Teori Pita Zat Padat Atom Na : Nomor atomnya 11, punya 1 elektron valensi, menempati kulit 3s (energinya E 3s ) Saat 2 atom Na didekatkan (Na A dan Na B), elektron valensi A akan berinteraksi dengan elektron valensi B, shg energi elektron valensi tiap atom tidak lagi sama dengan E 3s.
Pada gambar tampak, saat jarak antara atom r 1, energi elektron valensinya E 3s, tapi saat jarak antar atom r 2, ada 2 kemungkinan energi elektron : E 1 dan E 2. energi E 2 E 1 E 3s r 2 r 1 Jarak antar atom
Energi Energi 3 s 3 s Tingkat energi 3s atom 2 natrium yang berdekatan Tingkat energi 3s enam atom Natrium yang saling berdekatan
Energi Energi Terbentuknya pita energi 3s ketika banyak atom natrium saling berdekatan untuk membentuk zat padat 3 s Tingkat energi 3s enam atom Natrium yang saling berdekatan 3 s
Tingkatan Energi Tingkat an energi kulit luar Tingkat an energi kulit dalam Atom Tunggal Atom Banyak Berdekatan
Pita Energi Atom Banyak Berdekatan Pita Konduksi Pita Valensi 3s 2p 2s 1s Celah Terlarang Energi yang tidak dapat dimiliki oleh elektron
Jika ada 10 22 atom, jumlah tingkat energinya sangat banyak. Jarak antara satu tingkat energi dengan tingkat energi lain sangat dekat, sehingga membentuk semacam pita energi. Berapa daya tampung suatu pita energi? Tiap pita energi suatu atom dapat ditempati 2(2l +1) elektron.
KULIT DAN SUBKULIT Bohr melukiskan elektron atom hidrogen bergerak pada lintasan stasioner. Untuk membedakan antara satu lintasan dan lintasan lain diperkenalkan konsep kulit atom (K, L, M dst) Lintasan n=1 dinamakan kulit K Lintasan n=2 dinamakan kulit L Lintasan n=3 dinamakan kulit M Lintasan n=4 dinamakan kulit N K L M N
Pada tiap kulit terdapat subkulit yang memungkinan adanya elektron berada dalam subkulit tersebut. Subkulit diberi nama s, p, d, f, g dst Subkulit s ( sharp ) untuk elektron yang mempunyai l = 0. Subkulit p ( principa ) untuk elektron yang mempunyai l = 1. Subkulit d ( diffuse ) untuk elektron yang mempunyai l = 2. Subkulit f ( fundamental ) untuk elektron yang mempunyai l = 3. dst. Untuk menyatakan keadaan elektron disuatu lintasan stasioner tertentu yang mempunyai bilangan kuantum utama n dan bilangan kuantum orbital l dipakai singkatan nl. Jika elektron berada dikeadaan stasioner 2s artinya elektron tersebut mempunyai bilangan kuantum utama n=2 dan bilangan kuantum orbital l=0 (subkulit s mempunyai l=0)
Tabel 1. Ringkasan notasi kulit dan subkulit n Nama kulit l Nama subkulit 1 K 0 s 2 L 1 p 3 M 2 d 4 N 3 f 5 O 4 g 6 P 5 h........ Jumlah elektron dalam suatu kulit dicari dengan rumus : (2n 2 )
Contoh soal: 1. Sebutkan bilangan kuantum utama dan orbital yang dimiliki oleh elektron yang berada pada lintasan stasioner 3p dan 3 d. Apakah ada lintasan 3 f? Jawab : Singkatan penulisan keadaan elektron : nl Keadaan 3p mempunyai n=3 dan l =1(subkulit p untuk l =1) Keadaan 3d mempunyai n=3 dan l =2(subkulit d untuk l =2) Keadaan 3f menunjukkan bahwa n=3 dan l=3. Keadaan ini tidak ada karena nilai terbesar l harus sama dengan n-1
2. Berapakah banyaknya elektron maksimum yang dapat menempati kulit M, N, O dan P? Jawab : Jumlah elektron maksimum dalam suatu kulit dicari dengan rumus : (2n 2 ) Kulit M (n=3), banyaknya elektron maksimum : 18 elektron Kulit N (n=4), banyaknya elektron maksimum: 32 elektron Kulit O (n=5), banyaknya elektron maksimum: 50 elektron Kulit P (n=6), banyaknya elektron maksimum : 72 elektron
Jika ada N atom yang berdekatan, maka tingkat energi akan terpecah (membentuk suatu pita energi jika N sangat besar). Tiap pita energi mampu menampung : 2(2l +1) N elektron. Contoh : Logam Natrium yang memiliki N atom Pita 1s, menampung 2(2x0+1)N = 2N elektron Pita 2s, menampung 2(2x0+1)N = 2N elektron Pita 2p, menampung 2(2x1+1)N = 6N elektron Pita 3s, menampung 2(2x0+1)N = 2N elektron
Konduktivitas Zat Padat Berdasarkan daya konduktivitas zat padat, ada 3 macam sifat yaitu : 1. Konduktor 2. Semikonduktor 3. Isolator Sifat konduktivitas zat padat, dapat dijelaskan dengan teori pita energi.
Konduktor Pita terakhir (pita konduksi) terisi setengah penuh. Celah energi biasanya tdk ada, justru ada beberapa pita yang bertumpuk/over laping. Jurang Energi 3s 2p 2s 1s
Sifat Konduksi Listrik Konduktor Natrium dengan konfigurasi elektron : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Kulit terluar 3s hanya ditempati satu elektron (setengah penuh). Akibatnya elektron bebas yang menempati pita 3s dengan mudah bergerak dalam kristal, menghasilkan arus listrik. 3s 2p 2s 1s
Semikonduktor Pita terakhir (pita konduksi) kosong. Celah energi/energy gap sempit. Contoh : Silikon, Germanium Energy gap
Konduktivitas Semikonduktor Semikonduktor yang baru kita bicarakan adalah semikonduktor netral, dengan 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)
Hambatan jenis (x 10 8 m) Hambatan jenis (x 10 8 m) Konduktivitas Konduktor dan Semikonduktor Konduktor Semikonduktor T T Konduktivitas konduktor berkurang karena kenaikan suhu, sedangkan pada semikonduktor justru bertambah dengan kenaikan suhu.