Struktur Kristal

Bilangan koordinasi
Pada sebuah padatan, tiap atom dikelilingi oleh sejumlah atom lain. Banyaknya atom yang mengelilingi atom tertentu disebut bilangan koordinasi. Misalkan pada padatan TiO2, bilangan koordinasi Ti = 6 sedangkan O = 3. Artinya tiap atom Ti akan dikelilingi oleh 6 atom O, sedangkan tiap atom O akan dikelilingi oleh 3 atom Ti.
Pada padatan AxBy, bilangan koordinasi (BK) dari A dan B berada dalam rasio y:x. Misalnya pada padatan Contohnya pada TiO2, perbandingan BK Ti:O = 6:3 = 2:1. Contoh lain adalah SiO2 (BK Si = 4, BK O = 2) dan CaF2 (BK Ca = 8, BK F = 4).
Untuk senyawa AxByCz dimana A dan B adalah kation yang terkoordinasi hanya pada anion C berlaku: x(BK A) + y(BK B) = z(BK C). Misal pada Perovskite, CaTiO3 mengandung oktahedral Ti4+ (BK Ti = 6) dan koordinasi 12 dari Ca2+, sehingga berlaku: 6.1 + 12.1 = 3. BK O, maka BK O = 6. Pada struktur sebenarnya oksigen terkoordinasi oleh 2 ion Ti4+ dan 4 ion Ca2+.
Pada material molekular, bilangan koordinasi absolut dikontrol oleh valensi. Kecuali jika terjadi ikatan ganda atau ikatan parsial, jumlah ikatan suatu atom pada suatu molekul sama dengan bilangan koordinasi. Misalkan pada asam lemak C18H37COOH, maka BK atom C = 4 karena valensi dari C adalah 4.
Pada material non-molekular (misal padatan ionik), valensi dari atom atau ion tidak mempunyai pengaruh langsung terhadap bilangan koordinasi dan struktur molekul. Senyawa LiF, MgO, ScN, TiC, semuanya mempunyai rumus umum AB dan mempunyai struktur kristal yang sama dengan NaCl. BKnya adalah 6:6 akan tetapi valensi atom naik dari satu pada LiF sampai empat pada TiC dan tipe ikatan bervariasi dari ionik pada LiF sampai kovalen pada TiC.
Ikatan ionik dan kovalen
Suatu padatan kristal dapat terbentuk dari ikatan ionik maupun ikatan kovalen. Ikatan ionik terjadi pada padatan yang mengandung ion-ion bermuatan positif dan negatif. Ikatan ionik cenderung mempunyai struktur dengan simetri yang tinggi dan BK sebesar mungkin. BK ikatan kovalen biasanya lebih kecil dari ikatan ionik pada ukuran atom sama.
Tipe ikatan berkaitan dengan posisi pada sistem periodik dan keelektronegatifan. Alkali dan alkali tanah biasanya berstruktur ionik, khususnya bila berikatan dengan anion berukuran kecil dengan keelektronegatifan tinggi seperti O2- dan F-.
Ikatan kovalen terjadi terutama pada (a) atom kecil dengan valensi tinggi dimana pada keadaan kation akan mempolarisasi sangat kuat seperti B3+, Si4+, P5+, S6+, dll dengan (b) atom besar dengan keadaan anion terpolarisasi sangat kuat seperti I- dan S2-.
Ion dan Jari-Jari Ion
Ukuran relatif dari atom pada senyawa mempunyai pengaruh yang besar terhadap struktur yang diadopsi terutama untuk struktur ionik. Pada sistem periodik berlaku aturan-aturan sebagai berikut:
• Untuk unsur blok s dan p dalam satu golongan, jari-jari naik dengan kenaikan bilangan atom
• Untuk kation isoelektronik, jari-jari turun dengan kenaikan muatan
• Untuk unsur yang sama, jari-jari turun dengan kenaikan bilangan oksidasi
• Untuk unsur yang sama, jari-jari kation naik dengan kenaikan BK
• Sepanjang deret lantanida, ion dengan muatan yang sama, kenaikan bilangan atom menyebabkan penurunan ukuran karena orbital d kurang efektif dalam perisai. Efek yang sama terjadi pada deret ion logam transisi
• Jari-jari ion logam transisi lebih kecil daripada golongan utama
• Pasangan unsur menempati posisi diagonal pada tabel periodik mempunyai ukuran ionik yang sama
Struktur Ionik- Prinsip Umum
Senyawa ionik mempunyai kecenderungan membentuk struktur dengan simetri tinggi dan volume maksimal. Elektronetralitas lokal berlaku pada senyawa ionik, artinya sejumlah muatan positif akan dinetralkan oleh muatan negatif yang sama sehingga muatan total adalan nol. Ion pada senyawa ionik adalah bola bermuatan, elastik dan dapat terpolarisasi. Gaya tarik antar ion mematuhi hukum coulomb untuk dua ion bermuatan Z+ dan Z- yang terpisah dengan jarak r.
Aturan Rasio Radius
Aturan rasio radius menunjukan bahwa struktur yang diadopsi oleh senyawa ionik bergantung pada ukuran relatif dari ion-ionnya. Misalnya apabila suatu senyawa ionik dengan r+/r- = 0,414 maka mempunyai struktur NaCl.
Energi Kisi Kristal Ionik
Energi kisi kristal didefinisikan sebagai energi potensial total dari penataan muatan di dalam struktur kristal. Energi kisi berasal dari energi ikat antara ion tak sejenis, energi tolak antar ion sejenis serta energi tolakan jarak pendek karena overlap dari awan elektron.
Persamaan Kapustinskii
Persamaan Kapustinskii digunakan untuk menghitung energi kisi dari senyawa ionik hipotetik tak diketahui.
Siklus Born- Haber dan Perhitungan Termokimia
Dari hukum Hess maka siklus Born- Haber mempunyai persamaan:Hf = S+D/2+IP+EA+U
Stabilitas Senyawa Hipotetik dan Senyawa Nyata
Pembentukan dan stabilitas senyawa dengan keadaan valensi lebih rendah daripada normalnya menguntungkan apabila (i) potensial ionisasi kedua dan seterusnya dari logam sangat besar (ii) energi kisi dari senyawa dengan logam pada tingkat oksidasi normal berkurang.

0 komentar:

Poskan Komentar