View
419
Download
85
Category
Preview:
Citation preview
11/4/2011
1
1
MATERIAL TEKNIK1. STRUKTUR ATOM DAN
IKATANNYA
Diploma 4
Mengapa perlu dipahami?
Ikatan interatomik sifat material
Contoh: Wujud karbon Grafit / Intan
2
11/4/2011
2
3
Struktur atom
Atom merupakan struktur dasar dari seluruh bahan-bahan teknik.
Atom terdiri dari tiga partikel sub-atom dasar : proton, neutron dan elektron.
Model sederhana atom terdiri dari nukleus yang sangat kecil dengan diameter 10-14 m dan dikelilingi oleh awan elektron yang sangat tipis dengan densitas yang bervariasi sehingga diameter atom ada dalam orde 10-10 m.
4
Struktur atom
Nukleus terdiri dari proton dan neutron
dan sebagian besar masa atom berada di
nukleus.
11/4/2011
3
5
Nomor atom dan massa atom
Nomor atom = menunjukkan jumlah proton (kutub positif) yang berada di nukleus.
Massa atom = massa atom relatif adalah masa dalam satuan gram dari sejumlah.6,023 x 1023 atom (bilangan avogadro NA).
Atom C dengan 6 proton dan 6 neutron (atom karbon 12) menjadi referensi untuk 1 unit massa atom C memiliki masa 12 gr/mol.
6
Tabel periodik
11/4/2011
4
7
Contoh perhitungan
Berapa massa satu atom Cu ?
Massa atom Cu = 63,54 gr/mol
Dalam 63,54 gr Cu terdapat 6,02 x 1023 atom
Maka massa satu atom Cu adalah:
grxatomxmolatomx
molgr
atom
Cugrx
molatomx
Cumolgr
22
23
23
1005,11/1002,6
/54,63
1/1002,6
/54,63
8
Penyerapan dan pelepasan energi
11/4/2011
5
9
Persamaan Planck
h = konstanta Planck = 6,63 x 10-34 J.s
c = kecepatan cahaya = 3 x 108 m/s
= panjang gelombang
hcE
hE
10
Nomor kuantum
Nomor n principal quantum number
menunjukkan tingkat energi utama dari elektron
kulit lintasan elektron K,L,M, …
11/4/2011
6
11
Nomor kuantum
Nomor l azimuthal quantum number
menunjukkan tingkat sub kulit s,p,d,f, …
12
Nomor kuantum
Nomor ml magnetic quantum number menunjukkan tingkat energi setiap sub kulit s,p,d,f, …
11/4/2011
7
13
Nomor kuantum
Nomor ms electron spin quantum number menunjukkan arah putaran elektron nilai + ½ atau – ½
14
Konfigurasi elektron
Jumlah elektron maksimun setiap kulit
adalah 2n2
Kulit K n = 1 maksimun elektron 2
Kulit L n = 2 maksimum elektron 8
Kulit M n = 3 maksimum elektron 18
11/4/2011
8
15
Orbital
16
Jenis ikatan atom
Ikatan kimia antar atom dapat terjadi
apabila ada pengurangan energi potensial
atom sampai pada status harus berikatan
atom memiliki kestabilan energi
Ikatan kimia atom dibagi menjadi dua
kelompok :
Ikatan primer atau ikatan kuat
Ikatan sekunder atau ikatan lemah.
11/4/2011
9
17
Ikatan primer
Ikatan primer atom dengan gaya
interatomik yang besar dapat dibagi
menjadi tiga kelompok
Ikatan ion
Ikatan kovalen
Ikatan logam
18
Ikatan ion
Gaya interatomik yang besar dibentuk oleh transfer elektron dari atom ke atom menghasilkan ion-ion yang mengikat atom-atom dengan gaya coulomb (interaksi antara muatan negatif dan positif ion-ion).
Ikatan ion memiliki ikatan nondirectional yang kuat.
11/4/2011
10
19
Ikatan kovalen
Gaya interatomik yang besar dibentuk oleh penggunaan elektron secara bersamaan antar atom.
Ikatan terbentuk dengan lokalisasi directional.
20
Beda ikatan kovalen dan ion
11/4/2011
11
Beda ikatan kovalen dan ion
21
Ikatan Kovalen
Jika kedua elektron diantara inti, mengisi overlaping 1s orbitals
Kedua elektron dapat menurunkan energinya dengan menempati 1s orbitals dari kedua atom pada saat yang bersamaan
Perbedaaan keelektronegatifan atom besar
Ikatan Ion
Jika kedua elektron hanya berada disekitar salah satu inti
Terbentuk ion positif dan negatif
Terjadi daya tarik elektrostatik
Perbedaaan keelektronegatifan atom kecil (posisi dalam tabel periodik berdekatan)
22
Ikatan logam
Gaya interatomik yang besar dengan penggunaan elektron secara bersamaan dengan kecenderungan de-lokalisasi untuk membentuk ikatan non-directional yang kuat.
Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas.
Pada logam, elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas.
Karena itulah maka logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.
11/4/2011
12
Ikatan sekunder / Van der Waals
Ikatannya lemah.
Berada diantara hampir semua
atom atau molekul, namun
keberadaannya akan
dikaburkan jika ada ikatan
primer.
Ikatan dihasilkan dari daya
tarik coulomb diantara ujung
positif salah satu dipole dan
daerah negatif yang
berdekatan.
Jenis: Induksi dan permanen
23
24
Sifat logam dikaitkan dengan ikatan atom
1. Sifat Mengkilap
Mengapa logam mengkilap ? Bila cahaya tampak jatuh pada permukaan
logam, sebagian electron valensi yang mudah bergerak tersebut tereksitasi
(electron berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energy
yang lebih tinggi). Ketika electron tereksitasi tersebut kembali pada
keadaan dasarnya, maka energy cahaya dengan panjang gelombang
tertentu ( di daerah cahaya tampak) akan dipancarkan kembali. Peristiwa ini
dapat menimbulkan sifat kilap yang khas pada logam.
2. Daya Hantar Listrik
Mengapa logam dapat menghantarkan listrik? Daya hantar listrik pada
logam disebabkan adanya elektron valensi yang mudah bergerak. Elektron–
elektron itu bebas bergerak dalam medan listrik yang ditimbulkan sumber
arus sehingga lisrik dapat mengalir dalam logam.
11/4/2011
13
25
Sifat logam dikaitkan dengan ikatan atom
3. Daya Hantar Panas
Sama dengan daya hantar listrik, daya hantar panas juga disebabkan
adanya electron yang dapat bergerak bebas. Jika bagian tertentu dari
logam dipanaskan, maka electron pada bagian logam itu menerima
sejumlah energi sehingga energi kinetiknya bertambah dan gerakannya
makin cepat. Elektron – elektron yang bergerak dengan cepat tersebut
menyerahkan sebagian energi kinetiknya kepada elektron lain sehingga
seluruh bagia logam menjadi panas dan suhunya menjadi naik.
4. Dapat Ditempa, Dibengkokkan dan Ditarik.
Ikatan dalam kisi Kristal logam tidak kaku seperti Kristal senyawa kovalen,
sebab dalam kisi Kristal logam tidak terdapat ikatan terdelokalisasi. Karena
daya tarik setiap ion logam bermuatan positif terhadap elektron valensi
sama besarnya, maka suatu lapisan ion logam bermuatan positif dalam kisi
Kristal mudah bergeser.Jadi sebelum ikatan logam putus, maka akan
segera terbentuk ikatan logam yang baru. Oleh karena itu, logam dapat
ditempa menjadi lempeng yang sangat tipis, dapat ditarik menjadi kawat
yang halus atau dibengkokkan.