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