Dokumen tersebut membahas tentang molekul, zat padat, dan pita energi. Molekul terbentuk dari atom-atom yang bergabung melalui ikatan kimia. Zat padat dapat berupa kristal atau amorf, tergantung susunan atomnya. Pada zat padat, atom-atom saling berdekatan sehingga terbentuk pita energi.

1. MOLEKUL, ZAT PADAT
PADAT
DAN PITA ENERGI
DAN PITA ENERGI
MOLEKUL Kelas III SMA
ZAT PADAT
PITA ENERGI
© edy wiyono 2004

2. 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.

3. ENERGI IKAT
Gaya Ikat,Jarak Ikatan, dan Energi Ikat
adalah resultan dari gaya tarik
Gaya elektrostatik (antar proton–elektron)
Ikat dan gaya tolak elektrostatik (proton–
proton)
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 = ro gaya tarik = gaya tolak, sehingga ro disebut
jarak keseimbangan atau jarak ikatan

4. 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.

5. IKATAN ION
Terjadi karena serah terima elektron valensi
Contoh 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 eV
Klor memiliki 7 elektron kulit terluar, agar lebih
stabil menangkap 1 elktron dari luar untuk
membentuk Cl- dengan membebaskan energi 3,6
eV (afinitas elektron)

6. IKATAN
KOVALEN
adalah patungan elektron valensi dari kedua
atom
Contoh : 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

7. ZAT PADAT
Sifat sifat zat padat bergantung pada:
 Jenis atom penyusunnya
 Struktur materialnya
Berdasarkan 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

8. KRISTAL
adalah 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

9. DIFARKSI SINAR X
Difarksi dapat memastikan stuktur atomik dari kristal
dan mengambarkan tiga dimensi susunan
sesungguhnya atom atom itu.
Contoh kristal NaCl :
d
Dua Dimensi
Tiga Dimensi

10. Difraksi Sinar X
Ketika sinar X melalui
b a a b kristal, beda lintasan sinar
a dan sinar b yang
θ dipantulkan oleh atom
atom kristal NaCl adalah
d sin θ d 2 d sin θ
Interferensi saling memperkuat kedua sinar pantul itu
terjadi bila beda lintasan sama dengan kelipatan bulat dari
panjang gelombang sinar X.
n = orde
Sehingga: λ = panjang gelombang
d = jarak antar atom
n λ = 2 d sin θ
θ = sudut antara sinar datang
dengan garis mendatar

11. Contoh Soal
Berapa jarak pisah bidang
bidang difraksi kristal NaCl
jika panjang gelombang
1,60 Ǻ membentuk sudut
hamburan 32° pada orde
pertama?

12. Berapa jarak pisah bidang bidang difraksi kristal NaCl
jika panjang gelombang 1,60 Ǻ membentuk sudut
hamburan 32° pada orde pertama?
Diketahui:
λ = 1,60 Ǻ
θ = 32°
Jawab:
n=1
n λ = 2 d sin θ
Ditanya:
d=
d = ..?

13. Kekerasan Zat Padat
Mengapa Intan dan
Arang yang disusun oleh
atom atom yang sama,
yaitu atom karbon
memiliki kekerasan yang
berbeda?

14. Perhatikan susunan
kristal Intan dan Karbon
INTAN CARBON

15. PERBEDAAN
PERBEDAAN
INTAN CARBON
• Atom atom karbon • Atomatomnya hanya
saling mengikat terikat kuat pada
dengan kuat dalam tiap lembaran,
pola tertutup sedangkan ikatan
antar atom pada
lembaran yang
berdekatan relatif
lebih lemah
• Berwarna bening •Berwarna hitam
• Sangat keras •Tidak keras
• Merupakan batu •Mudah dibuat dan murah
perhiasan dan mahal

16. IKATAN PADA KRISTAL
Jenis Ikatan Asal ikatan Sifat
Sangat keras;titik lebur
Patungan elektron tinggi;larut dalam sedikit
Kovalen
cairan; transparan terhadap
cahaya tampak
Gaya tarik menarik elektrostatik Keras; titk lebur tinggi;
antara ion positif dan ioan negatif mungkin larut dalam cairan
Ionik
polar seperti air
Gaya tarik menarik elektrostatik Berkilauan,;menghantarkan
antara ion positif logam dengan kalor dan listrik dengan baik
Logam
awan elektron
Gaya Van der Waals akibat Lunak; titik lebur dan titik
distribusi muatan yang tidak didih rendah ;larut dalam
Van der Waals
simetris cairan kovalen
Gaya tarik menarik elektrostatik Lebih kuat dari ikatan Van der
kuat antara hidrogin pada satu Wals, titik lebur dan titik
Hidrogin
molekul dengan atom N, O atau F adidih lebih tinggi dari ikatan
Van der Wals

17. Pita Energi
Tingkatan tingkatan energi dalam
satu kelompok yang berdekatan

18. i g en E
3s 3s
i g en E
r
Tingkat energi 3s r Tingkat energi 3s enam
atom 2 natrium atom Natrium yang
yang berdekatan saling berdekatan

19. Terbentuknya pita energi
3s ketika banyak atom
natrium saling berdekatan
3s untuk membentuk zat
i g en E
padat
r
Tingkat energi 3s enam
atom Natrium yang
saling berdekatan
3s
i g en E
r

20. Tingkatan Energi
Tingka
tan
energi
kulit
luar
ai P
t
Tingka
tan
energi
kulit
dalam
Atom Banyak
Atom Tunggal
Berdekatan

21. Pita Energi Atom
Banyak Berdekatan
Pita Kunduksi 3s
Celah
Terlarang
Pita 2p
Valensi
2s
1s
Energi yang tidak dapat dimiliki oleh elektron

22. Sifat Kunduksi Listrik
Kunduktor
Natrium dengan konfigurasi elektron :
1s2 2s2 2p6 3s1
Kulit terluar 3s hanya ditempati
3s
satu elektron (setengah penuh).
Akibatnya elektron bebas yang 2p
menempati pita 3s dengan
2s
mudah bergerak dalam kristal, 1s
menghasilkan arus listrik.

23. DISTRIBUSI ENERGI
kosong
Kosong
Pita konduksi
Kosong
Celah
terlarang Celah
besar terlarang
kecil
Pita valensi
Konduktor Isolator Semi-
konduktor

24. Konduktivitas Konduktor dan Semikonduktor
Konduktor
Ωm
Ωm
)
)
Semikonduktor
8
8
01 x( s ne na ab m H
01 x( s ne na ab m H
a
a
T T
i j t
i j t
Kunduktivitas konduktor berkurang karena
kenaikan suhu, sedangkan pada semikunduktor
justru bertambah dengan kenaikan suhu.

25. Konduktivitas
Semikonduktor
Semikonduktor 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)

26. Semikonduktor
Intrinsik (murni)
ai P
i s k udno K
t
Pita terlarang
ai P
i s ne a V
t
l

27. Semikonduktor Ektrinsik Jenis -N
As
Si Si Si
Elektron
donor
0,05 eV Si Si Si
Tingkat
donor
Si Si Si

28. Semikonduktor Ektrinsik Jenis -P
In
Si Si Si
Hole
0,05 eV Si Si Si
Tingkat
akseptor
Si Si Si

29.  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

30. Semoga Bermanfaat
Hay sabiq, 7 Maret 2005