8
ProsidingPertemuan Ilimiah Sains Materi 1996 PENGARUH STRUKTUR KRIST AL TERHADAP KONDUKTIVIT AS IONIK P ADA AgI DAN CUll SafeiPurnarna2, Nurdin Effendi2, Azis K. y2 ABSTRAK PENGARUH STRUKTUR KRISTAL TERHADAP KONDUKTMTAS IONIK PADA AgI DAN CuI. Transisi rasa dan struktur AgI dan CuI telah ditentukan dengan menggunakan difraktometer sinar-x dan juga dilakukan pengukuran konduktivi~! ionik . Fasa transisi terjadi pada 3690 C (rasa-y ke rasa-!}) dan 40~ C (fasa-!} ke fasa-a) untuk bahan CuI dan pada 14~ C ( rasa-!} ke fasa-a) untuk bahan AgI yang berhubungan dengan perubahan energi dan entropi. Kisi kristal fasa-y, !}, dan IX ditentukan berturut-turut sebagai kubik, heksagonal, dan kubik yang ditentukan dengan teknik difraksi sinar-x .Hasil pengukuran didapat bahwa struktur kristal tersebut mulai terjadi berubahan anomali dan berkonduktivitas tinggi pada sekitar 4000 C untuk CuI dan pada 14~ C untuk AgI. Setelah struktur bertransisisi ke fasa-a , atom-atom terdistribusi ke semua posisi pada struktur kristal. ion-ion (kation) pada struktur CuI kemungkiruln posisi pada 4(c) : (1/4,1/4,1/4) dan 16 (e) : (xxx, xxx, xxx ) pada grup ruang Td 2 dengan parameter x OJ 0,34 j: 0,01 dan kemungkin~L/I posisi untuk AgI adalah 24 g : (x,O,l/2) pada grup ruang 0., 9 dengan parameter x OJ 0,19 j: 0,01. Harga konduktivitas ionik adalahO,08 1:2'\ cm-1 pada 4500 C untuk CuI dan 0,86 0-1 cm-1 pada 1500 C untuk AgI . ABSTRACT THE EFFECT OF CRYSRTAL STRUCTURES OF AeI AND CuI TO IONIC CONDUCTMTY. The phase transition and the structures of AgI and CuI has been detennined by X-ray diffiaktometer and also ionic conductivity measurements. Th,e phase transition were found at 3690 C (y-phase to l3-phase) and 40~ C (l3-phase to a-phase) for CuI and at 1470 C (l3-phase to a-phase) for AgI and this transition are corresponding to energy and entropy changes. The crystal lattice ofy, 13, and a phase were determined to be th,e cubic, hexagonal, and cubic, respectively, by the x-ray powder method .From this measurement, it was found that the crystal structure' of this subtance begin to charge anomalously and high conduction already at about 4000 C for CuI and at 14~ C for AgI. After the structUI"CS were transition to a-phase, the atoms are equally distributed over all the position in crystal structures. The ions (cations) at CuI structure was concluded that these probable position are 4 (c) : (1/4,1/4,1/4) and 16 (e) : (xxx, xxx, xxx ) of T d2 with the parameter x = 0,34 :!: 0,01 and probable position for AgI are 24 g: (x,O,1/2) of <>119 with the parameter x = O,19:!: 0,01 .The values of ionic conductivities WCl"C about 0,08 al cmol at 4500 C for CuI and 0,86 al cm-1 at 1500 C for AgI. perpindahan ion disebabkan oleh kekosongan vacancies) yang bergerak (hopping) dan cacat Frenkelyangdisebabkan olehgerakpasang;an ion melewatiinterstisial. Konduktivitas listrik suatu bahanditentukan oleh struktur kristalnya. Bahan berkonduktivitas listrik tinggi temyata tidak mempunyai tipe struktur dengan atom tumlpukan padat (close-packed) tetapi mempunyai jaringan untuk dilewati ion (ion-sized passageways), yakni terdiri ion tetap yang membentuk kerangka polihedral dan ion bergerak yang dapat melewatinya.Pada umumnyajumlah lo,,'ongan yang dapat ditempati oleh ion lebih besar dibandingkan dengan jumlah ion yang bergerak. Bahan dengan struktur tak lteratur (disordered structure) juga mempunyai konduktivitas listrik tinggi; disebabkan oleh mudahnya perpindahan ion -ion dan aktivitas enthalpi yang rendah. Oleh karena itu bahan berkonduksiion cepatmempunyaikarakte-ristik PENDABULUAN Konduktor ion cepat atau elektrolit padat dicirikan dengan konduktivitas listrik-nya yang tinggi ( 0" > 10-2 al cm-1 ), sebanding dengan elektrolit cair atau bahkan elektrolit garam meleleh (molten salt electrolytes) [1,2] . Bahan konduktor ion cepat banyak diteliti dan dikembangkan untuk sumber energi padat (baterai padat dan fuel cell) yang lebih unggul dari sumber energi konvensional yang menggunakan elektrolit cair. Pada umumnya, konduktivitas listrik yang tinggi pada elektrolit padat disebabkan adanya cacat dan ketidak aturan pada struktur kristal tersebut sehingga akan menimbulkan perpindahan ion. Misalnya pada cacat Schottky 1Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Sains Materi. Serpong, 22-23 Oktober 1996 2 PPSM-BATAN . 449

PENGARUH STRUKTUR KRIST AL TERHADAP KONDUKTIVIT …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-2897-1996-1-449.pdf · PENGARUH STRUKTUR KRIST AL TERHADAP KONDUKTIVIT AS IONIK P ADA

  • Upload
    ledang

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Prosiding Pertemuan Ilimiah Sains Materi 1996

PENGARUH STRUKTUR KRIST AL TERHADAP KONDUKTIVIT AS IONIKP ADA AgI DAN CUll

Safei Purnarna2, Nurdin Effendi2, Azis K. y2

ABSTRAKPENGARUH STRUKTUR KRISTAL TERHADAP KONDUKTMTAS IONIK PADA AgI DAN CuI. Transisi rasa dan

struktur AgI dan CuI telah ditentukan dengan menggunakan difraktometer sinar-x dan juga dilakukan pengukuran konduktivi~! ionik .Fasa transisi terjadi pada 3690 C (rasa-y ke rasa-!}) dan 40~ C (fasa-!} ke fasa-a) untuk bahan CuI dan pada 14~ C ( rasa-!} ke fasa-a)untuk bahan AgI yang berhubungan dengan perubahan energi dan entropi. Kisi kristal fasa-y, !}, dan IX ditentukan berturut-turut sebagaikubik, heksagonal, dan kubik yang ditentukan dengan teknik difraksi sinar-x .Hasil pengukuran didapat bahwa struktur kristal tersebutmulai terjadi berubahan anomali dan berkonduktivitas tinggi pada sekitar 4000 C untuk CuI dan pada 14~ C untuk AgI. Setelah strukturbertransisisi ke fasa-a , atom-atom terdistribusi ke semua posisi pada struktur kristal. ion-ion (kation) pada struktur CuI kemungkiruln posisipada 4(c) : (1/4,1/4,1/4) dan 16 (e) : (xxx, xxx, xxx ) pada grup ruang Td 2 dengan parameter x OJ 0,34 j: 0,01 dan kemungkin~L/I posisiuntuk AgI adalah 24 g : (x,O,l/2) pada grup ruang 0., 9 dengan parameter x OJ 0,19 j: 0,01. Harga konduktivitas ionik adalahO,08 1:2'\ cm-1

pada 4500 C untuk CuI dan 0,86 0-1 cm-1 pada 1500 C untuk AgI .

ABSTRACTTHE EFFECT OF CRYSRTAL STRUCTURES OF AeI AND CuI TO IONIC CONDUCTMTY. The phase transition

and the structures of AgI and CuI has been detennined by X-ray diffiaktometer and also ionic conductivity measurements. Th,e phasetransition were found at 3690 C (y-phase to l3-phase) and 40~ C (l3-phase to a-phase) for CuI and at 1470 C (l3-phase to a-phase) for AgIand this transition are corresponding to energy and entropy changes. The crystal lattice ofy, 13, and a phase were determined to be th,e cubic,hexagonal, and cubic, respectively, by the x-ray powder method .From this measurement, it was found that the crystal structure' of thissubtance begin to charge anomalously and high conduction already at about 4000 C for CuI and at 14~ C for AgI. After the structUI"CS weretransition to a-phase, the atoms are equally distributed over all the position in crystal structures. The ions (cations) at CuI structure wasconcluded that these probable position are 4 (c) : (1/4,1/4,1/4) and 16 (e) : (xxx, xxx, xxx ) of T d 2 with the parameter x = 0,34 :!: 0,01

and probable position for AgI are 24 g: (x,O, 1/2) of <>119 with the parameter x = O,19:!: 0,01 .The values of ionic conductivities WCl"C about

0,08 al cmol at 4500 C for CuI and 0,86 al cm-1 at 1500 C for AgI.

perpindahan ion disebabkan oleh kekosonganvacancies) yang bergerak (hopping) dan cacatFrenkel yang disebabkan oleh gerak pasang;an ionmelewati interstisial. Konduktivitas listrik suatubahan ditentukan oleh struktur kristalnya. Bahanberkonduktivitas listrik tinggi temyata tidakmempunyai tipe struktur dengan atom tumlpukanpadat (close-packed) tetapi mempunyai jaringanuntuk dilewati ion (ion-sized passageways),yakni terdiri ion tetap yang membentuk kerangkapolihedral dan ion bergerak yang dapatmelewatinya. Pada umumnya jumlah lo,,'onganyang dapat ditempati oleh ion lebih besardibandingkan dengan jumlah ion yang bergerak.Bahan dengan struktur tak lteratur(disordered structure) juga mempunyaikonduktivitas listrik tinggi; disebabkan olehmudahnya perpindahan ion -ion dan aktivitasenthalpi yang rendah. Oleh karena itu bahanberkonduksi ion cepat mempunyai karakte-ristik

PENDABULUANKonduktor ion cepat atau elektrolit padat

dicirikan dengan konduktivitas listrik-nya yangtinggi ( 0" > 10-2 al cm-1 ), sebandingdengan elektrolit cair atau bahkan elektrolitgaram meleleh (molten salt electrolytes) [1,2] .

Bahan konduktor ion cepat banyak diteliti dandikembangkan untuk sumber energi padat(baterai padat dan fuel cell) yang lebih ungguldari sumber energi konvensional yangmenggunakan elektrolit cair.

Pada umumnya, konduktivitas listrikyang tinggi pada elektrolit padat disebabkanadanya cacat dan ketidak aturan pada strukturkristal tersebut sehingga akan menimbulkanperpindahan ion. Misalnya pada cacat Schottky

1 Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Sains Materi. Serpong, 22-23 Oktober 19962 PPSM-BATAN .

449

khusus yang berhubungankristal .

dengan struktur Faktor struktur yang di}Jengaruhi olehperubahan temperatur, selain ditentukan olehposisi atom pada satu unit set struktur kristal danfaktor hamburan atom fj, juga oleh faktortemperatur e-Mj, sehingga amplitudo refleksipada (hkl) tertentu dapat dinyatakan

n~ f -2M.FhkI = L.. je J (4)

j=l

lntensitas observasi Yi(o) palM step ke-idimodelkan dengan intensitas perhitungan Yi(c)adalah sebagai berikut :

Dalam penelitian ini dilakukan pe-nentuan temperatur kritik dimana terjadiperubahan rasa dengan DT A (DifferentialThermal Analysis). AnaIisa dilakukan mulai daritemperatur kamar (27°C) samapai temperatur6000 C. Sedangkan struktur kristaI AgI daD CuIpacta berbagai rasa ditentukan dengan difraksisinar-x daD diukur pula konduktivitas listrik, crsebagai fungsi temperatur.

Dari basil pengukuran akan diketa-hui struktur kristaI dan perubahan struktur kristalelektrolit padat pacta berbagai temperatur, jugaharga konduktivitas listrik pacta temperaturbervariasi sehingga dapat memaharni korelasiantara struktur kristaI dengan konduksi ionikpacta rasa superionik AgI dan CuI, serta dapatmenerangkan terjadinya mekanisme konduksiionik pacta bahan tersebut .

(5)

TEORIPengukuran perubahan rasa dilakukan

dengan difraktometer sinar-x yang dilengkapitungku pemanas. Dasar teori adalah hokumBragg:

dimana :s : faktor skalaG(8ik) : fungsi bentuk profilI Fkl2 : faktor strukturYib(C) : suku backgroundmk : faktor multiplikasi8i : sudut hamburan step ke-iPk : faktor koreksi preferred orientasi8k : sudut Bragg.L(8ik} : faktor Lorentz dan faktor polarisasi

A. = 2 ~ sine (I)

dimana A. adalah panjang gelombang sinar-xyang digunakan i..cu=1,5421 A, e adalah sudutdifraksi yang diasosiasikan tempat posisi puncakdengan bidang-bidang kisi (hkl) tertentu,sedangkan dhkl adalah jarak antar bidang yangmengambarkan sistem, ukuran unit sel suatukristal, dan indeks Miller bidang tersebut .Untuk sistem kristal kubik :

Konduktivitas listrikKonduktivitas listrik barum rasa tunggal

adalah kontribusi jumlah elektronik daD ionikatau dituliskan :

cr = L nj Zj ~ (6)j

dimana nj adalah konsentrasi pembawa muatandengan muatan Zj daD mobilitas ~l .Dalam superionik konduktor (SIC:), konduk-tivitas elektronik kecil sekali atau diabaikan, daDkonduktivitas listrik adalah tipe }\.rrhenius yangtergantung temperatur :

h2 +k2 +f1

d~ (2)a2

C

kT exp (- Ea/kT)a=Bila disubtitusikan persamaan (1) ke persamaan(2) , maka : .

sin2 e = (A 2/4a2)( h2 + k2 of, 11= A(h2 + k2 + f) (3)

a adalah parameter kisi, daD A = (A 2/4a1adalah konstanta .

atau

0"0cr = -exp (- E.lkT)T

(7)

450

Hasi1 eksperimen dengan difraktometer sinar-xdapat di1ihat daTi po1a difraksi yang dihasilkanpada setiap temperatur dari temperatur kamarsampai temperatur 450°C. Struktur CuI adalahtipe 'zincb1ende' dimana pada keadaan stabi1 atautempe-ratur kamar posisi atom Cu berkedudukandi 4(c) da1am grup ruang F43m, yakni pada(1/4,1/4,1/4). Bi1angan okupasi untuk modelstruktur AgI dan CuI dapat di1ihat pada tabe1 1.

log cr

Gambar la. Kurva konduktivitas listrik bahanAgI sebagai fungsi temperatur.

log cr

kemungkinan disorder pada model tersebut lebihbesar, yang berhubungan juga dengan kenaikansifat superionik bahan tersebut

Hasil data pengukuran difraksi sinar-xbahan elektrolit padat CuI pada temperatur kamarsampai 350°C telah direfine dengan programRietveld dengan input data struktur zinc:b/ende,dimana posisi atom Cu pada posisi 4(C:1 dalam

grup ruang F43m yakni pada (1/4,1/4,1/4). Padatabel 2 basil analisa struktur CuI.

Model vibrasi anharmonic diglma-kandalam analisa data difraksi sinar-x dan neutronpada struktur kristal zincblende. Bila afilplitudovibrasi termal anharmonis asymetris cuku]p besar,maka terjadi gerakan kation dari kedudukan 4( c)kearah [Ill] menjadi lebih lebar .Strukltur AgImempunyai grup ruang 1m3 m dan basil ,difraksisinar-x tela dianalisa dengan kedudukan Ag di

24g pada posisi (x,O,I/2) untuk ~~berapatemperatur. Hasil 'refinement' dapat dilihat padaTabel 3.Parameter struktur AgI .

Hasil pengukuran dengan alai: DT Amenunjukkan bahwa, pada bahan CuI telahterjadi perubahan rasa dari fasa-y ke fasa-j3, padatemperatur sekitar 380 °C, dan pada temperatursekitar 400 °C dari fasa-p ke fasa-a .Sedangkanbahan AgI terjadi perubahan rasa padatemperatur 148 °C dari fasa-p ke fasa..a, [3].Perubahan rasa pada bahan CuI daD AgImenyebabkan terjadinya disorder pada s:trukturyang akan berkontribusi pada konduJktivitaslistrik (ionik) pada bahan tersebut .

Temperatur kritis, Tc pada bahan AgIterjadi setelah perubaban fasa-p ke fasa-a,konduktivitas listrik bahan tersebut meIUngkatsecara diskontinu, hal ini disebabkaJ.1 olehnaiknya entropi dan juga terjadi eksitasi atom -Agyang terdistribusi di dalam struktur AgI (grup

ruang Im3m) dengan bilangan okupasi (Bilanganokupasi adalah jumlah atom yang bergeraJk. lebihsedikit dibandingkan dengan kedu,dukan-kedudukan yang dapat didiami oleh atom) relatipkecil sekitar 0,083 pada model struktulr 24g(Tabel 1). Sedangkan untuk bahan CuI terjadiperubahan fasa-p ke fasa-a pada temlJeratursekitar 400° C yang menyebabkan disorder padastruktur dan eksitasi atom Cu yang terdis,tribusi

Gambar lb. Kurva konduktivitas listrik bahanCu sebagai fungsi temperatur .

Dengan bertambahnya temperatur terjadi empatposisi metastabil disekitar kedudukan 4(c) dankemungkinan mendapatkan atom-atom Cu padakedudukan 16(e) pada temperatur tinggi.Bilangan okupasi pada 16e lebih kecil dari 4cpada bahan Cui, hal ini menunjukan

451

yang dihubungkan dengan alai ukur tahanan Ryakni Mini Bridge model D 1 S Delica. Pada pelletditempatkan thermocouple yang dihubungkandengan digital thermometer tipe 2168 A. Laluditempatkan dalam tungku yaitu, furnace merkLinn High Therm VMK 10, sehingga perubahankonduktivitas listrik sebagai fungsi temperaturdapat diukur .

E. adalah energi aktivasi untuk konduksi , C atau0"0 adalah the preexponential term, dan k adalahkonstanta Boltzmann .

Difusi terjadi dimana atom migrasimelewati energi barier Ern .Bila frekuensi vibrasiatom adalah v 0, dan kemungkinan loncat perdetik adalah, v :

v = Vo exp (- Em /kT) (8)Pengambilan Data Difraksi Sinar-X .

Alat yang digunakan untuk pengambil-an data difraksi sinar-x adalah difraktometersinar-x merk Shimadzu type XD-5A milik PPTNBandung. Alat ini dilengkapi dengan furnaceuntuk pengukuran difraksi pada temperaturantara temperatur kamar sampai 4500 C. Waktupencacahan untuk setiap step adalah 20 detik,sedangkan tegangan yang digunakan 30 kV, danarus 40 mA. Pola difraksi diukur pada temperatur: 270 C, 1500 C, 2500 C, 3500 C, dan 4500 Cuntuk bahan CuI, sedangkan untuk bahan AgIpada temperatur 1810 C, 2250 C, 3510 C, daD450°C.

Konstanta difusi, D tergantung pada jarak, d danpada faktor geometri struktur, a. sehingga :

D = a. d2 Vo exp (- Ern /kT) (9)

Karakteristik spesifIk SIC ditimbulkan olehkosentrasi pembawa muatan, n dari jumlah totalion, Do. Jumlah pembawa muatan ( cacat Frenkelatau Schottky) disebabkan ada-nya sumberthermal: n = Do exp (-EtikT). Didalam strukturSIC terdapat posisi cacat yang inhereD, sehinggan = I3Do dan persa-maan Nemst-Einstein,

~T=ZeD. Sehingga konduktivitas listrik ionikadalah

(J=nZe~(J = a;~Do (ZeY d2 Vo (kT)-1 exp (-Em;kT) (10)

TAT A KERJABahan CuI dan AgI diperoleh dari pasarandalam bentuk serbuk. Pada temperatur kamarbahan AgI terdiri dari fasa-~ dan fasa-y, sehinggaperlu dilakukan pemisahan supaya mendapatfasa-~ saja. Proses untuk menda-patkan rasa tersebut tercantum dalam Hand Bookof Preparative Inorganic Chemistry. Sedangkanbahan CuI pada temperatur kamar berfasatunggal yakni fasa.". Untuk pengukurankonduktivitas listrik bahan serbuk tersebutdilakukan pengompakan sekitar 200 kgicm2sehingga didapat sebuah pelet dengan dimensidiameter sekitar 10 mm daD ketebaian antara 5sampai 7 mm .

BASIL DAN PEMBAHASANBasil pengukuran konduktivitas ionik

pacta bahan CuI menunjukan adanya kenaikandengan bertambahnya temperatur .Konduktivitasionik basil pengukuran pacta temperatur 27° Clebih kecil daTi 10-2 ohm-I cm-1 dan bertambahsecara kontinu menjadi 0.08 ohm-I cm-1 padatemperatur 450° C. Sedangkan konduktivitasionik bahan AgI bertambah secara diskontinusetelah temperatur kritis, yakni 0,86 ohm-I cm-I pacta temperatur 150° C. Kurva konduktivitas

CuI dan AgI sebagai fungsi temperatur pactagambar la dan Ib .

Hasil eksperimen dengan difrakto-metersinar-x dapat dilihat daTi pola difraksi yangdihasilkan pacta setiap temperatur daTi temperaturkamar sampai temperatur 450°C.

Struktur CuI adalah tipe 'zincblende'dimana pacta keadaan stabil atau temperaturkamar posisi atom Cu berkedudukan di 4(c)dalam grup ruang F43m, yakni pada(1/4,1/4,1/4). Bilangan okupasi untuk modelstruktur AgI dan CuI dapat dilihat pacta Tabell.

Pengambilan Data Konduktivitas ListrikPelet CuI dan AgI yang telah dibuat

ditempatkan diantara dua probe dari tembaga

452

dan (311) dengan bertarnbahnya akantemperatur, sehingga intensitas po1a difraksitemperatur tinggi (diatas 400°C) terjadipengurangan intensitas pada bidang (Ill), (220),dan (311) dengan bertambahnya akantertutup

1~J.

~~7a

&a

oa.a

3mo

2000

1a

.. 50

28

Gambar 2a. Pola difraksi sinar-x bahan CuI

pada 270 C .

-pacta struktur CuI (grup ruang F43m) denganbilangan okupasi yang relatif besar sekitar 0,25pacta posisi 16e. Atom (kation) Cu didalamstruktur Cui lebih sulit berpindah dari suatukeadaan ke keadaan lainya (melalui cacatFrenkel) seperti yang terjadi pacta bahan AgI, halini disebabkan oleh padatnya jumlah atom Cu ( 4atom Cu dalam struktur Cui dan 2 atom Agdalam struktur AgI) didalam grup ruang CuI.Oleh karena itu perpindahan atom Cu di dalamstruktur Cui diterangkan dengan adanyavibrasi termal, dimana amplitudo vibrasibertambah besar dengan naiknya temperatur .Pacta temperatur tinggi didalam bahan CuI terjadivibrasi asimetri anharmonis [2] yang disebabkanoleh posisi atom yang 'non centrosymmetric'yang menimbulkan vibrasi termal anisotropikdan disorder pacta struktur yang menimbulkananharmonis.

Sedangkan data dari difraksi sinar-xbahan Cui, pacta temperatur 27°C, 150°C, dan250°C (Gambar 2a, 2b, daD 2c) setelah dianalisamenunjukan struktur dengan tipe Zincblendedengan atom Cu yang stabil pacta kedudukan 4c

di dalam grup ruang F 4 3m diman ion iodidmenempati kisi-kisi kubik berpusat muka (fcc),sedangkan empat ion Cu terdistribusi diantara 4dudUkan kristalografi pacta 4c dengan posisi(1/4,1/4,1/4) atau rasa-)', sedangkan pactatemperatur tinggi empat ion Cu terdisdiantara 16dudUkan kristalografi pacta 16e dengan posisi(x,x,x) atau fasa-a, dan pacta fasa-(3 tidakdilakUkan analisa disebabkan struktumya yangberbeda (heksagonal) dengan perubahantemperatur rasa yang relatif singkat antaratemperatur 380 °C sampai 400 °C. Pola difraksisinar-x pacta temperatur 350°C terdapat dua rasa,yakni rasa-)' dan fasa-(3 yang menimbulkandisorder pacta struktur, daD pacta temperatur450°C terdiri dari f~-(3 dan fasa-a denganintensitas hamburan difus CUkup besar,sehingga sulit untuk melakukan analisa denganmodel keadaan 16e pacta posisi (x,x,x). Pactatemperatur, sehingga intensitas pola difraksi

temperatur tinggi (diatas 400°C) terjadipengurangan intensitas pacta bidang (Ill), (220),

SXXJ!

SXXJ

1IXXJ

am

sm.I

«D)

:mi.

DD

1(0)

rHi-.220

311

..I 222

"-A

l.~,:=: ::::'i::j!1 1 ,, 1 200 :

II~:::::::-::::::::::::::::'::~:- :::::::::: '..' j

3) Z 3J ~ «I ~ ~ m

28Gambar 2b. Pola difraksi sinar-x bahan CuI

pada 1500 C .

28Gambar 2c. Pola difraksi sinar-x bahan CuI

pada 2500 C .

453

ruang Im3m. Konduktivitas ioniJk. dalam rasa-aterjadi disebabkan oleh ion-ion Ag yangterdistribusi seperti cairan (liquid like), hal iniditunjukan dengan adanya Jatar belakanghamburan difus pada pola difraksi sinar-x.

dengan adanya latar belakang hamburan yangsemakin -tinggi, hanya beberapa intensitasbidang

KESIMPULANKonduktivitas listrik suatu bahan

tergantung pada struktumya, struktur bahandengan bilangan okupasi lebih kel~il dan energiaktivasi rendah memungkinkan mempunyaikonduktivitas listrik yang tinggi pada temperaturrendah .28

Gambar 2d. Pola difraksi sinar~x bahan CuIpada 3500 C.

Pada bahan AgI terjadi kc~naikan dengancepat (diskontinu) setelah temperatur kritis(perubahan fasa-/3 ke a) dengarl konduktivitaslistrik, 0" sekitar 1 0-1 cm-l pada temperatursekitar 1500 C, sedangkan pada CuI kenaikankonduktivitas listriknya tidak terlalu cepat(kontinu) dengan konduktivitas listrik, 0" sekitar0,08 0-1 cm-1 pada temperatur s(:kitar 4500 C.Dimana bilangan okupasi AgI lebih kecildibandingkan CuI .

DAFTAR PUSTAKA

28Gambar 2e. Pola difraksi sinar-x bahanCuI

pada 4500 C.

yakni bidang (200) dan (222) yang intensitasdifraksinya bertambah dengan naiknyatemperatur yang dapat dilihat pada gambar 2epola difraksi sinar-x bahan CuI pada temperatur450°C. Hasil analisa bahan CuI dapat dilihatpada Tabel 2 ,dimana pada stniktur rasa-a.terjadi amplitudo vibrasi asimetri anhannonisterbesarkearah [Ill] dengan x = 0,35.

Pengukuran difraksi sinar-x pada AgIdilakukan dari temperatur 180°C sampai 450°C(Tabel 3). Pada temperatur tersebut tidak terjadiperubahan rasa atau hanya terdapat fasa-a..Hasilnya ion iodida menempati kisi-kisi kubikberpusat badan (bcc), sedangkan dua ion Agterdistribusi diantara 42 dudukan kristalografipada 24g dengan posisi (x,0,I/2) didalam grup

I. CHANDRA, S.,Superionic Solidl, Principle andApplications, North Holland Publish. Co, 1981.

2. SADAO HOSlllNO, Structur and dynamics ofsolid state ionics, North-Holland Solid Statelonics 48,179-201(1991).

3. NURDIN EFFENDI, Th~:sis MagisterPenentuan Struktur Kristal KonduktorSuperionik alpha AgI dengan Metoda AnalisisProfil Rietveld, S2, ITB, 1995.

4. AZIS K.Y., Difraksi Neutron dan AnalisisTermal Fasa Ion Cepat Kondw~or SuperionikAgI,Ag2S, Ag3S1 dan P'bF2, PPSM-BAT AN, 1996.

5. R.COLLONGUES, Superionic ConductingOxides App. Rev. Mater Sch.,1979 , 9,123 .

454

Tabel I. Bilangan okupasi untuk model struktur AgI dan CuI

Struktur A~I Struktur CuINo. Model Struktur

24 hBilani!an OkuDOSi Model Struktur Bi!angan

1.

~

~~~JJ3

24f16 e4c4b

~~~

1,000

Tabel 2. Parameter Struktur CuI (Model struktur 4c d~ 16e dimana atom Cupada posisi (1/4,1/4,1/4) dan (x,x,x) .

Rp(%)

B.e(~fo)

6.04 4,:52

6.50 _4,:!J-

9,14 I 4,:~

12,07

~~

Cu5 450 I 0 0 22.63 ~m

~~

_11,-08 1.04

Tabel3. Parameter struktur AgI (Model struktur 24g dimana atom Ag pada posisi (x,O,1/2:»

Rp(%)

Re

('Yo)

17,73 1::1.64

13.35 131.70

13,8~

12.91 13i.82

455

OkulJ'osi

DISKUSI

PERT ANY AAN PERTANYAAN :a. Data konduktivitas listrik (ionik)

vs. Temperatur pada AgI adalah diskontinu ,sedangkan CuI kurvanya kontinu , bagaimanajika dibandingkan dengan data literatur sesuaiatau tidak ?

Darimana kita tabu konduktivitasionik yang diukur ? :

(Drs. Pardarnean Sebayang).

b. Berapa persen keberhasilancuplikan yang kita buat ?

(Drs. En,gkir S, M.Sc.)

JAW AB :Pada bahan AgI yang diukur

konduktivitas ionik , karena pola difraksisinar-x yang didapat menunjukkan latarbelakang difraksi cukup tinggi (pada T= 1810C _sId T=4500 (' ), ~al ini disebabkan adanya'&fuse scatteriIlg' daTi ion~ion Ag, sehinggakonduktivitas tersebut adalah ionik.

Sarna halnya dengan CuI terjadi latarbelakang harnburan cukup tinggi setelahT=400° C yang mana diatas temperaturtersebut terjadi konduktivitas ionikSedangkan dibawah T= 4000 C kondukti-vitasnya cukup tinggi , hal ini disebabkan olehelektron dan ionik karena latar belakangdifraksi relatif reIidah .

JAWAB:a. Data konduktivitas ionik

dibandingkan dengan data litl~ratur sesuai,dimana AgI menghasilkan kurva 0' VS. Tdiskontinu, sedangkan CuI kontutlu .

b. Keberhasilan cuplwLll yang dibuatdalam hal ini proses pengm;uran, karenabahan cuplikan tersebut sudall ada. Untukbahan CuI pada literatur sekitlr 0, I a1cm-1sedangkan basil pengukuran pada cuplikansekitar 0,08 n-1cm-1 atau sekitar 80 % .

456