1.
Sifat fisik substansi molekuler
Molekul terdiri dari sejumlah
atom yang bergabung melalui ikatan kovalen, dan atom tersebut berkisar dari
jumlah yang sangat sedikit(dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah
yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA).
Ikatan kovalen yang mengikat
molekul secara bersamaan dengan sangat kuat, tetapi hal itu tidak berhubungan
dengan sifat fisik suatu zat. Sifat fisik suatu zat ditentukan oleh gaya
antarmolekul – gaya tarik antara suatu molekul dengan tetangganya – dayatarik
van der Waals atau ikatan hidrogen.
2.
Titik leleh dan titik didih
Substansi molekuler cenderung
untuk menjadi gas, cairan atau padatan yang bertitik leleh rendah, karena
gayatarik antar-molekul terhitung lemah. Anda tidak harus memutus ikatan
kovalen yang ada untuk melelehkan atau mendidihkan sebuah zat molekuler.
Ukuran titik leleh dan titik
didih akan tergantung pada kekuatan gaya antarmolekul. Kehadiran ikatan
hidrogen akan meningkatkan titik leleh dan titik didih. Molekul yang berukuran
lebih besar memungkinkan dayatarik van der Waals yang lebih besar pula – dan
molekul tersebut akan lebih membutuhkan lebih banyak banyak energi untuk
pemutusan ikatannya.
3.
Kelautan dalam air
Kebanyakan substansi molekuler
tidak larut dalam (atau hanya sangat sedikit larut) dalam air. Substansi
molekuler yang dapat larut setelah bereaksi dengan air, atau yang lainnya dapat
membentuk ikatan hidrogen dengan air.
Kenapa metana, CH4, tidak larut
dalam air?
Metana
sendiri tidak masalah. Metana adalah suatu gas, dan karena itu molekulnya
terpisah – air tidak dibutuhkan untuk mengambil sebagian metana dari bagian
yang lain.
Masalahnya adalah ikatan
hidrogen antara molekul air. Jika metana dilarutkan, metana memiliki gaya untuk
menarik molekul air dan karena itu memutuskan ikatan hidrogen. Hal ini
membutuhkan sejumlah energi.
Daya tarik yang memungkinkan
antara molekul metana dan molekul air lebih lemah dibandingkan gaya van der
Waals – dan tidak cukup energi yang dapat dilepaskan ketika gaya van der Waals
terbentuk. Kemudahan ini tidak menguntungkan secara energetik untuk pencampuran
metana dan air.
Kenapa amonia, NH3, larut dalam
air?
Amonia memiliki kemampuan
untuk membentuk ikatan hidrogen. Ketika ikatan hidrogen antara molekul air
putus, ikatan tersebut dapat digantikan oleh ikatan yang setara antara molekul
air dan molekul metana.
Sebagian amonia juga bereaksi dengan air untuk
menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida.
Panah dua arah menunjukkan bahwa
reaksi tidak berkesudahan. Pada tiap waktu hanya sekitar 1% amonia yang dapat
bereaksi untuk membentuk ion amonium. Kelarutan amonia terutama tergantung pada
ikatan hidrogen dan bukan pada reaksi.
Kebanyakan substansi molekuler
yang lain larut dengan bebas pada air karena substansi molekuler tersebut dapat
membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air termasuk etanol (alkohol) dan
sukrosa (gula).
4.
Kelarutan dalam pelarut organik
Substansi molekuler acapkali
larut dalam pelarut organik – yang berbentuk molekul. Antara zat terlarut (zat
yang larut) dan pelarut keduanya memiliki molekul-molekul yang tertarik satu
sama lain melalui gaya van der Waals. Meskipun dayatarik tersebut akan diganggu
ketika keduanya bercampur, dayatarik digantikan oleh dayatarik yang lain yang
sama antara dua molekul yang berbeda.
5.
Daya hantar listrik
Substansi molekuler tidak akan
dapat menghantarkan listrik. Seperti pada kasus dimana elektron dapat
terdelokalisasi pada molekul tertentu, tidak terdapat kontak yang cukup antar
molekul untuk memperbolehkan elektron untuk bergerak di seluruh bagian cairan
atau padatan.
·
Beberapa contoh tersendiri
a.
Iodium, I2
Iodium merupakan padatan
kristalin abu tua dengan uap ungu. Titik leleh: 114°C. B.Pt: 184°C. Iodium
sedikit, sedikit larut dalam air, tetapi larut dengan sangat leluasa dalam
pelarut organik.
Karena itu Iodium merupakan padatan bertitik
leleh rendah. Kristalinitas memberikan susunan molekul yang teratur.
Strukturnya digambarkan
sebagai kubus terpusat permukaan – ini adalah kubus molekul
iodium dengan molekul yang lain berada pada pusat tiap muka.
Orientasi molekul iodium
dengan struktur ini sungguh sulit untuk digambarkan (apalagi diingat!). Jika
silabus pengajaran dan ujian akhir yang kamu ikuti mengharuskan untuk
mengingatnya, perhatikan dengan hati-hati urutan diagram yang menunjukkan
setiap lapisannya.
Dengan catatan bahwa seiring
kamu melihatnya menurun pada kubus, semua molekul di sebelah kiri dan kanan
bersekutu dengan cara yang sama. Satu molekul yang ditengah bersekutu dengan
yang diseberangnya.
Semua diagram menunjukkan
sudut pandang “mengambang” tentang kristal. Molekul iodium, tentu saja, saling
bersentuhan satu sama lain. Pengukuran jarak antar atom pusat pada kristal
menunjukan dua harga yang berbeda:
Atom-atom iodium pada tiap
molekul tertarik berdekatan secara bersamaan melalui ikatan kovalen. Dayatarik
van der Waals antara molekul-molekulnya lebih lemah, dan kamu dapat memikirkan
atom pada dua molekul yang terpisah hanya saling menyentuh satu sama lain.
b.
Es
Es adalah contoh yang baik padatan yang berikatan
hidrogen.
Terdapat sedikit perbedaan
sususun molekul air pada es. Ini adalah salah satunya, tetapi bukan yang
biasanya – saya tidak dapat menggambarkannya dengan cara lain supaya dapat
dimengerti! Satu-satunya yang berikut dikenal dengan "es kubik", atau
"es Ic". Molekul air tersusun seperti pada struktur intan.
Ini hanya sebagian kecil dari
sebuah struktur yang memiliki jumlah molekul yang sangat banyak dalam bentuk
tiga dimensi. Pada diagram, garis menunjukkan ikatan hidrogen. Pasangan
elektron mandiri yang mana atom hidrogen tertarik padanya disimpan di sebelah
kiri untuk lebih jelas.
Es kubik hanya stabil pada
suhu dibawah -80°C. Es yang biasa memiliki struktur yang berbeda, struktur
heksagonal. Disebut dengan "es Ih".
Kerapatan luar biasa yang merupakan sifat
dari air
Gaya ikatan hidrogen yang
terjadi pada es strukturnya lebih terbuka – jika kamu membuat modelnya, kamu
akan menemukan sejumlah ruang kosong yang signifikan. Ketika es meleleh,
struktur menjadi rusak dan molekul cenderung untuk menempati ruang kosong
tersebut.
Hal ini berarti bahwa air yang
terbentuk mengambil jarak yang sempit dibandingkan dengan jarak es semula.
Dalam hal ini es merupakan padatan yang luar biasa – kebanyakan padatan
menunjukkan kenaikan volum pada saat pelelehan.
Ketika air membeku, terjadi
kebaliknya – terjadi ekspansi sebagai pembentukan ikatan hidrogen. Kebanyakan
dari cairan saling kontak ketika terjadi proses pembekuan.
Sisa ikatan hidrogen yang kaku
tetap ada pada cairan air yang sangat dingin, dan tidak menghilang sampai suhu
4°C. Kerapatan air meningkat dari 0°C sampai 4°C sebagai akibat dari molekul
terbebas dari struktur terbuka dan mengambil ruangan yang kosong. Setelah 4°C,
pergerakan termal dari molekul menyebabkan molekul tersebut untuk bergerak
menjauh dan kerapatannya menjadi turun. Hal tersebut adalah sifat normal yang
terjadi pada cairan selama dipanaskan.
C. Polimer
Ikatan pada polimer
PPolimer seperti poly(etena) –
biasa disebut politena – berada pada bentuk molekul yang sangat panjang.
Molekul Poli(etena) terbentuk melalui penggabungan molekul etena pada untai
atom karbon yang berikatan secara kovalen dengan menarik hidrogen. Untai
tersebut dapat becabang sepanjang rantai utama, juga mengandung untai karbon
yang menarik hidrogen. Molekul tertarik satu sama lain pada padatan melalui
gaya dispersi van der Waals.
Pengontrolan kondisi pada saat
etena terpolimerisasi, memungkinkan untuk mengontrol jumlah cabang untuk
menghasilkan dua tipe polietena yang berbeda.
Polietena dengan kerapatan tinggi
Polietena dengan kerapatan
tinggi memiliki rantai yang tidak bercabang. Sedikit cabang mengakibatkan
molekul untuk saling mendekat satu sama lain pada bentuk yang teratur seperti
yang sering dijumpai ada bentuk kristalin.
Karena molekul berdekatan satu
sama lain, gaya dispersi menjadi lebih efektif, dan karenanya plastik relatif
lebih kuat dan memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibanding polietena
dengan kerapatan rendah.
Polietena dengan kerapatan
tinggi digunakan untuk wadah barang-barang kimia rumah tangga seperti cairan
pencuci, sebagai contoh, atau mangkok atau ember.
Polietena dengan kerapatan rendah
Polietena dengan kerapatan
rendah memiliki cabang pendek di sepanjang untai. Cabang tersebut menghalangi
untai tersesun dengan rapi dan rapat. Sebagai hasilnya gaya dispersi berkurang
dan kekuatan plastik lebih lemah dan titik leleh lebih rendah. Kerapatannya
lebih rendah, dan tentunya menyebabkan ruang yang kosong pada susunan
strukturnya.
Polietena dengan kerapatan rendah digunakan untuk
sesuatu seperti kantong plastik.
0 komentar:
Posting Komentar