Magnetochemistry Material Inorganic

7/23/2019 Magnetochemistry Material Inorganic

1/14

KIMIA ANORGANIK LANJUTAN

Makalah

Magneto Kimia Material Anorganik

Disusun oleh

Mutiara Ismet

Program Studi Kimia Strata !"

Program Pas#asar$ana Uni%ersitas Andalas

Padang

!&'(


2/14

)A) I

P*NDA+ULUAN

Kimia magnetik (magnetochemistry) berkaitan dengan sifat

magnetik material. Sifat magnetik yang dimaksud bukan hanya

mengenai apakah material merupakan batang magnet yang baik atau

tidak, tetapi apakah material tersebut dapat ditarik atau ditolak oleh

magnet. Dalam hal ini pembahasannya juga berkaitan dengan sintesis,

dan analisis. Sifat magnetik ada karena muatan yang bergerak, seperti

arus listrik dalam gulungan kabel. Di dalam material yang tidak memiliki

muatan yang bergerak, masih memiliki interaksi magnetik.Material anorganik merupakan material yang berasal dari material

alam. Beberapa material anorganik memiliki sifat magnetik. Misalnya,

besi memiliki sifat magnetik. Pengaruh makroskopik, seperti gaya tarik

antara potongan besi dengan batang magnet yang pada dasarnya

disebabkan jumlah elektron yang tak berpasangan dalam senyaa dan

strukturnya. Material anorganik disusun oleh atom!atom. "tom tersusun

dari partikel yang bermuatan (proton dan elektron) yang bergerak

se#ara konstan. Proses terbentuknya medan magnet di dalam atom

adalah sebagai berikut$%. Spin &nti (nuklir). Beberapa inti, seperti atom hidrogen, memiliki

jaringan spin (net spin) yang membentuk medan magnet.'. Spin elektron. Satu elektron memiliki dua arah spin hakiki (serupa

dengan putaran atas) yang disebut atas dan baah atau alfa dan

beta.. erakan orbital elektron. *erdapat medan magnet karena elektron

bergerak mengitari inti atom.Pada makalah ini akan dibahas mengenai sifat magnetik material

anorganik.


3/14

)A) IIP*M)A+ASAN

!,' )ahan Magnetik

Bahan magnetik adalah suatu bahan yang memiliki sifat

kemagnetan dalam komponen pembentuknya. Menurut sifatnya

terhadap adanya pengaruh kemagnetan, bahan dapat digolongkan

menjadi + yaitu$

a, )ahan DiamagnetikBahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet

atomis masing!masing atom molekulya adalah nol, tetapi medan

magnet akibat orbit dan spin elektronnya tidak nol. Bahan diamagnetik

tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. -ika bahan

diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron!elektron dalam

atom akan mengubah gerakannya sedemikian rupa sehingga

menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlaanandengan medan magnet luar tersebut.

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron.

Karena atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat

diamagnetik. Suatu bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom

dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak

berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron

berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya.Permeabilitas bahan ini$ / 0dengan suseptibilitas magnetik bahanXm

/ 0$ 1ilai bahan diamagnetik mempunyai orde !%0!+ mkg. 2ontoh

bahan diamagnetik yaitu$ bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

-, )ahan Paramagnetik

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet

atomis masing!masing atom molekulnya tidak nol, tetapi resultan

medan magnet atomis total seluruh atom molekul dalam bahan nol, hal


4/14

ini disebabkan karena gerakan atom molekul a#ak, sehingga resultan

medan magnet atomis masing!masing atom saling meniadakan.

Di baah pengaruh medan eksternal, mereka mensejajarkan diri

karena torsi yang dihasilkan. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh

momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.

ambar '.% "rah domain!domain dalam bahan paramagnetik

sebelum diberi medan magnet luar

Bahan ini jika diberi medan magnet luar, elektron!elektronnya akan

berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya

searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh

momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar.

ambar '.' "rah domain dalam bahan paramagnetik setelah diberi

medan magnet luar

Dalam bahan ini hanya sedikit spin elektron yang tidak berpasangan,

sehingga bahan ini sedikit menarik garis!garis gaya. Dalam bahan

paramagnetik, medan B yang dihasilkan akan lebih besar dibanding

dengan nilainya dalam hampa udara. Suseptibilitas magnet dari bahan

paramagnetik adalah positif dan berada dalam rentang %0!+ sampai %0!

m

Kg, sedangkan permeabilitasnya adalah 3 0 . 2ontoh bahanparamagnetik $ alumunium, magnesium dan olfram.


5/14

#, )ahan .erromagnetik

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan

medan atomis besar. 4al ini terutama disebabkan oleh momen

magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron

yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah

spin elektron yang tidak berpasangan. Masing!masing spin elektron

yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik,

sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih

besar.

ambar '. "rah domain dalam bahan ferromagnetik.

d, )ahan Anti/erromagnetik

-enis ini memiliki arah domain yang berlaanan arah dan sama pada

kedua arah. "rah domain magnet tersebut berasal dari jenis atom sama

pada suatu kristal. Pada unsur dapat ditemui pada unsur cromium, tipe

ini memiliki arah domain yang menuju dua arah dan saling

berkebalikan. -enis ini memiliki temperature curie yang rendah sekitar

562 untuk menjadi paramagnetik.

ambar '.7. "rah domain dalam bahan anti ferromagnetik


6/14

e, )ahan .errimagnetik

-enis tipe ini hanya dapat ditemukan pada #ampuran dua unsur

antara paramagneti# dan ferromagnetik seperti magnet barium ferit

dimana barium (Ba) adalah jenis paramagnetik dan ferit (8e) adalah

jenis unsur yang termasuk dalam kategori ferromagnetik .

ambar '.+ "rah domain dalam bahan ferrimagnetik.

!,! Domain Magnet

Domain adalah derah!daerah mikroskopik magnetik tempat atom!

atom tersusun atau terkelompokkan. Dalam magnetik kristal, sebuah

kristal dapat disusun oleh beberapa domain yang dipisahkan oleh

dinding domain. Domain!domain tersebut terorientasi dalam arah

random hingga mengalami magnetisasi dalam medan eksternal. -ika

bahan ferromagnetik diberi medan magnet luar, makadomain!domain

tersebut akan terorientasi dan menghasilkan medan magnetik.-ika

magnetisasi domain ini tetap (tidak berubah) sekalipun medan

eksternalnyadihilangkan, maka bahan tersebut dikatakan 9permanently

magneti:ed;. Sebuah bahan magnet dapat berubah menjadi bahan non!

magnetik, jika bahan tersebut dipanaskan sampai pada temperatur

tertentu hingga terjadi perusakan daerah!daerah domain. *emperatur

dimana sifat magnetik mengalami perubahan disebut dengan titik 2urie.

!,0 Kur%a +isterisis

Kur


7/14

sifat bahan dalam aplikasi medan magnetik dan ataupun medan listrik.

Dalam tulisan ini akan disarikan kaitannya dengan magnetik. Dalam

bahasa sederhana ketiga istilah saturasi, remanensi dan #oer#i0). Dalam bahasa teknik diartikan sebagai

informasi (energi) yang masih tersisa dalam media penyimpan data

setelah terhapus. Dalam rangkaian magnetik, remanensi dapat diartikan

sebagai induksi magnetik sisa dalam rangkaian magnetik alaupun

aplikasi gaya magnetik dihilangkan. Kehadiran kolom udara (air gap)

dalam rangkaian akan menyebabkan Medan remanensi lebih ke#il

daripada medan induksi sisa (Br).

ambar '.5 4ysteresis loop (atas) untuk bahan magnet terorientasi

(kiri) dan bahan magnet isotropik (kanan)

2oer#i


8/14

yang diperlukan untuk memagnetisasi atau mendemagnetisasi magnet

permanen yang diukur dalam Megaauss ?ersted (M?). Dalam

aplikasi teknik dapat diartikan untuk menunjukkan seberapa kuat

medan yang digunakan untuk mempengaruhi data magneti# yang

dikodi@kasikan dalam strip magnetik atau seberapa kuat medan magnet

aplikasi untuk mengkodi@kasikan informasi dalam magnetik strip.

Besaran ini biasanya diukur dalam ?ersted (?e). &stilah lain yang sering

digunakan untuk menyatakan koer#i@tas rendah atau tinggi adalah

Ao2o dan 4i2o. Kur


9/14

aitu dengan #ara men#ampurkan serbuk dengan suatu binder dan

kemudian diinjeksi. Cnergi produk yang dihasilkan dengan #ara teknik ini

lebih rendah dibandingkan dengan teknik sintering dan teknik

2ompression bonded .

!,( Pengaruh Tem2eratur Terhada2 Magnet Permanen

Magnet mudah didemagnetisasi pada temperatur tinggi, ini artinya

mudah hilang sifat kemagnetannya pada temperatur tinggi. Sifat

kemagnetannya akan turun pada temperatur tinggi, tetapi akan

meningkat pada temperatur rendah. Beberapa #ara yang dapat

mempengaruhi agar magnet ini dapat digunakan pada temperatur

tinggi yaitu bentuk geometri. Magnet dengan bentuk yang lebih tipis

akan mudah didemagnetisasi dibandingkan dengan magnet dengan

bentuk yang lebih tebal. Bentuk magnet piring datar dan yokes lebih

direkomedasikan untuk digunakan pada temperatur tinggi.

)A) III

APLIKASI DALAM INDUSTRI

Salah satu penelitian yang membahas tentang sifat magnetik

material anorganik yakni 9Pengaruh *ekanan Kompaksi Dan Eaktu

Penahanan *emperatur Sintering terhadap Sifat Magnetik dan Kekerasan

pada Pembuatan &ron Soft Magneti# dari Serbuk Besi; oleh "syer

Paulus.

0,' Ringkasan Penelitian


10/14

Proses metalurgi serbuk untuk pembuatan material magnetik dapat

digunakan pada peralatan elektronik. Keuntungan proses metalurgi

serbuk didalam pembuatan material magneti# adalah kemampuan

penyesuaian properties atau sifat magnet ke aplikasi dengan

mengontrol material dan parameter proses. Dalam penelitian ini dibahas

tentang pengaruh tekanan kompaksi dan aktu penahanan selama

proses sintering terhadap sifat magnetik yaitu induksi remanen dan sifat

mekanik.

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk besi

dengan ukuran partikel %00 mesh. Serbuk besi ini dikompaksi dengan

tekanan 7, +, dan F ton kemudian disinter pada temperatur %000 02

dengan aktu penahanan 0, F0, dan G0 menit. Setelah itu dilakukan

pengamatan struktur mikro, pengujian kekerasan dan pengujian sifat

magnetik.

0,! +asil Penelitian 3ang -erkaitan dengan Si/at Magnetik

ambar .% Pengaruh tekanan kompaksi terhadap induksi remanen

pada setiap holding time

Dari data hasil per#obaan yaitu spesimen dengan tekanan kompaksi

F ton memiliki nilai induksi remanen optimal bila dibandingkan dengan

spesimen dengan tekanan kompaksi 7 ton dan + ton. Kenaikan induksi

remanen magnet seiring dengan kenaikan tekanan kompaksi se#ara

teoritis dapat dijelaskan sebagai berikut. Proses kompaksi pada


11/14

dasarnya adalah merupakan suatu proses pemadatan atau pengikatan

sementara antara butiran partikel menjadi suatu massa yang kompak

dengan #ara ditekan selama kurang lebih menit. Dengan demikian

dapat dikatakan baha semakin tinggi gaya tekan atau kompaksi yang

diberikan pada serbuk maka ikatan butiran partikel bahan menjadi

semakin kuat sehingga jarak antar partikel menjadi semakin rapat atau

semakin ke#il. Dengan butiran partikel yang semakin rapat tersebut

maka densitas bahan hasil kompaksi akan semakin besar. Maka dari itu

jarak antar domain!domain magnetik dalam bahan juga menjadi

semakin ke#il akibatnya gaya tarik menarik magnetiknya semakin kuat

dan dibuktikan dengan data hasil per#obaan berupa naiknya nilai

induksi remanen ketika dilakukan pengukuran.

*erjadinya penurunan sifat magnet dapat dijelaskan sebagai berikut.

Pemberian aktu penahanan atau holding time adalah dimaksudkan

untuk memberikan aktu pada partikel!partikel untuk saling berikatan

satu sama lain sehingga ikatan antar serbuk akan semakin kuat.

Meningkatnya ikatan setelah proses sintering ini disebabkan timbulnya

liquid bridge (necking) sehingga porositas berkurang dan bahan menjadi

lebih kompak. Berkurangnya porositas ini akan mengakibatkan naiknya

densitas dan sifat magnetik juga akan naik.

"kan tetapi jika aktu holding time semakin lama maka energi

panas semakin besar yang akan mengakibatkan domain!domain

magnet akan mulai a#ak dan tidak searah lagi. 4al ini dapat

mengakibatkan penurunan sifat magnetik pada bahan tersebut.

8enomena ini ditunjukkan dengan menurunnnya sifat magnetik dengan

semakin lamanya aktu holding time sintering.


12/14

Pengu$ian +isteresis Magnet

ambar .' 4isteresis magnet kompaksi F ton, holding time 0

menit

4asil histeresis magnet pada ambar .' menunjukkan baha

bahan serbuk besi ini merupakan bahan soft magnetik. 4al ini

ditunjukkan dengan kur


13/14

Demikian pula dengan kur


14/14

M. . rieger "onstit*tions o# Matter" 7ni,ersity o# hicago Press (1996)

Magnetochemistry Material Inorganic

Documents

Transcript of Magnetochemistry Material Inorganic