2_interaksi lemah dalam lingkungan berpelarut air_2013
TRANSCRIPT
![Page 1: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/1.jpg)
I N T E R A K S I L E M A H
D A L A M
L I N G K U N G A N
B E R P E L A R U T A I R
N y i M e k a r S a p t a r i n i
![Page 2: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/2.jpg)
T i p e i n t e r a k s i
n o n - k o v a l e n
![Page 3: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/3.jpg)
Sifat interaksi nonkovalen
� Memerlukan energi lebih kecil
untuk diputuskan dibanding ikatan
kovalen.
� Diperlukan untuk menjaga struktur
tiga dimensi makromolekul dantiga dimensi makromolekul dan
untuk menstabilkan asosiasi
spesifik antar makromolekul.
![Page 4: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/4.jpg)
Charge-charge interactions
1 2
2
Vakum:
q qF k
r====
1 2
2
1 2
Dalam medium:
Energi interaksi:
q qF k
r
q qU k
r
εεεε
εεεε
====
====εεεε ( a i r ) = 8 0
εεεε ( o r g a n i k ) = 1 – 1 0
![Page 5: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/5.jpg)
Ion-dipol interactions
r
q + q - Z +
2
ZU
r
µµµµ
εεεε
±±±±
====
![Page 6: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/6.jpg)
Dipole-dipole interactions
S i d e b y s i d e :
rµµµµ 1 µµµµ 2
µ µµ µµ µµ µ++++
A l i g n e d :
µµµµ 1
µµµµ
r
µµµµ 1
µµµµ
r
1 2
3U
r
µ µµ µµ µµ µεεεε
++++====
rµµµµ 1 µµµµ 2
1 2
3U
r
µ µµ µµ µµ µεεεε
−−−−====
µµµµ 2
1 2
3
2U
r
µ µµ µµ µµ µεεεε
−−−−====
µµµµ 2
1 2
3
2U
r
µ µµ µµ µµ µεεεε
++++====
![Page 7: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/8.jpg)
Interaksi van der Waals
� Molekul/atom nonpolar apabila berdekatan dengan ion, atau dipolpermanen dapat mengalami induksi menjadi dipol.
� Tanpa ada induksipun distribusi elektron terkadang tidak meratasehingga terbentuk dipol sesaat.
� Gaya tarik menarik antar dipol sesaat ini disebut gaya dispersiLondon.London.
![Page 9: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/9.jpg)
Kekuatan gaya interaksi London
� Besarnya energi potensial tarik-menarik dispersi London tgt padaelektron yang dapat dipolarisasi dari atom-atom yang berinteraksi.
1 23IU
α αα αα αα α= −= −= −= −
kU = −= −= −= − m = 5 d a n 1 2
� I adalah energi ionisasi, α 1, α 2 adalah polarisabilitas dari tiap atom yang berinteraksi.
� Semakin dekat jarak antar atom semakin besar energi potensialtarik-menariknya. Tetapi apabila terlalu dekat, akan terjadi tolak-menolak antar awan elektron dari dua atom yang berinteraksi.
1 2
6
3
4L
IU
r
α αα αα αα α= −= −= −= − R m
Ur
= −= −= −= − m = 5 d a n 1 2
![Page 10: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/10.jpg)
Energi van der Waals• Energi van der Waals =
penjumlahan gaya tarik-menarikantar atom (gaya dispersi London) dengan gaya tolak menolak antaratom.
Jari-jari van derWaals (rvdw) adalahjari-jari dimana total gaya pada dua atom sama dengan nol.
6vdw m
A BU
r r= −= −= −= −
• A dan B = tetapan gaya tolakdan gaya tarik, nilainya khasuntuk setiap pasangan interaksi .
sama dengan nol.
![Page 11: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/11.jpg)
Jari-jari van der Waals
T i p e a t o m R v d w
( n m )
H ( a r o m a t i k ) 0 , 1 0
H ( a l i f a t i k )
O
N
C
S
0 , 1 2
0 , 1 5
0 , 1 6
0 , 1 7
0 , 1 8
![Page 12: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/12.jpg)
Koefisien tolak menolak (A) dan tarik menarik (B) pd
persamaan potensial Lennard-Jones
![Page 13: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/13.jpg)
Jari-jari van der Waals dan Kovalen
![Page 14: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/14.jpg)
Donor dan aseptor ikatan hidrogen
![Page 15: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/15.jpg)
Energi potensial ikatan hidrogen
� Energi potensial ikatanhidrogen (UHB)
C DU = −= −= −= −
� Tetapan C dan Dspesifik untuk pasangandonor dan aseptor
12 6HB
C DU
r r= −= −= −= −
![Page 16: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/16.jpg)
Orientasi menentukan kekuatan ikatan
hidrogen
N
H
ω θ
D o n
2 4
Don...H...Acc H...Acc LP12 10
H...Acc H...Acc
cos cosHB
A CU
r rθ ωθ ωθ ωθ ω −−−−
= −= −= −= −
O
ω θ
A c c
![Page 17: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/17.jpg)
P E R A N A N M O L E K U L
A I R D A L A M P R O S E S
B I O L O G I
![Page 18: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/18.jpg)
S t r u k t u r a i r
H y d r o g e n b o n d n e t w o r k o f w a t e r s
![Page 19: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/19.jpg)
S i f a t f i s i k a a i r
![Page 20: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/20.jpg)
Struktur Es
• Dalam keadaanmembeku, molekul air membentuk maksimum 4 ikatan hidrogen, sehinggatercipta kisi kristal yang teratur.
• Dalam keadaan cair, • Dalam keadaan cair, jumlah ikatan hidrogenrata-rata adalah 3,4.
![Page 21: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/21.jpg)
Interaksi molekul air dengan zat terlarut
I k a t a n h i d r o g e n I n t e r a k s i e l e k t r o s t a t i k
InteraksiInteraksi molekulmolekul air air ddggn n zatzat terlarutterlarut mengganggumengganggu jaringanjaringan ikatanikatan hidrogenhidrogen antarantar molekulmolekul
air, air, tetapitetapi gangguangangguan iniini dikompensasidikompensasi oleholeh pembentukanpembentukan ikatanikatan hidrogenhidrogen barubaru dengandengan zatzat
terlarutterlarut atauatau oleholeh pembentukanpembentukan interaksiinteraksi eletrostatikeletrostatik antaraantara ion ion dandan molekulmolekul airair..
![Page 22: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/22.jpg)
I n t e r a k s i a i r d e n g a n
m o l e k u l n o n - p o l a r
� Gangguan molekul non-polar terhadapputusnya jaringan ikatan hidrogen tidakterkompensasi dengan pembentukanikatan baru. Oleh karena itu entalpipelarutan (∆ Hsol > 0).
� Pelarutan molekul non-polar jugamenurunkan entropi (∆ S < 0). Molekulmenurunkan entropi (∆ S < 0). Molekulair disekitar molekul non-polar akanmemaksimalkan ikatan hidrogennyamirip dengan struktur air. Struktur inidisebut “clathrate”.
![Page 23: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/23.jpg)
Interaksi molekul air dgn molekul amfipatik
Amfipatik : senyawa yg mengandung gugus hidrofil &
hidrofob
![Page 24: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/24.jpg)
Pembentukan misel
Motivasi pembentukan miseladalah menaikan kembali entropiair yang terkekang di sekitarbagian lipid yang nonpolar.
Alasan ini pula yang mendasariterbentuknya interaksi hidrofobik.
![Page 25: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/25.jpg)
Kenaikan entropi air juga
menjadi pendorong
interaksi enzim dan
substrat.substrat.
![Page 26: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/27.jpg)
Interaksi antar makroion dalam larutan
� Polielektrolit seperti DNA atau poliamfolit sepertiprotein mrp makroion.
� Jarak dimana dua makroion dapat salingberinteraksi diberikan oleh persamaan Debye Huckel
� K = tetapan yang bergantung pada tetapandielektrik medium dan I = kekuatan ion.
I = ½∑ MiZi2
� Mi = konsentrasi ion; Zi = muatan ion
1/2
KrI
====
![Page 28: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/28.jpg)
Kebergantungan muatan makroion thd pH
![Page 29: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/29.jpg)
Makroion dalam larutan garam
![Page 30: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/30.jpg)
Efek kekuatan ion pd kelarutan makroion
• Konsentrasi ion rendah� kerapatan atmosfer
counterion rendah � interaksi elektrostatik
antar makroion kuat � asosiasi makroion �
kelarutan rendah.
• ↑ konsentrasi ion� ↑ kerapatan atmosfer
counter ion� interaksi elektrostatik teredam�
agregasi dicegah � ↑ kelarutan (Salting in)
• Konsentrasi garam sangat tinggi� air untuk• Konsentrasi garam sangat tinggi� air untuk
mensolvasi protein diambil untuk menghidrasi
counterion� protein mengendap (salting out)
• Manfaat: pemisahan protein dgn fraksinasi
amonium sulfat.
![Page 31: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/31.jpg)
A i r s b g r e a k t a n
![Page 32: 2_Interaksi Lemah Dalam Lingkungan Berpelarut Air_2013](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022031815/55cf9ab7550346d033a30d9a/html5/thumbnails/32.jpg)
T U G A S ( 5 o r g )( d i k u m p u l k a n s e s u a i j a d w a l k u l i a h )
1 . A p a k a h p r o p a n a m e m b e n t u k i n t e r a k s i d i p o l e -d i p o l d e n g a n m o l e k u l m e t a n l a i n n y a ?
2 . H i t u n g e n e r g i p o t e n s i a l d a r i i n t e r a k s i d i p o l e -d i p o l a n t a r a d u a m o l e k u l H F y a n g b e r o r i e n t a s is e p a n j a n g a k s i s x p a d a k o o r d i n a t X Y , d i m a n ad a e r a h b e r m u a t a n p o s i t i f d i p i s a h k a n o l e h 5 , 0 Å d a r i d a e r a h b e r m u a t a n n e g a t i f p a d a m o l e k u ly a n g b e r d e k a t a n !y a n g b e r d e k a t a n !
C a t a t a n : m o m e n d i p o l e m o l e k u l H F ( µ ) d a r i t a b e la d a l a h 1 , 9 2 D . D i a s u m s i k a n m o l e k u l a d a d a l a mv a k u m , m a k a
3 . D u a m o l e k u l y a n g d i p i s a h k a n o l e h j a r a k 3 , 0 Å k e t i k a m e m i l i k i n i l a i 4 , 1 0 Å . P e n u r u n a n j a r a ka n t a r a k e d u a m o l e k u l m e n j a d i 2 , 0 Å , m a k ap o t e n s i a l i n t e r m o l e k u l a n t a r a m o l e k u l m e n j a d il e b i h n e g a t i f . J e l a s k a n a p a k a h m o l e k u l i n im e n g i k u t i p o t e n s i a l L e n n a r d - J o n e s a t a u t i d a k !