ikatan atom dalam kristal
-
Upload
maria-oktaviani -
Category
Documents
-
view
166 -
download
12
description
Transcript of ikatan atom dalam kristal
OLEH :MUTIARA EFENDI 140310110016MARIA OKTAFIANI 140310110018
GAYA IKAT DAN IKATAN ATOM PADA KRISTAL
Bagaimana Kristal Dapat Terbentuk?
Kristal adalah suatu padatan yang terdiri dari sel-sel unit dengan struktur yang berulang secara 3D
Atom-atom dalam kristal bersatu membentuk kristal akibat adanya interaksi atau ikatan satu sama lain
Proses ikatan dalam kristal dipengaruhi oleh adanya ikatan elektrostatik antara muatan negatif dari elektron dan muatan positif dari proton (gaya ikat)
Walaupun gaya ikat ini analog dengan gaya listrik, namun gaya magnet yang dihasilkan dalam atom dapat diabaikan begitu juga dengan gaya gravitasi karena pengaruhnya sangat kecil
Pentingnya mengetahui ikatan atom dalam kristal adalah untuk mengetahui bagaimana karakteristik atau sifat bahan
Gaya Ikat
Adalah resultan dari gaya tarik elektrostatik (antar proton-elektron) dan gaya tolak elektrostatik (proton-proton).
Gaya tarik menarik ini disebut gaya pemersatu (kohesi) dalam zat padat
Adanya gaya ikat ini disebabkan oleh karena adanya “kebutuhan‟ atau kecenderungan agar dapat menjadi stabil
Rumus gaya ikat :
Dengan :F = besarnya gaya ikatan (N) k = konstanta q1 dan q2 = muatan masing2 molekul/atom (Coloumb) r = jarak anta molekul/atom (m)
Gaya Ikat
Besar gaya tarik dan tolak :
Energi Ikat
Energi ikat kristal didefinisikan sebagai energi yang perlu diberikan pada kristal untuk memisahkan komponen-komponennya menjadi atom-atom bebas yang netral
Pada kasus ikatan ionik, energi ikat ini disebut energi kisi, yakni energi yang harus diberikan pada kristal untuk memisahkan komponen ionnya menjadi ion bebas
Ikatan antar atom terbentuk jika dalam pembentukan ikatan tersebut terjadi penurunan energi total.
Energi Ikat
Perubahan energi potensial terhadap perubahan jarak antar dua ion atau dua molekul dapat dinyatakan dengan persamaan :
Dengan: Vr = energi potensial total;
r = jarak antar atom [nm]; a, b = konstanta tarik-menarik, konstanta tolak-menolak m, n = konstanta karakteristik jenis ikatan dan tipe struktur; -a/rm = Vtarik adalah energi yang terkait dengan gaya tarik antar
partikel; b/rn = Vtolak adalah energi yang terkait dengan gaya tolak.
Energi Ikat
Untuk ion m = 1, sedangkan untuk molekul m = 6. Konstanta n disebut eksponen Born yang nilainya tergantung dari konfigurasi elektron, seperti tercamtum pada Tabel
Energi Ikat
Hubungan energi ikat terhadap jarak antar atom
Jika r -- energi potensial sistem nol. Jika nilai r makin kecil, nilai negatif energi potensial semakin bertambah
besar. Jika jarak pisah r sama dengan jarak ikat (r = ro), maka energi potensial
mencapai minimum.
Energi ikat di Tiap Ikatan
Ikatan Antar Atom Pada Kristal
Sebelumnya telah dijelaskan bahwa kristal tersusun dari atom-atom yang teratur, keteraturan kristal terjadi karena adanya ikatan antar atom.
Adanya ikatan antar atom ini dikarenakan setiap atom memiliki konfigurasi elektron yang berbeda-beda dan atom-atom ini berikatan untuk membentuk konfigurasi elektron yang ideal atau netral
Ikatan Primer (terjadi transfer elektron atau berbagi elektron dengan energi ikat yang kuat) dgn energi ikat 100-1000 KJ/mol or 1-10 eV/atom.
- Ionik - Kovalen - Logam Ikatan Sekunder (tidak ada elektron yang ditransfer atau dibagikan
melainkan berupa interaksi antar dipole pada atom atau molekul) dgn energi ikat lemah (< 100 KJ/mol or < 1 eV/atom)
- Van Der Wals - Hidrogen
Ikatan Ion
Biasanya terjadi antara logam (pendonor elektron) dan non logam (penerima elektron)
Contoh : NaCl (Na11 dan Cl17)
Dengan adanya gaya elektrostatik tarik menarik antara ion Na dan Cl maka ion-ion ini bersatu membentuk ikatan ion dengan energi potensial sebesar
Ikatan Ion
Namun, ketika jarak antara kedua ion ini sangat berdekatan, maka yg terjadi adalah orbit elektron pada ion-ion tsb akan saling tumpang tindih (overlap) sehingga elektron akan bertemu dan terjadi gaya tolak menolak sebesar Vtolak = B/rm
Sesuai dengan prinsip Pauli, beberapa elektron harus terpromosi ke tingkat yang lebih tinggi. Kerja harus dilakukan pada ion-ion ini agar mereka saling mendekat
Dengan demikian energi potensial total dari kedua ion dapat dinyatakan sebagai :
Dengan ΔE adalah energi yang diperlukan untuk mengubah kedua atom yang semula netral menjadi ion.
Ikatan Ion
Ikatan Ion
Ciri – ciri ikatan ion : Terjadi pada atom logam (mendonorkan elektron) dan non
logam (menerima elektron) Terjadi transfer elektron Keras dan stabil Merupakan konduktor yang buruk, karena tidak ada elektron
bebas Suhu penguapannya tinggi sekitar 1000 sampai 2000 K Tidak tembus cahaya Mudah larut dalam cairan polar (air) Menyerap radiasi infra merah Contoh : kristal NaCl
Ikatan Kovalen
Disebut juga sbg ikatan valensi atau homopolar yg dibangun oleh sepasang elektron dari dua atom yang berikatan
Terjadi pada unsur non logam dengan non logam Atom-atom yg berikatan kovalen ini menggunakan elektron
secara bersama-sama dengan cara berbagi elektron pada kulit terluarnya
Elektron-elektron yang telah dipakai bersama-sama tersebut tertarik satu sama lain dengan inti dari kedua atom sehingga timbul ikatan yang sangat kuat (lebih kuat dari ikatan ion)
Contoh : CH4 dan H2
Contoh Ikatan Kovalen
Contohnya pada CH4
shared electrons from carbon atom
shared electrons from hydrogen atoms
H
H
H
H
C
Sifat Kristal Kovalen
Memiliki nilai elektronegatifitas yang sama Ikatan dengan ciri saling berbagi elektron Tidak larut dalam zat cair biasa Penghantar yang buruk Tembus cahaya (contoh : intan) Beberapa kristal kovalen sangat keras (intan, silikon karbid
utk ampelas), karena energi kohesif kristal ini besar Sebagian kristal, titik lelehnya sangat tinggi (intan = 4000 K)
Ikatan Logam
Ikatan logam sifatnya lebih lemah dibanding ikatan ion dan kovalen
Setiap logam memiliki elektron valensi yg sangat mudah bergerak, Semua elektron valensi pada logam berkombinasi membentuk suatu awan elektron yang bergerak secara bebas diantara inti-inti atom
Elektron-elektron valensi ini dilukiskan sebagai awan elektron yang membungkus ion positif
Ikatan antar awan elektron inilah yang membentuk ikatan logam antar unsur-unsur logam
Semakin banyak elektron valensi yg terdapat pada logam ,maka semakin kuat gaya tariknya yg menyebabkan semakin tinggi pula titik leleh dan leburnya
Bentuk umum kristal logam adalah FCC, BCC dan ada juga yang HPC
Ikatan Logam
Sifat-Sifat Ikatan Logam
Tidak tembus cahaya Permukaan tampak mengkilap Konduktivitas yang baik (karena elektron valensinya dapat
bergerak secara bebas) Dapat dicampur dgn logam lain membentuk senyawa baru
Ikatan Van Der Wals
Tdk terlibat transfer atau sharing elektron (ikatannya bersifat ikatan fisika)
Biasanya terjadi pada molekul polar (molekul yang memiliki momen dipol permanen)
Dipol ini terbentuk akibat adanya distribusi yang tdk seimbang pada wilayah positif dan elektron di molekul tersebut (asimetris) misalnya pada H2O dan HCl
Interaksi antar dipol inilah yang menyebabkan adanya gaya tarik-menarik yang disebut gaya Van Der Wals
Atom atau molekul yang memiliki dipol ini berinteraksi satu sama lain akibat adanya gaya elektrostatik
Contoh : gas mulia, H2, Cl2
Ikatan Van Der Wals
Contoh : ikatan hidrogen dalam molekul air, hidrogen di ujung molekul (bermuatan positif) berikatan dengan oksigen dari molekul air yang lain agar terjadi interaksi dipol
Ikatan Hidrogen
Adalah ikatan antara atom Hidrogen dengan atom lain yang memiliki keelektronegatifitas yang tinggi misalnya F,O dan N (disini atom H bertindak sebagai ion positif)
Atom H hanya memiliki satu elektron sehingga hanya bisa berikatan dengan satu atom lain
Namun pada keadaan tertentu dapat pula berikatan dengan 2 atom lain, misalnya pada pembentukan molekul H2O
Sifat – sifat ikatan hidrogen
Wujud cair, ikatan hidrogen antara satu molekul H2O dengan molekul H2O yang lain mudah putus, akibat gerak termal atom-atom H dan O. Namun dapat tersambung dengan molekul H2O yang letaknya relatif lebih jauh.
Wujud padat, ikatan hidrogennya lebih stabil karena energi termalnya lebih rendah dari energi ikat hidrogen : kristal es (suhunya lebih rendah)
Energi ikat dan suhu leleh untuk tiap tipe ikatan
Summary
Types Of Bonding
REFERENSI
Aprilia,Annisa, dkk. 2012. Struktur Atomik dan Ikatan Antar Atom. Pengantar Fisika material. Jurusan fisika Universitas Padjadjaran.
Kittel, Charles. 2005. Introduction To Solid State Physiscs.john Wiley & Sons,Inc.
Prasetyowati,Rita. 2012. Ikatan kristal. Fisika FIPA UNY. [slide share] diakses pada 6 Maret 2014