BAB I KRISTALOGRAFI Kristalografi adalah ilmu yang mempelajari tentang sifat-sifat geometri dari kristal terutama perkembangan, pertumbuhan, kenampakan bentuk luar, struktur dalam (internal) dan sifat-sifat fisis lainnya. Sifat Geometri, memberikan pengertian letak, panjang dan jumlah sumbu kristal yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan jumlah serta bentuk luar yang membatasinya. Perkembangan dan pertumbuhan kenampakkan luar, bahwa disamping mempelajari bentuk-bentuk dasar yaitu suatu bidang pada situasi permukaan, juga mempelajari kombinasi antara satu bentuk kristal dengan bentuk kristal lainnya yang masih dalam satu sistem kristalografi, ataupun dalam arti kembaran dari kristal yang terbentuk kemudian. Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu- sumbu kristal juga menghitung parameter dan parameter rasio. Sifat fisis kristal, sangat tergantung pada struktur (susunan atom-atomnya). Besar kecilnya kristal tidak mempengaruhi, yang penting bentuk dibatasi oleh bidang-bidang kristal: sehingga akan dikenal 2 zat yaitu kristalin dan non kristalin. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
KRISTALOGRAFI
Kristalografi adalah ilmu yang mempelajari tentang sifat-sifat geometri dari
kristal terutama perkembangan, pertumbuhan, kenampakan bentuk luar, struktur
dalam (internal) dan sifat-sifat fisis lainnya.
Sifat Geometri, memberikan pengertian letak, panjang dan jumlah sumbu kristal
yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan jumlah serta bentuk luar yang
membatasinya.
Perkembangan dan pertumbuhan kenampakkan luar, bahwa disamping
mempelajari bentuk-bentuk dasar yaitu suatu bidang pada situasi permukaan, juga
mempelajari kombinasi antara satu bentuk kristal dengan bentuk kristal lainnya
yang masih dalam satu sistem kristalografi, ataupun dalam arti kembaran dari
kristal yang terbentuk kemudian.
Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu-sumbu kristal juga
menghitung parameter dan parameter rasio.
Sifat fisis kristal, sangat tergantung pada struktur (susunan atom-atomnya). Besar
kecilnya kristal tidak mempengaruhi, yang penting bentuk dibatasi oleh bidang-
bidang kristal: sehingga akan dikenal 2 zat yaitu kristalin dan non kristalin.
Suatu kristal dapat didefinisikan sebagai padatan yang secara esensial
mempunyai pola difraksi tertentu (Senechal, 1995 dalam Hibbard,2002). Jadi,
suatu kristal adalah suatu padatan dengan susunan atom yang berulang secara tiga
dimensional yang dapat mendifraksi sinar X. Kristal secara sederhana dapat
didefinisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang
teratur. Keteraturannya tercermin dalam permukaan kristal yang berupa bidang-
bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu. Bidang-bidang datar ini
disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut antara bidang-bidang muka kristal
yang saling berpotongan besarnya selalu tetap pada suatu kristal. Bidang muka
kristal itu baik letak maupun arahnya ditentukan oleh perpotongannya dengan
sumbu-sumbu kristal. Dalam sebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan
11
yang lurus yang menembus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut
mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai parameter.
Kimia Kristal
Kristal merupakan susunan kimia antara dua atom akan terbentuk bilamana
terjadi penurunan suatu energi potensial dari sistem ion atau molekul yang akan
dihasilkan dengan penyusunan ulang elektron pada tingkat yang lebih rendah.
Kristalografi dapat diartikan sebagai cabang dari ilmu geologi, kimia, fisika yang
mempelajari bentuk luar kristal serta cara penggambarannya.
Komposisi kimia suatu mineral merupakan hal yang sangat mendasar,
beberapa sifat-sifat mineral / kristal tergantung kepadanya. Sifat-sifat
mineral/kristal tidak hanya tergantung kepada komposisi tetapi juga kepada
susunan meruang dari atom-atom penyusun dan ikatan antar atom-atom penyusun
kristal / mineral.
Komposisi kimia kerak bumi
a. Kerak
b. Mantel, dan
c. Isi bumi
Ketebalan kerak bumi di bawah kerak benua sekitar 36 km dan di bawah
kerak samudra berkisar antara 10 sampai 13 km. Batas antara kerak dengan
mantel dikenal dengan Mohorovicic discontinuity. Kimia kristal Sejak penemuan
sinar X, penyelidikan kristalografi sinar X telah mengembangkan pengertian kita
tentang hubungan antara kimia dan struktur. Tujuannya adalah:
1).Untuk mengetahui hubungan antara susunan atom dan komposisi kimia dari
suatu jenis kristal.
2).Dalam bidang geokimia tujuan mempelajari kimia kristal adalah untuk
memprediksi struktur kristal dari komposisi kimia dengan diberikan temperatur
dan tekanan
Perubahan energi yang dihasilkan oleh ikatan kimia yang terbentuk oleh dua
macam ikatan yaitu ikatan elektrovalen dan ikatan kovalen.
a.Isomorfisme
2
Isomorfisme adalah suatu substansi yang mempunyai rumus analog serta
keamanan
dari pada kristalografi dalam merefleksikan struktur dari dalamnya.
b.Polimorfisme
Polimorfisme adalah kemampuan unsur atom untuk membentuk lebih satu
macam kristal. perbedaan dari sifat fisik kristal akan membentuk substansi polimerfic
sebagai morfic, trimorficdan seharusnya. Polimorfisme menunjukan bahwa struktur
kristal tidak hanya ditentukan oleh unsur kimia saja akan tetapi dapat disebabkan juga
oleh unsur dari susunan atom yang dibangaun kristal.
1. Enantriotrop yaitu suatu proses timbal balik
2. Monotropisme yaitu merupakan suatu proses yang tidak timbal balik
Contoh : Markasit menjadi pyrite
c. Pseudomorfisme
Mineral dapat mengalami perubahan mineral lain tanpa merubah ikatan
kimianya proses ini dikenal sebagai proses pseudomorfisme.
Pseudomorfisme ini terbagi menjadi dua yaitu :
1.Tidak terjadi perubahan unsur kimianya, akan tetapi terjadi perubahan
sistem dari pada kristalografinya.
2.Unsur lama diganti unsur baru.
Pseudomorfisme disebabkan mineral lama tidak stabil dalam lingkungan yang
baru.
Daya Ikat dalam Kristal
Daya yang mengikat atom (atau ion, atau grup ion) dari zat pada kristalin
adalah bersifat listrik di alam. Tipe dan intensitasnya sangat berkaitan
dengansifat-sifat fisik dan kimia dari mineral. Kekerasan, belahan, daya lebur,
kelistrikan dan konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal berhubungan
secara langsung terhadap daya ikat
Secara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik leleh
yang lebih tinggi dan koefisien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia
3
dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen, logam dan
van der Waals.
Identifikasi Kristal.
Untuk dapat mengelompokan Kristal kedalam tujuh sistem serta 32 kelas, maka
dipanjang perlu untuk mengrtahui cara-cara penentuan dari sistem dan kelas kristal
adalah :
1.Langkah-langkah dalam penentuan sistem kristal adalah :
a. Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan.
Perkiraan letak sumbu-sumbu simetri utama dengan mengingat bahwa
sumbu vertikal c adalah sumbu yang terpendek atau terpanjang, kecuali
sistem cubic.
Tentukan konstanta Kristalografi, meliputi : besar sudut antara sumbu dan
Axial Rationya.
Kelompok kristal tersebut kedalam sistemnya berdasarkan konstanta
Kristalografinya.
b. Langkah dalam penentuan kelas kristal adalah :
Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan
Tentukan sistem kristalnya.
Tentukan unsur-unsur simetrinya, meliputi : sumbu-sumbu simetri berikut
nilai sumbunya dan bidang simetrinya serta pusat simetrinya.Tentukan kelas
kristalnya berdasarkan pada ciri-ciri pemilikan simetri di atas, dengan cara
menyusun.
Bidang simetri Kristal
Bidang simetri adalah bidang bayangan yang dapat membelah kristal
menjadi dua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan
dari yang lain. Bidang simetri ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bidang
simetri aksial dan bidang simetri menengah. Bidang simetri aksial bila bidang
tersebut membagi kristal melalui dua sumbu utama (sumbu kristal). Bidang
simetri aksial ini dibedakan menjadi dua, yaitu bidang simetri vertikal, yang
melalui sumbu vertikal dan bidang simetri horisontal, yang berada tegak lurus
terhadap sumbu c. Bidang simetri menengah adalah bidang simetri yang hanya
4
melalui satu sumbu kristal. Bidang simetri ini sering pula dikatakan sebagai
bidang siemetri diagonal.
Sumbu simetri Kristal
Ada beberapa jenis sumbu kristal, yaitu :
1. Sumbu utama, yaitu sumbu yang mempengaruhi dalam penentuan
sistemkristal terdiri dari sumbu a, b, dan sumbu c.
2. Sumbu miring adalah sumbu yang mempengaruhi dari penentuan sistem
kristal yang terdiri dari dua macam :
Sumbu diagonal yaitu sumbu yang menghubungkan/menyatukan sudut-
sudut kristal yang biasanya terletak antara sumbu a, sumbu b dan sumbu c.
Sumbu oblique yaitu sumbu selain dari sumbu diagonal.
3. Sudut antara sumbu utama hal ini merupakan hal yang sangat penting dalam
penentuan sistem dari kristal dimana sudut tersebut antara lain :
α sudut antara sumbu b dan sumbu c
β sudut antara sumbu a dan sumbu c
γ sudut antara sumbu a dan sumbu b
4. Sumbu rotasi merupakan sumbu simetri apabila diputar akan menyatakan
kenampakan yang sama dan sisi depan kristal, tetap tidak didapatkan
kenampakan kombinasi interversi pembalikannya pada belakang sisi kristal
tersebut.
5. Sumbu rotasi inversi merupakan sumbu simetri dan dapat menunjukan
kenampakan kombinasi antara kenampakan ulang pada sisi depan kristal
dengan kenampakan inversi/pembalikanya pada sisi yang lain. Jumlah
kenampakan antara kenampakan ulang dengan kenampakan inversinya adalah
nilai dari sumbu tersebut.
6. Sumbu Sekrup merupakan sumbu simetri sebagai dan bentuk kombinasi
antara pemutaran dengan suatu pergeseran dimana selama pemutaran selain
akan menunjukan kenampakan ulang disertai juga dengan pergeseran/translasi
5
Pusat simetri Kristal
Suatu kristal dikatakan mempunyai pusat simetri bila kita dapat membuat
garis bayangan tiap-tiap titik pada permukaan kristal menembus pusat kristal dan
akan menjumpai titik yang lain pada permukaan di sisi yang lain dengan jarak
yang sama terhadap pusat kristal pada garis bayangan tersebut. Atau dengan kata
lain, kristal mempunyai pusat simetri bila tiap bidang muka kristal tersebut
mempunyai pasangan dengan kriteria bahwa bidang yang berpasangan tersebut
berjarak sama dari pusat kristal, dan bidang yang satu merupakan hasil inversi
melalui pusat kristal dari bidang pasangannya.
Secara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik leleh
yang lebih tinggi dan koefisien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia
dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen, logam dan
van der Waals.
Sistem Kristalografi dibagi menjadi 7 sistem, dibawah ini akan diterangkan lebih
lanjut tentang 4 sistem kristal yaitu sistem reguler, sistem tetragonal, sistem
triklin, dan monoklin.
I.1. Sistem Reguler
Cubic = Isometric = Tesseral = Tessular)
Ketentuan :
Sumbu a = b = c
Sudut α = β = γ = 90°
Karena Sb a = Sb b = Sb c
Disebut juga Sb a
Cara Menggambar :
a= ^ b- = 30°
a : b : c = 1 : 3 : 6
6
Penentuan Klas Simetri Sistem Reguler Menurut Herman Mauguin
Bagian pertama : Menerangkan nilai sb a (SB a, b, c), mingkin
bernilai 4 atau 2 dan ada tidaknya bidang simetri yang
tegak lurus sumbu a tersebut.
Bagian ini dinotasikan dengan : 4m
, 4 , 4 , 2m
, 2
Angka menunjukkan nilai sumbu dan huruf ‘,’ menunjukan adanya bidang simetri
yang tegak lurus sumbu a tersebut.
Bagian kedua : Menerangkan sumbu simetri bernilai 3. Apakah sumbu
simetri yang bernilai itu, juga bernilai 6 atau hanya bernilai
3 saja.
Maka bagian kedua selalu ditulis : 3 atau 3
Bagian ketiga : Menerangkan ada tidaknya sumbu simetri intermedite /
diagonal bernilai 2 dan tidaknya bidang simetri diagonal
yang tegak lurus terhadap sumbu diagonal tersebut.