Ikatan Hidrogen

Penulis : Fathur Rachman FMIPA Kimia UI 2018

Pengertian Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen adalah ikatan yang dapat menghasilkan pembentukan interaksi dipol-dipol antara atom hidrogen dan atom elektronegatif (N,O,F). Ikatan hidrogen akan lebih kuat jika dibandingkan dengan gaya dipol-dipol normal dan dispersi. Namun, akan lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen atau ionik.

Kekuatan ikatan hidrogen ditentukan oleh interaksi coulombic antara pasangan elektron elektronegatif dan inti hidrogen.

Pengaruh Ikatan Hidrogen Terhadap Titik Didih

Biasanya, titik didih dari senyawa yang mengandung unsur dalam periodik yang sama akan meningkat dengan meningkatnya massa molar. Peningkatan titik didih ini disebabkan oleh peningkatan gaya dispersi untuk molekul dengan lebih banyak elektron.

Senyawa yang memiliki ikatan hidrogen menunjukkan titik leleh dan titik didih tinggi yang tidak normal. Titik leleh dan titik didih tinggi dari senyawa yang mengandung ikatan hidrogen ini disebabkan oleh kenyataan bahwa dibutuhkan energi ekstra untuk memutus ikatan ini.

Senyawa-senyawa hidrogen golongan 4A mengikuti tren ini, seperti yang diperlihatkan oleh gambar diatas.

Senyawa yang memiliki berat molekul paling kecil yaitu CH₄, memiliki titik didih terendah, dan senyawa yang memiliki berat molekul paling tinggi yaitu SnH₄, memiliki titik didih tertinggi .

Namun, senyawa hidrogen dari unsur-unsur dalam Grup 5A, 6A, dan 7A tidak mengikuti tren ini. Pada golongan tersebut, senyawa yang paling ringan (NH₃, H₂O, dan HF) memiliki titik didih tertinggi, bertentangan dengan aturan pada tabel periodik yaitu semakin meningkatnya massa molar maka titik didihnya akan semakin tinggi, jelas berbeda dengan golongan 4A

Hal ini berarti bahwa ada interaksi antarmolekul yang lebih kuat pada senyawa NH₃, H₂O, dan HF. Dibandingkan dengan molekul lain dalam golongan yang sama. Sehingga menyebabkan titik didih pada NH₃, H₂O dan HF lebih tinggi dari pada senyawa lainnya. Interaksi yang kuat tersebut tidak lain disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen pada senyawa NH₃, H₂O dan HF.

Fakta Beberapa Senyawa Tentang Ikatan Hidrogen

1. H₂O adalah cairan sedangkan H₂S, H₂Se dan H₂Te semuanya adalah gas pada suhu kamar. Dalam air, ikatan hidrogen menyebabkan keterkaitan dalam molekul air yang menghasilkan titik didih air lebih dari pada senyawa lain.
2. Amonia memiliki titik didih lebih tinggi daripada PH₃ karena ada ikatan hidrogen pada NH₃ tetapi tidak pada PH₃.
3. Etanol memiliki titik didih lebih tinggi daripada dietil eter karena ada ikatan hidrogen dalam etanol sedangkan pada dietil eter tidak.

Efek Ikatan Hidrogen Pada Unsur

Asosiasi

Molekul asam karboksilat ada sebagai dimer karena ikatan hidrogen. Massa molekuler dari senyawa tersebut ditemukan dua kali lipat dari yang dihitung dari formula sederhananya.

Disosiasi

Dalam larutan air, HF terdisosiasi dan menghasilkan ion difluorida, bukan ion fluorida. Ini disebabkan karena adanya ikatan hidrogen pada HF. Sementara pada senyawa HCl, HBr, HI tidak membentuk ikatan hidrogen. Ini menjelaskan tidak adanya senyawa seperti KHCl₂, KHBr₂, KHI₂.

Tipe Ikatan Hidrogen

Terdapat dua tipe ikatan hidrogen, yaitu ikatan hidrogen antarmolekul dan ikatan hidrogen intermolekul.

Ikatan Hidrogen Antarmolekul

Ketika ikatan hidrogen terjadi antara molekul yang berbeda dari senyawa yang sama atau berbeda, itu disebut ikatan hidrogen antar molekul.

Misalnya ikatan hidrogen dalam air, alkohol, amonia dll

Ikatan Hidrogen Intermolekul

Ikatan hidrogen antarmolekul terjadi antara molekul yang terpisah dalam suatu zat. Mereka dapat terjadi di antara sejumlah molekul seperti donor dan akseptor hidrogen berada dalam posisi di mana mereka dapat berinteraksi. Misalnya, ikatan hidrogen antar molekul dapat terjadi antara molekul NH₃ saja, antara molekul H₂O saja, atau antara NH₃ dan molekul H₂O.

Ikatan terbentuk antara atom hidrogen dari satu kelompok dengan atom yang lebih elektronegatif dari kelompok lain.

Ikatan Hidrogen Simetri

Ini adalah jenis ikatan hidrogen khusus di mana proton biasanya ditempatkan di tengah antara dua atom yang identik. Kekuatan ikatan antara masing-masing atom adalah sama. Ikatan hidrogen simetris adalah jenis ikatan three-centre four-electron bond. Ikatan ini juga jauh lebih kuat dibandingkan dengan ikatan hidrogen “normal” dan kekuatannya hampir mirip dengan ikatan kovalen.

Tingkat Kekuatan Ikatan Hidrogen

Sebagai contoh, fluorin lebih elektronegatif daripada oksigen, dan seperti yang kita harapkan bahwa seharusnya ikatan hidrogen yang lebih kuat ada di HF dalam fase cair daripada di H₂O dalam fase cair.

Molekul HF membentuk rantai zigzag:

Namun pada kenyataanya titik didih HF lebih rendah dari air karena masing-masing H₂O ambil bagianempat ikatan hidrogen antar molekul. Hal itu menyebabkan kekuatan ikatan molekul bersama-sama lebih kuat di H₂O daripada di HF.

Titik didih HF lebih rendah dari air karena masing-masing H2O dapat membentuk empat ikatan hidrogen sedangkan HF hanya dua. Karena itu, kekuatan interaksi molekul secara bersama-sama lebih kuat di H2O daripada di HF.

Sifat Senyawa Yang memiliki Ikatan Hidrogen

1. Kelarutan: Alkohol yang lebih rendah larut dalam air karena ikatan hidrogen yang dapat terjadi antara molekul air dan alkohol.
2. Volatilitas: Karena senyawa yang memiliki ikatan hidrogen memiliki titik didih yang lebih tinggi, maka mereka lebih tidak mudah menguap.
3. Viskositas dan tegangan permukaan: Zat yang mengandung ikatan hidrogen ada sebagai molekul terkait. Jadi aliran mereka menjadi relatif sulit. Mereka memiliki viskositas yang lebih tinggi dan tegangan permukaan yang tinggi.

Contoh Ikatan Hidrogen

Ikatan Hidrogen Dalam Air

Molekul air mengandung atom oksigen yang sangat elektronegatif yang terhubung dengan atom hidrogen. Atom oksigen menarik pasangan elektron yang dibagi lebih banyak dan ujung molekul ini menjadi negatif sedangkan atom hidrogen menjadi positif.

Ikatan Hidrogen Dalam Hidrogen Fluorida

Fluor yang memiliki nilai elektronegativitas tertinggi membentuk ikatan hidrogen terkuat

Ikatan Hidrogen Dalam Molekul Organik yang Mengandung Nitrogen

Ikatan hidrogen juga terjadi pada molekul organik yang mengandung gugus N-H dengan cara yang sama seperti yang terjadi pada amonia. Contohnya terdapat pada molekul sederhana seperti CH₃NH₂ (metilamin) hingga molekul besar seperti protein dan DNA.

Dua untai heliks ganda yang terkenal dalam DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara atom hidrogen yang terikat pada nitrogen pada satu untai, dan pasangan elektron bebas pada nitrogen lain atau oksigen pada untai lainnya.

Ikatan Hidrogen Pada Alkohol

Alkohol adalah molekul organik yang mengandung gugus -OH. Setiap molekul yang memiliki atom hidrogen yang terikat langsung ke oksigen atau nitrogen mampu membentuk ikatan hidrogen. Molekul seperti itu akan selalu memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada molekul dengan ukuran yang sama yang tidak memiliki gugus -O-H atau -N-H. Ikatan hidrogen membuat molekul “lengket”, dan lebih banyak panas diperlukan untuk memisahkannya.

Pertanyaan Umum

Daftar Pustaka

1. Chang, Raymond. 2010. Chemistry 10th Edition. Mc-GrawHill : New York.

2. Whitten, dkk. General Chemistry 7th Edition. Thomson: Brooks Cole : Forest Lodge Rd Pacific Grove CA 93950.

3. https://chem.libretexts.org/ diakses pada 13-05-2020 pada pukul 20.00 WIB.

Baca juga

• Termokimia
• Asam amino
• Laju reaksi