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:
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