Bab 2 Struktur Atom dan Ikatan antar Atom

Atom terdiri dari inti atom yang terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron, serta dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatih. Elektron mengorbit pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit atom yaitu lintasan dimana elektron dalam keadaan stasioner (tidak memancarkan energi). Semakin jauh elektron dari inti atom, maka semakin besar energi yang dimiliki elektron pada lintasan tersebut untuk kestabilannya. Elektron juga dapat berpindah posisi dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah dan sebaliknya dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi, dengan pelepasan atau penyerapan energi.           

            Menurut model atom Bohr, kulit elektron diberi simbol, kulit yang pertama (paling dekat inti) diberi simbol K), Kulit ke-2 diberi simbol L, kulit ke-3 diberi simbol M, dan seterusnya. Letak dari sebuah elektron juga dapat diketahui melalui bilangan kuantumnya. Bilangan kuantum tersebut dilambangka dengan huruf n, l, m, dan s. Menurut prinsip larangan paui, tidak ada dua elektron dalam satu atom yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.

            Sistem periodik unsur merupakan suatu cara untuk menyusun unsur-unsur berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat-sifat unsur. Sistem periodik unsur dapat digunakan untuk meramalkan sifat-sifat unsur yang belum ditemukan, namun diyakini ada. Dalam sistem periodik unsur satu baris horizontal menyatakan bahwa unsur-unsur didalamnya mempunyai periode yang sama, dan satu baris vertikal dalam sistem periodik unsur menyatakan unsur segolongan, yang berarti memiliki jumlah elektron valensi yang sama. Golongan-golongan tersebut dikelompokan menjadi golongan utama (IA – VIIA), golongan transisi (IB – VIIIB), dan golongan lantanida – Aktinida.

            Ikatan antar atom dikelasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu jenis ikatan primer (ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam) serta jenis ikatan sekunder (ikatan Van der Waals, dan ikatan hidrogen).

            Ikatan ion terjadi karena ada perpindahan elektron dari atom elektropositif ke atom elektronegatif antara unsur logam dengan unsur nonlogam. Jenis ikartan atom ini dapat ditemukan di material keramik (Al2O3, SiO2, SiC dll).

            Ikatan kovalen adalah ikatan antara atom unsur nonlogam dengan atom unsur nonlogam lainnya dengan pemakaian bersama pasangan elektron yang berikatan. Material yang memiliki ikatan kovalen adalah polimer dan beberapa material keramik (PE,nion,PVC,PC dll).

            Ikatan logam adalah ikatan antara ion logam satu dengan ion logam lain dengan bantuan elektron sebagau pengikat ion-ion positif logam. Material logam terbentuk dari ikatan logam (besi, alumunium, tembaga, emas dll).

            Ikatan Van der Waals adalah ikatan yang terjadi kaibat adanya gabungan gaya london (gaya dispersi) dan gaya tarik antar dipol. Contohnya:gas mulia, H2, CH4, aseton dll.

            Ikatan hidrogen terjadi karena adanya ikatan yang kuat antara atom H dengan atom O, F, atau N molekul tetangganya pada molekul yang sejenis. Contoh: HF, H2O, NH3 dll.

Bab 1 Pengantar Material Teknik

Pada dasarnya, material tidak dapat dipisahkan dikehidupan dan budaya manusia. Mulai dari sarana transportasi, perumahan, pakaian, sarana komunikasi, produksi makanan dll, dibangun dari satu atau beberapa material. Material-material ini juga telah mengalami perkembangan sifat, dimulai dari zaman batu, zaman tembaga, sampai ke zaman besi.          

Material teknik adalah disiplin ilmu teknik bahan, terutama membahas dan mempelajari dasar-dasar ilmu terapan bahan yang dipergunakan untuk memberikan informasi dan petunjuk untuk digunakan pada suatu proses produksi.

Empat komponen dari disiplin ilmu material teknik saling memiliki hubungan dan saling mempengaruhi. Komponen-komponen tersebut secara berurutan adalah proses produksi, struktur material, sifat material, dan kinerja atau kegunaan dari material. Kinerja dari suatu material tersebut dipengaruhi dari sifat yang dimilikinya, dimana sifat itu akan mempengaruhi dari strukturnya. Selanjutnya struktur itulah yang akan menentukan bagaimana material itu diproses.

            Sebenarnya semua sifat material yang penting dapat dikelompokan menjadi enam kategori yang berbeda, dimana masing-masing kelompok sifat material tersebut memiliki perbedaan dalam penerapannya. Kelompok sifat material itu diantaranya adalah sifat mekanik (kekuatan, keelastisitasan,dll), sifat listrik (konduktifitas listrik), sifat optik (indeks bias), sifat magnetik (bidang magnetik), sifat panas (konduktifitas panas), dan sifat deterioratif (buruk).

            Salah satu aspek dari disiplin ilmu material teknik adalah mencari hubungan yang ada antara struktur dan sifat material. Berdasarkan struktur kita tahu bagaimana beberapa bahan pembentuk dasar dari material sudah teratur. Dalam hal dimensi, elemen struktur terdiri dari subatom, atom, mikroskopis (sel satuan), dan makroskopis (butir).

Proses produksi dari suatu material diantaranya casting (cor), Machine (pemesinan), Forming (Pemberian mika), Joining (penyambungan), teknologi bubuk (powder technology), dan pemanasan (heat treatment)

            Tiga  kriteria penting dalam pemilihan dari material adalah kondisi dari material, kekurangan dari sifat material, dan biaya dari pembuatannya.

Berdasarkan sifat kimia dan struktur atomnya, material dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok umum; yaitu logam, keramik (gabungan dari elemen logam dengan elemen non logam), dan polimer (gabungan dari karbon, hidrogen, dan elemen nonlogam lainnya). Ditambah komposit sebagai material dari gabungan lebih dari dua jenis material yang berbeda.

Kelompok lain dari material adalah kelompok material yang telah maju/modern (advanced materials) dengan mengaplikasikan teknologi yang tinggi. Kelompok material itu diantaranya adalah semikonduktor (memiliki konduktifitas listrik menengah diantara konduktor dan isolator), biomaterial (Tidak memengaruhi jaringan tubuh), material cerdas (dapat merespon pergantian lingkungan), dan nanometer (beberapa diantaranya berukuran .atom atau molekul).