PENDAHULUAN

1.1 Sejarah Perkembangan Kristalografi

Zaman Yunani --- Pra Abad Pertengahan“kristal” hanya digunakan untuk sebutan“es”

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 “Pliny’s 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 deI’Isle (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 KRISTAL

Proses 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 unsur-unsur 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 dapatmengidentifikasi mineral, determinasi, menentukan bentuk-bentuk ikatan/susunan atom atau ion dari suatu mineral

Pembentukan Kristal

Kristal dapat terbentuk dari larutan magma yang jenuh ataukelewat jenuh yang kemudian membeku karena adanya penurunantemperatur. Hal ini disebut Proses Kristalisasi Bila penurunan temperatur teratur dan perlahan-lahan, akanterbentuk kristal yang berukuran kasar dan sempurna, hal inidisebabkan karena atom-atom / ion-ion mempunyai kesempatanuntuk berdifusi membentuk konfigurasi, sehingga dihasilkanbentuk yang sempurna. Bila penurunan temperaturnya cepat atau tiba-tiba maka akandihasilkan kristal yang berukuran halus karena tidak adakesempatan untuk saling berdifusi antara ion-ion penyusunnya. Pada penurunan temperatur yang cepat juga akan dihasilkanmaterial yang non kristalin yang tak berbentuk yang disebutAmorf.

Bentuk Kristal Berdasarkan Pembetukkannya Kristal 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 Pengamatannya

Kristalin

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 / Evaporasi

Kristalisasi 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 kondisirelatif 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 tenang

a. Homogenitassangat menentukan bentuk kristal yang terjadi Contoh: larutan sodium chlorate ( NaClO3) diaduk hingga homogen lalu didinginkan cepat, maka kristal yang terbentuk akan berupakubus. 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 lambat

b. 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% ure

c. Kemurnian larutan/pengotoranakan 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.

• Definisi dari kristal adalah bahan yang terdiri dari unit terstruktur yang 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.

• 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 (α, β, and γ), dimana:

• α adalah sudut antara b dan c• β adalah sudut antara c dan a• γ 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 Isometrik

 Sistem 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 1

a1 = a2 = a3 sudut antara a2 dan a3 = 90

Sudut antara a3 dan a1 = 90Sudut antara a1 dan a2 = 90a1: a2 : a3 = 1 : 3 : 3Sudut antara a1 dan –a2 = 30

2. Sistem Tetragonal

• Sama dengan system isometric, system ini mempunyai tiga sumbu Kristal masing-masing saling tegak lurus, sumbu a1 dan a2 mempunyai satuan panjang yang sama sedangkan sumbu a3 berlainan, dapat lebih panjang atau lebih pende

Gambar 2.

a1 = a 2 ≠ a3 sudut antara a1 dan a2 dan a3 = 90a1 : a2 : a3 = 1 : 3 : 6sudut antara a1 dan -a2 = 30

3. Sistem Rhombik

• Sistem ini disebut juga orthorombik dan mempunyai tiga sumbu Kristal yang saling tegak lurus satu dengan yang lain. Ketiga sumbu Kristal tersebut mempunyai panjang yang berbeda.

GAMBAR 3

a ≠ b ≠ c sudut antara a,b, c = 90 a :b : c = sembarang sudut antara a dan –b = 30

4. Sistem Hexagonal

• System ini mempunyai empat sumbu Kristal dimana sumbu c tegak lurus terhadap ketiga sumbu yang lainnya, sumbu a, b, dan d masing-masing saling membentuk sudut 120 satu terhadap yang lain, sumbu a, b, dan d mempunyai panjang c berbeda dapat lebih panjang atau lebih pendek

Gambar 4

• a1 = a2 = a3 ≠ c • C ? a1, a2, a3• Sudut antara a1 dan –a2 = 20• sudut antara a2 dan –a3 = 40• a2 : a3 : c = 3 : 1 : 6

5. Sistem Trigonal

• Beberapa ahli memasukan system ini kedalam system hexagonal. Demikian pula dengan cara penggambaranya sama. Perbedaannya bila pada trigonal setelah terbentuk bidang dasar yang berbentuk segi enam kemudian di buat segitiga dengan menghubungkan dua titik sudut yang melewati satu titik sudutnya Sama seperti system, DIMANA

a2 : a3 : c = 3 : 1 : 3

Gambar 5

6. Sistem Monoklin

• Monoklin artinya hanya mempunyai satu sumbu yang miring dari tiga sumbu yang dimilikinya. Sumbu a tegak lurus terhadap b; b tegak lurus terhadap c; tetapi sumbu c tidak tegak lurus terhadapa sumbu a, ketiga sumbu tersebut mempunyai panjang yang tidak sama, umumnya sumbu c yang paling panjang dan sumbu b yang paling pendek.

GAMBAR 6

a ≠ b≠ csudut antara b dan c = 90sudut antara a dan b = 90sudut antara a dan c ≠ 90

sudut antara a dan –b = 45 a : b : c = sembarang

7. System Triklin

• System ini mempunyai tiga sumbu, dimana antar sumbu tidak saling tegak lurus. Demikian juga panjang masing-masing sumbu tidak sama.

a ≠ b≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90 sudut antara a dan –c = 45 sudut antara b dan –c = 80 a : b : c = sembarang

B. Unsur-unsur Simetri Kristalografi•Unsur-unsur simetri kristalografi terdiri dari :

1. Bidang simetri (Planes of Symetri) P

2. Sumbu Simetri (Axis of Symetri) A

3. Titik simetri (center of Symetri) C

1. Bidang Simetri• Bidang simetri adalah bidang yang dapat membagi dua

Kristal atas dua bagian yang sama besar dimana kedua bagian tersebut akan mencerminkan satu sama lain.

• Dengan kata lain bidang simetri mempunyai 2 syarat: a. Membagi dua Kristal atas dua bagian yang sama besar b. Bagian-bagian trsbt akan mencerminkan satu sama lain

•  Bidang simetri dibagi menjadi dua bagian : a. Bidang simetri utama Merupakan bidang simetri pd bidang datar Kristal b. Bidang simetri tambahan Disebut juga dengan bidang simetri diagonal dimana bidang simetri pada bidang ruang

2. Sumbu simeteri

• Merupakan garis yang ditarik melalui pusat Kristal, dimana melalui sumbu tersebut. Kristal dapat diputar 360 dengan pengulangan bentuk yang teratur dari permukaan Kristal pada sudut putar tertentu besar sudut sumbu putar (n) = 360/n

3. Titik/Pusat Simetri

• Sebuah Kristal dikatakan mempunyai titik simetri bila titik yang ada pada bidang Kristal di hubungkan dengan garis lurus melalui pusat Kristal, maka garis-garis lurus tersebut akan menembus bidang Kristal yang dihadapkan dengan jarak yang sama

DAFTAR PUSTAKA• Berry & Mason , 1959. Mineralogy, WH. Freeman Co.• Batemen A.M. 1950 Economic Mineral Deposite, John

Willey & Sons, Inc. New York.• Dana ES. A Textbook Of Mineralogy, New York. • Ong, dkk, 1989. Mineralogi, asisten mineralogi ITB, Bandung• Wasito kusumoyodo, 1986, Mineralogi Dasar,Bunacipta

Bandung • Simon & Schuster’s, 1978. Guide To Rocks % Minerals,

Newyork• Zen MT. 1982. Industri Mineral & Sumberdaya Bumi.

Gadjahmada Press.