Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

48

Click here to load reader

description

zat padat

Transcript of Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

Page 1: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

Kode Modul: 03.FIS-SMA-T.2005MODUL DIKLAT BERJENJANGJenjang Sekolah : SMABidang Studi : FisikaJenjang Diklat : Tinggi

ZAT PADAT (SIFAT-SIFAT BAHAN)

Penyusun : Achmad Sjaichu, S.PdPenyunting : Drs. Maman Wijaya, M.Pd

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALDIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH

PUSAT PENGEMBANGAN DAN PENATARAN GURU ILMU PENGETAHUAN ALAM(SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT CENTRE)

Page 2: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

i

KATA PENGANTAR

Pusat Pengembangan Penataran G uru Ilmu Pengetahuan Alam (PPPG IPA)sebagai lembaga diklat memiliki tugas pokok dan fungsi antara lain mengembangkandan meningkatkan kualitas pendidikan sains untuk tingkat SD, SMP, SMA, SMK , danSLB. Sebagai lembaga pengembang, PPPG IPA selalu berupaya meningkatkan perandan fungsinya dengan mengembangkan standardisasi kompetensi tenaga kependidikan,menerapkan standar pelayanan nasional, serta mengkaji dan mengembangkan bahandiklat yang inovativ, aktual, dan sesuai dengan kebutuhan lapangan.

Modul adalah salah satu bahan diklat yang disusun untuk mengembangkanmodel-model pembelajaran sains untuk dikaji, dipahami, dan diimplementasikan olehguru-guru dalam proses pembelajaran, agar guru dan siswa lebih memahami bagaimanaproses pemahaman sains. Oleh karena itu, pada proses belajar mengajar sains, guruharus berorientasi pada tiga hal pokok, sebagai berikut.1. Proses sains, siswa belajar dan memahami sains melalui pengamatan, pengukuran,

percobaan, menarik kesimpulan, dan lainnya.2. Struktur konsep sains yaitu: Fisika, Biologi, Kimia, dan IPBA.3.

Berdasarkan tiga aspek tersebut, cara yang ditempuh adalah dengan lebihmengenalkan konsep-konsep sains dengan cara menggunakan model keterampilanproses sains dan bahan diklat yang sesuai.

Diharapkan modul ini dapat dimanfaatkan oleh guru -guru di sekolah, sehinggadapat meningkatkan kompetensi siswa dalam pembelajaran sains.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu menyertai kita dalam meningkatkan mutupendidikan khususnya sains di Indonesia

.

Bandung, November 2005Plh. Kepala PPPG IPA,

Drs. Suryadi, M.MNIP. 131 070 737

Page 3: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

ii

DAFTAR ISI

Halaman

i

ii

iii

iv

BAB I. 1

A. 1

B. 1

C. 2

D. 2

BAB II. KONSEP ZAT PADAT DAN PENERAPANNYA 3

A. Konsep Zat Padat........................ 3

B. Ikatan Pada Zat Padat 9

C. 20

D. Lembar Kerja........................................................................... 29

BAB III. 40

BAB IV. 42

43

Page 4: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

iii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. 3

Gambar 2. 5

Gambar 3. 8

Gambar 4. Struktur atom karbon untuk intan dan grafit ................................ 8

Gambar 5. Susunan kristal Garam Dapur 9

Gambar 6. 12

Gambar 7. 13

Gambar 8. 15

Gambar 9. Titik didih untuk Gas Udara (gas -gas mulia)............................... 16

Gambar 10. Proses ikatan antara molekul polar ............................................. 17

Gambar 11. 17

Gambar 12. 18

Gambar 13. 18

Gambar 14. 19

Gambar 15. Ikatan Hidrogen pada Air 19

Gambar 16. Tingkat energi untuk elektron- 20

Gambar 17. 21

Gambar 18. 23

Gambar 19. Sambungan n- 25

Gambar 20. 28

Gambar 21. Percobaan di lab. virtual bahwa isi pensil merupakan 29

Gambar 22. Pemasangan dioda .................................................................... 34

Gambar 23. skema rangkaian sederhana....................................................... 35

Gambar 24. skema rangkaian dengan dioda panjar mundur.......................... 36

Gambar 25. skema membalikkan dioda.......................................................... 36

Gambar 26. dioda dirangkai seri dengan lampu............................................. 37

Page 5: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

iv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. 4

Tabel 2. 6

Tabel 3. Beberapa karakteristik dari berbagai jenis logam....................... 14

Page 6: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

1

BAB IPENDAHULUAN

A. RasionalModul mengenai zat padat (sifat -sifat bahan) merupakan kajian

materi yang unik. Dikatakan unik karena kita ketahui bersama bahwa

istilah zat padat hampir semua orang kenal akan istilah ini tetapi bila

kita kaji lebih jauh ternyata banyak fenomena alam diwakilkan oleh zat

padat. Keunikkan lain bahwa zat padat dapat dipandang sebagai

susunan partikel-partikel teratur. Partikel-partikel tersebut dapat berupa

atom-atom, molekul-molekul, atau ion-ion, dan seterusnya.

B. Standar KompetensiBerdasarkan standar kompetensi diklat berjenjang guru fisika

SMA di PPPG IPA tahun 2003 untuk jenjang tinggi bahwa:

Gerak dan Gaya:Memahami bahwa gaya elektromagnet tunggal terdiri atas dua

aspek besaran gaya listrik dan besaran gaya magnet. Pergerakan

suatu muatan menghasilkan gaya magnet, dan pergerakan suatu

magnet meghasilkan gaya listrik.

Indikator :Mengevaluasi penggunaan listrik dalam kehidupan sehari -hari baik

yang berhubungan dengan masalah individu pemakai dan

masyarakat.

Konservasi Energi :Memahami bahwa setiap energi dapat berpindah. Contoh

sederhana adalah perpindahan energi benda yang panas ke benda

yang dingin dengan cara konduksi, radiasi, atau conveksi (contoh;

pemanasan ruangan/lingkungan pada saat membakar sesuatu).

Page 7: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

2

Interaksi energi dan materiMemahami beberapa material, seperti halnya logam dapat dengan

mudah dialiri elektron, adapun untuk benda -benda seperti gelas

elektron sangat sulit mengalir. Memahami teknologi semikonduktor.

C. Kompetensi DasarSetelah memahami modul in i diharapkan guru berkompeten

atau mampu dalam :

1. Membedakan kristal dan amorf

2. Memahami ikatan-ikatan dalam zat padat

3. Memahami sifat konduktivitas listrik

4. Mengaplikasikan bahan semikonduktor sebagai penyearah

Gelombang

5. Memahami karakteristik dioda melalui percobaan

D. Deskripsi MateriDalam modul ini akan anda akan mempelajari mengenai

pembentuk zat padat, perbedaan kristal dan amorf, beberapa jenis

kristal, berbagai ikatan zat padat, sifat konduktivitas listrik pada suatu

bahan, semikonduktor, beberapa aplikasi pada zat padat. Dalam

pengembangan materi zat padat ini untuk pembelajaran anda dapat

pula menguji coba beberapa Lembar Kegiatan/Percobaan. Disamping

itu pada mudul ini juga ditampilkan rangkuman dan evaluasi.

Page 8: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

3

BAB IIKONSEP ZAT PADAT DAN PENERAPANNYA

A. Konsep Zat PadatBagaimana molekul dapat bergabung untuk memb entuk zat padat ?

Gambar 1. susunan zat padat yang merupakan kumpulan dari atom,electron dan inti atom, proton dan neutron, dan quark)

Kita ketahui bahwa zat dapat digolongkan atas zat padat, cair,

dan gas. Zat padat dapat dipandang sebagai susunan partikel -partikel

teratur. Partikel-partikel tersebut dapat berupa atom -atom, molekul-

molekul, atau ion-ion, dan seterusnya (gambar 1).

Setiap zat padat memiliki kekhasan atau sifat -sifat tertentu,

dalam hal ini digolongkan menjadi 3 (tiga) yaitu :

1. spesifikasi fisik berupa warna, tekstur, kekuatan, kekerasan, atau

kerapuhan.

2. sifat terukur seperti konduktivitas elektrik, konduktivitas termal,

suseptibilitas magnet, dan titik lebur.

3. spektrum serap dan pancar yang khas seperti daerah tampak,

inframerah, ultraviolet, atau daerah lainnya dari spektrum

elektromagnetik.

Semua sifat tersebut juga bergantung pada 2 (dua) segi struktur

zat, yaitu pertama, jenis atom atau molekul yang darinya suatu bahan

terbuat, dan kedua, cara semua atom atau molekul bergabung

Page 9: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

4

bersama membentuk zat padat. Disamping itu banyak bahan yang

memiliki susunan atom atau molekul yang teratur dan berkala yang

tidak hanya mencirikan suatu bahan, tetapi juga memberikan sifat -sifat

umumnya. Susunan atom yang teratur ini disebut kisi, dan bahan yang

berstruktur demikian disebut kristal.

Golongan zat lainnya, zat padat amorf (amorphous berasal dari

kata Yunani yang berarti tanpa bentuk), ketiadaan bentuk ini

menyebabkan sifat-sifat bahan amorf seperti gelas dan kertas

biasanya lebih bergantung pada sifat atom atau molekulnya secara

tunggal.

Salah satu efek fisika kuantum paling penting pada sifat zat

padat adalah dalam bidang konduktivitas elektrik, seperti sifat

konduktor, isolator, atau semikonduktor.

Berdasarkan percobaan difraksi sinar -x yang telah kita ketahui

bersama bahwa struktur benda padat dapat dibedakan menjadi dua

jenis yaitu kristal dan amorf.

Adapun perbedaan antara kristal da n amorf dapat dilihat pada

tabel 1. berikut ini.

Tabel 1. Perbedaan kristal dan amorf

Kristal Amorf

partikel tersusun secara berulangdan teratur

perulangan yang terjadimempunyai rentang yang panjang

terdapat pada hampir semualogam dan banyak mineralseperti : garam dapur, gula, besi,dan belerang

titik lebur jelas

partikel tersusun tanpa bentuk

perulangan hanya terjadi padarentang yang pendek

lebih bergantung pada sifat atomatau molekulnya secara tunggal,seperti : gelas, kertas, plastik,dan aspal.

Titik lebur tidak jelas

Page 10: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

5

Kita ketahui bahwa tidak semua kristal mempunyai susunan

yang begitu teratur. Kadang-kadang ditemui kristal yang memiliki cacat.

Cacat pada kristal yang paling banyak ditemui adalah dislokasi atau

salah tempat, yaitu jika garis atom terputus disuatu tempat (gambar 2).

Gambar 2. salah satu cacat pada kristal

Adanya cacat seperti pada gambar 2 ternyata ada hikmahnya,

yaitu adanya dislokasi memungkinkan untuk mengubah bentuk zat itu

dengan mengadakan gaya padanya, seperti mengubah bentuk logam

dengan cara menempa.

Dari tabel 1 di atas bahwa kekurangteraturan pada zat padat

yang amorf berakibat adanya jenis ikatan antar partikel memiliki daya

ikat yang berbeda-beda, sehingga jika zat ini dipanaskan, ikatan -ikatan

yang lemah lebih dahulu kehilangan daya ikatnya daripada ikatan -

ikatan yang kuat. Jadi, apabila zat padat amorf dipanaskan maka tidak

langsung mencair tetapi secara perlahan -lahan mulai dengan

melembek, dan akhirnya baru mencair. Zat ini juga dikatakan tidak

memiliki titik lebur yang jelas.

Bagaimana dengan zat berstruktur kristal? Apabila zat ini

dipanaskan maka akan kehilangan daya ikat antarpartikelnya boleh

dikatakan secara serempak dan mencair tanpa melalui proses

melembek. Dan zat ini memiliki titik lebur yang j elas.

Ada beberapa jenis kristal yang perlu kita ketahui, seperti pada

tabel 2 di bawah ini.

Page 11: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

6

Tabel 2. Beberapa jenis kristal

No. Wujud dan struktur kristal Nama Kristal1. Kristal Isometrik

Kristal isometrik, seperti pyriteditunjukkan di sini, mempunyai tigaujung yang tegaklurus denganpanjang sama. Struktur cubic -isometric menjadi simetris darisemua kristal itu. Pyrite adalah jugadikenal orang sebagai emas karenawarna kuningnya dan kilau metalik.

2. Kristal Bersudut Empat

Kristal ini mempunyai sudut empatdan berstruktur hablur.Permukaannnya adalah semuategaklurus dan dua dari panjangnyasama. Idokras (idocrase)dikelompokkan dengan batu karangseperti zircon, rutile, dan wulfenite,yang mana seperti kekerasan batukarang yang boleh dimiliki padaintan.

3. Kristal Orthorhombik

Barit, dari barium yang manadatang, mempunyai suatu strukturhablur orthorhombic. Kristal inimempunyai tiga permukaan yangtegaklurus dan panjangnyaberbeda .

4. Kristal MonoklinGips adalah contoh mineral yangmemperlihatkan struktur hablurmonoklin. Hablur monoklinikmempunyai tiga permukaan danpanjangnya berbeda, duadiantaranya adalah tegaklurusterhadap poros yang ketiga, tetapitidak untuk satu sama lain.

Page 12: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

7

No. Wujud dan struktur kristal Nama Kristal5. Kristal Triklin

Kristal triklin diperlihatkan palingsedikit berupa simetri dari sistemhablur. Permukaan kristal ini adalahberbeda dan tidak tumpang tindihpada sudut 90 derajat di manapun.Aksinit Brazilian adalah suatu contohsuatu kristal triklin.

6. Kristal Bersudut Enam(Hexagonal)

Suatu kristal bersudut enam sepertiberyl, ditunjukkan di sini, mempunyaiempat permukaan simetri. Sebanyaktiga permukaan panjangnya sama,dan secara simetris berada di dalamsatu garis. Poros keempat adalahtegaklurus terhadap lainnya.

Struktur partikel-partikel zat padat seperti pada tabel 2. di atas,

akan menentukan sifat-sifat zat padat itu sendiri.

Bagaimana anda bisa membedakan antara grafit (graphite) dan intan

(diamond) ?

Kita ketahui bahwa grafit dan intan keduanya merupakan zat padat

yang tersusun dari atom-atom karbon.

Cobalah anda bandingkan bentuk dan warna dari kedua zat padat

tersebut di bawah ini.

Page 13: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

8

Gambar 3. Bentuk dan warna dari grafit dan intan

Dikarenakan susunan kristal antara grafit dan intan berbeda

maka sifatnya pun berbeda disamping itu struktur atomnya pun

berbeda. Grafit tidak tembus cahaya (hitam warnanya) dan tidak terlalu

keras, sedangkan intan tembus cahaya (terlihat bening) dan sangat

keras sehingga intan bisa juga untuk memotong kaca/gelas.

Gambar 4. Struktur atom karbon untuk intan dan grafit

Page 14: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

9

B. Ikatan Pada Zat PadatMengapa partikel-partikel zat padat itu begitu erat terikat satu s ama

lain ?

Kita ketahui bahwa penyebabnya adalah adanya suatu gaya tarik-

menarik yang terjadi antara partikel -partikel tersebut. Ada 5 (lima) jenis

ikatan pada zat padat yaitu :

ikatan ionik

ikatan kovalen

ikatan logam

ikatan Van der Waals

ikatan Hidrogen

1. Ikatan IonikSalah satu contoh zat padat dengan ikatan ion adalah garam

dapur, atau Natrium Klorida (NaCl). Natrium klorida padat kurang

tepat dikatakan molekul, dikarenakan natrium klorida padat

satu

sama lain yaitu dengan ikatan ion.

Ga

mb

ar

5.

Su

sunan kristal Garam Dapur

Sebelum ikatan

Page 15: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

10

Kristal NaCl memiliki bentuk kubus. Setiap ion Na + dikelilingi- . Begitu juga

sebaliknya bahwa setiap ion Cl - dikelilingi oleh enam ion Na+. Pada

struktur kristal ini semua gaya tarik -menarik dan gaya tolak-menolak

saling mengimbangi hingga timbul keseimbangan gaya dan akhirnya

bentuknya berupa struktur kubus.

Atom Na memiliki nomor atom Z = 11 dan elektron terluarnya

sebanyak satu buah, dan atom Cl dengan nomor atom Z = 17 memiliki

tujuh buah elektron pada kulit terluarnya. Atom Na dengan mudah

akan melepaskan satu elektron jika ada atom lain yang akan

mengikatnya.

Tahap -1 : masing-masing atom dengan kekurangan dan kel ebihannya.

Tahap-2 : Atom Na akan melepaskan satu elektron dan atom Cl akan

menerima satu elektron.

Page 16: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

11

Tahap-3 : Telah terjadi proses pelepasan ion Na dan diterima oleh ion

Cl

Tahap-4 : Akhirnya terbentuk molekul NaCl dengan keseimbangan

gaya tarik dan gaya tolak, nampak bahwa ion Na mengikat diri pada

ion Cl.

Jadi, atom Na yang menjadi ion Na (Na +) dengan konfigurasi

yang sama dengan gas mulia Neon (Ne) dan atom Cl menjadi ion Cl

(Cl-) yang mempunyai konfigurasi sama dengan gas mulia Argon (Ar).

Dalam ikatan ionik terjadi penyerahan elektron dari satu atom ke atom

yang lain. Dan ikatan ini sering juga disebut ikatan elektropolar.

Page 17: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

12

2. Ikatan kovalenIkatan kovalen sering juga disebut ikatan homopolar.

Salah satu contoh ikatan kovalen pada zat p adat ialah ikatan

antarpartikel karbon pada intan.

Intandalambatuan

Intan di dalamkeadaan belumselesai (intan

masih mentah)

Intan jadi(diamond)

Ikatankovalen

intan

Strukturatom karbonuntuk intan

Gambar 6. Proses pembentukan dan ikatan kovalen pada intan

Ikatan kovalen juga terjadi pada berbagai kristal seperti

germanium (Ge), silikon (Si), stannum (Sn), intan (diamond),

karborundum (silikon karbid), dan timah.

Dari gambar 6 (kolom paling kanan) diperlihatkan b ahwa

setiap atom karbon mengikat empat atom karbon lain di dekatnya

dan ikatan itu terjadi dengan cara kovalen. Semua elektron pada

kulit luar atom karbon berpartisipasi dalam ikatan itu sehingga

terjadi ikatan yang sangat kuat antara atom -atom intan tersebut dan

akibatnya intan sangat keras.

3. Ikatan logamIkatan logam ialah suatu ikatan dimana terjadi gaya kohesi

antara partikel-partikel zat padat tersebut. Adanya elektron -elektron

bebas yang berasal dari atom-atom logam dapat dipandang seolah -

-sela atom logam. Kita ketahui

bahwa menurut teori ikatan logam, interaksi elektrostatik antara

Atom karbon

Ikatan karbon

Page 18: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

13

-ion positip dan

logamlah yang menjadi penyebab terikatnya atom -atom logam itu

satu sama lain sehingga berbentuk zat padat.

Bentuk dan strukturelektron pada perak

Bentuk dan pemberiangaya pada perak

Gambar 7. Bentuk, struktur elektron, dan pemberian gaya pada perak

Kita ketahui bahwa salah satu sifat logam yang penting

adalah mudah dibentuk tanpa menjadi retak atau patah, kecuali jika

diubah bentuk seperti pemberian gaya dengan cara ditusuk dengan

paku atau jarum (gambar 7). Sifat ini terjadi karena adanya ikatan

yang bukan merupakan ikatan antar atom tertentu dengan logaam

tertentu seperti halnya pada ikatan kovalen atau ionik.

Ikatan logam juga terjadi antar atom dalam suatu logam

seperti pada tabel 3 berikut ini. Beberapa karakteristik dari berbagai

jenis logam dapat anda pahami melalu i tabel tersebut.

Page 19: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

14

Tabel 3. Beberapa karakteristik dari berbagai jenis logam

Jenis Logam

Reaksidenganudara

(Oksigen) AirTerhadap

asam cuka

penguranganoksida olehhydrogen (*)

penggantianreaksi

Teknikpenyaringan

Pottasium, K membakardengan kasar bereaksi

dengantenaga

menurunTerjadi

reaksi tapienerginyamenurun

Tidakdireduksi

masing-masing logam

dapatberpindah dan

yang lainmenurunkan

di dalamrangkaian

elektrolisis

Sodium, Na

Kalsium, Ca

membakardengan cepat

Magnesium, Mg

Aluminium, Al bereaksidenganuap airSeng, Zn

Pengurangan(reduction)

oksida

Besi, Fe

Dapatdireduksi

Timbal, Pbmengoksidasipelan-pelan

Tidak adareaksi

Tidak adareaksi

Tembaga, Cu

Air Raksa, Hgterjadi ketikaunsur-unsur

bebas didalam batu

karangPerak, Ag tidak bereaksiEmas, Au

(*) ketika dipanaskan suhunya tidak lebih dari 800 0C (1.440 0 F)

Kita ketahui bersama bahwa logam memiliki kilapan yang

khas, seperti kilapan emas, perak, tembaga, air raksa, dan yang

lainnya. Adanya kilapan khas pada logam dapat dijelaskan oleh

adanya gas elektron yang ada di mana -mana. Ketika cahaya

mengenai permukaan logaam maka cahaya yang jatuh akan

menyebabkan elektron-elektron bebas tersebut bergetar hal ini juga

dikarenakan cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

Dengan demikian pancaran cahaya ke segala arah inilah yang

memberi kilapan khas pada permukaan logam. Perhatikan gambar

8 berikut ini.

Page 20: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

15

Gambar 8. Kilapan air raksa ketika dituangkan ke dalam gelas.

Air Raksa (Mercury) adalah salah satu unsur berupa cairan

pada suhu-kamar. Sarung tangan perlu selalu dikenakan ketika

menangani air raksa sebab unsur ini adalah beracun dan dapat

diserap melalui kulit.

4. Ikatan Van der WaalsAdakah molekul atau atom yang bukan logam, yang tidak dapat

mengadakan ikatan kovalen maupun ikatan ion ?

Gas-gas mulia merupakan atom yang tidak dapat mengadakan

ikatan kovalen maupun ikatan ion karena memiliki kulit luar yang

tertutup. Akan tetapi ketika suhu sangat rendah gas-gas mulia

tersebut dapat berwujud cair, sehingga ada ikatan antara atom -

atomnya (gambar 9).

Page 21: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

16

Gambar 9. Titik didih untuk Gas Udara (gas -gas mulia)

Udara adalah suatu campuran gas, masing -masing dengan

titik didih berbeda. Argon hanya di bawah 1 persen di udara.

Atom gas mulia, seperti Ar (Argon), memiliki konfigurasi

elektron yang penuh pada kulitnya sehingga sangat stabil dan

sukar untuk bereaksi. Disamping itu atom gas mulia juga memiliki

distribusi elektron yang sferis, artinya bahwa titik pusat distribusi

muatan negatif berimpit dengan titik pusat muatan positif yang

berada pada titik pusat bola. Ketika pusat massa bola tidak

berimpit, atom gas mulia tersebut menjadi dipol listrik (atom polar)

yang dapat mengimbas pada atom-atom tetangga. Akibatnya

terjadi gaya interaksi berupa gaya -gaya elektrostatik yang lemah

pada berbagai atom itu. Gaya elektrostatik ini merupakan gaya

coulomb sehingga hal ini sering disebut gaya Van der Waals dan

ikatannya disebut dengan ikatan Van der Waals.

Page 22: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

17

Ada dua jenis gaya Van der Waals pada molekul, yaitu :

1. Gaya Van der Waals antar molekul polar

Gambar 10. Proses ikatan antara molekul polar

2. Gaya Van der Waals antara molekul non polar dengan molekul

polar

Gambar 11. Proses terjadinya Gaya Van der Waals antara molekulnon polar dengan molekul polar

Umumnya ikatan Van der Waals jauh lebih lemah daripada

ikatan ion atau ikatan kovalen. Untuk melepaskan ikatan Van der

Waals pada zat padat, besarnya energi yang diperlukan kira -kira

1 % dari energi yang diperlukan untuk melepaskan ikatan ion atau

ikatan kovalen zat padat. Keadaan inilah yang menjelaskan

mengapa titik didih dan titik lebur gas mulia menjadi rendah dan

+ +

Non polar

+

Polar

+

molekul

Page 23: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

18

senyawa-senyawa tertentu yang molekulnya simetris seperti

metana juga rendah. Perhatikan molekul metana (CH 4) di bawah ini.

(Gambar 12).

Gambar 12. Gas Metana adalah contoh molekul nonpolar danempat atom hidrogen serupa tersebar di sekitar pusatmolekul .

5. Ikatan HidrogenIkatan Hidrogen terdapat dalam berbagai zat organik seperti

amoniak (NH3), dan Hidrogen Fluorida (HF), juga terdapat dalam

kristal H20 (es).

Bentuk molekul amoniak

(ammonia).

Keterangan :

Gambar 13. salah satu contoh bentuk molekul amoniak

Page 24: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

19

Ikatan Hidrogen juga terjadi pada pembentukan kristal es,

ketika wujud cair maka molekul -molekul air terikat oleh gaya Van

der Waals. Kehadiran ikatan hydrogen ini sangat penting pada H 20.

Apabila hanya terdapat ikatan Van der W aals saja, maka air akan

berwujud gas pada suhu rendah. Adanya ikatan hydrogen ini

menyebabkan adanya tambahan ikatan baru sehingga air dapat

berwujud cair, atau bahkan dapat berwujud padat pada suhu

normal di bumi.

Gambar 14. Molekul air terdiri dari satu atom oksigen dan dua atomhydrogen

Ikatan hidrogen yang merupakan ikatan kimia yang

terbentuk antara molekul yang berisi atom hidrogen yang terikat ke

suatu atom O. Ikatan hidrogen terjadi pada air ketika berbentuk

cair pada suhu kamar. Perhatikan gambar 15 di bawah ini.

Gambar 15. Ikatan Hidrogen pada Air

Page 25: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

20

C. Penerapan Konsep Zat PadatSejak ditemukan cara kerja semikonduktor pada akhir abad 20 -

an, ketika itu perkembangan elektronik amat pesat, sehingga boleh

dikatakan mampu mengubah pola hidup ma nusia.

Untuk lebih memahami konsep zat padat, terutama dari sifat

konduktivitasnya diperlukan pemahaman tentang Pita Energi (Band

Theory).

PITA ENERGI (Band Theory)

Mengapa teori pita energi diperlukan untuk sifat konduktivitas?

Untuk menjawab permasalahan ini, kita ketahui bahwa elektron bebas

pada logam dapat menerangkan sifat logam sebagai konduktor. Tetapi,

dasar-dasar ini tidak mampu menerangkan sifat semikonduktor yang

dapat bertindak sebagai isolator pada suhu rendah dan jika suhu

bertambah sebagai konduktor. Dengan demikian diperlukan teori pita

energi untuk permasalahan tersebut.

Kita ketahui bahwa atom tunggal (H, Li, dan lain -lain) dan atom

banyak (kristal, kristal intan, dan lain -lain) memiliki tingkat-tingkat

energi yang berbeda.

Perhatikan skema gambar dibawah ini :

(a) (b)

atom tunggal atom banyak berdekatan

Gambar 16. Tingkat energi untuk elektron -elektron kulit luar

PitaEnergi

Page 26: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

21

Tampak bahwa pita energi digambarkan dengan garis garis

yang lebih banyak, untuk atom banyak berdekatan.

Sesuai dengan teori atom bahwa atom terdiri dari elektron yang

mengelilingi inti dalam tingkat energi tertentu. Energi yang dimiliki

elektron semakin besar, jika posisi elektron semakin jauh dari inti atom .

Sering kali tingkatan energi pada atom digambarkan dengan garis -

garis. Bagaimana dengan tingkat energi yang dimiliki oleh atom dalam

kristal?

Sebagaimana diketahui bahwa lintasan elektron pada tingkat

energi yang dalam tidak berubah karena interaksi antar at om hanya

terjadi pada tingkat elektron yang luar.

Jadi, kita ketahui pula bahwa di dalam kristal terdapat banyak

sekali atom. Jarak antar atom tersebut begitu dekat sehingga

menyebabkan interaksi atau gaya antar atom. Pada kristal beratom

banyak sebagaimana digambarkan pada gambar 16 b, elektron kulit

terluarnya merupakan sistem bersama diantara atom -atom. Ingat

bahwa menurut larangan PAULI, awan elektron tidak mungkin

bertindih sebab dalam suatu tingkat energi tidak boleh terdapat lebih

dari satu elektron pada keadaan yang sama.

Perhatikan gambar 17 dibawah ini, yang menggambarkan

bahwa diantara dua pita energi yang terpisah terdapat celah terlarang

yang disebut dengan celah energi.

Gambar 17. Pita energi yang terpisah.

Celahterlarang

Pita atas

Pita bawah

Page 27: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

22

Pita-pita energi tesebut dapat terpisah dari pita energi pada

tingkat yang lebih bawah dan dapat juga bertindihan dengan tingkat

energi lain. Apabila pita energi terpisah (pita atas dan pita bawah), ada

celah diantara dua pita energi yang disebut dengan celah terlarang

atau pita terlarang atau celah energi.

Dari gambaar 17, dapat disimpulkan bahwa :

- Lebar celah energi tersebut menggambarkan energi yang

diperlukan oleh suatu elektron untuk berpindah dari tingka t bawah

ketingkat yang lebih atas.

- Pita energi menggambarkan tingkat energi yang diperbolehkan

dimiliki oleh sebuah elektron.

- Lintasan elektron pada tingkat energi yang dalam tidak berubah

karena interaksi antar atom hanya terjadi pada tingkat elektron

terluar.

Berdasarkan konsep pita energi yang diuraikan diatas, maka

konsep ini mampu menjelaskan dengan baik bahwa kejadian pada

konduktor, isolator dan semikonduktor merupakan sifat konduktivitas

zat padat yang berkaitan dengan kelistrikan. Untuk itu ketiga sifat

konduktivitas dapat dijelaskan sebagai berikut :

KonduktorKonduktor atau penghantar merupakan bahan yang memiliki

konduktivitas panas yang tinggi. Salah satu contohnya adalah logam.

Kita ketahui bahwa logam merupakan konduktor yang baik karena p ita

valensi dan pita konduksi hanya terisi setengah, atau karena pita

konduksi saling tumpang tindih dengan pita valensi. Dalam ke dua

kasus ini selalu ditemukan keadaan kosong.

Adapun peristiwa terjadinya arus listrik pada konduktor ini dapat

digambarkan sebagai berikut :

Page 28: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

23

(a) konduktor (b) isolator (c) semikonduktor

Keterangan :

PK = Pita Konduksi; PV = Pita Valensi

Gambar 18. Pita energi untuk konduktor, isolator, dan semikonduktor

a. KonduktorPada bagian paling atas terdapat pita energi yang terisi

elektron setengah penuh yang disebut pita kondduksi. Di bagian

bawah pita konduksi terdapat pita valensi yang terisi penuh engan

elektron. Adapun celah terlarang dengan lebar yang tidak terl alu

besar terletak antara pita konduksi dan pita valensi. Dalam pita

konduksi yang tidak penuh itu elektron dapat memperoleh energi

tambahan (dalam pita ini elektron dapat naik ke tingkat energi yang

lebih tinggi), sehingga terjadi aliran muatan (arus list rik).

Jadi, konduktor ditandai dengan pita konduksi yang terisi

sebagian seperti dalam tembaga atau pita konduksi yang kosong

bertumpangan dengan pita valensi seperti yang terdapat pada

magnesium. Disamping itu, kristal yang mempunyai pita konduksi

setengah penuh juga merupakan konduktor listrik.

b. Isolator

PK

PV

Terisi sebagian kosong Hampir kosong

Celahterlarang

Celahterlarang

Celahterlarang

penuh penuh Hampir penuh

Page 29: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

24

Pada isolator, pita konduksi dan pita valensi terpisahkan

oleh pita terlarang yang lebar dan elektron tidak memiliki energi

dapat dilihat pada gambar 18. Untuk menaikkan elektron valensi

dari pita valensi kepita konduksi dibutuhkan energi yang cukup

besar (sekitar 5 eV). Pita konduksi yang kosong dan pita valensi

yang terisi penuh menyebabkan tidak ada elektron yang bebas

bergerak sehingga praktis tidak akan ada aliran muatan.

Dapat juga dikatakan bahwa pita konduksi kosong sehingga

tidak ada elektron kristal yang dapat menghantarkan arus listrik.

Dengan demikian susunan pita seperti ini menyatakan bahwa

kristalnya merupakan isolator.

c. SemikonduktorSemikonduktor merupakan zat padat kristalin, seperti silikon

atau germanium, dengan konduktivitas listrik (biasanya 10 5_10-7

Siemens permeter) yang bernilai antara konduktivitas konduktor

(hingga 109 S m-1) dan isolator (hingga serendah 10 -15 S m-1).

Pada suhu sangat rendah, pita konduksinya tidak terisi elektron.

Adanya celah terlarang ini mempunyai jarak yang lebih kecil

dibandingkan dengan celah terlarang pada isolator, dapat dilihat

pada pada gambar 18 c. Pada temperatur kamar (T= 300 K )

elektron yang ada pada pita valensi akan mendapatkan energi

kinetik .

Energi kinetik ini cukup kuat untuk memindahkan elektron ke

pita valensi ke pita konduksi. Pindahnya elektron ke pita konduksi

menyebabkan adanya elektron bebas pada pita konduksi sehingga

sudah dapat menghantarkan listrik walaupun konduktivitasnya

sangat kecil.

Page 30: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

25

Jadi, pada temperatur kamar semikonduktor mampu

menghantarkan arus listrik. Adapun untuk semikonduktor yang

berbahan germanium, pada suhu kira -kira 100 0C atau lebih, daya

hantarnya sangat baik dan bahan silikon keadaan seperti ini terjadi

pada suhu di atas 150 0C.

Apabila bahan semikonduktor jenis -n dihubungkan dengan

kutub positip sumber tegangan, dan bahan jeni s-p dihubungkan

dengan kutub negatif sumber tegangan itu, maka persambungan n -

p akan melebar. Dengan bertambah lebarnya lapisan penghalang

ini, arus listrik akan sukar mengalir kecuali arus bocor. Hanya arus

yang nilainya kecil yang disebabkan oleh ikatan yang putus pada

masing-masing semikonduktor saja yang adaa pada saat itu.

Sambungan semikonduktor n -p sering disebut sebagai dioda

semikonduktor sambungan (gambar 19 a).

Gambar 19. Sambungan n-p pada dioda

Apabila baterai dihubungkan sebaliknya, yaitu kutub positip

dihubungkan dengan semikonduktor jenis -p dan kutub negatip

dihubungkan dengan semikonduktor jenis -n, pemberian tegangan

ini disebut tegangan maju (panjar maju). Jika tegangan maju yang

Gambar 19 a

Gambar 19 b

Page 31: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

26

diberikan sama dengan tegangan sambungan, tebal lapisan

penghalang akan sama dengan nol. Pada keadaan ini arus yang

mengalir mulai meningkat (gambar 19 b).

Bagaimana agar pemasangan diada dalam sebuah sistem

rangkaian tidak terbalik? Pemasangan dioda dikatakan berfungsi,

jika dipasang pada tegangan maju dan skema gambarnya adalah

sebagai berikut :

Sebaliknya jika dioda dipasang pada tegangan mundur, maka tidak

ada arus yang mengalir seperti skema gambar di bawah ini :

Page 32: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

27

Pemakaian dioda sebagai penyearah gelombang, dapat di lihat

pada visualisasi gambar di bawah ini :

Tampilan tegangan keluaran pada ossiloskop adalah :

Bentuk tegangan keluaran pada dioda sebagai penyearah

gelombang penuh.

Salah satu bentuk aplikasi pada zat padat, bahwa ada zat

padat yang dapat menghantarkan arus listrik (konduktor) adapula

yang tidak dapat menghantarkan listrik (isolator).

Page 33: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

28

Salah satu contoh zat padat yang tidak dapat

menghantarkan listrik adalah kertas, seperti skema gambar di lab.

virtual listrik di bawah ini.

Gambar 20. Percobaan di lab. virtual bahwa kertas merupakan isolator

Percobaan di atas, sebagai alternatif saja, anda dapat

mencoba melalui percobaan secara manual untuk membuktikan

bahwa kertas merupakan isolator. Dari gambar terlihat bahwa

walaupun ada sumber tegangan sebesa r 12 volt, tetapi arus yang

berupa kertas yang merupakan isolator.

Bagaimana kita membuktikan bahwa isi pensil, merupakan

konduktor? Anda bisa melihat tampilan di lab. virtual untuk

membuktikan bahwa isi pensil merupakan konduktor, seperti pada

gambar 21 di bawah ini.

Page 34: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

29

Gambar 21. Percobaan di lab. virtual bahwa isi pensil merupakankonduktor

Percobaan di lab. virtual hanya sebagai alternatif saja, anda

dapat membuktikan melalui percobaan s ecara manual untuk

membuktikan bahwa isi pensil (bahan grafit) merupakan salah

satu contoh konduktor.

D. Lembar Kerja1. Percobaan-1 : Broken Circle (Bentuk Lingkaran) : Zat Padat

Tujuan :Mengetahui ruang lingkup kajian materi yang akan diajarkan

Belajar sambil bermain

Langkah kerja :a. Tentukan judul, dan kata kuncinya dan sub kata kuncinya

b. Dalam contoh di bawah ini ada 4 kata kunci dan sub kata

kuncinya

Page 35: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

30

1. Sifat-sifat zat padat :spesifikasi fisik

sifat terukur

spectrum serap

2. Struktur benda padat :kristal (garam dapur, gula, besi, dan belerang)

amorf (gelas, kertas, plastik, dan aspal).

3. Ikatan pada zat padat :ikatan ionik

ikatan kovalen

ikatan logam

ikatan Van der Waals

ikatan Hidrogen

4. Penerapan pada zat padat :berbagai jenis konduktor

berbagai jenis piranti semikonduktor

berbagai jenis isolator

c. Buatlah broken circle (bentuk lingkaran) dengan pusat lingkaran

dengan 4 kata kunci dan sub kata kuncinya.

d. Potong-potonglah sesuai dengan yang kita inginkan (proses

pemotongan jangan sampai terlalu detail, karena akan

menyulitkan siswa).

e. Perhatikan contoh di bawah ini:

Page 36: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

31

Tugas :1.

2. Bagaimana mengevaluasi model pembelajaran cooperative

learning dengan alat peraga seperti di atas.

2. Percobaan-2 : Sifat Hantaran Listrik Zat PadatTujuan : Mampu menggolong-golongkan atas kemampuan zat

padat menghantarkan arus listrik.

Alat dan bahan yang digunakan :

Pipa sedotan 2 buah

Kertas HVS 1 lembar

Plastik transparansi 1 lembar

Page 37: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

32

Kertas koran 1 lembar

Batu baterai 1,5 V 2 buah

Pensil dengan bahan grafit 1 buah

Sendok logam 1 buah

Clipper 5 buah

Dioda biasa 4 buah

AVO-meter 1 buah

Sakelar 1 buah

Kabel secukupnya

Desain Percobaan : salah satu contoh rangkaian untuk

mengukur hambatan kertas.

Langkah Percobaan :1. Susunlah rangkaian seperti pada desain percobaan di atas,

dengan bahan-bahan yang sudah disediakan.

2. Catatlah percobaan yang dilakukan /data -data yang

diperoleh pada tabel di bawah ini.

3. Tabel penggolongan zat padat mengenai daya hantar listrik.

No. Bahan Besarnya Besarnya Sifat hantaran

Page 38: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

33

Hambatan(Ohm)

arus listrik

4. Apa yang dapat anda simpulkan dari tabel di atas?

5. Apakah hubungan antara besarnya hambatan dengan sifat

hantaran listrik?

6. Mengapa sifat konduktivitas listrik hanya isolator dan

konduktor yang dapat diukur atau diidentivikasi?

7. Bagaimana kita mengetahui bahwa suatu bahan

dikategorikan semikonduktor?

3. Percobaan-3 : Karakteristik DiodePengantar

Karakteristik diode menggambarkan perilaku diode ketika

diberi panjar (tegangan) maju atau panjar mundu r. Biasanya

karakteristik diode digambarkan dalam sebuah grafik dengan

sumbu-X sebagai tegangan panjar dan sumbu -Ysebagai arus yang

timbul.

Sambungan semikonduktor p -n sering disebut sebagai diode

semikonduktor sambungan. Pada diode arus hanya dapat menga lir

dari semikonduktor jenis-p ke semikonduktor jenis -n.

Semikonduktor jenis-p sering disebut anode diode sedangkan

semikonduktor jenis-n disebut sebagai katode diode. Perhatikan

Gambar 22 di bawah ini.

Page 39: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

34

Gambar 22. Pemasangan dioda : (a) dioda dipasang panjar mundur(b) dioda dipasang panjar maju

Untuk mengetahui perbedaan pemasangan diode yang diberi

tegangan maju dan tegangan mundur, mari kita lakukan

observasi/percobaan ini.

I. Tujuan PercobaanMenyelidiki dioda yang diberi tegangan maju da n tegangan

mundur untuk mengetahui karakteristik diode.

II. Alat Dan Bahan

No.katalog Nama Alat dan Bahan JumlahPenghubung jembatan 1

Papan rangkaian 1

Sakelar satu kutub 1

Dioda in 4001 4

Power supplay 1

Kabel penghubung merah 2

Kabel penghubung hitam 2

Meter dasar 90 1

Bola lampu 1

Pemegang lampu 1

III. Prosedur Dan Observasi

p n np

A K

- + -+

Page 40: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

35

1. Desain alat/komponen seperti gambar di bawah ini. Sakelar

dalam posisi terbuka (posisi 0) dan meter dasar 90 sebagai

Ampere meter (Ammeter) dengan batas ukur 1 A.

2. Hubungkan power supplay ke sumber tegangan, alat

dalam keadaan OFF (mati)

3. Pilih tegangan atau voltage pada power supplay 3V DC

4. Hubungkan rangkaian ke power suplay dengan

menggunakan kabel penghubung.

5. Lihat skema gambar 23 di bawah ini !

Gambar 23. skema rangkaian sederhana

6. Setelah itu, ON-kan (hidupkan power supplay).

Meter dasar 90(Amperemeter)

Power supplay 3V DC

Diode lampuAmperemeter

sakelar-

+

A

Page 41: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

36

7. Tutup sakelar (posisi 1), perhatikan keadaan lampu dan kuat

arus yang ditunjukkan oleh Ammeter. Apakah lampu

menyala? Berapa kuat arus yang ditunjukkan oleh Ammeter?

8. Buka kembali sakelar (posisi O)

9. Lakukan kembali langkah ke -7 di atas, tetapi dengan

membalikkan kutub diode seperti rangkaian gambar 24 di

bawah ini. Apakah lampu menyala? Berapa kuat arus yang

ditunjukkan oleh Ammeter?

Gambar 24. skema rangkaian dengan dioda panjar mundur

10.Bila langkah di atas dengan cara menukar/membalikkan

dioda, sekarang dicoba dengan cara menukar kabel

penghubung (menukar kutub Ammeter) seperti gambar 25 di

bawah ini. Apakah lampu menyala? Berapa kuat arus yang

ditunjukkan oleh Ammeter?

Gambar 25. skema membalikkan dioda

sakelar

dioda

lampu

lampu

sakelar

A

Page 42: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

37

11.Lakukan kembali langkah ke-10 di atas, tetapi dengan

membalikkan kutub diode. Perhatikan gambar 26 di bawah

ini. Apakah lampu menyala ?

Berapa kuat arus yang ditunjukkan oleh Ammeter ?

Gambar 26. dioda dirangkai seri dengan lampu

12.Buka sakelar (posisi 0)

13.Masukkan hasil observasi/percobaan ke dalam tabel di

bawah ini.

Tabel : Data observasi mengenai diode

No. Mengacugambar

PosisiDiode

Keadaan lampuKuat arus

nyala padam

1. 1.23

2. 1.24

3. 1.25

4. 1.26

14.Kesimpulan dan kemungkinan penerapan dalam kehidupan

sehari-hari

1. Apakah yang dapat anda simpulkan dari tabel -1 data

observasi mengenai diode, pada nomor 1 dan 3? Apakah

pengertian dioda diberi tegangan maju?

2. Apakah yang dapat anda simpulkan dari tabel -1 data

observasi mengenai diode, pada nomor 2 dan 4? Apakah

pengertian dioda diberi tegangan mundur ?

dioda

A

Page 43: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

38

3. Mengapa breakdown voltage bisa terjadi pada dioda ?

4. Gambarkan karakteristik dioda silikon, kuat arus (I)

terhadap tegangan (V) !

5. a. Apakah yang harus dilakukan pada diode, agar arus

dapat mengalir pada suatu rangkaian alat elektronik?

Mengapa?

b. Apakah fungsi diode yang anda ketahui dalam

peralatan elektronik ?

4. Kegiatan-4 :Judul Kegiatan : Berbagai jenis zat padat, cair, dan gas

Tujuan : Membandingkan Rapat massa/massa jenis

beberapa zat melalui tabel

Permasalahan :

Mengapa air rapat massanya lebih besar bila dibandingkan es

dan udara ?

Bagaimana anda membuktikan bahwa a ir laut massa jenisnya

lebih besar daripada air tawar biasa ?

Apakah yang dapat anda simpulkan dari tabel di bawah ini

khususnya jenis zat padat kaitannya dengan nilai -nilai massa

jenisnya ?

Jenis Zat Massa jenis (kg m -3)

Solids (zat padat)kayu albasia 200Jenis pohon 700mentega 900es 920kayu hitam 120pasir ( kering) 1.600beton 2.400aluminum 2.700baja 7.800

Page 44: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

39

tembaga 8.900Timbal 11.300Uranium 19.000

Liquids (zat cair)air 1.000bensin, lilin 800minyak buah zaitun 900Jenis Zat Massa jenis (kg m -3)susu 1.030air laut 1.030gliserin 1.260Air asin Laut Mati 1.800

Gas ( pada tekanan dan temperatur standard 0°C dan1 atm)udara 1,300Hydrogen (H2) 0,090Helium (He) 0,180methane 0,720Nitrogen (N) 1,250Oxygen (O2) 1,430carbon dioxide (CO2) 1,980propane 2,020butane (iso) 2,600Sumber : Microsoft ® Encarta ® Reference Library 2005. © 1993-2004 MicrosoftCorporation. All rights reserved.

Page 45: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

40

BAB IIIRANGKUMAN

1. Zat dapat digolongkan atas zat padat, cair, dan gas. Salah satu

efek fisika kuantum paling penting pada sifat zat padat adalah

dalam bidang konduktivitas elektrik , seperti sifat konduktor, isolator,

atau semikonduktor.

2. Grafit dan intan keduanya merupakan zat padat yang tersusun dari

atom-atom karbon.

Ada 5 (lima) jenis ikatan pada zat padat yaitu :

ikatan ionik

ikatan kovalen

ikatan logam

ikatan Van der Waals

ikatan Hidrogen

3. Elektron bebas pada logam dapat menerangkan sifat logam

sebagai konduktor. Tetapi, dasar -dasar ini tidak mampu

menerangkan sifat semikonduktor yang dapat bertindak sebagai

isolator pada suhu rendah dan jika suhu bertambah sebagai

konduktor. Dengan demikian diperlukan teori pita energi untuk

permasalahan tersebut.

4. Berdasarkan konsep pita energi, bahwa kejadian pada konduktor,

isolator dan semikonduktor merupakan sifat konduktivitas zat padat

yang berkaitan dengan kelistrikan.

5. Konduktor atau penghantar merupakan bahan yang memiliki

konduktivitas panas yang tinggi. Salah satu contohnya adalah

logam.

6. Isolator, pita konduksi dan pita valensi t erpisahkan oleh pita

terlarang yang lebar dan elektron tidak memiliki energi yang cukup

besar untuk dari satu pita ke pita lain. Contohnya

plastik, kaca, dan karet.

Page 46: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

41

7. Semikonduktor, pada temperatur kamar semikonduktor mampu

menghantarkan arus list rik. Adapun untuk semikonduktor yang

berbahan germanium, pada suhu kira -kira 100 0C atau lebih, daya

hantarnya sangat baik dan bahan silikon keadaan seperti ini terjadi

pada suhu di atas 150 0C.

8. Ada dua cara untuk memberikan tegangan pada diode, yaitu :

a. Panjar mundur : dilakukan jika sambungan p -n dihubungkan

dengan kutub positip baterai pada bagian semikonduktor jenis -n

dan kutub negatif pada semikonduktor jenis -p. Cara

menghubungkan baterai demikian akan membantu tegangan

sambungan sehingga lapisan pengha lang akan bertambah lebar.

Dengan bertambah lebarnya lapisan penghalang ini, arus listrik

akan sukar mengalir. Apabila tegangan panjar mundur

diperbesar akan semakin banyak arus bocor, yang pada suatu

saat arus bocor tersebut akan menjadi sedemikian besar

sehingga merusak sambungan p -n. Tegangan yang

menyebabkan rusaknya sambungan p -n disebut breakdown

voltage (tegangan rusak atau tegangan tembus).

b. Panjar maju : jika baterai dihubungkan sebaliknya, yaitu kutub

positip dihubungkan dengan semikonduktor jenis -p dan kutub

negatif dihubungkan dengan semikonduktor jenis -n. Akibat

adanya panjar maju lapisan penghalang akan semakin tipis.

Saat itu akan terdapat arus, meskipun kecil, karena elektron

yang akan menyeberang ke semikonduktor jenis -n masih harus

melawan tegangan sambungan. Jika tegangan yang diberikan

melebihi tegangan panjar, terjadi arus yang cukup besar.

Page 47: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

42

BAB IVEVALUASI

Pertanyaan :1. Apa yang anda ketahui tentang zat padat? Mengapa materi tentang

zat padat penting diajarkan pada siswa SMA? Bagaim ana anda

membelajarkan materi zat padat pada siswa SMA dikaitkan

2. Mengapa zat padat digolongkan kekhasan atau berdasarkan sifat -

sifat tertentu?

3. Apakah yang anda ketahui pada zat padat tentang ikatan ionik,

ikatan kovalen, ikatan logam, ikatan Van der Waals, dan ikatan

Hidrogen.

4. Berdasarkan tabel 3 tentang b eberapa karakteristik dari berbagai

jenis logam, coba anda buat grafik jenis logam terhadap reaksi

dengan udara (oksigen).

5. a. Berdasarkan konsep pita energi, jelaska n sifat konduktivitas listrik

untuk konduktor, isolator, dan semikonduktor.

b. Buatlah Lembar Kegiatan Siswa (LKS) mengenai sifat

konduktivitas listrik untuk konduktor yang tujuannya adalah melalui

percobaan dapat diketahui bahwa tidak semua zat padat ber fungsi

sebagai penghantar listrik. (sistematikanya : alat dan bahan, langkah

kerja, desain percobaan, kesimpulan, dan aplikasi dalam kehidupan

sehari-hari).

Page 48: Zat Padat (Sifat-sifat Bahan).pdf

43

DAFTAR PUSTAKA

Departemen Pendidikan Nasional. Kurikulum 2004, Standar Kompetensi

Mata Pelajaran Fisika SMA dan MA . Jakarta : 2004

http://www.dikdasmen.depdiknas.go.id/

Budikase, E, dan Kertiasa, N. 1995. Fisika 1 dan 2, Departemen

Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta : Pusat Perbukuan

Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penerbir

Erlangga.

Beiser, A. 1995. Applied Physics, New York : Mc Graw Hill, Inc.

Serway, RA. 1986. Physics for Scientist and Engineers with Modern

Physics, New York : Saunders College Publ ishing

http://www.encarta.com/; Encarta Reference Library Premium 2005.

Tipler, P. A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik -Jilid 1 (terjemahan),

Jakarta : Penerbit Erlangga.

Giancoli, Douglas C. 1991, Physics, Principles with pplications,Prentice-Hall International, Inc, Third Edition.

Isaacs, Alan. 1999. Kamus Lengkap Fisika , Penerbit Erlangga, Jakarta.