struktur kristal 2

7/26/2019 Struktur Kristal 2

1/31

Ikatan Kristal

I.GAS INERT II.IONIK

III.LOGAM

IV.HIDROGEN

V.KOVALEN


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


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


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


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


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


7/31

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


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


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


10/31

Untuk keadaanequilibrium

0

0

6

0 09,1

1

26,24

45,14RR

RR==

=

= 09,10

R


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


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


13/31

Energi m$eku Na:0-ter!adaparak pisa! i$n. /anangkarakteristik 1 9,'@ ? danenergi minimum pada R$1 %,% ?

*istribusi kerapatan eektr$n


14/31

ika


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


16/31

bentuk ekspansi 8

1 maka k$nstanta 7adeung rantai satu dimensi di atas adaa! 8


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


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


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.


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


21/31


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


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.


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


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.


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

!=

+


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


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


29/31

;alam keseimbangan, imuritas atau kekosongan dalam adatanterdistribusi se+ara uniorm.


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


31/31

struktur kristal 2

Documents