Tahap 3 (pendinginan air)Perubahan H2O(l) [100C] H2O(l) [0C]q = n x Cair(l) x T = 2,5 mol x (75,4 j/mol C) x (0 100)C

    = -18850 J = - 18,8 kJ

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia10

  • Aspek kuantitatif perubahan fasa

    Tahap 4 (pembekuan air)Perubahan H2O(l) [0C] H2O(s) [0C]q = n (-Hfus) = 2,5 mol x (-6,02 kJ/mol) = -15 kJ

    Tahap 5 (pendinginan es)Perubahan H2O(s) [0C] H2O(l) [- 40C]q = n x Cair(s) x T = 2,5 mol x (37,6 j/mol C) x (-40 0)C

    = -3760 J = - 3,76 kJ

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia11

  • Gaya Antar Molekul

    Gaya Intermolekul selalu lemah lemah dibanding gaya intramolekul

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia12

    Ikatan Kovalen(kuat) +-

    Tarik menarikantarmolekul(lemah)

    16 kJ/mol untukMemisahkan molekul

    431 kJ/mol untukMemutus ikatan

  • Jenis Jenis Gaya Antar Molekul

    Dipole-dipole, Ikatan hidrogenGaya dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia13

  • Gaya Ion - Dipol

    Terjadi antara ion ion dan molekul polarMeningkat dengan kenaikan muatan ion atau kepolaran pelarut. Menentukan kelarutan.

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia14

  • Gaya Ion - Dipol

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia

    Air Air sangatsangat polar polar dandan dapatdapatberinteraksiberinteraksi dengandengan ion ion positifpositif menghasilkanmenghasilkan ion ion terhidratterhidrat dalamdalam air.air.

    15

    Air dikelilingi kation

    Air dikelilingi anion

    Tarik menarik antara ion-ion dandipol permanenTarikTarik menarikmenarik antaraantara ionion--ion ion dandandipoldipol permanenpermanen

  • Gaya Ion - Dipol

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia16

    BanyakBanyak ionion--ion ion logamlogam terhidratterhidrat. . InilahInilahalasanalasan mengapamengapa garamgaram--garamgaram logamlogamlarutlarut dalamdalam air.air.

    Tarik menarik antara ion-ion dandipol permanenTarikTarik menarikmenarik antaraantara ionion--ion ion dandandipoldipol permanenpermanen

  • Gaya Ion - Dipol

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia17

    Tarik menarik antara ion-ion dandipol permanenTarikTarik menarikmenarik antaraantara ionion--ion ion dandandipoldipol permanenpermanen

    TarikTarik menarikmenarik antaraantara ionion--ion ion dandan dipoldipol tergantungtergantung padapadamuatanmuatan ion ion dandan jarakjarak ionion--dipoledipole..

    PengukuranPengukuran dengandengan H H untukuntuk MMn+n+ + H+ H22O O [M(H[M(H22O)O)xx]]n+n+

  • Gaya Ion - Dipol

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia18

    Terjadi antara kutub muatan yang berbeda dari molekul polarTerjadi antara kutub muatan yang berbeda dari molekul polar

    Lebih lemah dari gaya sebelumnya. Apa pengaruhnya gaya tarik-menarik dipol ini terhadap titik didih?

    S

    O O- -

    +

    S

    O O- -

    +

    Tarik menarik dipol-dipol

  • Gaya Dipol - dipol

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia19

    PengaruhPengaruh gayagaya dipoldipol--dipoldipol terlihatterlihat padapada titiktitikdidihdidih molekulmolekul sederhanasederhana..

    SenyawaSenyawa BeratBerat Mol.Mol. Td . Td . NN22 2828 --196 196 ooCCCOCO 2828 --192 192 ooCCBrBr22 160160 59 59 ooCCIClICl 162162 97 97 ooCC

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia20

    BentukBentuk ikatanikatan yang paling yang paling kuatkuat daridari gayagaya dipoldipol--dipoldipol yang yang adaada..

    IkatanIkatan--H H terkuatterkuat jikajika X X dandan Y Y adalahadalah N, O, N, O, atauatau FF

    Jenis ikatan hidrogen [XY- - - -:Y]

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia21

    Methanol and WaterMethanol and WaterMethanol and Water

    --++

    --

    Ikatan-HIkatanIkatan--HH

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia22

    Antar MetanolAntarAntar MetanolMetanol

    Ikatan-HIkatanIkatan--HH

    --++

    --

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia23

    Antara air dan amoniakAntaraAntara air air dandan amoniakamoniak

    Ikatan-HIkatanIkatan--HH

    --

    ++ --

    IkatanIkatan--H H iniini menyebabkanmenyebabkan pembentukanpembentukan ion ion NHNH44++ dandan OHOH--

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia24

  • Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia25

    KonsekwensiKonsekwensi daridari ikatanikatan hidrogenhidrogen

  • Bukti Ikatan Hidrogen

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia26

    Berat molekulmeningkat, gaya van der wals meningkat

    Mengapa?

    Kok Td H2O > HF > NH3

  • Ikatan Hidrogen pada biologi

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia27

  • Ikatan Hidrogen pada biologi

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia28

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia29

    BagaimanaBagaimana molekulmolekul nonnon--polar polar sepertiseperti OO2 2 dandan II22terlarutterlarut dalamdalam air?air?

    DipolDipol air air MENGINDUKSIMENGINDUKSI dipoldipol padapada OO22dengandengan mengganggumengganggu awanawan elektronelektron OO22

    Dipol- Dipolterinduksi

    DipolDipol-- DipolDipolterinduksiterinduksi

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia30

    Gaya antara molekul non polar adalah gaya terlemah dari seluruhgaya antar molekul. Dipol sesaat" dibentuk olehpergerakkan awan elektron padamolekul. Dipol sesaat ini yangakan tarik mnarik atau tolakmenolak antara molekul nonpolartetangganya.Kekuatan gaya dipol terinduksitergantung pada seberapa mudahawan elektron terdistribusi.Semakin besar ukuran atom ataumolekul (dengan elektron lebihbanyak) semakin mudahdistribusi elektronnya.

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia31

    Dipol terinduksi Interaksi Ion Dipol terinduksi

    Interaksi Dipol Dipol terinduksi

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia32

    KelarutanKelarutan gas gas dalamdalam air air meningkatmeningkat sebandingsebandingmassamassa gasgas

    ProsesProses menginduksimenginduksi dipoldipoldisebutdisebut polarisasipolarisasiDerajatDerajat dimanadimana awanawanelektronelektron suatusuatu atom atom atauataumolekulmolekul bisabisa diinduksidiinduksidisebutdisebut polarisabilitaspolarisabilitas..

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia33

    contohcontoh II22 terlarutterlarutdalamdalam ethanol, ethanol, CHCH33CHCH22OH.OH.

    OH

    -

    +I-I

    R-

    +

    OH

    +-

    I-I

    R

    AlkoholAlkoholsementarasementara

    MENGINDUKSIMENGINDUKSIdipole dipole padapada II22..

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia34

    KonsekwensiKonsekwensi daridari gayagaya dispersidispersi londonlondon

    II22 mudahmudah tersublimasitersublimasikarenakarena gayagaya induksiinduksiyang yang lemahlemah

  • Gaya Dispersi London

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia35

    KonsekwensiKonsekwensi daridari gayagaya dispersidispersi londonlondon

    II22 mudahmudah tersublimasitersublimasikarenakarena gayagaya induksiinduksiyang yang lemahlemahSemakinSemakin besarbesar beratberatmolekulmolekul semakinsemakinmudahmudah terinduksiterinduksisehinggasehingga Td Td meningkatmeningkat..

    CHCH44

    CC22HH66

    CC33HH88CC44HH1010

  • Ringkasan Gaya Antar molekul

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia36

    GayaGaya ionion--dipoledipoleGayaGaya dipoledipole--dipoledipole

    GayaGaya dipoledipole--dipole dipole khususkhusus: : ikatanikatan hidrogenhidrogen

    GayaGaya yang yang melibatkanmelibatkan molekulmolekulnonpolarnonpolar: : gayagaya dipoldipol terinduksiterinduksi

  • Ringkasan Gaya Antar molekul

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia37

    Jenis interaksi Faktor penentu interaksi Perkiraanenergy(kJ/mol)

    Contoh

    Ion dipol Perubahan ion, besarnya dipol 40 600 Na+ -----H2O

    Dipol dipol Moment dipol (tergantung padakeelektronegatifan atom danstruktur molekul)

    20 30 H2O -----CH3OH

    Ikatan hidrogenXH ------ Y

    Ikatan X-H yang sangat polar (X = F, N, O) dan atom Y denganpasangan elektron bebas.

    5 30 H2O ------- H2O

    Dipol dipolterinduksi

    Momen dipol molekul polar denganpolarisabilitas molekul nonpolar

    2 10 H2O -------- I2

    Dipol terinduksi dipol terinduksi

    Polarisabilitas 0,005 40 I2 ------I2

  • Ringkasan Gaya Antar molekul

    1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia38

    Interaksi molekul atau ion

    Apakah ionTerlibat?

    Apakah molekulDan ion polar

    hadir ?

    Apakah molekulPolar terlibat ?

    Apakah atom HTerikat pada atom

    N, O atau F

    Hanya Gaya London(dipol terinduksi)

    Contoh Ar(l), I2(s)

    Gaya dipol-dipol

    Contoh H2S, CHCl3

    Ikatan Hidrogen

    Contoh H2O, NH3, HF

    Gaya ion-dipol

    Contoh Na+ dan H2O,

    Ikatan ionik

    Contoh NaCl, NH4NO3

    YESNO

    NO NO

    NO YES

    YES

    YES

  • 1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia39

    Ionik Kovalen Logam Antar molekul

    KEKUATAN IKATAN

    Kuat Sangat kuat bervariasi,umumnya sedang(moderate)

    Lemah

    Kekerasan Sedang ke tinggi Rendah sangatkeras

    Rendah ke moderat;ductile, malleable

    Kristal lunakdan beberapabersifat plastik

    Daya hantarlistrik

    Koduktor sebagaitranspot ion, tetapihanya ketika sbgcairan atauterionisasi.

    Insulator padapadatan dan cairan

    Konduktor yangbaik; menghantardengantransferelectron

    Insulator padapadatan dan cairan

    Titik didih Sedang ke tinggi Sangat tinggi Umumnya tinggi rendah

    Kelarutan Larut dalam pelarutpolar

    Sangat rendah Tak terlarut kecualipd asam atau basadengan rx kimia

    Larut dalampelarut organik

    Contoh Hampir semuamineral

    intan, silikat, oxigen, molekulorganic.

    Cu, Ag, Au, danlogam lain

    Organiccompounds

    Perbandingan sifat zat terhadap ikatanionik, kovalen, logam dan antar molekul

  • 1/11/2010 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia40

    Perbandingan sifat zat terhadap ikatanionik, kovalen, logam dan antar molekul

    Gaya Antar MolekulKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeadaan Fisik dan Perubahan FasaKeseimbangan Perubahan FasaAspek kuantitatif perubahan fasaAspek kuantitatif perubahan fasaAspek kuantitatif perubahan fasaGaya Antar MolekulJenis Jenis Gaya Antar MolekulGaya Ion - DipolGaya Ion - DipolGaya Ion - DipolGaya Ion - DipolGaya Ion - DipolGaya Dipol - dipolIkatan HidrogenIkatan HidrogenIkatan HidrogenIkatan HidrogenIkatan HidrogenIkatan HidrogenBukti Ikatan HidrogenIkatan Hidrogen pada biologiIkatan Hidrogen pada biologiGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonGaya Dispersi LondonRingkasan Gaya Antar molekulRingkasan Gaya Antar molekulRingkasan Gaya Antar molekulPerbandingan sifat zat terhadap ikatan ionik, kovalen, logam dan antar molekulPerbandingan sifat zat terhadap ikatan ionik, kovalen, logam dan antar molekul