Kristal Kuliah

Embed Size (px)

Text of Kristal Kuliah

PENDAHULUAN1.1 Sejarah Perkembangan Kristalografi Zaman Yunani --- Pra Abad Pertengahankristal hanya digunakan untuk sebutanes Zaman Yunani --- Abad Pertengahan kristal digunakan untuk sebutan kristal batuan (rockcrystal)atau mineral kuarsa. Sekarang, digunakan untuk penamaan semua bahan padat yang berasal dari suatu proses alami yang tersusun oleh bidang-bidang Polihedral Juga digunakan untuk penamaan ornamen yang terbuat dari kuarsa murni seperti : gelas kristal; bola kristal; lampu kristal;tabung/bejana; dll

Pencetus Hukum-Hukum Kristalografi :Pliny (?) dalam Plinys Natural History volume XXXVII, pertama sekali yang memberi komentar tentang bentuk kristal dan sifat permukaannya Steno (1669), pencetus hukum pertama dalam kristalografi Hukum ketetapan sudut (The constancy of interfacial angles) Sudut antara bidang-bidang tertentu pada suatu jenis kristal selalu konstan Berdasarkan percobaan pada Mineral Kuarsa (SiO2) Rome deIIsle (1783) memberi konfirmasi terhadap Steno, hal tersebut merupakan hukum alam yang umum sebagai hasil dari susunan dalam yang teratur Dengan menggunakan alat Goniometer contacttJohannes Kepler (1611), mengemukakan bahwa kenampakan dari bentuk kristal kemungkinan akibat tersusunnya unit-unit kecil secara teratur.

PEMBENTUKKAN KRISTALProses yang di alami oleh suatu kristal akan mempengaruhi sifat-sifat dari kristal tersebut. Proses ini juga bergantung pada bahan dasar serta kondisi lingkungan tempat dimana kristal tersebut terbentuk. Berikut ini adalah fase-fase pembentukan kristal yang umumnya terjadi pada pembentukan kristal : Fase cair ke padat : kristalisasi suatu lelehan atau cairan sering terjadi pada skala luas dibawah kondisi alam maupun industri. Pada fase ini cairan atau lelehan dasar pembentuk kristal akan membeku atau memadat dan membentuk kristal. Biasanya dipengaruhi oleh perubahan suhu lingkungan. Fase gas ke padat (sublimasi) : kristal dibentuk langsung dari uap tanpa melalui fase cair. Bentuk kristal biasanya berukuran kecil dan kadang-kadang berbentuk rangka (skeletal form). Pada fase ini, kristal yang terbentuk adalah hasil sublimasi gas-gas yang memadat karena perubahan lingkungan. Umumnya gas-gas tersebut adalah hasil dari aktifitas vulkanis atau dari gunung api dan membeku karena perubahan temperature. .

Fase padat ke padat : proses ini dapat terjadi pada agregat

kristal dibawah pengaruh tekanan dan temperatur (deformasi). Yang berubah adalah struktur kristalnya, sedangkan susunan unsur kimia tetap (rekristalisasi). Fase ini hanya mengubah kristal yang sudah terbentuk sebelumnya karena terkena tekanan dan temperatur yang berubah secara signifikan. Sehingga kristal tersebut akan berubah bentuk dan unsurunsur fisiknya. Namun, komposisi dan unsur kimianya tidak berubah karena tidak adanya faktor lain yang terlibat kecuali tekanan dan temperatur Kristalografi : adalah cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari kristal secara sistimatik, termasuk didalamnya hukum-hukum,struktur dalam, bentuk luar serta kejadiannya dan perkembangan/pertumbuhan kristalnya. Tujuan dari materi kristalografi adalah untuk dapat

mengidentifikasi mineral, determinasi, menentukan bentukbentuk ikatan/susunan atom atau ion dari suatu mineral

Pembentukan KristalKristal dapat terbentuk dari larutan magma yang jenuh atau kelewat jenuh yang kemudian membeku karena adanya penurunan temperatur. Hal ini disebut Proses Kristalisasi Bila penurunan temperatur teratur dan perlahan-lahan, akan terbentuk kristal yang berukuran kasar dan sempurna, hal ini disebabkan karena atom-atom / ion-ion mempunyai kesempatan untuk berdifusi membentuk konfigurasi, sehingga dihasilkan bentuk yang sempurna. Bila penurunan temperaturnya cepat atau tiba-tiba maka akan dihasilkan kristal yang berukuran halus karena tidak ada kesempatan untuk saling berdifusi antara ion-ion penyusunnya. Pada penurunan temperatur yang cepat juga akan dihasilkan material yang non kristalin yang tak berbentuk yang disebut Amorf.

Bentuk Kristal Berdasarkan PembetukkannyaKristal Euhedral dicirikan oleh perkembangan muka kristal yang sempurna (dibatasi oleh bidang-bidang yang rata) Kristal Subhedral dicirikan oleh perkembangan muka kristal yang hanya sebagian (tak semua rata) Kristal Anhedral dicirikan oleh kristal yang tidak mempunyai bentuk muka kristal. Hal tersebut dapat terjadi karena dipengaruhi oleh proses pembentukannya, pengaruh luar, pengaruh ruang.

:Bentuk Kristal Berdasarkan Cara PengamatannyaKristalin untuk kristal yang dapat diamati secara baik dengan mata telanjang. Mikrokristalin untuk kristal yang pengamatannya baru terlihat bila dengan bantuan mikroskop. Kriptokristalin untuk kristal yng baru dapat diamati dengan bantuan difraksi sinar X. Ciri khas bahan kristalin yaitu: padat, kristalin, mempunyai kekerasan tertentu dan mempunyai sifat kelistrikan / kemagnitan.

Proses Kristalisasi, Pembekuan / Pendinginan, Penguapan / EvaporasiKristalisasi dapat terbentuk akibat: proses pendinginan/ pembekuan dan proses evaporasi atau penguapan a.Proses pendinginan bila suatu larutan (dengan konsentrasi tertentu) didinginkan maka ion-ion pada larutan tersebut dapat mempunyai kecenderungan untuk mengatur diri menurut susunan tertentu sehingga dicapai suatu kondisi yang stabil. Contoh : Larutan Magma. b.Proses Evaporasi bila suatu larutan dengan konsentrasi unsur-unsur tertentu mengalami penguapan, maka setelah melalui kondisi jenuh akan terjadi proses kristalisasi. Contoh: air laut --- mineral Halite (NaCl)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi relatif dari bentuk kristal adalah :

a. Homogenitas / keseragaman larutan b. Kecepatan pendinginan / temperatur pembentukkan c. Kemurnian larutan / akibat pengotoran d. Ruang pembentukkan

Bentuk kristal Sodium Chlorate (NaCl3), (a) bila larutandiaduk, (b) bila laturan dibiarkan tenanga. Homogenitas sangat menentukan bentuk kristal yang terjadi Contoh: larutan sodium chlorate ( NaClO3) diaduk hingga homogen lalu didinginkan cepat, maka kristal yang terbentuk akan berupa kubus. Tapi bila larutan dibiarkan tenang selama proses kristalisasi maka akan dihasilkan bentuk kubus yang terpancung tiap sudutnya

Bentuk kristal gipsum, (a) bila kristalisasi cepat, (b) bilakristalisasi lambatb. Kecepatan pendinginan menentukan bentuk ikatan atau konfigurasi yang baik.Contoh : larutan Gypsum (CaSO4.2H2O) bila kristalisasi cepat akandihasilkan bentuk yang panjang & tipis dan bila lambat akandihasilkan bentuk yang tebal dan pendek

Kristal NaCl (a) murni, (b) ditambah 10% urec. Kemurnian larutan/pengotoran akan sangat berpengaruh pada proses kristalisasi. Contoh: Sodium Chlorate (NaCl) bila tak ada pengotoran atau larutan murni, maka pada saat kristalisasi akan dihasilkan bentuk kubus, tapi bila pada larutan tersebut ditambahkan urea 10 %, maka kristal yang dihasilkan akan berbentuk Oktahedra

d. Ruang pembentukan akan mempengaruhi bentuk kristal yang terjadi, bila ruang yangter sedia kecil, maka kristal yang dihasilkan juga akan kecil atau dapat berbentuk anhedral.

A. Struktur Kristal Memahami

struktur dari kristal sangat penting dalam mengkarakterisasi suatu material yang memiliki sifat teratur (ordered material). Banyak material baru yang dikembangkan memakai istilah dan definisi yang sering dipakai dalam kristalografi ketika mendiskripsikan sifat sifatnya. Salah satu alat yang memakai konsep dasar kristalografi dalam mengkarak-terisasi suatu bahan adalah XRD (X-ray diffraction). Sehingga untuk menginterpretasi hasil analisa dari alat tersebut memerlukan pengetahuan dasar mengenai kristalografi. identik, tersusun dari satu atau lebih atom yang teratur dan berulang secara periodik dalam tiga dimensi. Keteraturan ini berlanjut sampai ratusan molekul. Bangunan terkecil dari kristal disebut basis kemudian susunan yang periodik dideskripsikan dengan latis.

Definisi dari kristal adalah bahan yang terdiri dari unit terstruktur yang

Untuk

mendeskripsikan sebuah kristal akan lebih mudah jika kita fokus pada latis bukan pada basisnya. Latis adalah susunan tiga dimensi dari titik (titik latis) yang identik dengan sekelilingnya. Sebuah unit sel adalah bagian terkecil dari latis. Seluruh bangunan latis dapat disusun dengan mengulang sebuah unit sel tanpa ada ruang kosong diantaranya. Sebuah unit sel dideskripsikan dengan tiga independen unit vektor yaitu a, b dan c.

Variable pada unit sel ada enam buah yaitu panjang

dari unit sel yang direpresentasikan oleh tiga vektor (a, b, dan c) dan tiga independen sudut antara dua vektor (, , and ), dimana: adalah sudut antara b dan c adalah sudut antara c dan a adalah sudut antara a dan b

B. Sistem Kristal Berdasarkan sudut antar bidang Kristal dan

panjangya sumbu-sumbu Kristal serta jumlah sumbu Kristal dan nilai sumbu Kristal. Maka system Kristal dikelompokan menjadi 7 sistem Kristal. Berikut ini akan dijelaskan 7 sistem Kristal tersebut yang akan dibantu dengan susunan salib sumbu Kristal yang akan mempermudah kita dalam memahami tujuh system Kristal tersebut.

Ada tujuh buah unit sel yang mungkin untuk

semua jenis kristal. Ketujuh unit sel disebut tujuh kristal sistem yang terdiri dari: 1. Triclinic system 2. Monoclinic system 3. Orthorhombic system 4. Tetragonal system 5. Cubic system 6. Hexagonal system 7. Rhombohedral system

Dalam beberapa sistem kristal diatas terdapat beberapa kemungkinan jenis latis yang dapat menghasilkan simetri yang tertinggi. Tipe latis tersebut adalah: P = primitive I = body-centred F = face-centred C = base/side centred

1. System IsometrikSistem ini disebut juga dengan system regular bahkan dikenal sebagai system kubik. Jumlah sumbu kristalnya ada tiga dan saling tegak lurus satu dengan yang lainya. Masing-masing panjang sumbunya sama. Berikut ini gambar system isometric

Gambar 1a1 = a2 = a3 sudut antara a2 dan a3