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?

Perhatikan susunan kristal Intan dan

Karbon

INTAN CARBON

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

Pita EnergiTingkatan tingkatan energi dalam satu kelompok yang berdekatan

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)

Semikonduktor Intrinsik (murni)

Pit

a

Vale

nsi

Pit

a

Kon

du

ksi

Pita terlarang

Semikonduktor Ektrinsik Jenis -N

Si

Si

Si

SiSi

SiSi

Si SiAs

Elektron donor

0,05 eV

Tingkat donor

Semikonduktor Ektrinsik Jenis -P

Si

Si

Si

SiSi

SiSi

Si SiIn

Hole0,05 eV

Tingkat akseptor

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

Semoga Bermanfaat

Hay sabiq, 7 Maret 2005