Download - Materi 01
MOLEKUL, ZAT PADAT DAN PITA ENERGI
MOLEKUL, ZAT PADAT DAN PITA ENERGI
MOLEKUL
ZAT PADAT
PITA ENERGI© edy wiyono 2004
Kelas III SMA
PENDAHULUAN
Pada umumnya atom tunggal tidak memiliki konfigurasi elektron yang stabil seperti gas mulia, maka atom atom bergabung membentuk molekul dengan cara berikatan dengan atom lain.
Besar gaya tarik dan tolak :r > ro gaya tarik lebih besar
r < ro gaya tolak lebih besar
r = gaya tarik dan gaya tolak = 0
r = rogaya tarik = gaya tolak, sehingga ro disebut jarak keseimbangan atau jarak ikatan
Gaya Ikat,Jarak Ikatan, dan Energi Ikat
ENERGI IKAT
Gaya Ikat
adalah resultan dari gaya tarik elektrostatik (antar proton–elektron) dan gaya tolak elektrostatik (proton–proton)
Energi Ikatan (Energi Molekul)
Jika r energi potensial sistem nol.
Jika nilai r makin kecil, nilai negatif energi potensial semakin bertambah besar.
Jika jarak pisah r sama dengan jarak ikat (r = ro), maka energi potensial mencapai minimum.
IKATAN IONTerjadi karena serah terima elektron valensiContoh Na Na+ + e
Cl + e Cl-
Na+ + Cl- NaCl
Natrium memiliki satu elektron pada kulit terluarnya cenderung untuk melepasnya untuk membentuk Na+ diperlukan energi ionisasi -5,1 eVKlor memiliki 7 elektron kulit terluar, agar lebih stabil menangkap 1 elktron dari luar untuk membentuk Cl- dengan membebaskan energi 3,6 eV (afinitas elektron)
IKATAN KOVALENIKATAN KOVALENadalah patungan elektron valensi dari
kedua atomContoh : Atom hidrogin (H) memiliki
konfigurasi 1s1 akan lebih stabil jika pemakaian bersama sepasang elektron dengan sebuah elektron hidrigin yang lain sehingga membentuk molekul H2
+ =
H H H2
ZAT PADAT
Sifat sifat zat padat bergantung pada: Jenis atom penyusunnya Struktur materialnyaBerdasarkan struktur atom dalam zat padat dikenal dua macam zat padat, yaitu kristal dan amorf.
Jenis ikatan pada zat padat : ikatan ion, kovalen, logam, Van der Waals atau ikatan Hidrogin
KRISTALadalah zat padat yang susunan atom atom atau molekul memiliki keteraturan pada jarak panjang dan berulang.Perhatikan perbedaan susunan atom antara kristal dan amorf
Kristal Amorf
DIFARKSI SINAR X
Difarksi dapat memastikan stuktur atomik dari kristal dan mengambarkan tiga dimensi susunan sesungguhnya atom atom itu.
Contoh kristal NaCl :
Tiga DimensiDua Dimensi
d
dd sin
b a a bKetika sinar X melalui kristal, beda lintasan sinar a dan sinar b yang dipantulkan oleh atom atom kristal NaCl adalah 2 d sin
Interferensi saling memperkuat kedua sinar pantul itu terjadi bila beda lintasan sama dengan kelipatan bulat dari panjang gelombang sinar X.
Sehingga:
n = 2 d sin
n = orde = panjang gelombang
d = jarak antar atom
= sudut antara sinar datang dengan garis mendatar
Difraksi Sinar X
Contoh Soal
Berapa jarak pisah bidang bidang difraksi
kristal NaCl jika panjang gelombang 1,60 Ǻ membentuk sudut
hamburan 32 pada orde pertama?
Berapa jarak pisah bidang bidang difraksi kristal NaCl jika panjang gelombang 1,60 Ǻ membentuk sudut hamburan 32 pada orde pertama?
Diketahui:
= 1,60 Ǻ
= 32
n = 1
Ditanya:
d = ..?
Jawab:
n = 2 d sin
d =
Kekerasan Zat PadatKekerasan Zat Padat
Mengapa Intan dan Arang yang disusun
oleh atom atom yang sama, yaitu atom karbon memiliki kekerasan yang
berbeda?
PERBEDAAN
• Atom atom karbon saling mengikat dengan kuat dalam pola tertutup
• Atomatomnya hanya terikat kuat pada tiap lembaran, sedangkan ikatan antar atom pada lembaran yang berdekatan relatif lebih lemah
PERBEDAANINTAN CARBON
• Berwarna bening
• Sangat keras
• Merupakan batu perhiasan dan mahal
•Berwarna hitam
•Tidak keras
•Mudah dibuat dan murah
IKATAN PADA KRISTALJenis Ikatan Asal ikatan Sifat
Kovalen Patungan elektronSangat keras;titik lebur tinggi;larut dalam sedikit cairan; transparan terhadap cahaya tampak
IonikGaya tarik menarik elektrostatik antara ion positif dan ioan negatif
Keras; titk lebur tinggi; mungkin larut dalam cairan polar seperti air
LogamGaya tarik menarik elektrostatik antara ion positif logam dengan awan elektron
Berkilauan,;menghantarkan kalor dan listrik dengan baik
Van der WaalsGaya Van der Waals akibat distribusi muatan yang tidak simetris
Lunak; titik lebur dan titik didih rendah ;larut dalam cairan kovalen
HidroginGaya tarik menarik elektrostatik kuat antara hidrogin pada satu molekul dengan atom N, O atau F
Lebih kuat dari ikatan Van der Wals, titik lebur dan titik adidih lebih tinggi dari ikatan Van der Wals
3 sEn
erg
i
3 sEn
erg
iTingkat energi 3s atom 2 natrium yang berdekatan
Tingkat energi 3s enam atom Natrium yang saling berdekatan
3 sEn
erg
i
3 sEn
erg
i
Terbentuknya pita energi 3s ketika banyak atom natrium saling berdekatan untuk membentuk zat padat
Tingkat energi 3s enam atom Natrium yang saling berdekatan
Tingkatan Energi
Tingkatan energi kulit dalam
Tingkatan energi kulit luar P
ita
Energ
i
Atom Tunggal
Atom Banyak
Berdekatan
Pita Energi Atom Banyak Berdekatan
1s2s
2p
3sCelah Terlarang
Pita Valensi
Pita Kunduksi
Energi yang tidak dapat dimiliki oleh elektron
Sifat Kunduksi Listrik
Kunduktor
Natrium dengan konfigurasi elektron :
1s2 2s2 2p6 3s1
Kulit terluar 3s hanya ditempati satu elektron (setengah penuh).
Akibatnya elektron bebas yang menempati pita 3s dengan mudah bergerak dalam kristal, menghasilkan arus listrik.
1s
2s
2p
3s
Celah terlarang besar
Celah terlarang kecil
Pita valensi
Pita konduksi
Konduktor
Isolator Semi- kondukto
r
DISTRIBUSI ENERGI
kosongKosong
Kosong
Konduktivitas Konduktor dan SemikonduktorH
am
bata
n jenis
(x 1
08
m
)
T
Konduktor
Ham
bata
n jenis
(x 1
08
m
)
T
Semikonduktor
Kunduktivitas konduktor berkurang karena kenaikan suhu, sedangkan pada semikunduktor justru bertambah dengan kenaikan suhu.
Konduktivitas SemikonduktorSemikonduktor yang baru kita bicarakan adalah semikonduktor netral, dimana jumlah proton dan elektron sama.
Ketika sebuah elektron melompat dari pita valensi ke pita konduksi, maka pita valensi mengalami perubahan.
Elektron yang berpindah menimbulkan sebuah kekosongan pada pita valensi (hole)
Atom silikon memiliki 4 elektron valensi, sedang indium 3 elektron valensi.
Setelah Indium disisipkan, masih ada 1 elektron valensi silikon yang tidak diikta Indium (terjadi kekosongan)
Sehinggapengotor (Indium) dapat menerimasebuah elektron.
Pengotor ini disebut atom akseptor