TUGAS

1. Calculate the fraction of atom sites that are vacant for lead at its melting temperature of 327 C (600 K). Assume an energy for vacancy formation of 0.55 eV/atom.

Jawab :

Diketahui : Temperatur (T) = 372 ) C = 600 )K = 600 )F

Energi vakansi = 0.55 eV/atom.

Bilngan Boltzmann =

Ditanya: fraksi vacancy = ?

Penyelesaian :

Dalam menghitung fraksivakansidapatdigunakanpersamaanberikut :

Makaperhitunganfraksiadalah :

= 2,41´ 10-5

2. Calculate the energy for vacancy formation in silver, given that the equilibrium number of vacancies at 800C (1073 K) is 3.6X1023m3 The atomic weight and density (at 800C) for Silver are respectively, 107,9 g/mol, and 9,5 g/cm3.

Jawab :Diketahui : temperatur (T) = 800 )C = 1073 ) K

KesetimbanganVakansi (Nv) = 3.6X1023m3

Berat atom (AAg) = 107, 9 g/molKerapatannya ( ) = 9,5 g/cm3

Konstanta Boltzmann = Bilangan Avogadro =

Ditanya : energy pembentukanvakansi (Qv) = ?Penyelesaian :

Langkahawalpengerjaan, adalahdenganmenentukan harga N, (jumlah sisi atom per meter kubik) untuk perak dari berat atomnya AAg, kerapatannya ρ, dan bilangan Avogadro NA, sesuai denganpersamaanberikut :

Makaperhitungan N adalah :

= 5,302 x 1022 atoms/cm3

= 5,302 x 1028atoms/m3

Setelahdidapatkannilai N sebesar5,302 x 1028atoms/m3, makalangkahselanjutnyaadalahmencarinilai energy vakansi (Qv) denganpersamaanberikutini :

Qv = 1,109 eV/atom.

3. Would you expect Frenkel defects for anions to exist in ionic ceramics in relatively large concentrations? Why or why not?

Jawab :

Cacatfrenkeladalahcacatpadakristaldimanasalahsatuionnyaberpindahdariselitannormalnyaketempatselitantidak normal.Denganpindahnyakationdaritempatselitan normal ketempatselitantidak normal makakationtersebutberadapadaposisidengantingkatenergi yang lebihtinggidibandingkantingkatenergipadaposisi normal akibatbertambahkuatnyagayatolakdengankation-kationdisekitarnya.Apabila ion yang hilangadalahberpasangan (anion dankation) makaterjadicacatschottky.Perpindahansalahsatu ion tersebutdapatdisebabkanolehperbedaanukurankationdan anion yang besardanjugasemakinbertambahnaiknyatemperatur.kenaikkantemperaturakanmenaikkanmobilitas ion yang ukurannyalebihkecilsehingga ion tersebutsemakinmudahpindahdaritempatselitan normal ketempatselitantidak normal. Timbulnyacacatfrenkeldalamkristalioniktidakmerubahrumuskimiamaupunmasssajenis.

Pada material-material dengansenyawaionik (nonmetal) biasanyaterjadicacatfrenkeldanjugaschottky.Hal iniberkaitaneratdengankeefektivitasaanmempertahankankenetralanlistrikdankemungkinankeberadaancacat anion dancacatkation.Contohkekosongan anion padaNaClakanmenyebabkanpadatanNaClmenjadicacatdenganmuatanpositifsehinggadapatmenjebakelektrondanmengubahnyamenjadipusat yang netral.Dapatdisaksikanpadagambarberikutinimengenaicacatfrenkeldanschottky.

Secarakeseluruhanenergipembentukandarikeduajeniscacatiniberbedadanhalinimenghasilkanperbedaandalamkonsentrasicacat.BerkaitandengankekosonganEf

-

>Ef+ ,makaapabilatemperaturdinaikanpadatahapawalterbentukakanmenyebabkanl

ebihbanyakkekosongankationdibandingkankekosongan anion yang berasaldaridislokasidanbatas,namunmedanlistrik yang dihasilkanakanmenghambatpembentukankationdanmemicupembentukan anion sehinggapadakesetimbanganterdapat anion dankationdenganjumlah yang hampirsama. Ion asingdenganvalensiberbedadengankationpenerimajugadapatmenimbulkancacattitikuntukmempertahankannetralitasmuatan.

Contohsemikonduktortipe-a (munculkarenakekurangankation) sepertiNiO, PbOdan Cu2O, sedangkansemikonduktortipe-b (munculakibatkelebihankation) sepertioksida Zn, Cd, danBe.

Makadapatdisimpulkanbahwacacatschottkypada material sepertikeramikakanmenyebabkan material tersebutmenjadisemikonduktorbahkan isolator. Salah satucontohaplikasibahankeramikadalahpada resistor (penghambataruslistrik).Resistor lebihumumdipakaikarenamemilikikeuunggulan isolator listriksertatahanterhadap temperature tinggi.

4. In your own words, briefly define the term‘‘stoichiometric.’’

Jawab :

Stoikiometridalambidangkristalografi, salahsatunyaterdapatpadapembahasancacatkristalinterinsik. Cacatkristalinterinsikinimeliputicacatkristalfrankeldanschottky. Secarastoikiometricacatkristalschottkymemiliki anion dankation yang sama (anion=kation). Padacacatinidiasumsikan anion dankationmenempatitempatpadapermukaandenganjumlah yang sama. Sedangpadacacatschottky, prinsipstoikiometrinyaadalahjumlahvakansisamadenganjumlahintersisi (vakansi=intersisi)

5. Below, atomic radius, crystal structure, elec-tronegativity, and the most common valence are tabulated, for several elements; for those that are nonmetals, only atomic radii are indicated.

Which of these elements would you expect to form the following with copper:

(a) A substitutional solid solution having complete solubility?

(b) A substitutional solid solution of incomplete solubility?

(c) An interstitial solid solution?

Jawab :

Berdasarkanpertanyaan yang diminta, maka solid solution akanterjadiapabilamemenuhisayaratberikut :

1. perbedaanantarajari-jari atom Cu denganjari-jariatom yang lainnya ( ∆R%) haruskurangdari ± 15%.

2. strukturkristalharussama.3. elektronegativitasharussama.4. valensiharussama, ataumendekati.

a. Berdasarkankriteriadiatasmakadidapatkanunsur-unsurpadatabel yang mendekatiadalah Ni (nikel), Pd (palladium), danPt (platina).Kriteria 1=

Cu-NiNilaijari-jari atom Cu = 0,1278 nmNilaijari-jari atom Ni = 0,1246 nm

∆R% = |0,1278-0,1246|x 100% = 3,2 x 10-03 x 100%

= 0,32%

Cu-Pd

Nilaijari-jari atom Cu = 0,1278 nm

Nilaijari-jari atom Pd = 0,1376 nm

∆R% = |0,1278-0,1376|x 100% =

6. For both FCC and BCC crystal structures, there are two different types of interstitial sites. In each case, one site is larger than the other, and is normally occupied by impurity atoms. For FCC, this larger one is located at the center of each edge of the unit cell; it is termed an octahedral interstitial site. On the other hand, with BCC the larger site type is found at 0 positions that is, lying on {100} faces, and situated midway between two unit cell edges on this face and one-quarter of the distance between the other two unit cell edges; it is termed a tetrahedral interstitial site. For both FCC and BCC crystal structures, compute the radius r of an impurity atom that will just fit into one of these sites in terms of the atomic radius R of the host atom.

Jawab :Berikutiniadalahilustrasipadastrukturkristal FCC denganbidang (100),

Lokasiintersisiberada di pusatlingkarandaritepi. Diameter atom yang hanyaakanmasukkesitusini 2r .Nilai 2r didapatkandariperbedaanantara yang panjangseltepisatuan (a) danpanjangjari-jaridaridua atom tuanrumah (atom yang disisipi) yang terletak di keduasisidarisitus (R). makaberdasarkanpernyataantersebutdidapatkanpersamaanberupa :

2r = a – 2R

Padakristal FCC face diagonal =

Makanilai a adalah =

Sehingganilai dapat di subtitusikanpadapersamaanawal 2r = a – 2R.

2r = a – 2R

Sedangkanilustrasikristal BCC denganbidang (100) adalahsebagaiberikut :

Padakristal BCC denganbidang (100) dapatdiketahuiletakintersisinya. Berbedadengankristal FCC yang atom intersisinyaterletaksejajardenganpusat atom padatepisudutnya, intersisipadakristal BCC terletak di tengahanataradua atom sudutnya. Padakristal BCC intersisiakanmembentuksegitigasiku-siku, sehinggadapatdigunakanrumusphytaghoras :

Padakristal BCC, cube diagonalnya =

Apabilanilai di subtitusikankedalampersamaanawal

makadidapatkan :

Makasetelahdidapatkannilaitersebutkitadapatmencarinialidenganrumusmatemati

s :

Makahasinya :

Padaperhitungan radius BCC makadidapatkannilai r = -0,219 R dengannilai

radius FCC sebesar r = 0,41 R

FCC : BCC

0, 41 R : -0,219 R

0 : 1,4

Denganperhitunganperbandinganmakadiketahuibahwaukurantempatinterstisiunt

uk FCC adalahsekitar 1,4 kali untuk BCC.

7. (a)For an ASTM grain size of 4,approxi-mately how many grains would there be per square inch in a micrograph taken at a mag-nification of 100?

(b) Estimate the grain size number for the photomicrograph in Figure 5.16b, assuming a magnification of 100.

Jawab:

(a) Diketahui : ukuranbutir (n) : 4

Perbesaran : 100

Ditanya :ukuranbutirperinchi ?

Penyelsaian:

= = 8 grains/in.2

(b)Diketahui :

8. A photomicrograph was taken of some metal at a magnification of 100 and it was determined that the average number of grains per square inch is 10. Compute the ASTM grain size number for this alloy.Jawab :Diketahui : perbesaran : 100

Number of grains/square inch (N) : 10Ditanya : nilai ATSM grains size number ?Jawab :

9. Bagaimanamenentukan orientasi dari single Kristal dengan metode Laue, XRD dan XRF.Jawab :

10.A transmission Laue pattern is made of an aluminum crystal with 40-kv tungsten radiation. The film is 5 cm from the crystal. How close to the center of the pattern can Laue spots be formed by reflecting planes of maximum spacing, namely (111), and those of next largest spacing, namely (200)?