BerandaSainsKimiaIlmu dan Teknologi Material - Ketidaksempurnaan dalam Padatan - Bagian 4.5

Ilmu dan Teknologi Material – Ketidaksempurnaan dalam Padatan – Bagian 4.5

Hitunglah energi pembentukan kekosongan (vacancy) pada nikel (Ni), dengan diketahui bahwa jumlah kesetimbangan kekosongan pada suhu $850^\circ \text{C}$ ($1123 \text{ K}$) adalah $4,7 \times 10^{22} \text{ m}^{-3}$. Berat atom dan massa jenis (pada suhu $850^\circ \text{C}$) untuk Ni masing-masing adalah $58,69 \text{ g/mol}$ dan $8,80 \text{ g}/\text{cm}^3$.

Menghitung Fraksi Kekosongan

Kita cari nilai jumlah situs atom per meter kubik ($N$)

Rumus untuk mencari jumlah total situs atom per unit volume adalah

$$N = \frac{\rho \cdot N_A}{A}$$

Kita buat parameter dari data data yang ada

  • Massa Jenis Atom ($\rho$): $8,80 \times 10^6 \text{ g/m}^3$
  • Bilangan Avogadro ($N_A$): $6,022 \times 10^{23} \text{ atom/mol}$
  • Massa Atom Relatif ($A$): $58,69 \text{ g/mol}$

Substitusi nilai-nilai yang sudah kita dapatkan

$$N = \frac{8,80 \times 10^6 \cdot 6,022 \times 10^{23}}{58,69}$$

$$N = \frac{52,993 \times 10^{29}}{58,69}$$

$$N = 9,029 \times 10^{28} \text{ situs/m}^3$$

Dengan mengetahui jumlah total situs, kita bisa mencari fraksi kekosongan dengan memperhitungkan jumlah kekosongan

$$\text{Fraksi Kekosongan} = \frac{N_v}{N}$$

$$\text{Fraksi Kekosongan} = \frac{4,7 \times 10^{22}}{9,029 \times 10^{28}}$$

$$\mathbf{\text{Fraksi Kekosongan} = 5,205 \times 10^{-7}}$$

Dengan mengetahui jumlah fraksi kekosongan, kita bisa mencari energi pembentuk kekosongan

Menghitung Energi Pembentuk Kekosongan

Kita hitung fraksi kekosongan untuk mencari nilai energi kekosongan

$$\frac{N_v}{N} = \exp\left(-\frac{Q_v}{k \cdot T}\right)$$

Kita buat parameter dari data yang ada

  • $\frac{N_v}{N} = $ Fraksi Situs Kosong ($5,205 \times 10^{-7}$)
  • $Q_v = $ Energi Pembentuk Kekosongan
  • $k = $ Konstanta Boltzmann ($8,62 \times 10^{-5} \text{ eV/K}$)
  • $T = $ Suhu Mutlak (1123 K)

Substitusi nilai-nilai yang sudah kita dapatkan

$$5,205 \times 10^{-7} = \exp\left(-\frac{Q_v}{8,62 \times 10^{-5} \cdot 1123}\right)$$

$$5,205 \times 10^{-7} = \exp\left(-\frac{Q_v}{0,096802}\right)$$

$$\ln(5,205 \times 10^{-7}) = \ln\left(\exp\left(-\frac{Q_v}{0,096802}\right)\right)$$

$$-14,468475 = -\frac{Q_v}{0,096802}$$

$$Q_v = -14,468475 \cdot -0,096802$$

$$\mathbf{Q_v = 1,400 \text{ eV/atom}}$$

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer