Ikatan Van der Waals dalam Kimia Materi

Oleh : Terrano Putra Utama (@Z06-TERRANO)

Abstrak

Ikatan Van der Waals adalah salah satu jenis ikatan intermolekular yang memainkan peran penting dalam sifat fisik dan kimia materi. Artikel ini membahas konsep dasar Ikatan Van der Waals, termasuk gaya London dispersion, ikatan dipol-dipol, dan gaya torsi. Kami juga akan mengeksplorasi aplikasi dan relevansi dari ikatan Van der Waals dalam berbagai bidang ilmu, termasuk kimia, fisika, dan biologi.

Pendahuluan

Ikatan Van der Waals ditemukan oleh Johannes Diderik van der Waals pada akhir abad ke-19. Ini adalah jenis ikatan intermolekular yang mendasar, yang terjadi antara molekul-molekul yang memiliki momen dipol yang sangat kecil atau bahkan tidak ada sama sekali. Ikatan Van der Waals terjadi pada segala skala, dari atom hingga molekul besar, dan memainkan peran penting dalam sifat fisik dan kimia materi.

Pembahasan

     1. Konsep Dasar Ikatan Van der Waals

• Gaya London Dispersion (Gaya London)

 

Gaya London, juga dikenal sebagai gaya dispersi, terjadi karena fluktuasi sementara distribusi elektron di sekitar atom atau molekul. Elektron dalam molekul tidak selalu terdistribusi secara seragam, yang menghasilkan momen dipol sementara.

Momen dipol ini menciptakan medan elektrik yang berubah-ubah di sekitar molekul. Ketika dua molekul berdekatan, momen dipol ini saling mempengaruhi dan menciptakan gaya tarik-menarik antara mereka.

Gaya London bergantung pada polarisabilitas molekul, yaitu kemampuan molekul untuk merespons perubahan dalam distribusi elektron. Molekul yang lebih besar dan berat cenderung memiliki polarisabilitas yang lebih tinggi, sehingga mereka menghasilkan gaya London yang lebih kuat.

Gaya London merupakan gaya Van der Waals yang paling lemah, tetapi mereka hadir dalam hampir semua molekul dan sangat berkontribusi pada sifat fisik materi.

 

• Ikatan Dipol-Dipol

 

Ikatan dipol-dipol terjadi ketika molekul memiliki momen dipol permanen. Dalam molekul seperti air (H2O), asam klorida (HCl), atau amonia (NH3), atom-atom yang berpartisipasi dalam ikatan ini memiliki perbedaan muatan positif dan negatif yang permanen.

Molekul-molekul ini saling berinteraksi secara elektrostatik karena adanya muatan sepanjang waktu. Muatan positif pada satu molekul akan berinteraksi dengan muatan negatif pada molekul lain, menciptakan gaya tarik-menarik yang kuat.

Ikatan dipol-dipol seringkali bertanggung jawab atas sifat-sifat seperti titik didih yang tinggi pada senyawa polar, karena mereka memerlukan energi yang signifikan untuk memutuskan interaksi ini.

 

• Gaya Torsi

 

Gaya torsi terjadi pada molekul yang mengalami perubahan momen dipol seiring berjalannya waktu, seperti molekul diatomik yang berputar. Ini adalah elemen penting dalam menstabilkan molekul-molekul ini, terutama pada suhu rendah.

Ketika molekul berputar, momen dipolnya berubah dan menciptakan fluktuasi dalam interaksi antarmolekul. Gaya torsi membantu menjaga molekul ini dalam keadaan yang lebih stabil dan menghasilkan energi torsi yang diperlukan untuk merubah kecepatan rotasinya.

      2. Mekanisme Kerja

Mekanisme kerja Ikatan Van der Waals sangat beragam, tergantung pada jenis interaksi yang terjadi dan sifat molekul yang terlibat. Namun, secara umum, ikatan ini adalah hasil dari interaksi momen dipol dan medan elektrik yang diciptakan oleh molekul dalam situasi yang berubah-ubah. Gaya ini memainkan peran penting dalam menentukan sifat fisik dan kimia berbagai materi dalam berbagai kondisi.

    3. Aplikasi dalam Teknologi

Ikatan Van der Waals tidak hanya penting dalam ilmu dasar, tetapi juga dalam teknologi. Mereka digunakan dalam berbagai aplikasi seperti bahan tahan panas, nanoteknologi, dan interaksi permukaan dalam mikrosistem. Memahami ikatan ini memungkinkan pengembangan teknologi yang lebih canggih.

• Relevansi dalam Kimia:

Ikatan Van der Waals memengaruhi sifat fisik dan kimia berbagai senyawa. Misalnya, dalam kimia organik, ikatan Van der Waals memainkan peran penting dalam menentukan titik didih dan titik leleh senyawa-senyawa nonpolar. Selain itu, sifat-sifat pelarut seperti polaritas dan dispersi senyawa juga dipengaruhi oleh ikatan Van der Waals.

• Relevansi dalam Fisika:

Dalam fisika, ikatan Van der Waals memengaruhi sifat materi di berbagai kondisi. Misalnya, pada suhu rendah, ikatan Van der Waals dapat menyebabkan sifat superfluid dalam helium cair. Selain itu, ikatan Van der Waals juga memiliki implikasi dalam teori materi kondensat, termasuk teori gas non-ideal.

• Relevansi dalam Biologi:

Dalam biologi, ikatan Van der Waals memainkan peran penting dalam interaksi antara molekul-molekul biologis seperti protein dan asam nukleat. Gaya London dispersion dan ikatan dipol-dipol dapat memengaruhi bentuk dan stabilitas molekul biologis ini, serta interaksi antara mereka.

Kesimpulan

Ikatan Van der Waals adalah jenis ikatan intermolekular yang penting dalam kimia, fisika, dan biologi. Memahami konsep dasarnya dan relevansinya dalam berbagai bidang ilmu merupakan langkah awal untuk memahami perilaku materi dalam berbagai kondisi. Penelitian lebih lanjut tentang ikatan Van der Waals terus berkembang dan memberikan wawasan yang lebih dalam tentang sifat-sifat materi di alam semesta ini.

Daftar Pustaka

Geim, A. K., & Grigorieva, I. V. (2016). Van der Waals Heterostructures. School of Physics & Astronomy, University of Manchester, Manchester M13 9PL, United Kingdom. https://arxiv.org/pdf/1307.6718.pdf (Diakses pada 19 Oktober 2023, Pukul 19.18 WIB)

Karang Widiastuti, N. L. G. (2019). PENDIDIKAN SAINS TERINTEGRASI KETERKAITAN KONSEP IKATAN KIMIA DENGAN BERBAGAI BIDANG ILMU. Widya Accarya, 10(2). http://ejournal.undwi.ac.id/index.php/widyaaccarya/article/view/777 (Diakses pada 19 Oktober 2023, Pukul 19.56 WIB)

Hasan, M., Fitri, Z., & Rahmayani, RFI. (2017). Ikatan Kimia. Diterbitkan oleh Syiah Kuala University Press. https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=0wTQDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=ikatan+kimia+van+der&ots=rdsyRt9Np_&sig=AyBsLDi3Ygom5HEqVfLx9xVF_Ok (Diakses pada 19 Oktober 2023, Pukul 20.16 WIB)