Bab 1

ZAT PADATIKATAN ATOMIK DALAM KRISTAL

Zat padat dapat dibedakan menjadi: Kristal yaitu bila atom atau molekul penyusun tersusun dalam bentuk pengulangan kontinu untuk rentang yang panjang, terbentuk dari larutan, lelehan, uap, atau gabungan dari ketiganya. Kristal dapat terbentuk dalam; - Kristal tunggal - Polikristal - Mikrokristal - Nanokristal

Amorf yaitu zat padat yang tidak memiliki bentuk pengulangan keteraturan, jangkauan keteraturan atom biasanya sampai tetangga kedua.

IKATAN ATOMIK DALAM KRISTALGayagaya Antar AtomStruktur spasial terbangun oleh gaya-gaya antar atom dalam kristalDari jarak atom dalam kristal yang berkisar sekitar 1 bersifat listrik-magnet; - tarik-menarik (coulomb) - tolak-menolak antar lawan elektronJarak stabil antara ion-ion tergantung dari kesetimbangan antara dua macam gaya tadi.macam dan kekuatan ikatan atomik ditentukan oleh struktur elektron dari atom-atom yang membentuk kristalikatan atomik sangat ditentukan oleh kecenderungan atom-atom dalam kristal untuk memperoleh konfigurasi elektron seperti yang dipunyai oleh atom-atom gas mulia.

Macam Ikatan Atom Dalam KristalIkatan ionikTerjadi karena gaya tarik elektrostatik (Coulomb) antara ion positif dan ion negatif. Contoh : kristal NaCl , ion Na+ dikelilingi oleh 6 ion Cl-.

Besarnya energi tarik menarik Coulomb:Dan energi potensial totalnya adalah: Besarnya energi tolak menolak Pauli: Konstan Madelung

Contoh soal:Dalam kristal NaCl, jarak kesetimbangan r antara ion adalah 2,81. Cari energi potensial totalnya.Jawaban: Karena = 1,748 dan n = 9, energi potensial ion dengan tanda positif atau negatif adalah;

Tunjukkan bahwa kelima suku pertama pada deret konstan Madelung untuk CsCl adalah

Contoh soal:12345 Jawaban:Maka konstan Madelung adalah:

JarakJumlahMuatanr1 = r6-r2 = r12+r3 = r8 -r4 = 2r6+r5 = r24-

Ikatan kovalenIkatan yang terjadi karena adanya pemakaian bersama elektron-elektron dari atom-atom yang bersangkutan. Contoh ikatan kovalen : INTANKarbon = 1s2 2s2 2p2 membutuhkan 4 elektron agar kulitnya penuh (2p6). Ini diperoleh dari pemakaian 4 atom C Jadi 1 atom C akan berikatan kovalen dengan 4 atom C lainnya , membentuk intan.

Jawaban :Pada CH4, (metana) karbon terletak pada golongan 4, karena itu memiliki 4 elektron terluar. Karbon membentuk 4 ikatan dengan hidrogen, penambahan 4 elektron yang lain - seluruhnya 8, dalam 4 pasang. Karena membentuk 4 ikatan, semuanya harus menjadi pasangan ikatan. Empat pasangan elektron tertata dengan sendirinya pada jarak yang disebut susunan tetrahedral. Tetrahedron adalah piramida dengan dasar segitiga. Atom karbon terletak di tengah-tengah dan hidrogen pada empat sudutnya. Semua sudut ikatan adalah 109.5.

Ikatan logam Setiap logam mempunyai elektron valensi (elektron terluar) yang sangat mudah bergerak.Elektron-elektron valensi dilukiskan sebagai lautan awan/gas elektron yamg membungkus ion-ion positif.Ikatan antara gas elektron ini disebut ikatan logamSebagai contoh, perhatikan atom natrium (11Na) dengan konfigurasi elektron dalam orbital atom sebagai berikut : 11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1Gambar : Struktur ikatan logam

Ikatan van der waalsTerjadinya interaksi antara momen dipole listrik dari atom bertetangga.Energi interaksinya memiliki bentuk :

Energi tolak-menolak : EVDW = - A/ r6Erep = B/ r12 Energi interaksi dalam ikatan Van der Waals:E(r) = - A/ r6 + B/r12 Energi potensial Lennard-Jones:E(r) = 4 [(/ r12) (/r6)]

Contoh soal: Bagaimanakah pengaruhnya pada energi-kohesif kristal ionik dan kovalen dari;(a).gaya van der waals, dan (b)osilasi titik-titik dari ion dan atom disekitar titik kesetimbangannyaJawaban : (a). Gaya van der waals akan menaikkan energi kohesif karena bersifat tarik menarik. (b). Osilasi titik-nol akan menurunkan energi kohesif karena osilasi itu menyatakan modus kepemilikan energi yang ada dalam zat padat, tetapi tidak dalam atom individual atau ion individual.

Ikatan O-H:Terjadi karena keelektronegatifan unsur-unsur dalam ikatan kovalenH < C < N < O < FIkatan Hidrogen H2O padatJarak H-O = 1,75 H2O cair Jarak H-O = 0,96

BahanStrukturEnergi IkatanPer atom (eV)Jarak AntarAtom ()ArgonFCC0,13,76KhlorTetragonal0,34,34HidrogenHCP0,013,75SilikonKubik (intan)3,72,35Kubik (ZnS)3,42,80Kubik (fluorit)1,02,92KClKubik (NaCl)7,33,14AgBrKubik (NaCl)5,42,88BaF2Kubik (fluorit)17,32,69NaBCC1,13,70AgFCC3,02,88NiFCC4,42,48