Polarisabilitas

Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk menginduksi (mengimbas) suatu dipol disebut polarisabilitas (keterpolaran). 

Polarisabilitas ini berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Pada umumnya, makin banyak jumlah elektron, makin mudah mengalami polarisasi. Karena jumlah elektron berkaitan dengan Mr, maka semakin besar Mr, semakin kuat gaya London. Gaya dispersi London ini termasuk gaya yang relatif lemah, karena interaksi yang terjadi adalah antar molekul nonpolar. Contoh molekul yang mengalami gaya london diantaranya: gas hidrogen, gas nitrogen, metana dan gas-gas mulia.

Gaya London

Gaya London merupakan gaya tarik menarik antara molekul-molekul non polar. Gaya London juga merupakan bagian dari gaya antar molekul yang terjadi antara molekul polar dengan molekul non polar, serta antara molekul polar dengan polar.

Terjadinya Gaya London antara molekul-molekul mono atomik terjadi karena elektron selalu dalam keadaan bergerak maka pada suatu saat yang singkat dapat terjadi polarisasi rapatan elektron. Bentuk awan elektron dianggap mengalami devisiasi dari simentri bola. Molekul dikatakan memiliki dipol sesaat (Instataneous dipol) atau dipol sekejap.

Apabila dua molekul  mono atomik non polar dengan elektron-elektron dalam kedudukan simetris saling mendekati, maka terjadi gaya tarik inti molekul sebelah kanan terhadap elektron-elektron terhadap molekul sebelah kiri sehingga kedudukan elektron pada molekul sebelah kiri tidak lagi simetris dan padanya terjadi dipol sesaat. Pada saat kondisi tersebut awan elektron molekul kiri tidak lagi memiliki simentri bola.

Gambar terjadinya gaya london

Faktor Gaya London

Jumlah elektron dalam suatu molekul berbanding lurus dengan massa molekulnya oleh karena itu kebolehpolaran suatu molekul semakin tinggi dengan bertambahnya massa molekulnya. Kenaikan kebolehpolaran molekul menyebabkan semakin mudahnya molekul tersebut membentuk dipol sesaat dan dipol induksian sehingga Gaya London yang yang terjadi kuat.

Dipol Induksian

Momen dipol sesaat akan hilang tetapi lalu timbul kembali secara terus menerus dan bergantian. Apabila di dekatnya ada molekul non polar maka molekul dengan dipol sesaat ini akan menginduksi molekul tersebut sehingga terjadi dipol induksian (induced dipol). Setelah dua molekul tersebut membentuk dipol sesaat dan dipol induksian, maka keduanya terjadi gaya tarik elektro magnetik yang disebut Gaya London.

Titik Lebur (TL) dan Titik Leleh (TL) Beberapa Zat

Daftar Pustaka

http://nurul.kimia.upi.edu/arsipkuliah/web2011/0800643/vdw.html

http://rahmani8n.blogspot.co.id/2013/11/kimia-gaya-van-der-waals.html

https://rinioktavia19942.wordpress.com/kimia-kelas-xi/semester-i/gaya-antar-molekul/gaya-london/

Gaya Van Der Waals

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis gaya antara molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada jenis gaya antarmolekul, dan hingga saat ini masih 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.

Moment Dipole Permanen dan Terinduksi

 Jika suatu benda mengandung muatan positif dan negatif sehingga titik A dan B dapat dipandang sebagai pusat muatan negatif dan positif. Apabila benda tersebut ditempatkan dalam medan magnet maka benda tersebut cenderung berotasi ke kanan sampai garis persekutuan A dan B sejajar dengan arah medan, dan peristiwa ini akan menimbulkan momen dipole µ sebesar:

d adalah jarak antara A dan B, q adalah resultante muatan negatif.

Situasi yang dilukiskan di atas adalah untuk sebuah benda netral. Di sini dapat terlihat bahwa moment muncul bukan dari muatan netto tetapi dari pemisahan muatan. Selanjutnya, jika titik A dan B serupa maka di sini tidak akan muncul moment. Ion-ion terpolarisasi tetapi tidak dipikirkan sebagai dipol.

Sebuah ikatan dipole dalam sebuah molekul asimetris akan memberikan kepada molekul itu suatu dipole moment yang permanen. Apabila suatu molekul polar atau non polar ditempatkan dalam suatu medan listrik maka elektron-elektronnya akan tertarik dari posisi normal oleh kutub positif eksternal sehingga di dalam molekul muncul suatu dipole yang disebut dipole terinduksi. Kekuatan dipole terinduksi tergantung pada medan F dan kemampuan terpolarisasi α, yaitu kemampuan pemindahan pusat listrik oleh medan ekternal.

Polarisasi molekul oleh medan listrik

Jika suatu molekul dengan sebuah dipole permanen µ dan suatu kemampuan terpolarisasi α ditempatkan dalam suatu medan listrik maka molekul-molekul tersebut akan berotasi sampai persekutuan dipole permanen sejajar dengan medan. Elektronelektron molekul tersebut juga akan bergeser ke kutub positif. Total molar polarisasi adalah:

N adalah bilangan Avogadro, k adalah konstanta Boltzmann, dan T adalah suhu mutlak. P
α tidak tergantung pada suhu, sedangkan Pµ berbanding terbalik dengan suhu.

Untuk menghitung α dan µ dari P dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

P diukur pada sederetan suhu dan kemudian dibuat grafik P lawan kebalikan suhu absolut. Dari persamaan di atas dapat dilihat slope grafik P lawan 1/T akan memberikan harga 4πNµ2/9k; dengan demikian dapat dihitung. Intersep pada 1/T = 0 memberikan konstanta 4πNα/3; dengan demikian α dapat dihitung.

Suatu hal yang tidak mungkin mengukur moment dipole ikatan secara satu per satu yang ada dalam molekul; yang dapat diukur hanyalah momen dipole total molekul, yaitu jumlah vektor moment ikatan individu. Moment individu sepintas sama dari satu molekul ke molekul yang lain, tapi konsistensi ini tidak berarti bersifat universal. Berdasarkan moment dipole toluena dan p-nitrobenzena maka seharusnya dapat diharapkan bahwa moment dipole p-nitrotoluena adalah 4,36 D. Nilai nyata 4,39 D adalah nilai yang rational. Akan tetapi moment dipole p-kresol (1,57 D) cukup jauh dari yang diperkirakan (1,11 D). Dalam beberapa hal, molekul dapat mempunyai moment ikatan secara substansiil tapi tidak menjadi total moment secara keseluruhan karena moment individu dapat dihapus oleh simetri molekul secara keseluruhan. Beberapa contoh adalah CCl4, trans-1,2-dibromoetana, dan p-nitrotoluena.

Oleh karena kecilnya perbedaan elektronegativitas antara karbon dengan hidrogen maka moment dipole alkana sangat kecil, sedemikian kecilnya sehingga sulit untuk diukur. Sebagai contoh, momen dipole isobutana dan propana masing-masing adalah 0,132 D dan 0,085 D. Tentu saja metana dan etana tidak mempunyai momen dipole karena simetri. Hanya sedikit molekul organik yang mempunyai moment dipole lebih besar dari 7 D.

DAFTAR PUSTAKA

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

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

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

Tautomeri

Bagi kebanyakan senyawa, semua molekul mempunyai struktur yang sama, apakah struktur tersebut dapat memuaskan atau tidak dinyatakan dengan struktur Lewis. Tetapi ada juga senyawa lain yang ada dalam satu campuran dari dua atau lebih senyawa yang secara struktural berbeda, dan campuran berada dalam kesetimbangan yang cepat. Jika fenomena ini (disebut tautomeri) ada maka ada pergeseran bolak-balik yang cepat antara molekul-molekul yang kesetimbangan tersebut. Di dalam peristiwa ini ada proton yang berpindah dari satu atom dalam satu molekul ke atom yang lain menjadi molekul lain.

Tautomeri keto-enol

Bentuk tautomeri yang paling umum adalah tautomeri antara senyawa karbonil yang mengandung hidrogen-α dengan bentuk enolnya.

Di dalam hal yang sederhana (R” = H, alkil, OR, dst), kesetimbangan terletak di sebelah kiri. Alasan untuk itu dapat diuji melalui energi ikat. Bentuk keto berbeda dari bentuk enol dalam hal pemilikan ikatan C-H, C-C, dan C=O, di mana enol mempunyai ikatan C=C, C-O, dan O-H. Jumlah energi ikat untuk deret tiga ikatan yang pertama di atas adalah 360 kkal/mol dan untuk deret yang kedua adalah 345 kkal/mol. Bentuk keto lebih stabil sekitar 15 kkal/mol. Jika R mengandung ikatan rangkap yang dapat berkonjugasi dengan ikatan rangkap enol, jumlah enol menjadi besar dan bahkan bisa menjadi dominan. Ester mempunyai enol yang lebih banyak daripada keton. Di dalam molekul seperti asetoasetat, enol juga distabilkan oleh ikatan hidrogen internal, yang mana ikatan ini tidak tersedia dalam bentuk keto:

Sering kali jika kandungan enolnya tinggi maka kedua bentuk dapat diisolasi. Bentuk keto ester asetoasetat murni meleleh pada -39oC sedangkan bentuk enolnya adalah cairan dengan titik leleh -78oC. masing-masing dapat disimpan selama beberapa hari jika katalisator seperti asam atau basa benar-benar telah dikeluarkan. Bahkan enol paling sederhana yakni vinil alkohol CH2=CHOH telah dibuat dalam fase gas pada suhu kamar, dan enol ini mempunyai waktu paruh sekitar 30 menit.

Tabel kandungan enol beberapa senyawa karbonil

Keberadaan enol sangat dipengaruhi oleh pelarut, konsentrasi, dan suhu. Ester asetoasetat mempunyai kandungan enol 0,4% dalam air dan 19,8% dalam toluena. Dalam hal ini, air mengurangi konsentrasi enol melalui pembentukan ikatan hidrogen dengan karbonil sehingga gugus tersebut kurang bersedia membentuk ikatan hidrogen internal.

Jika ada basa kuat, kedua bentuk enol dan keto dapat kehilangan proton. Anion yang dihasilkan keduanya adalah sama. Oleh karena 19 dan 20 hanya berbeda dalam hal penempatan elektron maka keduanya bukanlah tautomer, tapi bentuk kanonik. Struktur ion enolat yang sebenarnya adalah hibrida dari 19 dan 20, meskipun 20 lebih banyak berkontribusi karena di dalam bentuk ini muatan negatif ada pada atom yang lebih elektronegatif.

Tautomeri pergeseran proton yang lain

Di dalam semua hal, anion hasil dari pelepasan sebuah proton dari masing-masing tautomer adalah sama karena resonansi. Beberapa contoh adalah:

1. Tautomeri fenol-keto.

Bagi fenol yang paling sederhana, di dalam setimbangan ini terletak pada sisi fenol karena hanya pada sisi ini terdapat kearomatikan. Bagi fenol sendiri, tidak ada fakta untuk keberadaan bentuk keto. Meskipun demikian, bentuk keto menjadi penting dan mungkin dominan apabila: (1) adanya gugus tertentu, seperti gugus OH kedua atau gugus N=O, (2) dalam sistem aromatik yang dipadukan, dan (3) di dalam sistem heterosiklik. Bagi kebanyakan senyawa heterosiklik dalam fase cair atau dalam larutan, bentuk keto adalah bentuk yang lebih stabil; meskipun di dalam fase uap, posisi kesetimbangan menjadi berbalik. Sebagai contoh, di dalam kesetimbangan antara 4- pidone 21 dengan 4-hidroksipiridin 22, hanya bentuk 21 yang terdeteksi jika dalam larutan etanol, sedangkan 22 dominan dalam fase uap.

2. Tautomeri nitroso-oksim.

Letak kesetimbangan ini jauh ke kanan; dan sebagai aturan, senyawa nitroso stabil hanya jika ada ikatan hidrogen-α.

3. Senyawa nitro alifatik berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aci.

Bentuk nitro jauh lebih stabil daripada bentuk aci, hal ini sangat bertentangan dengan tautomeri nitroso-oksim karena tidak disangsikan lagi bentuk nitro mempunyai resonansi yang tidak ditemukan dalam tautomeri nitroso.

4. Tautomeri imina-enamina.

Enamina secara normal stabil hanya jika tidak ada hidrogen pada nitrogen (R2C=CR-NR2). Kalau tidak demikian maka bentuk imina yang dominan.

Daftar Pustaka

Firdaus. 2009. Modul Kimia Organik Fisis I. Makassar: Unhas Press.