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