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 KRISTAL

Gaya–gaya Antar Atom Struktur spasial terbangun oleh gaya-gaya antar atom dalam kristal Dari jarak atom dalam kristal yang berkisar sekitar 1Å bersifat listrik-

magnet;

- tarik-menarik (coulomb)

- tolak-menolak antar lawan elektron Jarak 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 kristal ikatan 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 Kristal

Ikatan ionik

Terjadi 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 2,81Å. Cari energi potensial totalnya.

Jawaban: Karena α = 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:

1

2

3

4

5

Jarak Jumlah Muatan

r1 = r 6 -

r2 = r 12 +

r3 = r 8 -

r4 = 2r 6 +

r5 = r 24 -

Jawaban:

Maka konstan Madelung α adalah:

Ikatan kovalen

Ikatan yang terjadi karena adanya pemakaian bersama elektron-elektron dari atom-atom yang bersangkutan. Contoh ikatan kovalen : INTAN Karbon = 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 – 3s1

Gambar : Struktur ikatan logam

Ikatan van der waals

Terjadinya interaksi antara momen dipole listrik dari atom bertetangga.Energi interaksinya memiliki bentuk :

Energi tolak-menolak : EVDW = - A/ r6

Erep = B/ r12 Energi interaksi dalam ikatan Van der Waals:

E(r) = - A/ r6 + B/r12

Energi potensial Lennard-Jones:

E(r) = 4ε [(σ/ r12) – (σ/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 kesetimbangannya

Jawaban : (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 < F

Ikatan Hidrogen

H2O padatJarak H-O = 1,75 Å

H2O cair Jarak H-O = 0,96 Å

Bahan StrukturEnergi Ikatan

Per atom (eV)

Jarak Antar

Atom (Å)

Argon FCC 0,1 3,76

Khlor Tetragonal 0,3 4,34

Hidrogen HCP 0,01 3,75

Silikon Kubik (intan) 3,7 2,35

Kubik (ZnS) 3,4 2,80

Kubik (fluorit) 1,0 2,92

KCl Kubik (NaCl) 7,3 3,14

AgBr Kubik (NaCl) 5,4 2,88

BaF2 Kubik (fluorit) 17,3 2,69

Na BCC 1,1 3,70

Ag FCC 3,0 2,88

Ni FCC 4,4 2,48