PENDAHULUAN

PENGETAHUAN KIMIA & BAHAN

PENDAHULUAN

PERKEMBANGAN ILMU BAHAN.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita selalu menggunakan peralatan yang terbuat dari berbagai bahan untuk memudahkan aktifitas hidup. Bahan yang digunakan dalam peralatan tersebut, dapat mencerminkan kualitas ekonomi dan era kehidupan manusia.

Zaman batu ( 2,5 juta tahun lalu ) merupakan awal manusia menggunakan kepingan batu sebagai senjata untuk berburu. Seiring dengan perkembangan pengetahuannya, pada perioda 2000 SM manusia mulai mengenal metalurgi. Saat itu telah ditemukan api sehingga mereka dapat mengolah tembaga untuk membuat perkakas memasak dan senjata. Dengan terbatasnya peralatan yang terbuat dari tembaga murni, memberikan inspirasi untuk mencampur tembaga dengan timah ( 1000 SM ).

Perioda 500 SM, di Eropa orang telah membuat peralatan dan senjata dari besi menggantikan tembaga dan timah . Besi yang sumber bijihnya cukup melimpah dan murah, menjadi pilihan utama dalam pembuatan peralatan dan senjata . Perkembangan ilmu bahan memberikan distribusi penting dalam menciptakan campuran ( aliase ) besi dengan logam lain untuk meningkatkan kwalitasnya.

Penemuan artifak kaca yang diduga telah dibuat pada tahun 4000 SM

di Mesopotania, memberikan gambaran tingginya kebudayaan manusia dalam menggunakan bahan kaca ( gelas ). Dan pada abad 17 manusia telah berhasil membuat bahan polimer ( plastik dan karet ) yang sangat ekonomis untuk membuat berbagai peralatan pengganti logam. Dan di era perkembangan teknologi yang sangat pesat, bahan silikon merupakan logam yang sangat penting peranannya untuk membuat perangkat mini ( chip ) peralatan elektonik.

KLASIFIKASI BAHAN

Pengetahuan tentang bahan yang akan dipelajari adalah bahan yang digunakan untuk membuat peralatan seperti perkakas dan mesin. Dalam hal ini bahan dikelompokan menjadi logam, keramik dan kaca, polimer, semikonduktor dan komposit.

Logam merupakan bahan yang memiliki sifat kuat, dapat ditempa, mengkilat, konduktor, magnetis dan dapat dicampur secara homogen dalam berbagai kadar.

Keramik merupakan oksida logam , atau nonoksida logam seperti Al2O3, SiO2, MgO, Si3N4 dll. Susunan atom keramik teratur seperti logam sehingga bersifat kristalin, tetapi pada keramik saat proses pembuatannya susunan atom dapat dibuat non kristalin dengan mengacak susunan atom menjadi tidak beraturan. Kelebihan keramik adalah tahan terhadap lingkungan korosif , namun sifatnya yang rapuh menjadi alasan mengapa keramik tidak digunakan untuk membuat peralatan mesin.

Contoh: kaca, merupakan campuran oksida silikat ( 70 % ) dengan CaO dan Na2O yang dalam proses pembuatannya merubah susunan kristalin menjadi nonkristalin dengan pengaturan temperatur. Kaca memiliki kemampuan untuk meneruskan cahaya ultraviolet dan infra merah sehingga digunakan dalam alat optik. Komposisi litium Aluminosilikat dapat diderivikasi ( dari kaca menjadi kristalin ) secara penuh sehingga memperoleh butir yang rapat dan memiliki struktur kristalin dengan derajat pemuaiannya yang rendah, sehingga sangat baik untuk membuat peralatan memasak .

Polimer ( plastik ) merupakan struktur makro yang tersusun dari monomer dalam jumlah ratusan sampai puluhan ribu molekul. Etilen salah satu monomer yang banyak dipakai dalam pembuatan plastik. Selain unsur C dan H yang utama, unsur O. N, F, dan Si dapat disubstitusikan pada polimer.

Sifatnya yang viskoelastis memungkinkan dapat dibuat berbagai bentuk, harganya murah dan ringan . Produk plastik banyak menggeser fungsi peralatan logam untuk beban yang tidak terlalu berat. Namun kelemahannya tidak tahan panas dan mudah bereaksi dengan bahan kimia.

Komposit merupakan campuran bahan-bahan logam, plastik dan keramik. Contoh : serat kaca yang dicampur dengan polimer memperoleh bahan komposit fiberglass. Sifat kaca yang bening dipadukan dengan plastik yang mudah dibentuk memberikan sifat sempurna pada fiberglass sebagai bahan peneduh. Campuran pasir, batu dan semen menghasilkan komposit beton yang berperan penting dalam pembuatan konstruksi untuk menahan beban berat.

Semikonduktor merupakan bahan dengan tingkat konduktor sedang , unsur penting yang berperan adalah Si , Ge dan Sn. Mikrosirkuit sebagai bahan semikonduktor memberi peran penting dalam revolusi teknologi. Contoh : GaAs sebagai penyearah bersuhu tinggi ( laser ) dan CdS digunakan untuk sel surya, ZnO digunakan untuk layat TV berwarna dll.

SIFAT BAHAN

Secara mikroskopis, sifat bahan sangat ditentukan oleh susunan atom dalam ruang dan jenis ikatan antar atom. Alumunium dengan susunan atom berbentuk kubik memiliki karakter mudah dibentuk, sedangkan magnesium yang susunan atomnya heksagonal bersifat lebih rapuh.

Bahan dengan ikatan logam bersifat konduktor yang baik, sedangkan bahan polimer yang berikatan kovalen memiliki sifat penyekat panas dan listrik.

Susunan atom dalam tiga dimensi memberikan efek kemampuan atom-atom untuk meneruskan cahaya ( membiaskan cahaya ). Alumunium oksida yang hanya memiliki ruang tembus cahaya 0,3 % memberikan effek buram sehingga digunakan untuk lampu tabung.

Susunan atom dalam ruang memberikan dampak terhadap sifat mekanik bahan terhadap beban ( deformasi ). Sifat mekanik bahan yang biasa dijadikan standar kekuatan bahan adalah Strength ( kekuatan ), Hardness ( kekerasan ), impact

( beban kejut ), Fatique ( kelelahan ) dan Creep ( kerapuhan )

DOSEN : Dra. HERUNA TANTY. M.Si