Rahasia Titik Didih & Gaya London

Apa yang Putus Saat Mendidih?

Pernahkah kamu merebus air sampai mendidih dan melihat uap mengepul dari panci? Kalau kita bisa melihat menggunakan kacamata super-mikroskopis, apakah uap air itu adalah gas hidrogen dan oksigen yang sudah terpisah?

Tentu saja tidak! Uap air tetaplah $\text{H}_2\text{O}$. Saat suatu zat berubah wujud dari cair menjadi gas (mendidih), bukan molekulnya yang hancur, melainkan jarak antar-molekulnya yang menjauh. Di sinilah kita harus membedakan dua jenis "tarikan" dalam kimia: ikatan di dalam molekul dan gaya tarik antar-molekul.

Bayangkan sebuah molekul sebagai sebuah rumah. Ikatan kovalen (ikatan intramolekul) adalah rangka baja dan semen yang membangun rumah tersebut—sangat kuat dan susah dihancurkan. Sedangkan gaya antarmolekul adalah jalanan aspal yang menghubungkan rumahmu dengan rumah tetangga—jauh lebih lemah dan mudah diputus.

Molekul Simetris yang 'Magnetis'

Sekarang kita tahu bahwa titik didih bergantung pada gaya lengket antar-molekul. Tapi tunggu dulu, senyawa seperti metana ($\text{CH}_4$) atau silana ($\text{SiH}_4$) itu bentuknya sangat simetris (tetrahedral). Karena simetris, muatan listriknya tersebar merata. Mereka adalah molekul nonpolar—tidak punya kutub positif atau negatif permanen bak magnet. Kalau tidak ada "magnet", kok mereka bisa tarik-menarik dan berkumpul menjadi cairan?

Rahasianya ada pada kelakuan elektron. Elektron itu tidak pernah diam, mereka selalu bergerak acak mengelilingi inti atom dengan kecepatan sangat tinggi.

Sama seperti itu, ada momen super singkat di mana awan elektron di dalam molekul nonpolar mendadak "berat sebelah". Sisi yang kelebihan elektron menjadi sedikit negatif ($\delta-$), dan sisi sebaliknya menjadi sedikit positif ($\delta+$). Inilah yang disebut dipol sesaat (magnet sementara). Magnet dadakan ini kemudian memicu molekul di sebelahnya untuk ikut-ikutan membentuk kutub (dipol terimbas). Tarik-menarik antara magnet-magnet sementara inilah yang kita sebut sebagai Gaya dispersi London.

Polarisabilitas: Seberapa 'Mleyot' Awanmu?

Karena gaya London bergantung pada awan elektron yang "berat sebelah", seberapa kuat gaya ini sangat ditentukan oleh satu sifat penting: polarisabilitas. Kata ini kedengarannya rumit, tapi intinya sederhana saja. Polarisabilitas adalah ukuran seberapa mudah awan elektron suatu molekul itu "mleyot" atau berubah bentuk ketika ada pengaruh dari luar.

Mari kita bandingkan molekul metana ($\text{CH}_4$) dengan stanana ($\text{SnH}_4$). Metana ada di bagian atas golongan IVA; ukurannya sangat kecil dan jumlah elektronnya sedikit. Karena elektronnya sedikit dan dekat dengan inti atom (yang bermuatan positif), elektron-elektron ini dipegang dengan sangat kuat.

Sebaliknya, stanana berada jauh di bawah golongan IVA. Atom pusatnya besar, ukurannya raksasa, dan punya jumlah elektron yang jauh lebih banyak. Elektron terluarnya berada sangat jauh dari tarikan inti atom, sehingga ikatannya longgar.

Semakin mudah awan elektron berubah bentuk (polarisabilitas tinggi), semakin mudah elektron berkumpul di satu sisi, dan semakin kuat kutub magnet sementara yang dihasilkan!