Ilmu
material atau teknik material atau ilmu bahan adalah sebuah interdisiplin
ilmu teknik yang mempelajari sifat bahan dan
aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik. Ilmu ini mempelajari
hubungan antara struktur bahan dan sifatnya. Termasuk ke dalam ilmu ini adalah
unsur fisika terapan, teknik kimia, mesin, sipil dan listrik. Ilmu material juga mempelajari
teknik proses atau fabrikasi
(pengecoran, pengerolan, pengelasan, dan lain-lain), teknik analisis, kalorimetri, mikroskopi optik dan elektron, dan lain-lain), serta analisis biaya atau keuntungan dalam produksi
material untuk industri.
Perkembangan terakhir, ilmu tentang
bahan ini mendapat sumbangan yang besar dari majunya bidang nanoteknologi dan mulai diajarkan secara luas di
banyak universitas.Karena,dalam menentukan bagus ataupun
tidaknya bahan kita harus teliti dalam menganalisis bahan yang akan digunakan tersebut,dariatom,unsur,ikatan
ikatan yang terdapat dalam bahan tersebut,serta manfaat dan aplikasinya. Dalam
hal ini,khususnya kita yang menuntut pendidikan di teknik kimia harus mengerti
dan paham tentang hal-hal tersebut,namun kenyataannya masih banyak hal yang
belum kita mengerti. Sehingga,kami berusaha sekua ttenaga mengumpulkan berbagai
informasi tentang material teknik dan kami susun dalam makalah ini. Agar dapat
membantu kita memahami hal-hal yang berkenaan dalam material teknik tersebut.
1.2. RumusanMasalah
1. Apa definisi dari atom,inti atom dan
unsur?
2. Bagaimana kekurangan,kelebihandan
prinsip yang digunakan dalam model atom bohr?
3. Bagaimana prinsip pembagian atom
berdasarkan system periodik?
4. Apa definisi dari elektronegatif,dan
bagaimana hal tersebut bias terjadi?
5. Apa perbedaan antara ikatan atom
ionik,kovalen,logam dan hidrogen?
6. Bagaimana prinsip dalam menentukan
bilangan koordinasi untuk ikatan atom?
1.3. Tujuan
1. Melengkapitugasbahankontruksiteknikkimia
2. Mengertidefinisidariatom,inti atom
danunsur
3. Mengetahuikekurangan,kelebihandanprinsip
yang digunakandalam model atom bohr
4. Memahamiprinsippembagian atom
berdasarkansistem periodik
5. Memahami definisi dari
elektronegatif,dan mengetahui bagaimana hal tersebut bias terjadi
6. Mengetahui perbedaan antara ikatan
atom ionik,kovalen,logamdan hydrogen
7. Paham prinsip dalam menentukan bilangan koordinasi untuk ikatan atom
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
Atom Dan Inti Atom
Istilah atom berasal dari Bahasa
Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat
dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi
pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para
kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat
tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode
kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil
menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan
bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan
kemudian berhasil memodelkan atom.
Struktur
atom merupakan satuan
dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan
negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang
bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1
yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada
inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat
berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung
jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung
jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan
merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah
proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron
menentukan isotop unsur tersebut.
Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan
objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat
dipantau menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran.
Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron
yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop
dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan
radioaktif. Hal ini
dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada
inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun
orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut
dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi
antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan
memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
Atom terdiri dari
proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada di dalam inti atom.
Sedangkan elektron terus berputar mengelilingi inti atom karena muatan
listriknya. semua elektron bermuatan negatif (-) dan semua proton bermuatan
positif (+) . sementara itu neutron bermuatan netral. Elektron bermuatan yang
bermuatan negatif (-) ditarik oleh proton yang bermuatan positif (+) pada inti
atom.
Dalam hal ini, semua
atom di alam semesta akan terjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan
muatan listrik positif (+) di dalam proton. Akibatnya, semua atom akan
saling bertolak satu sama lain.
A.
Perkembangan Teori Atom
Konsep atom dikemukakan
oleh Demokritos yang tidak didukung oleh ekperimen yang menyakinkan, sehingga
tidak dapat diterima oleh beberpa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.
Pengembangan konsep
atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilakukan oleh
Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914)
Hasil ekperimen yang
memperkuat konsep atom ini menghasilakn gambaran mengenai susunan
parikel-partikel tersebut didalam atom. Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan
dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan partikel-partikel
dasar dalam atom disebut model atom.
- Model Atom Dalton
- Atom merupakan bagian terkecil
dari materi yang sudah tidak dapat dibagi-bagi.
- Atom digambarkan sebagai bola
pegal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan
berbeda untuk unsur yang berbeda.
- Atom-atom bergabung membentuk
senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air
terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
- Reaksi kimia merupakan
pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom,
sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
Hipotesis Dalton
digambarkan dengan model atom sebagai bola pegal seperti bola tolak peluru.
2. Model Atom Thomson
Atom adalah bola
bulat bermuatan
positif dan di
permukaan tersebar
elektron yang
bermuatan negatif
3. Model Atom
Rutherford
Atom adalah bola
berongga yang tersusun dari inti atom dan eletron yang tersusun dari inti atom
dan elektron yang mengelilinginya.
Inti atom bermuatan
positif dan massa atom terpusat pada inti atom. Kelemahan dari Rutherford tidak
dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan
teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi
elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan
jatuh ke dalam inti.
4. Model Atom Niels
Bohr
- Atom terdiri atas inti yang
bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di
dalam suatu lintasan.
- Elektron dapat berpindah dari
satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi
sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah
lintasan ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi.
Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan
energi lebih rendah, elektron akan memancarkan energi.
- Kedudukan elektron-eletron
pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit-kulit elektron.
5. Model Atom Model
kulit-kulit elektron
bukan kedudukan yang pasti dari suatu elektron, tetapi hanya suatu keboleh
jadian saja.
B.
Percobaan-percobaan Mengenal Struktur Atom
1. Elektron
Percobaan tabung
sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes (1875). Hasil
ekperimennya yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode
menuju ke anode yang disebut sinar katode.
George Johnstone
Stoney (1891) yand mengusulkan nama sinar katode disebut “elektron”. Kelemahan
dari stoney tidak dapat menjelaskan pengaruh elektron terhadap perbedaan sifat
antara atom suatu unsur dengan atom dalam unsur lainya. Antonine Henri
Beecquerel (1896)
menemukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur radioaktof yang sifatnya
mirip dengan elektron.
Joseph John Thomson
(1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan
medan magnet dalam tabung sinar katode.
Hasil percobaan J.J Thomson menujukkan bahwa sinar katode dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom.
Besarnya muatan dalam
eletron ditemukan oleh Robert Andreww miliki (1908) melalui percobaan tetes
Minyak Milikan seperti gambar berikut.
Minyak disemprotkan
kedalam tabung yang bermuatan litrik. Akibat gaya tarik grafitasi akan
mengendapkan tetesan minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan
negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan
Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron-1 dan massa elektron 0.
2. Proton
Jika massa elektron 0 bearti suatu partikel tidak mempunyai massa. Namun pada kenyataan nya partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur dan atom bersifat atom netral. Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik.
Hasil eksperimen
tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode,
terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melalui lubang pada
katode. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah
yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun
muatanya, sehingga partikel ini disebut proton. Massa proton = 1 sma (satuan
massa atom) dan muatan proton = +1
3. Inti atom
Setelah penemuan
proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan lempang
tipis emas. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif
maka sinar alfa yang ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan/ menembus
lempeng sehingga mincullah istilah inti atom. Ernest Rutherford dibantu oleh
Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti atom didukung oleh
penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat radioaktif (1896).
Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut.
Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral. Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapt diprediksi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.
4. Neutron
Prediksi dari
Rutherford memicu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen penembakan
partikel pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya
tembus tinggi.
James Chadwick
(1932). Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu
bersifat nertal atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton.
Partikel ini disebut neutron dan dilambangkan
Kekurangan dan kelebihan atom
Dalton :
A. Kelebihan :
1. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavioser)
2. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
B. Kelemahan :
1. Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan yang
lain
2. Tidak dapat menerangkan sifat listrik dari materi
3. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan
4. Ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom
lain .
Thomson :
A. Kelebihan :
1. Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom (subatomik)
2. Dapat menerangkan sifat listrik atom
B. Kekurangan :
1. Tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom
Rutherford :
A .Kelebihan :
1. Dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfa oleh lempeng tipis emas.
2. Mengemukakan keberadaan inti atom
B. Kekurangan :
1. Tidak mampu menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat
gaya tarik
elektrostatis ini terhadap elektron .
Bohr :
A. Kelebihan :
1. Mengaplikasikan teori kuantum untuk menjawab kesulitan dalam model atom
Rutherford.
2. Menerangkan dengan jelas garis spektrum pancaran (emisi) atau resapan
(absorbsi) dari atom
hidrogen.
B. Kekurangan :
1. Terjadi penyimpangan untuk atom yang lebih besar dari hidrogen
2. Tidak dapat menerangkan spektrum atom yang lebih rumit jika atom ditempatkan
pada medan
magnet.
Aplikasi atom pada
material
Teknologi nuklir adalah teknologi yang melibatkan reaksi dari inti atom (inti=nuclei). Teknologi nuklir dapat
ditemukan pada bebagai aplikasi, dari yang sederhana seperti detektor asap hingga
sesuatu yang besar seperti reaktor nuklir.
Kejadian pada kehidupan sehari-hari, fenomena alam, jarang
sekali berkaitan dengan reaksi nuklir. Hampir semuanya melibatkan gravitasi dan elektromagnetisme. Keduanya adalah bagian dari empat gaya dasar dari alam, dan bukanlah yang terkuat.
Namun dua lainnya, gaya nuklir lemah dan gaya nuklir kuat adalah gaya yang bekerja pada range
yang pendek dan tidak bekerja di luar inti atom. Inti atom terdiri dari muatan
positif yang sesungguhnya akan saling menjauhi jika tidak ada suatu gaya yang
menahannya.
Penggunaan
sipil
Energi
nuklir
Energi nuklir adalah tipe teknologi nuklir yang
melibatkan penggunaan tekendali dari reaksi fisi nuklir untuk melepaskan energi, termasuk propulsi, panas, dan pembangkitan energi listrik. Energi nuklir diproduksi oleh reaksi
nuklir terkendali yang menciptakan panas yang lalu digunakan untuk memanaskan
air, memproduksi uap, dan mengendalikan turbin uap. Turbin ini digunakan untuk
menghasilkan energi listrik dan/atau melakukan pekerjaan mekanis. Lihat teknologi reaktor nuklir
Saat ini, energi nuklir menghasilkan sekitar 20,8%
listrik yang dihasilkan di seluruh dunia (data tahun 2008) dan digunakan untuk
menggerakkan kapal induk, kapal pemecah es, dan kapal selam.
Aplikasi
medis
Aplikasi medis dari teknologi nuklir dibagi menjadi
diagnosa dan terapi radiasi, perawatan yang efektif bagi penderita kanker. Pencitraan (sinar X dan sebagainya), penggunaan Teknesium untuk diberikan pada molekul organik, pencarian jejak radioaktif dalam
tubuh sebelum diekskresikan oleh ginjal, dan lain-lain.
Aplikasi
industri
Pada eksplorasi
minyak dan gas,
penggunaan teknologi nuklir berguna untuk menentukan sifat dari bebatuan sekitar seperti porositas dan litografi. Teknologi ini melibatkan penggunaan neutron atau sumber energi sinar gamma dan detektor radiasi yang ditanam dalam bebatuan yang akan diperiksa.
Pada konstruksi jalan, pengukur kelembaban dan kepadatan yang menggunakan nuklir digunakan
untuk mengukur kepadatan tanah, aspal, dan beton. Biasanya digunakan cesium-137 sebagai sumber energi nuklirnya.
Apikasi
komersial
Ionisasi dari americium-241 digunakan pada detektor asap dengan memanfaatkan radiasi alfa. Tritium digunakan bersama fosfor pada rifle untuk meningkatkan akurasi penembakan pada malam hari. Perpendaran tanda “exit” menggunakan teknologi yang sama.
0 Komentar