PERILAKU ELEKTRON BEBAS DALAM LOGAM Disusun Oleh : Ahmad Lutfi A. 10620015 Miftahul Jannah 13620006 Erwin S. Prihandhika 13620016 Isma Swastiningrum 13620024 Najila Tihurua 13620034 Bagus R. Habibi 13620046

Latar Belakang Elektron bebas adalah elektron terluar dari atom yang telah menjadi warga seluruh kristal karena tidak lagi berada dalam pengaruh atom asalnya elektron bebas secara kolektif menyusun ion-ion positif sebagai kisi dalam kristal Elektron dikatakan bebas bilamana elektron tersebut dapat bergerak oleh karena suatu hal (misalnya medan listrik) Struktur ikatan pada bahan logam memungkinkan zat padat jenis ini mengandung elektron bebas elektron bebas ini logam mempunyai sifat-sifat yang khas, antara lain merupakan penghantar listrik dan penghantar panas yang baik serta permukaannya mengkilat (sifat pantulnya baik).

PEMBAHASAN Logam terbentuk dari kombinasi unsur-unsur logam, mengandung banyak elektron bebas (elektron yang tidak terlokalisasi) yakni elektron yang tidak terikat pada atom tertentu. Unsur logam memepunyai kecenderungan untuk menjadi ion positif, karena energi potensial ionisasi yang rendah dan mempunyai elektron valensi kecil. Ketika atom-atom logam yang bermuatan ini saling berdekatan, kemudian elektron valensinya akan terdelokalisasi membentuk ”lautan elektron” disekitar ion-ion positif. Lautan elektron ini akan bertindak sebagai perekat atom-atom logam Hal ini mengakibatkan lautan elektron dalam atom-atom logam bebas bergerak dari atom satu keatom yang lain untuk membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan logam.

Lanjutan… Unsur logam memiliki sedikit elektron valensi yang menyebabkan unsur logam dapat bergerak bebas dan dapat berpindah dari satu orbital ke orbital lain dalam satu atom atau antar atom. Unsur logam merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas. Berikut ini adalah beberapa hal yang berkaitan dengan pergerakan elektron bebas dalam logam: Hukum Matthiessen Efek Hall Resonansi Siklotron

Hukum Matthiessen Elektron mengalami suatu tumbukan hanya karena ketidak sempurnaan keteraturan kisi. Ketidaksempurnaan tersebut dapat berupa : a. vibrasi kisi (fonon) dari ion di sekitar titik setimbang karena eksitasi termalnya b. semua ketidaksempurnaan statik, seperti ketidakmurnian atau cacat kristal. Jika mekanisme keduanya dianggap saling bebas satu sama lain, maka dapatlah diungkapkan : 1/τ = 1/τf + 1/τi Dari persamaan tersebut didapatkan :

Hukum Matthiessen Ungkapan ini disebut hukum Matthiessen. Tampak bahwa ρ terdiri dari dua bentuk, yaitu: a. resistivitas ideal ρf(T) karena hamburan elektron oleh fonon, sehingga bergantung pada suhu b. resistivitas residual ρi karena hamburan elektron oleh ketakmurnian (yang tidak bergantung pada suhu). Pada suhu sangat rendah, hamburan oleh fonon dapat diabaikan karena amplitudo sangat kecil, sehingga ρ(T)=ρi berharga konstan dan nilainya sebanding dengan konsentrasi ketidakmurnian. Pada suhu yang cukup besar, hamburan oleh fonon menjadi dominan sehingga ρ(T)≅ρf(T). Pada suhu tinggi (termasuk suhu ruang), ρf(T) naik secara linier terhadap T sampai logam mencapai titik leleh. Tetapi, pada suhu rendah resistivitasnya sebanding dengan T5

Efek Hall Efek Hall merupakan suatu peristiwa berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam pelat konduktor karena pengaruh medan magnet. UGN3503 merupakan salah satu sensor yang bekerja dengan prinsip Efek Hall. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah :

Efek Hall Arus Ix mengalir searah εx. Akibat dari pengaruh medan BZ, lintasan elektron membelok ke bawah, sehingga terkumpul banyak elektron di bagian bawah logam. Dalam waktu bersamaan, terjadi muatan positip di bagian atas karena kekurangan elektron.

Resonansi Siklotron Medan magnet dapat menyebabkan elektron bergerak melingkar berlawanan arah jarum jam. Perhatikan gambar berikut : Frekuensi gerak siklotron yang terjadi adalah: Jika sinyal elektromagnet diarahkan tegak lurus B, maka elektron menyerap energinya. Kecepatan absorbsi terbesar terjadi saat frekuensi sinyal benar-benar sama dengan frekuensi siklotron ω = ωC

Resonansi Siklotron Masing-masing elektron bergerak sempurna sepanjang lingkaran sehingga absorbsi terjadi secara kontinu sepanjang lintasan. Kondisi ini disebut resonansi siklotron. Jika ω ≠ ωC, maka absorbsi sinyal hanya terjadi pada sebagian gerak elektron. Agar gerakan elektron tetap melingkar, maka elektron harus mengembalikan energi yang telah diserapnya. Bentuk kurva absorbsi ditunjukkan dalam grafik berikut:

TERIMA KASIH