IKATAN HIDROGEN

Ikatan Hidrogen merupakan ikatan antar molekul yang memiliki atom H yang terikat pada atom yang memiliki keelektronegatifitas yang tinggi. Ikatan Hidrogen juga dapat didefenisikan sebagai sejenis gaya tarik antarmolekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Ikatan hidrogen seperti interaksi dipol-dipol dari Van der Waals. Perbedaannya adalah muatan parsial positifnya berasal dari sebuah atom hidrogen dalam sebuah molekul. Sedangkan muatan parsial negatifnya berasal dari sebuah molekul yang dibangun oleh atom yang memiliki elektronegatifitas yang besar, seperti atom Flor (F), Oksigen (O), Nitrogen (N). Muatan parsial negatif tersebut berasal dari pasangan elektron bebas yang dimilikinya. Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ mol-1) hingga tinggi (>155 kJ mol-1).

Apabila kita perhatikan keelektronegatifan dari unsure H2O, HF, dan NH3, atom H mempunyai sifat sangat positif, sedangkan atom O, F, dan N mempunyai sifat sangat negatif. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini menyebabkan atom H terikat kuat pada atom O, F dan N. Ikatan ini yang disebut sebagai ikatan hidrogen. Perhatikan data Mr dan perbedaan keelektronegatifan dari beberapa molekul pada Tabel di bawah:

Tabel : perbedaan keelektronegativan

Bandingkan elektronegativitas unsur-unsur dalam satu golongan, seperti yang tertulis pada Tabel di atas. Tabel ini menunjukkan bahwa dalam satu golongan, yakni golongan VIIA, kemampuan menarik dari atom H lebih efektif pada unsur dengan Mr yang lebih kecil, karena perbedaan elektronegativitasnya yang tinggi. Padahal secara teoritis, semakin besar Mr semakin besar pula elektronegativitasnya. Mengapa bisa demikian?

Kasus penyimpangan tersebut disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen. Gaya yang dihasilkan oleh ikatan hidrogen lebih kuat dibandingkan Gayan Van der Walls. Pada unsur-unsur golongan VII dalam Tabel perbedaan keelektronegativan diatas, terbentuk ikatan hidrogen yang kuat dan menyebabkan penyimpangan sifat fisis pada molekul sehingga molekul dengan ikatan hidrogen mempunyai titik didih yang relatif tinggi.

Gambar Grafik hubungan antara titik didih dengan molekul berikatan hidrogen (senyawa hidridaunsur golongan IVA, VA, VIA,VII A, dan VIIIA)

Titik didih senyawa unsur hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA pada grafik diatas yang memengaruhi titik didih senyawa unsure hidrida golongan IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA adalah Gaya Van der Walls. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, unsur memiliki Gaya Van der Walls yang semakin bertambah sebanding dengan bertambah besarnya Mr. Sebagai akibat yang seharusnya, titik didih dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin bertambah. Namun kenyataannya tidaklah demikian.

Asal Mula Ikatan HidrogenMolekul-molekul yang memiliki kelebihan ikatan Harus diperhatikan bahwa tiap molekul tersebut:• Hidrogen tertarik secara langsung pada salah satu yang unsur yang paling elektronegatif, menyababkan hidrogen memperoleh jumlah muatan positif yang signifikan• Tiap-tiap unsur yang mana hidrogen tertarik padanya tidak hanya negatif secara signifikan, tetapi juga memiliki satu-satunya pasangan elektron bebas yang aktif. Pasangan elektron bebas pada tingkat-2 memiliki elektron yang dikandungnya pada volume ruang yang relatif kecil yang mana memiliki densitas yang tinggi muatan negatif. Pasangan elektron bebas pada tingkat yang lebih tinggi lebih tersebar dan tidak terlalu atraktif pada sesuatu yang positif.

Klasifikasi  Ikatan HidrogenBerdasarkan adanya ikatan hidrogen pada senyawa, terdapat 2 jenis: Ikatan Hidrogen Intermolekular, yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada molekul yang berbada (antar molekul). Contohnya reaksi antara H2O dengan Cl¬¬¬-(aq) terdapat beberapa  ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul, yaitu Hδ+ dan Clδ- sebanyak pasangan elektron bebas disekitar ion Cl. (4 pasang elektron bebas)       Ikatan Hodrogen Intramolekular, yaitu ikatan hidrogen yang terjadi pada satu molekul (dalam satu senyawa). Contohnya molekul air (H2O), dalam air terdapat ikatan hidrogen sejumlah pasangan elektron bebas pada pusat senyawa.                                         Ikatan hidrogen intramolekular banyak ditemukan dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat dimana ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama yang berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.Contoh Ikatan Hidrogen Air, sebagai dasar kehidupan, disatukan dengan ikatan hidrogen. Gaya tarik antara molekul polar yang mengandung hidrogen dengan pasangan elektron bebas dari molekul oksigen. Pada ikatan polar setiap atom hidrogen bermuatan agak positif sehingga dapat menarik elektron. Ikatan hidrogen menyebabkan titik didih dan titik leleh air tinggi bila dibandingkan molekul lain yang kecil tapi molekulnya nonpolar.

Banyak organik (karboksilat) asam membentuk ikatan hidrogen dimer dalam keadaan padat.

Beberapa gugus hidroksil memberikan banyak kesempatan untuk ikatan hidrogen dan mengarah pada viskositas tinggi zat-zat seperti gliserin dan sirup gula.

fakta eksperimmen menunjukkan:Ternyata titik didih H2O lebih tinggi dari pada titik didih HF.Hal itu disebabkan karena tiap molekul air berpotensi membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air sekelilingnya, maka titik didih H2O lebih tinggi dari titik didih senyawa HF meskipun ikatan hidrogen pada HF lebih kuat dari ikatan hidrogen pada H2O.

Pada hidrogen fluorida yang muncul adaleh kekurangan hidrogen sehingga tiap molekul HF hanya bisa membentuk satu ikatan hidrogen dangen molekul HF yang lainnya. Pada kasus   amonia, jumlah ikatan hidrogen dibatasi oleh fakta bahwa tiap atom nitrogen hanya mempunyai satu pasang elektron.

Air dapat digambarkan sempurna sebagai sistem ikatan yang “sempurna” karena pada tiap molekul air terdapat 2 pasang elektron bebas dan 2 atom hidrogen. Oleh karena itu tiap molekul air dapat membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air disekelilingnya.

Faktor-Faktor Yang MempengaruhiFaktor-faktor yang mempengaruhi gaya tarikan antara molekul (atom H dan atom lain):

• Elektronegativitas, adalah suatu ukuran kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Jika atom-atom memiliki elektronegatifitas yang setara, keduanya memiliki kecenderungan yang sama untuk menarik pasangan elektron ikatan, dan karena itu akan ditemukan setengah rata-rata antara kedua atom,  sebagai contoh, pada molekul H2 atau Cl2.“semakin besar perbedaan keelektronegatifan atom dalam suatu molekul atau antarmolekul, maka semakin kuat ikatan hidrogen”• Polaritas, adalah kepolaran suatu unsur yang berikatan dengan  unsur lain dan masih terdapat pasangan elektron bebas pada pusat molekulnya..“Semakin banyak pasangan elektron bebas (pasangan elektron tak berikatan), maka semakin mudah membentuk ikatan hidrogen”

Pengaruh Dari Ikatan Hidrogen Pada Senyawa Titik didih Hidrida (◦C)Jumlah Elektron Hidrida Gol. 14 Titik didih Hidrida Gol. 15 Titik didih Hidrida Gol. 16 Titik didih Hidrida Gol. 17 Titik didih10 CH4 -164 NH3 -75 H2O 100 HF 2018 Si H4 -112 PH3 -87 H2S -61 HCl -8536 Ge H4 -90 AsH3 -55 H2Se -41 HBr -6754 Sn H4 -52 SbH3 -18 H2Te -2 HI -35

a. Perpindahan Kalor secara Konduksi

Pernahkah kamu bersama teman-temanmu memindahkan suatu benda dengan cara estafet dari satu tangan ke tangan lainnya? Nah, apakah selama benda berpindah, orangnya ikut berpindah? Pada perpindahan secara estafet hanya bendanya saja yang berpindah, sedangkan orangnya tidak ikut berpindah. Peristiwa perpindahan benda secara estafet menyerupai perpindahan kalor secara konduksi.

Benda terdiri atas molekul-molekul. Jika benda-benda tersebut diumpamakan sebagai kalor dan orang-orang dianggap sebagai molekul-molekul, maka dapat disimpulkan bahwa perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat tersebut. Agar kamu lebih memahami peristiwa perpindahan kalor secara konduksi pada berbagai zat, lakukanlah kegiatan berikut.

Benda yang bersifat konduktor dan isolator sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, panci pada umumnya terbuat dari bahan yang bersifat konduktor, seperti aluminium, tembaga, atau besi. Hal itu dikarenakan bahan-bahan yang bersifat konduktor mudah untuk menghantarkan kalor dari api ke bahan makanan atau air.

Tahukah kamu mengapa panci memiliki gagang yang terbuat dari kayu atau plastik? Jika panci memiliki gagang dari bahan logam yang umumnya bersifat konduktor, maka gagang panci tersebut akan menjadi panas juga. Jika hal ini terjadi kamu akan sulit mengangkat panci tersebut.

b. Perpindahan Kalor secara Konveksi

Pernahkah kamu memindahkan benda-benda dan kamu ikut bergerak serta membawa sendiri benda-benda tersebut? Seperti pada perpindahan secara konduksi, jika bendabenda tersebut dianggap sebagai kalor dan seseorang tersebut dianggap sebagai molekul, maka dapat disimpulkan bahwa kalor tersebut berpindah disertai dengan perpindahan molekulnya. Perpindahan kalor dengan disertai perpindahan molekulnya dinamakan konveksi.

Perpindahan panas secara konveksi juga terjadi dalam peristiwa alam, seperti terjadinya angin laut dan angin darat. Pada siang hari, panas matahari menyebabkan daratan lebih cepat panas daripada lautan. Hal ini menyebabkan udara di atas daratan menjadi lebih panas daripada udara di atas laut. Oleh karena itu, udara di atas daratan naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas laut sehingga terjadilah aliran udara dari lautan menuju daratan yang dinamakan angin laut. Pada malam hari, daratan lebih cepat dingin daripada lautan. Hal ini menyebabkan udara di atas daratan lebih dingin daripada udara di atas lautan. Oleh karena itu, udara di atas laut naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas darat sehingga terjadilah aliran udara dari daratan menuju lautan yang dinamakan angin darat.

Nah, dapatkah kamu memberikan contoh peristiwa perpindahan panas secara konveksi pada kehidupan sehari-hari. Diskusikanlah dengan teman-temanmu, kemudian bacakan hasilnya di depan kelas.

c. Perpindahan Kalor secara Radiasi

Bagaimana panas matahari dapat sampai ke bumi? Kalor dari panas matahari tidak dapat menghantar secara konduksi, karena udara yang terdapat dalam atmosfer termasuk konduktor yang paling buruk. Kalor dari matahari pun tidak dapat menghantar secara konveksi karena antara matahari dan bumi terdapat ruang hampa yang tidak menghantarkan kalor. Jadi, kalor dari matahari merambat ke bumi tanpa melalui zat perantara. Proses perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara dinamakan radiasi.

Dapatkah kamu memberikan contoh lainnya perambatan kalor secara radiasi? Ketika kamu dan teman-temanmu pergi berkemah ke pegunungan, udara di pegunungan sangat dingin. Untuk menghangatkan badan, kamu perlu membuat api unggun. Nah, panas dari api unggun tersebut dapat sampai ke tubuhmu tanpa melalui zat perantara. Perpindahan panas seperti ini dikatakan secara radiasi.