Laporan Kimia Fisika Ikatan Hidrogen

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar belakang

Dalam keadaan cair, molekul dari salah satu senyawa ini mempunyai tarikan yang kuat satu terhadap yang lain. Atom hidrogen yang parsial positif dari satu molekul ditarik oleh pasangan elektron menyendiri dari atom suatu molekul lain yang elektronegatif. Tarikan ini disebut dengan ikatan hidrogen.

Ikatan hidrogen tidak semua sama kekuatannya. Suatu ikatan hidrogen O----HO lebih kuat dari ikatan hidrogen N---HN. Mengapa demikian?, Oksigen lebih elektronegatif daripada nitrogen, karena itu gugus O-H lebih polar dan mempunyai H yang lebih positif. H yang lebih positif ini lebih kuat tertarik oleh pusat negatif.

Ikatan hidrogen dapat terbentuk antara dua senyawa yang berbeda, seperti antara CH₃OH dan H₂O atau antara CH₂NH₂ dan H₂O. dalam hal-hal ini, sering ada lebih dan satu kemungkinan untuk ikatan hidrogen. Energi disosiasi ikatan hidrogen hanya 5-10 kkal/mol, jauh lebih rendah daripada energi disosiasi ikatan kovalen yang khas (80-100 kkal/mol), tetapi jelas lebih kuat daripada kebanyakan tarikan dipol-dipol.

Oleh karena itu yang melatar belakangi dilakukan percobaan ini agar dapat melihat kekuatan hidrogen yang merunut teori bahwa ikatan hidrogen lebih kecil dibandingkan dengan ikatan kovalen.

1.2  Tujuan

-        Mengetahui pengaruh dari ikatan hidrogen terhadap sifat fisik dari zat

-        Mengetahui bagaimana terjadinya ikatan hidrogen

-        Mengetahui entalpi yang terbentuk dari percobaan ini

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

            Ikatan dalam hidrogen, hidrogen (H₂) adalah molekul paling sederhana. Akan ditinjau lebih terperinci mengenai ikatan kovalen dari H₂, karena banyak hal-hal yang penting dari ikatan ini sama dengan ikatan kovalen dari senyawa yang lebih rumit.

            Pandangan dua atom hidrogen terisolasi, masing-masing dengan satu elektron dalam orbital atom 1s. Bila kedua atom ini mulai membentuk ikatan, elektron dari masing-masing atomnya sendiri. Bila inti terdapat pada jarak tertentu dari yang lain (panjang ikatan untuk H₂ adalah 0,74 Ȧ), orbital atom akan melebur, akan tumpang tindih, untuk saling memperkuat dan membentuk orbital molekul ikatan. Orbital molekul ini mencakup kedua inti hidrogen dan mengandung dua pasang elektron (satu dari masing-masing H). Kedua elektron sekarang tertarik sama ke kedua inti. Karena sebagian besar dari rapat elektron yang bermuatan negatif dari orbital baru ini terlokasi antara dua inti yang bermuatan positif, tolak-menolak antara inti dikurangi. Orbital molekul ini menghasilkan ikatan kovalen antara dua aotm hidrogen dalam H₂.

            Jenis interaksi dipol-dipol yang teristimewa kuat terjadi antara molekul yang mengandung atom hidrogen yang terikat pada nitrogen, oksigen, atau fluor. Masing-masing dari unsur terakhir ini adalah elektronegatif dan mempunyai elektron valensi menyendiri. Beberapa senyawa yang khas yang mengandung ikatan NH, OH, ayau FH adalah

            Dalam keadaan cair, molekul dari salah satu senyawa ini mempunyai tekanan yang kuat satu terhadap yang lain. Atom hidrogen yang parsial positif dari salah satu molekul, ditarik oleh pasangan elektron menyendiri dari atom suatu molekul lain yang elektronegatif. Tarikan ini disebut ikatan hidrogen.

Senyawa atau gugus yang hanya mengandung karbon dan hidrogen tak dapat mengalami ikatan hidrogen. Sebagai contoh, tibjaulah metana, CH₄. Metana tak dapat mengalami ikatan hidrogen untuk dua alasan:

1.      Karena ikatan CH relatif nonpolar, maka molekul CH₄ tidak mempunyai H yang parsial positif.

2.      Atom karbon dalam CH₄ tak mempunyai elektron menyendiri untuk menarik atom hidrogen.

Energi disosiasi ikatan hidrogen hanya 5-10 kkal/mol, jauh lebih rendah daripada energi disosiasi ikatan dari ikatan kovalen yang khas (80-100 kkal/mol), tetapi jelas lebih kuat daripada kebanyakan tarikan dipol-dipol. Alasan untuk perbedaan ini adalah ukuran atom yang bersangkutan. Atom hidrogen adalah kecil dibandingkan terhadap atom lain dan dapat menempati suatu kedudukan yang sanagat dekat dari elektron menyendiridari atom elektronegatif. Hasilnya ialah suatu tarikan elektrostatik yang kuat. Atom yang lebih besar daripada hidrogen tak dapat menempatikedudukan yang demikian dekatnya terhadap yang lain, akibatnya tarikan dipol-dipol antara atom yang lain lebih lemah.(Fessenden, 1986)

            Dalam kimia, ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik-menarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun labih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat, ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama dan berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting. Ikatan hidrogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O atau F yang mempunyai pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kj/mol) hingga tinggi (7155 kj/mol). Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaannya. Semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk. Ikatan hidrogen mempengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H₂O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar (karena paling tinggi perbedaan elektronegatifitasnya sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida).

            Ikatan hidrogen yang terbentuk akan lebih lemah dibandingkan ikatan kovalen biasa O-H, tetapi secara nyata lebih kuat, daripada kebanyakan interaksi antarmolekul seperti kebanyakan hidrogen, yang dalam air terbentuk linier tetapi tidak sistematis dengan atom hidrogen lebih dekat dan lebih kuat terikat pada salah satu atom oksigen. Dalam cairan molekul-molekul ini menyumbangkan diri kea rah yang meminimkan energi potensial di antara mereka (Oxtoby, 2001).

            Tarikan antara molekul yang luar biasa kuatnya dapat terjadi antara molekul-molekul, jika suatu molekul mempunyai sebuah atom hidrogen yang berikat pada sebuah atom berelektronegativitas besar dan molekul tetangganya mempunyai elektron menyendiri. Inti hidrogen, yakni proton, ditarik oleh pasangan elektron yang berdekatan dan berayun-ayun bolak-balik antara kedua atom itu. Tarikan antara molekul yang menggunakan bersama-sama sebuah proton yang berayun itu disebut ikatan hidrogen.

            Ikatan hidrogen yang kuat terbentuk hanya oleh molekul yang mengandung nitrogen, oksigen ataupun flour kelihatannya sepasang elektron menyendiri dalam sebuah atom kecil lebih efektif daripada dalam suatu atom besar, dalam hal menarik suatu atom besar, dalam hal menarik suatu atom hidrogen tetangganya. Misalnya meskipun nitrogen dan klor mempunyai keelektronegatifan yang sifat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh ikatan hidrogen adalah air (H₂O). NH₃ dan HF. Dalam hal ini air hidrogen sangatlah efektif:

            Derajat asosiasi molekul meningkat dengan turunnya temperatur. Perbedaan gaya-gaya tarik antara molekul-molekul zat murni dicerminkan oleh titik leleh dan titik didih zat ini. Pada umumnya, gaya tarik yang kuat dan ukuran molekul meningkat dengan turunnya temperatur, keduanya akan menyebabkan titik titik leleh dan titik didih yang tinggi. Molekul nonpolar yang saling tarik menarik oleh dipol imbas sekejap atau gaya London. Molekul gas mulia mempunyai distribusi elektron bulat sederhana, yang menggabung dan saling menarik dengan lebih kuat akibatnya titik didih tinggi. Titik didih yang tinggi disebabkan oleh ikatan hidrogen yang kuat antara molekul-molekulnya (Keenan, 1984).

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1       Alat dan bahan

3.1.1    Alat

-           Kalorimeter

-           Termometer

-           Gelas ukur 25 ml 2 buah

-           Stopwatch

-           Pengaduk

-           Pipet volume 20 ml

-           Pipet ukur

-           Gelas kimia

3.1.2    Bahan

-           Kloroform

-           Aseton (CH₃)₂CO

-           Bahan isolasi

3.2       Prosedur percobaan

-           Disiapkan alat dan bahan yang akan dipakai yaitu kloroform, aeton, gelas ukur 25 ml 2 buah, kalorimeter, stopwatch, dan termometer.

-           Dipasang kalorimeter

-           Diukur 20 ml aseton dengan gelas ukur

-           Dimasukkan aseton ke dalam kalorimeter

-           Diukur kloroform sebanyak 21,8 ml dengan gelas ukur lain secepat mungkin dan diukur suhunya.

-           Diamati suhu aseton dalam kalorimeter setelah 30 detik, sampai menit ke-4 (setiap kali mengukur suhu lakukann pengadukan)

-           Diukur suhu kloroform sampai pada menit ke-4, dituang 21,8 ml kloroform ke dalam kalorimeter

-            Diamati suhu maksimum campuran dengan mencatat suhunya setiap 30 detik hingga menit ke-8 (diaduk setiap kali mengamati suhu)

-           Dihitung hasil yang didapatkan antara waktu dan suhu dari aseton dan kloroform

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1       Hasil pengamatan

Tabel hasil pengamatan penentuan kekuatan ikatan hidrogen

Waktu, menit	Suhu, oC	Waktu, menit	Suhu, oC
0	29	4,5	34
0,5	29	5,0	33
1,0	29	5,5	32
1,5	29	6,0	32
2,0	29	6,5	32
2,5	29	7,0	32
3,0	29	7,5	31
3,5	29	8,0	31
4,0	Penambahan kloroform

Suhu aseton awal: 30^oC

Suhu awal kloroform: 28^oC

4.2       Reaksi

4.3       Perhitungan

4.3 Pembahasan

            Dalam kimia, ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik menarik molekul yang terjadi antara dua uatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antar molekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat, ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian molekul yang sama dan berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.

            Ikatan hidrrogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, dan F yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair elektron). Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kj/mol) hingga tinggi (>155 kj/mol).

            Jenis antara dipol-dipol yang teristimewa kuat terjadi antara molekul yang mengandung atom hidrogen yang terikat pada nitrogen, oksigen, atau flor.

satu terhadap yang lain. Atom hidrogen yang parsial positif dari satu molekul ditarik oleh pasangan elektron menyendiri dari atom suatu molekul lain yang elektronegatif. Tarikan ini disebut ikatan hidrogen

            Digunakannya 21,8 ml kloroform dalam percobaan kali ini, dan menggunakan 20 ml aseton agar jumlah mol keduanya sama. Walaupun 20 ml kloroform lebih mudah untuk diukur, tetapi jumlah mol yang didapat akan berbeda setelah perhitungan. Setelah dilakukan perhitungan dengan 21,8 ml kloroform dan 20 ml aseton didapatkan jumlah mol dari keduanya sama yaitu 0,272 mol. Percobaan yang dilakukan ini membutuhkan reaksi kedua zat tersebut dalam jumlah yang sama molnya karena didasarkan pada perbandingan koefisien reaksinya yaitu 1:1

CHCl₃+ (CH3)₂CO→ CHCl₃--------OC(CH3)₂

       

            Disebabkan karena H dan O memiliki elektronegativan yang lebih besar dibandingkan selisih keelektronegatifan Cl dan O.

            Terdapat faktor-faktor kesalahan dalam percobaan ini yaitu kurang tepat dalam pembacaan atau penetapan suhu yang didapat, kurang tepat mengukur volume dari reagen yang akan digunakan.

Percobaan ini dilakuykan untuk mencari besarnya energi ikatan yang terjadi pada reaksi dengan kloroform dan aseton. Pertama yang dilakukan adalah dimasukkan aseton 20 ml yang telah diukur suhunya yaitu 29^oC ke dalam kalorimeter, kemudian setipa 30 detik dicatat suhunya sambil selalu diaduk hingga menit ke 4. Kemudian pada menit ke 4 dimasukkan kloroform dan dicatat suhunya setiap 30 detik  sambil selalu diaduk hingga menit ke 8. Dicatat suhu akhirnya. Fungsi pengadukan dalam oercobaan ini yaitu agar suhu disetiap bagian sama atau dengan kata lain untuk membuat larutan homogeny. Didapatkan suhu kloroform berbeda-beda dan setelah dihitunh rata-ratanya, didapatkan rata-rata kloroform adalah 32,125^oC dan rata-rata aseton 29^oC. kemudian setelah dihitung maka mendapatkan ΔH= 1185,755625 J/mol.

4.3       Grafik

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

-        Pengaruh dari ikatan hidrogen terhadap sifat fifik dari zat yaitu berpengaruh pada titik leleh, titik didih kalor penguapan.

-        Ikatan heterogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau F yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair elektron).

-        Entalpi yang didapat dari percobaan ini yaitu 1185,755625 J/mol

5.2 Saran

            Sebaiknya percobaani ini tidak hanya menggunakan aseton dan kloroform saja, tetapi juga dengan sampel yang lain seperti H₂C₂O₄ agar pengetahuan praktikan tentang ikatan hidrogen bertambah.

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden, Ralph J. 1986. Kimia Organik Jilid 1Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga.

Keenan, C W. 1984. Kimia untuk Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Oxtoby, David. 2001. Prinsip Kimia Modern. Jakarta: Erlangga.