MOMEN DIPOL
I.
Pengertian Momen Dipol
Momen dipole ( μ ) merupakan suatu besaran vektor yang digambarkan menggunakan moment ikatan . Jika jumlah vektor momen-momen ikatan (momen dipole μ ) > dari nol atau < 0, maka molekul tersebut bersifat polar, sebaliknya jika jumlah vektor momen ikatan (momen dipole μ ) = 0, maka maka molekul tersebut bersifat nonpolar. Secara kuantitatif, momen dipol (µ) merupakan hasil kali muatan Q dan jarak antar muatan r.
µ=Qxr keterangan: µ = momen dipol (D, debye) Q = selisih muatan (Coulomb) r = jarak antara muatan positif dengan positif dengan muatan negatif (m)
Semakin besar harga momen dipol, semakin polar senyawa yang bersangkutan bahkan mendekati ke sifat ionik. Pada penentuan momen dipol digunakan data hasil eksperimen.
II. Pembentukan Momen Ikatan
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.
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 keelektronegatifan. III. Momen dipole dan karakter ionik
Harga momen dipol suatu senyawa polar dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya karakter ionik pada senyawa tersebut. Pada molekul HF bila ikatannya dianggap 100 % ionic, maka muatan pada ion H+ dan ion F- adalah sebesar 1,6 × 10-19 C. Harga momen dipolnya adalah :
(µ)adalah momen dipole HF berdasarkan data eksperimen. Jadi karakter ionic HF adalah 40,05 %
IV. Pengaruh arah momen PEB dan momen ikatan terhadap kepolaran molekul Pengaruh arah momen PEB dan momen ikatan terhadap kepolaran molekul dapat ditunjukkan dengan besarnya harga momen dipol dari NH3 dan NF3. Kedua molekul tersebut merupakan molekul polar dengan arah momen ikatan dan momen PEB tinjukkan pada gambar dibawah ini :
Pada NH3 momen tiga ikatan N-H dan momen PEB searah, sedangkan pada NF3 momen tiga ikatan N-F dan momen ikatan PEB arahnya berlawanan sehingga momen dipole NH3 lebih besar dari pada momen dipole NF3, akibatnya kepolaran NH3 lebih tinggi daripada kepolaran NF3. V. Penentuan kepolaran molekul berdasarkan momen-momen ikatan (momen dipol)
Kepolaran suatu molekul ditentukan oleh harga momen dipolnya. Perbedaan keelektronegatifan 2 atom yang membentuk ikatan kovalen menyebabkan atom yang lebih elektro positive kekurangan rapatan elektron, sebaliknya atom yang lebih elektronegatif akan kelebihan rapatan elektron. Akibatnya pada atom yang elektropositif terjadi muatan
parsial positif (δ+) sedangkan pada atom yang elektronegatif terjadi muatan parsial negative (δ¯). Meskipun memiliki ikatan kovalen polar, tetapi molekul CCl4, CO2 dan BeCl2 merupakan molekul-molekul nonpolar karena bentuk molekulnya menyebabkan jumlah vector dari momen ikatan dan momen pasangan electron bebasnya sama dengan nol. Secara sederhana dalam menentukan polar tidaknya suatu molekul cukup dengan menjumlahkan secara vector momen-momen ikatan yang ada tanpa memperhatikan momen pasangan electron bebas. Pada molekul CCl4, yang mempunyai bentuk molekul tetrahedaral dengan C sebagai atom pusat dan dikelilingi oleh 4 atom Cl seperti pada Gambar.
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 momen ikatan yang terbentuk saling meniadakan. Molekul H2O walaupun rumus molekulnya mirip dengan CO2 dan BCl2 tetapi bersifat polar.
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.
SOAL 1. Momen dipol H2O adalah 1,85 D sedangkan F2O adalah 0,297D. Jika dicermati sudut ikatan H2O hampir sama dengan sudut ikatan F2O. Apakah penyebab perbedaan yang besar tersebut? Jawab :
……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… .. 2. Hidrogen khlorida HCl dan karbon tetrakhlorida CCl4. Tunjukkan bagaimana arah momen dipol untuk tiap senyawa. Usulkan apakah senyawa ini memiliki momen dipol atau tidak ?
Jawab :
……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….. 3. Karbon dioksida CO2 dan sulfur trioksida SO3 tidak memiliki momen dipol molekul. Usulkan struktur molekul senyawa-senyawa ini berdasarkan pengamatan ini.
Jawab :
……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….. 4. Gambarkan arah momen ikatan dari senyawa NH3 dan NF3 dengan sudut ikatan H-H 0 0. 107,3 dan F-F 102,5
JAWABAN 1. Momen dipol H2O adalah 1,85 D dan F2O adalah 0,297D Atom H bersifat lebih elektropositif daripada atom F, sedangkan atom O sangat elektronegatif. Sehingga pada molekul H2O, terjadi perbedaan keelektronegatifan yang besar yang menyebabkan momen dipol yang lebih besar daripada molekul F2O. Atom F lebih elektronegatif daripada atom O, kedua atom ini memiliki perbedaan keelektronegatifan yang relatif kecil, sehingga perbedaan momen dipolnya lebih kecil.
2. Arah momen dipol ikatan ditunjukkan di bawah ini. HCl memiliki dipol molekular, sementara CCl4 tidak memiliki momen dipol sebab momen dipol ikatan akan menghilangkan satu sama lain.
3.
4.
Kedua senyawa harus simetris agar dipol ikatan C -O dan S-O yang besar akan saling meniadakan. Jadi CO2 berbentuk linear sementara SO3 adalah segitiga.
