7/26/2019 Struktur Kristal 2
1/31
Ikatan Kristal
I.GAS INERT II.IONIK
III.LOGAM
IV.HIDROGEN
V.KOVALEN
7/26/2019 Struktur Kristal 2
2/31
I. IKATAN KRISTAL GAS INERT
Gas-gas inert (He, Ne, Ar, dst) dapat membentukkrista-krista seder!ana
1. Interaksi "an der #aas-L$nd$n.%. Interaksi Re&usi&'. K$nstanta Kesetimbangan kisi. Energi K$!esi&
. INTERAKSI "AN *ER #AALS-L+N*+N
R
7/26/2019 Struktur Kristal 2
3/31
Andaikan partike ber$siiasi !ana pada ara! saa. Ambi /dan /% adaa! m$mentum masing-masing $siat$r dan 0adaa! k$nstanta gaa. Hamit$nian sistem (tak terganggu)
adaa! :
Setiap $siat$r tak terk$pe memiiki &rekuensi $dan
k$nstanta gaa 0 1 m$%Henergi interaksi 2$u$mb dua $siat$r, aitu
3ia 44 dan 4%4 55 R, dan meneesaikan /ersamaan (. 6)
maka dapat diper$e!
2
2
2
2
2
1
2
12
1
2
1
2
1
2
1xCP
mxCP
mHo +++=
2
2
1
2
21
22
1 xR
e
xR
e
xxR
e
R
eH
+
++=
3
21
2
1
2
R
xxeH
7/26/2019 Struktur Kristal 2
4/31
7$dus simetri dan anti-simetri dari gerakan dua $siat$r adaa!8
/eneesaian bagi dan %adaa! :
7$mentum bagi dua m$dus, /sdan /a:
Hamit$nian t$ta H adaa! H9: H,
( )212
1xxx
s + ( )2121
xxxa
( )as xxx +2
11
( )as xxx 2
12
( )as PPP +=2
11 ( )as PPP =
2
12
+++
+= 2
3
222
3
22 2
2
1
2
12
2
1
2
1aass x
R
eCP
mx
R
eCP
mH
7/26/2019 Struktur Kristal 2
5/31
;rekuensi dua $siat$rtergandeng adaa! 8
Setea! diekspansikan
Energi terenda! (titik n$)
Energi $siat$r tak
tergandeng adaa!
setea! tergandeng energina
berkurang sebesar
7/26/2019 Struktur Kristal 2
6/31
3ia distribusi muatan dari dua at$m saing tumpang tindi! terdapatke2endrungan eektr$n pada at$m 3 menempati keadaan pada at$m Aang tea! ditempati eektr$n pada at$m A itu sendiri, atau sebaikna.
Gambar %. /engaru! aranganpaui pada energi
re&usi&
Posisi IntiA
PosisiInti
B
Sumbu Posisi
Elektron-elektronsalingtu!ang tin"i#.$seakin"ekat%seakin&an'ak elektronn'a(
A B
7/26/2019 Struktur Kristal 2
7/31
Energi p$tensia t$ta dua at$m pada arak R adaa! 8
dengan dan adaa! parameterbaru dan A 6= 3 %.
>arak tetangga
terdekat (?)
/$tensia
i$nisasi (e")
/rameter
,
(9
-6
erg)
/arameter
,
(?)
He - %.@ %.@6
Ne '.' %.@6 @9 %.B
Ar '.B6 @.B6 6B '.9
Kr .9 .99 %%@ '.6@
Ce .'@ %.' '%9 '.D
Ta&el ).* . Si+at-si+at kristal gas inert $"iekstra!olasi !a"a
, K "an tekanan nol (
( )
=
612
4RR
RU
7/26/2019 Struktur Kristal 2
8/31
Energi dari interaksi t$ak-men$ak ( t$ak-men$ak!ana teradi pada at$m-at$m ang berdekatan)
Energi T$akmen$ak
Energi Tarik-menarik
$nes t
12R
BU=
=
612
4 R
r
R
r
126
4,4 == BA
=
RU exp
( ) ( )
=
612
42
1
RRNRU
=j
ijij RPP
7/26/2019 Struktur Kristal 2
9/31
>ika daam krista terdapat N at$m, energi p$tensia t$tana adaa! :
piR adaa! arak antara at$m a2uanke-i dengan at$m ain , angdiungkapkan daam bentuk arakingkungan terdekat R.
untukstruktur
;00 :
K$nstanta Kesetimbangan Kisi
7/26/2019 Struktur Kristal 2
10/31
Untuk keadaanequilibrium
0
0
6
0 09,1
1
26,24
45,14RR
RR==
=
= 09,10
R
7/26/2019 Struktur Kristal 2
11/31
.ENERGI K+HESI;
/ada R1R9
Energi kohesi ada!K
Energi K$!esipada 9K
=6
6
12
12
)45.14()13.12(2)(RR
NRUtot
09,10 =
R( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]6120 09,145,1409,113,122
NRUt
( ) ( )( ) == NNRUto t 6,8415,20
7/26/2019 Struktur Kristal 2
12/31
IKA"A# KRIS"A$I%#IK3ia i$n Na: dan i$n 0- saing berdekatan satu sama ain,
energi tarik-menarik 0$u$mb pada arak pisa! antar inti Rreati& ter!adap energi n$ pada arak tak ter!ingga adaa! :
3entuk ain interaksi t$ak men$ak ang se2ara uasdigunakan adaa! daam bentuk empiris 8
energi interaksi antara i$nke i dan i$n ain adaa!
R
qU
o
coil4
2
=
=
RBUrep .exp
+=
+=
RB
R
q
UUU
o
repcoulij
.exp4
2
7/26/2019 Struktur Kristal 2
13/31
Energi m$eku Na:0-ter!adaparak pisa! i$n. /anangkarakteristik 1 9,'@ ? danenergi minimum pada R$1 %,% ?
*istribusi kerapatan eektr$n
7/26/2019 Struktur Kristal 2
14/31
ika
7/26/2019 Struktur Kristal 2
15/31
*e&inisi ekiFaen dari k$nstanta m$deung adaa!
dimana radaa! arak i$n ke dari i$n re&erensidan R adaa! arak i$n terdekat
2$nt$! per!itungan k$nstanta 7adeung
(:) (-) (:) (-) (:) (-) (:)
Iona+uan
R
Ambi i$n negati& sebagai i$n a2uan dan arak R sebagai arak antari$nterdekat. Hasina 8
atau
karena terdapat % i$n 8 satudi kiri dan satu di kanan i$na2uan pada arak ang samar.
ln (
=j jrR
++=
++=
...4
1
3
1
2
112
...4
1
3
1
2
112
RRRRR
7/26/2019 Struktur Kristal 2
16/31
bentuk ekspansi 8
1 maka k$nstanta 7adeung rantai satu dimensi di atas adaa! 8
7/26/2019 Struktur Kristal 2
17/31
Energi t$ta pada krista angterk$mp$sisi atas m$eku atau% N i$n
Turunan pertama ter!adap R dan pada k$ndisisama dengan n$.
se!ingga
7aka energi ikat pada arak R tertentu
/ada arak pisa!kesetimbanganna, R1R9
=
R
qezBNU
o
R
to t
4
2
04exp
0
2
0
=+
=
R
qNRNzB
dR
dU
o
tot
= 0
2
2
.exp4
RzRqB
oo
=
RRo
RoR
RqNU
o
i exp14 2
2
=
RoR
qNU
o
eq
1
4 0
2
7/26/2019 Struktur Kristal 2
18/31
IKA"A#$%/A0
ga&a tarik menarikelektrostatikantara ion ositi logamdengana2an elektron
se)umlah besar atombergabungdengan berbagi elektronmasing masing
Berkilauan,3menghantarkan kalordanlistrik dengan baik
setia atom logammen&umbangkanelektron terluarn&a adakolam umum.4$autan elektron4 inimen)elaskan siatkun+i logam * kemamuann&amenghantarkan listrik
7/26/2019 Struktur Kristal 2
19/31
IKATAN KRISTALKOVALEN
/engertian
katan k$Faen teradi karena adana pemakaian sebua!
eektr$n se2ara bersama-sama $e! kedua at$m ang
berikatan satu sama ain, misana /engertian ikatan antara
dua bua! at$m !idr$gen. *aam pembentukan ikatan
k$Faen tidak beraku peminda!an eektr$n.
Karakteristik
7emiiki energi ikat ang besar Se!ingga sangat
keras dan tembus 2a!aa
Titik ee! tinggi
Tidak arut daam Iat 2air biasa dan daam !ampir
semua pearut.
Energi k$!esi& 6 sampai % e"
Ikatan k$Faen disebut uga ikatan Faensi atau !$m$p$ar,merupakan ikatan pasangan eektr$n dimana setiap at$mmemberikan sebua! eektr$nna untuk berpartisipasi daamikatan.
7/26/2019 Struktur Kristal 2
20/31
0a2at Krista
. 0a2at titikk :
0a2at titik ang paing seder!ana adaa! kek$s$ngan (Fa2an2)disini ada at$m ang !iang daam krista. 0a2at titik inimerupakan !asi dari penumpukan ang saa! seaktu kristaisasiatau uga dapat teradi pada su!u ang tinggi $e! karena energit!erma meningkat. 3ia energi t!erma tinggi, ada kemungkinanbagi at$m-at$m untuk me$mpat meninggakan tempatna (dimana
energi terenda! akan ikut naik pua).7aka akan terdapatkek$s$ngan tungga saat kristaisasi. *an bia terdapatkek$s$ngan ada % (dua) maka dapat disebut sebagai kek$s$nganganda.
3erdasarkan ge$metrina, 2a2atde&e2t pada materia dapat dibagi
daam (empat) katag$ri , aitu8
. 0a2at titik (2a2at 9 dimensi M /$int *e&e2t) %.0a2at garis (2a2at dimensi M Line *e&e2t *i2$2ati$n) ' . 0a2at 3idang (2a2at % diimensi M /anar Sur&a2e *e&e2t)
. 0a2at "$ume (2a2at ' dimensi M "$ume *e&e2t (VOID
7/26/2019 Struktur Kristal 2
21/31
7/26/2019 Struktur Kristal 2
22/31
Keterangan 8 I$n atau at$m asing daam krista I$n atau at$m dari krista itu sendiri Kek$s$ngan tidak ada i$n atau at$m
a b
+ d
7/26/2019 Struktur Kristal 2
23/31
Kekosongan kisi "ise&ut se&agai +a+at S+hottk&% "ianater1a"i kekosongan atau ti"ak "iteui ke#a"iran ato2ion"i suatu titik2kisi kristal
Simbul adalah ion negati, dan adalah ion ositi.
7/26/2019 Struktur Kristal 2
24/31
3ia ketidak-sempurnaan seperti kek$s$ngan uma!na meiputi (satu) atau beberapa at$m maka ketidak sempurnaan tersebutbiasa-na disebut dengan nama 2a2at titik atau /+INT *E;E0T.
/$int de&e2t dapat berupa 8a. "a2an2 (kek$s$ngan) akan 8
. at$m pada tempatna%. pasangan i$n (s2!$ttk)
b. Subsitusi $e! at$m asing.2. Intertisi $e! at$m asing dengan ukuran reati&
ke2i.
o Se& intertisia pada umumna biasa dikena sebagai ;renke-de&e2tdan Fa2an2 akan pasangan i$n dikena sebagai S2!$$tk*e&e2t.
o Kek$s$ngan pasangan i$n (disebut uga 2a2at s2!$ttk) terdapat
pada senaa ang !arus mempunai keseimbangan muatan.
0a2at ini men2akup kek$s$ngan pasangan i$n beraanan,kek$s$ngan pasangan i$n dan kek$s$ngan tunggamemper2epat di&&usi&itas at$m
7/26/2019 Struktur Kristal 2
25/31
0a2at titik (p$int de&e2t) menebabkan dist$rsi $ka daam krista.
7isana 8"a2an2 dapat menebabkan K+7/RESSI"E STRESS.Subsitusi $e! at$m-at$m ang ebi! ke2i atau besarseau dapatmenebabkan k$mpressiFe dan Tensie Stress.
7/26/2019 Struktur Kristal 2
26/31
Kekosongan kisi "ise&ut se&agai +a+at S+hottk&
Energi untuk membentuk 2a2at adaa!
energi t$ta akibat pembentukan sebanak n 2a2at adaa! 8
/eningkatan entr$pi ang mengiringina
energi bebas ; adaa!
Kesetimbangan diper$e! apabia
0aka dieroleh
( )eVE
!E
( ) ( )!!/!lnln N!!Nk"k# +==
( ) ( ))!!/!ln N!!Nk$!E% +=
0/ =d!d%
( )( ) ( )( )!!Nk$E!!Nk$E /lnlnln0 +=+=
).(k$
Eeksp
!N
!=
+
7/26/2019 Struktur Kristal 2
27/31
Probabilitas )umlah kekosongan kristal dalam kesetimbangantermal 67 adalah :
Aabila terdaat seban&ak # atom, )umlah keseimbangan darikekosongan diberikan oleh aktor Bolt8mann :
EF adaa! energi ang diperukanuntuk membentuk 2a2at dengan
meminda!kan satu at$m dari kisi ke$kasi n$rma pada permukaankrista
9ika n #,maka :
konsentrasi kekosongankisi 6+7
embentukan kekosongan asangan ion dalam kristal se+ara
elektrostatika adalah netral ada skala lokal. ;ari erhitunganstatistik dieroleh :
energi embentukan asangan.
= $kp B&
exp
=
$k!!
B
&exp
$k!
B
&exp
$k
p!
B2exp
7/26/2019 Struktur Kristal 2
28/31
0a2at kek$s$ngan ang ain adaa! 2a2at ;renke dimana at$mdipinda!kan dari titik ke p$sisi interstisi ang merupakan p$sisitidak n$rma atau p$sisi ang bukan se!arusna ditempati $e!
at$m.
Apabia n adaa! uma! 2a2at ;renke, N adaa! uma!kisi dan N adaa! uma! interstisi, maka 8
energi ang diperukan untukmeminda!kan at$m dari p$sisi
kisi ke p$sisi interstisi.
2a2at S2!$ttk ba!an akai !aida murni.
2a2at ;renke ba!an !aida perak murni.
( )
$k!
B2exp
2/11
7/26/2019 Struktur Kristal 2
29/31
;alam keseimbangan, imuritas atau kekosongan dalam adatanterdistribusi se+ara uniorm.
7/26/2019 Struktur Kristal 2
30/31
Hasi eksperimen menunukkan ba!a k$e&isien di&usidiper$e! dengan memFariasikan su!u, aitu 8
energi aktiCasi
konstanta &ang tidak bergantungada suhu.
=$k
''B
exp
7/26/2019 Struktur Kristal 2
31/31