Kaitan Antara Sintesis,Ikatan Kimia,Struktur Kristal Dan Sifat Fisis Material

I STRUKTUR KRISTAL

            Memahami struktur dari kristal sangat penting dalam mengkarakterisasi suatu material yang memiliki sifat teratur (ordered material). Banyak material baru yang dikembangkan memakai istilah dan definisi yang sering dipakai dalam kristalografi ketika mendiskripsikan sifat-sifatnya. Salah satu alat yang memakai konsep dasar kristalografi dalam mengkarakterisasi suatu bahan adalah XRD (X-ray diffraction). Sehingga untuk menginterpretasi hasil analisa dari alat tersebut memerlukan pengetahuan dasar mengenai kristalografi.

            Definisi dari kristal adalah bahan yang terdiri dari unit terstruktur yang identik, tersusun dari satu atau lebih atom yang teratur dan berulang secara periodik dalam tiga dimensi. Keteraturan ini berlanjut sampai ratusan molekul. Bangunan terkecil dari kristal disebut basis kemudian susunan yang periodik dideskripsikan dengan latis.  (http://materialcerdas.wordpress.com/)

PENGGOLONGAN STRUKTUR KRISTAL

A.KRISTAL MOLEKULAR

v  Setiap titik kisi ditempati oleh molekul

v  Kristal molekular dapat terbentuk dari senyawa kovalen polar atau senyawa kovalen nonpolar yang mengkristal,

v  Dalam kristal molekul polar terdapat gaya tarik dipol-dipol permanen dan/atau ikatan hidrogen, contohnya ; SO₂ (s), NH₃ (s) , H₂O (s).

v  Dalam kristal molekul non polar bekerja gaya dipol-dipol sesaat, contohnya Ar, O₂ (s), CO₂ (s), I₂ (s), S₈ , P_4. (Untuk Ar gaya atraksi antar atom)

v  Gaya atraksi antar molekul lebih lemah daripada ikatan kovalen.

v  Akibat gaya atraksi antar molekul yang lemah, zat padat kristalin molekular umumnya lunak dan mempunyai titik leleh rendah.

Contoh : Kristal iodium I₂, Sulfur S₈, Kristal air

B.KRISTAL KOVALEN

v  Dalam kristal kovalen, atom satu dengan tetangga berikatan kovalen membentuk struktur jaringan sehingga membentuk molekul tunggal

v  Oleh karena membentuk struktur jaringan yang berikatan kovalen, padatannya keras dan titik lelehnya sangat tinggi.

Contoh : Grafit, Intan, Kuarsa SiO₂ (Cristobalite), Kuprit (Cu₂O)

C.KRISTAL IONIK

v  Dalam kristal ionik, ion-ion terletak pada titik-titik kisi dan atraksi antar partikel (ion) disebabkan oleh gaya elektrostatik yang kuat, akibatnya titik leleh tinggi dan cukup keras

v  Kristal ionik merupakan penghantar listrik yang buruk, karena ion-ion terpaku erat pada kisi yang kaku. Namun, jika dilelehkan menjadi penghantar listrik yang baik , karena ion-ion dapat bergerak bebas

D.KRISTAL LOGAM

v  Pada kristal logam, ion positif terletak pada titik-titik kisi kristal yang dikelilingi oleh elektron valensi dari semua atom logam dalam kisi itu. Atraksi elektrostatik terjadi antara ion-ion positif dan lautan elektron

v  Jadi pada kristal logam, elektron berada dalam keadaan terdelokalisasi pada seluruh kisi kristal, akibatnya logam merupakan penghantar listrik yang baik.

v  Struktur logam dapat berupa kemasan rapat ccp dan hcp atau bukan kemasan rapat bcc (seperti telah dijelaskan sebelumnya)

(http://www.slideshare.net/farchemia65/penggolongan-kristal)

II IKATAN KIMIA

            Ikatan kimia merupakan ikatan dalam interajsi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa menjadi stabil

IKATAN ION

            ikatan Ion adalah ikatan yang terbentuk akibat gaya tarik – menarik antara ion positif (kation) dengan ion negatif (anion). Ikatan ion terjadiantara atom logam (golongan IA, kecuali H danGolongan IIA) denganunsur non logam (golongan VIA dangolongan VIIA)

IKATAN KOVALEN

            Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan electron oleh dua atom yang berikatan. Ikatan kovalen terbentuk diantara dua atom yang sama-sama ingin menangkap electron. Atom-atom yang biasanya berikatan secara kovalen umumnya yaitu ikatan non logam. Gabungan atom-atom melalui ikatan kovalen dinamakan Molekul. Molekul ini berupa molekul unsur (contohnya Cl2, O2, P4) danMolekulsenyawa (contohnyaHCl, CO2, CH4)

IKATAN KOVALEN KOORDINASI

            Ikatan koordinasi adalah ikatan kovalen dimana elektron-elektron dalam pasangan elektron yang digunakan bersama berasal dari salah satu atom yang berikatan. Ikatan kovalen ini hanya dapat terbentuk apabila salah satu atom mempunyai pasangan electron bebas (PEB)

IKATAN LOGAM

            Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat penggunaan bersama elektron-elektron valensi antara atom-atom logam. Ikatan logam terbentuk oleh electron yang bergerak bebas disekitar ion-ion positif.

(http://www.slideshare.net/sherlywinda/ikatan-kimia-3321613)

IKATAN HIDROGEN

            ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antarmolekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion. Dalam makromolekul seperti protein dan asam nukleat, ikatan ini dapat terjadi antara dua bagian dari molekul yang sama. dan berperan sebagai penentu bentuk molekul keseluruhan yang penting.

III SIFAT FISIS

A.Logam

Logam adalah suatu unsur yang mempunyai sifat-sifat seperti : kuat, liat, keras, mengkilat, dan penghantar listrik dan panas.

Sifat-sifat metal pada umumnya dapat digolongkan atas :
a. Sifat-sifat Ekstraktif/kimia (Chemical Properties)
Meliputi cirri-ciri dari komposisi kimia dan pengaruh unsur terhadap metal (logam)

b. Sifat –sifat mekanik (Mechanical Properties)
Yang disebut sifat mekanik ialah sifat bahan bilamana dipengaruhi gaya dari luar, yaitu : kekuatan tarik, kuat bengkok, kekerasan, kuat pukul, kuat geser, dan lain-lain. Sering pula dimasukkan sifat teknologi dari material ialah mampu mesin, mampu cor dan sebagainya.

c. Sifat – sifat Fisik (Physical Properties)
Meliputi sifat logam yang tidak dipengaruhi oleh tenaga luar, yaitu : berat jenis, daya hantar listrik dan panas, sifat magnet, dan struktur mikro logam

Sifat a dan b sangat penting bagi perencana dalam menentukan dan memilih logam untuk keperluan konstruksi dan rancangan lain.

Logam seperti bahan lainnya, terdiri dari susunan atom-atom. Untuk lebih memudahkan pengertian, maka dapat dikatakan bahwa atom-atom dalam kristal logam tersusun secara teratur dan susunan atom-atom tersebut menentukan struktur kristal dari logam.

Susunan atom-atom dalam struktur kristal sangat menentukan sifat-sifat logamnya. Baja dengan butiran yang kasar cenderung kurang tangguh, namun baja jenis ini lebih mudah untuk permesinan dan mempunyai kemampuan pengerasan yang lebih baik. Untuk baja yang berbutir halus, disamping lebih tangguh juga lebih ulet dibandingkan dengan yang berbutir kasar.

Besar butir dapat dikendalikan melalui komposisi pada waktu proses pembuatan, akan tetapi setelah menjadi baja, pengendalian dilakukan dengan proses perlakuan panas. Tidak semua baja mengalami pertumbuhan butir yang berarti setelah pemanasan diatas daerah kritis, beberapa jenis baja dapat dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi tanpa mengalami perubahan ukuran butirnya. Hal ini merupakan karakteristik baja karbon sedang, suhu pengkasarannya tidak tetap dan dapat berubah-ubah, tergantung pada pengerjaan panas atau dingin sebelumnya.

(diposting oleh edy-metalurgi di 1:16 am http://edy-metalurgi.blogspot.com)

B. Keramik

Keramik adalah material anorganik dan non-metal. Umumnya keramik adalah senyawa antara  logam dan non logam. Untuk mendapatkan sifat-sifat keramik biasanya diperoleh dengan pemanasan pada suhu tinggi. Senyawa paduan tersebut memiliki aikatan ionik dan atau ikatan kovalen. Pada umumnya ikatan atom pada material keramik didominasi oleh ikatan ionik. Atom logam dalam keramik akan menjadi kation (bermuatan positif) dan atom non-logam menjadi anion (bermuatan negatif) .Sebagai contoh beberapa keramik yang umumnya dikenal yaitu aluminium oksida, silicon dioksida, silicon karbida, silikon nitride. Juga terdapat beberapa material keramik yang termasuk ke dalam kelompok keramik tradisional seperti mineral-mineral, lempung, cement, batu bata, dan kaca.Keramik modern mempunyai ruang lingkup lebih luas dari keramik tradisional dan mempunyai efek dramatis pada kehidupan manusia seperti pemakaian pada bidang elektronik, komputer, komunikasi, aerospace dll.

Ikatan atom pada keramik umumnya ikatan ion, walaupun ada sebagian mempunyai kovalen. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi karena mempunyai kareakter :

v  Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

v  Tahan korosi

v  Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor

v  Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik

v  Keras dan kuat, namun rapuh. 

Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik, yakni ikatan ionik dan kovalen. Sifat keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan. Klasifikasi bahan keramik dapat dibedakan menjadi dua kelas, kristalin dan amorf (non kristalin). Dalam material kristalin terdapat keteraturan jarak dekat maupun jarak jauh, sedang dalam material amorf mungkin keteraturan jarak pendeknya ada, namun pada jarak jauh keteraturannya tidak ada. Beberapa keramik dapat berada dalam kedua bentuk tersebut, misalnya SiO2,

Sifat termal

Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.

Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak pada kisi kristalnya.

(Diposkan oleh ELEKTRO BLOG | Kamis, 15 April 2010 http://jonioke.blogspot.com)

C.POLIMER

Sebagian besar makromomolekul adalah polimer karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat adalah empat kategori nutama senyawa organik dalam sel. Polimer merupakan molekul besar, biasanya dengan bobot molekul tinggi, terdiri dari unti kecil yang berulang.

Makromoekul merupakan polimer yaitu rantai yang terdiri dari blok-blok penyusun yang identik atau mirip yang disebut monomer. Monomer-monomer menbentuk moilekul yang lebih besar melalui reaksi kondensasi dimana molekul air dieaskan (dehidrasi).

Molekul sederhana dari unit berulang ini disebut monomer, dan proses konversi dari monomer menjadi polimer disebut polimerisasi. Polimer adalah homopolimer, kopolimer (tidak dibatasi hanya untuk dua komponen), atau campuran-campuran daripadanya yang memiliki berat molekul dari 1.000.000 sampai sekitar 100.000.000 yang tersusun dari unit ulangan kimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan penyusun polimer disebut dengan monomer

Ciri utama yang dikaitkan dengan polimer diperoleh dari sifat dan sususnan kovalen satuan monomer. Namun ikatan kovalen tidak bertanggung jawab untuk semua sifat kebanyakan polimer yang diamati. Gaya antar molekul yang lebih lemah antara rantai polimer harus pula dipertimbangkan. Adanya ikatan hidrogen, antaraksi elektrostatik, dan gaya van der Waals diperkirakan merupakan faktor paling penting dari antaraksi yang lemah ini.

Daftar Pustaka

Sudaryatno S, Ning Utari. Mengenal Sifat-Sifat Material.

http://blogs.phys.unpad.ac.id/sahrul/

http://materialcerdas.wordpress.com/

http://www.slideshare.net/farchemia65/penggolongan-kristal

http://www.slideshare.net/sherlywinda/ikatan-kimia-3321613

http://edy-metalurgi.blogspot.com

http://jonioke.blogspot.com