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. Dahulu, Kristalografi merupakan bagian dari Mineralogi. Tetapi karena bentuk-bentuk kristal cukup rumit dan bentuk tersebut merefleksikan susunan unsur-unsur penyusunnya dan bersifat tetap untuk tiap mineral yang dibentuknya., maka pada akhir abad XIX, Kristalografi dikembangkan menjadi ilmu pengetahuan tersendiri. Kristalografi juga bisa disebut suatu cabang dari mineralogi yang mempelajari system-sistem kristal. 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. - Sifat geometri, memberikan pengertian tentang letak, panjang dan jumlah sumbu kristal yang menyusun suatu 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.
Dahulu, Kristalografi merupakan bagian dari Mineralogi. Tetapi karena bentuk-bentuk kristal
cukup rumit dan bentuk tersebut merefleksikan susunan unsur-unsur penyusunnya dan bersifat tetap
untuk tiap mineral yang dibentuknya., maka pada akhir abad XIX, Kristalografi dikembangkan menjadi
ilmu pengetahuan tersendiri.
Kristalografi juga bisa disebut suatu cabang dari mineralogi yang mempelajari system-sistem
kristal. 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.
- Sifat geometri, memberikan pengertian tentang letak, panjang dan jumlah sumbu kristal
yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan lumlah serta bentuk luar yang
membatasinya.
- Perkembangan dan pertumbuhan serta kenampakan luar mempelajari tentang bentuk-
bentuk dasar yaitu suatu bidang pada dituasi permukaan serta kombinasi antara satu bentuk
kristal dengan bentuk kristal lainnya yang masih dalam satu sistem kristalografi.
- Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu-sumbu kristal serta menghitung
parameter dan parameter rasio.
- Sifat fisis kristal, mempelajari struktur (susunan atom-atomnya) berdasarkan bidang-bidang
kristalnya, sehingga akan terbagi menjadi 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
1
1
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 yang lurus yang menembus
kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai
parameter.
Kristal adalah bahan padat homogen, biasanya anisotropy dan tembus air serta menuruti hukum-
hukum ilmu pasti, sehingga susunan bidang-bidangnya mengikuti hukum geometri, jumlah dan kedudukan
dan bidangnya tertentu dan teratur.
Bahan padat homogen, biasanya anisotropy dan tembus air, mengandung pengertian:
- Tidak termasuk didalamnya cair dan gas.
- Tidak dapat diuraikan menjadi senyawa lain yang lebih sederhana oleh proses-proses fisika.
Menuruti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidangnya mengikuti - hukum geometri,
mengandung pengertian :
- Jumlah bidang dari suatu bentuk kristal tetap
- Macam bentuk dari bidang kristal tetap
- Sifat keteraturannya tercermin pada bentuk luar dari kristal yang tetap.
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:
2
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
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, trimorfic
dan seharusnya. Polimorfisme menunjukan bahwa struktur kristal tidak hanya ditentukan oleh
unsur kimia saja akan tetapi dapat disebabkan juga oleh unsur dari susunan atom yang
dibangun 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.
1. Geometri Kristalografi dan Klas Simetris
Kristal juga memiliki daya ikat yang terdapat di dalamnya. 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.
3
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.
Untuk dapat mengelompokan Kristal ke dalam 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 :
- Ambil sampel kristal yang akan dideskripsikan.
- Perkirakan letak sumbu-sumbu simetri utama dengan mengingat bahwa sumbu vertikal c adalah
sumbu yang terpendek atau terpanjang, kecuali sistem kubik.
- Tentukan konstanta Kristalografi, meliputi : besar sudut antara sumbu dan Axial Rationya.
- Kelompok kristal tersebut kedalam sistemnya berdasarkan konstanta Kristalografinya.
2. Langkah dalam penentuan kelas kristal adalah :
- Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan
- Tentukan sistem kristalnya.
- Tentukan unsur-unsur simetrinya, yang 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 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 melalui satu sumbu kristal. Bidang simetri ini sering pula dikatakan sebagai
bidang simetri diagonal.
- Sumbu simetri adalah garis lurus yang dibuat melalu pusat kristal, dimana apabila kristal
tersebut diputar sebesar 3600 dengan garis tersebut sebagai poros putarannya, maka
pada kedudukan tertentu, kristal tersebut akan menunjukkan kenampakan - kenampakan
seperti semula. . Kristal mempunyai 3 dimensi, yaitu panjang, lebar dan tebal atau tinggi.
Tetapi dalam penggambarannya dibuat dimensi sehingga digunakan proyeksi
orthogonal. Sumbu yang tegak lurus pada bidang kertas adalah sumbu a. Sumbu
4
horizontal pada bidang kertas adalah sumbu b. Sumbu yang vertikal pada bidang kertas
adalah sumbu c.
Ada beberapa jenis sumbu kristal, yaitu :
1. Sumbu utama, yaitu sumbu yang mempengaruhi dalam penentuan sistem kristal 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 sudutsudut 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 :
- ¿ sudut antara sumbu b dan sumbu c
- β sudut antara sumbu a dan sumbu c
- γ sudut antara sumbu a dan sumbu b
5
Gambar 1.1 Sumbu simetri pada kristal
Gambar 1.2 Sudut antara sumbu utama
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.
7. Sumbu simetri gyre berlaku bila kenampakkan (kondigurasi) satu sam lain pada
kedua belah pihak/ kedua ujung sumbu sama. Dinotasikan dengan huruf L (linear)
atau g (gyre) dituliskan pada kanan atas atau kanan bawah. Misal L4 = L4 = g4 = g4.
8. Sumbu simetri gyre polair berlaku bila kenampakkan satu sama lain pada kedua
belah pihak berbeda/ tidak sama. Jika pada salah satu sisinya berupa sudut maka
pada sisi lainnya berupa bidang. Dinotasikan dengan huruf L (linear) atau g (gyre).
Misal L2 = g2.
9. Sumbu cermin putar didapatkan dari kombinasi suatu perputaran dimana sumbu
tersebut sebagai porosnya, dengan pencerminan ke arah suatu bidang cermin putar
yang tegak lurus dengan sumbu tersebut. Dinotasikan dengan huruf “S” (spilegel
Axepy). Misal S2.
6
10.Sumbu inversi putar merupakan hasil perputaran dengan sumbu tersebut sebagai
poros putarannya, dilanjutkan dengan menginversikan (membalik) melalui titik pusat
simetri pada sumbu tersebut. Misal L4i, L6
i dan sebagainya.
- Simbol kristalografi menunjukkan bagian – bagian yang terdapat pada kristalografi.
Simbol Kristalografi
Parameter bidang hkl :
Oh = 1 bagian
Ok = 3 bagian
Ol = 6 bagian
Parameter rasio bidang hkl :
O : ok : ol = 1 : 3 : 6
Gambar 1.3 Contoh gambar simbol kristalografi
- Simbol Weiss dan Simbol Miller
Simbol weiss dipakai dalam penggambaran kristal kedalam bentuk proyeksi
orthogonal dan stereografis. Simbol miller dipakai sebagai simbol bidang dan simbol
bentuk suatu kristal. Persamaannya :
Simbol Weiss =
Bagian yang terpotongSatuan ukur
Simbol Miller =
Satuan ukurBagian yang terpotong
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
7
pusat kristal, dan bidang yang satu merupakan hasil inversi melalui pusat kristal dari bidang
pasangannya.
2. Bentuk – Bentuk Krsital
Kristal memiliki bentukan yang terjadi pada bidangnya, sehingga menimbulkan bentuk-bentuk
yang khas dan berbeda antarkristal pada saat pembentukannya. Dan bentuk kristal itu sendiri terdiri
dari 3, yaitu :
a. Bentuk Tunggal
Kristal yang dibatasi oleh bidang-bidang datar. Bidang-bidang kristal dengan bentuk dan ukuran yang
sama. Sering disebut sebagai bentuk dasar.
Contoh:- 4 bidang kristal → Tetrahedron (111)
- 6 bidang kristal → Hexahedron (100)
- 8 bidang kristal → Oktahedron (111)
- 12 bidang kristal → Tetrahedron (110)
b. Bentuk Kombinasi
Bentuk-bentuk kristal yang terjadi dari penggabungan dua atau lebih bentuk tunggal yang tidak
sama, sehingga pada bentuk tersebut didapatkan dup atau lebih simbol bidang yang dipakai
sebagai simbol bentuk. Bentuk ini hanya terjadi pada sistem kristal yang sama.