Selasa, 19 Maret 2013


IKATAN KIMA DAN PENGARUHNYA TERHADAP SIFAT MATERIAL

Seluruh Material yang ada di dunia memiliki karakteristik dan sifatnya  masing-masing . sifat-sifat dari material tersebut menentukan  seperti  apa,dimana ,dan bagaimana material tersebut akan digunakan.
Adalah Ikatan kimia yang merupakan salah satu faktor yang dengan sendirinya akan membentuk sifat-sifat material bahan tersebut . struktur dari ikatan kimia akan memntukan sifat dari material.
Sifat-sifat yang saya maksud di sini berupa reaksi bahan terhadap macam gaya keadaan yang di terimanya , seperti :
·         Sifat Mekanis    : Reaksi terhadap gaya mekanik,Berhubungan dengan kekuatan material.
·         Sifat Elektonik dan Magnit : Reaksi bahan terhadap medan listrik dan magnit, Berhubungan dengan konduktivitas
·         Sifat Thermal :  reaksi bahan terhadap konduktivitas panas bahan dan kapaitas panas bahan
·         Sifat Optik : yakni sifat bahan yang berkaitan dengan mengabsorbsi, pembiasan, dan penghamburan cahaya
·         Kestabilan Kimia: Berhubungan dengan kontak dengan Lingkungan, seperti ketahanan korsi bahan.


IKATAN KIMA
Ikatan kimia adalah fenomena yang sangat menarik untuk diamati. Ikatan kimia merupakan ikatan dalam interajsi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa menjadi stabil.
a)      IKATAN ION
                Ikatan Ion adalah ikatan yang terbentuk akibat gaya tarik – menarik antara ion positif (kation) dengan ion negatif (anion). ini adalah sebuah gaya elektrostatik yang mempersatukan ion-ion dalam suatu senyawa ionik.
 Kation terbentuk dari unsur-unsur yang memiliki energi ionisasi rendah dan biasanya terdiri dari logam-logam alkali dan alkali tanah. Sementara itu, anion cenderung terbentuk dari unsur-unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi, dalam hal ini unsur-unsur golongan halogen dan oksigen. Semakin besar beda keelektronegatifannya, maka ikatan ionik yang dihasilkan akan semakin kuat. Ikatan ionik tergolong ikatan kuat, dalam hal ini memiliki energi ikatan yang kuat sebagai akibat dari perbedaan keelektronegatifan ion penyusunnya.
Ikatan ion terjadiantara atom logam (golongan IA, kecuali H danGolongan IIA) denganunsur non logam (golongan VIA dangolongan VIIA) ini karena electron valensinya 1 sehingga mudah melepaskan elektronnya.
Sifat-Sifat material yang di hasilkan dari ikatan ionik adalah:
a. Bersifat polar sehingga larut dalam pelarut polar
b. Memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi
c. Baik larutan maupun lelehannya bersifat elektrolit
d.Dalam keadaan murni dapat menghantarkan listrik
e.Berwujud padat dalam suhu ruangan
b)      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)
c)       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)
d)      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.
e)      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.

JENIS-JENIS MATERIAL DAN SIFATNYA 
Pada Bahasan kali ini akan di perlihatkan tentang jenis-jenis material dan sifatnya  .dimana setiap material memiliki sifatnya masing-masing . Metal (Besi baja,Ac,Cu) , Polimer(pelastik,Karet,resin),Keramik(porselen,gelas,refraktori),material elektronik (silicon),Komposit (fiberglas)
A)     Material Logam
                Material Logam memiliki ikatan logam sebagai pembentuk materialnya .Material logam  merupakan elemen terbanyak di dunia  ,berkekuatan tinggi,dapat di bentuk dan merupakan konduktor panas juga listrik yang sangat baik.
                Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena kekuatan ikatan logam. Untuk mengatasi ikatan yang kuat tersebut dibutuhkan energi  yang banyak.
                Menghantarkan listrik yang baik karena dalam ikatan logam, terdapat electron-elektron bebas yang membawa muatan listrik , jika diberi suatu tegangan maka elektron tersebut bergerak dari kutub negative ke positif .
                Menghantarkan panas dengan baik karena  elektron-elektron bebas yang bergerak dalam Kristal memiliki energy kinetic. Jika diberi  energi panas maka elektron-elektron tersebut akan bergerak dengan cepat sehingga akan saling bertumbukan, hal ini akan menimbulkan perpindahan energi dari yang bersuhu tinggi ke yang bersuhu  rendah .
                Mempunyai permukaan yang mengkilap karena elektron bebas pada ikatan logam ketika dijatuhkan cahaya terhadap  logam  maka elektron bebas akan menyerap cahaya dan memantulkannya lagi dalam bentuk radiasi elektromagnetik.

B)      Material polimer
berikut akan dijelaskan terlebih dahulu tiga sifat polimer yang harus kita ketahui.
1. Termoplas
                Termoplas bersifat lunak jika dipanaskan dan dapat dicetak kembali menjadi bentuk lain. Hal ini dikarenakan termoplas memiliki banyak rantai panjang yang terikat oleh gaya antar molekul yang lemah. Contoh polimer yang memiliki sifat termoplas adalah PVC, polietena, nilon 6,6 dan polistirena
2. Termoset
                Termoset mempunyai bentuk permanen dan tidak menjadi lunak jika dipanaskan. Penyebabnya adalah termoset memiliki banyak ikatan kovalen yang sangat kuat diantara rantai-rantainya. Ikatan kovalen akan terputus serta terbakar jika dilakukan pemanasan yang tinggi. Polimer yang memiliki sifat termoset adalah bakelit


3. Elastomer
                Elastomer merupakan polimer yang elastic atau dapat mulur jika ditarik, tetapi kembali ke awal jika gaya tarik ditiadakan. Penyebabnya adalah tumpang tindih antara polimer yang memungkinkan rantai-rantai ditarik, dan ikatan silang yang akan menarik kembali rantai-rantai tersebut ke susunan tumpang tindihnya. Contoh elastomer adalah karet sintetis SBR.


                Sifat-sifat polimer seperti yang dipaparkan di atas ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:
1. Susunan rantai satu terhadap lainnya
                Susunan rantai satu terhadap lainnya dapat bersifat teratur membentuk daerah kristalin dan acak membentuk daerah amorf. Polimer yang membentuk daerah kristalin akan lebih kuat karena rantai-rantainya tersusun rapat, meski kurang fleksibel. Sedangkan polimer yang membentuk daerah amorf akan bersifat lemah dan lunak.
2. Tingkat percabangan pada rantai
                Ketidakteraturan rantai-rantai polimer disebabkan oleh banyak cabang sehingga akan mengurangi kerapatan dan kekerasan polimer itu sendiri, namun akan menaikkan fleksibilitasnya. Terdapat dua contoh polimer yang dibedakan berdasarkan fleksibilitasnya yaitu LDPE (low density polyethene) dan HDPE (high density polyethene). Sesuai dengan namanya LDPE lebih fleksibel tapi kurang tahan panas dengan titik didih 105oC, sendangkan HDPE lebih kaku, tetapi kuat dan tahan panas pada kisaran suhu 135oC.
3. Gugus fungsi pada monomer
Adanya gugus fungsi polar seperti hidroksida - OH dan amina - NH2 pada monomer dalam polimer akan mengakibatkan terbentuknya ikatan hydrogen. Akibatnya, kekuatan gaya antar molekul polimer meningkat dan akan menaikkan kekerasan polimer.

Kesimpulannya bahwa material polimer memiliki ikatan kovalen van  der waals sehingga memiliki elastisitas tinggi ,ringan , tahan korsi , murah dan tidak tahan terhadap panas .

C)      Material Keramik
                Pada dasarnya Material Keramik memiliki Ikatan ion dan Kovalen  . sehingga Berkekuatan dan berkekerasan tinggi ,Rapuh , Tahan termperatur tinggi, Isolator Panas dan listrik ,Tahan Korsi dapat bersifat magnetic dan Non-magnetik. cocok untuk pembuatan Busi.
untuk lebih menjelaskan nya akan saya paparkan dalam sifat-sifat  sebagai berikut:
a. Sifat Mekanik
                Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi. Selain itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser.
                Faktor  rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat.Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putusyang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar terjadi. Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan

b. Sifat Termal
                Sifat termal bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansitermal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan olehpadatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatantersebut.     
                Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadigetaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak padakisi kristalnya.
Sebagian besar keramik memiliki titik leleh yang tinggi, artinya walaupun pada temperatur yang tinggi material ini dapat bertahan dari deformasi dan dapat bertahan dibawah tekanan tinggi. Akan tetapi perubahan temperatur yang besar dan tiba-tiba dapat melemahkan keramik. Kontraksi dan ekspansi pada perubahan temperatur tersebutlah yang dapat membuat keramik pecah.

c.  Sifat elektrik
                Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai solator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO 3) dapat dipolarisasi dan digunakan ebagai  kapasitor.  Keramik  lain  menghantarkan  elektron  bila  energi  ambangnya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu  kritisnya  memiliki  hambatan  = 0.  Akhirnya,  keramik  yang  disebut  sebagai piezoelektrik  dapat  menghasilkan  respons  listrik  akibat  tekanan  mekanik  atau sebaliknya.
Elektron valensi dalam keramik tidak berada di pita konduksi,sehingga sebagian besar keramik adalah isolator. Namun, konduktivitas keramik dapat ditingkatkan dengan memberikan ketakmurnian. Energi termal juga akanmempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik, konduktivitasmeningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu.
                Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan “canggih” yang sering digunakan sebagai sensor. Dalambahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksipolarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekananmekanis menjadi tegangan listrik. Bahan piezoelektrik digunakan untuk tranduser,yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya.
                Dalam bahan keramik, muatan listrik dapat juga dihantarkan oleh ion-ion. Sifat ini dapat diubah-ubah dengan merubah komposisi, dan merupakan dasar banyakaplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar.Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar.

d.  Sifat Optik
                Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan, diabsorbsi, ataudipantulkan. Bahan bervariasi dalam kemampuan untuk mentransmisikan cahaya, danbiasanya dideskripsikan sebagai transparan, translusen, atau opaque. Material yang transparan, seperti gelas,mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelasterfrosted, disebut bahan translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya.Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalahpolarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat energi. Polarisasi adalahdistorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai akibat polarisasi,sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan selanjutnya panas.
e. Sifat kimia
                Salah  satu  sifat  khas  dari  keramik  adalah  kestabilan  kimia.  Sifat  kimia  dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 500 C, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina g , zeolit, lempung asam atau S 2O 2 – TiO 2 demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.
f. Sifat fisik
                Sebagian besar keramik adalah ikatan dari karbon, oksigen atau nitrogen dengan material lain seperti logam ringan dan semilogam. Hal ini menyebabkan keramik biasanya memiliki densitas yang kecil. Sebagian keramik yang ringan mungkin dapat sekeras logam yang berat. Keramik yang keras juga tahan terhadap gesekan. Senyawa keramik yang paling keras adalah berlian, diikuti boron nitrida pada urutan kedua dalam bentuk kristal kubusnya. Aluminum oksida dan silikon karbida biasa digunakan untuk memotong, menggiling, menghaluskan dan menghaluskan material-material keras lain.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar