Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini

1. SelamatDatangDalamKuliah Terbuka Ini

2. Kuliahterbuka kali iniberjudul“MengenalSifat Material II”

3. DisajikanolehSudaryatno Sudirhammelaluiwww.darpublic.com

4. Sesi 1Ikatan AtomdanIkatanMolekul

5. Ikatan Atom Gaya Ikat : gaya yang menyebabkandua atom menjaditerikat; gayainiterbentukjikaterjadi penurunanenergi total ketikadua atom salingmendekat Ikatan Primer : Kuat IkatanSekunder : Lemah IkatanKovalen : terbentukkarena orbital yang setengahterisidaridua atom salingoverlap. IkatanHidrogen : terbentukkarenagayatarikantardipole di manahidrogenmenjadiujungpositifdari dipole . Ikatan Metal : terbentukolehterjadinyapeningkatanperluasanspasialdarifungsigelombangelektronvalensi, ketikasejumlah atom metal salingberdekatan. Ikatan van der Waals : terbentukkarenadipole yang fluktuatifdari atom. Ikatan Ion : terbentukolehgayatarikelektrostatikantaradua ion yang berlawanantanda. Inti Ion : atom yang kehilanganelektronvalensi

6. Ikatanterarah: kovalen dipole permanen Ikatantakterarah: metal ion van der Waals terutamapadaIkatan metal yang terjadiantarasejumlahbesar atom terutamaterjadipadaikatankovalenantaraunsur non metal: Nitrogen; Oksigen; Carbon; Fluor; Chlor atom denganikatantakterarahpadaumumnyaterkumpulsecararapat (kompak) danmengikutiaturangeometris yang ditentukanolehperbedaanukuran atom atom denganikatanterarahakanterkumpulsedemikianrupasehinggaterpenuhisudutikatan walaupunkitabedakanikatan atom berarahdanikatantakberarah, namumdalamkenyataan material bisaterbentukdaricampuranduamacamikatantersebut

7. z z z 2py 2px 2pz y y y x x x Atom denganikatanterarah Sifatikatan : diskritdalamjumlahdanarah. Arahditentukanoleh status kuantumdarielektron yang berperandalamterbentuknyaikatan Contoh : H2.Walaupun atom H memiliki 1 elektron di orbital 1s yang berartimemilikisimetri bola, namunikatan 2 atom H tetapdiskrit yang berartisetiap atom H hanyaakanterikatdengansatu atom H yang lain Elektron di orbital yang lain akanmembentukikatan yang memilikiarahspasialtertentudanjugadiskrit; misal orbital pakantegaklurussatusama lain.

8. O  + H H  + dipole 104o H dipole F Hanya orbital yang terisisetengah yang dapatberperandalampembentukanikatankovalen; olehkarenaitujumlahsusunanikatanditentukanolehjumlahelektrondari orbital yang setengahterisi. 1 H: 1s1 8 O: [He]2s22p4 1 H: 1s1 9 F: [He]2s22p5

9. Hibridadarifungsigelombang s dan p bisaterjadi 6 C: [He]2s22p2 Hibridadarifungsigelombang s dan p padakarbonmembuatkarbonmemiliki 4 ikatan yang kuatmengarahkesusut-sudut tetrahedron Intandan methane (CH4) terbentukdariikatanhibridaini. 14Si[Ne]3s23p2 jugamembentuk orbital tetrahedral sepertikarbonkarenahibrida 3s-sp, 4s-4p, dan 5s-5p, samadengan 2s-2p. 32Ge[Ar]3d104s24p2 50Sn[Kr]4d105s25p2 Karenaikatankovalenadalahdiskritdalamjumlahmaupunarah, makaterdapatbanyakkemungkinanstrukturikatan, tergantungdariikatanmana yang digunakanolehsetiap atom.

10. H C H H H Sebagaicontohadalahsenyawahidrokarbon yang terdirihanyadari atom C dan H. H | HCH | H Methane : CH4. Semuaikatannyaadalah tetrahedral CH H H | | HCCH | | H H Ethane : C2H6. Memilikisatuikatan CC H HH | | | HCCCH | | | H HH Propane : C3H8. Memilikiduaikatan CC dst.

11. Rantaianpanjangbisadibentukolehribuanikatan CC. Simetriikatan atom karbondalammolekuliniadalah tetrahedral, dansatuikatan CC dapatdibayangkansebagaiduatetrahedra (yang disebuttetrahedrapengikat), yang berikatansudut-ke-sudut. Variasiikatanbisaterjadisebabtetrahedrapengikat, selainberikatansudut-ke-sudutdapat pula berikatansisi-ke-sisi (ikatandobel) danjugaberikatanbidang-ke-bidang (ikatantripel). Contoh: ethylene C2H4, Contoh: acetylene C2H2 H H | | HC CH HC CH

12. Peningkatankekuatanikatansebagaihasildariterjadinyaikatan multiple disertaipenurunanjarakantar atom karbon: 1,54 Ä padaikatantunggal 1,33 Ä padaikatandobel 1,20 Ä padaikatantripel Ikatan CC jugabisadigabungdariikatantunggaldanikatandobel, seperti yang terjadipadabenzena

13. Atom denganIkatanTakTerarah Atom berukuransama Padaikatantakterarahkitadapatmengharapkanbahwa atom-atom material dalamkeadaanpadatakanterkumpulsecararingkas / kompakmenempatiruangsekecilmungkin. Dengancarainijumlahikatan per satuan volume menjadimaksimum yang berartienergiikatan per satuan volume menjadi minimum. Sebagaipendekatanpertamakitamemandang atom sebagaikelerengkeras. Secarageometris, ada 12 kelereng yang dapatberposisimengelilingi 1 kelereng (terletak di pusat) danmerekasalingmenyentuhsatusama lain. Ada 2 macamsusunankompak yang teramatidalambanyakstruktur metal danelemenmulia, yaituhexagonal close-packed (HCP) danface-centered cubic (FCC).

14. Face-Centered Cubic (FCC) Hexagonal Closed-Packed (HCP) 6 atom mengelilingi 1 atom di bidangtengah 6 atom mengelilingi 1 atom di bidangtengah 3 atom di bidangatas, tepat di atas 3 atom yang berada di bidangbawah, 3 atom di bidangatas, berselang-seling di atas 3 atom di bidangbawah,

15. Semuaelemenmuliamembentukstrukturkompakjikamembekupadatemperatursangatrendah, dansekitar 2/3 darijenis metal membentukstruktur HCP atau FCC padatemperaturkamar. 1/3 darijenis metal yang tidakmembentukstrukturstrukturkompakpadatemperaturkamaradalah metal alkali (Na, K, dll) dan metal transisi (Fe, Cr, W, dsb). Merekacenderungmembentukstrukturbody-centered cubic (BCC). Walaupun kurang kompak, susunan ini memiliki energi total relatif rendah. Kebanyakan metal alkali berubahdari BCC ke FCC atau HCP padatemperatur yang sangatrendah. Hal inimenunjukkanbahwasusunankurangkompak yang terjadipadatemperaturkamaradalahakibatdaripengaruhenergi thermal Susunan BCC pada metal transisididugasebagaiakibatdariikatan metal ini yang sebagianberupaikatankovalen (yang merupakanikatanberarah).

16. Atom denganIkatanTakTerarah Atom berukurantaksama Ikatan ion membentukstruktur yang terdiridari atom-atom yang berbedaukurankarena anion dankationpadaumumnyasangatberbedaukuran. Perbedaaniniterjadikarena transfer elektrondari atom yang elektro-positifke atom yang elektronegatifmembuat anion berukuranlebihbesardarikation. Anion : ion negatifsebagaihasildari atom elektronegatif yang memperolehtambahanelektron. Kation : ion positifsebagaihasildari atom elektropositif yang kehilangansatuataulebihelektron. Ikataninitakterarahdanjugatidakdiskrit, namunpadaskalabesarkenetralanharustetapterjaga.

17. BilanganKoordinasi Bilangan yang menunjukkanperbandinganjumlah ion elemen A yang mengelilingi ion elemen K yang lebihkecildisebutbilangankoordinasi (Ligancy). BilanganKoordinasitergantungdariperbedaan radius antara ion K dan A : makinbesarperbedaannya, ligancyakansemakinkecil.

19. HCP FCC Rasio radius di mana anion salingmenyentuhdanjugamenyentuhkationsentraldisebutrasio radius kritis, sebab di bawahrasioinijarakkation-anion menjadilebihbesardibandingjarakkeseimbanganantar ion. Polyhedra yang terbentukdenganmenghubungkanpusat-pusat anion yang mengelilingikationsentraldisebutpolihedra anion ataupolihedrakoordinasi.

20. H HCP C H H H Peranikatan atom Polihedrapengikatdanpolihedrakoordinasidapatdilihatsebagai sub-unit yang jikadisusunakanmembentukstrukturpadatantigadimensi. Cara bagaimanamerekatersusunakanmenentukanapakah material berbentukkristalataunonkristal (gelas) danjikaberbentukkristalstrukturkristalnyaakantertentu. Polihedrainibukanbesaranfisistetapihanyamerupakan sub-unit yang lebihmudahdibayangkandaripada atom, dandenganmenggunakanpengertianinidapatdilakukanpembahasanmengenaistrukturlokalsecaraterpisahdaristrukturbesarnya.

21. Polihedrakoordinasiberperilakusebagaisuatu unit yang eratterikatjikavalensi atom sentrallebihdarisetengahdari total valensi atom yang terikatdengannya. Jikavalensi atom sentralsamadenganvalensi total atom yang mengelilinginyamaka sub-unit ituadalahmolekul. Titiklelehsuatu material bergantungdarikekuatanikatan atom. Iamakinrendahjikapolihedra sub-unit terbangundarikelompok atom yang diskrit, yang terikatsatusama lain dengqanikatansekunderdibandingkandenganbilaikatannya primer. Contoh: methane, CH4, memilikititikleleh184oC; ethane, C2H6, titikleleh172oC; polyethylene, titikleleh 125oC; polyethylene salingterikatdenganikatan C-C dapatstabilsampai 300oC.

22. Kuliah Terbuka MengenalSifat Material II Sesi-1 SudaryatnoSudirham