Ikatan Hidrogen

Ikatan Hidrogen adalah gaya tarik antar molekul yang terjadi antara atom hidrogen yang terikat dengan atom sangat elektronegatif dan pasangan elektron bebas dari atom sangat elektronegatif lainnya.

Kali ini, kita akan membahas mengenai pembelajaran kimia kelas X yaitu materi ikatan hidrogen.

Semua meteri mengenai ikatan ini akan di bahas secara lengkap dan jelas. Di mulai dari pengertian, penjelasan ikatan, contoh soal dan pembahasan.

Jadi, jangan sampai Anda terlewat dari materi per materi. Pahami dan amati baik-baik ya supaya paham dan mengerti dengan baik.

Pengertian

Di dalam ilmu kimia, ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antar molekul antar dipol-dipol yang terjadi antara dua muatan 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.

Di dalam makro molekul 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 ini terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau F yang memiliki pasangan elektron bebas (lone pair electron).

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⁻¹) hingga tinggi (>155 kJ mol⁻¹).

Kekuatan ikatan ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan yang terbentuk.

Ikatan hidrogen mempengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air, terjadi dua ikatan pada tiap molekulnya.

Akibatnya, jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar.

Sehingga, titik didih air lebih tinggi daripada asam florida. Ikatan ini sangat berpengaruh terhadap spektroskopi.

Contoh nyatanya adalah pada spektroskopo inframerah, di  mana adanya ikatan hidrogen akan memperlebar stretching.

Ikatan Hidrogen dan Sifat Fisis

Sifat fisis seperti titik lebur dan titik didih sangat dipengaruhi oleh gaya interakasi antar-molekul.

Adanya ikatan hidrogen sebagai gaya interaksi antar-molekul yang paling kuat memberikan pengaruh yang signifikan pada titik didih beberapa senyawa hidrida biner.

Dari unsur-unsur golongan IVA hingga VIIA. Berikut grafik yang menunjukkan titik didih dari senyawa-senyawa biner hidrogen dan unsur golongan IVA hingga VIIA.

Titik didih dari senyawa hidrida unsur golongan IVA (CH4, SiH4, GeH4, dan SnH4, seluruhnya nonpolar) meningkat dari atas ke bawah golongan (dari C ke Sn).

Hal ini dapat dimengerti sebagai akibat dari adanya polarisabilitas dan gaya dispersi London secara umum meningkat seiring dengan bertambahnya massa molekul.

Senyawa-senyawa hidrida dari golongan VA, VIA, dan VIIA secara umum juga mengikuti pola kenaikan titik didih yang sama.

Namun, khusus untuk senyawa NH3, H2O, dan HF titik didihnya jauh lebih tinggi dari yang diperkirakan.

Ikatan Hidrogen Pada Air

Pada air, satu molekul air dapat berikatan hidrogen dengan empat molekul air lain di sekitarnya dalam susunan tetrahedral (seperti pada gambar a).

Pada es, molekul air berikatan hidrogen dalam struktur susunan yang kaku namun lebih terbuka.

Struktur yang lebih terbuka (berongga) pada es (seperti pada gambar b) mengakibatkan es memiliki densitas (massa jenis) yang lebih kecil.

Ketika es melebur, sebagian ikatan hidrogen putus. Hal ini mengakibatkan molekul air dapat tersusun lebih rapat sehingga densitasnya meningkat (seperti gambar c).

Bisa dikatakan, jumlah molekul H2O per satuan volume dalam wujud cair lebih banyak dibanding dalam wujud padat.

Seiring air es dipanaskan di atas titik lebur, pemutusan ikatan hidrogen terus berlanjut sehingga molekul air menjadi semakin tersusun rapat dan densitas air semakin meningkat.

Air dalam wujud cair akan mencapai densitas maksimum pada suhu 3,98ºC.

Di atas suhu tersebut, air berperilaku “normal” seperti zat-zat yang lain, pada umumnya sebagaimana densitas menurun seiring dengan kenaikan suhu.

Sifat anomali air ini berperan dalam beberapa fenomena-fenomena yang terjadi di bumi, misalnya seperti gunung es yang mengapung di atas perairan dan meledaknya pipa air pada musim salju.

Ledakan pipa air bisa terjadi apabila pendinginan terjadi secara mendadak sebagaimana air yang membeku menjadi es mengalami pemuaian.

Dalam peristiwa es yang mengapung pada perairan yang membeku di musim salju, mengapungnya bongkahan es akan menghambat pembekuan air lebih lanjut sehingga makhluk hidup di perairan tetap hidup.

Tanpa adanya sifat anomali air oleh karena adanya ikatan ini, perairan akan membeku dari dasar hingga ke permukaan.

Tentunya, ini akan mengakibatkan makhluk hidup di perairan tersebut terancam tidak dapat bertahan hidup selama musim salju.

Ikatan Hidrogen Pada Makhluk Hidup

Reaksi-reaksi kimia pada tubuh makhluk hidup melibatkan senyawa-senyawa dengan struktur kompleks, seperti protein dan DNA.

Diaman, dalam reaksi tersebut ikatan tertentu harus dapat dengan mudah diputuskan dan dibentuk kembali.

Ikatan hidro merupakan ikatan yang energinya pas dalam memungkinkan hal tersebut.

Energi ikatan hidro paling besar di antara gaya interaksi antar-molekul lainnya, dan energinya relatif jauh lebih kecil dibanding ikatan kimia intramolekul seperti ikatan kovalen dan ikatan ionik.

Bentuk dari suatu molekul protein sangat dipengaruhi oleh ikatan hidro; jika ada ikatan yang putus, molekul protein dapat kehilangan fungsinya.

Ikatan ini juga memiliki peran penting dalam mengikatkan kedua untai molekul DNA membentuk heliks ganda.

Ikatan hidro yang tidak terlalu kuat ini dapat mempertahankan struktur rantai ganda DNA namun juga dapat dengan mudah diputuskan pada proses replikasi DNA dalam pembelahan sel.

Bukti Adanya Ikatan Hidrogen

Bukti adanya ikatan hidrogen yakni adanya peran ikatan ini yang mana cukup signifikan. Perbandingan sifat fisik titik didih abnormal dari senyawa-senyawa NH₃, HF, H₂O.

Kekuatan ikatan hidro dalam molekul-molekul secara berurutan adalah H₂O > HF > NH₃.

Penyimpanan titik didih N₃H, HF, H₂O dalam hubungan dengan titik didih senyawa kovalen hibrida dari unsur dalam golongan yang sama menunjukan peran ikatan yang sangat jelas, seperti berikut:

Dari studi grafik diatas, bahwa dalam es setiap atom oksigen di kelilingi oleh empat atom-atom oksigen yang lain.

Secara tetrahedral dan keempat atom-atom hidro terletak antara atom-atom oksigen sekalipun tidak tepat di tengahnya.

Jadi, setiap atom O mengikat dua atom H. Dengan jarak yang sama ~1,01 A dan dua tom H yang lain.

Dengan jarak yang lebih panjang, ~1,75 A, sebagai ikatan hidrogen. Jadi jarak O-O ~2,76 A.

Struktur es ini terbuka dan distribusi ikatan hidrogen terputus sehingga struktur es tidak lagi dapat dipertahankan dan berakibat naiknya densitas air.

Contoh Soal dan Pembahasan

Tentukan senyawa manakah yang molekulnya dapat membentuk ikatan hidrogen!

1. CHCl₃
2. CH₃OH
3. CH₃F
4. CH₃NH₂
5. CH₃OCH₃

Pembahasan:

Ikatan hidrogen hanya dapat terbentuk di antara atom elektronegatif N, O, atau F yang memiliki pasangan elektron bebas dan atom H yang berikatan dengan atom elektronegatif N, O, atau F.

Senyawa yang molekul-molekulnya dapat berikatan hidrogen harus memiliki atom N, O, atau F yang berikatan langsung dengan H (ikatan N—H, O—H, atau F—H).

1. CHCl₃
   Tidak dapat (membentuk ikatan hidro) karena tidak memiliki atom N, O, atau F.
2. CH₃OH
   Dapat, terdapat atom O dan atom H yang saling berikatan (ikatan O—H).
3. CH₃F
   Tidak dapat, karena hanya terdapat atom F yang berikatan langsung dengan atom C (ikatan C—F) , bukan ikatan F—H.
4. CH₃NH₂
   Dapat, karena terdapat atom N dan H yang saling berikatan (ikatan N—H).
5. CH₃OCH₃
   Tidak dapat, karena hanya terdapat atom O yang berikatan langsung dengan atom C (ikatan C—O), bukan ikatan O—H.

Demikian dari kami mengenai materi ikatan hidrogen, mungkin dapat dijadikan acuan sebagai makalah ikatan hidrogen beserta contoh soal dan pembahasannya.

Apabila terdapat kekurangan dalam penyampaian, kami mohon maaf dan silakan mengkritik atau mengajukan pertanyaan pada kolom komentar di bawah.

Terimakasih telah berkunjung ke theinsidemag.com dan semoga materi kali ini dapat bermanfaat bagi pembelajaran selanjutnya. Salam sukses!

Referensi:

https:// id.wikipedia.org/wiki/Ikatan_hidrogen
https:// www.studiobelajar.com/ikatan-hidrogen/
https:// bisakimia.com/2018/11/14/ikatan-hidrogen/

Originally posted 2022-05-31 14:27:16.