ikatan atom dalam kristal

28
OLEH : MUTIARA EFENDI 140310110016 MARIA OKTAFIANI 140310110018 GAYA IKAT DAN IKATAN ATOM PADA KRISTAL

description

ikatan atom dalam kristal

Transcript of ikatan atom dalam kristal

Page 1: ikatan atom dalam kristal

OLEH :MUTIARA EFENDI 140310110016MARIA OKTAFIANI 140310110018

GAYA IKAT DAN IKATAN ATOM PADA KRISTAL

Page 2: ikatan atom dalam 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

Page 3: ikatan atom dalam kristal

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)

Page 4: ikatan atom dalam kristal

Gaya Ikat

Besar gaya tarik dan tolak :

Page 5: ikatan atom dalam kristal

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.

Page 6: ikatan atom dalam kristal

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.

Page 7: ikatan atom dalam kristal

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

Page 8: ikatan atom dalam kristal

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.

Page 9: ikatan atom dalam kristal

Energi ikat di Tiap Ikatan

Page 10: ikatan atom dalam kristal

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

Page 11: ikatan atom dalam kristal

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

Page 12: ikatan atom dalam kristal

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.

Page 13: ikatan atom dalam kristal

Ikatan Ion

Page 14: ikatan atom dalam kristal

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

Page 15: ikatan atom dalam kristal

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

Page 16: ikatan atom dalam kristal

Contoh Ikatan Kovalen

Contohnya pada CH4

shared electrons from carbon atom

shared electrons from hydrogen atoms

H

H

H

H

C

Page 17: ikatan atom dalam kristal

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)

Page 18: ikatan atom dalam kristal

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

Page 19: ikatan atom dalam kristal

Ikatan Logam

Page 20: ikatan atom dalam kristal

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

Page 21: ikatan atom dalam kristal

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

Page 22: ikatan atom dalam kristal

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

Page 23: ikatan atom dalam kristal

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

Page 24: ikatan atom dalam kristal

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)

Page 25: ikatan atom dalam kristal

Energi ikat dan suhu leleh untuk tiap tipe ikatan

Page 26: ikatan atom dalam kristal

Summary

Page 27: ikatan atom dalam kristal

Types Of Bonding

Page 28: ikatan atom dalam kristal

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