Srtuktur Atom
Ikatan Ion
Ikatan ion adalah suatu ikatan yang terjadi pada atom yang mempunyai muatan yang besarnya sama namun memiliki muatan yang berlawanan tanda. Ikatan ion terbentuk sebagai akibat adanya gaya tarik menarik antara ion positif dan ion negatif. Ion positif terbentuk karena unsure logam melepaskan elektronnya, sedangkan ion negatif terbentuk karena unsur nonlogam menerima elektron.
Sebagai contoh NaCl, NaCl merupakan contoh senyawa ion yang sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari berupa garam . Dalam NaCl terdapat ikatan ion 〖Na〗^++ 〖Cl〗^- yang saling melakukan serah terima elektron untuk mencapai kestabilan sehingga disebut ikatan ion.
Untuk mencapai kestabilan unsur Na membentuk ion positif dengan cara melepaskan satu elektron, sedangkan unsur Cl mencapai kestabilan membentuk ion negatif dengan cara menerima satu elektron.
Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen adalah sejenis ikatan kimia yang memiliki karakteristik berupa pasangan elektron yang saling terbagi (pemakaian bersama elektron) di antara atom-atom yang berikatan. Singkatnya, stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di antara atom-atom ketika mempergunakan bersama elektron dikenal sebagai ikatan kovalen.
Sebagai contoh, O_2 adalah senyawa Oksigen, dalam O_2 terdapat ikatan antara ion O^(2-)+O^(2-) yang saling memerlukan elektron untuk mencapai kestabilan sehingga disebut ikatan Kovalen.
Untuk mencapai kestabilan kedua Unsur O saling memakai 2 atom yang untuk mencapai kestabilan.
Ikatan Logam
Ikatan logam adalah ikatan yang terjadi akibat gaya tarik menarik yang terjadi antara ion ion positif dengan elektron elektron pada kulit terluar dari suatu atom unsur logam . Ada juga teori yang menyatakan bahwa ikatan logam terjadi karena ada lautan elektron yang disebut teori awan elektron.
Menurut teori ini, Kristal logam tersusun atas ion-ion positif yang tidak bergerak dikelilingi oleh lautan elektron valensi yang bergerak dalam kisi Kristal logam . Elektron-elektron valensu logam bergerak bebas dann mengisi ruang-ruang di antara kisi-kisi logam yang bermuatan positif .
Energi atom
Energi atom di bagi dua yaitu :
Energi atom tarik menarik
E_A= -e^2/(4πε_0 r) = -A/r
Energi atom tolak menolak
E_R=B/r^n
Energi total,
E = -A/r +B/r^n
dE/dr=(d(-A/(r )))/dr+(d(b/r^(n ) ))/dr
d(-A/r)/dr=(-Ar^(-1))/dr=〖Ar〗^(-2)=A/r^2
d(b/r^(n ) )/dr=(Br^(-n))/dr=-nBr^(-n-1)=-nB/r^(n+1)
Jadi,
dE/dr=A/r^2 -nB/r^(n+1)
( untuk mencari energi total kita perlu melakukan operasi penjumlahan energi atom tarik-menarik (E_A= -A/r )dengan energi atom tolak menolak 〖(E〗_R=B/r^n ) dan operasi penjulahan itu diferensialkan sehingga menjadi dE/dr=A/r^2 -nB/r^(n+1) ,untuk mendapatkan hasil dari dideferensialkan maka -A/r dan B/r^n dideferensialkan masing2 terlebih dahulu ,jika sudah di deferensialkan dan mendapatkan hasil masing-masing maka hasil itu di jumlahkan sehingga mendapatkan dE/dr=A/r^2 -nB/r^(n+1) )
Berapa jari-jari agar atom stabil ?
dE/dr=0
A/〖ro〗^2 -nB/〖ro〗^(n+1) =0
A/〖ro〗^2 =nB/〖ro〗^(n+1)
A/nB=〖ro〗^2/〖ro〗^(n+1)
A/nB=〖ro〗^(1-n)
〖ro〗^(1-n)=A/nB
ro =〖( A/nB)〗^(1/(1-n))
( untuk mencari berapa jari-jari agar atoom stabil perlu diingat bahwa rumus utamanya adalah dE/dr=0 dan perlu di ingat juga bahwa dE/dr=A/r^2 -nB/r^(n+1) maka nilai A/r^2 -nB/r^(n+1) disubstitusikan ke dalam persamaan,setelah di masukkan dalam persamaan nilai -nB/r^(n+1) di pindah ruaskan ke kanan agar bernilai positif,lalu yg memiliki variable ro di kimpilkan di sebelah kanan setelah itu diselesaikan persamaan yang memiliki variable ro sehingga menghasilkan A/nB=〖ro〗^(1-n),dan agar ro dapat berdiri sendiri maka perlu di pangkatkan 1/(1-n) pada kedua ruas sehingga didapatkan hasil akhir ro =〖( A/nB)〗^(1/(1-n)) )
Gaya atom
F_A=(dE_A)/dr
=(d a/r)/dr
F_A=dA/(dr^2 )
Atau
F_A=(Z_1 eZ_2 e)/(4πε_0 r^2 )
( perlu diingat bahwa rumus gaya atom adalah F_A=(dE_A)/dr ,dan EA memiliki nilai A/r atau e^2/(4πε_0 r)maka nilai E_(A )perlu di substitusikan ke persamaan lalu persamaan ini di deferensialkan sehingga menjadi hasil akhir F_A=dA/(dr^2 ) atau F_A=(Z_1 eZ_2 e)/(4πε_0 r^2 ) )
Hubungan Antara Energi ikatan atom
Perhatikan gambar diatas :
Terdapat 2 atom yaitu M^+,X^- yang dipisahkan oleh r ( Jarak )
Karena teradapat 2 atom maka ada energy tarikan dan energy tolakan :
E_tarik= (z_1 〖×z〗_2 〖×e〗^2)/(4π×ε_(o×) r^2 )
E=(dE_a)/dr=d(A/r)/dr=dA/(dr^2 )=(z_1 e〖×z〗_2 e)/(4π×ε_o 〖×r〗^2 )
Dimana : Z = Valensi atom e = Muatan elektron = 1,602 ×〖10〗^(-19) ε_o = Permivitas ruang hampa = 8,85 × 〖10〗^(-12) r = Jarak antara atom
Energi Tolakan, tejadi bahwa tolakan antara ion kisi akan berbanding lurus dengan 1/r^n sehingga istilah energi repulsive E_(r ), akan dinyatakan :
E_re=B/r^n
Dimana :
B = skala konstan kekuatan interaksi repulsif
r = jarak terdekat antara dua ion dengan muatan berlawanan
n = eksponen Born, angka antara 5 dan 12 yang menyatakan ketajaman halangan repulsif
Energi Ikatan Atom :
E = E_coul+E_repulsif
E = -A/r +B/r^n
dE/dr=- d(-A/r )/dr+( d( B/r^n )/dr )
dE/dr= -(-1 A×r^(-2) )+ -n×B×r^(n-1)
dE/dr=A/r^2 -(n×B)/r^(n+1)
Dari gambar diatas dapat diketahui bahaw Energi ikatan atom mengalami kestabilan ketika pada suatu titik terendah di grafik tersebut =r_o :
dE/dr=0
A/〖r_0〗^2 - (n×B)/〖r_0〗^(n+1) =0
A/〖r_0〗^2 =(n×B)/〖r_0〗^(n+1)
A/(n×B)=〖r_0〗^2/〖r_0〗^(n+1)
A/(n×B)= 〖r_0〗^2 〖r_0〗^(-n-1) Jadi A/(n×B)= 〖r_0〗^(1-n)
r_0= √(1-n&A/(n×B))=(√(A/(n×B)))^(1/(1-n))
Jika Kurva pada Energi ikatan grafik dibalikkan maka terbentuk grafik modulus elastisitas ( modulus Young )
Perhatikan gambar diatas :
F( dE/dr=0 ) adalah nol pada titik seimbang r = ro; Namun, jika atom ditarik terpisah oleh jarak (r - ro)
kekuatan menolak muncul. Untuk ukuran (r - ro) kecil gaya tolak sebanding dengan (r - ro)untuk semua bahan, baik ketegangan dan kompresi.
Kekakuan, atom dalam Kristal dipegang bersama oleh rantai yang
berlaku seperti pegas kecil. Kita mendefinisikan kekakuan dari salah satu rantai tersebut :
S=dF/dr=(d^2 E)/(dr^2 )
Untuk tegangan kecil, bertahan secara konstan ( ini pegas konstan dari rantainya ). Ini berarti kekuatan antara sepasang atom , terpisahkan oleh jarak ( r = r_0 )
F = S_0 ( r = r_0 )
0 komentar:
Posting Komentar