Penjelasan Polaritas Ikatan dan Momen Dipol, dengan Pemeriksa Gratis
Jawaban singkat: Ikatan bersifat polar jika kedua atomnya berbeda keelektronegatifan. Dengan nilai Pauling, ΔEN di bawah 0,4 adalah kovalen nonpolar, 0,4 hingga 1,7 adalah kovalen polar, dan di atas 1,7 biasanya ionik. Atom yang lebih elektronegatif bermuatan δ−. Molekul bersifat polar jika dipol ikatannya tidak saling meniadakan, yang bergantung pada bentuk VSEPR-nya: H₂O (bengkok) polar dengan 1,85 D, CO₂ (linear) nonpolar. Pemeriksa polaritas ikatan dan dipol MolDraw yang gratis menghitung keduanya.
Polaritas ikatan dan keelektronegatifan
Keelektronegatifan (χ) adalah tarikan sebuah atom terhadap elektron dalam ikatan. Pada skala Pauling, fluorin tertinggi dengan 3,98, lalu oksigen 3,44, klorin 3,16, dan nitrogen 3,04. Karbon 2,55 dan hidrogen 2,20.
Dalam ikatan antara dua atom yang berbeda, elektron lebih sering berada dekat atom yang lebih elektronegatif. Atom itu memperoleh muatan parsial negatif (δ−) dan atom lainnya muatan parsial positif (δ+). Pemisahan muatan ini adalah dipol ikatan.
| ΔEN kurang dari 0,4 | Kovalen nonpolar. Contoh: Cl–Cl (0), C–H (0,35). |
|---|---|
| ΔEN 0,4 hingga 1,7 | Kovalen polar. Contoh: C–O (0,89), H–Cl (0,96), O–H (1,24). |
| ΔEN 1,7 hingga 2,0 | Daerah batas. Sebagian besar buku sekolah menyebut ionik di atas 1,7, sebagian di atas 2,0. H–F (1,78) adalah molekul kovalen. |
| ΔEN di atas 2,0 | Ionik. Contoh: Na–Cl (2,23), K–F (3,16). |
Persen karakter ionik dapat diperkirakan dengan rumus Pauling: % ionik = (1 − e^(−ΔEN²/4)) × 100. ΔEN sebesar 1,7 memberikan sekitar 51% ionik, dan dari situlah batas 1,7 berasal.
Kapan sebuah molekul bersifat polar?
Dipol ikatan adalah vektor. Jumlahkan dengan memakai bentuk 3D molekul:
- Gambar struktur Lewis dan tentukan bentuknya dengan VSEPR.
- Gambar panah dipol pada setiap ikatan polar, menunjuk ke atom δ−.
- Jumlahkan panah-panahnya. Jika saling meniadakan, molekul nonpolar. Jika tidak, molekul polar.
Uji sederhana: molekul bersifat nonpolar jika atom pusat tidak memiliki pasangan elektron bebas dan semua atom luar identik (CO₂, BF₃, CCl₄, PCl₅, SF₆). Dua bentuk dengan pasangan elektron bebas tetap simetris dan nonpolar: linear AX₂E₃ (XeF₂) dan segi empat datar AX₄E₂ (XeF₄). Pasangan elektron bebas pada bentuk lain (NH₃, H₂O, SF₄, ClF₃) atau atom luar yang berbeda (CHCl₃, CH₂Cl₂) menghasilkan dipol total.
Cara memakai pemeriksa polaritas ikatan dan dipol
- Buka pemeriksa polaritas ikatan dan dipol.
- Di Ikatan: dua unsur, pilih Unsur A dan Unsur B, atau tekan contoh seperti H–Cl, C–O, atau Na–Cl. Hasilnya menunjukkan ΔEN, jenis ikatan pada skala warna, atom mana yang δ−, dan % karakter ionik beserta perhitungannya. Tukar A dan B membalik pasangan.
- Beralih ke Molekul: polar atau nonpolar?. Ketik rumus seperti
XeF4atau string SMILES sepertiCl/C=C\Cllalu tekan Periksa polaritas, atau tekan sebuah contoh. - Baca bentuk, geometri elektron, sudut ikatan, jumlah vektor dipol ikatan, dan, jika diketahui, momen dipol terukur dalam debye.
- Gambar menunjukkan δ+ dan δ− pada setiap atom, panah ungu pada setiap ikatan polar, dan panah dipol total berwarna hijau kebiruan jika molekul polar. Ikatan putus-putus mengarah menjauhi Anda.
- Daftar Penalaran menjelaskan setiap langkah, sehingga Anda dapat menyalin logikanya ke dalam jawaban.
Contoh soal
1. Ikatan H–Cl
ΔEN = 3,16 − 2,20 = 0,96, sehingga ikatannya kovalen polar dengan Cl δ− dan H δ+. % ionik = (1 − e^(−0,2304)) × 100 = 20,6%. HCl memiliki momen dipol 1,11 D.
2. Air, H₂O
O memiliki 2 atom terikat dan 2 pasangan elektron bebas: AX₂E₂, bengkok, 104,5°. Setiap ikatan O–H memiliki ΔEN = 1,24 dengan O δ−. Kedua dipol sebagian menunjuk ke arah yang sama, sehingga saling menjumlah. Air bersifat polar, 1,85 D.
3. CCl₄ dan CHCl₃
Keduanya tetrahedral. Pada CCl₄ keempat dipol C–Cl (ΔEN 0,61) saling meniadakan: nonpolar, 0 D. Pada CHCl₃ satu Cl diganti H, sehingga dipol tidak lagi saling meniadakan: polar, 1,04 D.
4. SF₄ dan XeF₄
SF₄ adalah AX₄E, berbentuk jungkat-jungkit: dipol S–F tidak saling meniadakan, sehingga polar (0,63 D). XeF₄ adalah AX₄E₂, segi empat datar dengan dua pasangan elektron bebas saling berseberangan: dipol Xe–F saling meniadakan, sehingga nonpolar.
5. cis- dan trans-1,2-dikloroetena
Keduanya datar. Pada isomer cis, kedua dipol C–Cl menunjuk ke sisi yang sama: polar, 1,90 D. Pada isomer trans, keduanya menunjuk ke arah berlawanan dan saling meniadakan: nonpolar, 0 D. Perbedaan inilah yang membuat titik didih isomer cis (60 °C) lebih tinggi daripada isomer trans (48 °C).
Tabel ringkasan
| H₂O | Bengkok (AX₂E₂): polar, 1,85 D |
|---|---|
| NH₃ | Piramida segitiga (AX₃E): polar, 1,47 D |
| CO₂ | Linear (AX₂): nonpolar, 0 D |
| BF₃ | Segitiga datar (AX₃): nonpolar |
| CCl₄ | Tetrahedral, atom identik: nonpolar |
| CHCl₃, CH₂Cl₂ | Tetrahedral, atom campuran: polar, 1,04 D dan 1,60 D |
| SO₂ | Bengkok (AX₂E): polar, 1,63 D |
| SF₄ | Jungkat-jungkit (AX₄E): polar, 0,63 D |
| XeF₄ | Segi empat datar (AX₄E₂): nonpolar |
| PCl₅ | Bipiramida segitiga (AX₅): nonpolar |
Kesalahan umum
- Menganggap ikatan polar selalu menghasilkan molekul polar. Simetri dapat meniadakannya.
- Menilai bentuk dari gambar datar. CH₂Cl₂ yang digambar sebagai tanda silang datar tampak simetris, padahal tetrahedral dan polar.
- Melupakan pasangan elektron bebas pada atom pusat, yang mengubah bentuk.
- Mengarahkan panah dipol ke atom δ+.
- Menganggap 0,4 dan 1,7 sebagai batas tegas. Karakter ikatan berubah secara bertahap seiring ΔEN.
- Menyebut setiap senyawa dengan ΔEN di atas 1,7 sebagai ionik. H–F adalah molekul kovalen; ikatan antara dua nonlogam tetap kovalen.
Tips ujian (JEE, NEET, AP, A-level)
- Selalu sebutkan bentuknya terlebih dahulu, lalu apakah dipol saling meniadakan.
- JEE dan NEET sering menanyakan urutan momen dipol, misalnya NH₃ (1,47 D) > NF₃ (0,24 D): pada NH₃ pasangan elektron bebas dan dipol ikatan menunjuk ke arah yang sama, pada NF₃ keduanya berlawanan.
- AP Chemistry mengaitkan polaritas dengan gaya antarmolekul: molekul polar memiliki gaya dipol–dipol dan biasanya titik didih lebih tinggi.
- Jawaban A-level tentang isomer cis/trans harus menyebutkan bahwa isomer trans nonpolar karena dipol C–Cl saling meniadakan.
- Tuliskan ΔEN dengan dua angka desimal memakai nilai Pauling dari buku data Anda.
Tanya jawab
Selisih keelektronegatifan berapa yang membuat ikatan menjadi polar?
Dengan nilai Pauling, selisih 0,4 atau lebih membuat ikatan menjadi kovalen polar. Di bawah 0,4 ikatan dianggap nonpolar. Di atas sekitar 1,7 ikatan biasanya disebut ionik, meskipun beberapa buku teks memakai 2,0.
Apa itu momen dipol?
Momen dipol mengukur seberapa jauh pusat muatan positif dan negatif sebuah molekul terpisah. Nilainya sama dengan muatan dikali jarak dan dinyatakan dalam debye (D). Air memiliki 1,85 D; CO2 memiliki 0 D.
Ke arah mana panah dipol menunjuk?
Dalam kimia, panah menunjuk ke atom yang lebih elektronegatif, yaitu ujung δ−, dan memiliki tanda silang kecil di ujung δ+. Fisika memakai arah sebaliknya untuk vektor dipol.
Bisakah molekul dengan ikatan polar bersifat nonpolar?
Bisa. Jika dipol ikatan tersusun simetris, dipol-dipol itu saling meniadakan. CO2 (linear), BF3 (segitiga datar), CCl4 (tetrahedral), PCl5, dan SF6 semuanya memiliki ikatan polar tetapi tidak memiliki dipol total.
Mengapa NH3 polar tetapi BF3 nonpolar?
NH3 memiliki pasangan elektron bebas pada N, yang membuatnya berbentuk piramida segitiga, sehingga dipol N–H tidak saling meniadakan. BF3 tidak memiliki pasangan elektron bebas pada B dan berbentuk segitiga datar, sehingga ketiga dipol B–F saling meniadakan.
Mengapa SO2 polar tetapi CO2 nonpolar?
SO2 memiliki pasangan elektron bebas pada belerang dan berbentuk bengkok (sekitar 119°), sehingga dipol S=O dijumlahkan menjadi 1,63 D. CO2 tidak memiliki pasangan elektron bebas pada karbon dan berbentuk linear, sehingga kedua dipol C=O saling meniadakan.
Berapa % karakter ionik HCl?
Dengan rumus Pauling dan ΔEN = 0,96: % ionik = (1 − e^(−0,96²/4)) × 100 = (1 − e^(−0,23)) × 100 = 20,6%. Berdasarkan momen dipol terukurnya, HCl sekitar 18% ionik, jadi perkiraannya cukup dekat.