LKPD KD 3.7 Interaksi Antar Molekul [PDF]

Citation preview

LKPD SISWA KD 3.7 INTERAKSI ANTAR ION, ATOM DAN MOLEKUL



I. a. b. c.



d.



Identitas Nama Mata Pelajaran : KIMIA X Semester : Genap Kompetensi Dasar : 3.7 Menghubungkan interaksi antar ion, atom dan molekul dengan sifat fisika zat 4.7 Menerapkan prinsip interaksi antar ion, atom dan molekul dalam menjelaskan sifat-sifat fisik zat di sekitarnya Indikator Pencapaian Kompetensi: 3.7.1 Menjelaskan dengan benar adanya ikatan antarmolekul dalam suatu senyawa 3.7.2 Menjelaskan dengan benar proses perbedaan terbentuknya gaya dipol-dipol, gaya dipol –dipol terimbas dan gaya london/dispersi 3.7.3. Menjelaskan proses terbentuknya ikatan hidrogen 3.7.4 Menghubungkan sifat fisik (titik didih) beberapa jenis molekul karena perbedaan kekuatan gaya antar molekulnya.



4.7.1 Menerapkan prinsip interaksi antar ion, atom dan molekul dalam menjelaskan sifat-sifat fisik zat di sekitarnya e. Materi Pokok : 1) Gaya Vander Waals 2) Ikatan Hidrogen f. Alokasi Waktu : 3 JP g. Tujuan Pembelajaran Melalui diskusi , tanya jawab, penugasan peserta didik dapat menentukan gaya Interaksi antar molekul meliputi gaya Van Der Waals dan Ikatan hidrogen , sehingga Peserta didik dapat menghayati dan mengamalkan rasa syukur kepada Tuhan YME, serta mengembangkan rasa peduli dan tanggung jawab terhadap lingkungan sekitar dengan mengembangkan kemampuan berpikir kritis, komunikatif, kolaborasi , kreatif (4C)



II.



Kegiatan Belajar a. Materi Pembelajaran A. GAYA ANTARMOLEKUL Kepolaran molekul menentukan interaksi molekul-molekul dalam zat (unsur atau senyawa) melalui gaya elektrostatis yang disebut gaya antar-molekul. Ada empat gaya antarmolekul, yaitu gaya london, gaya dipol-dipol induksian, gaya dipol-dipol dan ikatan hidrogen. 1) Gaya London Seorang ahli fisika dari Jerman, Fritz London, pada tahun 1930 menguraikan terjadinya tarikan yang lemah yang disebabkan oleh dipol sesaat dan dipol induksian yang kemudian dikenal Gaya London. Gaya London inilah yang menyebabkan adanya tarikan antara molekul-molekul senyawa non polar. Mudah tidaknya suatu molekul membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas. Ada tiga faktor yang mempengaruhi kekuatan gaya london, yaitu kemudahan polarisasi atom dan molekul, jumlah atom di dalam molekul, dan bentuk molekul.



 Kemudahan polarisasi atom dan molekul Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 1



Semakin bertambah massa molekul (Mr) suatu molekul, semakin bertambah pula jumlah elektron, kemungkinan terjadinya polarisasi semakin besar, sehingga molekul tersebut semakin mudah untuk membentuk dipol sesaat dan dipol induksian, sehingga gaya london yang terjadi semakin kuat  Jumlah atom di dalam molekul Bertambahnya jumlah atom dalam suatu molekul menyebabkan semakin bertambah pula jumlah elektron pada inti atom, kemungkinan terjadinya polarisasi semakin besar sehingga molekul tersebut semakin mudah untuk membentuk dipol sesaat dan dipol induksian. Sehingga gaya London yang terjadi semakin kuat  Bentuk molekul Pada molekul yang berisomer seperti gambar di bawah, semakin luas permukaan sentuh antar molekul, maka induksian semakin mudah terjadi sehingga dipol induksian semakin mudah terbentuk. Akibatnya, gaya london semakin kuat



2) Gaya Dipol Dipol Induksian



Apabila molekul polar dan molekul non polar berada pada jarak tertentu, molekul polar dapat menginduksi molekul non polar sehingga pada molekul non polar tersebut terjadi dipol induksian. Setelah proses induksian berlangsung, maka antara molekul tersebut terjadi gaya tarik elektrostatik dan disebut gaya dipol – dipol induksian. 3) Gaya Dipol – dipol Gaya tarik dipol - dipol berlaku untuk molekul - molekul yang bersifat polar. Tarikan ini lebih kuat daripada tarikan antara molekul - molekul non polar. Molekul-molekul polar mempunyai dua kutub (δ+) dan (δ-). Kedua kutub ini merupakan dipol permanen. Perhatikan bahwa anak panah yang menyatakan kepolaran digambarkan dari muatan positif parsial ke muatan negatif parsial. Dipol - dipol molekul - molekul akan saling tarik menarik pada kutub - kutub yang berlawanan muatan. Pada saat bersamaan juga terjadi gaya tolak menolak pada kutub yang sejenis. Secara keseluruhan, gaya tarik menarik yang terjadi lebih besar dibandingkan dengan gaya tolak menolak, sehingga terdapat resultan tarik menarik antar molekul. Arah vektor menuju ke atom yang lebih elektronegatif, ujung positif menunjukkan atom yang kurang elektronegatif. Perhatikan gambar di bawah ini. Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 2



4) Ikatan Hidrogen Tarikan antar molekul yang sangat kuat dapat terjadi antar molekul - molekul jika suatu molekul mempunyai sebuah atom hidrogen yang terikat pada sebuah atom berelektronegativitas besar, dan molekul sebelahnya mempunyai sebuah atom berelektronegativitas besar yang mempunyai sepasang elektron bebas. Ikatan hidrogen merupakan gaya dipol – dipol yang paling kuat.



Atom yang sangat elektronegatif



Atom yang sangat elektronegatif dengan pasangan elektron bebas



Ikatan hidrogen terjadi bila atom hidrogen terikat oleh dua atom yang lain yang memiliki keelektronegatifan yang tinggi seperti atom N, O, dan F. 5) SIFAT FISIK SUATU MOLEKUL Sifat fisik suatu molekul ditentukan oleh gaya tarik antar molekul, antara lain titik didih, tegangan permukaan, sifat membasahi permukaan oleh zat cair, dan kekentalan. a. Titik didih dan titik leleh Molekul yang gaya antar-molekulnya berupa Gaya London memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih rendah daripada molekul lain dengan massa atom relatif (Mr) sama yang memiliki gaya tarik antarmolekul yang lain. Jika molekul-molekulnya kecil, zat-zat ini biasanya berbentuk gas pada suhu kamar. Molekul yang mempunyai gaya tarik-menarik dipol-dipol memiliki titik didih dan titik leleh lebih tinggi daripada molekul yang memiliki Gaya London pada molekul dengan massa molekul relatif sama. Hal ini karena gaya tarik dipol-dipol lebih kuat daripada Gaya London. Bagaimana titik didih dan titik leleh senyawa yang massa molekul relatifnya (Mr) berbeda jauh sedangkan keduanya bersifat polar? Coba Anda perhatikan Tabel 3.7 berikut.



Tabel 3.7 Hubungan Kepolaran dengan Titik Didih



Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 3



Titik Didih No.



Nama



Rumus



Mr



Kepolaran (°C)



CH3 | 1



Neopentana



CH3 - C - CH3



72



Non Polar



9,5



| 2 3



Pentana Butana



CH3 CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - CH2 - CH2 - CH3 O



72 58



Non Polar Non Polar



36,1 -0,5



4



Aseton



||



58



Polar



56,2



Asam Klorida Asam Iodida



CH3 - C - CH2 HCl HI



36,5 128



Polar Polar



-84,9 -35,2



5 6



Dari Table 3.7 dapat Anda lihat bahwa HI memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada HCl karena massa molekul relatif HI lebih besar daripada HCl. Hal ini menunjukkan bahwa Gaya dipol-dipol dapat digunakan membandingkan sifat zat yang mempunyai massa molekul relatif yang jauh berbeda. Selanjutnya, bagaimana pengaruh ikatan hidrogen terhadap sifat fisik suatu senyawa? Ikatan hidrogen tidak hanya berpengaruh pada titik didih dan titk leleh suatu zat tetapi juga kalarutannya dalam suatu pelarut. Senyawa yang berikatan hidrogen mudah larut dalam senyawa lain yang juga berikatan hidrogen.Contohnya NH 3 dalam H2O seperti pada Gambar 3.7.1.



Gambar 3.7.2 Ikatan Hidrogen antara NH3 dengan Air. Senyawa organik seperti alkohol, asam karboksilat, amina, dan glukosa larut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air.



Gambar 3.7.3 Ikatan Hidrogen antar Molekul Etanol dengan air Senyawa yang memiliki ikatan hidrogen akan memiliki titik didih lebih tinggi dari pada molekul yang memiliki ikatan dipol-dipol atau gaya London. Senyawa hidrida dari unsur golongan IV, V dan VI memiliki gaya Van Der Waals yang bertambah dari atas ke bawah setiap golongannya, sehingga titik didih dan titik lelehnya seharusnya meningkat tetapi kenyataannya berbeda. Perhatikan Gambar 3.7.4 grafik berikut ini. Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 4



periode Gambar 3.7.4 . Titik Leleh dan Titik Didih Gas Mulia dan periode Senyawa Hidrogen dari Golongan IVA,VA,VIA dan VIIA Pada Gambar 3.7.4 ditunjukan titik didih dan titik leleh untuk lima golongan zat. Perhatikan grafik Ne ke Xe dan CH4 ke SnH4, molekul non polar saling tarik menarik oleh dipol terimbas sesaat atau Gaya London. Kedua grafik ini untuk membandingkan titik didih dari pasangan molekul yang Massa Molekul relatif hampir sama. Perhatikan Ne dan CH4. molekul gas mulia mempunyai distribusi elektron yang sederhana sedangkan CH4 merupakan tetrahedron (segiempat) yang menggembung dan saling tarik menarik lebih kuat. Akibatnya titik didih CH4 lebih tinggi daripada Ne. Bandingkan molekul yang strukturnya berlainan tetapi massa molekul relatifnya hampir sama. Perhatikan titik didih Xe, SnH4, HI, SbH3, dan H2Te. Tiga yang terakhir ini memiliki titik didih yang lebih tinggi karena molekul-molekul ini merupakan senyawa polar yang memerlukan energi kinetik yang lebih besar untuk memisahkan masing-masing unsurnya satu sama lain. Untuk lebih memperjelas pemahaman Anda, Gambar 3.7.4 dapat kita uraikan satu persatu, sebagai berikut.



Gambar 3.7.5 Titik Leleh dan Titik Didih Senyawa dari Unsur Golongan IVA dari Periode 2 sampai 5.



Gambar 3.7.6 Titik Leleh dan Titik Didih Senyawa dari Unsur Golongan VA dari Periode 2 sampai 5. Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 5



Gambar 3.7.7 Titik Leleh dan Titik Didih Senyawa dari Unsur Golongan VIIA dari Periode 2 sampai 5.



Gambar 3.7.8 Titik Leleh dan Titik Didih Senyawa dari Unsur Golongan IVA dari Periode 2 sampai 5.



Gambar 3.7.9 Titik Leleh dan Titik Didih Unsur Golongan Gas Mulia dari Periode 2 sampai 5. Dapat Anda perhatikan unsur satu golongan (Gambar 3.7.9) akan memiliki titik didih dan titik leleh yang bertambah, sesuai dengan bertambahnya nomor atom dan massa atom relatif atau perioda. Senyawa yang memiliki ikatan hidrogen akan memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dari senyawa lain yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Perhatikan Gambar 3.7.1 sampai Gambar 3.7.9. Bandingkanlah molekul yang memiliki ikatan hidrogen (HF, NH 3, H2O) dengan molekul segolongannya. Titik didih H2O lebih tinggi daripada H2S, H2Se dan H2Te. Begitu pula titik didih NH3 lebih tinggi daripada PH3, AsH3, dan SbH3. Hal ini ternyata disebabkan oleh terdapatnya ikatan Hidrogen yang kuat antar molekul-molekulnya. Bagaimana pada senyawa organik? Apakah ikatan Hidrogen dapat mempengaruhi titik didihnya juga? Coba Anda bandingkan titik didih propana dengan etanol menggunakan data dalam Tabel 6.2 Tabel 3.7.10 Hubungan Titik Didih dengan Mr Senyawa Organik



Nama siswa:



Senyawa



Mr



Titik Didih



Propana Etanol



44 46



12°C 78°C Kelas/No.Absen:



Page 6



Etanol memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan propana walaupun massa molekul relatif (Mr) keduanya tidak jauh berbeda. Hal ini terjadi karena dalam molekul etanol terdapat ikatan hidrogen sedangkan propana tidak. Perhatikan rumus struktur etanol dan propana berikut ini.



Gambar 3.7/11 Rumus Struktur Etanol dan Propana b.Tegangan permukaan Di dalam zat cair, molekul di permukaan dikelilingi oleh lebih sedikit molekul dibandingkan molekul di bawah permukaan. Akibatnya, molekul di permukaan mengalami gaya tarik-menarik antar molekul yang lebih lemah dibandingkan molekul di bawah permukaan. Hal ini menyebabkan molekul di permukaan cenderung tertarik ke dalam zat cair. Hasilnya, timbul suatu tegangan permukaan. Semakin kuat gaya antar-molekul suatu zat cair, semakin besar tegangan permukaan yang dihasilkan. Misalnya air (H2O), yang bersifat polar memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dibandingkan benzene yang bersifat non-polar. Hal ini dikarenakan gaya antar-molekul pada air, yakni ikatan hydrogen, lebih kuat dibandingkan gaya London pada benzene. c. Sifat membasahi permukaan oleh zat cair Gaya antar molekul mempengaruhi kemampuan zat cair untuk membasahi suatu permukaan. Yang dimaksud membasahi adalah penyebaran zat cair pada permukaan untuk membentuk lapisan yang tipis. Air dapat membasahi permukaan gelas yang bersih karena molekul H 2O dapat membentuk ikatan hidrogen dengan atom-atom O pada gelas. Jika permukaan gelas dilapisi minyak, maka akan terbentuk butiran-butiran kecil. Hal ini dikarenakan molekul H 2O tidak membentuk ikatan yang kuat dengan hidrokarbon. d.Kekentalan (Viskositas) Gaya antar-molekul mempengaruhi kekentalan dari zat cair. Semakin kuat gaya antar-molekul zat cair, semakin sulit molekul-molekul zat cair untuk bergerak/ mengalir atau semakin besar kekentalannya. Air yang bersifat polar memiliki kekentalan yang lebih tinggi dibandingkan benzene yang bersifat nonpolar. Hal ini dikarenakan gaya antar molekul pada H2O, yakni ikatan hidrogenlebih kuat dibandingkan gaya London pada benzene. Akan tetapi air memiliki kekentalan lebih rendah dari minyak zaitun. Hal ini dikarenakan minyak zaitun yang bersifat non polar memiliki ukuran molekul yang jauh lebih besar dan jumlah atom yang lebih banyak, sehingga gaya Londonnya jauh lebih besar dibandingkan ikatan hIdrogen pada air. b. Petunjuk Umum LKPD a) b) c) d)



Baca dan pahami materi pada Buku Teks Pelajaran Susilowati, Endang dan Tarti. 2013. Buku Kimia 1. Solo: PT Wangsa Jatra Lestari, hal. 103 sd 106 Setelah memahami isi materidalam bacaan bermainlah untuk berfikir tinggi melalui tugas-tugas yang terdapat pada LKPD ini baik bekerja sama dengan kelompok Kerjakan LKPD ini langsung mengisikan pada bagian yang telah disediakan. Kalian dapat belajar bertahap dan berlanjut melalui kegiatan ayo belatih, apabila kalian yakin sudah paham dan mampu menyelesaikan permasalahan-permasalahan dalam KLPD ini.



c. Kegiatan Belajar Ayo……ikuti kegiatan belajar berikut dengan penuh kesabaran dan konsentrasi !!!



Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 7



Interaksi antar molekul dapat berupa Gaya Van Der Waals dan ikatan hydrogen 1. GAYA VAN DER WAALS (by Johannes Diderik van der Waals dari Belanda Tahun 1837-1923) Gaya van der waals adalah gaya tarik menarik yang lemah di antara dua dipole



Gaya van der Waals yang bekerja antara atom-atomnya dapat mempengaruhi titik lebur dan titik didih. + δNo



-



Rumus δ Kimia 1 He 2 Ne 3 Ar 4 Kr 5 Xe 6 Rn 7 F2 8 Cl2 9 Br2 10 I2 11 C5H10 12 2,2 dimetil propana Gambar Tabel : 1



Mr 4 20 40 84 131 222 38 70 160 252 36,4 97



+



TitikδLebur (oC) -248.4 -189.1 -157 -112 -71 -218 -101 -7.3 114



δ-Titik Didih ( C) o



-268.8 -245.8 -185.7 -153 -108 -62 -188 -34.1 58.8 184



1. Bagaimana hubungan antara Mr dengan titik didih ? .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. 2. Gaya antar molekul apa sajakah yang ada dalam senyawa di atas? .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... Gaya Van Der Waals ada 3 macam yaitu: 1.Gaya dipol-dipol ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... 2. Gaya dipol-dipol induksian ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... . 3. Gaya dispersi (gaya London) ............................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... LENGKAPI KALIMAT RUMPANG DIBAWAH INI DENGAN KATA ATAU KALIMAT YANG TEPAT!!



Gaya London Gaya London/dispersi terjadi antara molekul .....................................dengan molekul.................... Pada molekul non polar, terdapat inti atom dan elektron yang terus menerus bergerak sehingga menghasilkan Pusat muatan..................dan puat muatan..........................yang saling berimpit pada satu titik. Elektron yang Yang terus menerus bergerak menyebabkan terjadinya POLARISASI sehingga pusat muatan positif dan pusat Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 8



muatan negatif menjadi......................................................, dan molekul dikatan memiliki dipol sesaat. Apabila didekatnya ada molekul nonpolar sejenis atau berbeda, maka molekul dengan dipol sesaat ini akan mengiduksi molekul tersebut sehingga terjadilah dipol induksian. Interaksi antara dipol ..................dengan dipol .............................akan menyebabkan terjadinya gaya tarik elektrostatis yang disebut............................. Gaya London/dispersi juga dipengaruhi oleh massa molekul (Mr). Bertambahnya massa molekul suatu Molekul menyebabkan bertambah pula jumlah .....................sehingga kemungkinan terjadinya polarisasi semakin.................dan molekul tersebut semakin mudah untuk membentuk dipol ............dan dipol..............., hal ini menyebabkan gaya................... .....yang dihasilkan semakin ................’ Pada tabel 1 diatas, molekul –molekul alkana (n- pentana)................................................................................ Memiliki gaya London/disperi yang lebih kuat dari pada molekul-molekul alkana (2,2 dimetil propana) yang .................................................................................................................................................... Gaya Dipol-Dipol Gaya dipol-dipol terjadi antara molekul...................dengan molekul............................... Dalam fase cair, pusat muatan positif selalu dekat dengan pusat muatan ...................dan sebaliknya. Dalam posisi ini , gaya .................. antar molekul-molekul lebih kuat dari pada gaya tolakannya. Dalam fase padat , susunan molekul-molekul polar cenderung lebih........................daripada susunan dalam fase cair . Antar molekul-molekul polar tidak hanya terjadi gaya dipol-dipol (atau dipol..................) tetapi juga gaya antar molekul yang kekuatannya dipengaruhi oleh besarnya massa molekul zat yaitu gaya.......... Gaya Dipol-Dipol Induksian Gaya Dipol-Dipol Induksian terjadi antara molekul..................................dengan molekul.......................... Hal ini terjadi bila molekul.....................didekatkan dengan molekul ...........................sehingga molekul polar Akan menginduksi molekul..........................sehingga terjadi gaya tarik .......................................yang disebut Gaya dipol – dipol.................................... IKATAN HIDROGEN Data Tabel 2: Senyawa



Mr



HF HCl HBr HI H2O H 2S H2Se H2Te



20 36.5 81 128 18 34 81 129.5



Keelektronegatifan 2.0 0.8 0.7 0.4 1.4 0.4 0.3 0



Tiik didih (oC) 19 -85 -66 -35 100 -60 -42 -2



Kerjakan berkelompok Coba gambarkan data tabel di atas dalam bentuk grafik, hubungan antara massa atom relative senyawa dengan titik didihnya. Kesimpulan apakah yang kalian dapatkan? Diskusikan diskusikan bersama kelompok kalian, tuliskan hasil diskusi tersebut, kemudian presentasikan!



Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 9



LENGKAPI KALIMAT RUMPANG DIBAWAH INI DENGAN TEPAT SEHINGGA MENJADI KALIMAT BERMAKNA !! IKATAN HIDROGEN merupakan gaya dipol-dipol yang paling Kuat. Ikatan ini terjadi bila atom............ Terikat oleh dua atom yang lain yang memiliki keelektronegatifan yang ...................................seperti Atom.......,.........,........., , Contoh zat yang memiliki ikatan hidrogen antar molekulnya yaitu H2O,..............,..............,..................................,dan........................



Pertanyaan: 1. Apa yang dimaksud dengan... a. Molekul polar ........................................................................................................................................... Contoh :.................................................................................................................... b. Molekul non Polar ................................................................................................................................. Contoh........................................................................................................................ c. Dipol sesaat/dipersi ................................................................................................................................... .................................................................................................................................. d. Gaya Van der Waals ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... e. Ikatan Hidrogen ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................



2. Mengapa titik dih H2O lebih tinggi dari pada titik didih H2S? .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. 3. Di antara senyawa berikut: HCl, H2S, CH4, CH3COOH, dan CH3OH, manakah yang berpotensi memiliki ikatan hidrogen? Jelaskan jawaban kalian! .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. 4. Metana(Mr=16) mempunyai titik didih -161,5 oC, sedangkan amonia (Mr =17) mempunyai titik didih -33,4 oC. Jelaskan perbedaan titik didih yang begitu besar antara Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 10



kedua zat tersebut? ........................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... .... 5. Jelaskan terbentuknya ikatan hidrogen antar molekul HF, H2O dan NH3! .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. 6. Diskusikan permasalahan berikut “Presdiksikan interaksi apakah yang mungkin terjadi ketika anda melarutkan garam dapur dalam air”……………………………………………………………………………………................ ........................................................................................................................................................ 7. Jika suatu botol tertutup yang penuh berisi air dimasukkan ke dalam kulkas (bagian yang membekukan air), apakah yang akan terjadi? Bagian air manakah yang akan membeku lebih dulu? Mengapa demikian? Jelaskan jawaban kalian! ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………...



Nama siswa:



Kelas/No.Absen:



Page 11