Gaya Van der Waals

Diderick Van der Waals (1873) mengenali adanya gaya tarik dan gaya tolak yang leah di antara molekul-molekul gas dan menjadikannya alasan adanya penyimpangan dari rumus PV=nRT. Selanjutnya gaya yang relatif lemah yang bekerja (tarik-menarik) antar molekul tersebut dikenal dengan gaya van der Waals. Gaya ini sangat lemah dibandingkan dengan gaya ikatan antar atom (ikatan ion dan ikatan kovalen). Untuk memutuskan gaya tersebut diperlukan energi sekitar 0,4-40 kJ mol^-1, sedangkan untuk ikatan kovalen diperlukan sekitar 400 kJ mol^-1. Gaya van der Waals ini bekerja bila jarak antarmolekul sudah sangat dekat, tetapi tidak melibatkan terjadinya pebentukan ikatan antaratom. Misalnya, pada suhu -160^oC molekul Cl₂ akan mengkristal dalam lapisan-lapisan tipis, dan gaya yang bekerja untuk menahan lapisan-lapisan tersebut adalah gaya van der Waals. Paling sedikit terdapat tiga gaya antar molekul yang berperan dalam terjadinya gaya van der Waals, yaitu gaya dipol-dipol, gaya dipol terimbas, dan gaya dipol sesaat.

            1. Gaya dipol-dipol

Gaya dipol-dipol terjadi pada molekul-molekul yang mempunyai dipol permanen atau molekul polar. Antaraksi antara kutub positif dari satu molekul dengan kutub negatif dari molekul lain menimbulkan gaya tarik-menarik yang relatif lemah. Kekuatan gaya dipol-dipol ini akan semakin besar bila molekul-molekul tersebut mengalami penataan dengan ujung positif suatu molekul ke ujung negatif dari molekul lain. Misalnya pada molekul-molekul HCl.

            2. Gaya dipol terimbas

Gaya imbas terjadi bila terdapat molekul dengan dipol permanen berantaraksi dengan molekul dengan dipol sesaat. Adanya molekul-molekul polar dengan dipol permanen akan menyebabkan imbasan dari kutub molekul polar kepada molekul non polar, sehingga elektron-elektron dari molekul nonpolar tersebut mengumpul pada salah satu sisi molekul(terdorong/tertarik), yang menimbulkan terjadinya dipol sesaat pada molekul non polar tersebut. Terjadinya dipol sesaat akan berakibat adanya gaya tarik-menarik antar dipol tersebut yang menghasilkan gaya imbas.

3. Gaya dipol sesaat/dispersi (Gaya London()

Terjadinya gaya dispersi dijelaskan pertama kali oleh Fritz London. Gaya dispersi ini terjadi pada setiap molekul maupun zat ionik, hanya pada senyawa ionik ini terjadi pada setiap molekul maupun zat ionik, hanya pada senyawa ionik tidak begitu besar pengaruhnya. Akan tetapi, pada molekul-molekul kovalen nonpolar gaya dospersi sangat besar pengaruhnya. Menurut london terjdinya gaya dispersi pada molekul nonpolar akibat adanya pergerakan elektron mengelilingi inti secara acak, sehingga pada suatu saat elektron-elektron tersebut akan mengumpul pada salah satu sisi atom molekul. Pengumpulan elektron pada salah satu sisi atom molekul ini mengakibatkan terjadinya dipol. Pada sisi yang banyak elektron tersebut menjadi bermuatan negatif, sedangkan pada sisi yang lain terjadi kutub positif. Dipol yang terjadi ini akan menghilang atau berganti tempat (sisi) seiring dengan terus berputarnya elektron. Oleh karena sifatnya yang sesaat maka disebut dengan dipol sesaat.

Sifat Fisik Yang Mempengaruhi Kekuatan Gaya Van der Waals

Gaya dispersi antara molekul-molekul adalah lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen diantara molekul. Hal ini tidak memungkinkan untuk memberikan harga yang eksak, karena ukuran daya tarik bervariasi sekali dengan ukuran dan bentuk molekul.

Seberapa jauh ukuran molekul memperngaruhi kekuatan ikatan daya dispersi

Titik didih gas mulia adalah

helium		-269°C
neon		-246°C
argon		-186°C
kripton		-152°C
xenon		-108°C
radon		-62°C

Semua unsur tersebut berada pada molekul monoatomik.

Alasan yang mendasari bahwa titik didih meningkat sejalan dengan menurunnya posisi unsur pada golongan adalah kenaikan jumlah elektron, dan juga tentunya jari-jari atom. Lebih banyak elektron yang kamu miliki, dan lebih menjauh sejauh mungkin, yang paling besar memungkikan dipol sementara terbesar dan karena itu gaya dispersi paling besar.

Karena dipol sementara lebih besar, molekul xenon lebih melekat (stickier) dibandingkan dengan molekul neon. Molekul neon akan berpisah satu sama lain pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan molekul xenon – karena itu neon memiliki titik didih yang lebih rendah.

Hal ini adalah suatu alasan (semua yang lainnya sebanding) molekul yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron dan lebih menjauh dari dipol sementara yang dapat dihasilkan – dan karena itu molekul yang lebih besar lebih melekat.

Seberapa jauh bentuk molekul mempengaruhi kekuatan gaya dispersi

Ukuran molekul juga begitu. Molekul yang panjang kurus dapat menghasilkan dipol sementara yang lebih besar berdasarkan pada pergerakan elektronnya dibandingkan molekul pendek gemuk yang mengandung jumlah elektron yang sama.

Molekul yang panjang kurus juga dapat lebih dekat satu sama lain – dayatarik meraka lebih efektif jika molekul-molekulnya benar-benar tertutup. Sementara yang lebih besar dapat lebih berdekatan dibandingkan molekul yang lebih pendek Sebagai contoh, molekul hidrokarbon butana dan 2-metilpropan keduanya memiliki rumus molekul C₄H₁₀, tetapi atom-atom disusun berbeda. Pada butana atom karbon disusun pada rantai tunggal, tetapi 2-metilpropan memiliki rantai yang lebih pendek dengan sebuah cabang.

Butana memiliki titik didih yang lebih tinggi karena gaya dispersinya lebih besar. Molekul yang lebih panjang (dan juga menghasilkan dipol dan lebih gemuk 2-metilpropana.