1.Gerak Rotasi
_A.
Gerak Rotasi
Gerak rotasi = gerak melingkar atau berputar
Pada gerak linier dikenal besaran posisi linier s, kecepatan linier v, dan percepatan linier a
Namun pada gerak rotasi yang dipakai adalah besaran sudut. Seperti posisi sudut θ, kecepatan sudut , dan percepatan sudut
Hubungan Besaran Translasi dan besaran sudut
B. Momen gaya
Momen gaya τ merupakan vektor hasil perkalian vektor r dan vektor F.
Jika sudut antara r dan F adalah θ, maka besar momen gaya adalah
C. Momen Inersia
Gerak rotasi = gerak melingkar atau berputar
Pada gerak linier dikenal besaran posisi linier s, kecepatan linier v, dan percepatan linier a
Namun pada gerak rotasi yang dipakai adalah besaran sudut. Seperti posisi sudut θ, kecepatan sudut , dan percepatan sudut
Hubungan Besaran Translasi dan besaran sudut
B. Momen gaya
Momen gaya τ merupakan vektor hasil perkalian vektor r dan vektor F.
Jika sudut antara r dan F adalah θ, maka besar momen gaya adalah
C. Momen Inersia
2.Arus Listrik dan Tegangan Bolak Balik
_Arus
& Tegangan listrik bolak -
1. Sumber Tegangan dan Arus Bolak-Balik
Sumber tegangan bolak-balik ada pada generator AC. Output dari generator tersebut pada umumnya berbentuk sinusoidal :
Dengan
V = N A B ω = Vmax = tegangan maksimum
Tegangan bolak-balik ini digambarkan dalam diagram fungsi V (tegangan) terhadap t (waktu).
Arus listrik yang dihasilkan adalah arus listrik bolak-balik. Seperti juga tegangan, arus listrik bolak-balik dituliskan sebagai
V dan I adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik sesaat.
Vmax dan I max adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik maksimum.
2. Harga Efektif Dari Tegangan Dan Arus Bolak-Balik
Harga Efektif dari suatu arus listrik bolak-balik sama dengan arus searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu hambatan dalam waktu yang sama.
Voltmeter AC mengukur harga tegangan efektif dari arus bolak-balik.
3. Rangkaian Seri Arus Bolak-Balik (Rangkaian Seri R-L-C)
Rangkaian seri arus bolak-balik mengandung resistor R, induktor L. dan kapasitor C yang dihubungkan secara seri. Bila rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka pada rangkaian akan timbul arus bolak-balik.
Sama seperti pada rangkaian DC, resistor pada rangkaian AC memberi harga hambatan, dinamakan resistansi, sebesar R.
Induktor paada rangkaian AC memberi harga hambatan, disebut reaktansi induktif, XL, sebesar :
Kapasitor pada rangkaian AC memberi harga hamtan, disebut reaktansi kapasitif, XC, sebesar :
dimana : R : resistansi (ohm, Ω)
ω : frekuensi anguler (rad/det)
L : induktansi (henry,H)
XL : reaktansi induktif (ohm, Ω)
C : kapasitansi (farad, F)
XC : reaktansi kapasitif (ohm, Ω)
3.1. Impedansi untuk Rangkaian Seri R – L – C
Rangkaian seri R – L – C memberi harga hambatan total, dinamakan impedansi, Z,
3.2. Diagram Phasor
Hubungan antara R, L, C, dab Z dapat dinyatakan dalam suatu diagram yang dinamakan diagram phasor. Hubungan R, XL, dan XC dapat digambarkan dalam suatu sistem sumbu koordinat seperti gambar di bawah.
Arah x positif adalah arah R
Arah y positif adalah arah XL
Arah y negatifa adalah arah XC
φ adalah beda fase antara V dan i.
Maka arus bolak-balik yang timbul adalah
(a) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki hambatan R
Sehingga : I = Imax sin ωt
(b) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki induktor L
XC = 0 dan R = 0 tg φ = = + ~ (positif tak berhingga) φ = +
Sehingga : i = Imax sin (ωt - )
(c) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki kapasitor C
XL = 0 dan R = 0 tg φ = = - ~ (negatif tak berhingga) φ = -
Sehingga : i = Imax sin (ωt + )
(d) Rangkaian arus bolak-balik yang memiliki hambatan R, induktor L, dan kapasitor C yang disusun seri.
Secara umum :
(1) Bila XL > XC tg φ positif → i tertinggal dari V
(2) Bila XL < XC tg φ negatif → i mendahului V (3) Bila XL = XC tg φ = 0 → i sefase dengan V
3.4. Resonansi Kondisi dimana XL = XC dapat dibuat dengan mengatur frekuensi dari sumbe tegangan bolak-balik. Frekuensi ini disebut frekuensi resonansi. Jadi, XL = XC → ωL = → ω 2 = → atau 4. Daya Listrik Pada Rangkaian Arus Bolak-Balik Daya laistrik pada rangkaian arus bolak-balik adalah daya yang terbuang pada hambatan R. PR = (Ief)2 Z cos φ PR = Ief I Z cos φ PR = Ief Vef cos φ PR = P cos φ
1. Sumber Tegangan dan Arus Bolak-Balik
Sumber tegangan bolak-balik ada pada generator AC. Output dari generator tersebut pada umumnya berbentuk sinusoidal :
Dengan
V = N A B ω = Vmax = tegangan maksimum
Tegangan bolak-balik ini digambarkan dalam diagram fungsi V (tegangan) terhadap t (waktu).
Arus listrik yang dihasilkan adalah arus listrik bolak-balik. Seperti juga tegangan, arus listrik bolak-balik dituliskan sebagai
V dan I adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik sesaat.
Vmax dan I max adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik maksimum.
2. Harga Efektif Dari Tegangan Dan Arus Bolak-Balik
Harga Efektif dari suatu arus listrik bolak-balik sama dengan arus searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu hambatan dalam waktu yang sama.
Voltmeter AC mengukur harga tegangan efektif dari arus bolak-balik.
3. Rangkaian Seri Arus Bolak-Balik (Rangkaian Seri R-L-C)
Rangkaian seri arus bolak-balik mengandung resistor R, induktor L. dan kapasitor C yang dihubungkan secara seri. Bila rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka pada rangkaian akan timbul arus bolak-balik.
Sama seperti pada rangkaian DC, resistor pada rangkaian AC memberi harga hambatan, dinamakan resistansi, sebesar R.
Induktor paada rangkaian AC memberi harga hambatan, disebut reaktansi induktif, XL, sebesar :
Kapasitor pada rangkaian AC memberi harga hamtan, disebut reaktansi kapasitif, XC, sebesar :
dimana : R : resistansi (ohm, Ω)
ω : frekuensi anguler (rad/det)
L : induktansi (henry,H)
XL : reaktansi induktif (ohm, Ω)
C : kapasitansi (farad, F)
XC : reaktansi kapasitif (ohm, Ω)
3.1. Impedansi untuk Rangkaian Seri R – L – C
Rangkaian seri R – L – C memberi harga hambatan total, dinamakan impedansi, Z,
3.2. Diagram Phasor
Hubungan antara R, L, C, dab Z dapat dinyatakan dalam suatu diagram yang dinamakan diagram phasor. Hubungan R, XL, dan XC dapat digambarkan dalam suatu sistem sumbu koordinat seperti gambar di bawah.
Arah x positif adalah arah R
Arah y positif adalah arah XL
Arah y negatifa adalah arah XC
φ adalah beda fase antara V dan i.
Maka arus bolak-balik yang timbul adalah
(a) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki hambatan R
Sehingga : I = Imax sin ωt
(b) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki induktor L
XC = 0 dan R = 0 tg φ = = + ~ (positif tak berhingga) φ = +
Sehingga : i = Imax sin (ωt - )
(c) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki kapasitor C
XL = 0 dan R = 0 tg φ = = - ~ (negatif tak berhingga) φ = -
Sehingga : i = Imax sin (ωt + )
(d) Rangkaian arus bolak-balik yang memiliki hambatan R, induktor L, dan kapasitor C yang disusun seri.
Secara umum :
(1) Bila XL > XC tg φ positif → i tertinggal dari V
(2) Bila XL < XC tg φ negatif → i mendahului V (3) Bila XL = XC tg φ = 0 → i sefase dengan V
3.4. Resonansi Kondisi dimana XL = XC dapat dibuat dengan mengatur frekuensi dari sumbe tegangan bolak-balik. Frekuensi ini disebut frekuensi resonansi. Jadi, XL = XC → ωL = → ω 2 = → atau 4. Daya Listrik Pada Rangkaian Arus Bolak-Balik Daya laistrik pada rangkaian arus bolak-balik adalah daya yang terbuang pada hambatan R. PR = (Ief)2 Z cos φ PR = Ief I Z cos φ PR = Ief Vef cos φ PR = P cos φ
3. Efek Compton
_Sebuah
foton memiliki energi E = hf. Sedang menurut Einstein energi akan setara dengan
massa dengan rumus E = mc2. Maka dapat dirumuskan :
mc2 = hf → mc = h
Momentum dari sebuah foton adalah p = mc, maka :
p = h
berdasarkan hal ini, A.H. Compton melakukan percobaan dengan menumbukkan foton pada sebuah elektron.
Dari percobaan ini diperoleh data bahwa foton yang menumbuk elektron akan dihamburkan dengan panjang gelombang yang lebih besar daripada panjang gelombang semula. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi dan kekekalan momentum pada tumbukan di atas, akan diperoleh hubungan :
dimana :
λ’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan
λ = panjang gelombang foton sebelum tumbukan
m0 = massa diam elektron = 9.1 X 10-31
h = konstanta Planck = 6.63 X 10 -34 J.s
c = kecepatan cahaya = 3 X 108
Efek Compton juga memperlihatkan bahwa cahaya memiliki sifat seperti partikel
mc2 = hf → mc = h
Momentum dari sebuah foton adalah p = mc, maka :
p = h
berdasarkan hal ini, A.H. Compton melakukan percobaan dengan menumbukkan foton pada sebuah elektron.
Dari percobaan ini diperoleh data bahwa foton yang menumbuk elektron akan dihamburkan dengan panjang gelombang yang lebih besar daripada panjang gelombang semula. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi dan kekekalan momentum pada tumbukan di atas, akan diperoleh hubungan :
dimana :
λ’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan
λ = panjang gelombang foton sebelum tumbukan
m0 = massa diam elektron = 9.1 X 10-31
h = konstanta Planck = 6.63 X 10 -34 J.s
c = kecepatan cahaya = 3 X 108
Efek Compton juga memperlihatkan bahwa cahaya memiliki sifat seperti partikel
4. Pembentukan Sinar-X
_Sinar-X
dapat terbentuk dari dua macam caaara, yaitu :
4.1. Brem β trahlung
Proses terbentuknya sinar-X adalah kebalikan dari efek fotolistrik. Jika elektron yang bergerak sangat cepat menumbuk sasaran logam maka ia akan mengalami perlambatan yang besar. Elekton akan kehilangan energi kinetik. Energi kinetik yang hilang berubah menjadi energi foton sinar-X.
Efek ini disebit Brem β trahlung, berasal dari bahasa Jerman yang artinya radiasi pengereman. Sinar-X jenis ini spektrumnya kontinu.
→ hf = EK1 – EK2
Jika elektron berhenti sama sekali, maka EK2 = 0,
→ h fmaks = EK1
→ h = mv2
→ h = eV
Sehingga λmin =
4.2. Sinar-X karakteristik
Apabila elektron yang dipercepat di atas (yang memiliki energi cukup tinggi) mampu masuk ke kulit terdalam dari atom logam dan menyebabkan transisi elektron-elektron logam dari tingkat energi ke tingkat energi rendah, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik. Spektrum yang dihasilkan dari peristiwa ini adalah spektrum garis (diskrit).
4.1. Brem β trahlung
Proses terbentuknya sinar-X adalah kebalikan dari efek fotolistrik. Jika elektron yang bergerak sangat cepat menumbuk sasaran logam maka ia akan mengalami perlambatan yang besar. Elekton akan kehilangan energi kinetik. Energi kinetik yang hilang berubah menjadi energi foton sinar-X.
Efek ini disebit Brem β trahlung, berasal dari bahasa Jerman yang artinya radiasi pengereman. Sinar-X jenis ini spektrumnya kontinu.
→ hf = EK1 – EK2
Jika elektron berhenti sama sekali, maka EK2 = 0,
→ h fmaks = EK1
→ h = mv2
→ h = eV
Sehingga λmin =
4.2. Sinar-X karakteristik
Apabila elektron yang dipercepat di atas (yang memiliki energi cukup tinggi) mampu masuk ke kulit terdalam dari atom logam dan menyebabkan transisi elektron-elektron logam dari tingkat energi ke tingkat energi rendah, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik. Spektrum yang dihasilkan dari peristiwa ini adalah spektrum garis (diskrit).
5.Teori de Broglie
_Cahaya
yang lazimnya adalah gelombang ternyata dapat memperlihatkan sifat partikel
dengan momentum sebesar :
Pada tahun 1974, Louis de Broglie mengemukakan hipotesa bahwa partikel yang memiliki momentum p juga memiliki sifat seperti gelombang. Panjang gelombang partikel tersebut dinyatakan dengan : dimana :
h = konstanta Planck = 6.63 X 10-34 J.s
p = mv = momentum partikel
Pada tahun 1974, Louis de Broglie mengemukakan hipotesa bahwa partikel yang memiliki momentum p juga memiliki sifat seperti gelombang. Panjang gelombang partikel tersebut dinyatakan dengan : dimana :
h = konstanta Planck = 6.63 X 10-34 J.s
p = mv = momentum partikel
6.Atom Berelektron Banyak
_1.
Atom Elektron Tunggal (Model Atom Bohr)
Model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis hidrogen. Tetapi tidak dapat menjelaskan :
a. Efek Zeeman : gejala tambahan garus-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnetik.
b. Spektrum dari atom-atom berelektron banyak
Elektron-elektron menunjukkan sifat gelombang (teori de Broglie), sehingga orbit pasti elektron tidak dapat didefinisikan secara tepat namun hanya dapat kebolehjadian menemukan elektron.
Persamaan keadaan stasioner elektron
a. Jari-jari keadaan stasioner
b. Energi elektron pada keadaan stasioner :
Dimana :
n = bilangan kuantum utama ; n = 1, 2, 3, 4, 5, …
Sehingga model atom Bohr digantikan oleh model atom mekanika kuantum
2. Atom Elektron Banyak (Model Atom Mekanika Kuantum)
a. Bilangan kuantum utama (n)
Bilangan kuantum utama (n), memiliki harga bilangan bulat positif (1, 2, 3, …,~)
Energi total elektron hanya bergantung pada bilangan kuantum utama (n)
Untuk atom berelektron banyak
Dimana Zef = nomor atom efektif
Jumlah elektron yang dapat menempati suatu orbit = 2 n2
b. Bilangan kuantum orbital
Bilangan kuantum orbital, memiliki harga bilangan bulat kurang dari n (0,1,…,n-1)
Hubungan harga momentum sudut dengan bilangan kuantum adalah
Dimana :
= ; h = konstanta Planck
= 0, 1, 2, 3, …,n – 1
= 0, disebut keadaan s
= 1, disebut keadaan p
= 2, disebut keadaan d
= 3, disebut keadaan f
= 4, disebut keadaan g
= 5, disebut keadaan h
c. Bilangan kuantum magnetik ( ml )
Bilangan kuantum magnetik ( ml ) , memiliki harga bilangan bulat dari - ,…, 0,…, +
Banyaknya nilai ml yang diperbolehkan : ml = 2 + 1
Bilangan kuantum magnetik ( ml ) berhubungan dengan orientasi momentum sudut
ml menunjukkan arah dari momentum sudut orbital L.
d. Bilangan kuantum spin ( ms )
Spin : perputaran elektron pada porosnya
Bilangan kuantum spin ( ms ),
memiliki harga + ½ (searah jarum jam) atau – ½ (berlawanan arah jarum jam)
Momentum sudut spin :
i) Azas Pauli
“Tidak terdapat dua electron dalam sebuah atom yang dapat berada dalam keadaan kauantum yang sama”
Jadi, electron-elektron dalam sebuah atom tidakmungkin memiliki keempat bilangan kuantum tepat sama, melainkan sedikitnya satu bilangan kuantum harus berbeda
ii) Kulit, subkulit, dan orbital
a. Kulit : tempat kedudukan dimana electron-elektron memiliki energi total yang sama
Kulit dimulai dari huruf (kapital) K, L, M, … dst
Kulit = bilangan kuantum utama (n)
Nama kulit Bilangan kuantum utama (n)
K 1
L 2
M 3
b. Subkulit
Kulit terdiri dari beberapa subkulit.
Subkulit dimulai dari huruf (kecil) : s, p, d, f, g, h, …
Subkulit s untuk = 0, dan subkulit p untuk = 1
Nama subkulit Bilangan kuantum magnetik ( )
s 0
P 1
d 2
c. orbital
subkulit terdiri dari beberapa orbital
Suatu orbital maksimum ditempati oleh 2 elektron dengan spin berlawanan arah (ms = + ½ dan ms = - ½ )
Nama subkulit Banyaknya orbital Diagram orbital Jumlah maksimum electron
s 1 11 1 x 2e = 2e
P 3 11 11 11 3 x 2e = 6e
d 5 11 11 11 11 11 5 x 2e = 10e
f 7 … 7 x 2e = 14e
g 9 … 9 x 2e = 18e
h 11 … 11 x 2e = 22e
iii) Konfigurasi electron
iv) Energi Ionisasi
v) Afinitas elektron
Model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis hidrogen. Tetapi tidak dapat menjelaskan :
a. Efek Zeeman : gejala tambahan garus-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnetik.
b. Spektrum dari atom-atom berelektron banyak
Elektron-elektron menunjukkan sifat gelombang (teori de Broglie), sehingga orbit pasti elektron tidak dapat didefinisikan secara tepat namun hanya dapat kebolehjadian menemukan elektron.
Persamaan keadaan stasioner elektron
a. Jari-jari keadaan stasioner
b. Energi elektron pada keadaan stasioner :
Dimana :
n = bilangan kuantum utama ; n = 1, 2, 3, 4, 5, …
Sehingga model atom Bohr digantikan oleh model atom mekanika kuantum
2. Atom Elektron Banyak (Model Atom Mekanika Kuantum)
a. Bilangan kuantum utama (n)
Bilangan kuantum utama (n), memiliki harga bilangan bulat positif (1, 2, 3, …,~)
Energi total elektron hanya bergantung pada bilangan kuantum utama (n)
Untuk atom berelektron banyak
Dimana Zef = nomor atom efektif
Jumlah elektron yang dapat menempati suatu orbit = 2 n2
b. Bilangan kuantum orbital
Bilangan kuantum orbital, memiliki harga bilangan bulat kurang dari n (0,1,…,n-1)
Hubungan harga momentum sudut dengan bilangan kuantum adalah
Dimana :
= ; h = konstanta Planck
= 0, 1, 2, 3, …,n – 1
= 0, disebut keadaan s
= 1, disebut keadaan p
= 2, disebut keadaan d
= 3, disebut keadaan f
= 4, disebut keadaan g
= 5, disebut keadaan h
c. Bilangan kuantum magnetik ( ml )
Bilangan kuantum magnetik ( ml ) , memiliki harga bilangan bulat dari - ,…, 0,…, +
Banyaknya nilai ml yang diperbolehkan : ml = 2 + 1
Bilangan kuantum magnetik ( ml ) berhubungan dengan orientasi momentum sudut
ml menunjukkan arah dari momentum sudut orbital L.
d. Bilangan kuantum spin ( ms )
Spin : perputaran elektron pada porosnya
Bilangan kuantum spin ( ms ),
memiliki harga + ½ (searah jarum jam) atau – ½ (berlawanan arah jarum jam)
Momentum sudut spin :
i) Azas Pauli
“Tidak terdapat dua electron dalam sebuah atom yang dapat berada dalam keadaan kauantum yang sama”
Jadi, electron-elektron dalam sebuah atom tidakmungkin memiliki keempat bilangan kuantum tepat sama, melainkan sedikitnya satu bilangan kuantum harus berbeda
ii) Kulit, subkulit, dan orbital
a. Kulit : tempat kedudukan dimana electron-elektron memiliki energi total yang sama
Kulit dimulai dari huruf (kapital) K, L, M, … dst
Kulit = bilangan kuantum utama (n)
Nama kulit Bilangan kuantum utama (n)
K 1
L 2
M 3
b. Subkulit
Kulit terdiri dari beberapa subkulit.
Subkulit dimulai dari huruf (kecil) : s, p, d, f, g, h, …
Subkulit s untuk = 0, dan subkulit p untuk = 1
Nama subkulit Bilangan kuantum magnetik ( )
s 0
P 1
d 2
c. orbital
subkulit terdiri dari beberapa orbital
Suatu orbital maksimum ditempati oleh 2 elektron dengan spin berlawanan arah (ms = + ½ dan ms = - ½ )
Nama subkulit Banyaknya orbital Diagram orbital Jumlah maksimum electron
s 1 11 1 x 2e = 2e
P 3 11 11 11 3 x 2e = 6e
d 5 11 11 11 11 11 5 x 2e = 10e
f 7 … 7 x 2e = 14e
g 9 … 9 x 2e = 18e
h 11 … 11 x 2e = 22e
iii) Konfigurasi electron
iv) Energi Ionisasi
v) Afinitas elektron
7.Molekul, Zat Padat dan Pita Energi
_
1. MOLEKUL
Molekul : gabungan antara dua atom atau lebih yang terikat cukup kuat untuk bertindak sebagai sebuah partikel tunggal.
Unsur-unsur selain gas mulia tidak memiliki konfigurasi electron yang stabil. Maka mereka cenderung bergabung dengan atom sejenis atau tidak sejenis untuk membentuk molekul
Dengan kata lain terjadi gaya tarik-menarik antar atom
a. Ikatan kovalen
Ikatan antara dua atom yang berdasarkan pada pemakaian bersama sepasang electron.
Pasangan electron sekutu dalam ikatan kovalen selalu berpasangan spin.
Contoh :
Dalam molekul O2 terdapat 2 ikatan kovalen → O=O
Artinya :
H
|
H2O → O – H
Atom O bisa mengikat 2 unsur
Di dalam molekul N2 terdapat 3 ikatan kovalen → N N
Artinya :
H
|
NH3 → N – H
|
H
Atom N bisa mengikat 3 unsur
b. Ikatan ionik
Gaya tarik menarik antara dua muatan listrik yang berbeda jenis.
Ikatan ini biasa terjadi antara atom yang mudah melepas electron dan yang menerima electron.
Contoh :
HCl → didalam HCl terjadi ikatan antara ion H+ dan ion Cl– .( Tetapi bukan ikatan antara atom H dan atom Cl)
2. ZAT PADAT
a. Ikatan Zat Padat
Ikatan-ikatan kovalen yang mengikat sejumlah atom untuk bersatu dalam sebuah molekul dapat juga mengikat sejumlah tak terbatas atom-atom untuk membentuk zat padat.
Zat padat kristal : zat padat yang susunan atom-atom atau molekul-molekulnya memiliki keteraturan pada jarak panjang dan periodic (berulang)
Struktur B2O3
= oksigen
= boron
Zat padat amorf : zat padat yang susunan atom-atom atau molekul-molekulnya hanya memiliki keteraturan pada jarak pendek.
Struktur B2O3
= oksigen
= boron
Ikatan pada zat padat :
Tipe Ikatan kovalen Ikatan ion Ikatan logam Ikatan Van der Walls
Sifat-sifat Sangat keras, titik lebur tinggi, larut dalam sangat sedikit cairan, transparan terhadap cahaya tampak Keras, titik lebur tinggi, mungkin larut dalam cairan polar seperti air Berkilau, dapat menghantarkan kalor dan listrik dengan baik Lunak, titik lebur dan titik didih rendah, dapat larut dalam cairan kovalen
Mekanisme Pemakaian bersama electron (patungan electron) Gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif dan ion negatif Gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif logam dengan awan elektron Gaya Van der Walls akibat muatan yang tidak simetris.
contoh Intan, Carbon (C) Kristal NaCl Logam Na Gas metana , CH4
b. Struktur Kristal Zat Padat
Selain ditentukan oleh jenis atom pembentuknya, struktur kristal dari atom-atomnya. Kristal intan dan arang (grafit) sama-sama terbentuk dari karbon. Namun intan sangat keras berbeda dengan arang yang mudah patah. Perbedaan ini disebabkan oleh penyusunan struktur atom-atom karbonnya.
c. Difraksi Sinar-X
Difraktometer sinar-x adalah alat untuk menyelidiki struktur sebuah kristal.
Persamaan Bragg :
dengan :
n = 1, 2, 3, …
n adalah orde spectra atau orde difraksi (n = 1 berarti orde ke-satu, n = 2 orde kedua, dst)
d. Pita Valensi
Pita energi terakhir yang terisi penuh oleh electron-elektron
e. Pita konduksi
Pita energi di atas pita valensi yang kosong atau terisi sebagian oleh elektronelektron.
f. Pita terlarang
Pita energi diantara pita valensi dan pita konduksi dimana electron-elektron tidak diperbolehkan berada didalam pia energi ini
a. Konduktor
Memiliki pita energi terluar yang tidak terisi penuh. Ia memiliki electron-elektron bebas pada pita konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan
b. Isolator
Memiliki pita valensi yang penuh dan pita konduksi yang kosong, sehingga electron tidak mudah bergerak
c. Semikonduktor
Kondisinya sama dengan isolator, akan tetapi celah energinya cukup kecil. Sehingga dengan tambahan energi, electron akan dapat loncat dari pita valensi ke pita konduksi.
1) semikonduktor intrinsic (murni)
contohnya berbahan Silicon (Si) dan Germanium (Ge)
2) semikonduktor ekstrinsik
(i) Tipe-n
Si yang dikotori oleh atom yang memiliki 5 elektron terluar seperti Arsen (As).
Elekron ekstra dari As akan berada pada celah energi tepat dibawah pita konduksi.
As disini disebut atom donor
Pita Energi
INTRINSIK EKSTRINSIK
Pita konduksi Pita konduksi
Pita valensi Pita valensi
(ii) Tipe-p
Si yang dikotori oleh atom yang memiliki 3 elektron terluar seperti Galium (Ga).
Hole (pembawa muatan positif) ekstra dari Ga akan berada pada celah energi tepat di atas pita valensi..
Ga disini disebut atom akseptor
Pita Energi
INTRINSIK EKSTRINSIK (tipe-p)
Pita konduksi Pita konduksi
Pita valensi Pita valensi
Electron-elektron dalam sebuah atom (atom tunggal) hanya diperbolehkan menempati tingkat-tingkat energi tertentu.
3. KOMPONEN SEMIKONDUKTOR
Dioda & Transistor adalah bahan semikonduktor
a. Dioda
Dioda menggunakan sambungan semikonduktor tipe-p dengan tipe-n
Simbol dioda
Dalam keadaan normal hanya dapat dialiri arus sesuai dengan arah panahnya
b. Transistor
Transistor memiliki dua sambungan semikonduktor yang dihubungkan secara seri yaitu transistor n-p-n dan p-n-p
Bagian-bagian transistor : Basis (B), Kolektor (C), dan Emitor (E)
Transistor dapat digunakan sebagai penguat tegangan , penguat arus, atau penguat daya.
Agar dapat bekerja transistor harus diberi tegangan bias yang sesuai
Persamaan didalam transistor
iE = arus emiter
iB = arus basis
ic = arus kolektor
Persamaan penguat arus dc :
RADIOAKTIVITAS
1. Gaya Tarik Inti
Didalam inti atom terdapat proton dan neutron.
Karbon memiliki 6 proton (bermuatan positif) dan 7 neutron (tidak bermuatan)
Gaya ikat inti lebih kuat (100 kali) daripada gaya elektrostatis atau gaya Coulomb
Namun jangkauannya terbatas, sekitar 10-15 m
Jadi, yang menyebabkan suatu proton dengan proton yang lain didalam inti atom tidak saling tolak-menolak adalah Gaya Ikat Inti ini.
Gaya elektrostatis bekerja diantara partikel-partikel bermuatan
Gaya ikat inti bekerja diantara di antara partikel-partikel penyusun inti yang tidak bergantung pada jenis muatannya.
Gaya ikat inti dapat berupa gaya tarik menarik antara proton dengan proton, neutron dengan neutron atau proton dengan neutron
2. Defek massa dan energi ikat inti
Massa sebuah inti selalu lebih kecil daripada massa penyusunnya.
Misalnya :
Massa inti karbon = 11,9967 sma
Karbon memiliki 6 proton dan 6 neutron :
Massa 6 proton = 6 x 1,0073 sma = 6,0438 sma
Massa 6 neutron = 6 x 1,0073 sma = 6,0516 sma
Jumlah = 12,0954 sma
Ternyata ada perbedaan antara massa inti karbon (11,9967 sma) dengan jumlah massa 6 proton ditambah massa 6 neutron. Selisih ini disebut defek massa (Δm)
Molekul : gabungan antara dua atom atau lebih yang terikat cukup kuat untuk bertindak sebagai sebuah partikel tunggal.
Unsur-unsur selain gas mulia tidak memiliki konfigurasi electron yang stabil. Maka mereka cenderung bergabung dengan atom sejenis atau tidak sejenis untuk membentuk molekul
Dengan kata lain terjadi gaya tarik-menarik antar atom
a. Ikatan kovalen
Ikatan antara dua atom yang berdasarkan pada pemakaian bersama sepasang electron.
Pasangan electron sekutu dalam ikatan kovalen selalu berpasangan spin.
Contoh :
Dalam molekul O2 terdapat 2 ikatan kovalen → O=O
Artinya :
H
|
H2O → O – H
Atom O bisa mengikat 2 unsur
Di dalam molekul N2 terdapat 3 ikatan kovalen → N N
Artinya :
H
|
NH3 → N – H
|
H
Atom N bisa mengikat 3 unsur
b. Ikatan ionik
Gaya tarik menarik antara dua muatan listrik yang berbeda jenis.
Ikatan ini biasa terjadi antara atom yang mudah melepas electron dan yang menerima electron.
Contoh :
HCl → didalam HCl terjadi ikatan antara ion H+ dan ion Cl– .( Tetapi bukan ikatan antara atom H dan atom Cl)
2. ZAT PADAT
a. Ikatan Zat Padat
Ikatan-ikatan kovalen yang mengikat sejumlah atom untuk bersatu dalam sebuah molekul dapat juga mengikat sejumlah tak terbatas atom-atom untuk membentuk zat padat.
Zat padat kristal : zat padat yang susunan atom-atom atau molekul-molekulnya memiliki keteraturan pada jarak panjang dan periodic (berulang)
Struktur B2O3
= oksigen
= boron
Zat padat amorf : zat padat yang susunan atom-atom atau molekul-molekulnya hanya memiliki keteraturan pada jarak pendek.
Struktur B2O3
= oksigen
= boron
Ikatan pada zat padat :
Tipe Ikatan kovalen Ikatan ion Ikatan logam Ikatan Van der Walls
Sifat-sifat Sangat keras, titik lebur tinggi, larut dalam sangat sedikit cairan, transparan terhadap cahaya tampak Keras, titik lebur tinggi, mungkin larut dalam cairan polar seperti air Berkilau, dapat menghantarkan kalor dan listrik dengan baik Lunak, titik lebur dan titik didih rendah, dapat larut dalam cairan kovalen
Mekanisme Pemakaian bersama electron (patungan electron) Gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif dan ion negatif Gaya tarik-menarik elektrostatik antara ion positif logam dengan awan elektron Gaya Van der Walls akibat muatan yang tidak simetris.
contoh Intan, Carbon (C) Kristal NaCl Logam Na Gas metana , CH4
b. Struktur Kristal Zat Padat
Selain ditentukan oleh jenis atom pembentuknya, struktur kristal dari atom-atomnya. Kristal intan dan arang (grafit) sama-sama terbentuk dari karbon. Namun intan sangat keras berbeda dengan arang yang mudah patah. Perbedaan ini disebabkan oleh penyusunan struktur atom-atom karbonnya.
c. Difraksi Sinar-X
Difraktometer sinar-x adalah alat untuk menyelidiki struktur sebuah kristal.
Persamaan Bragg :
dengan :
n = 1, 2, 3, …
n adalah orde spectra atau orde difraksi (n = 1 berarti orde ke-satu, n = 2 orde kedua, dst)
d. Pita Valensi
Pita energi terakhir yang terisi penuh oleh electron-elektron
e. Pita konduksi
Pita energi di atas pita valensi yang kosong atau terisi sebagian oleh elektronelektron.
f. Pita terlarang
Pita energi diantara pita valensi dan pita konduksi dimana electron-elektron tidak diperbolehkan berada didalam pia energi ini
a. Konduktor
Memiliki pita energi terluar yang tidak terisi penuh. Ia memiliki electron-elektron bebas pada pita konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan
b. Isolator
Memiliki pita valensi yang penuh dan pita konduksi yang kosong, sehingga electron tidak mudah bergerak
c. Semikonduktor
Kondisinya sama dengan isolator, akan tetapi celah energinya cukup kecil. Sehingga dengan tambahan energi, electron akan dapat loncat dari pita valensi ke pita konduksi.
1) semikonduktor intrinsic (murni)
contohnya berbahan Silicon (Si) dan Germanium (Ge)
2) semikonduktor ekstrinsik
(i) Tipe-n
Si yang dikotori oleh atom yang memiliki 5 elektron terluar seperti Arsen (As).
Elekron ekstra dari As akan berada pada celah energi tepat dibawah pita konduksi.
As disini disebut atom donor
Pita Energi
INTRINSIK EKSTRINSIK
Pita konduksi Pita konduksi
Pita valensi Pita valensi
(ii) Tipe-p
Si yang dikotori oleh atom yang memiliki 3 elektron terluar seperti Galium (Ga).
Hole (pembawa muatan positif) ekstra dari Ga akan berada pada celah energi tepat di atas pita valensi..
Ga disini disebut atom akseptor
Pita Energi
INTRINSIK EKSTRINSIK (tipe-p)
Pita konduksi Pita konduksi
Pita valensi Pita valensi
Electron-elektron dalam sebuah atom (atom tunggal) hanya diperbolehkan menempati tingkat-tingkat energi tertentu.
3. KOMPONEN SEMIKONDUKTOR
Dioda & Transistor adalah bahan semikonduktor
a. Dioda
Dioda menggunakan sambungan semikonduktor tipe-p dengan tipe-n
Simbol dioda
Dalam keadaan normal hanya dapat dialiri arus sesuai dengan arah panahnya
b. Transistor
Transistor memiliki dua sambungan semikonduktor yang dihubungkan secara seri yaitu transistor n-p-n dan p-n-p
Bagian-bagian transistor : Basis (B), Kolektor (C), dan Emitor (E)
Transistor dapat digunakan sebagai penguat tegangan , penguat arus, atau penguat daya.
Agar dapat bekerja transistor harus diberi tegangan bias yang sesuai
Persamaan didalam transistor
iE = arus emiter
iB = arus basis
ic = arus kolektor
Persamaan penguat arus dc :
RADIOAKTIVITAS
1. Gaya Tarik Inti
Didalam inti atom terdapat proton dan neutron.
Karbon memiliki 6 proton (bermuatan positif) dan 7 neutron (tidak bermuatan)
Gaya ikat inti lebih kuat (100 kali) daripada gaya elektrostatis atau gaya Coulomb
Namun jangkauannya terbatas, sekitar 10-15 m
Jadi, yang menyebabkan suatu proton dengan proton yang lain didalam inti atom tidak saling tolak-menolak adalah Gaya Ikat Inti ini.
Gaya elektrostatis bekerja diantara partikel-partikel bermuatan
Gaya ikat inti bekerja diantara di antara partikel-partikel penyusun inti yang tidak bergantung pada jenis muatannya.
Gaya ikat inti dapat berupa gaya tarik menarik antara proton dengan proton, neutron dengan neutron atau proton dengan neutron
2. Defek massa dan energi ikat inti
Massa sebuah inti selalu lebih kecil daripada massa penyusunnya.
Misalnya :
Massa inti karbon = 11,9967 sma
Karbon memiliki 6 proton dan 6 neutron :
Massa 6 proton = 6 x 1,0073 sma = 6,0438 sma
Massa 6 neutron = 6 x 1,0073 sma = 6,0516 sma
Jumlah = 12,0954 sma
Ternyata ada perbedaan antara massa inti karbon (11,9967 sma) dengan jumlah massa 6 proton ditambah massa 6 neutron. Selisih ini disebut defek massa (Δm)