Gaya van der Waals

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis gaya antara molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada jenis gaya antarmolekul, dan hingga saat ini masih digunakan dalam pengertian tersebut, tetapi saat ini lebih umum merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol.

Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan (gaya london).

Gaya ini dikemukakan pertama kali oleh Johannes van der Waals (1837-1923). Gaya Van der Waals merupakan gaya tarik menarik listrik yang relatif lemah akibat kepolaran molekul yang permanen atau terinduksi. Kepolaran permanen terjadi akibat kepolaran di dalam molekul, sedangkan kepolaran tidak permanen terjadi akibat molekul terinduksi oleh partikel lain yang bermuatan sehingga molekul bersifat polar sesaat secara spontan.

Potensial Lennard-Jones sering digunakan sebagai model hampiran untuk gaya van der Waals sebagai fungsi dari waktu.

Konsep gaya tarik menarik antar molekul ini digunakan untuk menurunkan persamaan zat-zat yang berada dalam fase gas. Gaya ini terjadi karena adanya gaya tarik menarik antara inti atom dengan elektron atom lain yang disebut gaya tarik menarik elektrostatis (gaya coulomb) yang umumnya terdapat pada senyawa polar. Pada molekul non polar gaya Van Der Waals timbul karena adanya dipol-dipol sesaat atau gaya London.

Interaksi van der Waals teramati pada gas mulia, yang amat stabil dan cenderung tak berinteraksi. Hal ini menjelaskan sulitnya gas mulia untuk mengembun. Tetapi, makin besar ukuran atom gas mulia (makin banyak elektronnya) makin mudah gas tersebut berubah menjadi cairan.

Jenis

Berdasarkan kepolaran partikelnya gaya Van Der Waals dibagi menjad empat macam; Interaksi ion-dipol (molekul polar), Interaksi dipol-dipol, Interaksi ion-dipol terinduksi dan Interaksi dipol-dipol terinduksi.

Interaksi ion-dipol

Terjadi interaksi/tarik menarik antara ion dengan molekul polar (dipol) yang relatif cukup kuat. Dapat dilihat berdasarkan Mr (massa molekul relatif) semakin besar Mr semakin besar gaya ion dipol. Rumusnya adalah:

$Mr=x$ jumlah total ion molekul

Interaksi dipol-dipol (molekul polar)

Merupakan interaksi antara sesama molekul polar (dipol) yang terjadi antara ekor dan kepala dari molekul itu sendiri.

Interaksi ion-dipol terinduksi

Merupakan interaksi ion dengan dipol terinduksi. Dipol terinduksi merupakan molekul netral dan menjadi dipol akibat induksi partikel bermuatan yang berada di dekatnya. Ikatan ini relatif lemah karena kepolaran molekul terinduksi relatif kecil daripada dipol permanen.

Interaksi dipol-dipol terinduksi

Molekul dipol dapat membuat molekul netral lain yang bersifat dipol terinduksi sehingga terjadi interaksi dipol-dipol terinduksi dan ikatannya relatif lemah sehingga prosesnya berlangsung secara lambat.Antar aksi dipol terinduksi-dipol terinduksi (gaya london)

Gaya Van der Waals bersifat permanen sehingga lebih kuat dari gaya london. Gaya Van Der Waals terdapat pada senyawa Hidrokarbon seperti CH₄. Perbedaan keelektronegatifan C(2,5) dengan H(2,1) sangat kecil, yaitu 0,4. Senyawa-senyawa yang memiliki ikatan Van Der Waals akan mempunyai titik didih yng sangat rendah, tetapi akan semakin tinggi apabila Mr bertambah karena ikatan akan semakin kuat ${\ce {(C4H10 > C3H8 > C2 H6> CH4)}}$

Karakteristik

Ciri-ciri utama gaya van der Waals adalah:

• lebih lemah dari ikatan kovalen dan ionik normal.
• Gaya Van der Waals bersifat aditif dan tidak dapat dijenuhkan..
• Merupakan gaya jarak pendek dan oleh sebab itu hanya terjadi pada interaksi antar partikel terdekat (bukan semua partikel). Gaya tarik Van der Waals menjadi lebih besar jika antar molekul semakin mendekat.
• Gaya Van der Waals tidak bergantung pada suhu kecuali untuk interaksi dipol-dipol.

Bacaan lanjutan

• . "Identity of the van der Waals Force and the Casimir Effect and the Irrelevance of these Phenomena to Sonoluminescence".
• Dzyaloshinskii, I. D.; Lifshitz, E. M.; Pitaevskii, Lev P. (1961). "Общая теория ван-дер-ваальсовых сил" [Teori umum gaya van der Waals] (PDF). Uspekhi Fizicheskikh Nauk (dalam bahasa Rusia). 73 (381). Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2017-08-09. Diakses tanggal 2020-01-06. 
  • terjemahan Inggris: Dzyaloshinskii, I. D.; Lifshitz, E. M.; Pitaevskii, L. P. (1961). "General theory of van der Waals' forces". Soviet Physics Uspekhi. 4 (2): 153. Bibcode:1961SvPhU...4..153D. doi:10.1070/PU1961v004n02ABEH003330. 
• Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1960). Electrodynamics of Continuous Media. Oxford: Pergamon. hlm. 368–376. 
• Langbein, Dieter (1974). Theory of van der Waals Attraction. Springer Tracts in Modern Physics. 72. New York, Heidelberg: Springer-Verlag. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-29. Diakses tanggal 2022-12-13. 
• Lefers, Mark. "van der Waals dispersion force". Life Science Glossary. Holmgren Lab. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-07-24. Diakses tanggal 2020-01-06. 
• Lifshitz, E. M. (1955). "Russian title is missing" [The Theory of Molecular Attractive Forces between Solids]. Zhurnal Éksperimental'noĭ I Teoreticheskoĭ Fiziki (dalam bahasa Rusia). 29 (1): 94. 
  • terjemahan Inggris: Lifshitz, E. M. (January 1956). "The Theory of Molecular Attractive Forces between Solids" (PDF). Soviet Phys. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2 (1): 73. Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2022-12-13. Diakses tanggal 2022-12-13. 
• "London force animation". Intermolecular Forces. Western Oregon University. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2018-10-18. Diakses tanggal 2020-01-06. 
• Lyklema, J. Fundamentals of Interface and Colloid Science. hlm. 4.43. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-29. Diakses tanggal 2022-12-13. 
• Israelachvili, Jacob N. (1992). Intermolecular and Surface Forces. Academic Press. ISBN 9780123751812. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-07-29. Diakses tanggal 2022-12-13. 

Pranala dalam

• Senese, Fred (1999). "What are van der Waals forces?". Frostburg State University. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2000-04-25. Diakses tanggal 1 March 2010.  An introductory description of the van der Waals force (as a sum of attractive components only)
• "Robert Full: Learning from the gecko's tail". TED. 1 February 2009. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-03-24. Diakses tanggal 5 October 2016.  TED Talk on biomimicry, including applications of van der Waals force.
• Wolff, J. O.; Gorb, S. N. (18 May 2011). "The influence of humidity on the attachment ability of the spider Philodromus dispar (Araneae, Philodromidae)". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 279 (1726): 139–143. doi:10.1098/rspb.2011.0505. PMC 3223641 . PMID 21593034.