Mengenal Sifat Material (1) oleh:

Transkripsi

1 Ope Course Megeal Sifat Material 1 ole: Sudaryato Sudiram

2 Cakupa Baasa Perkembaga Kosep Atom Elektro Sebagai Partikel da Gelombag Persamaa Gelombag Scrödiger Aplikasi Persamaa Scrödiger Kofigurasi Elektro Dalam Atom Ikata Atom da Susua Atom

3

4 Perkembaga Kosep Atom Perkembaga pegetaua tetag material diladasi ole kosep atom yag tumbu semaki rumit dibadigka dega kosep awalya yag sagat sederaa.

5 Perkembaga Kosep Atom ± 46 SM Democritus 183 Dalto berat atom 1897 Tomso atom buka partikel terkecil elektro Akir abad 19 Persoala radiasi beda itam Dijelaska: gelombag caaya seperti partikel; disebut poto 188 Kircoff 191 Ma Plack E osc f 6, joule-sec 195 Albert Eistei efek potolistrik E maks φ 1 φ φ 3 metal 1 metal metal 3 f Ruterford Iti atom + dikeliligi ole elektro -

6 Perkembaga Kosep Atom 1913 Niels Bor tigkat eergi BALMER PASCHEN 1 LYMAN 193 Compto poto dari siar-x megalami perubaa mometum saat berbetura dega elektro valesi. 194 Louis de Broglie partikel sub-atom dapat dipadag sebagai gelombag 196 Erwi Scrödiger mekaika kuatum 197 Davisso da Germer berkas elektro didefraksi ole sebua kristal 197 Heiseberg ucertaity Priciple 193 Bor itesitas gelombag * I Ψ Ψ p E t

7 Model Atom Bor

8 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor Model atom Bor dikemukaka dega megguaka pedekata mekaika klasik. Model atom Bor berbasis pada model yag diberika ole Ruterford: Partikel bermuata positif terkosetrasi di iti atom, da elektro berada di sekelilig iti atom. Perbedaa petig atara kedua model atom: Model atom Ruterford: elektro berada di sekelilig iti atom dega cara yag tidak meetu Model atom Bor: elektro-elektro berada pada ligkara-ligkara orbit yag diskrit; eergi elektro adala diskrit.

9 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor r Ze F c e 1,6 1 F c Ze r mv F c r 19 C mv Ze r mv Ze E k r p E k Ze E r E total E p + E k Ze r E k Gagasa Bor : orbit elektro adala diskrit; ada ubuga liier atara eergi da frekuesi seperti alya apa yag dikemukaka ole Plack da Eistei E f f m π r

10 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor Dalam model atom Bor : eergi da mometum sudut elektro dalam orbit terkuatisasi Setiap orbit ditadai dega dua macam bilaga kuatum: bilaga kuatum prisipal, bilaga kuatum sekuder, l

11 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor Jari-Jari Atom Bor r 4π mze r k 1 Z 8 k1,58 1 cm Utuk atom idroge pada groud state, di maa 1 da Z 1, maka r,58 Å

12 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor Tigkat-Tigkat Eergi Atom Hidroge E π mz e 4 13,6 ev eergi total [ ev ] : bilaga kuatum prisipal , ,89 ev 5 6 3,4 E 13,6 1, ev 13,6-16 groud state

13 Perkembaga Kosep Atom, Model Atom Bor Spektrum Atom Hidroge Deret 1 Radiasi 5 Lyma 1,3,4, UV 4 Balmer Pasce Brackett Pfud ,4,5, 4,5,6, 5,6,7, 6,7,8, tampak IR IR IR Tigkat Eergi 3 deret Balmer deret Pasce 1 deret Lyma

14

15 Elektro Sebagai Gelombag Gelombag Tuggal u Acos ωt θ j ωt θ u Ae u Ae j ωt k k π / λ bilaga gelombag Kecepata rambat gelombag dicari dega meliat perubaa posisi amplitudo ωt k ωt d ω v f f λ k dt k Kecepata ii disebut kecepata fasa

16 Paket gelombag adala gelombag komposit yag merupaka jumla dari gelombag sius Paket Gelombag ω k t j e A u ] [ ] [ k t j k t j k t j k k t j k t j e A e A A e A e A A e A u ω ω ω ω ω ω dega k, ω, A, berturut-turut adala ilai tega dari bilaga gelombag, frekuesi da amplitudo Elektro Elektro Elektro Elektro Sebagai Sebagai Sebagai Sebagai Gelombag Gelombag Gelombag Gelombag

17 Bilaga gelombag: k + k k k k k Perbedaa ilai k atara gelombag-gelombag yag membetuk paket gelombag tersebut sagat kecil diaggap kotiyu demikia juga selag k sempit seigga A / A 1. Dega demikia maka ] [, k t j k t j k t j e A t S e A e u ω ω ω Pada suatu t tertetu, misalya pada t persamaa betuk amplitudo gelombag mejadi,, A e A S A k j Karea perubaa ilai k diaggap kotiyu maka k k d e e S k k k j k j / si, / / + variasi k sempit Elektro Elektro Elektro Elektro Sebagai Sebagai Sebagai Sebagai Gelombag Gelombag Gelombag Gelombag

18 Elektro Sebagai Gelombag Persamaa gelombag Persamaa gelombag komposit utuk t mejadi t si k/ jk Ae u Persamaa ii meujukka bawa amplitudo gelombag komposit ii terselubug ole fugsi S si k/ lebar paket gelombag selubug si k/ si k/ A cos k π k k π

19 Elektro Sebagai Gelombag Kecepata Gelombag u e j[ ω t k ] j ω t k, j ω t k A e S t Ae kecepata fasa: v f ω / k kecepata group: Amplitudo gelombag aka mempuyai betuk yag sama bila S,t kosta. Hal ii terjadi jika ωt k utuk setiap v g t ω k ω k Kecepata group ii merupaka kecepata rambat paket gelombag

20 Elektro Sebagai Gelombag Pajag gelombag de Broglie, Mometum, Kecepata Eistei : eergi poto E p ω f ω π de Broglie: eergi elektro E k mv g ω π mv g k λ λ Pajag gelombag λ mv g λ p kostata Plack mometum elektro Mometum p mvg k Kecepata v e v g k m m π λ mλ

21 Elektro Sebagai Gelombag Elektro Sebagai Partikel da Elektro Sebagai Gelombag Elektro dapat dipadag sebagai gelombag tidakla berarti bawa elektro adala gelombag; aka tetapi kita dapat mempelajari geraka elektro dega megguaka persamaa diferesial yag sama betukya dega persamaa diferesial utuk gelombag. Elektro sebagai partikel: massa tertetu, m. Elektro sebagai partikel: E total E p + E k E p + mv e /. Elektro sebagai gelombag massa ol, tetapiλ /mv e. Elektro sebagai gelombag: E total f ħω. Elektro sebagai partikel: p mv e Elektro sebagai gelombag: p ħk /λ. Dalam memadag elektro sebagai gelombag, kita tidak dapat meetuka mometum da posisi elektro secara simulta dega masig-masig mempuyai tigkat ketelitia yag kita igika secara bebas. Kita dibatasi ole prisip ketidakpastia Heiseberg: p. Demikia pula alya dega eergi da waktu: E t.

22

23 Persamaa Scrödiger Elektro sebagai partikel memiliki eergi eergi kietik + eergi potesial E merupaka fugsi p da mv p E + V + V m p E H p, + V m H Hamiltoia H p, p H p, p m v e V d dt dv F m dt dp dt Turua Hp, teradap p memberika turua teradap t. Turua Hp, teradap memberika turua p teradap t.

24 Persamaa Scrödiger Gelombag : u e j[ ω t k ] j ω t k Ae u merupaka fugsi t da Turua u teradap t: Turua u teradap : u t jω ω ω e j[ ω t k ] Ae jωt k u jk k k e j[ ω t k ] Ae j ωt k Dalam selag sempit k, ω / ω 1 Dalam selag sempit k, k / k 1 u t j ω u jeu u j k u jpu Eu j u t pu j u E j t p j Operator eergi Operator mometum

25 Persamaa Scrödiger Hamiltoia: p E H p, + V m Operator: E j t p j Jika Hp, da E dioperasika pada fugsi gelombagψmaka diperole H p, Ψ EΨ m Ψ Ψ + V Ψ j t Iila persamaa Scrödiger satu dimesi m Ψ V Ψ Ψ j t tiga dimesi m Ψ V, y, z Ψ Ψ j t

26 Persamaa Scrödiger Persamaa Scrödiger Bebas Waktu Aplikasi persamaa Scrödiger dalam bayak al aya berkaita dega eergi potesial, yaitu besara yag aya merupaka fugsi posisi Ole karea itu jika persamaa tersebut diupayaka tidak merupaka fugsi yag bebas waktu agar peagaaya mejadi lebi sederaa Jika kita yataka: Ψ, t ψ T t maka dapat diperole 1 ψ m ψ V ψ 1 j T t T t t tetapa sembarag E seigga Ψ m V Ψ EΨ ψ m + E V ψ Satu dimesi m Ψ+ E V, y, z Ψ Tiga dimesi

27 Persamaa Scrödiger Fugsi Gelombag Persamaa Scrödiger adala persamaa diferesial parsial degaψ adala fugsi gelombag dega pegertia bawa Ψ * Ψ d dy dz adala probabilitas keberadaa elektro pada waktu tertetu dalam volume d dy dz di sekitar titik, y, z Jadi persamaa Scrödiger tidak meetuka posisi elektro melaika memberika probabilitas bawa ia aka ditemuka di sekitar posisi tertetu. Kita juga tidak dapat megataka secara pasti bagaimaa elektro bergerak sebagai fugsi waktu karea posisi da mometum elektro dibatasi ole prisip ketidakpastia Heiseberg Coto kasus satu dimesi pada suatu t Ψ * si k / Ψ A

28 Persamaa Scrödiger Persyarata Fugsi Gelombag Elektro sebagai suatu yag yata arus ada di suatu tempat. Ole karea itu fugsi gelombag utuk satu dimesi arus memeui: Ψ * Ψd 1 Fugsi gelombag, arus kotiyu sebab jika terjadi ketidak-kotiyua al itu dapat ditafsirka sebagai rusakya elektro, suatu al yag tidak dapat diterima. Turua fugsi gelombag teradap posisi,juga arus kotiyu, karea turua fugsi gelombag teradap posisi terkait dega mometum elektro Ole karea itu persyarata ii dapat diartika sebagai persayarata kekotiyua mometum. Fugsi gelombag arus berilai tuggal da terbatas sebab jika tidak aka berarti ada lebi dari satu kemugkia keberadaa elektro. Fugsi gelombag tidak bole sama dega ol di semua posisi sebab kemugkia keberadaa elektro arusla yata, betapapu kecilya.

29

30 Aplikasi Persamaa Scrödiger Elektro Bebas Elektro bebas adala elektro yag tidak medapat pegaru meda listrik seigga eergi potesialya ol, V V ψ m + Eψ Im Ae Ae j j α solusi Re α s m ψ + E s Ae m me s ± j ± j α, dega α s s As e + EAe s + E ψ m arus berlaku utuk semua me j j α α Ae + Ae k α ψ Persamaa gelombag elektro bebas E k m me p E m p mvg k λ Eergi elektro bebas mv g

31 Aplikasi Persamaa Scrödiger Elektro di Sumur Potesial yag Dalam I II III V V V ψ 1 ψ ψ 3 L Fugsi gelombag Daera I da daera III adala daeradaera dega V, daera II, < < L, V Elektro yag berada di daera II terjebak dalam sumur potesial Sumur potesial ii dalam karea di daera I da II V ψ j α Be + B e j α ψ jk jk e e jb + jb j si L π jb si k k π L α me Probabilitas ditemukaya elektro Eergi elektro ψ π K si L L * π ψ 4B si E L π m π m L

32 Aplikasi Persamaa Scrödiger Fugsi gelombag, probabilitas ditemukaya elektro, da eergi elektro, tergatug dari lebar sumur, L Fugsi gelombag Probabilitas ditemuka elektro ψ ψ jb π si L L * π ψ 4B si 4 ψ * ψ ψ L 3.16 a. 1 4 ψ * ψ ψ L 3.16 b. 4 ψ * ψ ψ L 3.16 c. 3 Eergi elektro E π π ml m L E 8mL E 4 8mL E 9 8mL

33 Aplikasi Persamaa Scrödiger Pegaru lebar sumur pada tigkat-tigkat eergi E π π ml m L 3 V 1 V L L Maki lebar sumur potesial, maki kecil perbedaa atara tigkat-tigkat eergi

34 Aplikasi Persamaa Scrödiger Elektro di Sumur Potesial yag Dagkal Probabilitas keberadaa elektro tergatug dari kedalama sumur V ψ * ψ ψ * ψ ψ * ψ a ψ * ψ E E E L L L L a b c d Maki dagkal sumur, kemugkia keberadaa elektro di luar sumur maki besar Jika didig sumur tipis, elektro bisa meembus didig potesial

35 z y L L y L z Sumur tiga dimesi ψ + ψ + ψ + ψ E z y m,, z Z y Y X z y ψ E z z Z z Z y y Y y Y X X m E m z z Z z Z y y Y y Y X X E m X X 1 E y m y y Y y Y 1 E z m z z Z z Z 1 + X E m X Ara sumbu- Persamaa ii adala persamaa satu dimesi yag memberika eergi elektro: L π m E 8mL E y 8mL E y y z 8mL E z z Utuk tiga dimesi diperole: Tiga ilai eergi sesuai ara sumbu Aplikasi Persamaa Scrödiger

36

37 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola

38 persamaa Scrödiger dalam koordiat bola r e r V 4 πε 4 si 1 cot 1 ψ πε + + ϕ ψ θ + θ Ψ θ + θ ψ + Ψ + ψ r e E r r r dr r r m r θ ϕ y z elektro iti atom iti atom berimpit dega titik awal koordiat Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola R,, ϕ Φ Θ θ ϕ θ ψ r r si 1 cot 1 4 R R R R ϕ Φ θ Φ + θ Θ Θ θ + θ Θ Θ + πε m r r e E dr r r r m megadug r tidak megadug r sala satu kodisi yag aka memeui persamaa ii adala jika keduaya Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Jika kita yataka: kita perole persamaa yag berbetuk

39 Persamaa yag megadug r saja R 4 R πε + me r R R + me r 4 R R R R πε r r e E dr r r r m fugsi gelombag R aya merupaka fugsi r simetri bola kalika dega / R r R 4 R R πε r e E r r r m kalika dega da kelompokka suku-suku yag berkoefisie kosta / mr R R R 4 R + + πε + me r r me r Ii arus berlaku utuk semua ilai r Sala satu kemugkia: Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola

40 Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola R r + me 4πε R r R + me R sala satu solusi: R 1 sr A 1 e me me s s + 4πε 4 4 me me me E m 4 πε 3π ε 8ε E Iila ilai E yag arus dipeui agar R 1 merupaka solusi dari kedua persamaa Eergi elektro pada status ii diperole dega masukka ilai-ilai e, m, da E, J E 13,6 ev Probabilitas keberadaa elektro dapat dicari dega megitug probabilitas keberadaa elektro dalam suatu volume didig bola yag mempuyai jari-jari r da tebal didig r.

41 Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola P e1 πr r R1 4 A * 1 r e sr P e P e1 r r [Å] 3 probabilitas maksimum ada di sekitar suatu ilai r sedagka di luar r probabilitas ditemukaya elektro dega cepat meuru keberadaa elektro terkosetrasi di sekitar jari-jari r saja Iila struktur atom idroge yag memiliki aya satu elektro di sekitar iti atomya da iila yag disebut status dasar atau groud state

42 1, 8, 6, 4, -, Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola Adaka Solusi Yag Lai? 4 ψ * ψ 4 ψ * ψ 4 ψ * ψ Kita igat: ψ ψ ψ L 3.16 a. 1 L 3.16 b. L 3.16 c. 3 E 8mL E 4 8mL E 9 8mL solusi yag lai: R r / r A B r e Eergi Elektro terkait jumla titik simpul fugsi gelombag bertitik simpul dua R R 3 r / r A B r+ C r e bertitik simpul tiga R 1 r / r Solusi secara umum: R L r e R 3 R poliom,5 1 1,5,5 3 3,5 r[å] 4

43 1, 1, 8, 6, 4, -, Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola probabilitas keberadaa elektro P e P e1 P e 4πr r R P e P e3 r[å],5 1 1,5,5 3 3,5 4 E Tigkat-Tigkat Eergi Atom Hidroge π mz e 4 13,6 ev eergi total [ ev ] 1,51 3,4 bilaga kuatum prisipal ,6 1,89 ev 1, ev 13,6-16 groud state

44 Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola Mometum Sudut Mometum sudut juga terkuatisasi + L l l 1 l,1,, 3,... bilaga bulat positif Mometum sudut ditetuka ole dua macam bilaga bulat: l : meetuka besar mometum sudut, da m l : meetuka kompoe z atau ara mometum sudut Nilai l da m l yag mugki : l m l l l l 1 m, ± 1 l m, ± 1, ± dst.

45 Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola l disebut bilaga kuatum mometum sudut, atau bilaga kuatum azimutal bilaga kuatum l simbol s p d f g degeerasi m l adala bilaga kuatum magetik

46 Persamaa Scrödiger, Dalam Koordiat Bola Bilaga Kuatum Ada tiga bilaga kuatum. 1 bilaga kuatum utama,, yag meetuka tigkat eergi; bilaga kuatum mometum sudut, atau bilaga kuatum azimutal, l; 3 bilaga kuatum magetik, m l. eergi total [ ev ] 1,51 3,4 : bilaga kuatum utama s, p 3s, 3p, 3d 13,6 1s Bor lebi cermat 4 Spi Elektro: ± ½ dikemukaka ole Ulebeck

47 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Kofigurasi Elektro Dalam Atom Netral Kaduga elektro setiap tigkat eergi s status mometum sudut p d f Jumla tiap tigkat Jumla s/d tigkat

48 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Orbital iti atom iti atom 1s s z y

49 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Peulisa kofigurasi elektro usur-usur H: 1s 1 ; He: 1s Li: 1s s 1 ; Be: 1s s ; B: 1s s p 1 ; C: 1s s p ; N: 1s s p 3 ; O: 1s s p 4 ; F: 1s s p 5 ; Ne: 1s s p 6...dst

50 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Diagram Tigkat Eergi e e r g i tigkat 4s sedikit lebi reda dari 3d

51 Persamaa Scrödiger dalam Koordiat Bola Pegisia Elektro Pada Orbital H: pegisia 1s; He: pemeua 1s; Li: pegisia s; Be: pemeua s; B: pegisia p dega 1 elektro; C: pegisia p y dega 1 elektro; N: pegisia p z dega 1 elektro; O: pemeua p ; F: pemeua p y ; Ne: pemeua p z.

52 Kofigurasi Elektro Dalam Atom Tigkat eergi 4s lebi reda dari 3d. Hal ii terliat pada perubaa kofigurasi dari Ar argo ke K kalium. Ar: 1s s p 6 3s 3p 6 K: 1s s p 6 3s 3p 6 4s 1 buka 3d 1 Ca: 1s s p 6 3s 3p 6 4s buka 3d Sc: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 1 4s orbital 3d baru mulai terisi setela 4s peu Y: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 4s da usur selajutya pegisia 3d sampai peu

53 Kofigurasi Elektro Dalam Atom Blok-Blok Usur 1 H 1s 1 He 1s 3 Li [He] s 1 4 Be [He] s 5 B [He] s p 1 6 C [He] s p 7 N [He] s p 3 8 O [He] s p 4 9 F [He] s p 5 1 Ne [He] s p 6 11 Na [Ne] 3s 1 1 Mg [Ne] 3s 13 Al [Ne] 3s 3p 1 14 Si [Ne] 3s 3p 15 P [Ne] 3s 3p 3 16 S [Ne] 3s 3p 4 17 Cl [Ne] 3s 3p 5 18 Ar [Ne] 3s 3p 6 19 K [Ar] 4s 1 Ca [Ar] 4s 1 Sc [Ar] 3d 1 4s Ti [Ar] 3d 4s 3 V [Ar] 3d 3 4s 4 Cr [Ar] 3d 5 4s 1 5 M [Ar] 3d 5 4s 6 Fe [Ar] 3d 6 4s 7 Co [Ar] 3d 7 4s 8 Ni [Ar] 3d 8 4s 9 Cu [Ar] 3d 1 4s 1 3 Z [Ar] 3d 1 4s 31 Ga [Ar] 3d 1 4s 4p 1 3 Ge [Ar] 3d 1 4s 4p 33 As [Ar] 3d 1 4s 4p 3 34 Se [Ar] 3d 1 4s 4p 4 35 Br [Ar] 3d 1 4s 4p 5 36 Kr [Ar] 3d 1 4s 4p 6 Blok s Blok d Blok p pegisia orbital s pegisia orbital d pegisia orbital p

54 Ioisasi da Eergi Ioisasi Ioisasi da Eergi Ioisasi ioisasi X X + gas gas + e Eergi ioisasi adala jumla eergi yag diperluka utuk melepaska elektro terluar suatu usur gua membetuk io positif bermuata +1. Eergi ioisasi dalam satua ev disebut juga potesial ioisasi. Potesial ioisasi didefiisika sebagai eergi yag diperluka utuk melepaska elektro yag palig lema terikat pada atom. Pada atom dega bayak elektro, pegertia ii serig disebut sebagai potesial ioisasi yag pertama, karea sesuda ioisasi yag pertama ii bisa terjadi ioisasi lebi lajut dega terlepasya elektro yag lebi dekat ke iti atom.

55 36 Kr Br 11,8 34 Se 9,75 33 As 9,81 3 Ge 7,88 31 Ga 6, 3 Z 9,39 9 Cu 7,7 8 Ni 7,63 7 Co 7,86 6 Fe 7,87 5 M 7,43 4 Cr 6,76 3 V 6,74 Ti 6,83 1 Sc 6,54 Ca 6,11 19 K 4,34 18 Ar 15,8 17 Cl 13, 16 S 1,4 15 P 1,4 14 Si 8,15 13 Al 5,98 1 Mg 7,64 11 Na 5,14 1 Ne 1,6 9 F 17,4 8 O 13,6 7 N 14,6 6 C 11, 5 B 8,9 4 Be 9,3 3 Li 5,39 He 4,5 1 H 13,6 Eergi Ioisasi [ev] Ioisasi da Eergi Ioisasi

56 Ioisasi da Eergi Ioisasi 5 p Eergi ioisasi [ev] s s p s d p H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr M Fe Co Ni Cu Z Ga Ge As Se Br Kr Usur Di setiap blok usur, eergi ioisasi cederug meigkat jika omer atom maki besar Eergi ioisasi turu setiap kali pergatia blok usur

57 Afiitas Elektro Afiitas Elektro Afiitas elektro adala eergi yag dilepaska jika atom etral meerima satu elektro membetuk io egatif bermuata 1. Afiitas elektro diyataka dega bilaga egatif, yag berarti pelepasa eergi. Afiitas elektro merupaka ukura kemampua suatu usur utuk mearik elektro, bergabug dega usur utuk membetuk io egatif. Maki kuat gaya tarik ii, berarti maki besar eergi yag dilepaska. Gaya tarik ii dipegarui ole jumla muata iti atom, jarak orbital ke iti, da screeig tabir elektro.

58

59 Kofigurasi Usur Bilaga Kuatum : Bilaga kuatum : prisipal: 1,, 3, dst azimutal: l, 1,, 3 : s, p, d, f magetik: m l l sampai +l spi elektro: m s +1/ da 1/ Pauli Eclusio Prisiple : setiap status aya dapat ditempati tidak lebi dari satu elektro

60 Kofigurasi Elektro Usur pada Groud State 1 H 1s 1 He 1s 3 Li [He] s 1 4 Be [He] s 5 B [He] s p 1 6 C [He] s p 7 N [He] s p 3 8 O [He] s p 4 9 F [He] s p 5 1 Ne [He] s p 6 11 Na [Ne] 3s 1 1 Mg [Ne] 3s 13 Al [Ne] 3s 3p 1 14 Si [Ne] 3s 3p 15 P [Ne] 3s 3p 3 16 S [Ne] 3s 3p 4 17 Cl [Ne] 3s 3p 5 18 Ar [Ne] 3s 3p 6 19 K [Ar] 4s 1 Ca [Ar] 4s 1 Sc [Ar] 3d 1 4s Ti [Ar] 3d 4s 3 V [Ar] 3d 3 4s 4 Cr [Ar] 3d 5 4s 1 5 M [Ar] 3d 5 4s 6 Fe [Ar] 3d 6 4s 7 Co [Ar] 3d 7 4s 8 Ni [Ar] 3d 8 4s 9 Cu [Ar] 3d 1 4s 1 3 Z [Ar] 3d 1 4s 31 Ga [Ar] 3d 1 4s 4p 1 3 Ge [Ar] 3d 1 4s 4p 33 As [Ar] 3d 1 4s 4p 3 34 Se [Ar] 3d 1 4s 4p 4 35 Br [Ar] 3d 1 4s 4p 5 36 Kr [Ar] 3d 1 4s 4p 6 37 Rb [Kr] 5s 1 38 Sr [Kr] 5s 39 Y [Kr] 4d 1 5s 4 Zr [Kr] 4d 5s 41 Nb [Kr] 4d 4 5s 1 4 Mo [Kr] 4d 5 5s 1 43 Tc [Kr] 4d 6 5s 1 44 Ru [Kr] 4d 7 5s 1 45 R [Kr] 4d 8 5s 1 46 Pd [Kr] 4d 1 47 Ag [Kr] 4d 1 5s 1 48 Cd [Kr] 4d 1 5s 49 I [Kr] 4d 1 5s 5p 1 5 S [Kr] 4d 1 5s 5p 51 Sb [Kr] 4d 1 5s 5p 3 5 Te [Kr] 4d 1 5s 5p 4 53 I [Kr] 4d 1 5s 5p 5 54 Xe [Kr] 4d 1 5s 5p 6 55 Cs [Xe] 6s 1 56 Ba [Xe] 6s 57 La [Xe] 5d 1 6s 58 Ce [Xe] 4f 1 5d 1 6s 59 Pr [Xe] 4f 3 6s 6 Nd [Xe] 4f 4 6s 61 Pm [Xe] 4f 5 6s 6 Sm [Xe] 4f 6 6s 63 Eu [Xe] 4f 7 6s 64 Gd [Xe] 4f 7 5d 1 6s 65 Tb [Xe] 4f 9 6s 66 Dy [Xe] 4f 1 6s 67 Ho [Xe] 4f 11 6s 68 Er [Xe] 4f 1 6s 69 Tm [Xe] 4f 13 6s 7 Yb [Xe] 4f 14 6s 71 Lu [Xe] 4f 14 5d 1 6s 7 Hf [Xe] 4f 14 5d 6s 73 Ta [Xe] 4f 14 5d 3 6s 74 W [Xe] 4f 14 5d 4 6s 75 Re [Xe] 4f 14 5d 5 6s 76 Os [Xe] 4f 14 5d 6 6s 77 Ir [Xe] 4f 14 5d 7 6s 78 Pt [Xe] 4f 14 5d 9 6s 1 79 Au [Xe] 4f 14 5d 1 6s 1 8 Hg [Xe] 4f 14 5d 1 6s 81 Tl [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 1 8 Pb [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 83 Bi [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 3 84 Po [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 4 85 At [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 5 86 R [Xe] 4f 14 5d 1 6s 6p 6 87 Fr [R] 7s 1 88 Ra [R] 7s 89 Ac [R] 6d 1 7s 9 T [R] 6d 7s 91 Pa [R] 5f 6d 1 7s 9 U [R] 5f 3 6d 1 7s 93 Np [R] 5f 4 6d 1 7s 94 Pu [R] 5f 6 7s 95 Am [R] 5f 7 7s 96 Cm [R] 5f 7 6d 1 7s 97 Bk [R] 98 Cf [R] 99 Es [R] 1 Fm [R] 11 Md [R] 1 No [R] 13 Lw [R]

61 Ikata Atom Gaya Ikat Gaya Ikat : gaya yag meyebabka dua atom mejadi terikat; gaya ii terbetuk jika terjadi peurua eergi ketika dua atom salig medekat Ikata Primer : Kuat Ikata Kovale Ikata Metal Ikata Sekuder : Lema Ikata Hidroge Ikata va der Waals Ikata Io

62 Ikata Atom Ikata Berara da Tak Berara Ikata berara: kovale dipole permae Ikata tak berara: metal io va der Waals terutama terjadi pada ikata kovale atara usur o metal: Nitroge; Oksige; Carbo; Fluor; Clor atom dega ikata berara aka terkumpul sedemikia rupa seigga terpeui sudut ikata terutama pada Ikata metal yag terjadi atara sejumla besar atom atom dega ikata tak berara pada umumya terkumpul secara rapat kompak da megikuti atura geometris yag ditetuka ole perbedaa ukura atom walaupu kita bedaka ikata atom berara da ikata tak berara, amum dalam keyataa material bisa terbetuk dari campura dua macam ikata tersebut

63 Ikata Atom Atom dega ikata tak berara Sifat ikata : Jumla diskrit Ara tidak diskrit Coto : H atom H memiliki 1 elektro di orbital 1s simetri bola amu ikata atom H tetap diskrit : setiap atom H aya aka terikat dega satu atom H yag lai

64 Ikata Atom Atom dega ikata berara Sifat ikata : Jumla diskrit Ara diskrit ditetuka ole status kuatum dari elektro yag berpera dalam terbetukya ikata Haya orbital yag setega terisi yag dapat berpera dalam pembetuka ikata kovale; ole karea itu jumla susua ikata ditetuka ole jumla elektro dari orbital yag setega terisi. Elektro di orbital selai orbital s aka membetuk ikata yag memiliki ara spasial tertetu da juga diskrit; misal orbital p aka membetuk ikata dega ara tegak lurus satu sama lai. z z z p p y p z y y y

65 Ikata Atom Coto : 1 H: 1s 1 O 8 O: [He] s p 4 H H + 14 o dipole 1 H: 1s 1 H + 9 F: [He] s p 5 F dipole

66 Ikata Atom Hibrida dari fugsi gelombag s da p 6 C: [He] s p Hibrida dari fugsi gelombag s da p pada karbo membuat karbo memiliki 4 ikata yag kuat megara ke susut-sudut tetraedro Ita da metae CH 4 terbetuk dari ikata ibrida ii. 14 Si [Ne] 3s 3p 3 Ge [Ar] 3d 1 4s 4p 5 S [Kr] 4d 1 5s 5p juga membetuk orbital tetraedral seperti karbo karea ibrida 3s-sp, 4s-4p, da 5s-5p, sama dega s-p.

67 Ikata Atom Karea ikata kovale adala diskrit dalam jumla maupu ara, maka terdapat bayak kemugkia struktur ikata tergatug dari ikata maa yag diguaka ole setiap atom. Coto: seyawa idrokarbo yag terdiri aya dari atom C da H. Metae : CH 4. Ikataya adala tetraedral C H H H H C H H C H H H

68 Ikata Atom Etae : C H 6. Memiliki satu ikata C C H H H C C H H H Propae : C 3 H 8. Memiliki dua ikata C C H H H H C C C H H H H dst.

69 Ikata Atom Rataia pajag bisa dibetuk ole ribua ikata C C. Simetri ikata atom karbo dalam molekul ii adala tetraedral, da satu ikata C C dapat dibayagka sebagai dua tetraedra yag berikata sudut-ke-sudut. Variasi ikata bisa terjadi sebab tetraedra pegikat, selai berikata sudut-ke-sudut dapat pula berikata sisi-ke-sisi ikata dobel da juga berikata bidag-ke-bidag ikata tripel. Coto: etylee C H 4, H H H CC H Coto: acetylee C H H C C H

70 Ikata Atom Peigkata kekuata ikata sebagai asil dari terjadiya ikata multiple disertai peurua jarak atar atom karbo. 1,54 Ä pada ikata tuggal, 1,33 Ä pada ikata dobel, 1, Ä pada ikata tripel. Ikata C C juga bisa digabug dari ikata tuggal da ikata dobel, seperti yag terjadi pada bezea.

71 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Sama Besar Susua Atom-atom yag Berikata Tak Berara Atom berukura sama Atom-atom material padat aka terkumpul secara rigkas / kompak meempati ruag sekecil mugki. Dega cara ii jumla ikata per satua volume mejadi maksimum yag berarti eergi ikata per satua volume mejadi miimum. Sebagai pedekata pertama kita memadag atom sebagai kelereg keras. Secara geometris, ada 1 kelereg yag dapat berposisi megeliligi 1 kelereg terletak di pusat da mereka salig meyetu satu sama lai. Ada macam susua kompak yag teramati pada bayak struktur metal da eleme mulia, yaitu eagoal close-packed HCP da face-cetered cubic FCC.

72 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Sama Besar Heagoal Closed-Packed HCP Face-Cetered Cubic FCC 6 atom megeliligi 1 atom di bidag tega 6 atom megeliligi 1 atom di bidag tega 3 atom di bidag atas, tepat di atas 3 atom yag berada di bidag bawa, 3 atom di bidag atas, berselagselig di atas 3 atom di bidag bawa,

73 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Sama Besar Semua eleme mulia membetuk struktur kompak jika membeku pada temperatur sagat reda, Sekitar /3 dari jeis metal membetuk struktur HCP atau FCC pada temperatur kamar. 1/3 dari jeis metal yag tidak membetuk struktur struktur kompak pada temperatur kamar adala metal alkali Na, K, dll da metal trasisi Fe, Cr, W, dsb. Mereka cederug membetuk struktur body-cetered cubic BCC. Walaupu kurag kompak, susua ii memiliki eergi total relatif reda. Kebayaka metal alkali beruba dari BCC ke FCC atau HCP pada temperatur yag sagat reda. Hal ii meujukka bawa susua kurag kompak yag terjadi pada temperatur kamar adala akibat dari pegaru eergi termal Susua BCC pada metal trasisi diduga sebagai akibat dari ikata metal ii yag sebagia berupa ikata kovale yag merupaka ikata berara.

74 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Tidak Sama Besar Susua Atom-atom yag Berikata Tak Berara Atom berukura tidak sama Ikata io membetuk struktur yag terdiri dari atom-atom yag berbeda ukura karea aio da katio pada umumya sagat berbeda ukura. Perbedaa ii terjadi karea trasfer elektro dari atom yag elektro-positif ke atom yag elektroegatif Membuat ukura aio > katio. Aio : io egatif sebagai asil dari atom elektroegatif yag memperole tambaa elektro. Katio : io positif sebagai asil dari atom elektropositif yag keilaga satu atau lebi elektro. Ikata ii tak berara da juga tidak diskrit, amu pada skala besar keetrala arus tetap terjaga.

75 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Tidak Sama Besar Bilaga Koordiasi Bilaga yag meujukka perbadiga jumla io eleme A yag megeliligi io eleme K yag lebi kecil disebut bilaga koordiasi Ligacy. Bilaga Koordiasi tergatug dari perbedaa radius atara Katio da Aio maki besar perbedaaya, ligacy aka semaki kecil. Bilaga Koordiasi Rasio Radius Katio / Aio Polyedro Koordiasi Packig [],155 garis liier 3,155,5 segitiga triagular 4,5,414 tetraedro Tetraedral 6,414,73 oktaedro Octaedral 8,73 1, kubus cubic 1 1, HCP 1 1, FCC

76 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Tidak Sama Besar Atom dega ikata tak terara : Atom berukura tidak sama Seyawa / Metal r K / r A Ligacy teramati Ba O 3,14 3 BeS,17 4 BeO,3 4 SiO,9 4 LiBr,31 6 MgO,47 6 MgF,48 6 TiO,49 6 NaCl,53 6 CaO,71 6 KCl,73 6 CaF,73 8 CaCl,93 8 BCC Metal 1, 8 FCC Metal 1, 1 HCP Metal 1, 1 []

77 Susua Atom, Atom Berikata Tak Berara da Tidak Sama Besar Rasio radius di maa aio salig meyetu da juga meyetu katio setral disebut rasio radius kritis, sebab di bawa rasio ii jarak katio-aio mejadi lebi besar dibadig jarak keseimbaga atar io. Polyedra yag terbetuk dega megubugka pusat-pusat aio yag megeliligi katio setral disebut poliedra aio atau poliedra koordiasi. HCP FCC

78 Pera Ikata Atom Poliedra ikata da poliedra koordiasi dapat diliat sebagai sub-uit yag jika disusu aka membetuk struktur padata tiga dimesi. H HCP C H H H Cara bagaimaa mereka tersusu aka meetuka apaka material berbetuk kristal atau okristal gelas da jika berbetuk kristal struktur kristalya aka tertetu. Poliedra ii buka besara fisis tetapi aya merupaka sub-uit yag lebi muda dibayagka daripada atom, da dega megguaka pegertia ii dapat dilakuka pembaasa megeai struktur lokal secara terpisa dari struktur besarya struktur makro.

79 Pera Ikata Atom Poliedra koordiasi berperilaku sebagai suatu uit yag erat terikat jika valesi atom setral lebi dari setega dari total valesi atom yag terikat degaya. Jika valesi atom setral sama dega valesi total atom yag megeliligiya maka sub-uit itu adala molekul. Titik lele suatu material bergatug dari kekuata ikata atom. Ia maki reda jika poliedra sub-uit terbagu dari kelompok atom yag diskrit, yag terikat satu sama lai degqa ikata sekuder dibadigka dega bila ikataya primer. Coto: metae, CH 4, titik lele 184 o C; etae, C H 6, titik lele 17 o C; polyetylee, titik lele 15 o C; polyetylee salig terikat dega ikata C-C dapat stabil sampai 3 o C.

80 Courseware Megeal Sifat Material 1 Sudaryato Sudiram