IKATAN HIDROGEN

A. Pendahuluan

Menurut konsep yang digunakan oleh IUPAC, terminologi ikatan kimia digambarkan sebagai suatu bentuk interaksi elektrostatik antara atom hidrogen yang terikat pada atom elektronegatif dengan atom elektronegatif lainnya. Interaksi elektrostatik tersebut diperkuat oleh kecilnya ukuran atom hidrogen yang memudahkan terjadinya interaksi dippol-dipol antara atom donor proton (D) dengan atom akseptor proton (A).Ikatan hidrogen ini, yang digambarkan dengan garis putus-putus, dapat terjadi antar-molekul maupun intra molekul. Selain itu, kedua atom elektronegatif tersebut biasanya (tetapi tidak harus) berasal dari baris pertama tabel periodik unsur, yaitu nitrogen, oksigen, dan fluor.Secara sederhana interaksi ini ditulis dengan D-H---A. Donor proton (D) adalah atom elektronegatif yang mengikat hidrogen dan menyebabkan hidrogen memiliki parsial positif, sedangkan akseptor proton (A) merupaka atom elektronegatif lain yang berinteraksi dengan parsial positif dari atom hidrogen tersebut.

Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain, namun ikatan ini masih lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ikatan ion. Ikatan hidrogen ini terjadi pada ikatan antara atom H dengan atom N, O, dan F yang memiliki pasangan elektron bebas. Hidrogen dari molekul lain akan bereaksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi. Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh beda keelektronegatifan dari atom atom penyusunnya. Semakin besar perbedaannya semakin besar pula ikatan hidrogen yang dibentuknya. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain seperti interaksi dipol-dipol dari Van Der Waals, namun ikatan ini masih lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ikatan ion.

Gambar 1. Muatan parsial yang berasal dari atom yang memiliki pasangan elektron bebas.Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk. Ikatan hidrogen memengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar (karena paling tinggi perbedaan elektronegativitasnya) sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida.B. Sifat-Sifat Ikatan Hidrogen

Molekul-molekul senyawa polar yang mengandung hidrogen dapat stabil dalam kristalnya karena adanya ikatan hidrogen. dalam membahas pengaruh ikatan hidrogen yang terjadi dalam Kristal senyawa polar, perlu ditinjau lebih dahulu struktur dimer dari molekul tersebut di dalam fasa gas. sebagai contoh dapat diperggunakan dimer dari HF dan H2O.

Pada dimer HF dapat dilihat bahwa panjang ikatan Ha-Fa dan panjang ikatan Hb-Fb adalah sama yaitu 0,92 A dan ikatan Fa . Hb-Fb adalah linier. sudut q biasanya berkisar antara 100 sampai 120. pada dimer H2O dapat dilihat bahwa ikatan O..H-O linier. Dalam kristalnya, HF merupakan rantai berbenyuk zigzag dengan ikatan hidrogen. Walaupun ikatan hidrogen merupakan ikatan yang lemah, tetapi ikatan hidrogen tersebut mempengaruhi beberapa sifat fisika hidrida seperti berikut:a. Titik Didih

Tabel 1. Titik didih hidrida

Bila antara molekul-molekul hidrida pada tabel di atas hanya terdapat gaya van der Waals, dapat diharapkan bahwa dalam 1 golongan, titik didih hidrida akan meningkat sesuai dengan bertambahnya jumlah elektron yang terdapat di dalam molekul hidrida tersebut. Pada tabel di atas dapat dilihat bahwa NH3, H2O, dan HF yang merupakan hidrida paling ringan dalam golongannya, mempunyai titik didih yang jauh lebih tinggi dari yang diharapkan.penyimpangan tersebut disebabkan karena adanya ikatan hidrogen antar molekul molekul yang polar, NH3, H2O, dan HF dapat membentuk polimer (NH3)n, (H2O)n, dan (HF)n. Untuk memutuskan ikatan hidrogen tersebut diperlukan energi lebih banyak dan ini berarti bahwa titik didih menjadi lebih tinggi. Titik didih dan titik beku hidrida unsur golongan IVA, tidak mengalami penyimpangan karena molekul-molekulnya nonpolar dan tidak membentuk ikatan hidrogen.

Bila diurutkan, penyimpangan titik didih NH3, H2O, dan HF dari titik didih hidrida pada peiode bentuknya dalam golongan yang sama adalah H2O >NH3>HF. Urutan penyimpangan titik didih tersebut disebabkan karena atom N dalam molekul NH3 hanya mempunyai 1 pasang elektron bebas, sedangkan atom O dalam molekul H2O mempunyai 2 pasang elektron bebas yang dapat disumbangkan pada atom hidrogen untuk membentuk ikatan hidrogen.

Karena keelektronegatifan atom O> keelektronegatifan atom N, maka ikatan hidrogen pada N-H . N lebh lemah dari ikatan hidrogen pada O-H . O. Walaupun ikatan hidrogen pada F-H . F lebih besar dari pada keelektronegatifan O, tetapi karena molekul HF hanya mempunyai 1 atom H sedangkan H2O mempunyai 2 atom H yang dapat membentuk ikatan hidrogen maka penympangan titik didih HF juga lebih kecil dibandingkan dengan penyimpangan titik didih H2O.

b. Anomali pada H2OMassa jenis es adalah 0,5 g/cm3 dan setelah esmelebur menjadi air, maka massa jenis air adalah maksimum pada 4C yaitu 1 g/cm3. Fakta di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:

Dari eksperimen dengan sinar X dapat diketahui bahwa dalam kristal es, setiap atom O pada molekul H2O dikelilngi oleh 4 atom H dalam bentuk tetrahedral. 2 atom H membentuk ikatan kovalen dengan atom O tersebut dan 2 atom H yang lain membentuk ikatan hidrogen seperti terlihat pada gambar 7.1. Setap molekul H2O akan berikatan dengan 4 molekul H2O yang lain melalui ikatan hidrogen dalam bentuk tetrahedral. Karena ada ikatan hidrogen dalam bentuk tetrahedral tersebut, maka kirstal es merupakan struktur berongga. pada waktu es melebur, sebagian dari ikatan hidrogen tersebut dapat putus, sehingga struktur rongganya mengalami kerusakan. Akibatnya adalah ruangan antara moleku-molekul akan menjadi lebih kecil sehingga volume akan berkurang dan massa jenisnya akan bertambah.

Apabila H2O dipanaskan dari 0C sampai 4C, maka makin banyak ikatan hidrogen yang dapat diputuskan sehingga molekul-molekul H2O makin berdekatan satu sama lain dan terjadi kontrasi atau pengurangan volume. pada suhu di atas 4C efek pemuaiannya lebih berperan sehingga volume menjadi lebih besar dan massa jenis menjadi lebih kecil. Pasangan elektron bebas (lone pair electron). 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).Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk. Ikatan hidrogen memengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya.

Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar (karena paling tinggi perbedaan elektronegativitasnya) sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida.c. Sifat-sifat ikatan Hidrogen antara lain :

1. Wujud cair, ikatan hidrogen antara satu molekul H2O dengan molekul H2O yang lain mudah putus, akibat gerak termal atom-atom H dan O. Namun dapat tersambung dengan molekul H2O yang letaknya relatif lebih jauh.

2. Wujud padat, ikatan hidrogennya lebih stabil karena energi termalnya lebih rendah dari energi ikat hidrogen : kristal es (suhunya lebih rendah).C. Klasifikasi Ikatan Hidrogen

Berdasarkan adanya ikatan hidrogen pada senyawa, terdapat 2 jenis:

1. 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 H+ dan Cl- sebanyak pasangan elektron bebas disekitar ion Cl. (4 pasang elektron bebas).

Gambar 2. Ikatan hidrogen yang terbentuk melalui ikatan intermolekular (antarmolekul).

2. Ikatan Hidrogen 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.

Gambar 3. Ikatan hidrogen yang terbentuk dalam senyawa air (H2O).

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.

D. Senyawa Berikatan Hidrogen

1. Ikatan Hidrogen antar Molekul

a) Ikatan Hidrogen pada Air

Harus diperhatikan bahwa tiap molekul air dapat berpotensi membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air disekelilingnya. Terdapat jumlah hidrogen + yang pasti dan pasangan mandiri karena itu tiap masing-masing molekul air dapat terlibat dalam ikatan hidrogen. Hal inilah yang menjadi sebab kenapa titik didih air lebih tinggi dibandingkan amonia atau hidrogen fluorida. Pada kasus amonia, jumlah ikatan hidrogen dibatasi oleh fakta bahwa tiap atom nitrogen hanya mempunyai satu pasang elektron mandiri. Pada golongan molekul amonia, tidak terdapat cukup pasangan mandiri untuk mengelilinginya untuk memuaskan semua hidrogen. Pada hidrogen fluorida, masalah yang muncul adalah kekurangan hidrogen. Pada molekul air, hal itu terpenuhi dengan baik. Air dapat digambarkan sebagai sistem ikatan hidrogen yang sempurna.

Gambar 4. Contoh yang lebih kompleks dari ikatan hidrogenKetika sebuah substansi ionik dialrutkan dalam air, molekul air berkelompok disekeliling ion yang terpisah. Proses ini disebut hidrasi. Air seringkali terikat pada ion positif melalui ikatan koordinasi (kovalen dativ). Air berikatan dengan ion negatif menggunakan ikatan hidrogen. Gambar 5. menunjukkan potensi terbentuknya ikatan hidrogen pada ion klorida, Cl-. Meskipun pasangan mandiri pada ion klor terletak pada tingkat-3 dan secara normal tidak akan cukup aktif utnuk membentuk ikatan hidrogen, pada kasus ini mereka terbentuk lebih atraktif melalui muatan negatif penuh pada klor.

Gambar 5. Ikatan hidrogen pada klorida

Meskipun ion negatif rumit, hal itu akan selalu menjadi pasangan mandiri yang mana atom hidrogen dari molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen juga.b) Ikatan hidrogen pada alkohol

Alkohol adalah molekul organik yang mengandung gugus O-H. Setiap molekul yang memiliki atom hidrogen tertarik secara langsung ke oksigen atau nitrogen adalah ikatan hidrogen yang cakap. Seperti molekul yang akan selalu memiliki titik didih yang tinggi dibandingkan molekul yang berukuran hampir sama yang mengandung gugus -O-H atau -N-H. Ikatan hidrogen membuat molekul lebih melekat (stickier), dan memerlukan lebih banyak energi kalor untuk memisahkannya. Etanol, CH3CH2-O-H, dan metoksimetana, CH3-O-CH3, keduanya memiliki rumus molekul yang sama, C2H6O.

Gambar 6. Ikatan hidrogen pada alkoholKeduanya memiliki jumlah elektron yang sama, dan panjang molekul yang sama. Daya tarik van der Waals (baik antara gaya dispersi dan dayatarik dipol-dipol) pada keduanya akan sama. Bagaimanapun, etanol memiliki atom hirogen yang tertarik secara langsung pada oksigen dan oksigen tersebut masih memiliki dua pasangan mandiri seperti pada molekul air. Ikatan hidrigen dapat terjadi antara molekul etanol, meskipun tidak seefektif pada air. Ikatan hidrogen terbatas oleh fakta bahwa hanya ada satu atom hidrogen pada tiap molekul etanol dengan cukup muatan +. Alkohol seperti juga air , membentuk asosiasi molekul dengan ikatan hidrogen :

Gambar 7. Ikatan hidrogen intramolekul dalam etanol dan intermolekul antara etanol dengan air

Pada metoksimetana, pasangan mandiri pada oksigen masih terdapat disana, tetapi hidrogen tidak cukup ion positif (+) untuk pembentukan ikatan hidrogen. Kecuali pada beberapa kasus yang tidak biasa, atom hidrogen tertarik secara langsung pada atom yang sangat elektronegatif untuk menjadikan ikatan hidrogen. Titik didih etanol dan metoksimetana menunjukkan pengaruh yang dramatis bahwa ikatan hidrogen lebih melekat pada molekul etanol.

Ikatan hidrogen pada etanol menghasilkan titik didih sekitar 100C. Sangat penting untuk merealisasikan bahwa ikatan hidrogen eksis pada penambahan (in addition) dayatarik van der Waals. Sebagai contoh, semua molekul berikut ini mengandung jumlah elektron yang sama, dan dua yang pertama memiliki panjang yang sama. Titik didih yang paling tinggi butan-1-ol berdasarkan pada penambahan ikatan hidrogen.

Gambar 8. Pengaruh ikatan hidrogen pada titik didih alkohol

Dengan membandingkan dua alkohol (yang mengandung gugus -OH), kedua titik didih adalah tinggi karena penambahan ikatan hidrogen berdasarkan pada tertariknya hidrogen secara langsung pada oksigen ? tetapi sebenarnya tidak sama. Titik didih 2-metilproan-1-ol tidak cukup tinggi seperti butan-1-ol karena percabangan pada molekul menjadikan dayatarik van der Waals kurang efektif dibandingkan pada butan-1-ol yang lebih panjang.

c) Ikatan hidrogen pada molekul organik yang mengandung nitrogenIkatan hidrogen juga terjadi pada molekul organik yang mengandung gugus N-H pendeknya terjadi juga ada amonia. Contohnya adalah molekul sederhana seperti CH3NH2 (metilamin) sampai molekul yang panjang seperti protein dan DNA. Dua untai double helix yang terkenal pada DNA berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen antara atom hidrogen yang tertarik oleh nitrogen pada salah satu untai, dan pasangan mandiri pada nitrogen atau oksigen yang lain yang terletak pada untai yang lain.

Amina-amina primer dan sekunder membentuk ikatan hidrogen , sedang amina tersier tidak, karena tidak lagi mempunyai atom H di atom N-nya. Titik didih dimetil amina (7 OC ) lebih tinggi daripada Trimetil Amina (4 OC ). Dalam air amina primer dan sekunder bereaksi dengan air :

HCH3 NH2 + H2O CH3 N H O H [CH3NH3]+ + OH-

HGambar 9. Reaksi amina dalam air

Sebagian besar basa di atas ada dalam bentuk molekul, hingga basanya sangat lemah, tidak seperti (CH3)4 NOH.d) Ikatan Hidrogen pada Asam karboksilat

Beberapa asam karboksilat , membentuk dimer dengan ikatan hidrogen baik dalam bentuk uap atau dalam pelarut-pelarut tertentu. Asam karboksilat dalam bentuk uap dan dalam benzena membentuk dimer :

Gambar 10. Ikatan hidrogen pada asam karboksilatDalam air , ikatan hidrogen terbentuk antara asam asetat dengan air, tidak dengan molekulnya sendiri.

e) Ikatan Hidrogen dalam Hidrat Kupri sulfat, CuSO4.5H2OZat ini bila dipanaskan , mula-mula hanya melepaskan empat molekul air. Untuk melepaskan molekul air kelima diperlukan panas yang tinggi.

CuSO4.5H2O CuSO4.H2O + 4 H2OHal ini disebabkan karena H2O yang terakhir ini diikat dengan ikatan hidrogen.

Struktur dari CuSO4.5H2O terdapat pada Gambar berikut :

Gambar 11. Ikatan hidrogen dalam hidrat kupri sulfat Rumus lebih baik ditulis sebagai [Cu (OH2)4]SO4.H2O. Amoniak membentuk garam yang sama [Cu(NH3)4]SO4. H2O tetapi tidak dikenal CuSO4.5NH3 karena NH3 tidak mudah membentuk ikatan hidrogen seperti H2O. Ikatan hidrogen juga terbentuk pada garam-garam hidrat yang lain serta hidrat dari asam-asam dan basa-basa.2. Ikatan Hidrogen dalam Molekul

a) senyawa orto substitusi benzena.

O-nitrofenil mendidih pada 214 oC , lebih rendah daripada isomer meta (290 oC) dan isomer para (279 oC ). Zat ini juga lebih mudah menguap dalam uapa air , lebih sukar larut dalam air daripada isomer meta dan para.

Bentuk orto-nitrofenol mengadakan ikatan hidrogen dalam molekul sedang bentuk meta dan para mengadakan ikatan hidrogen antar molekul , hingga titik didihnya relatif tinggi.

Gambar 12. Ikatan hidrogen pada senyawa orto substitusi benzena

Kelarutan yang kecil dalam air dari zat ini disebabkan karena gugus OH dalam molekul tidak bebas lagi, jadi tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air.

Zat lain yang membentuk ikatan hidrogen dengan cara sama ialah :

Gambar 13. Ikatan hidrogen pada senyawa orto substitusi benzenab) etil asetoasetat

Etil asetoasetat didapatkan dalam dua bentuk tautomer . Pada tahun 1920 meyer telah berhasil memisahkan kedua bentuk ini dengan jalan destilasi fraksional pada tekanan direndahkan dalam alat dari kuarsa yang sangat bersih.

Gambar 14. Ikatan hidrogen Pada etil-asetoasetat

Alkohol biasanya mempunyai titik didih lebih tinggi daripada keton , tetapi bentuk enol diatas titik didihnya lebih rendah daripada bentuk keton dan daya larutnya dalam air rendah serta lebih mudah larut dalam sikloheksana. Hal ini disebabkan karena zat tersebut membentuk ikatan hidrogen dalam molekul.

c) Ikatan Hidrogen dalam Protein dan Asam Nukleat.

Protein tersusun dari satuan-satuan dasar asam amino. R dapat berupa gugus metil CH3- , seperti dalam alanin atau gugus yang lebih sulit, seperti:

Gambar 15. Ikatan hidrogen pada asam aminoGugus -NH2 berikatan dengan gugus COOH dari molekul asam amino yang lain, dengan membentuk ikatan peptida:

Gambar 16. Ikatan peptidaDua asam amino dapat membentuk dipeptida, tiga asam membentuk tripeptida, dan seterusnya. Protein adalah polipeptida dengan beratus-ratus ikatan peptida. Protein berbeda-beda tergantung dari panjangnya rantai dan bentuk rantainya. Ikatan-ikatan melintang terjadi bila dalam molekul terdapat atom S: -S S - . Dalam molekul protein terdapat banyak sekali ikatanikatan hidrogen yaitu antara gugus NH - - - O = C - .

Ikatan hidrogen juga terdapat dalam asam nukleat, misalnya DNA (deoxyribonucleic acid). Asam nukleat DNA tersusun dari satuan H3PO4, deoksiribose dan basa purin (adenin dan guanin) atau pirimidin (sitosin dan timin).

Tiap asam fosfat, deoksiribose dan satu basa, membentuk nukleotida, misalnya: deoksitimidin 5 fosfat.

Gambar 17. NukleotidaNukleotide ini saling berikatan melalui gugusan fosfat, hingga terbentuk molekul yang besar, yaitu asam nukleat. Basa satu dengan basa lain, berikatan dengan ikatan hidrogen, namun adenin hanya dapat berikatan dengan timin, dan guanin dengan sitosin.

Gambar 18. Ikatan hidrogen pada DNA

E. Ikatan Hidrogen dan Kelarutannya

Senyawa-senyawa ion umumnya larut dalam air, walaupun beberapa senyawa ion tidak larut dalam air. Kelarutan senyawa ion dalam air bergantung pada harga Ksp-nya. Sedangkan senyawa-senya kovalen yang bersifat polar dapat larut dalam air karena air merupakan pelarut polar dan senyawa tersebut dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Senyawa yang tidak mampu membentuk ikatan hidrogen umumnya kelarutan dalam airnya rendah.

Selain kelarutan dalam air, terbentuknya ikatan hidroogen intramolekul (dalam satu molekul) atau antarmolekul (minimal 2 molekul) menyebabkan titik didih senyawa lebih tinggi bila dibanding senyawa-senyawa yang massa molekul relatifnya sama atau hampir sama. Ikatan hidrogen tidak hanya berpengaruh pada titik didih suatu zat, tetapi juga mempengaruhi kelarutan dalam suatu pelarut. Senyawa yang berikatan hidrogen mudah larut dalam senyawa lain yang juga berikatan hidrogen. Contohnya adalah NH3 dalam H2O. Sebagaimana gambarnya adalah sebagai berikut:

Gambar 19. Ikatan Hidrogen pada Molekul NH3

Selain senyawa amonia adapun beberapa senyawa lain yang dapat larut dalam air dan membentuk ikatan hidrogen yaitu alkohol, asam karboksilat, amina, dan glukosa. Senyawa-senyawa tersebut memiliki struktur yang bersifat polar, sehingga dapat larut dalam air dan terdapat ikatan (gaya) elektrostatis antara atom hidrogen dengan atom yang memiliki nilai keelektronegatifan tinggi.

Gambar 20. Ikatan Hidrogen Antarmolekul Etanol

Senyawa yang memiliki ikatan hidrogen akan memiliki titik didih lebih tinggi daripada molekul yang memilih ikatan Van der Waals atau gaya tarik dipol-dipol. Hubungan antara kelarutan dengan titik didih berhubungan erat dengan ikatan pada atom hidrogen dengan molekul yang berikatan dengannya.

F. Mekanisme Terjadinya Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen pada suatu molekul terjadi karena adanya gaya elektrostatik antarmolekul yang saling berikatan. Ikatan tersebut terbentuk dari interaksi antarmolekul senyawa kovalen polar yang memiliki nilai keelektronegatifan (momen dipol) yang besar antara hidrogen dengan unsur yang berikatan dengannya. Ikatan hidrogen tersebut dapat terjadi pada senyawa-senyawa yang memiliki gugus NH- atau -OH pada senyawa-senyawa organik yaitu golongan-golongan amina dan al\kolhol.

Gambar 21. Mekanisme Terbentuknya Ikatan Hidrogen pada Molekul HCl

G. Aplikasi Ikatan Hidrogen

1. Kevlar

Kevlar merupakan nama dagang dari polimer organik sintetik yaitu poli (p-fenilena tereftalamida) yang termasuk dalam polimer aramida (aromatik poliamida). Kevlar terkenal dengan sifatnya yang sangat kuat dan tahan terhadap suhu tinggi. Dengan berat yang sama, kevlar memiliki kekuatan lima kali lebih kuat dari baja. Kekuatan kevlar diperoleh dari ikatan hidrogen intra-molekuler dan interaksi tumpukan aromatik-aromatik antar lembaran. Kevlar terdiri dari molekul-molekul yang relatif rigid, yang membentuk struktur seperti lembaran-lembaran datar pada protein sutra.

Gambar 22. Lembaran-lembaran Kevlar

Kevlar tahan terhadap api, memiliki kalor pembakaran 35x106 J/Kg dan kalor jenis 1400 J/Kg. Kevlar tahan terhadap temperatur yang sangat tinggi mencapai 370 0C, tidak memiliki titik lebur tetapi pada temperatur 427 0C akan terdekomposisi menjadi gas. Kekuatan kevlar semakin besar pada temperatur yang rendah dan pada temperatur yang tinggi kekuatan kevlar menurun, seperti pada temperatur 160 0C kekuatan kevlar menurun 10% setelah 500 jam dan pada temperatur 260 0C kekuatan kevlar menurun 50% setelah 70 jam.

Semua sifat kekuatan dan ketahanan kevlar disebabkan oleh ikatan hidrogen dalam molekul polimernya, ikatan hidrogen tersebut juga yang mengakibatkan polimer kevlar berbentuk radial. Gugus-gugus bebas yang dimiliki kevlar dapat membentuk ikatan hidrogen pada bagian luarnya,sehingga dapat mengabsorp air dan mempunyai sifat basah yang baik.Sifat ketahanan panas dari kevlar juga berasal dari cincin aramidanya,sedangkan kekuatannya juga dipengaruhi oleh struktur para.

Gambar 23. Struktur poli (p-fenilena tereftalamida)

a). Struktur

Polimer kevlar tersusun berupa poli para-fenilena tereftalamida dengan rumus molekul sebagai berikut:

Gambar 24. Struktur Para-fenilena tereftalamida

Pada polimer kevlar, terjadi cross linking berupa ikatan hidrogen yang mengakibatkan kevlar menjadi sangat kuat. Susunan monomer-monomer pada poli (p-fenilena tereftalamida) digambarkan sebagai berikut:

Gambar 25. Struktur poli (p-fenilena tereftalamida)

b) . Produk Kevlar

Berdasarkan sifatnya yang sangat kuat dan tahan terhadap panas, kevlar banyak digunaakan sebagai rompi antipeluru, helm antipeluru, glove, jaket, parasut, bahkan papan ski.

/////

Gambar 26. Produk berbasis Kevlar a) jaket antipeluru b) glove c) jaket musim dingin

INCLUDEPICTURE "https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTrcZGSyuxR_2nomEu-wCkGEAXrDYdPYbpJxIqfRcwTA1dLr7f8GQ" \* MERGEFORMATINET

IKATAN HIDROGEN

KELOMPOK 3

Afinanisa Ihsan

Citra Hesti W.

Idzni Qistinha

Fachri Rachmat

Fauzan Arif B.

c)

b)

a)