Gaya Antarmolekul vs Intramolekul dalam Kimia HSC

Panaskan air cair hingga mendidih. Molekul-molekul air saling menjauh dan menjadi gas, tetapi setiap partikelnya tetap \(\ce{H2O}\). Atom oksigen tidak tiba-tiba terlepas dari dua atom hidrogennya.

Jadi, apa yang sebenarnya terputus ketika air mendidih?

Prediksi yang menggoda adalah bahwa ikatan O-H terputus karena molekul-molekul saling menjauh. Namun, itu tidak terjadi. Pendidihan mengatasi gaya tarik antara molekul-molekul air. Ikatan kovalen yang jauh lebih kuat di dalam setiap molekul air tetap utuh.

Perbedaan inilah yang menjadi inti dari gaya antarmolekul dan intramolekul.

01Mulailah dengan dua fungsi yang berbeda

Bayangkan sebuah molekul seperti sepasang orang yang berpegangan tangan di tengah konser yang ramai.

Pegangan tangan mewakili ikatan yang menyatukan atom-atom sebagai satu molekul. Dorongan dan gaya tarik yang lebih lemah antara pasangan-pasangan yang berbeda mewakili gaya antara molekul-molekul yang berdekatan. Jika kerumunan menyebar, pasangan-pasangan tersebut dapat saling menjauh tanpa terpisah satu sama lain.

Kurang lebih, itulah yang terjadi ketika suatu cairan molekuler mendidih.

Analogi ini memiliki keterbatasan. Molekul tidak memilih pasangannya, dan gaya tarik yang sebenarnya adalah interaksi listrik antara partikel-partikel bermuatan. Selain itu, satu molekul dapat menarik beberapa molekul tetangga sekaligus. Meski demikian, perbedaan berikut tetap berguna:

• Gaya intramolekul bekerja di dalam suatu partikel dan menyatukan atom-atomnya.
• Gaya antarmolekul bekerja antara molekul-molekul yang terpisah.

Awalan katanya membantu. Intra berarti di dalam. Inter berarti di antara.

Untuk zat molekuler seperti air, metana, atau etanol, gaya intramolekul utamanya adalah ikatan kovalen.

Sebagai contoh, di dalam sebuah molekul air:

\[ \ce{H-O-H} \]

dua ikatan kovalen O-H tersebut merupakan gaya intramolekul.

Antara satu molekul air dan molekul air lainnya, terdapat gaya tarik antarmolekul.

Perbedaan ini penting karena kedua jenis gaya tersebut menjalankan fungsi yang sama sekali berbeda.

02Perubahan fisika atau perubahan kimia?

Hal ini memberi Anda aturan pengambilan keputusan yang berguna.

Jika molekul-molekul saling menjauh tetapi tetap merupakan molekul yang sama, gaya antarmolekul sedang diatasi.

Jika atom-atom tersusun ulang menjadi zat yang berbeda, ikatan intramolekul harus diputus dan ikatan baru harus terbentuk.

Ketika air mendidih:

\[ \ce{H2O(l) -> H2O(g)} \]

Partikelnya adalah \(\ce{H2O}\) sebelum dan sesudah proses tersebut. Ini adalah perubahan fisika.

Ketika air terurai secara kimia:

\[ \ce{2H2O -> 2H2 + O2} \]

ikatan kovalen O-H harus diputus, dan ikatan H-H serta O=O yang baru terbentuk. Ini adalah perubahan kimia.

Itulah sebabnya mendidihkan air tidak menghasilkan gas hidrogen dan oksigen.

03Mengapa ikatan intramolekul biasanya jauh lebih kuat

Ikatan kovalen melibatkan gaya tarik elektrostatik yang kuat antara inti bermuatan positif dan elektron yang digunakan bersama. Memutus satu ikatan biasanya memerlukan ratusan kilojoule per mol ikatan.

Gaya tarik antarmolekul umumnya jauh lebih lemah. Satu gaya tarik antarmolekul dapat hanya melibatkan beberapa hingga beberapa puluh kilojoule per mol.

Sebagai perbandingan, memutus ikatan kovalen O-H memerlukan energi kira-kira ratusan kilojoule per mol, sedangkan memisahkan molekul-molekul air selama penguapan memerlukan energi yang jauh lebih sedikit per mol air.

Jangan mengubah hal tersebut menjadi aturan:

gaya intramolekul selalu tepat sepuluh kali lebih kuat daripada gaya antarmolekul.

Tidak ada rasio yang tetap.

Perbandingan yang berguna adalah:

Ikatan kimia intramolekul umumnya jauh lebih kuat daripada gaya tarik antarmolekul individual.

Inilah sebabnya pemanasan suatu zat dapat melelehkan atau mendidihkannya tanpa menghancurkan molekul-molekulnya.

04Tiga gaya antarmolekul yang perlu Anda kenali

Untuk zat molekuler netral, tiga gaya antarmolekul sangat penting dalam Kimia HSC:

1. gaya dispersi London
2. gaya dipol-dipol
3. ikatan hidrogen

Sebuah molekul dapat mengalami lebih dari satu gaya tersebut pada saat yang sama.

Gaya dispersi London

Bayangkan elektron-elektron dalam sebuah molekul nonpolar. Elektron-elektron tersebut terus bergerak.

Pada suatu saat, sedikit lebih banyak kerapatan elektron mungkin kebetulan berada di salah satu sisi molekul. Pada saat itu, satu sisi menjadi sedikit negatif dan sisi lainnya sedikit positif.

Hal ini menciptakan dipol sementara.

Dipol sementara tersebut dapat mendistorsi awan elektron molekul di dekatnya sehingga menciptakan dipol sementara lain. Muatan parsial yang berlawanan kemudian saling tarik-menarik.

Gaya tarik ini disebut gaya dispersi London.

Aturan yang sangat penting adalah:

Semua atom dan molekul mengalami gaya dispersi London.

Ini termasuk molekul polar.

Kesalahan umum adalah menulis, “Air memiliki ikatan hidrogen, sehingga tidak memiliki gaya dispersi.” Air memiliki keduanya.

Gaya dispersi umumnya menjadi lebih kuat jika suatu partikel memiliki:

• lebih banyak elektron
• awan elektron yang lebih besar dan lebih mudah terdistorsi
• polarisabilitas yang lebih besar
• luas permukaan yang lebih besar untuk kontak dekat dengan molekul-molekul tetangga

Inilah sebabnya molekul nonpolar yang besar dapat memiliki gaya tarik antarmolekul yang sangat kuat.

Gaya dipol-dipol

Beberapa molekul memiliki distribusi muatan yang tidak merata secara permanen.

Ambil contoh hidrogen klorida, \(\ce{HCl}\). Klorin menarik elektron ikatan lebih kuat daripada hidrogen. Ujung klorin bermuatan parsial negatif, ditulis \(\delta-\), sedangkan ujung hidrogen bermuatan parsial positif, ditulis \(\delta+\).

Karena itu, molekul-molekul yang berdekatan dapat tersusun sehingga muatan parsial yang berlawanan saling tarik-menarik.

Gaya tarik tersebut adalah gaya dipol-dipol.

Agar gaya dipol-dipol terjadi, molekul harus memiliki dipol molekul permanen. Hanya memiliki ikatan polar tidak selalu cukup.

Sebagai contoh, \(\ce{CO2}\) mengandung ikatan C=O yang polar, tetapi bentuknya yang linear menyebabkan dipol-dipol ikatan saling meniadakan. Secara keseluruhan, molekul tersebut nonpolar.

Jadi, \(\ce{CO2}\) memiliki gaya dispersi London tetapi tidak memiliki gaya tarik dipol-dipol permanen.

Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen adalah jenis gaya tarik dipol-dipol yang sangat kuat.

Untuk kasus-kasus yang biasa ditemui dalam HSC, carilah hidrogen yang terikat secara kovalen langsung pada:

• nitrogen
• oksigen
• fluorin

Atom hidrogen yang terikat pada salah satu atom yang sangat elektronegatif ini menjadi sangat \(\delta+\). Atom hidrogen tersebut kemudian dapat menarik pasangan elektron bebas pada N, O, atau F dalam molekul tetangga.

Air adalah contoh klasik.

Di dalam satu molekul air, ikatan O-H bersifat kovalen dan intramolekul.

Antara molekul-molekul air yang berdekatan, gaya tarik yang melibatkan atom H pada satu molekul dan atom O pada molekul lain merupakan ikatan hidrogen dan bersifat antarmolekul.

Pilihan kata ini penting. Mengatakan “ikatan hidrogen di dalam air” biasanya mencampuradukkan dua hal yang berbeda.

05Cara cepat mengidentifikasi gaya antarmolekul

Ketika Anda diberi suatu zat molekuler, kerjakan pertanyaan-pertanyaan berikut secara berurutan.

Pertama: apakah terdapat molekul-molekul yang terpisah?

Jika zat tersebut berupa kisi ionik atau kisi logam, menjelaskan padatan itu menggunakan gaya antarmolekul tidaklah tepat. Tidak terdapat molekul-molekul terpisah di dalam kisi tersebut.

Kedua: gaya antarmolekul apa yang pasti ada?

Gaya dispersi London. Setiap molekul memilikinya.

Ketiga: apakah molekul tersebut secara keseluruhan polar?

Jika ya, tambahkan gaya tarik dipol-dipol permanen.

Keempat: apakah H terikat langsung pada N, O, atau F?

Jika ya, molekul biasanya dapat membentuk ikatan hidrogen dengan atom N, O, atau F yang sesuai pada molekul tetangga.

Hal ini menghasilkan tabel keputusan ringkas:

Tabel ini berguna, tetapi menyembunyikan satu kerumitan penting: hanya menyebut nama gayanya tidak cukup untuk memprediksi setiap titik didih.

Ukuran dan bentuk juga penting.

06Membandingkan kekuatan gaya antarmolekul

Anda mungkin melihat urutan kasar:

\[ \text{ikatan hidrogen} > \text{dipol-dipol} > \text{dispersi London} \]

Urutan ini hanya berguna saat membandingkan molekul-molekul dengan ukuran yang serupa.

Ini bukan peringkat universal yang memungkinkan Anda mengabaikan semua faktor lainnya.

Misalkan seorang siswa membandingkan molekul polar yang sangat kecil dengan molekul nonpolar yang sangat besar dan berkata, “Molekul polar pasti memiliki titik didih lebih tinggi karena gaya dipol-dipol lebih kuat daripada gaya dispersi.”

Prediksi itu terdengar masuk akal karena gaya antarmolekul sering diajarkan dalam hierarki sederhana.

Gagasan yang terlewat adalah bahwa gaya dispersi London tidak memiliki satu kekuatan yang tetap. Gaya ini menjadi jauh lebih kuat saat awan elektron menjadi lebih besar dan lebih mudah dipolarisasi.

Karena itu, molekul nonpolar yang besar dapat mengalami gaya tarik antarmolekul total yang lebih kuat daripada molekul polar yang kecil.

Proses pengambilan keputusan yang lebih baik adalah:

1. Identifikasikan setiap jenis gaya antarmolekul yang ada.
2. Bandingkan ukuran molekul dan jumlah elektronnya.
3. Bandingkan bentuk dan luas permukaannya.
4. Baru setelah itu tentukan zat mana yang seharusnya memiliki gaya tarik antarmolekul keseluruhan yang lebih kuat.

07Mengapa gaya antarmolekul yang lebih kuat memengaruhi titik didih

Suatu cairan mendidih ketika molekul-molekulnya dapat lepas ke fase gas di seluruh bagian cairan.

Untuk melakukan hal itu, molekul harus mengatasi cukup banyak gaya tarik yang menahannya di dekat molekul-molekul tetangga.

Jadi, dalam kondisi yang sebanding:

gaya antarmolekul yang lebih kuat umumnya menghasilkan titik didih yang lebih tinggi.

Perhatikan apa yang tidak muncul dalam pernyataan tersebut: ikatan kovalen yang lebih kuat di dalam molekul.

Ikatan C-H dalam suatu hidrokarbon tidak terputus ketika hidrokarbon tersebut mendidih. Karena itu, kekuatan ikatan tersebut bukan alasan langsung bagi titik didihnya.

Ini adalah salah satu kesalahan paling umum mengenai gaya antarmolekul.

08Bentuk molekul juga dapat berpengaruh

Dua molekul dengan massa molekul yang serupa masih dapat memiliki gaya dispersi yang berbeda karena bentuknya memengaruhi seberapa dekat molekul-molekul tersebut dapat saling mendekat.

Molekul yang panjang dan relatif lurus sering kali dapat memiliki kontak permukaan yang lebih besar dengan molekul tetangga dibandingkan molekul yang kompak dan sangat bercabang.

Kontak yang lebih besar dapat berarti gaya tarik dispersi yang lebih kuat.

Hal ini menjadi sangat penting ketika membandingkan hidrokarbon. Jika dua hidrokarbon mengandung jumlah elektron yang serupa, molekul yang lebih sedikit bercabang sering memiliki titik didih lebih tinggi karena bentuknya memungkinkan kontak antarmolekul yang lebih besar.

Sekali lagi, ini merupakan efek antarmolekul. Ikatan kovalen di dalam molekul tidak sedang dibandingkan.

09Kesalahpahaman yang paling menggoda: “ikatan hidrogen selalu paling kuat”

Ikatan hidrogen kuat sebagai gaya tarik antarmolekul antara molekul-molekul netral yang kecil. Namun, hal itu tidak berarti setiap zat yang memiliki ikatan hidrogen pasti memiliki titik didih lebih tinggi daripada setiap zat yang tidak memiliki ikatan hidrogen.

Pertimbangkan sebuah hidrokarbon besar. Molekul tersebut mungkin mengandung jauh lebih banyak elektron daripada alkohol kecil sehingga memiliki awan elektron yang sangat mudah dipolarisasi dan gaya dispersi yang besar.

Jadi, penalaran berikut tidak aman:

Zat A membentuk ikatan hidrogen. Zat B hanya memiliki gaya dispersi. Oleh karena itu, A pasti memiliki titik didih yang lebih tinggi.

Anda perlu menanyakan seberapa besar partikel-partikel tersebut.

Sebagai contoh, butan-1-ol dapat membentuk ikatan hidrogen, sedangkan oktana bersifat nonpolar dan tidak dapat melakukannya. Namun, oktana memiliki titik didih sekitar \(126^\circ\text{C}\), sedikit lebih tinggi daripada butan-1-ol yang sekitar \(118^\circ\text{C}\).

Tidak ada pertentangan di sini.

Oktana jauh lebih besar, memiliki lebih banyak elektron, dan memiliki awan elektron yang lebih mudah dipolarisasi. Banyak interaksi dispersinya jika dijumlahkan menghasilkan gaya tarik antarmolekul keseluruhan yang kuat.

Hierarki sederhana tersebut tidak salah. Hierarki itu hanya belum lengkap.

10Jangan menyebut setiap gaya tarik kuat sebagai ikatan hidrogen

Kesalahan umum lainnya adalah melihat adanya hidrogen di dalam suatu molekul lalu menyatakan bahwa molekul tersebut membentuk ikatan hidrogen.

Metana, \(\ce{CH4}\), mengandung empat ikatan C-H tetapi tidak membentuk jenis ikatan hidrogen yang dibahas di sini.

Mengapa?

Hidrogen harus terikat langsung pada atom N, O, atau F yang sangat elektronegatif agar ikatannya cukup polar.

Jadi:

• \(\ce{H2O}\): ya
• \(\ce{NH3}\): ya
• \(\ce{HF}\): ya
• \(\ce{CH3OH}\): ya
• \(\ce{CH4}\): tidak
• \(\ce{CH3CH3}\): tidak

Jangan menyamakan keberadaan atom hidrogen dengan adanya ikatan hidrogen.

11Intramolekul tidak selalu berarti “di dalam sebuah molekul”

Istilah tersebut dapat menimbulkan bagian kimia yang agak membingungkan.

Dalam zat molekuler, gaya intramolekul adalah ikatan di dalam molekul-molekul individual. Itulah perbandingan utama pada halaman ini.

Namun, zat ionik dan logam tidak tersusun atas molekul-molekul terpisah.

Natrium klorida padat, misalnya, mengandung kisi raksasa ion \(\mathrm{Na}^{+}\) dan \(\mathrm{Cl}^{-}\). Akan menyesatkan jika gaya tarik ionik dalam padatan tersebut disebut sebagai “gaya antarmolekul”, karena tidak terdapat molekul-molekul \(\ce{NaCl}\) yang berdampingan satu sama lain.

Demikian pula, logam terdiri atas kisi logam, bukan molekul-molekul logam yang terpisah.

Jadi, sebelum membahas gaya antarmolekul, periksa apakah zat tersebut benar-benar mengandung molekul.

12Pertanyaan dan solusi

Pertanyaan 1

Sampel amonia cair, \(\ce{NH3}\), dipanaskan hingga mendidih.

Identifikasikan gaya intramolekul utama dalam setiap molekul amonia, identifikasikan gaya antarmolekul antara molekul-molekul amonia, dan nyatakan jenis gaya mana yang diatasi selama pendidihan.

Solusi 1

Pendidihan mengatasi gaya antarmolekul antara molekul-molekul amonia, sementara ikatan kovalen N-H di dalam setiap molekul \(\ce{NH3}\) tetap utuh.

Ikatan N-H merupakan ikatan kovalen intramolekul. Ikatan tersebut mengikat setiap atom nitrogen dengan tiga atom hidrogennya.

Semua molekul amonia mengalami gaya dispersi London.

Amonia juga bersifat polar, sehingga mengalami gaya tarik dipol-dipol. Atom hidrogennya terikat langsung pada nitrogen, sehingga memungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen antara molekul-molekul amonia yang berdekatan.

Karena itu, gaya antarmolekulnya adalah dispersi London, dipol-dipol, dan ikatan hidrogen.

Selama pendidihan, cukup banyak gaya tarik antarmolekul ini diatasi sehingga molekul-molekul amonia dapat memasuki fase gas:

\[ \ce{NH3(l) -> NH3(g)} \]

Rumus kimianya tidak berubah, yang menunjukkan bahwa ikatan kovalen N-H belum diputus.

Pertanyaan 2

Dua zat molekuler mengandung jumlah elektron yang serupa.

Zat A bersifat nonpolar. Zat B bersifat polar tetapi tidak memiliki atom H yang terikat pada N, O, atau F.

Gaya antarmolekul apa yang bekerja pada masing-masing zat, dan zat mana yang secara umum diperkirakan memiliki gaya tarik antarmolekul lebih kuat jika bentuk keduanya juga serupa?

Solusi 2

Zat B secara umum diperkirakan memiliki gaya tarik antarmolekul yang lebih kuat karena mengalami gaya dispersi London sekaligus gaya dipol-dipol, sedangkan zat A hanya mengalami gaya dispersi London.

Setiap molekul mengalami gaya dispersi London, sehingga A dan B sama-sama memilikinya.

Karena B bersifat polar, zat tersebut juga memiliki gaya tarik dipol-dipol permanen.

Tidak satu pun zat digambarkan sebagai zat yang mampu membentuk ikatan hidrogen.

Perbandingan ini masuk akal karena pertanyaannya mengendalikan dua variabel penting: molekul-molekul tersebut memiliki jumlah elektron dan bentuk yang serupa. Karena itu, gaya dispersinya seharusnya secara umum sebanding, sehingga gaya tarik dipol-dipol permanen pada B menjadi kontribusi tambahan yang penting.

Jebakannya adalah mengatakan bahwa zat A “tidak memiliki gaya antarmolekul” karena bersifat nonpolar. Molekul nonpolar tetap mengalami gaya dispersi London.

Pertanyaan 3

Etana, \(\ce{C2H6}\), dan metanol, \(\ce{CH3OH}\), sama-sama mengandung ikatan kovalen.

Seorang siswa berkata, “Metanol memiliki titik didih lebih tinggi karena ikatan kovalen O-H-nya lebih kuat daripada ikatan C-H pada etana.”

Jelaskan apa yang salah dari penalaran siswa tersebut.

Solusi 3

Penjelasan siswa tersebut menggunakan jenis gaya yang salah. Titik didih terutama bergantung pada gaya tarik antarmolekul, bukan pada kekuatan ikatan kovalen yang tetap berada di dalam setiap molekul.

Molekul metanol mengalami gaya dispersi London, gaya tarik dipol-dipol permanen, dan ikatan hidrogen.

Etana bersifat nonpolar, sehingga molekul-molekulnya terutama saling menarik melalui gaya dispersi London.

Selama pendidihan, baik ikatan kovalen O-H pada metanol maupun ikatan kovalen C-H pada etana tidak perlu diputus. Molekul-molekul saling menjauh dari molekul tetangganya tetapi tetap utuh secara kimia.

Karena itu, titik didih metanol yang lebih tinggi dijelaskan oleh gaya tarik antarmolekul yang lebih kuat, terutama ikatan hidrogen, bukan dengan menyatakan bahwa ikatan intramolekul O-H harus diputus.

Kesalahpahaman tersebut dapat dimengerti karena “ikatan yang lebih kuat” terdengar seolah-olah berarti “lebih sulit dididihkan”. Pertanyaan yang terlewat adalah: ikatan atau gaya mana yang sebenarnya diatasi oleh pendidihan?

Pertanyaan 4

Hidrogen klorida, \(\ce{HCl}\), bersifat polar. Klorin, \(\ce{Cl2}\), bersifat nonpolar.

Karena itu, seorang siswa memprediksi bahwa \(\ce{HCl}\) pasti memiliki titik didih lebih tinggi karena gaya tarik dipol-dipol lebih kuat daripada gaya dispersi London.

Kenyataannya, klorin memiliki titik didih yang lebih tinggi. Jelaskan mengapa pengamatan ini tidak bertentangan dengan teori gaya antarmolekul.

Solusi 4

Pengamatan tersebut tidak bertentangan dengan teori karena kekuatan gaya dispersi London sangat bergantung pada ukuran awan elektron dan polarisabilitas.

\(\ce{HCl}\) bersifat polar. Karena itu, molekulnya mengalami gaya dispersi London dan gaya tarik dipol-dipol permanen.

\(\ce{Cl2}\) bersifat nonpolar, sehingga tidak memiliki gaya tarik dipol-dipol permanen. Namun, molekul ini tetap memiliki gaya dispersi London.

Asumsi tersembunyi siswa tersebut adalah bahwa semua gaya dispersi London memiliki kekuatan yang sama. Hal itu tidak benar.

Molekul \(\ce{Cl2}\) memiliki awan elektron yang lebih besar dan lebih mudah dipolarisasi daripada molekul \(\ce{HCl}\). Oleh karena itu, fluktuasi sementara dalam distribusi elektronnya dapat menghasilkan dipol sesaat yang lebih kuat.

Gaya tarik dispersi yang dihasilkan pada klorin cukup kuat sehingga gaya tarik antarmolekul keseluruhannya menghasilkan titik didih yang lebih tinggi.

Urutan sederhana

\[ \text{ikatan hidrogen} > \text{dipol-dipol} > \text{dispersi} \]

paling berguna ketika molekul-molekul yang dibandingkan cukup serupa dalam hal lain. Urutan tersebut tidak dapat menggantikan perbandingan ukuran molekul dan polarisabilitas.

Pertanyaan 5

Dua cairan memiliki sifat berikut:

Cairan P dapat membentuk ikatan hidrogen. Cairan Q bersifat nonpolar.

Seorang siswa berpendapat bahwa data tersebut pasti salah karena cairan yang membentuk ikatan hidrogen tidak mungkin memiliki titik didih lebih rendah daripada cairan nonpolar.

Evaluasi klaim siswa tersebut.

Solusi 5

Klaim siswa tersebut tidak benar. Molekul nonpolar yang lebih besar dapat memiliki gaya tarik antarmolekul keseluruhan yang lebih kuat daripada molekul lebih kecil yang membentuk ikatan hidrogen karena gaya dispersi London meningkat seiring bertambahnya ukuran molekul dan polarisabilitas.

Cairan P, butan-1-ol, mengalami interaksi dispersi London, dipol-dipol, dan ikatan hidrogen.

Cairan Q, oktana, bersifat nonpolar dan karena itu mengandalkan gaya dispersi London.

Jika ukuran kedua molekul serupa, ikatan hidrogen pada P akan menjadi alasan kuat untuk memperkirakan gaya tarik antarmolekul yang lebih besar. Namun, ukuran keduanya tidak serupa.

Oktana mengandung jauh lebih banyak elektron dan memiliki awan elektron yang lebih besar. Karena itu, distribusi elektronnya lebih mudah dipolarisasi sehingga menghasilkan dipol sementara yang lebih kuat dan gaya tarik dispersi yang lebih kuat.

Struktur hidrokarbonnya yang panjang juga memungkinkan kontak yang cukup besar dengan molekul-molekul tetangga.

Hasilnya adalah bahwa gaya tarik antarmolekul total pada oktana dapat melampaui gaya tarik pada molekul butan-1-ol yang lebih kecil, sehingga oktana memiliki titik didih yang sedikit lebih tinggi.

Pelajaran yang lebih mendalam adalah bahwa menyebut “jenis terkuat” dari gaya antarmolekul yang ada saja tidak cukup. Anda harus membandingkan semua faktor penting yang berkontribusi terhadap gaya tarik tersebut.

Pertanyaan 6

Sebuah wadah tertutup berisi zat molekuler yang dipanaskan.

Pada suhu \(T_1\), zat tersebut berubah dari padat menjadi cair. Pada suhu yang lebih tinggi, \(T_2\), zat tersebut menjadi gas. Pada suhu yang bahkan lebih tinggi, \(T_3\), analisis kimia mendeteksi zat-zat baru dengan rumus molekul yang berbeda.

Untuk setiap suhu, nyatakan apakah ikatan intramolekul harus telah diputus, dan jelaskan alasan Anda.

Solusi 6

Ikatan intramolekul tidak perlu diputus pada \(T_1\) atau \(T_2\), tetapi pemutusan dan pembentukan ikatan kimia harus terjadi pada \(T_3\) karena terdapat zat-zat baru.

Pada \(T_1\), peleburan mengubah susunan dan pergerakan molekul-molekul yang sudah ada. Partikel-partikel tetap merupakan spesies kimia yang sama, sehingga perubahan dapat terjadi dengan mengatasi sebagian gaya tarik antarmolekul.

Pada \(T_2\), pendidihan memisahkan molekul-molekul jauh lebih besar. Lebih banyak gaya tarik antarmolekul diatasi, tetapi molekul-molekul tetap dapat utuh secara kimia.

Pada \(T_3\), buktinya berubah. Rumus molekul baru telah terdeteksi.

Perubahan identitas molekul memerlukan penyusunan ulang atom-atom. Hal itu memerlukan pemutusan ikatan kimia intramolekul dan pembentukan ikatan baru.

Perbedaan pentingnya bukan sekadar bahwa \(T_3\) “lebih panas”. Bukti kuncinya adalah bahwa partikel-partikel itu sendiri telah berubah identitas kimianya.

Setelah Anda dapat membedakan ikatan intramolekul dari gaya tarik antarmolekul, titik didih, titik leleh, volatilitas, viskositas, dan banyak pola kelarutan menjadi jauh lebih mudah dijelaskan. Langkah berguna berikutnya adalah menghubungkan polaritas molekul dan gaya antarmolekul dengan alasan mengapa beberapa zat larut dalam suatu pelarut tetapi tidak dalam pelarut lainnya.