pasukan van der Waals

Gaya Van der Waals adalah nama kolektif yang diberikan untuk interaksi antarmolekul yang bertanggung jawab atas tarikan lemah antara spesies kimia netral seperti atom dan molekul. Mereka adalah gaya yang relatif lemah dengan jarak yang sangat pendek dan dibentuk oleh jumlah dari tiga jenis gaya berbeda yang mungkin ada atau tidak ada secara bersamaan. Ketiga gaya tersebut adalah gaya Keesom, gaya Debye, dan gaya dispersi London.

Meskipun mereka adalah interaksi yang jauh lebih lemah daripada gaya pengikat yang ada dalam ikatan ionik, logam, dan kovalen, mereka dapat menjadi cukup besar ketika molekul yang terlibat cukup besar.

Pasukan Van der Waals bertanggung jawab atas kemampuan tokek dan arthropoda memanjat permukaan yang sangat halus seperti kaca dan keramik.

Mereka juga bertanggung jawab atas gaya adhesi antara permukaan yang berbeda dan selotip, serta zat lengket lainnya. Faktanya, pita perekat ada berkat gaya van der Waals. Gaya-gaya ini cukup kuat pada jarak dekat untuk menyatukan potongan-potongan yang ingin kita gabungkan (seperti tutup kotak kardus, misalnya), tetapi pada saat yang sama cukup lemah sehingga kita dapat dengan mudah melepaskannya.

Ciri-ciri gaya van der Waals

• Seperti semua interaksi antara atom dan molekul, gaya van der Waals berasal dari elektrostatik.
• Mereka adalah gaya jarak yang sangat pendek, yang berarti bahwa mereka hanya signifikan ketika molekul sangat dekat satu sama lain dan menghilang dengan cepat saat mereka menjauh.
• Ketika dua molekul semakin dekat, di bawah jarak minimum tertentu, gaya van der Waals menjadi tolak menolak. Ini memastikan bahwa atom dan molekul tidak saling runtuh.
• Mereka adalah kekuatan yang lemah dibandingkan dengan ikatan ionik dan kovalen. Ini karena gaya tarik-menarik ada di antara muatan parsial kecil, beberapa di antaranya hanya ada untuk waktu yang sangat singkat.
• Beberapa komponen gaya van der Waals tidak memiliki arah. Ini berarti bahwa dua molekul yang cukup dekat akan selalu merasakan gaya tarik-menarik satu sama lain terlepas dari orientasi relatif satu sama lain.
• Mereka bersifat aditif, yang dikombinasikan dengan kurangnya arah, berarti bahwa mereka dapat menjadi sangat kuat jika permukaan kontak antara dua molekul cukup besar.
• Semua komponen gaya van der Waals kecuali gaya Keesom tidak bergantung pada temperatur.
• Mereka dapat terjadi di antara atom atau molekul apa pun terlepas dari struktur atau komposisinya.

Komponen gaya Van der Waals

Gaya Van der Waals sesuai dengan jumlah dari tiga jenis gaya tarik menarik. Beberapa komponen ini selalu ada terlepas dari atom atau molekul yang bersangkutan, sementara yang lain hanya terjadi pada kasus molekul polar. Ketiga komponen tersebut adalah:

Gaya Keesom atau interaksi dipol-dipol

Dari ketiga komponen gaya Van der Waals, interaksi yang paling intens adalah yang berasal dari gaya tarik-menarik antara kutub molekul polar yang berlawanan, yaitu yang memiliki dipol permanen. Jenis gaya atau interaksi antara dua dipol permanen ini disebut gaya Keesom, diambil dari nama fisikawan Belanda Willem Hendrik Keesom yang mempelajarinya pada awal abad ke-20.

Dalam kasus ini, muatan parsial positif (δ+) dari dipol molekul polar tertarik (dan sebaliknya) oleh muatan parsial negatif (δ-) dari dipol molekul kedua yang juga polar. Molekul-molekul ini bisa sama satu sama lain atau tidak.

Gaya Keesom terutama bertanggung jawab atas kelarutan zat polar dalam pelarut polar. Juga, untuk alasan yang jelas, mereka hanya terjadi di antara molekul polar.

Gaya Debye atau interaksi dipol-dipol yang diinduksi

Ketika molekul yang memiliki dipol permanen (molekul polar) mendekati molekul netral yang nonpolar, atau mendekati bagian nonpolar dari molekul amfipatik (yang memiliki kepala polar dan ekor nonpolar), muatan parsial dipol akan menarik elektron dari permukaan molekul kedua (jika sebagian positif) atau menolaknya (jika sebagian negatif). Efeknya adalah distribusi elektron pada permukaannya akan terdistorsi pada molekul nonpolar, menginduksi pembentukan dipol kecil. Dipol terinduksi ini kemudian tertarik ke dipol molekul polar.

Jenis interaksi antara dipol permanen dan dipol terinduksi ini disebut gaya Debye dan sesuai dengan komponen kedua dalam intensitas dengan gaya van derWaals.

Gaya dispersi London atau interaksi dipol yang diinduksi dipol yang diinduksi

Dalam kasus di mana molekul tidak memiliki momen dipol permanen atau dalam kasus atom netral yang tidak dapat memiliki dipol, masih ada kemungkinan bahwa gaya tarik-menarik yang disebut gaya dispersi London muncul, dinamai menurut Fritz London yang mencirikannya . pada tahun 1930.

Dalam hal ini, daya tarik terjadi antara dipol kecil sesaat yang muncul dan menghilang di permukaan semua atom dan molekul sebagai konsekuensi dari fakta bahwa elektron adalah partikel yang tidak dapat berada di mana-mana pada waktu yang sama. Karena gerakannya yang konstan, ada kalanya jumlah elektron di satu sisi atom atau molekul lebih banyak daripada sisi lainnya. Distribusi muatan listrik yang tidak seragam ini menimbulkan dipol kecil yang menghilang segera setelah elektron, yang tidak pernah diam, kembali ke sisi lain molekul.

Durasi singkat mereka menyebabkan mereka disebut dipol sesaat, dan mereka muncul dan menghilang dengan frekuensi yang mengejutkan di permukaan semua zat kimia, baik itu molekul, atom, atau ion. Setiap kali dua molekul saling mendekat, akan ada gaya tarik-menarik antara dipol sesaat dari satu molekul dengan molekul lainnya. Ketika salah satu dipol ini menghilang, yang lain muncul di sisi lain, dan akan selalu ada sejumlah dipol penarik di kedua molekul pada saat tertentu.

Gaya London adalah satu-satunya interaksi antarmolekul yang ada dalam senyawa nonpolar dan, lebih jauh lagi, mereka adalah komponen terlemah dari semua gaya van der Waals. Namun, semakin besar permukaan kontak antara dua molekul, semakin besar jumlah dipol sesaat yang menarik mereka satu sama lain, sehingga gaya London dapat menjadi besar dalam kasus makromolekul apolar seperti polimer yang membentuk plastik.

Contoh gaya van der Waals

• Interaksi dipol-dipol antara dua molekul air.
• Kekuatan perekat pita pengepakan.
• Saat mengembunkan gas mulia seperti argon atau kripton, gaya yang menyatukan atom adalah gaya dispersi London.
• Interaksi dipol-dipol diinduksi antara molekul metanol dan ekor alifatik dari trigliserida.
• Gaya induksi dipol-dipol yang terjadi antara molekul air (yang bersifat polar) dan molekul gas oksigen (yang bersifat nonpolar) ketika gas ini larut dalam air.
• Dalam kasus plastik seperti polietilen , gaya London yang terjadi di antara rantai panjang gugus nonpolar –CH ₂ -.
• Adhesi bantalan tokek ke permukaan yang dipoles seperti kaca.
• Gaya yang menyatukan molekul brom (Br ₂ ) dalam keadaan cair dan yodium (I ₂ ) dalam keadaan padat pada suhu kamar.

Referensi

Heltzel, Carl E. (Oktober 2020). Bagaimana Inovasi Lengket Mengubah Dunia. ChemMatters. Diambil dari https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/resources/highschool/chemmatters/issues/2020-2021/october-2020/sticky-chemistry-pages.pdf

R. Moreno, E. Bannier (2015). 3- Suspensi dan larutan bahan baku. Dalam Pengembangan Pelapis Semprot Termal di Masa Depan, Editor: Nuria Espallargas. 51-80. Penerbit Woodhead. Diperoleh dari https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857097699000038

Adaira, JH, Suvacib, E., Sindela, J. (2001) Kimia Permukaan dan Koloid. Dalam Ensiklopedia Bahan: Sains dan Teknologi. 1-10. Elsevier. Diperoleh dari https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526016223

pasukan Van der Waals. (td). Diperoleh dari https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad2/tiposdeenlaces/vanderwaals

EkuRed. (td). Pasukan Van der Waals – EkuRed. Diperoleh dari https://www.ecured.cu/Fuerzas_de_Van_der_Waals