S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 197

UNIT 10

STRUKTUR HABLUR (BAHAGIAN 2)

HASIL PEMBELAJARAN

Di akhir pembelajaran ini, diharap anda dapat,

1. Menjelaskan susunan atom dalam hablur logam, ionik dan kovalen. 2. Menganalisa sifat hablur logam, ion dan kovalen. 3. Menjelaskan perbezaan antara hablur logam, ionik dan kovalen. 4. Menyelesaikan masalah berkaitan hablur logam, ionik dan kovalen.

PETA KONSEP TAJUK

Struktur hablur

Susunan padat Susunan kiub

berpusat jasad

Jenis struktur

hablur

Kekisi Ion

Nisbah jejari Sifat fizik

sebatian ionik

Kekisi hablur

Hablur atom Hablur molekul

Sifat hablur logam Jejari atom

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 198

10.1 Pengenalan Unit 10 ini adalah sambungan daripada unit 9 yang akan membincangkan lebih lanjut mengenai struktur hablur. Unit ini akan melihat beberapa lagi jensi hablur iaitu hablur logam, hablur kovalen dan hablur ionik. Susunan atom dalam setiap jenis hablur ini memainkan peranan penting dalam penentuan sifat fizikal sesuatu sebatian. 10.2 Struktur hablur logam Umum mengetahui logam bersifat mulur dan boleh ditempa dalam pelbagai bentuk. logam juga bersifat konduktor elektrik dan konduktor haba. Apakah yang menyebabkan sifat logam begitu? Struktur hablur logam dan sifat-sifat logam ditentukan oleh ikatan logam iaitu daya yang memegang bersama-sama atom logam. Setiap atom logam ini menyumbang elektron valens untuk kekisi hablur logam dan membentuk awan elektron di sekitar ion logam yang bercas positif. Elektron bebas ini berada pada keseluruhan hablur logam (Rajah 10.1). Kupayaan elektron bebas ini bergerak pada keseluruhan hablur logam menentukan sifat konduktor haba, konduktor elektrik dan sifat mulur pada logam. Susunan atom yang membentuk struktur kekisi hablur logam terdiri dari susunan padat dan susunan kiub atau susunan bukan padat.

Rajah 10.1 Lautan elektron dan cas positif yang membentuk ikatan logam

10.2.1 Susunan padat Susunan padat hablur kekisi logam boleh dijelaskan dalam dua kategori iaitu susunan padat heksagonal dan susunan kiub berpusat muka. Apa yang dimaksudkan dengan susunan padat ini adalah susunan atom yang menghasilkan ruang kosong yang paling minimum dalam kekisi hablur.

Cara susunan ini adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10.2. Lapisan pertama, atom-atom logam disusun dalam bentuk heksagonal. Pada lapisan kedua, atom-atom logam disusun di atas ruang kosong yang dibentuk oleh susunan heksagonal lapisan pertama tadi. Lapisan ketiga pula disusun dalam dua cara iaitu cara pertama adalah atom atom logam disusun di atas atom lapisan pertama. Sementara lapisan keempat mengikut susunan lapisan kedua.

Rajah 10.2 Susunan padat ABAB....

+ + + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + + +

− − − − − − −

− − − − − − −

− − − − − − −

− Elektron bebas

Lapisan pertama Lapisan kedua Lapisan ketiga

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 199

Susunan ini akan mewujudkan susunan yang berulangan iaitu, ABAB....Cara kedua menyusun atom logam pada lapisan ketiga adalah dengan menyusun atom logam di atas ruang kosong yang dibentuk oleh lapisan kedua (Rajah 10.3). Seterusnya pada lapisan keempat atom-atom logam disusun mengikut atom lapisan pertama. Ini akan menghasilkan susunan ABCABC...

Rajah 10.3 Susunan padat ABCABC.....

(a) Susunan padat heksagonal

Susunan padat heksagonal menghasilkan 74% ruang dalam kekisi dapat ditempati oleh atom logam. Susunan padat heksagonal adalah mengikut susunan ABAB..... Logam yang menghablur dengan susunan ini adalah Mg, Ti, Zn, He, Co, Be, Cd.

(b) Susunan kiub berpusat muka Susunan kiub berpusat muka pula adalah susunan padat mengikut susunan ABCABC..... Logam yang menghablur dengan susunan ini adalah Al, Ni, Au, Cu, Ca, Pb, Pt, Ag. Semua pepejal gas adi juga menghablur dengan susunan ini kecuali helium. 10.2.2 Susunan kiub berpusat jasad

Susunan atom-atom logam bagi susunan ini menghasilkan susunan yang kurang padat dan terdapat ruang kosong yang lebih besar berbanding dengan susunan padat (Rajah 10.3). Lapisan pertama disusun seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10.4. Lapisan kedua pula disusun di atas ruang kosong yang dihasilkan oleh susunan atom lapisan pertama. Ruang kekisi susunan ini hanya ditempati oleh 68% atom.

Rajah 10.4 Susunan kiub berpusat jasad

10.2.3 Jejari atom

Susunan dalam hablur membolehkan jejari atom unsur dapat ditentukan. Jejari atom adalah ukuran jarak antara atom pusat dan atom jiran dalam hablur. Jejari atom boleh dikira berasaskan kepada tiga perkara iaitu, sfera atom dalam hablur yang bersentuhan dengan atom jiran di sekitarnya, jenis struktur dan pemalar kekisi.

Lapisan pertama Lapisan kedua Lapisan ketiga

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 200

Hubungan antara panjang sisi (a) dan jejari (r) atom dalam sel kiub ringkas (Rajah 10.5a), sel kiub berpusat jasad (10.5b) dan sel kiub berpusat muka (10.5c), adalah seperti berikut:

(a) Kiub ringkas (b) Kiub berpusat muka

(c) Kiub berpusat jasad

Rajah 10.5 Jejari atom kiub hablur

Jadual 10.1 Jejari atom mengikut jenis kiub hablur

Sistem kiub Jejari, r

Kiub berpusat jasad (Pemalar kekisi = a)

Kiub ringkas (Pemalar kekisi = a)

Kiub berpusat muka (Pemalar kekisi = a)

a = 2r

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 201

Contoh 10.1:

Tunjukkan pengiraan bagi jejari atom kiub berpusat muka adalah,

Penyelesaian: Perhatikan ukuran jejari atom yang tersusun dalam kiub berpusat muka sperti berikut. Jarak pepenjuru boleh dikira dengan teorem phytagoras,

10.2.4 Sifat hablur logam Sifat-sifat fizik logam seperti kebolehan mengkonduksi haba dan elektrik, takat lebur, kekerasan logam dan ketumpatan logam bergantung kepada kekuatan ikatan logam. Kekuatan ikatan logam pula bergantung kepada dua faktor iaitu struktur hablur logam dan ketumpatan cas ion logam. Namun begitu ikatan logam ini merupakan ikatan yang paling lemah antara pelbagai jenis ikatan. Bagaimanakah kedua-dua faktor ini mempengaruhi kekuatan ikatan logam? Perhatikan penerangan berikut.

i. Struktur hablur logam

Kebanyakkan logam mempunyai susunan padat dalam hablur kekisinya samada susunan padat heksagonal atau susunan kiub berpusat muka. Logam yang mempunyai susunan atom padat memberikan kekuatan logam yang lebih tinggi pada suhu bilik berbanding logam denga susunan kiub berpusat jasad. Logam kalsium mempunyai susunan kiub berpusat muka sementara logam kalium pula menghablur dengan susunan kiub berpusat jasad. Oleh kerana susunan atom dalam hablur logam kalsium lebih padat, kalsium mempunyai sifat kekuatan logam yang lebih tinggi berbanding dengan logam kalium.

r

r

r

r

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 202

ii. Ketumpatan cas ion logam

Ketumpatan cas yang tinggi pada ion logam yang bersaiz kecil meningkatkan daya elektrostatik antara lautan elektron dan cas positif logam. Keadaan ini akan meningkatkan ikatan logam. Anda boleh perhatikan peningkatan takat lebur logam unsur kala ke tiga dalam jadual berkala (Na →Al). Kekuatan ikatan logam berkadar terus dengan bilangan elektron valensi unsur.

Sifat-sifat logam adalah berkilat (relap), mengkonduksi haba dan elektrik, mulur dan boleh ditempa dalam pelbagai bentuk:

i. Mulur dan boleh ditempa

Sifat kemuluran logam bergantung kepada susunan atom logam dalam hablur. Logam boleh ditempa dalam pelbagai bentuk tanpa memecahkan hablurnya. Hablurnya tidak pecah apabila tegasan diberikan kerana atom-atom logam boleh menggelunsur antara satu sama lain (penyesaran satah)

ii. Relapan logam

Permukaan logam adalah licin dan berkilat. Apakah yang menyebabkan ianya begitu? Sifat ini disebabkan oleh padatan rapat atom logam dalam hablur dan ketumpatan atom yang tinggi. Ini memberikan sifat relapan yang baik. Oleh itu, peralihan elektron mudah berlaku yang mana cahaya (tenaga) mudah diserap dan dibebaskan.

iii. Konduktor haba dan elektrik

Sifat konduktor elektrik dan haba disebabkan oleh laut elektron dalam hablur logam. Penigkatan tenaga kinetik elektron akan berlaku apabila tenaga elektrik dibekalkan kepada logam. Pergerakan elektron lebih cepat ke arah medan elektrik. Ini membolehkan arus mengalir. Keupayaan mengalirkan arus elektrik bergantung kepada susunan padat atom dan bukannya bilangan elektron yang terlibat dalam pengikatan logam. Susunan yang lebih padat memberikat sifat konduksi elektrik yang lebih baik.

10.3 Kekisi ion Kekisi ion terdiri daripada ion bercas negatif dan positif yang saling menarik antara satu sama lain dan membentuk hablur kekisi 3 dimensi. Keadaan ini mencirikan beberapa sifat kekisi ion iaitu, mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi, keras, rapuh dan tidak mengkonduksi arus elektrik dalam keadaan pepejal tetapi boleh mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan. Susunan ion dalam kekisi ion juga disusun padat dan melibatkan ion positif dan ion negatif yang mana sedikt berbeza dalam hablur logam yang melibatkan ion positif. Ion-ion disusun agar dapat menghasilkan cas yang seimbang. Saiz anion lebih besar berbanding dengan kation. Bilangan anion yang menyusun di sekeliling kation akan memberikan nombor koordinatan dan jenis struktur hablur.

10.3.1 Nisbah Jejari Nisbah jejari (P) dapat menentukan saiz ion dan struktur hablur sebatian ion. Ia adalah nisbah jejari kation terhadap anion.

Yang mana, r+ = jejari kation, dan r = jejari anion

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 203

Di samping itu, nombor koordinatan sama ada 4, 6, atau 8 perlu juga diketahui supaya memudahkan pengiraan nisbah jejari. Setiap nombor koordinatan ini menggambarkan geometri hablur sebatian ion. Jadual 10.2 menunjukkan nisbah jejari dan jenis hablur kekisi ion yang diperolehi.

Jadual 10.2 Nisbah jejari dan kekisi ion

Julat jejari Geometri Struktur hablur Nombor koordinatan Nisbah kation dan anion Contoh

0.225 - 0.414

Tetrahedral Susunan padat heksagonal

(4,4)

4:4 Wurtzit (ZnS)

Susunan padat kiub

Zink Blende (ZnS)

0.521-0.732

Oktahedral Susunan padat heksagonal

(6,3) 2:4

Rutil (TiO2)

Susunan padat kiub

(6,6) 4:4

Natrium klorida

0.732<r<1.00

kubik

Kiub (8,8) 1:1 Cesium klorida

Susunan padat kiub

(8,4) 4:8 Fluorit (CaF2)

Contoh 10.2: Kirakan nisbah jejari Na+ / Cl- sekiranya didapati jejari ion Na+ dan Cl- masing-masing ialah 0.95 Å dan 1.81 Å. Apakah struktur dan nombor koordinatan bagi hablur NaCl tersebut? = 0.95 Å / 1.81 Å = 0.53 Å Penyelesaian: P (nisbah jejari) = 0.95 Å / 1.81 Å = 0.53 Å 0.53 Å berada di dalam julat 0.521-0.732, oleh itu struktur adalah oktahedral dengan nombor koordinatan (6,6)

10.3.2 Jenis-jenis struktur hablur Struktur hablur kekisi ion mempunyai beberapa jenis (Jadual 10.2). Perhatikan struktur hablur garam natrium klorida (Rajah 10.4). Setiap jenis hablur kekisi ion ini akan menentukan formula kimia sebatian ion tersebut. Bagi setiap jenis hablur kekisi ion, ditunjukkan bagaimana menentukan formula kimia berdasarkan kepada hablur kekisi. Lihat Jadual 10.3 bagaimana menentukan formula kimia bagi setiap hablur kekisi ion. Bandingkan contoh pengiraan setiap hablur dengan merujuk kepada hablur kekisi dalam Rajah 10.6.

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 204

Jadual 10.3 Jenis-jenis hablur ion

Jenis hablur ion Contoh pengiraan Formula kimia Contoh

Garam batu (Rock salt) Contoh: NaCl 8Cl- (penjuru) x 1/8 = 1 Cl- ion 6Cl- (muka) x 1/2 = 3 Cl- ions Jumlah = 4 Cl- ions 12Na+ (sisi) x 1/4 = 3 Na+ ions 1Na+ (Jasad) x 1 = 1 Na+ ion Jumlah = 4 Na+ ions Nisbah kation dan anion

– 4:4 1:1

NaCl NaCl, LiCl, LiF, LiBr, LiI, KBr, RbI, AgCl, AgBr, MgO, CaO, TiO, FeO, NiO, SnAs, CoO, CdO, VO, MnO, SrO, BaO,

Cesium klorida Contoh: CsCl 8Cl- (penjuru) x 1/8 = 1 Cl- ion 1Cs+ (jasad) x 1 = 1 Cs+ ion Nisbah kation dan anion = 1:1

CsCl CsCl, CsBr, CsI, TlCl, TlBr, TlI, CsSH, CaS, TlSb, CsSn, CuZn

Sfalerite –Zinc blend Contoh ZnS 8S2- (penjuru) x 1/8 = 1 S2- ion 6S2- (muka) x 1/2 = 3 S2- ion Jumlah = 4 S2- ion 4Zn2+ (jasad) x 1 = 4 Zn2+ ion

Nisbah kation dan anion: 4:4 1:1

ZnS ZnS, CuCl, CdS, HgS,

Wurzit 4S2- (sisi) x 1/4 = 1 S2- ion 2S2- (muka) x 1/2 = 1 S2- ion 7S2- (jasad) x 1 = 7 S2- ion Jumlah = 9 S2- ion 8Zn2+ (penjuru) x 1/8 = 1 Zn2+ ion 4Zn2+ (muka) x 1/2 = 2 Zn2+ ion 4Zn2+ (sisi) x 1/4 = 1 Zn2+ ion 5Zn2+ (jasad) x 1 = 5 Zn2+ ion Jumlah = 9 Zn2+ ion

Nisbah kation dan anion: 9:9 1:1

ZnS ZnS, ZnO, BeO, MnS

Flourit 8F- (jasad) x 8 = 8 F- ions 8Ca2+ (penjuru) x 1/8 = 1 Ca2+ ion 6Ca2+ (muka) x 1/2 = 3 Ca2+ ion Jumlah = 4 Ca2+ ion

Nisbah kation dan anion: 4:8 1:2

CaF2 CaF2, BaCl2, HgF2, PbO2

Rutil Contoh: TiO2 4O2- (muka) x 1/2 = 2 O2- ion 2O2- (jasad) x 1 = 2 O2- ion Jumlah = 4 O2- ion 8Ti4+ (penjuru) x 1/8 = 1 Ti4+ ion 1Ti4+ (jasad) x 1 = 1 Ti4+ ion Jumlah = 2 Ti4+ ion

Nisbah kation dan anion: 2:4 1:2

TiO2 TiO2, MnO2, SnO2, WO2, MgF2, NiF2

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 205

Rajah 10.6 Jenis hablur kekisi ion

10.3.3 Sifat fizik sebatian ionik Hablur kekisis ionik memberikan beberapa sifat istimewa kepada sebatian ionik. Sifat fizik sebatian ionik adalah rapuh dan keras, larut dalam air dan boleh mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan. Bagaimanakah sebatian ion mempunyai sifat-sifat ini. Sebatian ionik larut dalam air. Semasa proses perlarutan, molekul-molekul air mengelilingi dan saling bertindak dengan kation dan anion yang terdapat dalam hablur ion. Keadaan ini akan melemahkan tarikan elektrostatik antara anion dan kation dalam kekisi ion. Oleh itu, hablur ion akan pecah dan terhasilnya larutan ion. Kebolehan mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan disebabkan oleh wujudnya pergerakan ion-ion bebas dalam leburan. Kation dan anion disusun dengan tegar dalam keadaan hablur dan menyukarkan

Zink blend Wurzit

Flourit

Rutil

Garam batu (Rock salt)

Cl−

Na+

Cesium klorida

Cs+

Cl−

Zn2+

S2−

Zn2+

S2−

F−

Ca2+

O2−

Ti4+

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 206

pergerakannya. Sekiranya terdapat medan elektrik dalam leburan ion, ion-ion ini akan bergerak ke arah elektrod yang berlawanan cas. Susunan kation dan anion yang saling berinteraksi antara satu sama lain menjadikan ikatan yang dibentuk dalam hablur ion adalah sangat kuat. Tenaga yang tinggi diperlukan unutk memutuskan ikatan ionik ini. Oleh itu, hablur ionik mempunyai sifat yang keras dan takat lebur yang tinggi. Namun begitu jika suatu tegasan diberikan hablur ion boleh pecah. Ini berlaku kerana tegasan yang diberikan akan menyebabkan penolakan satah berlaku dalam hablur dan menyebabkan hablur pecah. Oleh itu walaupun hablur ion bersifat keras tetapi ianya adalah rapuh. 10.4 Kekisi kovalen Kekisi kovalen dibentuk oleh sebatian kovalen yang mana ataom-atomnya terikat dengan ikatan kovalen, khususnya melibatkan unsur-unsur bukan logam.Terdapat dua jenis hablur kovalen iaitu hablur atom dan hablur molekul. 10.4.1 Hablur atom Hablur atom merupakan atom-atom yang menduduki titik kekisi dalam hablur. Atom atom ini terikat dengan ikatan kovalen. Hablur atom akan membentuk struktur raksasa. (a) struktur, sifat fizik dan sifat kimia bagi intan Intan merupakan salah satu daripada alotrop karbon, yang mana atom karbon disusun dalam susunan kiub berpusat muka dan membentuk struktur hablur yang dikenali dengan kekisi berlian. Intan kurang stabil berbanding dengan grafit. Intan terkenal sebagai bahan yang mempunyai sifat fizikal superlatif, hasil dari ikatan kovalen yang kuat antara atom. Secara khususnya, intan mempunyai kekerasan yang tinggi dan kekonduksian terma yang baik berbanding bahan-bahan lain. Sifat-sifat ini yang menentukan permintaan yang tinggi bagi intan dalam industri bahan pemotong dan menggilap peralatan serta aplikasi saintifik dalam penghasilan pisau intan sel-sel andas berlian. Setiap atom karbon dalam intan mempunyai jenis hibrid – sp3, ikatan kovalen yang kuat yang mana menjadikannya bahan yang paling kuat dan mempunyai takat lebur yang tinggi

Rajah 10.7 Struktur hablur berlian

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 207

(b) Struktur, sifat fizik dan sifat kimia bagi grafit Atom karbon dalam grafit disusun dalam gelang karbon 6 yang mana setiap atom karbon akan terikat secara kovalen dengan tiga atom karbon yang lain (Rajah 10.8). Setiap atom karbon ini mempunyai jenis hibrid sp2. Struktur grafit berlapis-lapis dan setiap lapis mempunyai orbital molecul tidak setempat. Ini memberikan keistimewaan kepada grafit yang mana boleh mengalirkan arus elektrik. Setiap lapisan grafit dipegang oleh daya van der waals. Keadaan ini membolehkah lapisan grafit menggelunsur antara satu sama lain, berkesan sebagai bahan pelincir, digunakan dalam alat tulis (pensil) dan juga sebagai ribon pencetak.

Rajah 10.8 Struktur hablur grafit

10.4.2 Hablur molekul

Hablur molekul adalah kekisi kovalen yang terdiri daripada molekul mudah yang menduduki titik kekisi. Setiap molekul ini terikat dengan daya van der Waals dan ikatan hidrogen. Perhatikan contoh hablur molekul CO2 yang terikat dengan daya van der Waals dalam susunan kiub berpusat muka (Rajah 10.9). Hablur ais pula terikat dengan ikat hidrogen. Molekul air yang mempunyai geometri V ini disusun dalam bentuk tetrahedal yang mana setiap satu molekul air terikat dengan empat molekul air yang lain (Rajah 10.10). Susunan tetrahedral dalam molekul air adalah seperti kekisi ion wurzit.

Rajah 10.9 Hablur molekul CO2

335 pm

142 pm

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 208

Rajah 10.10 Hablur molekul H2O seperti hablur wurzit

10.5 Kecacatan Hablur Pepejal halur mempamerkan struktur hablur berkala seperti kedudukan atom atau molekul yang berlaku pada jarak yang tetap dan berulang-ulang. Ianya ditentukan oleh parameter sel unit. Walau bagaimanapun, susunan atom atau molekul dalam kebanyakan struktur hablur didapati tidak sempurna. Fenomena ini dikenali sebagai kecacatan hablur. Hampir semua pepejal mengandungi kecacatan atau ketidaksempurnaan struktur atau komposisi. Kecacatan hablur yang berlaku mempunyai kepentingan tertentu kerana ianya mempengaruhi sifat-sifat sesuatu hablur seperti kekuatan mekanikal, kekonduksian elektrik, dan kereaktifan kimia. Dengan adanya kecacatan hablur, beberapa penemuan baru telah menyumbang kepada hasil industri. Misalnya pembuatan aloi dapat dihasilkan melalui campuran unsur-unsur yang mengekalkan sifat logam. Aloi keluli merupakan campuran daripada besi (Fe) dan unsur-unsur lain seperti karbon (C) (Rajah 10.11). Kandungan berat karbon yang terdapat dalam keluli adalah di antara 0.002-2.1%. Dalam struktur kekisi suatu logam besi, susunan atom Fe mempunyai ruang-ruang terbuka di antara atom-atomnya. Dengan adanya kecacatan hablur padanya, atom bendasing yang lebih kecil seperti karbon boleh boleh dicampurkan. Ini kerana atom karbon yang mempunyai radius lebih kecil iaitu 0.071 nm mudah memasuki ke dalam struktur kekisi ferum dengan menduduki lubang-lubang kecil dalam ruangan terbuka. Atom-atom karbon ini dapat mencegah kekurangan atom besi atom dalam kekisi hablur dengan menghalang daripada tergelincir lalu satu sama lain. Dengan kata lain, kehadiran atom karbon dapat menambahkan sifat kekerasan dan kekuatan sesuatu besi.

Rajah 10.11 Susunan atom dalam aloi keluli.

karbon

ferum

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 209

Ada tiga jenis kecacatan hablur yang penting iaitu kecacatan titik, kecacatan garis dan kecacatan satah. (a) Kecacatan titik Kecacatan titik berlaku apabila sesuatu atom hilang daripada struktur kekisi sesuatu hablur. Ia juga merujuk kepada ketidakaturan tempat dalam kekisi menyebabkan susunan atom-atom yang tidak lagi teratur sepertimana dalam hablur unggul. Misalnya apabila dikenakan suhu tinggi, atom-atom boleh mengubah kedudukan secara kerap dan rawak sehingga meninggalkan tapak kekisi kosong yang dinamakan kekosongan (Rajah 10.12). Kekosongan kekisi, kemasukan bendasing secara gantian atau intertisial (celahan) dan intertisial daripada atom itu sendiri merupakan contoh-contoh kecacatan titik.

Rajah 10.12 Jenis-jenis kecacatan hablur yang dihasilkan oleh kecacatan titik

Terdapat 2 jenis kecacatan yang dihasilkan oleh kekosongan dan celahan iaitu kecacatan Frenkel dan Schottky. Kecacatan Frenkel (Rajah 10.13) ditandakan dengan nombor 1 adalah sepasang kekosongan kation (ion positif) dan celahan kation. Atau ia juga boleh menjadi kekosongan anion (ion negatif) dan celahan anion. Walau bagaimanapun anion adalah lebih besar daripada kation dan tidak mudah untuk melakukan celahan. Kecacatan Schottky (Rajah 10.13) yang ditandakan nombor 2 pula wujud apabila berlakunya sepasang kekosongan anion dan kation. Dalam kedua-dua jenis kecacatan ini, pasangan kecacatan titik tersebut berlaku berhampiran antara satu sama lain kerana wujudnya tarikan yang kuat daripada cas bertentangan.

Rajah 10.13 1-Kecacatan Frenkel (pasangan kekosongan-celahan) dan 2- Kecacatan Schottky (pasangan kekosongan kation dan anion)

Kekosongan

Interstisial

(celahan)

Penggantian dengan

atom yang lebih kecil

Penggantian dengan

atom yang lebih besar

Pasangan Frenkel

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 210

(b) Kecacatan garis Jenis kecacatan garis yang banyak ditemui ialah dislokasi. Dislokasi ialah kecacatan garis di sekitar beberapa atom dalam kekisi hablur yang tidak sejajar. Dua jenis dislokasi yang penting iaitu dislokasi sisi dan dislokasi skru (Rajah 10.14). Dislokasi sisi terjadi disebabkan oleh penamatan satah atom di tengah-tengah hablur. Satah yang bersebelahan tidak lurus, tetapi sebaliknya bengkok di sekitar sisi pada satah penamat supaya struktur hablur yang bersebelahan tersusun dengan sempurna. Sekiranya pergerakan garis kecacatan adalah berserenjang dengan arah tekanan dan anjakan atom (tidak selari) ianya dinamakan dislokasi skru. Dengan adanya kecacatan jenis ini, atom-atom mempunyai keupayaan untuk bergerak apabila dikenakan beban dari luar dan ianya membawa kepada sifat mudah untuk ditempa bagi sesuatu logam.

Rajah 10.14 Jenis dislokasi yang terhasil daripada kecacatan garis

(c) Kecacatan satah Kecacatan ini berlaku apabila arah penghabluran dalam sesuatu kekisi hablur tiba-tiba berubah. Ini biasanya berlaku dalam polihablur. Apabila dua hablur mula berkembang secara berasingan dan kemudian bertemu (Rajah 10.15) akan membentuk suatu sempadan yang memisahkan orientasi penghabluran dan susunan atom-atomnya tidak lagi sama seperti hablur unggul.

Rajah 10.15 Salah satu bentuk kecacatan satah

Arah pergerakan

dislokasi

Arah pergerakan

dislokasi

Dislokasi sisi

Dislokasi skru

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 211

Latihan 10.1 Lakarkan susunan atom lapisan ketiga bagi A (susunan kiub berpusat muka) dan B (susunan padat

heksagonal) mengikut gambarajah di bawah.

10.2 Tentukan formula bagi sebatian A dan B dengan mengirakan atom-atom terlibat mengikut kedudukannya dalam hablur kekisi mengikut gambarajah di bawah.

10.3 Kalium bromida adalah sebatian ionik yang terdiri daripada ion K+ dan Br-. Didapati jejari ion K+ dan Br-

masing-masing adalah 133 pm dan 195 pm. a. Kirakan nisbah jejari kation terhadap anion. b. Berdasarkan nisbah jejari di atas, nyatakan struktur unit sel bagi kalium bromida. c. Lakarkan struktur unit sel bagi kalium bromida. d. Nyatakan nombor koordianatan bagi hablur di atas. e. Kirakan atom per sel unit bagi K+ dan Br-.

10.4 Dalam suatu sel unit, Ferum (Fe) menghablur mengikut sistem kiub berpusat jasad dengan panjang sisi 0.2866nm. a. Lakarkan sel unit bagi Ferum. b. Kirakan atom Fe dalam satu sel unit. c. Nyatakan nombor koordinatan bagi struktur hablur Fe. d. Kirakan jejari bagi atom Fe.

10.5 Senaraikan sifat fizik yang utama bagi sebatian ionik seperti sodium klodrida.

A B

Lapisan

pertama

Lapisan kedua

Lapisan ketiga

Ca

O O O

O

O

O Ca

Ca Ca

Ca

Ca Ca

Ca

Ti

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni Ni

Ni

Ni

Ni

As

As

sebatian A sebatian B

S t r u k t u r H a b l u r ( 2 ) | 212

Jawapan 10.2 Sebatian A: CaTiO3 dan sebatian B: NiAs 10.3 (a) 0.68 (b) sistem oktahedral (Susunan padat kiub) (d) 6,6 (e) 4 ion K+ dan 4 Br- 10.4 (b) 2 atom Fe (c) 8,8 (d) 0.1241 nm 10.5 Rapuh dan keras, larut dalam air dan boleh mengalirkan arus elektrik dalam keadaan leburan. Rujukan Rosiyah Yahya, Aishah Mohd. Jelan, Latifah Abd. Latif dan Mohd. Jamil Maah. 1998. Kimia Tak Organik asas

Matrikulasi. Shah Alam. Penerbit Fajar Bakti Sdn. Bhd.

Rodgers, G.E. Descriptive inorganic coordination, and solid state chemistry 2nd Ed. 2002. Ontario Canada.

Thomson Learning.