van der Walls

BAB I

PENDAHULUAN

A.    BIOGRAFI

 

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

B.     LATAR BELAKANG

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.

            Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan elektron (gaya London).
Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Johannes van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini. Potensial Lennard-Jones sering digunakan sebagai model hampiran untuk gaya van der Waals sebagai fungsi dari waktu.

          Interaksi van der Waals teramati pada gas mulia, yang amat stabil dan cenderung tak berinteraksi. Hal ini menjelaskan sulitnya gas mulia untuk mengembun. Tetapi, makin besar ukuran atom gas mulia (makin banyak elektronnya) makin mudah gas tersebut berubah menjadi cairan.

 

 BAB II 

PEMBAHASAN

 

IKATAN VAN DER WALLS

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada salah satu jenis gaya antara 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.

Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan elektron (gaya London).Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Johannes van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini. Potensial Lennard-Jones sering digunakan sebagai model hampiran untuk gaya van der Waals sebagai fungsi dari waktu.

Interaksi van der Waals teramati pada gas mulia, yang amat stabil dan cenderung tak berinteraksi. Hal ini menjelaskan sulitnya gas mulia untuk mengembun. Tetapi, makin besar ukuran atom gas mulia (makin banyak elektronnya) makin mudah gas tersebut berubah menjadi cairan.

Gas mempunyal sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan gaya tarik menariknya sangat lemah. Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan inidisebut gaya Van der walls.

Gaya van der waals : gaya tarik di antara atom atau molekul, gaya ini jauh lebih lemah dibandingkan gaya yang timbul karena ikatan valensi dan besarnya ialah 10^-7 kali jarak antara atom-atom atau molekul-molekul. Gaya ini menyebabkan sifat tak ideal pada gas dan menimbulkan energi kisi pada kristal molekular.

Ada tiga hal yang menyebabkan gaya ini :

1. Interaksi dikutub - kutub, yaitu tarikan elektrostatistik di antara dua molekul dengan moment dikutub permanen.
2. Interaksi dikutub imbasan, artinya dikutub timbul karena adanya polarisasi oleh molekul tetangga.
3. Gaya dispersi yang timbul karena dikutub kecil dan bersifat sekejap dalam atom.

BUKTI  GAYA VAN DER WAALS

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 pila gaya van der waals-nya.

Antaraksi ion – dipol

Partikel yang berbeda dapat saling berikatan atau tarik menarik bila yang pertama adalah ion dan yang lain molekul polar ( dipol ).gaya tarik listrik ini disebut antaraksi ion – dipol,contohnya :

H⁺        +          H₂O                                         H₃O⁺

Ag⁺       +          2NH₃                                       Ag(NH₃ )₂⁺

Al⁺         +          6 H₂O                                      Al(H₂O)₆³⁺

Na⁺        +          n H₂O                                      Na(OH₂)_n⁺

F^{-            +}              m H₂O                                     F (H₂O )_m^-

Gaya ini cukup kuat dan sangat penting dalam proses pelarutan zat dalam pelarut,ion positif atau negatif dapat pelarut polar,contohnya :

·         NaCl ( senyawa ion ) dapat larut dalam air ( pelarut polar )

·         AgBr ( senyawa ion )larut dalam NH₃ ( pelarut polar )

Antaraksi dipol – dipol

Antaraksi antara molekul polar (dipol)terjadi antara ekor dan kepala.Artinya,kutub positif molekul yang satu tarik menarik dengan kutub negatif yang lain.jika kutub yang sama berdekatan akan terjadi tolak – menolak .contohnya molekul HF (gambar 6.37 ).ikatan hidrogen termasuk antaraksi jemis ini.

 

Gambar 6.37 Gaya Tarik Dan Gaya Tolak Antar Molekul HF

Antaraksi dipol – dipol antara molekul yang berbeda merupakan faktor yang menentukan kelarutan zat dalam pelarut.dengan adnya antaraksi ini ,senyawa polar dapat larut dalam pelarut polar,contohnya alkohol dalam air,atau air dalam alkohol.alkohol dan air adalah polar dan dapat saling melarutkan ,karena kutub –kutubnya saling berinteraksi (gambar 3.38.)

Antaraksi ion – dipol terinduksi

Antaraksi ion – dipol terinduksi adalah molekul netral menjadi dipol akibat induksi partikel bermuatan yang berada didekatanya .partikel penginduksi itu mungkin ion atau dipol lain.induksi oleh ion lebih besar dibandingkan oleh dipol ,karena muatan ion lebih besar ,jika induksi disebabkan oleh ion ,maka terjadi antaraksi antara ion tersebut dengan molekul dipol yang terinduksi sehingga disebut antaraksi ion – dipol terinduksi (gambar 3,39),contohnya.

I^-             +          I₂                                             I₃^-

Hg²⁺      +          Hg                                           Hg₂²⁺

Ikatan ini relatif lemah karena kepolaran molekul terinduksi relatif kecil dari dipol permanen.

         

          Gambar  6.38        Cara Bercampurnya Air Dengan Alkohol.

 

Gambar 6.39 Antaraksi Antara Ion Dengan Dipol Terinduksi

Antaraksi dipol –dipol tereduksi

Molekul dipol dapat membuat molekul netral lain bersifat dipol terinduksi ,sehingga terjadi antaraksi dipol – dipol terinduksi.ikatan ini cukup lemah ,sehingga prosesnya berlangsung lambat.contohnya metana dan kripton dalam air.

n H₂O              +          CH₄                                                       CH₄(H₂O)_n

n H₂O              +          Kr                                            Kr(H₂O)_n

Antaraksi  dipol terinduksi – dipol tereduksi

Pasangan elektron suatu molekul,baik yang bebas maupun yang terikat ,selalu bergerak menegelilingi inti.elektron yang bergerak itu dapat mengimbas atau menginduksi sasaat pada molekul tetangganya ,karena elektron bermuatan listrik.akibatnya ,molekul tetangga menjadi polar terinduksi sesaat.molekul ini kemudian dapat pula menginduksi molekul tetangga lainnya ,sehingga terbentuk molekul – molekul dipol sesaat.akhirnya,terjadi antaraksi dipol terinduksi- dipol terinduksi yang disebut juga gaya london ( gambar 6.40).

Gaya london menonjol pada molekul – molekul non polar dalam wujud cair dan padat ,sseperi N₂ padat atau cair.dalam keadaan padat , molekulnya rapat dan gaya london kuat sehingga molekul berkumpul bersama.jadi,gaya ini akan berpengaruh bial jarak molekul sangat   dekat.Bila kita ingin mengubah wujud zat dari padat ke cair,atau dari cair ke gas,diperlukan sejumlah energi untuk memutuskan  gaya london sehingga molekul melepaskan diri dari yang lain (6.41).gaya london bergantung pada Mr molekul .makin besar Mr semakin banyak elektronnya dan semakin mudah membentuk dipol terinduksi.akibatnya ,titik didih dan titik beku unsur atau senyawa yang sejenis bergantung pada Mr-nya (tabel 6.18)

 

           

Gambar 6. 40 Pembentukan Antaraksi Dipol Terinduksi Dengan Dipol Terinduksi (Gaya London)

Gambar 6. 41 Pemutusan Ikatan Antar Molekul Pada Perubahan Br₂ Dari Cair Menjadi Gas

Tabel 6.18       Titik didih senyawa sejenis

senyawa	Tb (° C )	Unsur	Tb (° C )	unsur	Tb (° C )
CH4	−161	F2	−188	He	−269
C2H6	−89	Cl2	−34,6	Ne	−246
C3H6	−30G	Br2	58,8	Ar	−185
C4H6	0	I2	184,4	Kr	−152

Gaya london dapat pula terjadi antara molekul yang berbeda seperti CH₄,C₂H_6,C₃H_6, dan C₄H10.keempat senyawa ini dapat bercampur bila di cairkan.minyak bumi mengandung senyawa hidrokarbon dengan jumlah atom C yang beragam dan dapat bercampur dalam keadaan  cair,karena adanya gaya london satu sama lain.campuran ini dapat dipisahkan menurut fraksinya berdasarkan perbedaan titik didih atau berdasarkan Mr- nya.udara jika diembunkan akan diperoleh campuran N₂ dan O₂ cair.campuran gas ini dapat mengembunkarena ada gaya london antara molekul yang berbeda ,dan dapat dipisahkan dengan destilasi,karena titik didihnya berbeda.

Gaya van der waals

            Gaya tarikan yang relatif lemah yang muncul antar- molekul non polar disebut dengan gaya van der waals,atau gaya dispersi london.gaya dispersi antar molekul jauh lebih lemah dibanding ikatan kovalen dalam molekul.elekton –elektron bergerak secara terus- menerus dalam ikatan dan molekul.dengan demikian pada satu waktu,salah satu molekul dapat memiliki kerapatan elektron yang lebih banyak dibanding sisi yang lain ,yang kan memberikan peningkatan dipol sesaat.karena dipol –dipol dalam suatu molekuldi induksi ,maka interaksi –interaksi antar molekul juga disebut dengan interaksi dipol –dipolterinduksi.

Gaya van der waals merupakan interaksi antar molekul terlemah .alkana merupakan molekul non polar,karena elektrinegativitas karbon dan hidrogen hampir sama sebagai akibatanya,tidak ada muatan sebagian yang signifikan pada atom apa pun dalam alkana.karenanya, ukuran gaya van der waals yang terdapat pada alkana tergantung pada luas  persinggungan  antar molekul .semakin besar bagian yang bersinggungan ,maka semakin kuat gaya van der waals dan semakin besar banyaknya energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya – gaya ini.sebagai contoh isobutana (titik didih 10,2° C)dan butana ( titik didih – 0,6° C),keduanya dengan rumus molekul C₄H₁₀,mempunyai titik didih yang berbeda,isobutana merupakan molekul yang lebih rapat dibanding butana.dengan demikian, molekul – molekul butana memiliki luas permukaan persinggungan untuk interaksi satu dengan yang lainnya yang lebih besar dibanding isobutana.interaksi – interaksi yang lebih kuat yang mungkin terjadi pada n – butana digunakan dengan titik didihnya ,yang lebih besar dibanding titik didih isobutana

            Isobutana                                            butana

     (titik didih 10,2° C)                       (titik didih – 0,6° C)

B. KESIMPULAN

A. Kesimpulan

1.      Dayatarik antarmolekul adalah dayatarik yang terjadi antara suatu molekul dan molekul tetangganya. Gaya tarik yang mengikat molekul secara tersendiri (sebagai contoh, ikatan kovalen) dikenal dengan dayatarik intramolekul

2.      Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan inidisebut gaya Van der walls.

Ada tiga hal yang menyebabkan gaya ini :

• Interaksi dikutub - kutub, yaitu tarikan elektrostatistik di antara dua molekul dengan moment dikutub permanen.
• Interaksi dikutub imbasan, artinya dikutub timbul karena adanya polarisasi oleh molekul tetangga.
• Gaya dispersi yang timbul karena dikutub kecil dan bersifat sekejap dalam atom.

DAFTAR PUSTAKA

1.      Michelle Lee. (1999). van der Waals Forces: [Online]. Tersedia: http://educhem.com. [13 Januari  2008].

2.      Syukri S,1999,KIMIA DASAR JILID 1,Bandung :ITB,hal.240- 243

3.      D.Sarker Satyajid, Lutfun Nahar.2009,BAHAN KIMIA ORGANIK,ALAM DAN UMUM.Yogyakarta : Pustaka pelajar,hal. 38-39