ikatan atomik dalam kristal

Bab 1
ZAT PADAT
IKATAN ATOMIK DALAM
KRISTAL
Kekristalan Zat Padat
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 listrikmagnet;
- 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:
Besarnya energi tolak
menolak Pauli:
Dan energi potensial totalnya adalah:
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;
Contoh soal:
Tunjukkan bahwa kelima suku pertama pada deret konstan
Madelung untuk NaCl adalah
Jawaban:
3
2
5
4
1
Jarak
Jumlah
Muatan
r1 = r
6
-
r2 = r
12
+
r3 = r
8
-
r4 = 2r
6
+
r5 = r
24
-
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.
Contoh soal:
Tunjukkan bahwa sudut diantara ikatan antara atom H-H pada
CH4 adalah 190,5˚
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
Gambar : Struktur 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 logam
Sebagai contoh, perhatikan atom
natrium (11Na) dengan konfigurasi
elektron dalam orbital atom sebagai
berikut :
11Na
= 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s1
Ikatan van der
waals
Terjadinya interaksi antara momen dipole listrik
dari atom bertetangga.
Energi interaksinya memiliki bentuk :
EVDW = - A/ r6
Energi tolak-menolak :
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 Hidrogen
Ikatan O-H:
Terjadi karena keelektronegatifan unsur-unsur
dalam ikatan kovalen
H<C<N<O<F
H2O padat
Jarak H-O = 1,75 Å
H2O cair
Jarak H-O = 0,96 Å
Beberapa Kristal dan klasifikasi ikatannya
Bahan
Struktur
Energi Ikatan
Jarak Antar
Per atom (eV)
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