BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Suatu molekul dapat bersifat polar dan nonpolar yang
dapat di tentukan dengan harga momen dipolnya.Momen dipol
merupakan suatu besaran yang di gunakan untuk menentukan
kepolaran suatu molekul. Dimana jika momen dipol yang di
hasilkan lebih besar dari 0 maka molekul tersebut semakin
polar dan jika momen dipol yang di hasilkan samadengan 0
maka molekul tersebut bersifat nonpolar. Adanya perbedaan
keelektronegatifan Antara dua atom yang memebentuk ikatan
kovalen menyebabkan atom yang lebih elektropositif
kekurangan rapatan electron, sebaliknya atom yang lebih
elektropositif kelebihan rapatan electron. Akibatnya pada
atom yang lebih elektropositif terjadi muatan parsial
positif sedangkan pada atom yang lebih elektronegatif
terjadi muatan parsial negative. Adanya perbedaan muatan
parsial ini menyebabkan timbulnya momen ikatan yang arahnya
dari atom dengan muatan parsial positif ke atom dengan
muatan parsial negative. Sedangkan efek induktif merupakan
kemampuan suatu gugus untuk mendorong ataupun menarik
electron. Semakin jauh letak gugus atau atom yang memiliki
efek induksi, makin kecil pengaruhnya terhadap kepolaran
suatu ikatan.Momen dipol dan efek induktif dapat di gunakan
untuk menentukan kepolaran suatu molekul. Oleh karena itu
untuk lebih memahami tantang momen dipol dan efek induktif
kami menulis makalah yang berjudul “MOMEN DIPOL & EFEK
INDUKTIF”.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa pengertian dipol dan momen dipol serta cara
menentukan nilai dari momen dipol?
2. Apa pengertian dari efek induktif dan pngaruhnya terhadap
kepolaran suatu molekul?
3. Apa hubungan antara momen dipol dan efek induktif?
1.3 TUJUAN PENULISAN
1. Mengetahui pengertian dipol dan momen dipol serta
memahami cara menentukan momen dipol dengan menggunakan
persamaan yang ada.
2. Mengetahui pengertian efek induktif serta memahami
pengaruh dari efek induktif terhadap kepolaran suatu
molekul.
3. Memahami hubungan Antara momen dipol dan efek induktif.
BAB II
PEMBAHASAN
Gaya Antar Molekul
Gaya antar molekul adalah gaya tarik-menarik antar molekul
yang saling berdekatan. Gaya antar molekul berbeda dengan
ikatan kimia. Ikatan kimia, seperti ikatan ionik, kovalen, dan
logam, semuanya adalah ikatan antar atom dalam membentuk
molekul. Sedangkan gaya antar molekul adalah gaya tarik antar
molekul. Kita akan mempelajari tiga macam gaya antar molekul,
yaitu:
Gaya Van der Waals
Ikatan Hidrogen
Gaya London
Agar dapat memahami gaya antar molekul dengan baik. kita harus
memahami terlebih dahulu tentang apa yang dimaksud dengan
dipol dalam suatu molekul.
Dipol
Dipol adalah singkatan dari di polar, yang artinya dua kutub.
Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawa yang memiliki kutub
positif (δ+) di satu sisi, dan kutub negatif (δ-) di sisi yang
lain. Senyawa yang memiliki dipol biasa disebut sebagai
senyawa polar. Senyawa polar terbentuk melalui ikatan kovalen
polar. Perlu diperhatikan bahwa dipol berbeda dengan ion.
Kekuatan listrik yang dimiliki dipol lebih lemah dibanding
kekuatan listrik ion. Kita pasti ingat, bahwa ion terdapat
pada senyawa ionik, dimana molekul terbagi menjadi dua , yaitu
ion positif/kation (+) dan ion negatif/anion (-).
Untuk memahami perbedaan antara ion dan dipol, mari kita
perhatikan gambar berikut:
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada senyawa ion,
molekul terbagi (bisa juga dikatakan terbelah) menjadi dua
bagian. Jadi ion positif dan ion negatif sebenarnya terpisah.
Mereka bersatu hanya karena adanya gaya tarik-menarik antar
ion positif dan negatif (gaya coulomb).
Pada senyawa polar, tidak terjadi pemisahan. Molekul merupakan
satu kesatuan. Hanya saja pada satu sisi/tepi terdapat kutub
positif (δ+) dan di sisi/tepi yang lain terdapat kutub negatif
(δ-).
Untuk senyawa non polar, sama sekali tidak ada muatan listrik
yang terkandung.
Gaya Van der Waals
(Gaya tarik antara dipol-dipol)
Gaya Van der Waals merupakan gaya tarik antar dipol pada
molekul polar. Molekul polar memiliki ujung-ujung yang
muatannya berlawanan. Ketika dikumpulkan, maka molekul polar
akan mengatur dirinya (membentuk formasi) sedemikian hingga
ujung yang bermuatan positif akan berdekatan dengan ujung yang
bermuata negatif dari molekul lain. tapi tentu saja formasinya
tidak statis/tetap, kenapa? Karena sebenarnya molekul selalu
bergerak dan bertumbukan/tabrakan.
Catatan:
Molekul/atom/zat akan diam tak bergerak jika energi kinetiknya
= 0 (nol). Keadaan ini disebut keadaan diam mutlak, dicapai
jika benda berada pada suhu 00K (-2730C)
Untuk jelasnya, bisa dilihat pada gambar berikut:
Gaya Van der Waals diperlihatkan dengan garis merah (putus-
putus). Kekuatan gaya tarik antara dipol ini biasanya lebih
lemah dari kekuatan ikatan ionik atau kovalen (kekuatannya
hanya 1% dari ikatan). Kekuatannya juga akan berkurang dengan
cepat bila jarak antar dipol makin besar. jadi gaya Van der
Waaals suatu molekul akan lebih kuat pada fase padat dibanding
cair dan gas.
Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terjadi antara atom
hidrogen pada satu molekul dengan atom nitrogen (N), oksigen
(O), atu fluor (F) pada molekul yang lain. Gaya tarik dipol
yang kuat terjadi antara molekul-molekul tersebut. Gaya tarik
antar molekul yang terjadi memiliki kekuatan 5 sampai 10% dari
ikatan kovalen. Gambaran ikatan hidrogen dapat dilihat pada
gambar berikut:
Ikatan hidrogen diperlihatkan pada garis merah (putus-putus).
Meskipun tidak terlalu kuat, ikatan hidrogen tersebar
diseluruh molekul. Inilah sebabnya air (H2O) memiliki titik
didih yang relatif lebih tinggi bila dibandingkan dengan
senyawa lain dengan berat molekul (Mr) yang hampir sama. Sebut
misalnya CO2 (Mr=48) dalam suhu kamar sudah berwujud gas,
sedangkan air (H2O) dengan berat molekul lebih kecil (Mr=18)
pada suhu kamar (20 0C) masih berada pada fase cair.
Gaya London
Gaya London merupakan gaya antar dipol sesaat pada molekul non
polar. Seperti kita ketahui molekul non polar seharusnya tidak
mempunyai kutub/polar (sesuai dengan namanya). Namun, karena
adanya pergerakan elektron mengelilingi atom/molekul, maka ada
saat-saat tertentu dimana elektron akan "berkumpul"
(terkonsentrasi) di salah satu ujung/tepi molekul, sedang di
tepi yang lain elektronnya "kosong". Hal ini membuat molekul
tersebut "tiba-tiba" memiliki dipol, yang disebut dipol
sesaat. Munculnya dipol ini akan menginduksi dipol tetangga
disebelahnya. Ketika elektron bergerak lagi, dipol ini akan
hilang kembali. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar
berikut:
Ketika dipol sesat terjadi, akan timbul pula gaya london
(garis biru putis-putus). Ketika dipol hilang, gaya london pun
hilang. Kekuatan Gaya london bergantung pada berbagai faktor:
1. Kerumitan molekul
makin rumit molekul (Mr makin besar), maka gaya london makin
kuat.
2. Ukuran molekul
makin besar ukuran molekul, gaya london juga makin kuat. hal
ini dikarenakan molekul besar lebih mudah terpolarisasi,
sehingga dipol sesaat lebih mudah terjadi.
(
http://kimiatangsel.blogspot.com/2011/04/gaya-antar-
molekul.html)
Sebuah molekul diatom seperti HF adalah suatu dipol, yakni
suatu benda yang memiliki dua muatan berlawanan pada titiknya.
Adanya dua muatan yang berlawanan ini dapat dibuktikan dengan
medan listrik. Dimana ketika medan listrik dinyalakan molekul
HF akan engarahkan ujung negatifnya ke kutub positif dan ujung
positifnya ke kutub negatif Untuk molekul semacam ini dapat
ditentukan sebuah momen dipol, yaitu suatu ukuran terhadap
derajat kepolaran. Secara kuantitatif, momen dipol (µ)
merupakan hasil kali muatan Q dan jarak antar muatan r.
µ = Q x r (1)
Untuk mempertahankan kenetralan listrik, muatan pada kedua
ujung molekul diatomik yang bermuatan listrik netral haruslah
sama besar dan berlawanan arah. Namun, pada persamaan (1), Q
hanya merujuk pada besar muatan dan tidak ada tandanya,
sehingga nilai Q selalu positif. Momen dipol dinyatakan dalam
satuan debye (D), dari nama seorang kimiawan Peter Debye.
Faktor konversinya adalah
1 D = 3,336 x 10-30 C m
Di mana C dalam Coulumb dan m dalam meter.
Molekul diatomik yang mengandung atom-atom dari unsur yang
berbeda biasanya berupa molekul polar dan memiliki momen
dipol, sedangkan molekul diatomik yang mengandung atom-atom
dari unsur yang sama tidak memiliki momen dipol dan berupa
molekul non-polar.
(http://
lischer.wordpress.com/2009/08/22/momen-dipol/)
Momen Dipole
Momen dipol Istilah dapat didefinisikan baik sehubungan dengan
ikatan kimia atau sehubungan dengan molekul.
1. Obligasi Dipole Momen
Elektron dalam ikatan kovalen menghubungkan dua atom yang
berbeda tidak ditanggung bersama oleh atom karena perbedaan
elektronegativitas antara dua elemen. Atom dari elemen yang
lebih elektronegatif memiliki pangsa yang lebih besar dari
elektron dari atom dari unsur yang kurang
elektronegatif. Akibatnya, atom yang memiliki bagian yang
lebih besar dari elektron ikatan dikenakan muatan negatif
parsial dan atom yang memiliki pangsa yang lebih rendah muatan
positif parsial yang sama besarnya. Sebagai contoh, pikirkan
molekul diatomik AB hipotetis. Asumsikan bahwa elemen B lebih
elektronegatif daripada elemen A. Atom B memiliki bagian yang
lebih besar dari elektron dalam ikatan AB. Artinya, AB
obligasi terpolarisasi ke arah atom B, dan ada muatan negatif
parsial (-δ) pada atom B dan muatan parsial positif besarnya
sama (+ δ) pada atom A.
Produk dari besarnya biaya baik pada atom A atau atom B (δ)
dan AB panjang ikatan (d) disebut momen dipol (simbol: μ)
obligasi.
SI unit momen dipol adalah Debye (D).
2. Molekul Dipole Momen
Menurut definisi, molekul bermuatan listrik netral. Namun,
banyak molekul memiliki wilayah, atau tiang, bantalan muatan
positif bersih parsial, dan wilayah yang berlawanan, atau
tiang, beruang muatan negatif parsial bersih sama besarnya,
seperti yang ditunjukkan di bawah ini secara skematik.
Molekul tersebut memiliki momen dipol, yang sama dengan jumlah
vektor momen dipol dari semua obligasi dalam molekul. Momen
dipol molekul, menjadi vektor, memiliki arah, yang ditunjukkan
dengan menggunakan simbol berikut.
panah simbol yang menunjuk ke arah kutub negatif dan tanda
plus menuju kutub positif.
misalnya:
Molekul A mungkin tidak memiliki momen dipol meskipun
mengandung ikatan yang melakukan. Sebagai contoh, masing-
masing dua ikatan karbon-oksigen dalam CO 2 memiliki momen
dipol, tetapi CO 2 molekul tidak memiliki momen dipol karena
momen dipol dari dua ikatan karbon-oksigen adalah identik
dalam besar dan berlawanan arah, sehingga jumlah vektor dari
nol.
Momen dipol ikatan tidak dapat ditentukan secara
eksperimental, momen dipol molekul hanya bisa. Namun, ada
cara-cara tidak langsung untuk menentukan momen dipol ikatan,
kira-kira jika tidak akurat. Sebuah molekul diatomik hanya
memiliki satu ikatan. Oleh karena itu, momen dipol ikatan
dalam molekul diatomik adalah sama dengan momen dipol
molekul. Sebagai contoh, eksperimental, momen dipol dari HF
1.91 D. Dengan demikian, momen dipol ikatan hidrogen fluorida
di HF 1.91 D. Dalam beberapa molekul organik, satu ikatan
kontribusi sangat untuk momen dipol molekul, membuat
kontribusi obligasi lainnya tidak signifikan. Akibatnya, momen
dipol ikatan yang memberikan kontribusi untuk momen dipol
molekul kira-kira sama dengan momen dipol molekul. Sebagai
contoh, perhatikan CH 3 Cl.
perbedaan elektronegativitas: C dan Cl >>> C dan H
panjang ikatan: C-Cl >>> CH
Jadi, momen dipol: C-Cl >>> CH
Dengan demikian, momen dipol dari C-Cl adalah kurang lebih
sama seperti yang dari CH 3 Cl. Eksperimen, momen dipol dari
CH 3 Cl 1.87 D, yang berarti momen dipol ikatan C-Cl di CH3 Cl
adalah sekitar 1,87 D.
Momen dipol molekul dapat memberikan informasi yang berguna
mengenai struktur molekul. Sebagai contoh, momen dipol air
1.85 D, menyiratkan bahwa molekul air tidak linear (1),untuk
momen dipol molekul air linear akan menjadi nol.
(http://science.uvu.edu/ochem/index.php
/alphabetical/c-d/dipole-moment/)
Afinitas elektron didefinisikan sebagai kalor reaksi saat
elektron ditambahkan kepada atom netral gas, yakni dalam
reaksi.
F(g) + e¯ → F¯(g) (5.2)
Nilai positif mengindikasikan reaksi eksoterm, negatif
menunjukkan reaksi endoterm. Karena tidak terlalu banyak atom
yang dapat ditambahi elektron pada fasa gas, data yang ada
terbatas jumlahnya dibandingkan jumlah data untuk energi
ionisasi. Tabel 5.6 menunjukkan bahwa afinitas elektron lebih
besar untuk non logam daripada untuk logam.
Tabel 5.6 Afinitas elektron atom.
H 72,4 C 122,5 F 322,3
Li 59, O 141,8 Cl 348,3
Na 54,0 P 72,4 Br 324,2
K 48,2 S 200,7 I 295,2
Besarnya kenegativan(elektron) yang didefinisikan dengan
keelektronegatifan (Tabel 5.7), yang merupakan ukuran
kemampuan atom mengikat elektron. Kimiawan
dari Amerika RobertSanderson Mulliken (1896-1986)
mendefinisikan keelektronegativan sebanding dengan rata-rata
aritmatik energi ionisasi dan afinitas elektron.
Tabel 5.7 Keelektronegativitan unsur golongan utama elements
(Pauling)
Pauling mendefinisikan perbedaan keelektronegativan antara dua
atom A dan B sebagai perbedaan energi ikatan molekul diatomik
AB, AA dan BB. Anggap D(A-B), D(A-A) dan D(B-B) adalah energi
ikatan masing-masing untuk AB, AA dan BB. D(A-B) lebih besar
daripada rata-rata geometri D(A-A) dan D(B-B). Hal ini karena
molekul hetero-diatomik lebih stabil daripada molekul homo-
diatomik karena kontribusi struktur ionik. Akibatnya, ∆(A-
B), yang didefinisikan sebagai berikut, akan bernilai positif:
(A-B) = D(A-B) -√D(A-A)D(B-B) > 0 (5.3)
(A-B) akan lebih besar dengan membesarnya karakter ionik.
Dengan menggunakan nilai ini, Pauling mendefinisikan
keelektronegativan x sebagai ukuran atom menarik elektron.
|xA -xB|= √D(A-B) (5.4)
xA dan xB adalah keelektronegativan atom A dan B.
Apapun skala keelektronegativan yang dipilih, jelas bahwa
keelektronegativan meningkat dari kiri ke kanan dan menurun
dari atas ke bawah. Keelketroegativan sangat bermanfaat untuk
memahami sifat kimia unsur.
Informasi lain yang bermanfaat dapat disimpulkan dari Tabel
5.7. Perbedaan keelektronegativan antara dua atom yang
berikatan, walaupun hanya semi kuantitatif, berhubungan erat
dengan sifat ikatan kimia seperti momen dipol dan energi
ikatan..
Misalnya ada distribusi muatan yang tidak sama dalam ikatan A-
B (xA > xB). Pasangan muatan positif dan negatif ±q yang
dipisahkan dengan jarak r akan membentuk dipol (listrik).
Arah dipol dapat direpresentasikan dengan panah yang mengarah
ke pusat muatan negatif dengan awal panah berpusat di pusat
muatan positif. Besarnya dipol, rq, disebut momen dipol. Momen
dipol adalah besaran vektor dan besarnya adalah µ dan memiliki
arah.
Besarnya momen dipol dapat ditentukan dengan percobaan tetapi
arahnya tidak dapat. Momen dipol suatu molekul (momen dipol
molekul) adalah resultan vektor momen dipol ikatan-ikatan yang
ada dalam molekul. Bila ada simetri dalam molekul, momen dipol
ikatan yang besar dapat menghilangkan satu sama lain sehingga
momen dipol molekul akan kecil atau bahkan nol.
Contoh Soal 5.3 Momen dipol ikatan dan momen dipol molekul.
(a) Jawab pertanyaan berikut tentang hidrogen khlorida HCl dan
karbon tetrakhlorida CCl4. Tunjukkan bagaimana arah momen dipol
untuk tiap senyawa. Usulkan apakah senyawa ini memiliki momen
dipol atau tidak. (b) Karbon dioksida CO2 dan sulfur trioksida
SO3 tidak memiliki momen dipol molekul. Usulkan struktur
molekul senyawa-senyawa ini berdasarkan pengamatan ini.
Jawab.
(a) Arah momen dipol ikatan ditunjukkan di bawah ini. HCl
memiliki dipol molekular, sementara CCl4 tidak memiliki momen
dipol sebab momen dipol ikatan akan menghilangkan satu sama
lain. (b) Kedua senyawa harus simetris agar dipol ikatan C-O
dan S-O yang besar akan saling meniadakan. Jadi CO2 berbentuk
linear sementara SO3 adalah segitiga.
(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/
sistem_periodik/sifat-periodik-unsur/)
Momen Dipol ( µ )
Adalah suatu besaran yang digunakan untuk menyatakan
kepolaran suatu ikatan kovalen.
Dirumuskan :
µ = Q x r ; 1 D = 3,33 x 10-30 C.m
keterangan :
µ = momen dipol, satuannya debye (D)
Q = selisih muatan, satuannya coulomb (C)
r = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif, satuannya meter
(m)
Efek Induksi
Dalam suatu ikatan kovalen tunggal dari atom yang tak sejenis,
pasangan electron yang membentuk ikatan sigma, tidak pernah
terbagi secara merata di antara kedua atom. Electron memiliki
kecenderungan untuk tertarik sedikit ataupun banyak kea rah
atom yang lebih elektronegatif dari keduanya. Misalnya dalam
suatu alkil klorida, kerapatan electron cenderung lebih besar
pada daerah didekat atom Cl daripada atom C. sebagai penunjuk
bahwa atom yang satu lebih elektronegatif, secara umum
dituliskan sebagai berikut:
Jika atom karbon terikat pada klorin dan ia sendiri berikatan
pada atom karbon selanjutnya, efek induksi dapat diteruskan
pada karbon tetangganya.
Akibat dari pengaruh atom klorin, electron pada ikatan karbon
klorin didermakan sebagian ke klorin, sehingga menyebabkan C1
sedikit kekurangan electron. Keadaan C1 ini menyebabkan C2
mesti mendermakan juga sebagian elektronnya pada ikatan C2
dengan C1 agar menutupi kekurangan electron di C1. Begitu
seterusnya. Namun, efek ini dapat hilang pada suatu ikatan
jenuh (ikatan rangkap), efek induktif ini juga semakin
mengecil jika melewati C2. Pengaruh distribusi electron pada
ikatan sigma ini dikenal sebagai efek induksi.
Sebagai perbandingan relatifitas efek induksi, kita memilih
atom hydrogen sebagai molekul standarnya, misalnya CR3-H.
- Jika ketika atom H dalam molekul ini diganti dengan Z
(atom ataupun gugus), kemudian kerapatan electron pada
bagian CR3 pada molekul ini berkurang daripadadalam CR3-H,
maka Z dapat dikatakan memiliki suatu efek – I (efek penarik
electron / electron-withdrawing / electron-attracting).
Contoh gugus dan atom yang memiliki efek – I: NO2, F, Cl, Br,
I, OH, C6H5-.
- Jika kerapatan electron dalam CR3 bertambah besar dari pada
dalam CR3-H, maka Z dikatakan memiliki efek + I (efek
pendorong electron / electron-repelling / electron-
releasing). Contoh gugus dan atom yang memiliki efek + I:
(CH3)3C-, (CH3)2CH-, CH3CH2-, CH3-.
Bentuk molekul dan polarisabilitas
Gaya dispersi (gaya London) merupakan gaya yang relatif lemah.
Zat yang molekulnya bertarikan hanya berdasarkan gaya London,
yang mempunyai titik leleh dan titik didih yang rendah
dibandingkan dengan zat lain yang massa molekul relatifnya
kira-kira sama. Jika molekul-molekulnya kecil, zat-zat itu
biasanya berbentuk gas pada suhu kamar, misalnya hidrogen (H2),
nitrogen (N2), metana (CH4), dan gas-gas mulia.
Efek Induktif
Pergeseran elektron secara permanen sepanjang cincin terjadi
jika atom atau gugus dengan kelektronegatifan yang berbeda
dengan atom karbon cincin disebut efek induksi. Elektron
tertarik ke arah Cl, disebut juga -I
Jika kelektronegatifan atom atau gugus yang terikat pada
rantai karbon lebih kecil dari atom karbon, maka pergeseran
elektron menjauhi gugus sepanjang rantai, yang dikenal sebagai
efek induksi (+I)
•Nilai pKa menunjukkan bahwa keasaman amonia lebih kuat dari
etilamina. Pada kasus ini efek induksi adalah efek pendorong
elektron.
•Gugus alkil pada etilamina meningkatkan muatan negatif basa
konyugasi , sehingga mendestabilisasinya, membuat etilamina
lebih lemah keasamannya dibanding amonia.
Efek induktif
•Efek induktif dapat menjelaskan perbedaan antara kekuatan
asam antara etilamina (pKa ~ 40) dan amonia (pKa ~ 33).
BAB III
PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Adapun yang dapat disimpulkan dari makalah ini adalah
sebagai berikut :
1. Dipol adalah singkatan dari di polar, yang artinya dua
kutub. Senyawa yang memiliki dipol adalah senyawa yang
memiliki kutub positif (δ+) di satu sisi, dan kutub negatif
(δ-) di sisi yang lain.
2. Momen dipol (µ ) adalah suatu besaran yang digunakan untuk
menyatakan kepolaran suatu ikatan kovalen. Dirumuskan : µ =
Q x r
3. Efek induksi adalah
4. Pengaruh efek induksi pada momen dipol adalah
3.2 SARAN
DAFTAR PUSTAKA
http://science.uvu.edu/ochem/index.php/alphabetical/c-d/
dipole-moment/
http://kimiatangsel.blogspot.com/2011/04/gaya-antar-
molekul.html
http://lischer.wordpress.com/2009/08/22/momen-dipol/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/
sistem_periodik/sifat-periodik-unsur/