BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Atom-atom dalam satu molekul saling terikat satu sama lain oleh ikatan ion dan ikatan

kovalen, sedangkan molekul-molekul terikat, walaupun lebih lemah, secara non kovalen oleh

gaya-gaya intermolekuler. Gaya-gaya ini dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Ikatan hidrogen

2. Interaksi muatan-muatan dan interaksi muatan-dipol

3. Gaya-gaya van der waals yang bersifat saling menarik

Gaya van der waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis terentu 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 sebgai fungsi dari waktu.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa itu Ikatan Van Der Waals ?

2. Bagaimana bentuk dari ikatan Van Der Waals ?

1

1.3. Tujuan

Tujuan dibuat makalah ini adalah agar mahasiswa dapat memahami pengertian dari

Vander Waals, mengetahui bentuk dan sifat dari ikatan Van Der Waals.

2

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Ikatan Van Der Waals

Ikatan van der Waals adalah ikatan antarmolekul karena adanya gaya tarik menarik van

der Waals. Ikatan ini lebih lemah dibandingkan ikatan hidrogen, mudah sekali putus oleh

perubahan suhu atau tekanan yang kecil saja.Contoh pada cairan HBr dan HCl yang menguap.

Begitu juga iodium padat, jika diletakkan didalam botol bermulut lebar, akan mudah menyublim

setelah tiutup botol dibuka.

Ikatan van der waals terdapat dalam 3 bentuk sebagai berikut:

a. Ikatan antar molekul yang memiliki dipol

Ikatan van der waals terjadi pada senyawa polar yang tidak membentuk ikatan hydrogen

seperti HBr dan HCl, atau senyawa nonpolar yang mengandung sedikit perbedaan

keelektronegatifan. Ikatan van der waals yang terjadi dari dipol-dipol dapat tersusun secara

teratur seperti pada gambar 1 berikut ini.

Gambar 1. Ikatan Van Der Waals Dengan Susunan Teratur

3

Zat yang memiliki ikatan van der waals dalam susunan yang teratur, biasanya berwujud

padat. Adapun zat yang memiliki ikatan van der waals dalam susunan yang tidak teratur

(random) biasanya berwujud cair.

Gambar 2. Ikatan Van Der Waals Dengan Susunan Tidak Teratur

Molekul seperti HCl memiliki dipol permanen karena klor lebih elektronegatif

disbanding hidrogen. Kondisi permanen ini, pada saat pembentukan dipol akan menyebabkan

molekul saling tarik menarik satu sama lain lebih yang biasa dilakukan jika hanya menyandarkan

pada gaya dispersi saja.

Gambar 3. Gaya Tarik Menarik Antar Molekul HCl

4

Ikatan hydrogen berpengaruh terhadap titik didih. Adapun ikatan var der waals yang

ikatan anatar molekulnya lebih lemah tidak menyebabkan terjadinya lonjakan yang berarti pada

titik didih. Gaya yang menyebabkan terbentuknya ikatan dipol-dipol disebut gaya dipol-dipol

atau orientasi.

b. Ikatan antara molekul yang memilik dipol dan molekul yang tidak memiliki dipol

Gaya tarik menarik anatara molekul yang memiliki dipol dan yang tidak memilik dipol

terjadi secara induksi.Ujung molekul dipol yang bermuatan positif menginduksi awan electron

molekul yang tidak memiliki dipol. Akibatnya, molekul yang tidak memiliki dipol membentuk

dipol sesaat (dipol sementara). Setelah terbentuk dipol sesaat, akan terjadi ikatan anatara molekul

dipol dan molekul dipol sesaat seperti gambar 7.4 berikut ini.

induksi

Molekul dipol Molekul tidak memiliki dipol

Ikatan Van Der Waals

Molekul dipol Molekul dipol sesaat

Gambar 4. Ikatan Anatar Molekul Dipol dan Molekul Dipol Sesaat

c. Ikatan antar molekul tidak memiliki dipol

Antara senyawa yang tidak memilik dipol dapat membentuk ikatan, karena pada

kenyataannya molekul-molekul tersebut jika didinginkan dapat berwujud cair dan ada juga

molekul diatomik yang pada suhu kamar dapat berwujud cair atau padatan.

5

+ +

+ + + +

Molekul – molekul diatomic, seperti Nitrogen (N2), Oksigen (O2), dan Hidrogen (H2)

tidak memilik dipol karena harga perbedaan keleeloktronegatifannya nol. Akan tetapi, jika gas-

gas tersebut didinginkan dapat berubah menjadi cair.

Begitu juga molekul bromin (Br2), dan molekul iodin (I2), yang tidak memiliki dipol,

tetapi pada suhu kamar molekul bromin berwujud cair dan molekul iodin berwujud padat. Atom

gas helium tidak memilik dipol, tetapi jika didinginkan Helium dapat berubah wujud dari gas

menjadi cair.

Suatu zat berada dalam wujud cair atau padat kareana adanya ikatan antar atom atau antar

molekul.Jadi, pada nitrogen cair, hydrogen cair, oksigen cair, bromin cair, atau pada iodin padat

pasti terdapat ikatan antar molekul.

Gaya tarik-menarik antar molekul yang tidak memiliki dipol ini pertama kali

dikemukakan oleh seorang ahli bernama F. London pada tahun 1932 sehingga gaya ini disebut

gaya London. Gaya London terjadi karena inti atom yang bermuatan positif dari salah satu

molekul yang mengiduksi awan electron molekul lain sehingga kedua molekul membentuk dipol

sesaat. Setelah membentuk dipol sesaat terjadi gaya tarik-menarik yang disebut gaya London

sperti terlihat pada gambar 7.5. Adanya gaya tarik menarik antardipol sesaat menyebabkan

terbentuknya ikatan van der waals. Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat

untuk mengimbas dinamakan polarisabilitas.

Gambar 5. Gaya London

6

Dalam banyak kasus, gaya London atau gaya dispersi sebanding atau bahkan lebih besar

daripada dipol-dipol antara molekul-molekul polar. Sebagai ilustrasi titik didih CH3F (-78,4oC)

dan CCl4 (76,5oC). Walaupun CH3F memiliki momen dipol sebesar 1,8 D, zat ini mendidih pada

suhu yang lebih rendah daripada CCl4 suatu molekul non polar. CCl4 mendidih pada suhu yang

lebih tinggi karena hanya mengandung lebih banyak electron. Sebagai hasilnya, gaya disperse

antara molekul CCl4 lebih kuat daripada gaya dispresi plus gaya dipol-dipol antara molekul

CH3F.

Kekuatan gaya London menyebabkan kekuatan ikatan antar molekul yang dipengaruhi

oleh 2 faktor, yaitu jumlah awan electron dan bentuk molekul.

a. Jumlah Awan Elektron

Semakin banyak awan electron, gaya tarik-menarik molekul dipol sesat semakin besar

sehingga ikatannya semakin kuat. Hal ini dapat dilihat dari data pada table 7.1. titik didih

terhadap jumlah electron senyawa.

Tabel 1. Jumlah Elektron dan Titik Didih Bebrapa Senyawa

Senyawa Rumus molekul Jumlah

elektron

Titik didih (oC)

Hydrogen H2 2 -253

Nitrogen N2 14 -196

Oksigen O2 16 -183

Klorin Cl2 34 -35

Jadi, kenaikan titik didih sesuai dengan kenaikan jumlah electron. Kenaikan titik didih

dalam data tersebut juga dipengaruhi oleh massa molekul relative, karena semakin kebawah,

massa molekul relative semakin besar. Lemahnya gaya London terjadi pada saat inti atom

menginduksi awan electron, ada tolakan yang berasal dari inti atom.

b. Bentuk Molekul

7

Kekuatan gaya tarik London juga dipengaruhi oleh bentuk molekul. Bentuk molekul

panjang, lebih memudahkan inti atom mengindusi awan electron sehingga memilik gaya tarik

yang lebih besar, sedangkan, jika bercabang inti atom sukar mengiduksi awan electron sehinga

gaya London akan lebih lemah. Hubungan bentuk molekul dan titik didih tesaji dalam table 7.2

Table 2. Hubungan Bentuk Molekul dan Titik Didih Senyawa

Senyawa Massa molekul relatif Bentuk molekul Titik didih (oC)

n-pentana 72 panjang 36,1

neopentana 72 bercabang 9,5

Jadi, untuk massa molekul relative sama, bentuk molekul panjang akan

memiliki titik didih yang lebih besar bentuk molekul bercabang sehingga bentuk

molekul panjang memiliki gaya London yang lebih besar daripada bentuk molekul

bercabang.

2.2 Kristal Molekuler

Satuan–satuan dalam Kristal molekuler dapat berupa atom seperti gas-gas mulia, dapat

juga berbentuk molekul sperti dalam klor, benzene, dan sebagainya. Untuk atom dan molekul-

molekul kecil, struktur kristalnya tersusun rapat atau close packed, karena gaya van der waals

tidak mempunyai arah dalam ruang. Struktur ini terdapat pada gas mulia, halogen, H2, O2, CO2,

HCl, HBr, CH4, C2H6, NH3, PH3, dan H2S.untuk molekul-molekul besar strukturnya lebih sulit,

walaupun pada dasarnya adalah tersusun rapat. Contoh – contohnya antara lain:

1. Gas mulia

Gas mulia terdiri atas molekul-molekul tunggal dalam kedaan gas. Dalam kedaan padat,

zat ini tersusun dengan struktur kubus tersusun rapat, tiap atom mempunyai bilangan kordinasi

12. Gaya van der waals yang bekerja antara atom-atomnya sangat lemah, hal ini ternyata dari

erndahnya titik lebur dan titik didih.

8

Table 3. Hubungan Nomor Atom, Titik Didih, dan Titik Lebur Senyawa

He Ne Ar Kr Xe Rn

No. atom 2 10 18 36 54 86

t.l. (oK) - 24,6 83,9 116 161 202

t.d. (oK) 4,2 27,2 87,3 120 165 211

Titik lebur He = 0,9 oK pada tekanan 26 atm. Makin tinggi momor atom dalam table

diatas, makim tinggi pula titik lebur dan titik didihnya sehingga semaikn besar pula gaya van der

waals.

2. Halogen

Halogen terdiri dari molekul – molekul diatomic, tetapi struktur kristalnya berbeda-beda.

Iodium mempunyai Kristal seperti gambar 7.

Gambar 7. struktur Kristal Iodium

Jarak I-I : 2,68 A, dalam gas jarak ini besarnya 2,66 A. makin besar nomor atom dari

halogen, semakin besar gaya van der waals sehingga titik lebur dan titik didihnya tinggi.

9

Tabel 4. Hubungan Nomor Atom, Titik Didih dan Titik Lebur Senyawa

F2 Cl2 Br2 I2

t.l. (oK) -218 -101 -7,3 114

t.d. (oK) -188 -34,1 58,8 184

3. Grafit

Grafit tersusun dari Kristal molekuler atom karbon yang berbentuk heksagonal, terikat

dengan ikatan kovalen. Lapisan heksagonal ini terikat dengan lapisan lain dengan ikatan van der

waals terlihat pada gambar 8. Karena lemahnya ikatan ini, lapisan satu mudah bergerak terhadap

lapisan lain., hingga grafit bersifat lunak dan dapat dipakai sebagai pelumas padat.

Grafit menyerap K cair, membentuk aliage dengan susunan KC8, KC16, KC24 dan

KC40.Dalam hal ini K terdapat dalam lapisan-lapisan heksagon C.

Gambar 8. Struktur Kristal Grafit

Grafit beraksi dengan oksidator-oksidator kuat sperti HNO3 atau KClO3, membentuk

oksida dengan susunan C2, O9, sampai dengan C3, O5. Dengan flour membentuk (CF)n dengan

H2SO4 membentuk C24HSO4.2H2SO4. Boron nitrida BN, mempunyai struktur sepert grafit dengan

letak B dan N yang selang – seling.

4. Kisi Lapisan Lain

10

Struktur lapisan grafit disebut kisi laipasan atau layer lattice, banyak senyawa di atau tri

klorida, bromide, dan atau iodide serta beberapa sulfide dan hidroksida membentuk senyawa

jenis ini.

Pada senyawa CdCl2, tiap-tiap Cd2+ dikelilingi oeh 6 ion Cl- membentuk struktur

octahedral. Dalam tiap-tiap lapisan tersusun satuan CdCl6. Atom – atom dari lapisan-lapisan

diikat oleh gaya – gaya van der waals. Dalam hidroksida-hidroksida Zn, Be, Al dan Be, lapisan-

lapisan diikat oleh ikatan hydrogen.

Gambar 9. Lapisan Kisi Kristal CdCl

5. Benzena

Satuan satuan kristalnya berbentuk heksagonal planar, dengan satuan satuan CH.

Molekul-molekul benzene ini tersusun dalam Kristal sedemikian sehingga tiap-tiap atom karbon

dikelilingi oleh 12 atom terdekatnya., empat terletak sebidang, empat diatas dan empat dibawah.

11

Gambar 10. Struktur Kristal Benzene

12

2.3 Sifat – Sifat Gaya Van Der Waals

Gaya tarik van der waals, tersusun dari bebrapa gaya tarik antar molekul. Gaya – gaya

tersebut ialah : gaya orientasi (kiesom, 1912), gaya induksi (Debey, 1920), dan gaya disperse

(London, 1930).

Bila molekul-molekul yang membentuk Kristal molekuler mempunyai momen dipol,

seperti molekul HCl, H2O dan NH3 maka akan terjadi gaya tarik dipol-dipol, apabila molekul-

molekul mempunyai orientasi yang tepat. Gaya yang timbul disebut gaya orientasi.

Gaya tarik molekul atau atom nonpolar dengan atom polar cukup besar karena adanya

induksi kepada molekul atau atom yang nonpolar. Gaya tarik yang terjadi disebut gaya induksi.

Molekul-molekul nonpolar seperti I2 atau gas-gas mulia tidak memiliki dipol, molekulnya

simetris. Namun demikian adanya perpindahan sedikit dari kedudukan inti dan electron dalam

molekul, menyebabkan terjadinya dipol, walaupun sebentar. Hal ini menyebabkan terjadinya

dipol pada molekul lain akibat induksi, hingga terjadi gaya tarik yang disebut gaya tarik disperse.

Gaya dispersi ini ternyata besar, walaupun pada molekul-molekul yang polar. Untuk

memecah Kristal NH3 diperlukan 7,1 kkal dan terdiri atas : 3,18 kkal karena gaya orientasi 0.37

kkal kerana gaya induksi, dan 5,32 kkal karena gaya disperse. Energy sebesar 7,1 kkal ini

merupakan ukuran bagi gaya tarik van der waaals. Gaya ini kecil bila dibandingkan dengan gaya

ikat pada ikatan kovalen, yang umumnya berkisar 100 kkal/mol.

2.4 Jari – Jari Van Der Waals

Setiap atom yang sama dapat memiliki jari-jari yang berbeda bergantung dari atom yang

berapitan dengannya. Seperti terlihat pada gambar 11, kedua atom ini saling tarik menarik satu

sama lain sehingga jari-jarinya lebih pendek dibandingkan jika mereka hanya bersentuhan. Hal

ini kita dapatkan pada atom-atom logam dimana mereka membentuk struktur logam atau atom-

atom secara kovalen berikatan satu sama lain/ tipe dari jari-jari atom sperti ini disebut jari-jari

(radius) logam dan jari-jari kovalen, tergantung dari ikatannya.

13

Gambar 11. Jari Jari Van Der Waals

Kedua atom ini saling menarik satu sama lain sehingga jari-jarinya lebih pendek

dibandingkan jika mereka hanya bersentuhan. Hal ini kita dapatkan pada atom-atom logam

dimana mereka membentuk struktur logam atau atom-atom secara kovalen berikatan satu sama

lain/ tipe dari jari-jari atom sperti ini disebut jari-jari (radius) logam dan jari-jari kovalen,

tergantung dari ikatannya.

Gambar pada bagian kanan menunjukkan kedaan dimana kedua atom hanya

bersentuhan.Daya tarik antara keduanya sangat sedikit. Tipe dari jari-jari atom seperti ini

dinamakan jari-jari (radius) van der waals dimana terjadi daya tarik yang lemah diantara kedua

atom tersebut. Jari-jari van der waals hamper sama dengan jari-jari ion maun lebih besar dari jari

– jari kovalen.

2.5 Kristal Clathrite

Didalam banyak Kristal, ada ruang yang kosong antara satuan-satuan penyusun

Kristal.Ruang kosong ini dapat diisi oleh atom-atom atu molekul-molekul tertentu yang

mempunyai besar yang cocok.Senyawa yang terjadi disebut clathrite.

Quinol atau hidroquinon mempunyai Kristal yang terbuka, terikat satu dengan lainnya

dengan ikatan hidroegen.Pada kristalisasi dari larutannya dalam air yang berisi argon pada

tekanan 40 atm, terentuk senyawa clathrite. Dalam hal ini, Ar disebut tamu sedang hidroquinon

dmerupakan tuan rumahnya.

14

Senyawa tersebut ialah [C6H4(OH)3]Ar. Senyawa yang sama dapat terbentuk antara Xe,

Kr, H2S, HCl, HCN, SO2 dan CO2 dengan hidroquinon sebagai tuan rumah atau host dan zat-zat

tersebut sebagai tamunya atau guest. Hidrat-hidrat Xe6 H2O dan Cl2. 8H2O juga merupakan

clathrite dengan es sebagai tuan rumahnya.

2.6 Aplikasi Ikatan Van Der Waals

Abstrak

Dalam Penelitian ini adsorben polimer baru yaitu 2 tipe dari polistiren pemblok polimer( N-isopropilakrilamid) yang memiliki inti hidrofobik dan hidrofilik yang dikembangkan dan digunakan untuk menghilangkan polutan organic dari air limbah. Enkapsulasi/Penyelimutan polutan organic dengan N- isopropilamid menghasilkan peningkatan hidrofobisitas dari PSN(Polistiren N-akrilamid). Mekanisme enkapsulasi BTEX (Benzene, Toluene, Etil Benzen dan Xylene) telah di ketahui dipengaruhi oleh gaya Van Der Waals antara cincin aromatis dari BTEX dan inti hidrofobik dari PSN. Senyawa ini menunjukkan sebagai adsorben yang baru dan lebih efektif sebagai tritmen air limbah.

1. Pendahuluan

Kontaminan organik secara alami berada di lingkungan, terurai secara perlahan-lahan, menyebabkan kerusakan signifikan pada sistem air alami dan akibatnya mendatangkan masalah bagi kesehatan manusia. Untuk menghilangkan substansi racun organic, metode pengolahan air limbah seperti adsorpsi, biodegradasi, oksidasi kimiawi, insenerasi dan ekstraksi pelarut telah diteliti. Secara praktis metode adsorpsi lebih banyak digunakan sebagai metode efektif untuk menghilangkan kontaminan organic dalam air limbah. Beberapa adsorben diantaranya karbon aktif. Material alami dan organoclay telah diketahui dapat menghilangkan kontaminan organic. Namun adsorben2 tersebut memiliki kekurangan masing-masing. Adapun alternatif metode yang telah dipelajari yaitu polimer yang memiliki kelebihan dibandingkan adsorben tradisional yang telah dipakai.

2. Metode Penelitian

a. Alat dan bahan

bahan yang digunakan adalah asam tritiokarbonat, BTEX p.a, polistiren, N-isopropil akrilamid.

15

b. Cara Kerja

2.2 Sintesis Polistrien n isopropilakrilamid

2.3 Analisa Polistiren n-isopropilakrilamid

Polistiren n-isopropilamid dikarakterisasi dengan Kromatografi size exclusion dengan dimetilformaid sebagai eluen, dengan laju alir 1 ml/menit. Untuk menidentifikasi berat molekul dilakukan dengan TGA.

2.3 Prosedur enkapsulasi

Prosedur reaksi enkapsulasi dilakukan secara invitro dalam vial reactor 25 ml dengan Teflon dan stirrer. 1 ml aliquot sampel diambil dari reactor dalam interval waktu tertentu, keseimbangan adsorpsi terjadi pada rentang waktu 24 jam.

2.4 analisa enkapsulasi

BTEX standar 20,10,5,1 dan 0,1 ppm, dan ditempatkan dalam vial 10 ml untuk dianalisa dengan GC. 10 ml BTEX

Hasil dan oembahasan

PSN akan membentuk struktur misel saat dilarutkan dalam air sehingga bagian hidrofobik akan berada pada bagian dalam struktur. Proses enkapsulasi/penyelubungan kontaminan organic terjadi dengan mekanisme vander waals antara cincin aromatic senyawa organic dengan bagian hidrofobik PSN

16

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan

Simpulan dari makalah ini adalah Ikatan Van Der Waals adalah ikatan antarmolekul

karena adanya gaya tarik menarik Van Der Waals. Bentuk Ikatan pada Vander Walls

yaitu ikatan antara molekul memiliki dipol; ikatan antara molekul yang memiliki dipol

dan tidak memiliki dipol dan ikatan antarmolekul tidak memiliki dipol.

17

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar. Jakarta. Erlangga

Choi.J.W,dkk. Amphiphilic block copolymer for adsorption of organic contaminants. Advances

in Chemical Engineering and Science, 2011, 1, 77-82.

Sukandar, Dede.2010.Ikatan Kimia.Jakarta.GP Press

Fessenden & Fessenden. 1995. Kimia Organik. Jakarta. Erlangga

Sukardjo. 1990. Ikatan Kimia. Yogyakarta: Rineka Cipta

Syarifuddin, Nuraini. 1985. IKATAN KIMIA. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada

18