chemistry for peace not for war

hanya DIA yang dapat menghentikan hatiku

Tag Archives: chemical

ikatan kovalen polar dan nonpolar VS molekul polar dan nonpolar

Pasangan elektron yang digunakan secara bersama pada pembentukan ikatan kovalen yang terletak diantara dua inti atom akan ditarik oleh kedua inti atom yang berikatan. Akibatnya akan mempengaruhi distribusi elektron di antara kedua inti yang berikatan. Kemampuan menarik elektron kearah dirinya tergantung pada keelektronegatifan masing-masing unsur yang berikatan.

Untuk molekul unsur, seperti H2, Cl2 dan N2 ikatan kovalen yang terbentuk seratus persen bersifat kovalen. Hal ini disebabkan kedua inti atom memiliki kemampuan yang sama untuk menarik elektron ke arah dirinya, sehingga elektron ikatan akan terdistribusi secara merata di antara kedua inti, seperti yang ditunjukan pada Gambar. Ikatan yang terbentuk dengan kemampuan menarik pasangan elektron yang sama kuat disebut ikatan kovalen nonpolar.

clip_image002

Gambar gambar Penyebaran elektron pada ikatan kovalen nonpolar Cl-Cl

 

Apabila kedua atom yang berikatan berbeda misalnya pada HF, HCl dan HI, maka ikatan yang terbentuk tidak sepenuhnya bersifat kovalen. Hal ini yang dinamakan ikatan kovalen polar. Dikatakan ikatan kovalen polar karena kedua atom yang berikatan terdapat gaya elektrostatik.

clip_image004

Gambar Ikatan kovalen polar C-Cl

 

Berdasarkan perbedaan kelektronegatifan, suatu ikatan kovalen dikatakan ikatan kovalen polar apabila suatu atom mampu menarik elektron ikatan ke arah dirinya tanpa melakukan perpindahan secara sempurna.

Semakin besar perbedaan keelektronegatifan unsur-unsur yang berikatan, semakin polar ikatan yang terbentuk bahkan mendekati sifat ionik. HX (X = Cl, Br, I, F), H2O, CO2, CCl4, BeCl2, BeCl3 dan NH3 merupakan beberapa contoh senyawa dengan ikatan kovalen polar. Misalnya HCl, meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron ikatan, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar dari atom H sehingga distribusi elektron ikatan lebih terkonsentrasi pada Cl.

 

clip_image006

Gambar ikatan kovalen polar H-Cl

 

Molekul Polar dan Nonpolar

Suatu senyawa yang memiliki ikatan kovalen polar, belum tentu molekul yang dimiliki bersifat polar. Demikian juga untuk ikatan kovalen nonpolar, molekul yang dimiliki belum tentu bersifat nonpolar. Kepolaran suatu molekul dinyatakan menggunakan suatu besaran yang disebut momen dipol (µ). Besarnya momen dipol suatu molekul ditentukan menggunakan persamaan berikut.

µ = Q x r 1 D = 3,33 x 10-30 C.m (coulombmeter)

µ = 0 → molekul nonpolar

µ > 0 atau µ ≠ 0 → molekul polar

keterangan:

µ = momen dipol (D, debye)

Q = selisih muatan (Coulomb)

r = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif (m)

Semakin besar harga momen dipol, semakin polar senyawa yang bersangkutan bahkan mendekati ke sifat ionik. Harga momen dipol beberapa molekul seperti yang tertera pada Tabel.

molekul

Momen dipol (D)

molekul

Momen dipol (D)

NO

NH3

HF

HCl

HBr

HI

H2O

0,159

0,23

1,78

1,078

0,82

0,44

1,85

CO

CO2

CHCl3

CH4

CCl4

BF3

BF2

0,112

0

1,09

0

0

0

0

Momen dipol merupakan suatu besaran vektor yang digambarkan menggunakan moment ikatan. Jika jumlah vektor momen-momen ikatan lebih besar dari nol, maka molekul tersebut bersifat polar, sebaliknya jika jumlah vektor momen-momen ikatan sama dengan nol, maka maka molekul tersebut bersifat nonpolar.

Momen ikatan terbentuk jika dua atom yang berikatan dalam suatu senyawa memiliki perbedaan keelektronegatifan. Elektron yang yang ditarik oleh atom yang lebih elektronegatif menunjukan arah momen ikatan dan ditunjukan menggunakan tanda → dari atom yang kurang elektronegatif menuju atom yang lebih elektronegatif.

Akibat tarikan elektron yang terjadi, terbentuk semacam kutub negatif pada atom yang lebih elektronegatif, sedangkan pada atom yang kurang elektronegatif akan terbentuk semacam kutub positif.

Kutub positif atau negatif yang terbentuk disebut muatan parsial, yang digambarkan menggunakan simbol delta (δ). Muatan parsial negatif (δ¯) diberikan pada unsur yang lebih elektronegatif dan muatan parsial positif (δ+) diberikan pada unsur yang kurang elektronegatif (lebih elektropositif).

Berikut contoh menggambar muatan parsial pada molekul HCl.

clip_image008

Dari contoh di atas terlihat bahwa terdapat muatan positif dan negatif pada tanda δ yang digunakan. Tanda tersebut tidak sama dengan +1 atau -1 seperti pada simbol ion, tetapi tanda ini hanya menggambarkan elektron ikatan tidak sepenuhnya dipindahkan ke atom Cl.

Untuk senyawa diatom yang disusun oleh unsur yang sejenis, molekul yang dimiliki selalu bersifat nonpolar kecuali ozon yang bersifa polar. Hal ini disebabkan dua atom penyusun senyawa memiliki keelektronegatifan sama sehingga tidak terbentuk momen ikatan. Sedangkan untuk senyawa diatom yang disusun oleh dua atom yang berbeda molekul yang dimiliki selalu bersifat polar karena adanya perbedaan keeltronegatifan.

Tetapi untuk senyawa-senyawa yang tersusun lebih dari dua atom, kepolaran molekul tidak dapat ditentukan jika hanya didasarkan pada perbedaan keelektronegatifan. Hal ini disebabkan senyawa-senyawa tertentu walaupun memiliki ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar. Misalnya CCl4, CO2 dan BeCl2 merupakan beberapa senyawa dengan ikatan kovalen polar tetapi memiliki molekul yang nonpolar.

Pada molekul CCl4, yang mempunyai bentuk molekul tetrahedaral dengan C sebagai atom pusat dan dikelilingi oleh 4 atom Cl seperti pada Gambar.

clip_image010

Perbedaan keelektronegatifan C dan Cl adalah sebesar 3-2,5 = 0,5. Jadi ikatan C–Cl termasuk ikatan kovalen (tepatnya ikatan kovalen polar) karena perbedaan keeltronegatifan lebih kecil 1,7. Walaupun ikatan C–Cl berupa ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar.

Hal ini disebabkan, bentuk tetrahedral dari molekul CCl4 dapat dikatakan simetrism karena memiliki pusat simetri pada atom C ditengah, sehingga jumlah momen ikatan yang sama dengan nol. Atau dapat dikatan tarikan elektron akibat adanya perbedaan keelektronegatifan saling meniadakan atau saling menguatkan (perhatikan tanda panah pada strutur). Hal ini dapat diandaikan, suatu benda yang berada di tengah-tengah ditarik dari empat sudut dengan kekuatan sama, maka benda tersebut tidak akan bergerak. Karena hal inilah molekul CCl4 bersifat nonpolar.

Jika CCl4 salah satu atom Cl diganti oleh atom lain misalnya H, maka sifat molekul yang awalnya nonpolar berubah menjadi polar. Hal ini disebabkan kepolaran ikatan C-H berbeda dengan kepolaran ikatan C-Cl, sehingga momen dipol yang terbentuk tidak saling meniadakan. Tetapi apabila semua atom C diganti oleh atom H maka molekulnya bersifat nonpolar karena kepolaran semua ikatan C–H sama besar sehingga mpmen ikatan yang terbentuk saling meniadakan.

Pada molekul BCl2 dan CO2 mempunyai bentuk molekul linear dengan B dan C sebagai atom pusat.

clip_image012

Atom Cl dan atom O lebih elektronegatif dibanding atom B dan C yang bertindak sebagai atom pusat (pada gambar yang berwarna hitam), sehingga elektron ikatan lebih tertarik kearah atom Cl dan O. Namun, atom B dan C masing-masing mengikat 2 atom yang sejenis maka momen ikatan yang terbentuk tertarik ke arah yang berlawanan dengan kekuatan yang sama, sehingga molekulnya bersifat nonpolar.

Molekul H2O walaupun rumus molekulnya mirip dengan CO2 dan BCl2 tetapi bersifat polar.

clip_image014

Hal ini disebabkan, pada molekul H2O, atom O sebagai atom pusat masih memiliki pasangan elektron bebas. Hal ini menyebabkan molekul H2O tidak berbentuk linear seperti molekul CO2 dan BCl2, sehingga momen ikatan yang terbentuk tidak saling menguatkan atau tidak saling meniadakan.

 

FILE ARTIKEL INI,, SILAKAN UNDUH DI SINI…..!!!!

 

    BEBERAPA ARTIKEL YANG DISARANKAN….!!!!!

  1. Gaya Antarmolekul

  1. Kaidah Oktet dan Duplet

  2. Penggolongan senyawa ionik

  3. Kestabilan senyawa ionik apakah karena terpenuhinya aturan oktet?

  4. Ikatan Kovalen

  5. Struktur kristal beberapa senyawa ionik

Iklan

GAYA ANTAMOLEKUL

Istilah molekul hanya ditujukan pada atom-atom yang berikatan secara kovalen. Ikatan kovalen disebut gaya intramolekul (intramoleculer force) yang mengikat atom-atom menjadi satu kesatuan.

Gaya intramolekul menstabilkan molekul secara individual. Satu molekul dengan molekul lain yang sejenis atau berbeda dapat mengadakan interaksi atau tarik menarik. Gaya tarik menarik antarmolekul-molekul ini disebut gaya antarmolekul atau gaya intermolekul (intermoleculer force).

Gaya antar molekul pada umumnya lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen. Misalnya untuk memutuskan gaya tarik antara molekul HCl dengan molekul HCl lain, hanya diperlukan energi sebesar 16 kJ/mol, sedangkan untuk memutuskan ikatan kovalen antara atom H dan Cl pada molekul HCl dibutuhkan energi sebesar 431 kJ/mol. Ikatan kovalen dan gaya antarmolekul pada molekul HCl seperti tertera pada Gambar.

clip_image003

Gambar ikatan kovalen (gaya intramolekul) dan gaya antarmolekul dalam molekul-molekul HCl

 

Secara garis besar terdapat tiga jenis gaya tarik antarmolekul, yaitu

1. Gaya antar molekul nonpolar yaitu gaya dipol sesaat dengan dipol terimbas

2. Gaya antamolekul polar yaitu gaya dipol-dipol

3. Ikatan hidrogen disebut juga gaya dipol-dipol karena molekul yang memiliki ikatan hidrogen selalu berupa molekul polar.

 

Semua gaya antarmolekul disebut gaya Van Der Waals. Namun terkadang ikatan hidrogen tidak disebut sebagai gaya Van der Waals, walaupun molekul yang memiliki ikatan hidrogen selalu bersifat polar.

Hal ini disebabkan molekul-molekul yang memiliki hidrogen menunjukan sifat yang berbeda dengan molekul lain yang memiliki gaya antarmolekul lain yang massa molekul relatifnya (Mr) sama atau hampir sama.

 

Gaya Antar Molekul Nonpolar

Gaya tarik antarmolekul nonpolar pertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman, Fritz London, pada tahun 1930-an sehingga sering disebut gaya London, dan sering pula disebut gaya dispersi.

Molekul nonpolar penyebaran elektron dapat dianggap merata, sehingga molekul nonpolar digambarkan berbentuk bola dengan muatan positif dan negatif berimpit pada pusat bola seperti yang ditunjukan pada Gambar.

clip_image005

Seperti yang diketahui elektron dalam molekul selalu dalam keadaan bergerak dan posisinya tidak dapat ditentukan secara pasti akibat berlakunya azas ketidakpastian heisenberg.

Gerakan elektron menyebabkan pada saat-saat tertentu dalam waktu yang sangat singkat penyebaran elektron yang awalnya merata menjadi tidak merata sehingga molekul yang awalnya tidak memiliki dipol menjadi menjadi memiliki dipol atau menyebabkan muatan positif dan negatif yang awalnya berimpit dipusat bola menjadi memisah. Dipol yang timbul dalam waktu yang sangat singkat kemudian kembali lagi ke keadaan awal atau hilang. Karena hal inilah dipol yang timbul disebut dipol sesaat.

Dipol sesaat yang timbul pada satu molekul, tentu saja akan mempengaruhi molekul tetangganya. Oleh sebab itu jika satu molekul mengalami dipol sesaat, maka akan mempengaruhi molekul yang paling dekat dengan dirinya sehingga timbul dipol juga atau muatan positif dan negatif yang awalnya berimpit menjadi memisah juga.

Atau dapat dikatakan molekul yang mengalami dipol sesaat akan mengimbas atau menginduksi molekul-molekul yang berada di dekatnya. Karena hal inilah maka gaya antar molekul nonpolar disebut sebagai gaya dipol sesaat-gaya dipol terimbas atau terinduksi.

Proses pembentukan dipol sesaat dan dipol induksian pada atom Ne yang memiliki dua elektron ditunjukan pada Gambar.

clip_image006

Keterangan angka-angka pada molekul

  • Nomor 1 molekul dengan dua elektron yang selalu dalam keadaan bergerak
  • Nomor 2 molekul yang telah mengalami dipol sesaat
  • Nomor 3 molekul yang telah mengalami dipl sesaat karena diimbas diinduksi oleh molekul nomor 2.

 

Gaya tarik antara molekul yang memiliki dipol sesaat dengan molekul yang memiliki dipol imbasan inilah yang disebut gaya London.

Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat ditunjukan dengan kebolehpolarran. Makin banyak elektron molekul memiliki kebolehpolaran yang besar atau makin mudah mengalami dipol sesaat. Jumlah elektron berbanding lurus dengan massa atom dan massa molekul relatif.

Oleh sebab itu dapat dapat disimpulkan bahwa makin tinggi massa molekul relatif atau massa atom relatif suatu molekul maka makin mudah mengalami dipol sesaat atau gaya london yang terjadi makin kuat.

Adanya gaya London antara molekul-molekul nonpolar menyebabkan pada waktu peleburan dan pendidihan diperlukan sejumlah energi untuk memperbesar jarak antara molekul-molekul nonpolar. semakin kuat gaya London antara molekul-molekul semakin besar pula energi yang diperlukan untuk terjadinya peleburan dan pendidihan.

 

Gaya Antarmolekul Polar

Gaya tarik antar molekul polar disebut gaya tarik dipol-dipol. Hal ini disebabkan molekul polar memiliki penyebabran elektron yang tidak merata sehingga memiliki dipol yang tetap, tidak seperti pada molekul nonpolar yang dipolnya muncul pada saat-saat tertentu saja.

Molekul-molekul polar yang memiliki fasa cair jika berada pada satu tempat, maka molekul-molekul yang ada akan menyusun diri sehingga dipol positif (muatan positif) dekat dengan dipol negatif, begitupun sebaliknya dipol negatif akan menyusun diri agar lebih dekat dengan dipol positif dari molekul tetangganya, seperti yang ditunjukan pada Gambar.

clip_image008

Gambar Gaya tarik dan gaya tolak antara molekul-molekul polar

 

Dengan posisi seperti ini gayaa tarik yang terjadi lebih kuat dibanding tolaknya. Karena dalam fasa cair molekulmolekul selalu bergerak dan bertumbukan satu dengan yang lain, maka posisi molekul-molekul selalu berubah namun pusat muatan positif dari satu molekul selalu berdekatan dengan pusat muatan negatif molekul-molekul yang lain, begitupun sebaliknya.

Kenaikan energi termal (kenaikan suhu) menyebabkan tumbukan antarmolekul sering terjadidan susunan molekul-molekul menjadi semakin acak (random). Kekuatan gaya tarik antara molekul-molekul semakin berkurang sedangkan kekuatan gaya tolaknya bertambah, akan tetapi kekuatan gaya tarik masih lebih dominan daripada gaya tolak.

Pada waktu temperatur mencapai titik didih cairan maka kekuatan antara gaya tarik dan gaya tolak adalah seimbang, cairan mulai mendidih. Titik didih berkaitan dengan energi yang diperlukan untuk memutuskan gaya antarmolekul bukan memutuskan ikatan antaratom. Semakin kuat gaya antarmolekul, semakin besar energi yang diperlukan untuk memutuskannya.

Dalam fasa padat susunan molekul-molekul polar lebih teratur dibanding dalam fasa cair seperti yang ditunjukan pada Gambar berikut.

clip_image009

Gambar Susunan molekul polar dalam fasa padat

 

Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen merupakan gaya antar molekul polar yang paling kuat dibanding dua gaya lainnya. Ikatan hidrogen hanya terbentuk jika hidrogen di ikat oleh dua atom (selama ini hanya dua) yang berkeelektronegatifan tinggi, seperti yang ditunjukan pada gambar.

clip_image011

 

Atom-atom yang berkeelektronegatifan tinggi tersebut yaitu N, O dan F. Jadi dapat disimpulkan bahwa ikatan hidrogen hanya terbentuk bila molekul tersebut memiliki ikatan

N–H, O–H dan O–F.

Pada gambar di atas jika A adalah N maka B dapat berupa N, O atau F selain ketiga atom tersebut maka ikatan yang terbentuk bukan merupakan ikatan hidrogen. Dilihat dari panjang ikatan, ikatan hidrogen selalu lebih panjang daripada ikatan kovalen.

Contoh senyawa yang memiliki ikatan hidrogen yaitu molekul H2O, HF dan NH3. Dalam fasa cair H2O dengan dua atom hidrogen dan 2 PEB mampu membentuk 4 atom hidrogen antarmolekul dengan 4 molekul H2O lain yang ada di dekatnya seperti yang ditunjukan pada Gambar.

clip_image013

Gambar ikatan hidrogen antar molekul H2O

 

Pada molekul HF dengan satu atom hidrogen dan 3 PEB (pasangan elektron bebas) dan NH3 dengan 3 atom hidrogen dan 1 PEB hanya mampu membentuk 2 ikatan hidrogen dengan 2 molekul sejenis yang ada di dekatnya.

clip_image015

Gambar Ikatan hidrogen molekul HF yang berbentuk zig-zag

 

Berdasarkan perbedaan keelktronegatifan atom N, O dan F diketahui bahwa kelektronegatifan F > O > N maka ikatan hidrogen yang dibentuk

H- – F > O- -H > N – – H      (keterangan : – – = ikatan hidrogen)

 

Walaupun demikian diperoleh bahwa titik didih H2O > HF > NH3. Hal ini disebabkan oleh banyaknya ikatan hidrogen yang terbentuk. Ikatan hidrogen molekul air lebih banyak dibanding ikatan hidrogen HF dan NH3. Sedangkan titik didih HF > NH3 karena F lebih elektronegatif dibanding N sehingga ikatan hidrogennya antar molekul lebih kuat.

Dalam fasa padat H2O tetap membentuk 4 ikatan hidrogen, demikian juga untuk HF dan NH3 tetap membentuk 2 ikatan hidrogen dengan dua molekul lain yang ada di dekatnya. Walaupun demikian pada keadaan padat titik lebur H2O > NH3 > HF. Hal ini terjadi dimungkinkan karena kemasan molekul-molekul tersebut dalam kristalnya.

Ikatan hidrogen pada air cair inilah yang menyebabkan air mendidih pada suhu 100°C walaupun massa molekul relatif air hanya 18. Sebagai perbandingan perhatikan titik didih beberapa senyawa berikut.

 

Senyawa

Massa molekul relatif (Mr)

Titik didih (°C)

H2O

H2S

H2Se

H2Te

18

34

81

130

100

-65

-45

-15

 

Ikatan hidrogen digolongkan menjadi dua jenis yaitu

1. Ikatan hidrogen intermolecule atau antarmolekul. Ikatan hidrogen yang terbentuk dari satu molekul dengan molekul tetangganya. Contohnya ikatan hidrpgen pada molekul H2O, HF dan NH3 yang telah dijelaskan di atas.

2. Ikatan hidrogen intramolekul atau ikatan hidrogen dalam satu molekul. Contoh ikatan hidrogen pada molekul asam benzoat seperti yang ditunjukan pada gambar berikut.

clip_image017

 

Ikatan hidrogen antarmolekul dalam fasa cair dipengaruhi oleh konsentrasi artinya semakin besar konsentrasi semakin semakin kuat ikatan hidrogen yang terbentuk, sedangkan ikatan hidrogen intramolekul tidak dipengaruhi oleh jonsentrasi zat.

 

Gaya Antar Molekul Polar atau Molekul Nonpolar dengan Ion

Bila suatu ion dilarutkan dalam suatu pelarut polar, maka ion positif (kation) akan didekati oleh dipol negatif dari molekul polar, begitupun sebaliknya ion negatif (anion) akan didekati oleh dipol positif dari molekul polar, seperti yang ditunjukan pada Gambar.

clip_image019

Gambar Gaya tarik antara molekul polar dengan kation dan anion

 

Jika ion dimasukan ke dalam suatu molekul nonpolar, maka pembentukan dipol sesaat dan dipol induksian dapat terjadi dengan karena:

1. gerakan elektron dalam molekul itu sendiri

2. diinduksi oleh molekul yang telah mengalami dipol sesaat atau disebabkan oleh dipol sesaat dari molekul pada nomor 1.

3. Karena diinduksi oleh ion baik anion maupun kation

4. Molekul nomor 3 dapat menginduksi molekul lain yang ada di dekatnya sehingga mengalami dipol induksian, demikian seterusnya.

 

Susunan molekul yang mengalmi dipol sesaat dan dipol terimbas sama seperti pada molekul polar yaitu dipol sesaat atau dipol induksi yang bermuatan positif (ujung positif) lebih mengarah ke anion dan begitupun sebaliknya dipol sesaat atau dipol terimbas yang bermuatan negatif (ujung negatif) lebih dekat ke arah kation.

Walaupun demikian gaya yang terjadi antar molekul nonpolar dengan suatu sangat lemah. Hal inilah yang menyebabkan molekul polar cenderung melarutkan zat-zat yang bersifat ion, karena gaya molekul polar dengan ion lebih kuat dibanding molekul nonpolar. Sedangkan molekul nonpolar cenderung melarutkan molekul atau zat yang bersifat nonpolar.

 

Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Sifat Fisis dan kimia zat

Gaya yang terjadi antarmolekul terutama gaya tarik apat mempengaruhi sifat dan kimia zat. Sifat fisika zat yang dipengaruhi gaya antarmolekul antara lain, titik didih, titik lebur, kalor penguapan viskositas. Sedangkan sifat kimia yang dipengaruhi oleh gaya antarmolekul terutama adalah sifat asam basa zat.

Titik didih, titik lebur, kalor penguapan makin besar atau makin tinggi bila gaya antarmolekul makin kuat, begitupun sebaliknya.

Viskositas atau kekentalan merupakan kemudahan suatu zat untuk mengalir. Semakin besar viskositas, maka zat tersebut semakin sukar mengalir, begitupun sebaliknya suatu zat akan semakin mudah mengalir bila viskositasnya kecil atau rendah. Contohnya air lebih mudah mengalir dibanding oli sehingga air memiliki viskositas yang lebih kecil atau lebih rendah dibanding oli.

Viskositas zat berkaitan dengan gaya antarmolekulnya. Bila gaya antarmolekul kuat zat memiliki viskositas tinggi begitupun sebaliknya. Oleh sebab itu, viskositas dipengaruhi oleh suhu, suhu makin tinggi viskositas zat akan menurun sehingga lebih mudah mengalir.

 

FILE ARTIKEL INI SILAKAN UNDUH DI SINI….!!!!!!

 

BEBERAPA ARTIKEL YANG DISARANKAN :

  1. Kaidah Oktet dan Duplet

  2. Penggolongan senyawa ionik

  3. Kestabilan senyawa ionik apakah karena terpenuhinya aturan oktet?

  4. Ikatan Kovalen

  5. Struktur kristal beberapa senyawa ionik

Eksperimen Keren Dari Teh Celup

Kali ini kita akan bereksperimen menggunakan teh celup, apa yang bisa kita lakukan dengan benda kecil itu? Sebelum kita bereksperimen, ada baiknya kita mengetahui sejarah dibalik pembuatan teh celup ini.

Teh celup tercipta secara tidak sengaja ketika seorang pedagang teh dan kopi bernama thomas sullivan (1904) memasukkan teh yang akan dijualnya ke dalam kemasan sutera.

clip_image002

Awalnya pelanggan yang membeli harus membuka kemasan sutera tersebut untuk mengambil teh yang ada di dalamnya. hingga suatu ketika ada pelanggan yang memasukkan kemasan sutera berisi teh tersebut ke dalam air panas dan merasa cara itu lebih mudah untuk membuat teh.

Setelah itu teh kemasan sutera itu menjadi terkenal dan menjadi cara baru untuk menikmati teh.

Ok langsung aja kita ke eksperimen yang akan dipraktekkan. Untuk eksperimen kali ini bahan-bahan yang diperlukan adalah:

1. Teh celup (gunakan yang kemasannya dilipat dan ada staplesnya)

2. Korek api

3. Piring atau wadah

clip_image004

Langkah Kerja:

1. Buka satu kemasan teh celup (lepaskan staplesnya), keluarkan teh yang ada di dalam kemasan. Kemudian bentuk kemasan teh celup hingga menyerupai silinder (bisa diberdirikan di atas wadah).

clip_image005

2. Nyalakan korek api, kemudian bakar bagian atas silinder kemasan teh celup.

clip_image006

3. Biarkan api bergerak ke bawah dan membakar silinder kemasan teh celup tersebut.

clip_image007

4. Ketika api mendekati bagian bawah, kemasan teh celup tersebut Api akan terbang dan melayang ke atas.

clip_image008

 

Bagaimana hal itu dapat terjadi?

Ketika api membakar bagian atas silinder teh celup, udara di sekitarnya memanas, mengembang dan bersifat kurang padat.

Karena udara panas di atas api kurang padat dari udara (dingin) di sekitarnya, maka kemasan teh celup tersebut akan terdorong dan terbang ke atas.

clip_image009

(Gambar siklus udara di sekitar silinder kemasan teh celup)

 

Ketika udara panas naik ke atas, udara yang lebih dingin bergerak dan menggantikan posisi udara panas sebelumnya. Gerakan perpindahan panas ini berlangsung berulang-ulang menyebabkan kemasan teh celup terbang lebih tinggi dan lebih tinggi dari sebelumnya.

Pada awalnya, silinder kemasan teh celup masih terlalu berat untuk dapat diangkat. Tetapi ketika dibakar, massanya akan berkurang, semakin ringan sampai akhirnya cukup ringan bagi arus udara untuk mendorongnya terbang ke udara.

 

melorot.blogspot.com

alotrop karbon: intan, grafit dan fullerene


Senyawa yang terbentuk hanya dari satu jenis unsur namun dengan struktur (bentuk) yang berbeda alotrop. Perbedaan struktur yang terjadi menyebabkan sifat yang dimiliki setia alotrop berbeda walaupun tersusun dari unsur yang sejenis.

Senyawaan yang terbentuk dari atom unsur karbon dengan struktur yang berbeda disebut alotrop karbon. Grafit, intan, fullerene dan karbon amorf merupakan contoh dari alotrop karbon yang sejauh ini diketahui.

Dalam tabel peridoik unsur karbon memiliki simbol C dengan nomor atom 6 dan terletak pada golongan 4A atau 14, periode 2 dan termasuk blok p. Konfigurasi elektron atom karbon adalah 1s2 2s2 2p2 atau [He] 2s2 2p2 dengan susunan elektron dalam kulit atomnya adalah 2, 4. Berdasarkan konfigurasi elektronnya diketahui bahwa karbon memiliki 4 elektron valensi. Empat elektron valensi karbon ini dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom lain maupun dengan atom karbon yang lain.

 

Intan

Intan atau berlian atau diamond merupakan alotrop karbon yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi dan hingga saat ini intan dikenal sebagai mineral alami yang paling keras dimana belum ada mineral lain yang berhasil menggores atau memotong intan.

struktur intan

struktur intan

Sifat dan pemakaian Intan

Berikut beberapa sifat dan pemakaian intan:

  1. Intan merupakan mineral alami yang paling keras, sehingga intan banyak digunakan sebagai alat untuk memotong, mengasah dan sebagai mata bor.
  2. Memiliki titik leleh yang sangat tinggi yakni 4827 °C). Hal ini disebabkan Ikatan kovalen karbon-karbon yang terbentuk pada struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan ionik.
  3. Berupa isolator namun dapat menyerap panas dengan sangat baik. Daya hantar listrik intan berkaitan dengan elektron yang digunakan untuk membentuk ikatan, dimana pada intan elektron-elektron berikatan sangat kuat sehingga tidak ada elektron yang bebas bergerak ketika diberi beda potensial. Sifat penyerap panas yang baik dari intan diaplikasikan pada peralatan elektonik untuk menyerap panas yang dihasilkan ketika peralatan elektronik digunakan. Dengan melapisi intan pada konduktor dalam peralatan elektronik maka suhu peralatan tersebut dapat dijaga relatif konstan sehingga peralatan tersebut dapat berfungsi secara normal.
  4. Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal ini tidak memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan atom karbon yang dapat membongkar dayatarik antara atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen. Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul intan.

 

Dalam struktur intan setiap atom karbon berikatan secara kovalen dengan atom 4 karbon lain dalam bentuk tetrahedral dan panjang setiap ikatan karbon-karbon adalah 0,154 nm.

 

 

 

Intan kini dapat produksi secara komersial dalam skala laboratorium maupun skala industri. Bahan dasar pembuatan intan yaitu grafit dengan katalis logam. Proses pembuatan intan dari grafit dilakukan pada suhu tinggi yakni sekitar 3500 °C bahkan dapat lebih tinggi dan tekanan tinggi pula yakni sekitar 140.000 atm atau lebih. Selain menggunakan cara tersebut, intan dapat dihasilkan dengan pirolisis hidrokarbon pada suhu relatif rendah (± 900 °C) dan tekanan realtif lebih rendah pula yakni sekitar 102 Pa.

Gambar intan

Gambar intan

Namun dalam kehidupan sehari-hari intan yang sering dijumpai terdiri dari berbagai macam warna. Berbagai warna yang dihasilkan intan dipengaruhi oleh 3 hal yaitu

  1. Adanya pengotor dalam struktur intan sehingga pengotor tersebut dapat mengubah spektrum absorbsi intan. Spektrum intan yang berubah akibat adanya pengotor tergantung pada jenis dan konsentrasi pengotor yang ada Misalnya intan kuning dan oranye mengandung nitrogen, intan biru mengandung boron, intan abu-abu, ungu dan hijau mengandung hidrogen.
  2. Intan hijau disebabkan oleh radiasi alam, yang terjadi selama berjuta-juta tahun sehingga dapat mengubah struktur atom dalam intan. Akibat berubahnya struktur intan menyebabkan sektrum absorpsi intanpun berubah.
  3. Intan merah muda, merah dan coklat disebabkan oleh adanya deformasi plastik. Struktur atom karbon yang memutar selama pembentukan intan dalam tanah sehingga mengubah sektrum absorpsi intan. Hal ini tampak pada intan sebagai garis urat yang menyerupai urat kayu. Garis inilah yang memberikan spektrum warna yang berbeda.

 

 

Grafit

Grafit merupakan alotrop karbon yang dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik. Karena sifat inilah grafit biasanya digunakan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

Dalam struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan tiga atom karbon lainnya membentuk susunan heksagonal dengan struktur berlapis seperti tumpukan kartu. Karena atom karbon memiliki 4 elektron valensi maka pada setiap atom karbon masih terdapat satu elektron yang belum berikatan (elektron bebas).

Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh grafit dipengaruhi oleh elektron-elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Elektron-elektron ini tersebar secara merata pada setiap atom C karena terjadi tumpang tindih orbital seperti pada ikatan logam yang membentuk awan atau lautan elektron. Oleh sebab itu ketika diberi beda potensial, elektron-elektron yang terdelokaslisasi sebagian besar akan mengalir menuju anoda (kutub positif), aliran elektron inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir. Sedangkan ketika salah satu ujung dipanaskan maka elektron-elektron ini akan segera berpindah menuju bagian yang memiliki suhu lebih rendah. Akibatnya panas tersebut akan menyebar ke bagian grafit yang memiliki suhu lebih rendah. Struktur grafit seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar stuktur grafit

Gambar stuktur grafit

Ikatan kovalen antar lapisan pada grafit relatif lebih lemah bila dibanding ikatan kovalen antar antar atom dalam satu lapisan. Dengan adanya hal ini menyebabkan grafit bersifat licin, karena lapisan yang berada dibagian atas mudah tergelincir atau mudah tergeser.

 

Sifat dan Kegunaan Grafit

  1. Memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Hal ini disebabkan iktan kovalen yang terbentuk sangat kuat sehingga diperlukan energi yang tinggi untuk memutuskannya.
  2. Memiliki sifat lunak, terasa licin dan digunakan pada pensil setelah dicampu tanah liat.
  3. Tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak mampu mensolvasi molekul grafit yang sangat besar.
  4. Dibanding intan, grafit memiliki massa jenis yang lebih kecil, karena pada strukturnya terdapat ruang-ruang kosong antar lipatannya.
  5. Berupa konduktor listrik dan panas yang baik. Karena sifat ini grafit digunakan sebagai anoda pada baterai (sel Leclanche) dan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

 

 

Fulleren

Fuleren adalah alotrop karbon dimana 1 molekul karbon terdiri dari 60 atom karbon sehingga sering disebut sebagai C60. Pada struktur fulleren setiap atom karbon berikatan dengan tiga atom karbon lain dengan pola membentuk susunan pentagonal membentuk struktur berongga seperti bola sepak. Struktur fulleren seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar Struktur fullerene

Gambar Struktur fullerene

Gambar Struktur fuleren

Sifat dan pemakaian

  1. Tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam pelarut organik.
  2. Sebagai superkonduktor dan penyerap panas yang baik. Sifat superkonduktor dan menyerap panas ini berkaitan 1 elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen, seperti pada grafit. Salah satu senyawaan C60 yang merupakan semikonduktor adalah K3C60.