26/09/2016
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
ELECTRONS IN ATOMS-Atomic Models MODEL ATOM BOHR
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 1023 atom atau molekul (Bilangan Avogadro) 1 amu/atom (molekul) = 1 g/mol
Elektron mengelilingi nukleus pada orbit tertentu
Figure 2.1 Schematic representation of the Bohr atom.
1
26/09/2016
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 ml : the number of energy states for each subshell the fourth quantum number ms : spin moment (+1/2 or -1/2)
MOLECULES Molekul tersusun dari sejumlah atom-atom yang berikatan secara kuat (kovalen, termasuk juga molekul diatomic (F2, O2, H2, dll.) Contoh molekul : H2O, CO2, HNO3, C6H6, CH4, dll.) Air (H2O)
Benzene (C6H6)
2
26/09/2016
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
METALLIC CRYSTAL STRUCTURES - The Face-Centered Cubic Crystal Structure
UNIT CELLS
Struktur FCC mempunyai sebuah atom pada pusat semua sisi kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus
Unit cell
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
26/09/2016
face-centered cubic (FCC) 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
face-centered cubic (FCC) hubungan antara panjang sisi kristal FCC dan jari-jari atom
𝑎2 + 𝑎2 = 4𝑅 𝑎 = 2𝑅 2
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
26/09/2016
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
𝑎2 + 𝑎 2 𝑎=
4𝑅 3
3𝑎 2 = 4𝑟 𝑎=
2
= 4𝑟
2
2
4𝑟 3
5
26/09/2016
hexagonal closepacked (HCP)
hexagonal close packed (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 2
Contoh 1 Tentukan volume sel satuan FCC
Penyelesaian: Mencari panjang sisi kristal FCC 𝑎2 + 𝑎2 = 4𝑅 2 𝑎 = 2𝑅 2 Maka volume sel satuan FCC bisa dihitung 𝑉𝐶 = 𝑎3 = 2𝑅 2
3
= 16𝑅3 2
Tunjukkan bahwa faktor tumpukan atom (APF) struktur kristal FCC adalah 0,74! Penyelesaian volume atom − atom dalam sel satuan 𝑉𝑆 APF = = volume total sel satuan 𝑉𝐶 4
Volume bola = 3 𝜋𝑅3 ,karena ada 4 atom per sel satuan FCC maka volume atom sel satuan FCC = 4 16 3 𝑉𝑆 = 4 𝜋𝑅3 = 𝜋𝑅 3 3 Volume total sel satuan = 𝑉𝐶 = 16𝑅3 2 Sehingga APF 16 3 𝜋𝑅 𝑉𝑆 APF = = 3 = 0,74 𝑉𝐶 16𝑅3 2
6
26/09/2016
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
