Pendahuluan fisika zat padat

Presentasi berjudul: "Pendahuluan fisika zat padat"— Transcript presentasi:

1 Pendahuluan fisika zat padat

2 PENGERTIAN LOGAM IKATAN LOGAM SIFAT FISIS LOGAM PROSES TERBENTUKNYA LOGAM EKPERIMEN IKATAN LOGAM ELEKTRON BEBAS TEORI AWAN ELEKTRON CONTOH ELEKTRON BEBAS PADA BENDA

3 PENGERTIAN LOGAM Dalam kimia, sebuah logam atau metal (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala dikatakan bahwa ia mirip dengan kation di awan elektron. Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambanganyang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur. Bijih logam yang ditemukan dalamkeadaan murni yaitu emas, perak, bismut, platina, dan ada yang bercampur dengan unsur-unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran seperti tanah liat, pasir, dan tanah. PENGERTIAN LOGAM NEXT

4 Kristal gallium PENGERTIAN LOGAM NEXT

5 PENGERTIAN LOGAM BACK

6 IKATAN LOGAM Dalam unsur kimia, terdapat beberapa jenis ikatan kimia, tapi karena kita membahas tentang logam, jadi yang akan kita bahas kali ini adalah ikatan logam. Ikatan logam adalah ikatan yang terjadi antara atom-atom logam baik atom logam sejenis ataupu atom logam dengan atom non logam IKATAN LOGAM NEXT

7 Contoh ikatan unsur yang mempunyai ikatan logam adalah sebagian besar logam seperti Cu, Al, Au, Ag, dsb. Logam transisi seperti Fe, Ni, dsb membentuk ikatan campuran yang terdiri dari ikatan kovalen (pada elektron 3d) dan ikatan logam. Bentuk fisik besi, seng, baja, aluminium, emas, dan beberapa logam lainnya, mereka berwujud padat lagi keras. Ini menggambarkan betapa kuatnya ikatan antar atom-atom dalam logam. Ikatan antar atom-atom tersebutlah yang kita namakan sebagai ikatan logam. Ikatan logam sangat khas, ia sangat kuat dan sukar sekali diputuskan. IKATAN LOGAM NEXT

8 BAJA BESI ALUMINIUM IKATAN LOGAM BACK SENG

9 SIFAT FISIS LOGAM Logam bersifat padat pada temperatur dan tekanan standar, dengan pengecualian unsur merkuri dan galium yang keduanya berupa cairan.Berikut ini beberapa sifat logam (sifat fisika) yang dapat dijelaskan melalui ikatan logam yang ada di dalamnya : Logam Bersifat Mengkilap Logam Bersifat Menghantarkan Listrik Logam Bersifat Menghantarkan Panas Logam Dapat Ditempa, Dibengkokkan, dan Ditarik NEXT

10 Logam Bersifat Mengkilap
Elektron yang bebas bergerak pada logam dapat menyerap foton cahaya. sebagian elektron bergerak tersebu akan eksitasi. Eksitasi adalah proses penyerapan energi radiasi oleh atom tanpa terjadi ionisasi. Ketika elektron tereksitasi maka tingkat energinya akan meningkat. Ketika elektro tereksitasi tersebut kembali ke keadaan semula akan memancarkan gelombang tertentu (gelombang cahaya tampak) sehingga akan tampak mengkilap. NEXT

11 Logam Bersifat Menghantarkan Listrik
Karena elektron bebas , jika elektron dari sumber luar (listrik) didorong ke dalam kawat logam di salah satu ujung , elektron akan bergerak melalui kawat dan keluar di ujung lain pada tingkat yang sama. Mudahnya elektron yang bergerak merupakan sarana transportasi bagi muatan-muatan listrik. NEXT

12 Logam Bersifat Menghantarkan Panas
Kemampuan logam sebagai pengantar panas yang baik juga disebabkan oleh adanya elektron valensi yang bergerak bebas. Pada peristiwa konduksi, bila bagian ujung sebuah logam sobat panaskan maka energi akan diserap oleh elektron yang menyebabkan bertambahnya energi kinetikelektron dan elektron akan bergerak semakin cepat. Elektron yang bergerak cepat akan menyalurkan energi ke elektron sebelahnya, begitu seterusnya sehingga seluruh bagian logam menjadi panas. NEXT

13 Logam Dapat Ditempa, Dibengkokkan, dan Ditarik
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, dalam ikatan logam, lautan elektron bak bantal yang mudah untuk berubah bentuk. Ikatan atom yang terjadi didalamnya tidak kaku seperti ikatan pada beberapa senywa kovalen (mudah pecah). BACK

14 PROSES TERBENTUKNYA LOGAM/METAL FORMING
Pada dasarnya, proses pembuatan benda kerja logam dapat dikelompokkan menjadi : Proses pengecoran. Proses pembentukan. Proses pemotongan. Proses penyambungan atau penyatuan. Proses perlakuan phisis. Proses penyelesaian atau pengerjaan akhir. NEXT

15 Proses pengecoran. Proses pengecoran adalah suatu proses pembuatan yang pada dasarnya merubah bentuk logam dengan cara mencairkan logam, kemudian dimasukkan kedalam suatu cetakan dengan dtuang atau ditekan. Di dalam cetakan ini logam cair akan membeku dan menyusut. NEXT

16 Proses pembentukan. Proses pembentukan logam adalah suatu proses pembuatan yang pada dasarnya dilakukan dengan memberikan gaya luar (menekan, memadatkan menarik dsb.) hingga berubah bentuk secara plastis. Bahan logam sebelumnya dapat dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai batas tertentu atau logam tetap dingin dalam arti dibawah batas temperatur tertentu tsb. Kondisi pertama disebut proses pengerjaan panas (Hot Working Process), sedang yang terakhir disebut proses pengerjaan dingin (Cold Working Process). Proses pembentukan ini memerlukan mesin-mesin dari jenis ringan sampai berat, menghasilkan kekuatan tambahan, cocok untuk produksi banyak, tetapi ketelitian bentuk serta ukuran sulit didapat kecuali dengan teknologi khusus. Dalam proses pembentukan logam dikenal berbagai proses seperti : 1. Pengerolan (Rolling) 2. Tempa (Forging) 3. Proses tarik (Drawing) 4. Ekstrusi (Extrusion) 5. Proses putar tekan (Spinning) 6. Proses potong (Piercing) dan lain lain. NEXT

17 Proses pemotongan. Proses pemotongan logam adalah proses pembuatan yang menggunakan mesin-mesin perkakas potong untuk mendapatkan bentuk yang digunakan dengan membuang sebagian material, sedang perkakas potongnya dibuat dari bahan yang lebih keras dari pada logam yang dipotong. Contoh mesin : perkakas ini antara lain mesin bubut, mesin sekrap, mesin drill, mesin freis dan lain-lain, sedang perkakas potongnya antara lain dari jenis HSS, karbida dll. Proses pemotongan ini dapat merupakan proses penyelesaian dari suatu produk dan dapat juga merupakan. proses yang masih memerlukan proses pengerjaan lainnya. NEXT

18 Proses penyambungan atau penyatuan.
Proses ini sering diartikan pengelasan, tetapi sebenarnya pengelasan tersebut merupakan bagian dari proses penyambungan. Pada dasarnya proses ini dapat dilakukan tanpa atau dengan mencairkan logam yang disambung, dengan atau tanpa logam pengisi, dengan atau tanpa tekanan dan dengan perekat atau adhesive. Contoh proses ini antara lain : pengelasan, solder, pengelingan dan lain-lain. Proses penyambungan ini dapat dilakukan apabila komponen yang akan disambung sudah melalui tahapan-tahapan proses yang disyaratkan, misalnya : pembersihan, persiapan pada ujung yang akan disambung ataupun proses pengerjaan mesin lainnya. NEXT

19 Proses perlakuan phisis.
Proses perlakuan phisis adalah proses pengerjaan dengan jalan merubah sifat-sifat phisis dari logam tanpa adanya perubahan bentuk fisik, seperti : proses perlakuan panas (Heat Treatment), benturan peluru (Shot Peening) dan lain-lain. NEXT

20 Proses penyelesaian atau pengerjaan akhir.
Proses ini digunakan untuk memberikan kondisi permukaan tertentu dari benda jadi (produk), sehingga terjadi perubahan dimensi yang sangat kecil. Secara keseluruhan, bentuk dan ukuran boleh dikata tidak mengalami perubahan yang berarti. Kondisi permukaan tertentu yang dimaksud adalah antara lain bewarna mengkilat, pemeliharaan-pencegahan dari perubahan unsur serta bentuk permukaan, melalui proses pengecatan, proses anoda, pelaplsan permukaan dengan unsur tertentu dan lain-lain. NEXT

21 BACK

22 EKPERIMEN IKATAN LOGAM
Fakta Eksperimen yang Menunjukkan Adanya Ikatan Logam Teori awan elektron Ikatan logam berdasarkan teori resonansi Teori Pita NEXT

23 Teori awan elektron Seorang ahli fisika asal jerman bernama Paul Drude mengemukakan teori lautan elektron mengenai ikatan logam. Dalam teorinya, Paul mengungkapkan pada logam, elektron valensi bergerak bebas, gampang terdelokalisasi, sangat mobile, dan setiap elektron tidak terhubung hanya pada satu init atom tertentu. jadi elektron tersebut layaknya lautan yang bebas, bergerak kemanapun. NEXT

24 Ikatan logam berdasarkan teori resonansi
Pada tahun 1965 Pauling mengemukakan ikatan logam dengan menetapkan konsep resonansi. Menurut teori ini ikatan logam merupakan ikatan kovalen dan sesuai dengan struktur kristal logam yang dapat diamati pada eksperimen maka dapat diperkirakan teradi resonansi. Dalam mengembangkan teorinya Pauling meninjau kristal logam Li. Dari tafsiran analisis terhadap pola difraksi sinar-X oleh kristal logam Li dapat diketahui bahwa setiap atom Li dikelilingi oleh 8 atom Li yang lain. Karena elekton valensi Li adalah 1, maka tidak mungkin 1 atom Li mengikat 8 atom Li lainnya. NEXT

25 Teori Pita Teori ini dikembangkan pada tahun 1970 mempergunakan teori orbital molekul. Ikatan logam mudah dipahami dengan memberi teori orbital molekul ini. Misalnya pada logam Li memiliki susunan elektron 1s2 2s1. Elektron 1s2  terdapat dalam orbital yang terarah (localized) sedangkan elektron dalam 2s1 terdapat pada orbital tidak terarah (delocalized). Elektron 2s inilah yang akan membentuk ikatan. BACK

26 ELEKTRON BEBAS pasangan elektron bebas (pasangan mandiri jamak) (kimia) sepasang elektron di kulit valensi atom yang tidak berpartisipasi dalam ikatan BACK

27 TEORI AWAN ELEKTRON Teori awan elektron dikemukakan oleh Drode dan Lorentz pada awal abad ke-20. Menurut teori ini didalam kristal logam, setiap atom melepaskan elektro valensinya, sehingga terbentuk awan elektron dan kation yang bermuatan positif tersusun rapat dalam awan elektron tersebut. ion yang bermuatan positif tersebut berada dalam jarak tertentu satu sama lain dalam kristalnya. karena elektron valensi tidak terikat pada salah satu logam tetapi terdelokalisasi terhadap semua ion logam, sehingga elektro valensi tersebut bergerak bebas keseluruh bagian dari kristal logam, sama halnya dengan molekul-molekul gas yang bergerak dengan bebas dalam ruangan tertentu. jadi menurut teori ini kristal logam terdiri dari kumpilan ion logam bermuatan positif didalam lautan eletron yang mudah bergerak. ikatan logam terdapat antara ion logam positif dan elektron yang mudah bergerak tersebut Teori awan elektron yang biasa disebut teori elektron bebas, teori lautan elektron, atau fluida elektron secara kualitatif apat menjelaskan bebagai sifat fisika dari logam, seperti sifat mengkilap, dapat menghantarkan listrik dan panas, dapat ditempa dan dibengkokkan. BACK

28 CONTOH ELEKTRON BEBAS PADA BENDA
Konduktor adalah bahan yang banyak memiliki electron bebas, sehingga mudah untuk menghantarkan arus listrik. Bahan konduktor biasanya adalah bahan-bahan yang berupa logam Contoh : Emas, Besi, Tembaga, Baja, Alumunium, Air BACK