tugas dwinta BAHAN KOSTRUKSI KIMIA.docx
-
Upload
dwinta-rara-dyota-srawana -
Category
Documents
-
view
32 -
download
6
Transcript of tugas dwinta BAHAN KOSTRUKSI KIMIA.docx
BAHAN KOSTRUKSI KIMIA
Soal bab I dan bab II
Oleh:
Dwinta Rara Dyota Srawana
03031181320078
DOSEN PENGASUH:
Ir. Faisol Asip
Fakultas Teknik
Teknik Kimia
Universitas Sriwijaya
Bahan Kostruksi Kimia
Bahan merupakan bagian dari alam semesta, akan tetapi secara lebih
terperinci pengertian dari bahan adalah benda yang dengan sifat-sifatnya yang
khas dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan dan produk. Termasuk di
dalamnya logam, keramik, semi konduktor, polimer (plastic), gelas, dielektrik,
kayu, pasir, batu dan berbagai komposit.
Perancangan pabrik untuk industri kimia sudah barang tentu harus
memperhatikan berbagai macam pertimbangan. Hal semacam ini dilakukan dalam
rangka untuk mengefektifkan dan mengefesienkan pengunaan bahan konstruksi
kimia tersebut. Kita sudah pahami bersama bahwa seorang sarjana teknik kimia
harus mengedepankan aspek ekonomi dalam setiap rancangan yang mereka buat.
Menjadi satu keharusan bagi kita untuk mengetahui sifat-sifat dari bahan itu
sendiri. Ketika kita mengenali sifat bahan yang kita gunakan maka sudah tentu
penggunaan yang nanti kita lakukan akan menjadi efektif karena kita telah
mengetahui kekurangan dan kelebihan bahan yang kita pergunakan.
Dalam menentukan pilihan, perancang harus memperhatikan sifat-sifat
seperti: kekuatan, konduktivitas(listrik), daya hantar panas, berat jenis dan
sebaginya. Selanjutnya seseorang harus memperhatikan sifat bahan selama proses
pembentukannya dan perilaku selama penggunaannya (dalam bentuk, mesin,
stabilitas listrik, ketahanan kimia,dan sifat radiasi merupakn factor yang penting),
demikian pula masalah biaya dan penggadaan.
Struktur intern bahan mencakup atom-atom dansusunannya di dalam
kristal, molekul atau struktur mikro. Tenaga teknik harus memahami sifat-sifat
bahan bila akan menghasilkan atau menggunakan bahan tersebut.
Bahan perlu diproses untuk memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan
dalam desain produk. Proses pembentukan paling sederhana adalah merubah
bentuk melalui pemotongan denganmesin atau penempaan. Dengan sendirinya
sifat-sifat sangat menentukan proses pembentukannya. Bahan yang sangat keras
akan merusak mata pahat pemotong danbahan yang lunak seperti timbal akan sulit
digergaji.
Kriteria Pemilihan Bahan Konstruksi kimia
a. Biaya
Pemilihan material atau bahan (material selection) pada berbagai peralatan
di industri kimia adalah salah satu aspek yang penting, karena dengan pemilihan
material tepat akan dapat meningkatkan penggunaan (long service) dari peralatan
yang bersangkutan, yang akan berpengaruh terhadap cost (atau biaya) konstruksi
peralatan proses tersebut serta biaya maintanance.
1. Pengendaliaan Biaya Produksi
Pengendalian biaya produksi dilakukan untuk mengetahui berapa
beasrnya volume penjualan yang menghasilkan keuntungan, kerugian atau
hanya cukup untuk menutup biaya total yang telah dikeluarkan
perusahaan.
Dengan meneliti lebih cermat biaya-biaya apa saja yang
dibutuhkan dalam proses produksi maka dapat dianalisa berapa volume
penjualan yang terjual di perusahaan tersebut berserta pendapatan yang
diperoleh dari hasil penjualan tersebut.
Cara yang digunakan untuk menganalisis seluruh biaya yang
diperlukan dan berapa pendapatan yang diterima perusahaan beserta hasil
keuntungan yang diperoleh perusahaan dapat dipakai rumus sebagai
berikut:
Keterangan :
BEP : Jumlah unit yang dihasilkan (hasil pendapatan perusahaan hanya cukup
untuk menutup biaya keseluruhan)
FC : Biaya tetap (Fixed Cost)
V : Variabel Cost (Biaya Variabel)
Biaya tetap adalah biaya yang besar kecilnya tisdak terpengaruh oleh
jumlah barang yang diproduksikan dan dapat berubah persatuan dalam batas range
tertentu. Contoh: Gaji tenaga kerja, biaya pemeliharaan gedung, depresiasi, bunga,
sewa dan lain-lain.
Biaya Vareiabel adalah biaya yang besar kecilnya tergantung oleh jumlah
barang yang diproduksikan perusahaan, secara keseluruhan jumlah totalnya
berubah tetapi per satuan unitny tetap. Contoh: biaya bahan baku, biaya tenaga
kerja langsung, biaya bahan penolong dan sebagainya.
b. Ketersediaan
Ketersediaan dari bahan kostruksi sangatlah penting, karena jika termasuk
bahan langka maka akan meningkatkan biaya, diharapkan bahan konstruksi yang
dipilih adalah bahan yang melimpah ruah di alam dan dalam proses produksinya
menjadi bahan siap pakai juga mudah.
Pada prinsipnya, bahan yang digunakan untuk konstruksi adalah bahan-
bahan yang memiliki kinerja yang memadai dipandang dari sudut kemampuan
mekanikanya. Material (bahan) yang umum digunakan untuk itu adalah beton dan
besi/baja serta kayu dengan berbagai ragam jenisnya, baik secara sendiri-sendiri
atau merupakan paduan dari beberapa jenis material dasar, tergantung dari
maksud penggunaan dan atau perilaku masing-masing bahan. Balok-balok kayu
atau profil-profil baja dapat digunakan secara individual, misalnya untuk kuda-
kuda dengan ukuran dan bentuk geometri tertentu. Jika kuda-kuda akan dibuat
dari beton, maka biasanya harus dipadukan dengan baja-baja tulangan mengingat
kelemahan beton pada kuat tariknya (jauh lebih kecil dari pada kuat desaknya)
dan dikarenakan besar kemungkinan ada bagian dari kuda-kuda tersebut yang
harus mengalami/menahan tarikan.
Beton sendiri adalah bahan hasil paduan beberapa material dasar, masing-
masing material memiliki karakter sendiri-sendiri, yang dicampur dan diolah
sedemikian rupa menjadi satu kesatuan bahan paduan. Memilih jenis dan
menetapkan proporsi masing-masing material dalam satu adonan beton adalah
persoalan tersendiri, terlebih lagi sebagian material tersebut adalah bahan alami
yang tentu saja, meskipun sejenis, karakternya akan berbeda tergantung kondisi
lingkungan alam dari mana material tadi diambil. Persoalan lain adalah
berbedanya pengetahuan dan kemampuan, metode dan alat yang digunakan
membuat adukan beton dari satu daerah dengan daerah lainnya. Keragaman
kualitas akan lebih banyak muncul pada pembuatan beton, mengingat begitu
banyak unsur yang akan mempengaruhinya, terutama beton yang dibuat bukan
dengan cara pabrikasi. Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan tentang
karakteristik masing-masing material dan adanya suatu acuan atau pedoman
dalam proses pembuatan beton untuk meminimalkan munculnya penyimpangan-
penyimpangan hasil olahan beton dari yang seharusnya/direncanakan.
Untuk besi dan baja, meskipun merupakan hasil pabrikasi yang kualitas dan
karakterisitiknya dapat diatur oleh pabrikan, banyaknya ragam produk dan
kualitas yang dikeluarkan oleh pabrik menuntut pengguna untuk setidaknya
mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan kesesuaian antara kebutuhan dan jenis
serta kualitas besi dan baja yang ada. Di sisi lain, pengetahuan tentang
karakteristik produk ini dalam berbagai ragam kualitasnya diperlukan.
Ketersediaan bahan baku pakan merupakan salah satu faktor penting bagi
industri pakan ternak dalam menjaga kualitas, kuantitas dan kesinambungan
pakan. Bahanbaku pakan yang sebagian besar mempunyai sifat musiman,
ketersediaannyasering berfluktuasi. Dilain pihak industri pakan ternak cenderung
membutuhkan bahan baku dalam jumlah tetap. Mengingat industri pakan ternak
memiliki potensi strategis dalam pembangunan usaha peternakan, perkembangan
industri pakan harus didukung dengan pengadaan bahan baku yang tepat waktu,
tempat, bentuk, jumlah dan harga. Dengan demikian ketersediaan bahan baku
sangat menentukan terlaksananya proses produksi secara optimal, sehingga
rencana produksi dapat direalisasikan. Guna mencukupi kebutuhan bahan baku
banyak produsen pakan didalam negeri masih harus mengimpor bahan baku
utama pakan atau mendatangkan dari beberapa daerah dengan biaya yang relatif
tinggi.
Rencana pengadaan bahan baku yang tepat akan mengurangi resiko adanya
kelebihan maupun kekurangan persediaan bahan baku. Persediaan bahan baku
yang melampaui kebutuhan perusahaan, akan mengakibatkan peningkatan biaya
persediaan (biaya pemesanan, biaya penyimpanan, biaya pemeliharaan dan
lainlain) yang harus ditanggung perusahan. Selain itu kelebihan persediaan bahan
baku akan berakibat pada pengurangan modal kerja, karena dialokasikan pada
persediaan bahan baku secara berlebihan.
Selama ini perusahaan telah melakukan perencanaan persediaan bahan
baku pakan, namun perencanaan bahan baku pakan yang dilakukan belum
optimal. Hal ini dapat dilihat dari jumlah pembelian bahan baku pakan pada tahun
2004 dalam jumlah yang besar sedangkan yang di produksi sedikit. Besarnya
pembelian bahan baku pakan tersebut menimbulkan besarnya biaya penyimpanan
akibat dari persediaan di gudang terlalu banyak. Permasalahan lainnya yaitu
perusahaan pernah kesulitan memperoleh bahan baku akibat ketidakmampuan
supplier memenuhi kebutuhan bahan baku perusahaan sehingga terganggunya
proses produksi perusahaan. Permasalahan tersebut mengharuskan perusahaan
untuk mengoptimalkan pembelian bahan baku pakan serta menyusun metode yang
tepat dalam pengendalian persediaan bahan baku, sehingga diharapkan
perusahaan dapat meminimumkan biaya pengadaan dan pengendalian persediaan bahan
baku.
c. Sifat-sifat Umum Bahan
1. Sifat Mekanik Bahan
Sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik
menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan
tersebut) untuk menerima beban / gaya / energi tanpa menimbulkan kerusakan
pada bahan atau komponen tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunya sifat
mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah
untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan.
Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai bahan dasar pemilihan bahan.
Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik, dimana baja memenuhi syarat
untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang kurang
baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan sifat yang kurang tahan
terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan atau galvanising, dan
cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti selain kuat juga harus
tahan korosi, tetapi cukup mencari bahan yang syarat pada sifat mekaniknya
sudah terpenuhi namun sifat kimianya kurang terpenuhi. Berikut adalah beberapa
sifat mekanik yang penting untuk diketahui:
Kekuatan (strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima
tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa
macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh
kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan
lengkung.
Kekerasan (hardness), dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatu
bahan untuk tahan terhadap penggoresan, pengikisan (abrasi), identasi atau
penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan
juga mempunya korelasi dengan kekuatan.
Kekenyalan (elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima
tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen
setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu benda mengalami tegangan maka akan
terjadi perubahan bentuk. Apabila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati
batas tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya bersifat sementara,
perubahan bentuk tersebut akan hilang bersama dengan hilangnya tegangan yang
diberikan. Akan tetapi apabila tegangan yang bekerja telah melewati batas
kemampuannya, maka sebagian dari perubahan bentuk tersebut akan tetap ada
walaupun tegangan yang diberikan telah dihilangkan. Kekenyalan juga
menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk elastis yang dapat terjadi sebelum
perubahan bentuk yang permanen mulai terjadi, atau dapat dikatakan dengan kata
lain adalah kekenyalan menyatakan kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk
dan ukuran semula setelah menerima bebang yang menimbulkan deformasi.
Kekakuan (stiffness), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima
tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi)
atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.
Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami
sejumlah deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya
kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses dengan
berbagai macam pembentukan seperti forging, rolling, extruding dan lain
sebagainya. Sifat ini juga sering disebut sebagai keuletan (ductility). Bahan yang
mampu mengalami deformasi plastik cukup besar dikatakan sebagai bahan yang
memiliki keuletan tinggi, bahan yang ulet (ductile). Sebaliknya bahan yang tidak
menunjukkan terjadinya deformasi plastik dikatakan sebagai bahan yang
mempunyai keuletan rendah atau getas (brittle).
Ketangguhan (toughness), menyatakan kemampuan bahan untuk
menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat
dikatakan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan
suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat ini dipengaruhi oleh banyak
faktor, sehingga sifat ini sulit diukur.
Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila
menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh
dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi
pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan
merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena
sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.
Creep atau bahasa lainnya merambat atau merangkak, merupakan
kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya
berubah sesuai dengan fungsi waktu, pada saat bahan atau komponen tersebut tadi
menerima beban yang besarnya relatif tetap.
Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara
pembebanannya, yaitu:
a. Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang
besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan yang lambat.
b. Sifat mekanik dinamis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban dinamis yang
besar berubah – ubah, atau dapat juga dikatakan mengejut.
Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda terhadap
cara pembebanan yang berbeda.
2. Sifat Thermal Bahan
Sifat termal bahan adalah perubahan sifat yang berkaitan dengan suhu.
Sifat termal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
a. Kandungan uap air apabila suatu benda berpori diisi air, maka akan
berpengaruh terhadap konduktifitas termal. Konduktifitas termal yang rendah
pada bahan insulasi adalah selaras dengan kandungan udara dalam bahan tersebut.
b. Pengaruh suhu terhadap konduktifitas termal suatu bahan adalah kecil, namun
secara umum dapat dikatakan bahwa konduktifitas termal akan meningkat apabila
suhu meningkat.
c. Konduktifitas termal berbeda pengaruh terhadap kepadatan, apabila pori-pori
bahan semakin banyak maka konduktifitas termal rendah. Perbedaan konduktifitas
termal bahan dengan kepadatan yang sama akan tergantung pada perbedaan
struktur yang meliputi ukuran, distribusi, hubungan pori / lubang.
Sifat termal bahan dikaitkan dengan perpindahan kalor. Perpindahan kalor
ada 2 jenis, yaitu
1. Keadaan tetap (steady heat flow).
2. Keadaan berubah (transien heat flow).
3. Sifat Elektrik Bahan
Berdasarkan sifat listriknya, material/bahan dikelompokkan menjadi 3 sebagai berikut:
Konduktif – jika resistansinya < 105 ohm
Disini elektron mudah bergerak atau mengalir, jadi netralisasi dapat dilakukan dengan mudah dengan cara grounding.
Contoh : logam dan tubuh manusia
Insulatif – jika resistansinya > 1011 ohm
Elektron bisa dikatakan tak dapat bergerak, jadi netralisasi hanya mungkin dilakukan dengan ionisasi.
Contoh : plastik dan karet
Dari pengukuran tribocharging, kita bisa menentukan apakah muatan listrik mudah ditimbulkan pada bahan tersebut – jika tidak mudah membangkitkan muatan (atau muatan yang dihasilkan cukup rendah), maka bahan itu dapat dikatakan sebagai anti-statik
Statik disipatif – resistansi di antara 105 sampai 1011 ohm
Disini, elektron dapat bergerak tetapi lambat, jadi perlu diketahui parameter decay time. Untuk mengetahui berapa cepat grounding dapat menetralisasi muatan. Pengukuran tribocharging juga perlu dilakukan untuk mengetahui apakah bahan tersebut anti-statik atau tidak.
Umumnya bahan yang masuk kategori statik disipatif adalah bahan buatan, artinya memang khusus dibuat untuk mempunyai resistansi tertentu, misalnya bahan dasarnya adalah insulatif tapi diberi tambahan karbon dalam kadar tertentu untuk membuatnya bersifat statik disipatif. Jika kadarnya berlebih, bahan juga bisa bersifat konduktif.
Untuk mengukur nilai resistansi bahan, kita gunakan MegaOhmmeter (atau Surface Resistance Meter) – ini semacam multimeter biasa tetapi dengan jangkauan pengukuran sampai 100 G Ohm atau lebih. Kita juga dapat menggunakan electrometer (misalnya Electrostatic Voltmeter/ Fieldmeter) untuk mengukur muatan listrik dari proses tribocharging dan dengan bantuan stopwatch, kita pun dapat mengukur decay time secara kualitatif. Untuk hasil yang lebih akurat, kita perlu menggunakan Charged Plate Monitor.
Jadi, jika adanya muatan listrik statik menimbulkan masalah, maka salah satu solusinya adalah dengan menetralkan mutan listrik bersangkutan. Cara efektif untuk menetralkan muatan listrik dilakukan berdasarkan sifat listrik material/bahan.Pada dasarnya netralisasi muatan dapat dilakukan dua cara, yaitu grounding dan ionisasi dengan ionizer. Grounding dilakukan jika elektron dapat bergerak atau mengalir dalam bahan bersangkutan, yaitu dengan menghubungkan bahan tersebut ke tanah/bumi atau bagian ground dari kabel listrik karena tanah/bumi adalah reservoar muatan (sumber muatan yang tak-terhingga). Sebaliknya, untuk bahan yang tak dapat mengalirkan muatan, maka tidak ada jalan lain untuk menetralkan muatan kecuali memberikan muatan yang berlawanan dari udara. Sebetulnya udara mengandung sejumlah molekual uap air yang dapat menetralkan permukaan suatu benda, tapi netralisasi secara alami ini
akan berlangsung sangat lama. Untuk mempercepat proses netralisasi, maka digunakan alat/peralatan yang disebut Ionizer. Ionizer dirancang untuk menghasilkan sejumlah besar ion positif maupun negatif dan ion-ion tersebut diarahkan ke permukaan benda yang akan dinetralisasi. Selain itu, netralisasi juga dapat dilakukan dengan membasahi permukaan bahan bersangkutan dengan air biasa (bukan DI water) atau larutan yang mengandung air seperti IsoPropyl Alcohol (IPA).
Material Teknik
Material teknik menyangkut sifat bahan dan aplikasinya dimana dibahas mengenai hubungan antara struktur bahan dan sifatnya, juga proses dan fabrikasi, serta analisis biaya atau keuntungan dalam produksi.
E. Sifat-sifat Bahan dan Material penting
Klasifikasi Material
Berdasarkan sumbernya material dibagi atas dua macam :
Material Organik
Material organik adalah material yang bersumber dari alam berupa makhluk hidup
dan dapat dimanfaatkan langsung tanpa melalui proses. Contoh : kayu, karet alam,
dan batu bara.
Material Anorganik
Material anorganik adalah material yang bersumber dari alam selain makhluk
hidup dan untuk mendapatkannya harus diproses terlebih dahulu.
Material anorganik dibedakan atas 2 macam yaitu :
Logam
Logam adalah material yang mempunyai daya hantar listrik yang tinggi dengan
sifat konduktor yang baik dan tahan terhadap temperatur tinggi, mempunyai titik
didih tinggi, keras, mengkilap, tidak tembus cahaya, dan dapat dideformasi.
Logam terdiri dari :
Ferro
Logam ferro adalah logam dengan unsur penyusun utamanya adalah Fe (besi).
Logam ferro terbagi menjadi :
1) Baja
Baja merupakan logam dengan unsur penyusun utamanya adalah Fe (besi) dan C
(karbon) dengan kadar karbon antara 0,02 % sampai 2,1 %. Baja ini terdiri atas :
a) Baja Karbon (Carbon Steel), terdiri dari :
Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel), dengan kadar karbon 0,02 % ≤ C ≤ 0,2
%.
Contoh : plat dan paku.
Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel), dengan kadar karbon 0,2 % < C
≤ 0,5 %.
Contoh : roda gigi dan poros.
Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel), dengan kadar karbon 0,5 % < C ≤ 2,1
%.
Contoh : spiral, dawai, dan cetakan tempa.
b) Baja Paduan (Alloy Steel)
Baja paduan adalah baja yang diperoleh dari pemaduan dua unsur atau lebih untuk
mendapatkan sifat mekanik tertentu yang diinginkan, baja paduan dibagi atas :
Berdasarkan paduan
Baja Paduan Rendah (Low Alloy Steel), kadar paduan ≤ 8%.
Baja Paduan Tinggi (High Alloy Steel), kadar paduan > 8%.
Contoh : baja tahan karat (Stain Less Steel), baja perkakas dan baja tahan gesek,
Berdasarkan kegunaan :
Baja tahan karat
Dengan penambahan Cr
Contoh : Stainless steel
Baja tahan aus
Dengan penambahan Mn
Contoh : Kuku eskavator
Baja tahan temperatur tinggi
Dengan penambahan Mo dan W
Contoh : Sudu turbin
Tool steel
Dengan penambahan Mo dan V
Contoh : Pahat karbida
2) Besi Cor (Cast Iron)
Besi cor merupakan logam dengan unsur penyusunnya adalah Fe dan grafit yang
kadar karbonnya antara 2,1% sampai 6,67%.
Berdasarkan proses pembuatannya besi cor terbagi atas :
a) Besi Cor Putih (White Cast Iron)
Besi cor putih merupakan besi cor yang tidak mempunyai grafit dengan fasa α +
Fe3C. Didapat dengan pendinginan cepat, sehingga banyak mengandung Fe3C.
Hal ini yang menyebabkan besi cor putih bersifat keras dan getas dengan % Si <
1..
b) Besi Cor Kelabu (Gray Cast Iron)
Besi cor kelabu merupakan besi cor dengan bentuk grafit berbentuk serpihan yang
terbentuk dari Fe3C yang terurai, bersifat mampu meredam getaran, dan
mempunyai kekuatan tekan yang tinggi. Pembentukannya sama dengan besi cor
putih, perbedaannya terletak pada laju pendinginan.
Contoh : konstruksi mesin jahit, blok mesin, lampu hias, dan mesin bubut.
Berdasarkan fasa terbagi dua, yaitu :
Besi Cor Kelabu Perapian Putih (Ferritic) berfasa α.
Terbentuk dengan pendinginan lambat.
Besi Cor Kelabu Perapian Hitam (Pearlitic)Berfasa α + Fe3C. Terbentuk dengan
pendinginan normal
c) Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron)
Bentuk grafit bulat, pembuatan dengan cara besi cor dipanaskan kemudian
ditambah Mg (Nokulen) dan akan terbentuk gelembung-gelembung udara yang
nantinya akan diisi oleh karbon dan memiliki keuletan yang tinggi. Bersifat tahan
beban tarik.
Berdasarkan fasanya terbagi dua, yaitu :
Besi Cor Nodular Putih fasa α. (Ferritic)
Terbentuk dengan pendinginan secara lambat.
Besi Cor Nodular Hitam Berfasa α +Fe3C. (Pearlitic)
Terbentuk dengan pendinginan secara cepat.
d) Besi Cor Maliabel (Melleable Cast Iron)
Besi cor yang diperoleh melalui proses tempering yang mempunyai sifat keras
dan getas serta bentuk grafit seperti bongkahan.
Contoh : spare part yang berukuran kecil.
Berdasarkan fasanya terbagi dua, yaitu :
Besi Cor Maliabel Putih berfasa α. (Ferritic)
Terbentuk dengan pendinginan secara lambat.
Besi Cor Maliabel Hitam Berfasa α +Fe3C. (Pearlitic)
Terbentuk dengan pendinginan secara cepat.
Non Ferro
Logam non ferro adalah logam dengan unsur penyusun utamanya selain Fe (besi)
yang dicampur dengan unsur lain.
Contoh : kuningan (Cu + Zn), alumunium, dan brass.
Non Logam
Non logam adalah material dengan titik didih rendah dan bersifat isolator, tidak
tahan temperatur yang tinggi, dan sebagian tembus cahaya. Material non logam
terdiri dari :
Polimer
Polimer merupakan gabungan monomer-monomer yang membentuk rantai
hidrokarbon (C-H) yang panjang yang terdiri dari :
1) Termoplastik
Termoplastik merupakan polimer dengan rantai karbon lurus, tidak tahan
temperatur tinggi, dan berkekuatan rendah.
Contoh : plastik.
2) Termosetting
Termosetting merupakan polimer dengan rantai hidrokarbon bercabang, tahan
terhadap temperatur tinggi, dan mempunyai stabilitas yang tinggi.
Contoh : PVC (Poly Vinyl Chloride) dan melamin.
3) Elastomer
Elastomer merupakan polimer yang mempunyai tingkat elastisitas yang tinggi dan
rantai karbon berbentuk jala.
Contoh : Karet alam.
Komposit
Komposit merupakan perpaduan dua unsur yang terdiri dari matriks dan fiber,
yang masih memiliki sifat aslinya. Fiber sebagai penguat dan matriks sebagai
pengikat.
Berdasarkan matriksnya, komposit terbagi menjadi :
1) Metal Matrics Composite (MMC) dengan logam sebagai matriks.
Contoh : Body pesawat terbang
2) Ceramic Matrics Composite (CMC) dengan keramik sebagai matriks.
Contoh : Tiang bangunan beton
3) Polymer Matrics Composite (PMC) dengan polimer sebagai matriks.
Contoh : Ban
Keramik
Keramik adalah suatu material yang merupakan perpaduan logam dan non logam
yang membentuk sifat baru melalui proses pemanasan. Keramik terbagi atas dua,
yaitu :
1) Keramik Tradisional
Keramik tradisional adalah keramik yang pembuatannya mengalami proses
pemisahan secara tradisional.
Contoh : gerabah dan ubin.
2) Keramik Modern
Keramik modern adalah keramik yang mengalami proses kimia secara modern
untuk mendapatkan properties / sifat yang diinginkan.
Contoh : keramik pada besi dibuat untuk mencegah rugi-rugi panas pada
pencetusan awal pembakaran
SIFAT-SIFAT BAHAN DASAR
Perancangan pabrik untuk industri kimia sudah barang tentu harus
memperhatikan berbagai macam pertimbangan. Hal semacam ini dilakukan dalam
rangka untuk mengefektifkan dan mengefesienkan pengunaan bahan konstruksi
kimia tersebut. Kita sudah pahami bersama bahwa seorang sarjana teknik kimia
harus mengedepankan aspek ekonomidalam setiap rancangan yang mereka buat.
Menjadi satu keharusan bagi kita untuk mengetahui sifat-sifat dari bahan itu
sendiri.
Ketika kita mengenali sifat bahan yang kita gunakan maka sudah barang
tentu penggunaan yang nanti kita lakukan akan menjadi efektif karena kita telah
mengetahui kekurangan dan kelebihan bahan yang kita pergunakan.Dalam
postingan ini kita akan fokus kepada sifat – sifat umum dari bahan. Adapun
mengenai kriteria pemilihan bahan akan dibahas pada postingan berikutnya.
Secara garis besar bahan dapat kita bagi menjadi tiga golongan besar, yaitu :
Logam
Polimer atau plastik
Keramik
Pembagian kelompok besar ini didasarkan oleh perbedaan sifat-sifat bahan konstruksi kimia ini sendiri.
LOGAM
Definisi
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat,
keras, penghantar listrik dan panas, mengkilap dan umumnya mempunyal
titik cair tinggi. Contoh dari logam antara lain, besi, timah putih, tembaga,
emas, nikel.
Selain logam ada yang kita sebut dengan istilah bukan logam (non
metal) dan unsur meteloid (yang menyerupai logam). Contoh dari unsur
yang bukan logam antara lain oksigen, nitrogen, hidrogen,.dan neon.
Meteloid seperti karbon, fosfor, silikon, sulfur adalah unsur-unsur yang
sifatnya menyerupai sifat-sifat logam. Dari 102 unsur kimia yang telah
diketahui, ada 70 unsur yang merupakan logam. Semua unsur-unsur kimia
tersebut terdapat pada permukaan bumi.
Logam dapat dibagi dalam beberapa golongan, sebagai berikut:1. logam
berat : besi, nikel;krom, tembaga, timah putih, timah hitam, seng.
2. logam ringan: aluminium, magnesium, titanium, kalsium, kalium,
natrium, barium.
3. logam mulia: emas, perak, platina (platinium.)
4. logam refraktori (logam tahan api) : wolfram, molibdenum, titanium,
zirkonium.
5. logam radio aktif : uranium, radium.
Fungsi :
Untuk membuat peralatan dapur seperti panci,sendok,garpu,dll
Baja ringan digunakan dalam pembuatan jembatan
Besi tuang, baja galvanisasi, tembaga, kuningan, kuningan alumunium,
campuran tembaga nikel dan besi, titanium digunakan untuk system pipa
air.
Alumunium nikel digunakan untuk baling-baling kapal sehingga tahan
korosi. Bahan lain yang dapat digunakan adalah besi tuang, perunggu
manganan, perunggu manganan nikel, perunggu alumunium nikel.
Sifat :
Daya hantar panas tinggi
Daya hantar listrik tinggi
Kedap cahaya. Sifat kedap cahaya dari logam disebabkan oleh
ketanggapan elektron yang terdislokasi terhadap getaran elektromagnet
pada frekuensi yang tinggi
Dapat dipoles sampai mengkilap
Dapat diubah bentuknya sesuai fungsi dan kegunaan. Logam memiliki
sifat mudah dibentuk karena didalam logam terdapat elektron yang
terdislokasi sehingga dapat dengan mudah memindahkan muatan listrik
dan energi termal.
Modulus logam sangat besar dan tinggi. Logam memiliki sifat modulus
yang tinggi, menyebabkan logam memiliki ketahanan yang tinggi pula
sehingga sukar untuk dibengkokkan..
Pengaruh dari beberapa Unsur paduan terhadap Sifat baja paduan
adalah sbb. :
C : Karbon dengan unsur-unsur lain umumnya membentuk karbid
kecuali dengan Ni dan Mn. Oleh karena itu dengan unsur pembentuk
karbid menentukan banyak karbid dalam baja. Karbid-karbid ini keras
tapi getas, tahan goresan dan tahan suhu.
Cr : Khrom menambah kekuatan tarik dan keplastisan, menambah
mampu keras, meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan tahan suhu
tinggi.
W : Membentuk karbid yang keras dan tahan suhu tinggi, banyak
digunakan dalam baja perkakas dan baja potong cepat (HSS).
Mo dan W : Menambah kekerasan dan kekuatan terutama pada suhu
tinggi, menambah mampu keras.Mn : Menambah kekuatan, kekerasan
dan keuletan.
Si : Menambah kekuatan dan elastisitas, menambah ketahanan terhadap
asam pada suhu tinggi dan memperbaiki tahanan listrik.
Ni : Meningkatkan sifat mekanis, keliatan dan mampu keras,
mengurangi sifat magnet, tahan asam dan menurunkan koefisien muai.
POLIMER
Definisi
Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul, adalah
molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan
sederhana. Kesatuan-kesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu
bahan dasar pembuat polimer (tabel 1). Akibatnya molekul-molekul polimer
umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. Sebagai contoh,
polimer poli (feniletena) mempunyai harga rata-rata massa molekul mendekati
300.000. Hal ini yang menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan sifat
sangat berbeda dari polimer bermassa molekul rendah, sekalipun susunan
kedua jenis polimer itu sama.
Fungsi :
PVC untuk bahan dasar pembuatan pipa.
Digunakan untuk wadah plastic.
Digunakan untuk membuat pesawat telepon.
Sifat :
Berat jenis kecil
Isolator terhadap panas dan listrik
Mudah diberi warna
Tahan terhadap larutan kimia
Tidak banyak memantulkan cahaya dan cendrung tembus cahaya
Tiga Sifat Umum :
1. Termoplas
Termoplas bersifat lunak jika dipanaskan dan dapat dicetak kembali
menjadi bentuk lain. Hal ini dikarenakan termoplas memiliki banyak rantai
panjang yang terikat oleh gaya antar molekul yang lemah. Contoh polimer
yang memiliki sifat termoplas adalah PVC, polietena, nilon 6,6 dan
polistirena
2. Termoset
Termoset mempunyai bentuk permanen dan tidak menjadi lunak jika
dipanaskan. Penyebabnya adalah termoset memiliki banyak ikatan kovalen
yang sangat kuat diantara rantai-rantainya. Ikatan kovalen akan terputus
serta terbakar jika dilakukan pemanasan yang tinggi. Polimer yang
memiliki sifat termoset adalah bakelit
3. Elastomer
Elastomer merupakan polimer yang elastic atau dapat mulur jika
ditarik, tetapi kembali ke awal jika gaya tarik ditiadakan. Penyebabnya
adalah tumpang tindih antara polimer yang memungkinkan rantai-rantai
ditarik, dan ikatan silang yang akan menarik kembali rantai-rantai tersebut
ke susunan tumpang tindihnya. Contoh elastomer adalah karet sintetis
SBR.
Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Polimer
Sifat-sifat polimer seperti yang dipaparkan di atas ditentukan oleh
beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:
1. Panjang rantai/jumlah monomer
Kekuatan polimer akan bertambah dengan semakin panjangnya
rantai/jumlah monomer karena terdapat semakin banyak gaya antar
molekul antara rantai-rantai penyusunnya.
2. Susunan rantai satu terhadap lainnya
Susunan rantai satu terhadap lainnya dapat bersifat teratur
membentuk daerah kristalin dan acak membentuk daerah amorf. Polimer
yang membentuk daerah kristalin akan lebih kuat karena rantai-rantainya
tersusun rapat, meski kurang fleksibel. Sedangkan polimer yang
membentuk daerah amorf akan bersifat lemah dan lunak.
3. Tingkat percabangan pada rantai
Ketidakteraturan rantai-rantai polimer disebabkan oleh banyak
cabang sehingga akan mengurangi kerapatan dan kekerasan polimer itu
sendiri, namun akan menaikkan fleksibilitasnya. Terdapat dua contoh
polimer yang dibedakan berdasarkan fleksibilitasnya yaitu LDPE ( low
density polyethene ) dan HDPE ( high density polyethene ) . Sesuai dengan
namanya LDPE lebih fleksibel tapi kurang tahan panas dengan titik didih
105oC, sendangkan HDPE lebih kaku, tetapi kuat dan tahan panas pada
kisaran suhu 135oC.
4. Gugus fungsi pada monomer
Adanya gugus fungsi polar seperti hidroksida - OH dan amina -
NH2 pada monomer dalam polimer akan mengakibatkan terbentuknya
ikatan hydrogen. Akibatnya, kekuatan gaya antar molekul polimer
meningkat dan akan menaikkan kekerasan polimer.
5. Ikatan silang (cross linking) antar rantai polimer
Termoplas tidak memiliki cross linking, hanya gaya antar molekul
yang lemah sehingga bersifat lunak. Sebaliknya termoset memiliki cross
linking yang kuat berupa ikatan kovalen sehingga bersifat keras dan sulit
meleleh. Sementara itu sifat elestomer dipengaruhi selain oleh tumpang
tindih rantai, juga cross linking yang lebih sedikit disbanding termoset.
6. Penambahan zat aditif
Sangat sedikit polimer yang digunakan dalam bentuk murninya,
kebanyakan ditambah zat aditif untuk memperbaiki atau memperoleh sifat
yang diinginkan. Zat plastis ( plasticizer ) yang digunakan untuk
melunakkan polimer pada jenis polimer termoset; zat pengisi/penguat
untuk menaikkan kekuatan polimer; stabilitator untuk menaikkan
ketahanan terhadap dekomposisi oleh panas, sinar UV, dan oksidator;
pigmen untuk pewarnaan; dan penghambat nyala api yang digunakan
untuk mengurangi sifat mudah terbakar dan materi.
Harga Polimer :
1. Polimer Komersial (commodity polymers)
Polimer ini harganya murah dan banyak dipakai. dalam kehidupan
sehari hari. Kegunaan sehari-hari dari polimer ini ditunjukkan dalam data
di bawah ini.
1. Polietena = kabel plastik
2. Polipropena = Tali, karung, botol plastik
3. PVC = Pipa paralon, pelapis lantai
4. PolivinilalcoholVinil = Bak air
5. Teflon = Wajan atau panci anti lengket
6. Nilon = Tekstil
7. Polibutadiena = Ban motor
8. Poliester = glikol Ban mobil
9. Melamin = Piring dan gelas melamin
2. Polimer fungsional (functional polymers)
Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat
untuk tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil.
Contoh : kevlar, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer
peka cahaya,membran, biopolymer.
3. Polimer Teknik (engineering polymers)
Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang
unggul dan dayatahan yang lebih baik. Polimer ini banyak dipakai dalam
bidang transportasi (mobil,truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa
ledeng), barang-barang listrik danelektronik (mesin bisnis, komputer),
mesin-mesin industri dan barang-barangkonsumsi. Contoh : Nylon,
polikarbonat, polisulfon, polyester
C. KERAMIK
1. Definisi
Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya
suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan
ensiklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu hasil seni dan
teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti
gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik
berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua
bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.
Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan
kimia dibandingkan elemennya. Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah
felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air. Sifat keramik sangat ditentukan oleh
struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat
keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan diperoleh. Secara
umum strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas.
Kurangnya beberapa elektron bebas keramik membuat sebagian besar bahan
keramik secara kelistrikan bukan merupakan konduktor dan juga menjadi
konduktor panas yang jelek. Di samping itu keramik mempunyai sifat rapuh,
keras, dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik
dibanding kekuatan tariknya.
2. Fungsi :
Rangkaian cetak merupakan produk keramik terdiri dari serbuk oksida semi
konduktor dan logam yang berfungsi sebagai rangkaian.
Penyangga katalisator berbentuk sarang lebah yang ditempatkan pada sistem
buang alat yang menggunakan motor sebagai mesin penggerak.
Sebagai bahan pengisi menara destilasi.
3. Sifat :
Keras dan rapuh
Tahan terhadap lingkungan suhu tinggi dan lingkungan yang lebih berat
persyaratannya.
Tahan terhadap perubahan kimia.
Mempunyai titik cair yang tinggi dibandingkan dengan logam atau organik.
4. Klasifikasi keramik
Pada prinsipnya keramik terbagi atas:
Keramik tradisional
Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory).
2. Keramik halus
Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). Penggunaannya: elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.m.wikipedia.org/wiki/Teknik_material
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Limbahrs/limbahrs.html
http://ekopriyanto.wordpress.com/2008/10/17/tahap-pembangunan-pabrik-kimia/
http://newbe-for.blogspot.com/2012/05/bahan-konstruksi-teknik-kimia.html
http://www.fisika-ceria.com/sifat-listrik-bahan-semikonduktor.html
LATIHAN BAB 2
Cacat Volume
Cacat ini mempengaruhi logam secara makroskopik, cacat volume ini
umumnya terjadi akibat proses-proses yang terjadi selama manufacturing. Pada
cacat jenis ini kerugiannya jauh lebih banyak dari pada keuntungannya. Orang
tentu saja ingin produk mereka bebas dri cacat volume namun, dalam produksi
masal ini sulit sekali terpenuhi karena proses ideal akan menaikkan ongkos
produksi. Beberapa jenis cacat volume ini adalah sebagai berikut :
1. Renik (voids)
Cacat ini berupa rongga-rongga kecil dalam material yang mungkin
disebabkan oleh sejumlah mekanisme, seperti jebakan udara, pelepasan
gas selamapenuangan logam kedalam cetakan atau adanya butir-butir
embun yang menguap begitu bersentuhan dengan logam cair yang panas.
Renik juga dapat ditimbulkan akibat pengerutan selama pembekuan.
2. Retak (crack)
Retak beawal dari sejak percetakan, biasanya akibat tidak meratanya laju
pendinginan dan timbulnya tegangan-tegagan didalmcetakan. Retak juga
dapat terjadi akibat penempaan serta tidak jarang dijumpai pada dan
didekat las-lasan.
3. Inklusi
Inklusi adalah terjebaknya partikel-patrikel material asing dalam padatan
yang tentu saja bukan bagian dari struktur kisi Kristal logam itu sendiri.
Unsur-unsur yang terlibat dalam inklusi mungkin membeku lebih cepat
sehingga terperangkap srbagai pertikel-patrikel, individu didalam logam
ketika yang belakang ini akhirnya membeku. Pada kasus lain, unsu-unsur
lain itu mungkin membeku belakangan sesudah logamtuan rumah
membeku, dan dalam hal ini inklusi terperangkap dalam bata-batas butir.
Skrap Proses dan Skrap Bekas
a. Skrap proses diketahui komposisi kimia dan mutunya. b. Skrap bekas tidak jelas komposisinya sehingga menghambat daur ulang.
Skrep Proses
Dibagi menjadi
•Memo Depan: Ini adalah apa yang tersisa setelah produk logam primer dijual dan
dihasilkan di pabrik peleburan atau pemurnian.
•Memo baru atau prompt: Jenis memo dengan mudah dapat diproses ulang untuk
digunakan dalam manufaktur logam utama, pada dasarnya sisa-sisa proses
manufaktur umum.
Skrep Bekas
Memo lama: Ini adalah jenis daur ulang yang kita paling akrab dengan kita.
Memo Lama dipulihkan dari barang-barang konsumsi yang tidak lagi digunakan.
Hal ini berpotensi dapat mencakup dibuang, digunakan, atau usang produk. Juga
dapat mencakup produk logam dianggap usang oleh kemajuan teknologi atau
overruns produksi.
Jenis-jenis Ikatan Sekunder
Ikatan ini terbentuk karena adanya pengaruh dipol-dipol atom atau
molekul. Atom yang salah satu ujungnya bermuatan negatif dan ujung yang lain
brmuatan positif maka akan menghasilkan suatu dipol. Terdapat dua macam dipol
pad interaksi antar dipol induksi dan molekul polar. Ikatan sekunder cenderung
lebih lemah disbanding ikatan primer.
1. Induksi Dipol (Ikatan Dwikutub)
Induksi dipol terjadi karena adanya gerakan elektron disalah satu ujung atom
kearah luar sehingga mengakibatkan bentuk atom tak lagi seperti semula. Dalam
waktu puluhan detik kejadian ini dapat menimbulkan dipol (dwikutub) listrik yang
kecil. Sehingga terbentuklah dua pusat muatan, yaitu pusat muatan positif dan
pusat muatan negatif. Apabila hal ini terus terjadi maka akan mengakibatkan
molekul atau atom disekitarnya akan terpengaruh, dan menimbulkan dwipol pada
atom atau molekul tersebut, yang disebabkan karena medan listrik yang lemah
tadi.
Ikatan dipol (dwikutub)
Peranan Gaya Dipol-dipol
Sangat penting untuk disadari bahwa gaya tarik dipol-dipol merupakan efek
tambahan dari efek utama dipol imbas. Ha ini seperti ditunjukkan oleh
perbandingan sifat-sifat fisik senyawa-senyawa HCl, HBr, dan HI. Perbedaan
skala elektronegativitas antara kedua atom dalam masing-masing senyawa
tersebut secara berurutan semakin rendah dengan naiknya nomor atom, yaitu 1,0
untuk HCl, 0,8 untuk HBr, dan 0,5 untuk HI. Hal ini berarti bahwa gaya tarik
dipol-dipol antara molekul-molekul tetangga dalam masing-masing senyawa
tersebut juga akan semakin rendah. Namun demikian, kecenderungan data titik
didih maupun titik leleh ketiga senyawa tersebut justru berlawanan yaitu semakin
tinggi. Kenyataan ini menyarankan bahwa gaya tarik dipol-dipol bukanlah
merupakan faktor utama penentu besarnya titik leleh maupun titik didih suatu
senyawa, melainkan gaya tarik dipol imbas lebih dominan.
2. Molekul Polar
Molekul polar merupakan molekul yang muatan positif dan muatan negatif
pada strukturnya terdapat pada tempat yang berbeda, sehingga molekul tersebut
memiliki dua buah kutub dengan muatan yang berbeda, yang dikenal dengan
dipol. Oleh karena itu molekul tersebut berprilaku seperti magnet yang memiliki
kutub utara dan kutub selatan. Ikatan pada dipol dapat digambarkan dengan anak
panah dimana ujung anak panah menyatakan kutub negatif dan pangkalnya
menyatakan kutub positif.
Ukuran kekuatan dipol dalam suatu molekul disebut dengan moment
dipol. moment dipol merupakan
jumlah vektor dipol-dipol individual dalam suatu molekul. Kekuatan moment
dipol bergantung pada
besarnya muatan listrik, jarak diantara muatan-muatan tersebut dan bagaimana
muatan-muatan itu tersusun.
Molekul polar terbentuk ketika suatu atom dengan nilai elektronegatif yang
besar berikatan dengan atom yang memiliki elektronegatif yang kecil. Dalam hal
ini atom yang elektronegatif menarik pasangan-pasangan elektron ikatan
kearahnya dan menjauhi atom yang lain. Dengan kata lain pasangan-pasangan
electron ikatan pada molekul polar tertarik lebih kuat pada salah satu atom,
sehingga elektron-elektron ikatanya cenderung lebih dekat keatom tersebut.
Contoh molekul polar antara lain CH4, HCl, CHCl2,
dan NH3.
Semakin besar perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam suatu
molekul
maka semakin polar molekul tersebut. Akan tetapi, geometri suatu molekul dapat
mempengaruhi kepolarannya.Sebagai contoh CCl4 merupakan molekul non polar
padahal perbedaan elektronegativitas antara atom C dengan Atom Cl cukup
tinggi. Hal ini dikarenakan geometri molekul ini adalah simetris, sehingga dipol-
dipol dalam ikatan-ikatanya saling meniadakan satu sama lain dan moment
dipolnya sama dengan nol.
3. Ikatan Hidrogen
Pengertian Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah sebuah interaksi tarik-menarik (dipol-dipol) antara
atom yang bersifatelektronegatif dengan atom hidrogen yang terikat pada atom
lain yang juga bersifat elektronegatif. Jadi, ikatan hidrogen tidak hanya terjadi
pada satu molekul, melainkan bisa antara molekul satu dengan molekul yang
lainnya. Ikatan hidrogen selalu melibatkan atom hidrogen. Inilah gambar ilustrasi
ikatan hidrogen:
Sifat Kekuatan Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen bersifat lebih kuat dibandingkan gaya van der Waals, tetapi lebih
lemah dibandingkanikatan kovalen maupun ikatan ion.
Pembentukan Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen sangat dominan dalam kimia air, larutan air, pelarut
hidroksilik, spesies yang mengandung gugus -OH umumnya, dan penting juga
dalam sistem biologi misalnya sebagai penghubung rantai polipetida dalam rantai
protein dan pasangan basa dari asam nukleat
Apabila atom hidrogen terikat pada atom lain, terutama F, O, N, atau Cl,
sedemikian sehingga ikatan X-H bersifat sangat polar dengan daerah positif pada
atom H, maka atom H ini dapat berinteraksi dengan spesies negatif lain atau
spesies kaya elektron membentuk ikatan hidrogen (Xδ- - Hδ+•••Y ; H•••Y = ikatan
hidrogen). Walaupun detilnya sangat bervariasi, tetapi umumnya dipercaya bahwa
sifat khas gaya elektrostatik yang besar antara atom H dan Y.
Konsekuensinya, jarak ikatan X-H dengan ikatan hidrogen akan menjadi
lebih panjang, sekalipun tetap sebagai ikatan kovalen tunggal, daripada panjang
ikatan normal X-H tanpa ikatan hidrogen. Demikian juga jarak H•••Y umumnya
lebih panjang daripada jarak ikatan normal H-Y. Dalam hal ikatan hidrogen
sangat kuat, jarak X•••Y menjadi sangat pendek dan panjang ikatan antara X-H
dan H•••Y keduanya menjadi pendek dan hampir sama.
Bukti Adanya Ikatan Hidrogen
Bukti adanya peran ikatan hidrogen yang mana cukup signifikan adalah
perbandingan sifat fisik titik didih abnormal dari senyawa-senyawa NH3, HF, dan
H2O. Kekuatan ikatan hidrogen dalam molekul-molekul secara berurutan adalah
H2O > HF > NH3. Penyimpangan titik didih NH3, HF, dan H2O dalam
hubungannya dengan titik didih senyawa-senyawa kovalen hidrida dari unsur-
unsur dalam golongan yang sama menunjukkan peran ikatan hidrogen yang sangat
jelas seperti gambar berikut ini:
Titik didih normal senyawa biner hidrogen golongan p
Dari studi kristalografik dapat diketahui bahwa dalam es setiap atom
oksigen dikelilingi oleh empat atom-atom oksigen yang lain
secara tetrahedral dan keempat atom-atom hidrogen terletak antara atom-atom
oksigen sekalipun tidak tepat di tengahnya. Jadi, setiap atom O mengikat dua
atom H dengan jarak yang sama ~1,01 Å dan dua atom H yang lain dengan jarak
yang lebih panjang, ~1,75 Å, sebagai ikatan hidrogen. Jadi, jarak O-O ~2,76 Å.
Struktur es ini terbuka dan distribusi ikatan hidrogen terbentuk secara acak. Jika
es meleleh, maka sebagian ikatan hidrogen terputus sehingga struktur es tidak lagi
dapat dipertahankan dan berakibat naiknya densitas air.
Ikatan Hidrogen pada Spektroskopi
Bukti adanya ikatan hidrogen yang lebih signifikan adalah melalui studi
kristalografik - sinar X, difraksi neutron, demikian juga spekrum infra merah
dan Nuclear Magnetic Resonance (NMR) baik untuk padatan cairan, maupun
larutan. Di dalam spektrum inframerah, untuk senyawa X-H yang mengandung
ikatan hidrogen, maka energi vibrasi - stretching X-H akan menjadi melemah
hingga akan muncul pada spektrum dengan frekuensi yang lebih rendah dan
melebar - tumpul.
Bilangan Koordinasi
Bilangan koordinasi, efek sterik, isomer cis, isomer geometris,isomer
optik, isomer trans, kompleks berbilangan koordinasi dua, kompleks berbilangan
koordinasi empat, kompleks berbilangan koordinasi enam,kompleks berbilangan
koordinasi lima, kompleks berbilangan koordinasi tiga, prisma
trigonal, pseudorotasi Berry, senyawa koordinasi (Ditulis oleh Taro Saito pada
23-11-2009)
Senyawa molekular yang mengandung logam transisi blok d dan ligan
disebut senyawa koordinasi. Bilangan koordinasi ditentukan oleh ukuran atom
logam pusat, jumlah elektron d, efek sterik ligan. Dikenal kompleks dengan
bilangan koordinasi antara 2 dan 9. Khususnya kompleks bilangan koordinasi 4
sampai 6 adalah yang paling stabil secara elektronik dan secara geometri dan
kompleks dengan bilangan koordinasi 4-6 yang paling banyak dijumpai (Gambar
6.1). Kompleks dengan berbagai bilangan koordinasi dideskripsikan di bawah ini.
Kompleks berbilangan koordinasi dua
Banyak ion yang kaya elektron d10, misalnya: Cu+, Ag+, dan Au+,
membentuk kompleks linear seperti [Cl-Ag-Cl]- atau [H3N-Au-NH3]-.
Kompleks dengan valensi nol [Pd(PCy3)2] dengan ligan yang sangat
meruah trisikloheksilfosfin juga dikenal. Umumnya, kompleks
berkoordinasi 2 dikenal untuk logam transisi akhir.
Kompleks berbilangan koordinasi tiga
Walaupun [Fe{N(SiMe3)3}3] adalah salah satu contoh, komplek dengan
bilangan koordinasi 3 jarang diamati.
Kompleks berbilangan koordinasi empat
Bila empat ligan berkoordinasi pada logam, koordinasi tetrahedral (Td)
adalah geometri yang paling longgar, walaupun sejumlah kompleks bujur sangkar
(D4h) juga dikenal. [CoBr4]2-, Ni(CO)4, [Cu(py)4]+, [AuCl4]- adalah contoh-contoh
kompleks tetrahedral. Ada beberapa kompleks bujur sangkar dengan ligan identik,
seperti [Ni(CN)4]2-, atau [PdCl4]2-. Dalam kasus kompleks ligan campuran,
sejumlah kompleks bujur sangkar ion d8, Rh+, Ir+, Pd2+, Pt2+, dan Au3+, telah
dilaporkan. Contohnya termasuk [RhCl(PMe3)3], [IrCl(CO)(PMe3)2],
[NiCl2(PEt3)2], dan [PtCl2(NH3)2] (Et =C2H5).
Isomer geometrik cis dan trans mungkin diamati pada senyawa kompleks
dengan dua jenis ligan, dan pertama kali dicatat oleh A. Werner ketika
mensintesis senyawa berkoordinat 4 [PtCl2(NH3)2]. Karena kompleks tetrahedral
tidak akan menghasilkan isometri geometri, Werner menyimpulkan bahwa
senyawa kompleksnya adalah bujur sangkar. Baru-baru ini cis-[PtCl2(NH3)2]
(cisplatin) telah digunakan untuk terapi tumor dan dan patut dicatat bahwa yang
aktif hanyalah isomer cis.
Kompleks berbilangan koordinasi lima
Contoh kompleks berbilangan koordinasi lima adalah trigonal bipiramidal
(D3h) Fe(CO)5 atau piramida bujur sangkar (C4v) VO(OH2)4. Dulunya, kompleks
berbilangan koordinasi lima jarang namun jumlahnya kini meningkat. Perbedaan
energi antara dua modus koordinasi (nbipiramida dan piramida bujursangakar,
pentj) ini tidak terlalu besar dan transformasi struktural mudah terjadi. Misalnya,
struktur molekular dan spektrum Fe(CO)5 konsisiten dengan struktur bipiramid
trigonal, tetapi spektrum NMR 13C menunjukkan satu sinyal pada suhu rendah,
yang mengindikasikan bahwa ligan karbonil di aksial dan ekuatorial mengalami
pertukaran dalam skala waktu NMR (10-1~10-9 s). Transformasi struktural
berlangsung melalui struktur piramid bujur sangkar dan mekanismenya dikenal
dengan pseudorotasi Berry.
Kompleks berbilangan koordinasi enam
Bila enam ligan berkoordinasi dengan atom pusat, koordinasi oktahedral
(Oh) yang paling stabil dan mayoritas kompleks memiliki struktur oktahedral.
Khususnya, ada sejumlah kompleks Cr3+ dan Co3+yang inert pada reaksi
pertukaran ligan, dinyatakan dengan [Cr(NH3)6]3+ atau [Co(NH3)6]3+. Keduanya
khususnya penting dalam sejarah perkembangan kimia koordinasi. [Mo(CO)6],
[RhCl6]3-, dsb. juga merupakan kompleks oktahedral. Dalam kasus ligan
campuran, isomer geometri cis- dan trans-[MA4B2] dan mer- dan fac-[MA3B3],
dan untuk ligan khelat ∆-[M(A-A)3] dan Λ-[M(A-A)3] isomer optik, mungkin
terjadi. Struktur oktahedral menunjukkan distorsi tetragonal (D4h), rombik (D2h),
trigonal (D3h) yang disebabkan efek elektronik atau sterik. Distorsi tetragonal
[Cr(NH3)6]3+ oleh faktor elektronik adalah contoh khas efek Jahn-Teller (lihat bab
6.2(a)).
Atom dengan koordinasi enam dapat berkoordinasi prisma trigonal.
Walaupun koordinasi ini diamati di [Zr(CH3)6]2- atau [Re{S2C2(CF3)2}3], kompleks
logam jarang berkoordinasi prisma trigonal karena koordinasi oktahedral secara
sterik lebih natural. Walaupun demikian telah lama dikenal bahwa belerang di
sekitar logam adalah prisma trigonal dalam padatan MoS2 dan WS2.
Kompleks berbilangan koordinasi lebih tinggi dari enam
Ion logam transisi deret kedua dan ketiga kadang dapat mengikat tujuh atau lebih
ligan dan misalnya [Mo(CN)8]3- atau [ReH9]2-. Dalam kasus-kasus ini, ligan yang
lebih kecil lebih disukai untuk menurunkan efek sterik.
DAFTAR PUSTAKA
http://ardra.biz/sain-teknologi/metalurgi/besi-baja-iron-steel/pengertian-ikatan-
atom/
https://sites.google.com/site/metalurgifisikpart2/cacat-dalam-material
http://arwanacinta.blog.com/2012/11/01/semua-tentang-daur-ulang-scrap-logam/
http://arrijalungoffur.blogspot.com/2013/05/normal-0-false-false-false-in-x-none-
x.html
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/kimia-
logam-transisi/bilangan-koordinasi-dan-struktur/
http://achmadkimia.blogspot.com/2009/11/ikatan-hidrogen.html
http://www.ilmukimia.org/2013/01/ikatan-hidrogen.html
http://akmsmkn1pas.blogspot.com/2010_05_01_archive.html