TK 3204 BAHAN KONSTRUKSI SEMESTER 2 – 2016/2017 TUGAS 1 NIM : 13014119
NAMA : DWI ANANDA GUNAWAN
Tugas untuk dikerjakan secara individual dan dikumpulkan ke alamat e-mail ridhonaufal21@
[email protected] gmail.com selambat-lambatnya pada tanggal 7 Februari 2017 pukul 17.00. 1. Titanium mempunyai struktur kristal HCP dan densitas 4,51 g/cm 3. a.
Hitung volum sel satuan Titanium.
b.
Jika diketahui nisbah panjang rusuknya = 1,58, hitung panjang rusuk c dan a.
Jawab : a. Struktur HCP, sehingga jumlah sel satuannya (n) adalah 6. Berat atom Titanium (A) adalah 47,87 g/mol.
Densitas logam ( ) adalah 4,51 g/cm3
= =
Sehingga dari rumus di atas didapat rumus untuk mencari volume sel satuan adalah sebagai berikut,
NA adalah bilangan Avogadro yaitu 6,023 x 10 23/mol Sehingga,
8 7 / = 4,51 /6×47, ×6,0 23×10/ =1,057× 10− = , = = ℎ 6 × 0,74= 0,1057 = 43422 0,013036= 3 × 7 ×
b. Nisbah panjang rusuk (c/a) adalah 1,58.
APF ( Atomic Atomic Packing Packing Factor ) HCP adalah 0,74
Sehingga Vb = 0,013036 nm3
Sehingga r = 0,146 nm
Gambar 1. Struktur HCP Dari struktur HCP diatas dapat dilihat bahwa a=2r, sehingga
=2 ×0, 1 46 =, =1, 5 8 × =1,=, 58 ×0,292
c/a = 1,58 , sehingga
2. Besi oksida (FeO) mempunyai struktur kristal rock salt dan densitas 5,70 g/cm3. Hitung panjang rusuk sel satuannya. Jawab : struktur kristalnyanya adalah FCC
Rock salt
= ′∑ +∑
∑AC = ∑AFe = 55,85 g/mol ∑AA = ∑AO = 16 g/mol
455, 8 5 +16 / 5,70 / = ×6,023×10 = 8,3714 ×10− == 4,8,33745714××1010−− = ,
FCC, maka jumlah sel satuan (n’) = 4
Didapat VC,
=
, dengan a adalah panjang rusuk sel satuan, sehingga didapat
3. Hitung Atomic Packing Factor kristal intan (lihat gambar di buku), jika diasumsikan sudut ikatan antar atom C bertetangga 109,5 dan setiap atom internal berjarak a/4 dari muka sel terdekat (a = panjang rusuk sel satuan). Jawab :
Gambar 2. Struktur Intan
/ Jumlah sel satuan:
Tetrahedral : 4
Muka sel
: 6 x (1/2)
Sudut sel
: 8 x (1/8)
Total (n)
:8
4 =2cos(109,2 5°) =8cos54, 8 ° =4,6114
= ℎ 4 4 8 × 8 × 3 3 = = 4,6114 =,
4. Dari Tabel rentang massa molar, fraksi jumlah dan fraksi berat suatu polimer berikut, tentukan a.
massa molar rata-rata berdasarkan jumlah
b.
massa molar rata-rata berdasarkan berat
c.
jenis polimernya (PE/PP/PVC/PTFE/PS/PMMA/polifenolformaldehid/nilon6,6/PET/
polikarbonat), jika derajat polimerisasinya = 477.
Jawab:
Molecular Weight Range (g/mol)
Mean M i (g/mol)
x i
w i
x iM i
w iM i
8000
-
20000
14000
0.05
0.02
700
280
20000
-
32000
26000
0.15
0.08
3900
2080
32000
-
44000
38000
0.21
0.17
7980
6460
44000
-
56000
50000
0.28
0.29
14000
14500
56000
-
68000
62000
0.18
0.23
11160
14260
68000
-
80000
74000
0.10
0.16
7400
11840
80000
-
92000
86000
0.03
0.05
2580
4300
TOTAL
47720
53720
̅ ̅ = ̅ = / ̅ ̅ = ̅ = /
a. Massa molar rata rata berdasarkan jumlah (
b. Massa molar rata rata berdasarkan berat (
)
)
c.
Jenis polimer DP (Degree of Polymerization) = 477
=̅̅ = = 47720477/ =,
Hitung m (repeat unit molecular weight ) untuk masing masing polimer
Jenis Polimer
m
Repeat Unit
= 2( AC) + 4( AH) = (2)(12.01 g/mol) + (4)(1.008 g/mol) = 28.05 g/mol
PE
m
PP
m
PVC
m
PTFE
m
PS
m
PMMA
m
= 3( AC) + 6( AH) = (3)(12.01 g/mol) + (6)(1.008 g/mol) = 42.08 g/mol = 2(12.01 g/mol) + 3(1.01 g/mol) + 35.45 g/mol = 62.50 g/mol = 2( AC) + 4( AF) = (2)(12.01 g/mol) + (4)(19.00 g/mol) = 100.02 g/mol = 8( AC) + 8( AH) = (8)(12.01 g/mol) + (8)(1.008 g/mol) = 104.14 g/mol
= 5( AC) + 8( AH) + 2( AO) = (5)(12.01 g/mol) + (8)(1.008 g/mol) + (2)(16.00 g/mol) = 100.11 g/mol
Polifenolformaldehid
Nilon6,6
PET
Polikarbonat
133.16 g/mol
= 12( AC) + 22( AH) + 2( A N) + 2( AO) = (12)(12.01 g/mol) + (22)(1.008 g/mol) + (2)(14.01 g/mol) + (2)(16.00 g/mol) = 226.32 g/mol m = 10( AC) + 8( AH) + 4( AO) = (10)(12.01 g/mol) + (8)(1.008 g/mol) + (4)(16.00 g/mol) = 192.16 g/mol m = 16( AC) + 14( AH) m
+ 3( AO) = (16)(12.01 g/mol) + (14)(1.008 g/mol) + (3)(16.00 g/mol) = 254.27 g/mol
Sehingga jenis polimernya adalah PTFE (m= 100,02 g/mol) 5. Hitung jari-jari atom pengotor (r) yang dapat menempati posisi tetrahedral di dalam sel satuan logam bejari-jari atom R dengan struktur kr istal BCC.
Jawab : Bidang (100) BCC sebagai berikut dan letak koordinat pengotor adalah pada
Berdasarkan interpretasi gambar diatas, maka:
Dengan
2 +4 =+
adalah panjang rusuk sel satuan.
Pada BCC, panjang rusuk sel satuan adalah Misalkan (R+r) adalah x, sehingga:
√
,
4 4 (2√ 3) +(4√ 3) = 4 4 (2√ 3) +(4√ 3) = 5(√ 3) = = 53 =1,291 += 1, 2 91 ==1,, 291
1, ,
6. Perkirakan densitas paduan Ti-6Al-4V yang mempunyai komposisi Ti 90%-berat, Al 6%-berat dan V 4%-berat. Jawab :
= 4,51 g/cm3
= +100 +
= 2,71 g/cm3 = 6,10 g/cm3
100 4% = 90% + 6% + 6,10 / 4,51/ 2, 7 1 / =, /
