Struktur Atom (Atomic Structure)

Transkripsi

1 Konsep Dasar Struktur Atom (Atomic Structure) Tiap atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil yang tersusun dari proton dan neutron yang dikelilingi oleh elektron. Lukhi Mulia S Konsep Dasar Bilangan atom (Z) : jumlah proton di dalam nukleus Massa atom (A) : jumlah proton dan neutron di dalam nukelus Berat atom suatu unsur atau berat molekul suatu senyawa dinyatakan dalam amu per atom (molekul) atau massa per mol 1 mol = 6,023 x atom atau molekul (Bilangan Avogadro) 1 amu/atom (molekul) = 1 g/mol ELECTRONS IN ATOMS-Atomic Models MODEL ATOM BOHR Elektron mengelilingi nukleus pada orbit tertentu Figure 2.1 Schematic representation of the Bohr atom. 1

2 Quantum Number every electron in an atom is characterized by four parameters called quantum numbers a principal quantumnumber n (K, L, M, N, O, and so on) number of shell n = 1, 2, 3, 4, 5... The second quantum number l subshells (s, p, d, or f) the third quantum number m l : the number of energy states for each subshell the fourth quantum number m s : spin moment (+1/2 or -1/2) MOLECULES Molekul tersusun dari sejumlah atom-atom yang berikatan secara kuat (kovalen, termasuk juga molekul diatomic (F 2, O 2, H 2, dll.) Contoh molekul : H 2 O, CO 2, HNO 3, C 6 H 6, CH 4, dll.) Air (H 2 O) Benzene (C 6 H 6 ) 2

3 Konsep Dasar Struktur Kristal : suatu susunan khas yang terdiri dari sekumpulan atom-atom yang tersusun secara berulang dalam tiga dimensi dalam suatu kisi. Suatu struktur kristal dibangun oleh sel satuan (unit cell) Struktur Kristal UNIT CELLS METALLIC CRYSTAL STRUCTURES - The Face-Centered Cubic Crystal Structure Unit cell Struktur FCC mempunyai sebuah atom pada pusat semua sisi kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus lattice the unit cell is the basic structural unit or building block of the crystal structure and defines the crystal structure by virtue of its geometry and the atom positions within Figure 3.1 For the facecentered cubic crystal structure, (a) a hard sphere unit cell representation, (b) a reduced-sphere unit cell, and (c) an aggregate of many atoms. [Figure (c) adapted from W. G. Moffatt, G.W. Pearsall, and J.Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol. I, Structure, p. 51. Copyright 1964 by John Wiley & Sons, New York. Reprinted by permission of John Wiley & Sons, Inc.] 3

4 face-centered cubic (FCC) face-centered cubic (FCC) hubungan antara panjang sisi kristal FCC dan jari-jari atom Jumlah atom sel satuan FCC = 6 x ½ (pada pusat sisi kubus) + 8 x 1/8 (pada sudut kubus) = 4 atom Bilangan koordinasi struktur FCC adalah 12. Bilangan koordinasi merupakan jumlah atom tetangga yang mengelilingi setiap atom dalam struktur kristal FCC yang nilainya sama untuk setiap atom. Harga APF dari sel satuan FCC = 0,74 a 2 + a 2 = 4R 2 a = 2R 2 a = panjang sisi kristal R = jari-jari atom face-centered cubic (FCC) Faktor tumpukan atom/atomic packing factor (APF) APF = volume atom atom dalam sel satuan volume total sel satuan 4

5 body-centered cubic (BCC) body-centered cubic (BCC) struktur BCC mempunyai sebuah atom pada pusat kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus Jumlah atom sel satuan BCC = 1 x 1 (pusat kubus) + 8 x 1/8 (sudut kubus) = 2 atom Bilangan koordinasi : 8, karena tiap atom dalam sel satuan BCC dikelilingi oleh 8 atom tetangga Harga APF dari sel satuan BCC = 0,68 Figure 3.2 For the body-centered cubic crystal structure, (a) a hard sphere unit cell representation, (b) a reduced-sphere unit cell, and (c) an aggregate of many atoms. [Figure (c) from W. G. Moffatt, G.W. Pearsall, and J.Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol. I, Structure, p. 51. Copyright 1964 by John Wiley & Sons, New York. Reprinted by permission of John Wiley & Sons, Inc.] body-centered cubic (BCC) hubungan antara panjang sisi kristal BCC dan jari-jari atom Hubungan antara panjang sisi kristal BCC dan jari-jari atom a = 4R 3 a 2 + a 2 2 = 4r 2 3a 2 = 4r 2 a = 4r 3 5

6 hexagonal close packed (HCP) hexagonal closepacked (HCP) Jumlah atom sel satuan HCP = 12 x 1/6 (pada sudut lapisan atas dan bawah) + 2 x ½ (pada pusat lapisan atas dan bawah) + 3 (lapisan tengah) = 6 atom Harga APF sel satuan HCP = 0,74 Contoh 1 Tentukan volume sel satuan FCC Penyelesaian: Mencari panjang sisi kristal FCC a 2 + a 2 = 4R 2 a = 2R 2 Maka volume sel satuan FCC bisa dihitung V C = a 3 = 2R 2 3 = 16R 3 2 Contoh 2 Tunjukkan bahwa faktor tumpukan atom (APF) struktur kristal FCC adalah 0,74! Penyelesaian APF = volume atom atom dalam sel satuan = V S volume total sel satuan V C Volume bola = 4 3 πr3,karena ada 4 atom per sel satuan FCC maka volume atom sel satuan FCC = V S = πr3 = 16 3 πr3 Volume total sel satuan = V C = 16R 3 2 Sehingga APF APF = V 16 S = 3 πr3 V C 16R 3 2 = 0,74 6

7 NONCRYSTALLINE SOLIDS (amorphous) Amorf : material yang tidak memiliki bentuk struktur Amorf Atom-atom tersusun secara tidak teratur Contoh padatan amorf: Serat kaca, Cellophane, Teflon, Polyurethane, Napthalene, Polyvinyl chloride Soal Hitunglah volume sel satuan jika diketahui jari-jari atom 0,175 nm Tunjukkan bahwa APF stukutur kristal BCC adlah 0,68 7