Anda mungkin telah memperhatikan bahwa zat yang berbeda memiliki titik didih yang sangat bervariasi. Etanol, misalnya, mendidih pada suhu yang lebih rendah daripada air. Propana adalah hidrokarbon dan gas, sedangkan bensin, campuran hidrokarbon, adalah cairan pada suhu yang sama. Anda dapat merasionalisasi atau menjelaskan perbedaan ini dengan memikirkan struktur setiap molekul. Dalam prosesnya, Anda akan mendapatkan beberapa wawasan baru tentang kimia sehari-hari.
Pikirkan tentang apa yang menyatukan molekul-molekul dalam zat padat atau cair. Mereka semua memiliki energi -- dalam benda padat, mereka bergetar atau berosilasi dan dalam cairan mereka bergerak satu sama lain. Jadi mengapa mereka tidak terbang terpisah seperti molekul dalam gas? Bukan hanya karena mereka mengalami tekanan dari udara di sekitarnya. Jelas, gaya antarmolekul menahan mereka bersama-sama.
Ingatlah bahwa ketika molekul dalam cairan terlepas dari gaya yang menahannya dan melepaskan diri, mereka membentuk gas. Tetapi Anda juga tahu bahwa mengatasi gaya antarmolekul itu membutuhkan energi. Akibatnya, semakin banyak molekul energi kinetik dalam cairan itu -- semakin tinggi suhunya, dengan kata lain - semakin banyak molekul yang bisa lepas dan semakin cepat cairan menguap.
Saat Anda terus menaikkan suhu, Anda akhirnya akan mencapai titik di mana gelembung uap mulai terbentuk di bawah permukaan cairan; dengan kata lain, mulai mendidih. Semakin kuat gaya antarmolekul dalam cairan, semakin banyak panas yang dibutuhkan, dan semakin tinggi titik didihnya.
Ingatlah bahwa semua molekul mengalami gaya tarik antarmolekul yang lemah yang disebut gaya dispersi London. Molekul yang lebih besar mengalami gaya dispersi London yang lebih kuat, dan molekul berbentuk batang mengalami gaya dispersi London yang lebih kuat daripada molekul bola. Propana (C3H8), misalnya, adalah gas pada suhu kamar, sedangkan heksana (C6H14) adalah cairan - keduanya terbuat dari karbon dan hidrogen, tetapi heksana adalah molekul yang lebih besar dan mengalami dispersi London yang lebih kuat pasukan.
Ingatlah bahwa beberapa molekul bersifat polar, artinya mereka memiliki muatan negatif parsial di satu wilayah dan muatan positif parsial di wilayah lain. Molekul-molekul ini tertarik lemah satu sama lain, dan gaya tarik semacam ini sedikit lebih kuat daripada gaya dispersi London. Jika semuanya tetap sama, molekul yang lebih polar akan memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada yang lebih nonpolar. o-dichlorobenzene, misalnya, bersifat polar sedangkan p-dichlorobenzene, yang memiliki jumlah atom klorin, karbon, dan hidrogen yang sama, bersifat nonpolar. Akibatnya, o-dichlorobenzene memiliki titik didih 180 derajat Celcius, sedangkan p-dichlorobenzene mendidih pada 174 derajat Celcius.
Ingat bahwa molekul di mana hidrogen terikat pada nitrogen, fluor, atau oksigen dapat membentuk interaksi yang disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen jauh lebih kuat daripada gaya dispersi London atau daya tarik antar molekul polar; di mana mereka hadir, mereka mendominasi dan meningkatkan titik didih secara substansial.
Ambil air misalnya. Air adalah molekul yang sangat kecil, sehingga gaya Londonnya lemah. Karena setiap molekul air dapat membentuk dua ikatan hidrogen, air memiliki titik didih yang relatif tinggi yaitu 100 derajat Celcius. Etanol adalah molekul yang lebih besar daripada air dan mengalami gaya dispersi London yang lebih kuat; karena hanya memiliki satu atom hidrogen yang tersedia untuk ikatan hidrogen, bagaimanapun, ia membentuk ikatan hidrogen lebih sedikit. Kekuatan London yang lebih besar tidak cukup untuk membuat perbedaan, dan etanol memiliki titik didih yang lebih rendah daripada air.
Ingat bahwa ion memiliki muatan positif atau negatif, sehingga tertarik ke arah ion dengan muatan yang berlawanan. Daya tarik antara dua ion dengan muatan yang berlawanan sangat kuat -- bahkan jauh lebih kuat daripada ikatan hidrogen. Daya tarik ion-ion inilah yang menyatukan kristal garam. Anda mungkin belum pernah mencoba merebus air garam, yang merupakan hal yang baik karena garam mendidih pada suhu lebih dari 1.400 derajat Celcius.
Urutkan gaya interionik dan antarmolekul dalam urutan kekuatan, sebagai berikut:
Ion-ion (tarik antar ion) Ikatan hidrogen Ion-dipol (ion yang tertarik ke molekul polar) Dipol-dipol (dua molekul polar saling tarik menarik) Gaya dispersi London
Perhatikan bahwa kekuatan gaya antara molekul dalam cairan atau padatan adalah jumlah dari interaksi yang berbeda yang mereka alami.