Dokumen tersebut membahas tentang gaya antarmolekul dan fenomena transport. Secara singkat, dokumen menjelaskan tiga jenis gaya antarmolekul yaitu gaya dipol-dipol, gaya London, dan ikatan hidrogen, serta mendefinisikan lintasan bebas rata-rata sebagai jarak rata-rata antara tumbukan molekul.

1. GAYA
INTERMOLEKULAR DAN
FENOMENA
TRANSPORT
MUH. SYARIF, S.PD., M.PD

2. Gaya-gaya Intermolekular
Gaya antarmolekul adalah gaya aksi di antara molekul-molekul
yang menimbulkan tarikan antarmolekul dengan berbagai
tingkat kekuatan.
Pada suhu tertentu, kekuatan tarikan antarmolekul menentukan
wujud zat, yaitu gas, cair, atau padat.
Kekuatan gaya antarmolekul lebih lemah dibandingkan ikatan
kovalen maupun ikatan ion.
Ikatan kimia dan gayaantarmolekul memiliki perbedaan
Ikatan kimia merupakan gaya tarik menarik di antara atom-atom
yang berikatan, sedangkan gaya antarmolekul merupakan gaya
tarik menarik di antara molekul

3. Gaya-gaya Intermolekular
Ada tiga jenis gaya antarmolekul, yaitu gaya dipol-dipol, gaya
London, dan ikatan hidrogen.
Gaya dipol-dipol dan gaya London dapat dianggap sebagai
satu jenis gaya, yaitu gaya van der Waals.

4. Gaya-gaya Intermolekular
Sekarang akan kita perlakukan bahwa molekul bukan
sekedar titik geometri dan ada gaya diantara mereka.
Secara skematik:
Pendekatan paling sederhana: molekul merupakan bola
keras elastik.

5. Persamaan Keadaan Van der Waals
Faktor a merupakan koreksi tekanan -> berkaitan dengan
gaya antar molekul.
Faktor b berkaitan dengan ukuran molekul.
Koreksi b terhadap volume bejana V ini mula-mula dibuat
oleh Clausius dengan persamaan:
secara fisis b dapat diartikan sebagai volume yang “tak bisa
ditempati” per-mole.

6. Kalau persamaan dibagi n
Kalau digunakan model bola keras dengan diameter d maka
jarak terdekat antara dua molekul adalah d:
Jadi volume yang tidak dapat ditempati (untuk N molekul):
Kalau ditinjau per-mole N -> NA (bilangan Avogadro), maka

7. Sekarang akan kita tinjau arti fisis a/v2
dari pendekatan teori
molekular:
Van der Waals berasumsi ada gaya atraktif antar molekul.
Karena adanya gaya ini maka tekanan (misal pada dinding)
akan berkurang.
Pengurangan tekanan ini berbanding lurus dengan
jumlah molekul persatuan volume, N/V pada lapisan
dekat dinding dan juga berbanding lurus dengan N/V
untuk lapisan molekul sebelahnya yang “menarik”.
pengurangan tekanan ∝ (N/V)2

8. Karena N = n NA maka dapat ditulis:
Jadi pengurangan tekanan berbanding lurus dengan jadi
atau
Sesuai dengan eksperimen untuk gas CO2, didapat b =
4,2x10-5
m3
/mol dan a = 3,6x10 -3
N m4
/mol2
.

9. Lintasan bebas rata-rata
Molekul memiliki ukuran tertentu dan membuat tumbukan
dengan molekul yang lain.
Pada kajian teori kinetik gas ideal ukuran molekul dianggap
tidak ada atau dianggap titik
Masing-masing lintasan antara tumbukan disebut lintasan bebas

10. Kita akan menghitung panjang rata-rata lintasan bebas tersebut
atau lintasan bebas rata-rata, yang dinyatakan dengan λ.
Untuk perhitungan lintasan bebas rata-rata, kita asumsikan:
a.pada suatu saat semua molekul gas diam kecuali satu
molekul yang selalu bergerak.
b.Molekul yang bergerak memiliki laju
c.Melekul-molekul berbentuk bola dengan jari-jari r.
d.Pada saat tumbukan jarak pusat tumbukan adalah 2r.
e.Molekul yang bertumbukan, satu dianggap membesar menjdi
berjari-jari 2ρ, dan yang lain mengecil menjadi titik.

11. Penampang bola yang membesar yang
menjadi berjejari 2ρ disebut penampang
tumbukan.
Luas penampang tumbukan σ adalah :
jumlah tumbukan dalam volume silinder yang dilewati
molekul adalah :
jumlah tumbukan per satuan waktu, atau frekuensi tumbukan z,
adalah :

12. Jarak rata-rata antara tumbukan atau lintasan bebas rata-rata
sama dengan jarak total yang ditempuh dalam waktu t dibagi
dengan jumlah tumbukan dalam rentang waktu tersebut
Perhitungan lebih lanjut, yakni dengan memperhitungkan
molekul yang diam, kecepatan molekul terdistribusi, menurut
Claussius, jalan bebas rata-rata tersebut diformulasikan
sebaga berikut.

13. Dengan asumsi berlaku distribusi kecepatan Maxwell, maka
jalan bebas rata-rata dapat dinyatakan :
Untuk berkas elektron yang memiliki kondisi yang jauh berbeda
dengan gas, jalan bebas rata-rata dirumuskan sebagai :

14. Jalan bebas rata-rata
Tumbukan akan mengubah kecepatan molekul individual, tetapi
tidak akan mengubah jumlah molekul yang memiliki kecepatan
tertentu.
bila beberapa molekul kehilangan kecepatan tertentu sebagai
hasil tumbukan, molekul yang lain memperoleh kecepatan
yang sama dengan kecepatan molekul yang hilang dalam
tumbukan.
Jika panjang jalan bebas dinyatakan dengan x maka yang
dicari dalam persoalan ini adalah berapa banyaknya molekul
yang memiliki jalan bebas dengan panjang dari x sampai x +
dx.

15. Misalkan pada suatu saat dalam suatu volume terdapat No
molekul,
Masing-masing molekul bertumbukan satu dengan yang lain
Setiap tumbukan mengeluarkan satu molekul dari grup No
Setelah beberapa saat dari permukaan jumlah molekul yang
masih dalam grup adalah N.
Jumlah molekul yang belum bertumbukan dinyatakan dengan N
Bila pengurangan molekul selama pertambahan jalan bebas
sejauh dx adalah dN maka dapat dikatakan besarnya dN
sebanding dengan N dan dx.

16. Pe menyatakan konstanta perbandingan yang disebut dengan
kemungkinan tumbukan yang besarnya tergantung pada kondisi
fisik dari molekul gas.
Tanda minus menyatakan jumlah molekul yang keluar karena
tumbukan

17. Kalau harga N ini dimasukkan dalam persamaan:
dN menyatakan jumlah molekul yang memiliki jalan bebas
dengan panjang dari x sampai (x + dx).
Dengan mengetahui perumusan dN maka λ dapat dihitung
dengan perumusan sebagai berikut.

19. Karena besarnya maka

20. Dari persamaan diperoleh grafik hubungan antara
terhadap

21. Dari persamaan diperoleh grafik hubungan antara
Terhadap X

22. Contoh:
Misalkan sebuah molekul dengan diameter d sebesar 2 x 10-10
m bergerak dengan kecepatan berbeda-beda. pada keadaan
standar, terdapat 3 x 1025
molekul/m3
. Hitunglah lintasan
bebas rata-rata molekul tersebut
Dik: d =2 x 10-10
m
n =3 x 1025
molekul/m3
Dit: λ = …..?

23. Kuis:
Jalan bebas rata-rata atom helium pada keadaan standar
adalah 20 x 10-8
m. Berapakah jari-jari atom helium?

24. Sekian dan Terima Kasih