uhohoh

1. BAB III
IKATAN KRISTAL

2. MATERI : IKATAN KRISTAL
3.1.Ikatan Van der Walls-London.
3.1.1. energi kohesi
3.1.2. energi potensial Lenard-Jones.
3.1.3. konstanta kisi
3.2. Ikatan ion
3.2.1. energi kisi
3.2.2. energi Madelung
3.2.3. tetapan Madelung.
3.3. Ikatan kovalen
3.4. Ikatan logam
3.5. Ikatan Hidrogen.

3. INDIKATOR
Mahasiswa harus dapat :
 mendefinisikan energi kohesi.
 menghitung energi kohesi dengan menggunakan
potensial Lenard-Jones.
 menghitung tetapan kisi pada keadaan setimbang.
 mendefinisikan energi kisi.
 menghitung energi kisi.
 menghitung energi Madelung.
 menghitung tetapan Madelung.
 menjelaskan ikatan kovalen.
 menjelaskan ikatan logam.
 menjelaskan ikatan hidrogen

4. Apa yang menyebabkan
Sebuah KRISTAL Tetap
BERSATU ?? Apa yaaa….

5. Jawab: Gaya Elektrostatik
tarik menarik antara
muatan negatif elektron
dan muatan positif inti
atom.
menyebabkan
Energi Kohesif yaitu energi
yang harus diberikan pada
kristal untuk memisahkan
komponen-komponennya
menjadi atom-atom bebas
yang netral pada keadaan
diam dan pada jarak tak
hingga

6. IKATAN KRISTAL
I.GAS INERT II.IONIK
III.LOGAM IV.HIDROGEN
V.KOVALEN
VI.CAMPURAN

7. I. IKATAN KRISTAL GAS INERT
Gas-gas inert (He, Ne, Ar, dst)
dapat membentuk kristal-kristal
sederhana
1. Interaksi Van derWaals-London.
2. Interaksi Refulsif
3. Konstanta Kesetimbangan kisi
4. Energi Kohesif

8. 1. INTERAKSI VAN DER WAALS-LONDON
Osilator Harmonis I Osilator Harmonis II
1
   2
2
2
2 2
1
2
1
1
0 2
2 2
2
C X
m
P
C X
m
P
H    
e X X
1 2
3
2
e
e
e
e
H   
1 2
1
2
2
2
2 2
1 2
R
R X
R X
R X X
R




 
 

9. ... (1)
1
X = s 1 2 X X
( )
2
1
X = a 1 2 X X
( )
2
1
X = 1 s a X X
( )
2
1
2 s a X  X X
( )
2
... (2)
1
1
1 2 P P P s   ( )
( )
2
P = 1 s a P  P
2
1
P = a 1 2 P  P
( )
2
0 1 H  H  H
1 2
3
2
1
P = 2 s a P  P
( )
2
2
1 2
2
2
2
P
2 2
1
1
2 2
R
1
2 2
e X X
CX
m
CX
m
P
H     

10. 2

2 2
e
P
e
P
    

H  
s X
2 3
a
2
2 2
3
2
1
2
2
2
1
2
a
s
R
C
m
X
R
C
m

 

 
  

m
e
2
R
C
s
( 2 ) 3
 

m
2
e
R
C
a
( 2 ) 3
2
1
1
2

2 2








 
e
e
e
C
sa    
  ...
8
2
2
= 1
2
1
2
3
3
2
0
2
1
3
1
  
 
 

 
 
 
 


CR
CR
CR
m
dengan
1
H     2  
0 0 0 2
1
  s a T  K    
2
0
C  0 
m

 


 


 

 
    ...

1
1
1 1 2
    
2
2
3
0 0
2
1
8
e
CR
U U U akhir 
2 2
0
A
6
2


e
8  
 
    
C
A
R
U

  

8
2
2
X
X
X

11. 2 2
0
A
6
2


e
8  
 
    
C
A
R
U

Posisi Inti
Posisi Inti
Sumbu Posisi
Elektron-elektron saling
tumpang tindih.
(semakin dekat,semakin
banyak elektronnya)

12. 1S 2S
He E = - 58,3 eV
1S 1S
Total Spin 1 
2.GAYA REPULSIF
Spin Spin

2
1S 1S
1S 1S
1
Spin Spin -
E = - 78,98 eV
Total Spin 0

2
1
1

2
1

2


13. Energi dari interaksi tolak-menolak ( tolak-menolak
hanya terjadi pada atom-atom yang berdekatan)
B 
12 U
R

 

 

 .A  4 6 , B  4 12

 
  

  

12 6
4
R R
Energi
tolak-menolak
Energi
Tarik-menarik
t

 
 
 R
 


U exp
 
 

 

 


  



12 6
4
1
2
U (R) =
R R
N
 
ij ij 
P P R
j
U Energi Potensial Lennard - Jones t R 
ij R
i j
R R R R

14. 3. Konstanta kesetimbangan kisi










  

4 ...(2)
1
2
U (N) =
12 6
  


  

 

 

  

  
j ij j ij R R

 

 

  

 

N


12.13188 ; 14, 45392 12 6      
ij
ij
ij
ij  
Untuk FCC
Untuk hCP
12.13229 ; 14, 45481 12 6      
Untuk keadaan equilibrium: R = R
ij
ij
ij
ij  
 
dU R t        
 0
dR

 

dU R t  
6
12
  7
 

 


 


  


 
- 2N 12 12,13 6 14,45

0
13
0
dR R R

15. 0

R R

   

14,45    0
 6
0
R R
1
1,09
24,26

 

 
 
R
0  1,09  Untuk keadaan equilibriu m

R jarak terdekat 0 

16. 4.ENERGI KOHESIF




     

 

 
2 12,13 14,45


 
 
  
 
 
6
0
12
R R
0
U R N t
 
Energi Kohesi pada 0 K
R    12    6 
0 1,09

0 ( )2 12,13 1,09 14,45 1,09 U R N     t
2,154N  Energi Kohesi pada 0 K

17. II.IKATAN KRISTAL IONIK
Interaksi antar atom i (atom acuan) dengan atom-atom j yang lain (ij)
biasa dinyatakan dengan energi interaksi i U

i ij U U
j

 
ij 2
ij
R
q
 
U e
ij R
Energi tolak menolak hanya terjadi antr ion acuan dengan ion tetangga terdekat
R R ij ij  
Jarak antara dua ion yang berdekatan.
R R ij 
q
R

 
U e
R
ij
2
 

R
  

 
 
    
 

q
U NU N U N e
2
total i ij R

j j j ij
  
total i ij U NU N U
j

 
q
j ij
R
U Z e
i R

 
2
Untuk interaksi tolak-menolak

18. 
 
q
j ij
R
U Z e
i R

 
2

i

j ij


 
q
j ij
R
U Z e
i R

 
2

 

 

  
q
R
U NU N Z e
R
total i
2
  
0
Z adalah jumlah atom terdekat
q

Pada jarak seimbang (equilibrium) ( R = Rij) T=0 K

 
dU total  0  dU
i 2
0 dR
N
dR
2
  
0 denganR R
R
e
Z
N
R
  

 




 
     
2 2
2
0
2
0
0
R
q
Z e
Z
q
R e
R R 



19. Pada T = 0 K

 

 

  
q
R
U NU N Z e
R
total i
2
  
  

 

  

 

  


 
2
q
q
  1

0 0
0
2
2
0
2
R R
N
R
R
q
U N t
   
Nilai energi ionik:

  
2
Nq
T = 0 K    
 2 2 1

R R
0 0
U n t



20. N q

Konstanta Madelung

i

j ij

R R ij ij  
2
Rij
R
0
ij  
R 

ij ij R


     ...

1
4
1
3
1 1
2
2

R R R R R
 
 
1 1 1
 2 1
     ...
 1

j ij R R
Energi Madelung :
R
2 3 4
n2




   
 
      ...
2 3 4 5
1
X 2 X 2 X 2 X 2
n X X

   1
 1
 1
 1
 ........................
  

5
4
3
2
n 2 1

   2n2
  

 
2
Nq
 2 2 1

R R
0 0
U n t

 T = 0 K
Untuk x=2

21. 1. IKATAN KRISTAL KOVALEN
Pengertian
Karakteristik
Proses
Contoh

22. Pengertian
Ikatan kovalen terjadi karena adanya
pemakaian sebuah elektron secara
bersama-sama oleh kedua atom yang
berikatan satu sama lain, misalnya
ikatan antara dua buah atom
hidrogen. Dalam pembentukan ikatan
kovalen tidak berlaku pemindahan
elektron.

23. Karakteristik
Memiliki energi ikat yang besar
sehingga sangat keras dan
tembus cahaya
Titik leleh tinggi
Tidak larut dalam zat cair biasa
dan dalam hampir semua pelarut.
Energi kohesif 16 sampai 12 eV

24. Proses
Fluorin
(F)
+
Ikatan
kovalen

25. Melukis struktur Lewis bagi ion
karbonat CO3
2-
1.Jumlahkan elektron valensi
1 atom karbon ( 2s2 2p2 ) = 1 x 4 = 4
3 atom oksigen ( 2s2 2p4 ) = 3 x 6 = 18
Bilangan cas ion (2-) = +2-
Jumlah elektron valensi = 24
2.Gambar struktur rangka
C

26. 3. Letakkan pasangan elektron ikatan antara atom pusat
dengan setiap atom penghujung.

27. Contoh
Atom hidrogen (H)
Karbon (Grafit)
Intan
Diamond

28. Contoh:
ikatan kovalen pada atom hidrogen
-e -e
+ =
-e -e
H H H2
Gambar Ikatan kovalen 2 atom H

29. Dua buah atom hidrogen yang berinteraksi
akan membentuk sebuah ikatan kovalen
sehingga kedua atom tersebut secara
bersama-sama memiliki dua buah elektron dari
keduanya (saling melengkapi). Kedua elektron
itu akan mengorbit kedua inti hidrogen,
sehingga setiap inti seolah-olah memiliki dua
buah elektron.
+
-e -e
+

30. Struktur tetrahedral dari karbon
mengilustrasikan bagaimana struktur zat
padat yang tersusun dari ikatan-ikatan
seperti itu. Setiap karbon memiiki empat
tetangga terdekat yang dengannya dapat
membagi rata elektron-elektron dalam
ikatan kovalen.

31. Kristal Jarak antara Tetangga
terdekat (nm)
Energi
kohesif (eV)
ZnS 0.235 6.32
C (intan) 0.154 7037
Si 0.234 4.63
Ge 0.244 3.85
Sn 0.280 3.14
CuCl 0.236 9.24
GaSb 0.265 6.02
InAs 0.262 5. 70
SiC 0.189 12.30

32. Gambar di bawah ini menunjukkan struktur
kristal intan. Susunan limas merupakan
akibat dari kemampuan masing-masing
atom karbon untuk membentuk ikatan
kovalen dengan empat atom lain.
Gambar struktur kristal intan

33. Gambar: Grafit yang terdiri dari lapisan karbon
dalam deret heksagonal dengan masing-masing atom
terikat dengan tiga atom lainnya. Masing-masing
deret saling berikatan dengn gaya van der waals
lemah.

34. Manfaat grafit yang lunak yaitu:
Sebagai mata pensil untuk menulis
Karbon dapat diolah menjadi serat
Karbon digunakan dalam berbagai struktur
yang ringan seperti raket badminton (Carbonex)
atau raket tennis, stick golf, stick pancingan
sampai pada struktur mobil Formula One yang
sangat ringan, hingga Struktur pesawat tempur
siluman dan satelit yang bersandar pada
penggunaan karbon komposit.

35. Diamond
Ciri dan karaktristik:
Sebuah material permata putih yang memiliki sinar
cemerlang dan menarik
Material yang paling keras
Suatumaterial yang memiliki elektron negatif
Terkompressi paling sedikit
Paling kaku
Konduktor panas paling baik
Memiliki koefisien expansi panas terkecil
Inert terhadap asam dan alkali

36. Bagaimanakah sesungguhnya
pembentukan kristal ?

37. Pembentukan kristal dipengaruhi oleh:
Proses thermal
Energi kinetik yang
diterima oleh
sekumpulan karbon

38. 2. IKATAN LOGAM
gaya tarik menarik elektrostatik
antara ion positif logam dengan
awan elektron
sejumlah besar atom bergabung
dengan berbagi elektron masing-masing
Berkilauan,;menghantarkan kalor dan
listrik dengan baik
setiap atom logam menyumbangkan
elektron terluarnya pada kolam umum.
"Lautan elektron" ini menjelaskan sifat
kunci logam - kemampuannya
menghantarkan listrik

39. 3.IKATAN HIDROGEN
terjadi akibat daripada daya tarikan antara dua molekul yang
mengandung atom hidrogen yang terikat dengan atom yang
sangat elektronegatif seperti atom N, O dan F.
Terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau
F yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair
electron)
Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan
pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan
hidrogen

40. besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ
mol-1) hingga tinggi (>155 kJ mol-1).
dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas
antara atom-atom dalam molekul tersebut
CONTOH

41. SIFAT-SIFAT
Titik lebur dan titik didih
bahan molekul bertambah
Keterlarutan dalam air lebih mudah
apabila dalam sesuatu molekul itu
terdapat ikatan hidrogen.

42. Berlaku pemasangan molekul
Bentuk molekul protein menjadi
lebih tegar dan sangat stabil.

43. 4.Ikatan Campuran
A. Ionik-kovalen
Ikatan ionik yang sempurna
dapat terbentuk pada suatu
molekul bilamana atom-atom
yang terlibat dapat membentuk
ion-ion yang elektropositif dan
elektronegatif kuat
logam-logam transisi (golonganB) memiliki
energi ionisasi yang lebih besar daripada
logam alkali, sehingga perak-halida (AgX)
kurang ionik dibandingkan alkali-halida

44. 


100

 2


2
1
%keionikan

λ parameter derajat keionikan
kov ion    
Ψ = fungsi gelombang elektron terikat,
Ψkov = fungsi gelombang ikatan kovalen
ψ ion = fungsi gelombang ikatan ionik.

45. Tabel 1.2.
Persentase keionikan beberapa kristal
biner (mempunyai dua jenis atom).
Kristal %Ionik Kristal %Ionik
Si 0 GaAs 31
Ge 0 GaSb 26
SiC 18 AgCl 86
ZnO 62 AgBr 85
ZnS 62 AgI 77
ZnSe 63 ZnTe 61
MgO 84 MgS 79
InP 42 MgSe 79
InAS 36 InSb 32
NaCl 94 RbF 96

46. B. Kovalen –Van derWaals
Ikatan campuran antara kovalen dan Van der Waals banyak
ditemukan pada kristal molekul.
Contoh:
Kristal Telurium (Te)
Ikatan kovalen antar
atom-atom Te
Grafit (C)
membentuk spiral
Ikatan kovalen terjadi
antar atom-atom C pada
satu lapis tertertu
Ikatan van der waals terjadi antar lapisan