Gaya dipol dipol atau gaya Keesom adalah interaksi antarmolekul yang ada dalam molekul dengan momen dipol permanen. Ini adalah salah satu gaya Van der Waals dan, meskipun jauh dari yang terkuat, ini adalah faktor kunci yang menjelaskan sifat fisik banyak senyawa.
Istilah "dipol" secara eksplisit mengacu pada dua kutub: satu negatif dan satu positif. Jadi, kita berbicara tentang molekul dipol ketika mereka telah menetapkan daerah dengan kerapatan elektron tinggi dan rendah, yang hanya mungkin jika elektron secara istimewa "bermigrasi" ke atom tertentu: yang paling elektronegatif.
Gambar atas menggambarkan interaksi dipol-dipol antara dua molekul AB dengan momen dipol permanen. Demikian pula, dapat diamati bagaimana molekul diorientasikan sehingga interaksi menjadi efisien. Jadi, daerah positif δ + menarik daerah negatif δ-.
Berdasarkan penjelasan di atas, dapat ditentukan bahwa jenis interaksi ini bersifat terarah (tidak seperti interaksi muatan-muatan ionik). Molekul-molekul di lingkungannya mengarahkan kutubnya sedemikian rupa sehingga, meskipun lemah, jumlah dari semua interaksi ini memberi senyawa stabilitas antarmolekul yang besar.
Hal ini menyebabkan senyawa (organik atau anorganik) yang mampu membentuk interaksi dipol-dipol menunjukkan titik didih atau titik leleh yang tinggi.
Momen dipol
Momen dipol µ dari sebuah molekul adalah besaran vektor. Dengan kata lain: tergantung pada arah di mana terdapat gradien polaritas. Bagaimana dan mengapa gradien ini berasal? Jawabannya terletak pada ikatan dan sifat intrinsik atom unsur-unsur tersebut.
Misalnya, pada gambar atas A lebih elektronegatif daripada B, jadi pada ikatan AB kerapatan elektron tertinggi terletak di sekitar A.
Di sisi lain, B “melepaskan” awan elektronnya dan, oleh karena itu, dikelilingi oleh wilayah miskin elektron. Perbedaan elektronegativitas antara A dan B ini menciptakan gradien polaritas.
Karena satu wilayah kaya akan elektron (δ-) sedangkan yang lain miskin elektron (δ +), kedua kutub muncul, yang, bergantung pada jarak di antara mereka, menghasilkan besaran µ yang berbeda, yang ditentukan untuk setiap senyawa .
Simetri
Jika sebuah molekul dari senyawa tertentu memiliki µ = 0, maka ia disebut sebagai molekul apolar (bahkan jika ia memiliki gradien polaritas).
Untuk memahami bagaimana simetri - dan karenanya geometri molekul - memainkan peran penting dalam parameter ini, perlu untuk mempertimbangkan lagi ikatan AB.
Karena perbedaan elektronegativitasnya, ada daerah yang kaya dan miskin elektron.
Bagaimana jika tautannya AA atau BB? Dalam molekul ini tidak akan ada momen dipol, karena kedua atom menarik ke arahnya dengan cara yang sama dengan elektron ikatan (ikatan kovalen seratus persen).
Seperti yang dapat dilihat pada gambar, baik molekul AA maupun BB sekarang tidak menunjukkan daerah kaya atau miskin elektron (merah dan biru). Di sini jenis gaya lain bertanggung jawab untuk menahan A 2 dan B 2 bersama-sama : interaksi dipol-dipol yang diinduksi, juga dikenal sebagai gaya London atau gaya dispersi.
Sebaliknya, jika molekulnya berjenis AOA atau BOB, akan ada tolakan antar kutub karena memiliki muatan yang sama:
Daerah δ + dari dua molekul BOB tidak memungkinkan interaksi dipol-dipol yang efisien; hal yang sama terjadi pada daerah δ- dari dua molekul AOA. Demikian juga, kedua pasang molekul memiliki µ = 0. Gradien polaritas OA dibatalkan secara vektor dengan gradien ikatan AO.
Akibatnya, gaya dispersi juga ikut bermain pada pasangan AOA dan BOB, karena tidak adanya orientasi efektif dari dipol.
Asimetri dalam molekul nonlinier
Kasus paling sederhana adalah kasus molekul CF 4 (atau tipe CX 4 ). Di sini, C memiliki geometri molekul tetrahedral dan daerah kaya elektron ditemukan di simpul, khususnya pada atom elektronegatif F.
Gradien polaritas CF membatalkan salah satu arah tetrahedron, menyebabkan jumlah vektor semua ini sama dengan 0.
Jadi, meskipun pusat tetrahedron sangat positif (δ +) dan simpulnya sangat negatif (δ-), molekul ini tidak dapat membentuk interaksi dipol-dipol dengan molekul lain.
Orientasi dipol
Dalam kasus molekul AB linier, mereka diorientasikan sedemikian rupa sehingga membentuk interaksi dipol-dipol yang paling efisien (seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas). Hal di atas dapat diterapkan dengan cara yang sama untuk geometri molekul lainnya; sebagai contoh, sudut dalam kasus molekul NO 2 .
Jadi, interaksi ini menentukan apakah senyawa AB adalah gas, cairan, atau padatan pada suhu kamar.
Dalam kasus senyawa A 2 dan B 2 (senyawa elips ungu), sangat mungkin bahwa mereka adalah gas. Namun, jika atomnya sangat besar dan mudah terpolarisasi (yang meningkatkan gaya London), maka kedua senyawa tersebut dapat berbentuk padat atau cair.
Semakin kuat interaksi dipol-dipol, semakin besar kohesi antar molekul; demikian pula, semakin tinggi titik leleh dan titik didih senyawa tersebut. Ini karena suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk "memutus" interaksi ini.
Di sisi lain, peningkatan suhu menyebabkan molekul bergetar, berputar, dan lebih sering bergerak. "Agitasi molekuler" ini merusak orientasi dipol dan oleh karena itu gaya antarmolekul dari senyawa tersebut melemah.
Interaksi ikatan hidrogen
Pada gambar atas lima molekul air ditampilkan berinteraksi oleh ikatan hidrogen. Ini adalah jenis khusus dari interaksi dipol-dipol. Daerah miskin elektron ditempati oleh H; dan daerah kaya elektron (δ-) ditempati oleh atom yang sangat elektronegatif N, O, dan F.
Artinya, molekul dengan atom N, O, dan F terikat ke H dapat membentuk ikatan hidrogen.
Jadi, ikatan hidrogen adalah OHO, NHN dan FHF, OHN, NHO, dll. Molekul-molekul ini memiliki momen dipol permanen dan sangat intens, yang mengarahkannya dengan benar untuk "memanfaatkan" jembatan ini.
Mereka secara energetik lebih lemah daripada ikatan kovalen atau ionik. Meskipun, jumlah dari semua ikatan hidrogen dalam fase suatu senyawa (padat, cair atau gas) membuatnya menunjukkan sifat yang membuatnya unik.
Misalnya, seperti kasus air, yang ikatan hidrogennya bertanggung jawab atas titik didihnya yang tinggi dan kerapatannya yang lebih rendah dalam bentuk es dibandingkan air cair; alasan mengapa gunung es mengapung di laut.
Referensi
- Gaya Dipol-Dipol. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: chem.purdue.edu
- Pembelajaran Tanpa Batas. Gaya Dipol-Dipol. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: kursus.lumenlearning.com
- Jennifer Roushar. (2016). Gaya Dipol-Dipol. Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: sophia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Mei 2018). Apa Contoh Ikatan Hidrogen? Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: thinkco.com
- Mathews, CK, Van Holde, KE dan Ahern, KG (2002) Biokimia. Edisi ketiga. Addison Wesley Longman, Inc., Hal.33.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hlm 450-452.
- Pengguna Qwerter. (16 April 2011). Model 3D ikatan hidrogen di toilet. . Diperoleh pada 30 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org