PENDAHU
PENDAHULUAN
LUAN FISIKA ZAT P
FISIKA ZAT PADA
ADAT
T
TUGAS KAJIAN 1
TUGAS KAJIAN 1
OLEH:
OLEH:
ANDRIKA GUSTIA
ANDRIKA GUSTIA
1301646
1301646
PENDIDIKAN FISIKA RB
PENDIDIKAN FISIKA RB
DOSEN PEMBIMBING:
DOSEN PEMBIMBING:
Drs. HUFRI, M.S.
Drs. HUFRI, M.S.
JURUSAN FISIKA
JURUSAN FISIKA
FA
FAKULT
KULTAS MATEMATIKA DAN I
AS MATEMATIKA DAN ILMU
LMU PENGETAHUAN ALAM
PENGETAHUAN ALAM
UNI!ERSITAS NEGERI PADANG
UNI!ERSITAS NEGERI PADANG
"01#
STRUKTUR KRISTAL
STRUKTUR KRISTAL
Dalam usaha mengklasifikasikan material perlu ditentukan apakah material berbentuk kristalin ( Dalam usaha mengklasifikasikan material perlu ditentukan apakah material berbentuk kristalin ( logam paduan konvens
logam paduan konvensionalional) ) non knon kristalin (gelas) atau ristalin (gelas) atau !ampuran d!ampuran dari ari kedua "enis struktur tkedua "enis struktur tersebuersebut#t# $erbe
$erbedaan %ang daan %ang perperlu lu dipdiperherhatiatikan kan antara antara struktur krisstruktur kristaltalin in dan dan non non kristakristalin lin dapdapat at dildilakuakukan kan dendengangan mene
meneraprapkan kan kokonsnsep ep tatatatananan# n# SuSususunanan n babahan han papadat dat tetergrganantutung ng papada da susususunan nan atatom&aom&atomtom ioion&n&ion ion atatauau molekul&molekul %ang saling berikatan# Kristal adalah bahan padat %ang atom&atomn%a tersusun dalam molekul&molekul %ang saling berikatan# Kristal adalah bahan padat %ang atom&atomn%a tersusun dalam satu pola %ang berulang dalam tiga dimensi %ang "uga disebut sebagai padatan kristalin
satu pola %ang berulang dalam tiga dimensi %ang "uga disebut sebagai padatan kristalin (Crystaline(Crystaline sol
solid)id)# Susunan atom&atom %ang beraturan tersebut disebut struktur kristal## Susunan atom&atom %ang beraturan tersebut disebut struktur kristal#
Keteraturan
Keteraturan atau atau kekristalan suatu kekristalan suatu struktstruktur ur tidtidak ak dapdapat at di"umpdi"umpai ai pada gpada gas as atau !airaatau !airan#n# Diantara padatan logam keramik dan polimer dapat berupa kristalin ataupun kristalin tergantung pada Diantara padatan logam keramik dan polimer dapat berupa kristalin ataupun kristalin tergantung pada pro
proses ses pembupembuataatann%a nn%a atau atau parparameter ameter kompokomposissisin%in%a# a# SebaSebagai gai !on!ontoh toh loglogam am "ik"ika a diddidinginginkinkan an daridari keada
keadaan !aan !airn%a dirn%a dengan engan ke!epke!epatan patan pendinendinginan %aginan %ang sangat !ng sangat !epat akan epat akan terbeterbentuk ntuk amorph amorph (bukan(bukan kristal)#
kristal)#
'at padat terdiri atas tiga %aitu 'at padat terdiri atas tiga %aitu
1.
1. KrKrss$$%& %& 'K'Krrss$$%& s%& s(()*)*+r+r% %% %$$%+ %+ KKrrs$s$%& $%& $++----%&%&
Kristal dapat didefinisikan sebagai susunan %ang padat dari atom&atom%ang tersusun dalam Kristal dapat didefinisikan sebagai susunan %ang padat dari atom&atom%ang tersusun dalam pola
pola %ang berulang %ang berulang (periodik) (periodik) dalam dalam ruang truang tiga iga dimensi dimensi dengan "angkauan dengan "angkauan %ang pan"ang# %ang pan"ang# KumpulanKumpulan %ang berupa atom atau molekul dan sel ini terpisah se"auh * atau + *#
%ang berupa atom atau molekul dan sel ini terpisah se"auh * atau + *#
Kristal dapat dibentuk dari larutan lelehan uap atau gabungan dari ketigan%a# ,ila proses Kristal dapat dibentuk dari larutan lelehan uap atau gabungan dari ketigan%a# ,ila proses pertumbuhann%a lambat atom&atom atau
pertumbuhann%a lambat atom&atom atau pertikel pen%usun -at padat dapat pertikel pen%usun -at padat dapat menata diri selama menata diri selama prosesproses tersebut untuk mrenempati posisi %ang sedemikian sehingga energi potensialn%a minimum# Keadaan tersebut untuk mrenempati posisi %ang sedemikian sehingga energi potensialn%a minimum# Keadaan ini
ini !end!enderung membenerung membentuk susunan %ang tuk susunan %ang teratuteratur r dan "uga dan "uga berulberulang pada ang pada arah tiga arah tiga dimedimensi sehinggansi sehingga terbentuklah keteraturan susunan atom dalam "angkauan %ang "auh#
terbentuklah keteraturan susunan atom dalam "angkauan %ang "auh# .ontoh dari kristal tunggal %aitu sebagai berikut
.ontoh dari kristal tunggal %aitu sebagai berikut
2.
2. A)/rA)/r
Amorf Amorf did
didefiefinisnisikaikan n sebsebagaagai i -at-at padat
keteraturan seperti kristal di mana dalam proses pembentukan %ang berlangsung !epat atom&atom tidak mempun%ai !ukup /aktu untuk menata diri dengan teratur# 0asiln%a terbentuklah susunan %ang memiliki tingkat energi %ang lebih tinggi# Susunan atom ini umumn%a han%a mempun%ai keteraturan %ang ber"angkauan terbatas dan keadaan inilah %ang men!erminkan keadaan amorf#
.ontoh amorf %aitu sebagai berikut
3. P/&rs$%& 'Krs$%& 2%)%
$olikristal terletak di antara kristal sempurna (tunggal) di satu pihak dan keadaan amorf di pihak lain# 'at padat pada keadaan ini tersusun oleh kristal&kistal ke!il# 1ika ukuran kristaln%a dalam
ukuran orde mikrometer bahan %ang bersangkutan termasuk kristal mikro (microcrystalline)# 1ika
ukuran kristaln%a dalam orde nanometer maka bahann%a digolongkan sebagai kristal nano (nanocrystalline)#
.ontoh $olikristal
(Kristal "amak) %aitu sebagai berikut A. K(%%% Krs$%& S Seebbaaggiiaann b
beessaarr mmaatteerrii f f iissikaika z
zaatt ppaaddaatt aaddaallaahh k
krriissttaall dadann e
d
daallaamnmnyyaa,, f f iissikaika zzaatt ppaaddaatt mulmulaaii ddiikkeemmbbaannggkkaann aawwaall aabbaadd kkee 20,20, mmeennggiikutikuti ppeenneemumuaann di
dif f rraakkssii ssininaar-r-xx ololeehh kkrriissttaall.. SSeebubuaahh kkrriissttaall iiddeeaall ddiissuussunun ololeehh ssaattuuaann--sasattuuaann ssttrrukturuktur y
yaangng iiddeentntiikk secasecarraa bbeerruullaanngg-- uullaangng yyaangng ttaakk hhiinnggggaa didi ddaallaamm rruuaanngg.. SSeemmuaua ssttrrukturuktur k
krriissttaall ddaappaatt didiggaammbbaarrkkaann attaa auu ddii j jeellasaskkaann dadallaamm iisstiltilaahh--iissttililaahh lat t lat t iiccee kkiissii!! ddaann se
sebbuuaahh bbaassisis yyaangng ditditeempmpeelklkaann ppaadada sesettiiaapp titiktitik llat at t t iiccee kikissii!!..
L
Lat at t t iiccee kikissi!i! "" SSeebbuuaahh ssuussuunnaann ttiitiktik yayangng tteerraaturtur ddaann ppeerriodikiodik ddii ddaallaamm rruuaangng,,sseebbuuaahh aabbssttrraakkssii mmaatteemmaattikik..
#
#aassisis "" SSeekumpkumpuullaann aatomtom--aatomtom
$
$umumllaahh aatomtom ddaallaamm sseebbuuaahh bbaassisis "" ssaatutu bubuaahh aatomtom aattaauulleebih.bih.
S
(4 dan5 adalah sumbu %ang boleh saling tegak lurus dan boleh tidak)
6ambar# Kristal -at padat dua dimensi semua atom&atom tersusun se!ara periodik# 1adi suatu kristal memiliki translasi simetris ini berarti bah/a
1ika kristal ditranslasikan oleh suatu vektor %ang menghubungkan dua atom katakanlah R (dalam 6ambar #) kristal kelihatan benar&benar sama dengan sebelum ditranslasikan#
$ada hakekatn%a tidak satupun kristal %ang dapat dikualifikasikan sebagai kristal murni karena
a# $ertama permukaan kristal merupakan salah satu "enis %ang membatasi keterulangan susunan atom&atom dalam kristal##
b# Lingkungan atom&atom pada permukaan terlihat berbeda dari lingkungan atom&atom %ang berada di tengah&tengah kristal#
!# 6etaran termal atom&atom di sekitar titik keseimbangann%a pada suhu T 7 8o # 9akin tinggi suhu makin besar pen%impangan dari titik keseimbangan dan akibatn%a makin tinggi tingkat ketidakteraturann%a#
d# $ada keban%akan kristal selalu berisi atom&atom lain dengan kata lain di!ampuri (dikotori)# $emberian !ampuran dengan dosis 8+ atom:!m;#
<fek dari pen%impangan tersebut (ketidakseimbangan ini) pada /u"udn%a sudah diteliti dan sangat sedikit sekali pengaruhn%a misaln%a pada
a# Kristal sodium %ang terisolasi volumen%a ( !m kubik) perbandingan "umlah atom %ang ada pada permukaan dengan "umlah atom dalam kristal sangat sedikit dan kristal bisa dianggap murni
karena !ampurann%a (pengotorann%a) dapat diabaikan#
b# $ada suhu %ang !ukup rendah getaran kisi&kisi lemah begitu lemahn%a maka lemah pula semua efek pen%impangan ini#
!# Karena alasan tersebut di atas boleh dikatakan bah/a %ang dibi!arakan adalah benar&benar kristal murni
Ada tiga !ara pendekatan untuk mempela"ari sifat&sifat logam %aitu
a# 9enghitung sifat&sifat seperti konstanta elastik dan konsuktifitas listrik untuk logam %ang berbeda langsung dengan menggunakan hukum&hukum %ang mengatur perilaku elektron&elektron pada pada atom&atom logam dengan menggunakan teori kuantum#
b# 9enggunakan prinsip parameter termodinamika seperti koefisien aktifitas dan energi bebas %ang sangat efektif untuk mengetahui sifat&sifat kimia logam dan hubungan antar fasa pada paduan logam#
!# 9enggunakan prinsip struktur kristal dan menghubungkan sifat&sifat logam terhadap karakteristik susunan ataom&atom pen%usunn%a#
B. D(s P//
- Ks Krs$%&
Struktur kristal dapat digambarkan dalam bentuk kisi dimana setiap titik kisi akan ditempati oleh atom atau sekumpulan atom# Kisi kristal memiliki sifat geometri %ang sama seperti Kristal# Kisi %ang memiliki titik&titik kisi %ang ekuivalen disebut kisi Bravais sehingga titik&titik kisi tersebut
Titik A, dan . adalah ekuivalen satu sama lain# Titik A dan A tidak ekivalen (non&,ravais)#
Titik&titik kisi ,ravais dapat ditempati oleh atom atau sekumpulan atom %ang disebut
%ss.
Kisi Sekumpulan titik&titik %ang tersusun se!ara periodik dalam ruang ,asis Atom atau sekumpulan atom
Sehingga apabila atom atau sekumpulan atom tersebut menempati titik&titik kisi maka akan membentuk suatu struktur Kristal#Kisi ruang merupakan suatu susunan %ang tak terbatas dari titik %ang tidak terbatas dalam tiga dimensi dimana setiap titik (sebagai pengganti atom& atom dalam kristal digunakan kumpulan titik&titik ) dikelilingi oleh titik lain %ang identik# Susunan titik&titik tersebut dapat dibentuk atas tiga kumpulan bidang&bidang dan bidang&bidang pada masing& masing set (kumpulan) se"a"ar dan sama "arakn%a#
$ada Kristal terdapat dua "enis kisi %aitu a# Kis i ,ravais pada kisi ,ravais semua titik kisi adalah (semua atom dalam kristal sama :se"enis)# b# Kisi non,ravais pada
kisi non,ravais beberapa titik kisi tidak sama kadang& kadang kelihatan seperti kisi dengan suatu basis basis dihubungkan dengan
suatu set atom %ang berada di dekat tiap&tiap kedudukan dari suatu kisi ,ravais#
- !($/r B%ss
a# %ntuk kisi dua dimensi 2&!
'lustrasi struktur kristal dalam gambaran dua dimensi 2&! "
( merupakan )ektor translasi
enyusun kristal a adalah jarak antara atom.
ektor posisi dari setiap titik kisi pada kisi dua dimensi yaitu " ( / na n2a2
1eterangan " a, a dan a2 merupakan )ektor translasi primiti)e
n dan n2 merupakan bilangan bulat yang nilainya bergantung pada kedudukan titik kisi
b# %ntuk kisi tiga dimensi &!
ada kisi tiga dimensi &!, )ektor posisi untuk titik-titik kisi yaitu"
( / na n2a2 na
1eterangan " a, a dan a2 merupakan )ektor translasi primiti)e
3, 4, dan g adalah sudut yang dibentuk )ektor a, a2 dan a
Selain simetri translasi, terdapat beberapa operasi lain yang membuat kisi 5in)arian6tidak berubah bentuknya dari semula!, yaitu "
! 7e8eksi " encerminan pada bidang simbul " m!.
2! 7otasi " erputaran pada sumbu tertentu dgn sudut sebesar 29:n! simbul n / ,2,,;,dan <.
! 'n)ersi " encerminan pada suatu titik tertentu simbul " i!.
;! =uncuran:>lide " ?perasi gabungan antara re8eksi dan translasi. @! %lir:Screw " ?perasi gabungan antara rotasi dan translasi
- S(& S%$+%
Sel satuan dibangun oleh )ektor basis a, b, dan c. &alam ungkapan )ektor-)ektor ini,)olume sel satuan dapat dituliskan sebagai perkalian )ektor "
>ambar .A. 1isi dua dimensi. &apat dibentuk sel satuan sembarang.
>ambar .0. +ontoh operasi simetri " a. rotasi, b. rotasi dan re8eksi, c. luncuran, dan d. ulir
#entuk dan ukuran sel satuan serta distribusi atom di dalamnya menggambarkan karakteristik kristal. ilihan bentuk dan ukuran sel satuan dalam dua-dimensi disajikan pada gambar .A.Setiap sel satuan memiliki )ektor-)ektor basis a dan b yang unik.
- S(& Pr)$ % N/ Pr)$5(
(itik-titik sebagai tempat kedudukan atom dalam kristal disebut titik kisi. #erdasarkan jumlah titik kisi dalam setiap sel satuan dapat dibedakan sel satuan primitif dan non-primitif. Sel satuan disebut promitif bilamana dalam sel tersebut hanya terdapat satu titik kisi, dan bila terdapat lebih dari satu titik kisi disebut sel satuan non.prmitif. ada gambar .A, sel satuan B adalah non-primitif.
. Ss$() Krs$%& % Ks Br%5%s
Sistem kristal dapat dibagi ke dalam = sistem kristal# Adapun ke tu"uh sistem kristal tersebut adalah Kubus tetragonal ortorombik heksagonal trigonal monoklin dan triklin#
1. Ss$() rs$%& ++s
Sistem kristal kubus memiliki pan"ang rusuk %ang sama ( a = b = c) serta memiliki sudut (α = β = γ) sebesar >8?# Sistem kristal kubus ini dapat dibagi ke dalam ; bentuk %aitu kubus sederhana
( simple cubic: S.) kubus berpusat badan (body-centered cubic: ,..) dan kubus berpusat muka
( Face-centered Cubic: @..)#
,erikut bentuk dari ketiga "enis kubus tersebut
$ada bentuk kubus sederhana masing&masing terdapat satu atom pada semua sudut (po"ok) kubus#$ada kubus ,.. masing&masing terdapat satu atom pada semua po"ok kubus dan terdapat
satu atom pada pusat kubus (%ang ditun"ukkan dengan atom /arna biru)#$ada kubus @.. selain terdapat masing&masing satu atom pada semua po"ok kubus "uga terdapat atom pada diagonal dari masing&masing sisi kubus (%ang ditun"ukkan dengan atom /arna merah)#
". Ss$() Krs$%& $($r%-/%&
$ada sistem kristal tetragonal dua rusukn%a %ang memiliki pan"ang sama (a = b ≠ c) dan
semua sudut (α = β = γ) sebesar >8?# $ada sistem kristal tetragonal ini han%a memiliki dua bentuk
%aitu sederhana dan berpusat badan# $ada bentuk tetragonal sederhana mirip dengan kubus sederhana dimana masing&masing terdapat satu atom pada semua sudut (po"ok) tetragonaln%a#
Sedangkan pada tetragonal berpusat badan mirip pula dengan kubus berpusat badan %aitu memiliki atom pada pusat tetragonal (ditun"ukkan pada atom /arna biru) dan atom lainn%a berada pada po"ok (sudut) tetragonal tersebut#
3. Ss$() rs$%& Or$/r/)
Sistem kristal ortorombik terdiri atas bentuk %aitu ortorombik sederhana bod% !enter (berpusat badan) (%ang ditun"ukkan atom dengan /arna merah) berpusat muka (%ang ditun"ukkan atom dengan /arna biru) dan berpusat muka pada dua sisi ortorombik (%ang ditun"ukkan atom dengan /arna hi"au)# $an"ang rusuk dari sistem kristal ortorombik ini berbeda&beda (a ≠ b≠ c) dan
4. Ss$( )
rs$%& )//&
Sistem kristal monoklin terdiri atas + bentuk %aitu monoklin sederhana dan berpusat muka pada dua sisi monoklin (%ang ditun"ukkan atom dengan /arna hi"au)#
Sistem kristal monoklin ini memiliki pan"ang rusuk %ang berbeda&beda (a ≠ b≠ c) serta sudut α = γ 2
#. Ss$() rs$%& $r&
$ada sistem kristal triklin han%a terdapat satu orientasi# Sistem kristal ini memiliki pan"ang rusuk %ang berbeda (a ≠ b ≠ c) serta memiliki besar sudut %ang berbeda&beda pula %aitu α ≠ β ≠ γ ≠
>8?#
6. Ss$() rs$%& r/)/7(r%& %$%+ $r-/%&
$ada sistem kristal ini pan"ang rusuk memiliki ukuran %ang sama (a = b ≠ c)#
sedangkan sudut&
sudutn%a adalah α = β 2 >8?dan γ 2+8?#
8. Ss$() rs$%& 7(s%-/%&
$ada s%stem kristal ini
sesuai dengan naman%a
heksagonal (heksa 2 enam) maka s%stem ini memiliki C sisi
%ang sama# S%stem kristal ini memiliki dua nilai sudut %aitu >8? dan +8? (α = β 2 >8?dan γ 2+8?)
sedangkan pa"ang rusuk&rusukn%a adalah a = b ≠ c# semua atom berada pada sudut&sudut (po"ok)
heksagonal dan terdapat masing&masing atom berpusat muka pada dua sisi heksagonal (%ang ditun"ukkan atom dengan /arna hi"au)#
Se!ara keseluruhan dapat dilihat pada tabel berikut o# Sistem Kristal Kisi ,ravais $an"ang rusuk ,esar sudut&sudut
# Kubus • Sederhana • ,erpusat badan • ,erpusat muka a = b = c α = β = γ = 9! +# Tetragonal • Sederhana • ,erpusat ,adan a = b ≠ c α = β = γ = 9! ;# Ertorombik • Sederhana • ,erpusat badan • ,erpusat muka
• ,erpusat muka A , atau .
a ≠ b ≠ c α = β = γ = 9! # 9onoklin • Sederhana • ,erpusat muka . a ≠ b ≠ c α = γ = 9!"β ≠ 9! F# Triklin • Sederhana a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 9! C# Rombohedral
atau trigonal • Sederhana a = b ≠ c
α = β = 9 ! " γ = #$! =# 0eksagonal • Sederhana a = b ≠ c α = β = 9 ! " γ = #$! Total 2 = Sistem Kristal
Total 2 Kisi ,ravais
D. Ss$() P(%%% +$+ Ar%7 % B%- Krs$%&
- K+ ' S,B,F
1ubus sederhana simple cubic / S+!
Sel rimitif / Sel 1on)ens$umlah titik lattice / C x :sudut dipakai C kubus sel
+ontoh" +s+l,+uDn,+s#r,= $arak tetangga terdekat "$ml tetangga terdekat " <ektor primitif "
a / ax a2 / ay a / az
- #?&E +BF(B7B& +%#'+ #++!
Struktur kristal kubus berpusat badan #++!" a! gambaran model bola pejal sel satuan #++, b! Sel satuan #++ digambarkan dengan bola padat kecil, c! Sel satuan #++ yang berulang dalam padatan kristalin.
# LogamGlogam dengan struktur ,.. mempun%ai sebuah atom pada pusat kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus
+# Sel satuan ,.. mempun%ai dua (+) buah atom %ang diperoleh dari "umlah delapan seperdelapan atom pada delapan titik sudutn%a plus satu atom pada pusat kubus (H :H 3 )#
;# Atom&atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepan"ang diagonal ruang# 0ubungan pan"ang sisi kristal ,.. a dengan "ari&"ari atomn%a % diberikan sebagai berikut
Tiap atom dalam sel satuan ,.. ini dikelilingi oleh delapan (H) atom tetangga (lihat 6ambar ;a) sebagai akibatn%a bilangan koordinasi struktur ,.. adalah H#Karena
struktur ,.. mempun%ai bilangan koordinasi lebih ke!il dibandingkan dengan bilangan koordinasi @.. maka faktor tumpukan atom struktur ,.. %ang bernilai 8#CH adalah "uga lebih ke!il dibandingkan dengan faktor tumpukan atom @..#
- G*+B +B(B7B& +%#'+ G++!
6ambar +a menun"ukkan model bola pe"al sel
satuan @..
6ambar +b pusat&pusat atom digambarkan dengan bola padat ke!il
Sel satuan @.. %ang berulang dalam padatan kristalin sama seperti %ang ditun"ukkan pada 6ambar #Struktur @.. mempun%ai sebuah atom pada pusat semua sisi kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus# ,eberapa logam %ang memiliki struktur kristal @.. %aitu tembaga aluminium perak dan emas (lihat Tabel )#Sel satuan @.. mempun%ai empat () buah atom %ang diperoleh dari "umlah delapan seperdelapan&atom pada delapan titik sudutn%a plus enam setengah& atom pada enam sisi kubusn%a (H :H 3 C :+)# Atom&atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepan"ang diagonal sisi# 0ubungan pan"ang sisi kristal @.. a dengan "ari&"ari atomn%a R ditun"ukkan oleh persamaan berikut
Tiap atom dalam sel satuan @.. ini dikelilingi oleh duabelas (+) atom tetangga hal ini berlaku untuk setiap atom baik %ang terletak pada titk sudut maupun atom dipusat sel satuan (lihat 6ambar +a)# 1umah atom tetangga %ang mengelilingi setiap atom dalam struktur kristal @.. %ang nilain%a sama untuk setiap atom disebut dengan bilangan koordinasi (!oordination number)# ,ilangan koordinasi struktur @.. adalah +#
@aktor tumpukan atom (atomi! pa!king fa!tor A$@) adalah fraksi volum dari sel satuan %ang ditempati oleh bola&bola padat seperti ditun"ukkan oleh persamaan berikut
- S$r+$+r HP 'HBI*>?F*= +=?SB *+1B&!
6ambar Struktur kristal heksagonal tumpukan padat (0.$) (a) sel satuan 0.$ digambarkan dengan bola padat ke!il (b) sel satuan 0.$ %ang berulang dalam padatan kristalin#
# .iri khas logamGlogam dengan struktur 0.$ adalah setiap atom dalam lapisan tertentu terletak tepat diatas atau diba/ah sela antara tiga atom pada lapisan berikutn%a
+# Sel satuan 0.$ mempun%ai enam (C) buah atom %ang diperoleh dari "umlah dua&belas seperenam&atom pada dua belas titik sudut lapisan atas dan ba/ah plus dua setengah&atom pada pusat lapisan atas dan ba/ah plus tiga atom pada lapisan sela:tengah (+ :C 3 + :+ 3 ;)#
;# 1ika a dan ! merupakan dimensi sel satuan %ang pan"ang dan pendek (lihat 6ambar ) maka rasio !:a umumn%a adalah #C;;# Akan tetapi untuk beberapa logam 0.$ nilai rasio ini berubah dari nilai idealn%a#
,ilangan koordinasi struktur 0.$ dan faktor tumpukann%a sama dengan struktur @.. %aitu + untuk bilangan koordinasi dan 8#= untuk faktor tumpukan#
- S$r+$+r Krs$%& N%$r+) 7&/r% 'N%& % s&
a# Struktur Kristal atrium .hlorida (a.l)
Struktur kristal natrium !hlorida merupakan kisi pusat muka (@..)#,asisn%a terdiri atas satu atom a dan satu atom .l dengan "arak pisah setengah pan"ang diagonal ruangn%a# a.l %ang setiap sel satuann%a berbentuk kubus sederhana dengan posisi atom&atomn%a seperti %ang ditun"ukan gambar berikut
,erikut ini tabel beberapa bahan dengan struktur seperti a.l
b# Struktur Kristal .esium .lhorida (.s.l)
.esium .hlorida (.s.l) memiliki satu molekul per sel satuan# $osisi atom&atomn%a berada pada 888 dan mempun%ai kisi ,ravais ,.. pada posisi # Tiap titik kisi diisi pola %ang terdiri dari molekul .s.l %aitu basis %ang dengan ion .s3 pada 888 dan ion .s& pada # Atom sudut
dari salah satu subkisi merupakan atom pusat dari subkisi %ang lain# Eleh karena itu "umlah atom tetangga terdekat adalah delapan seperti ditun"ukkan pada gambar berikut#
,erikut ini Tabel ,eberapa ,ahan %ang 9emiliki Struktur Seperti .s.l
-S$r+ $+r I$%
Sifat dan pemakaian Intan
,erikut beberapa sifat dan pemakaian intan
# Intan merupakan mineral alami %ang paling keras sehingga intan ban%ak digunakan sebagai alat untuk memotong mengasah dan sebagai mata bor#
+# 9emiliki titik leleh %ang sangat tinggi %akni H+= ?.)# 0al ini disebabkan Ikatan kovalen karbon& karbon %ang terbentuk pada struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan ionik#
;# ,erupa isolator namun dapat men%erap panas dengan sangat baik# Da%a hantar listrik intan berkaitan dengan elektron %ang digunakan untuk membentuk ikatan dimana pada intan elektron& elektron berikatan sangat kuat sehingga tidak ada elektron %ang bebas bergerak ketika diberi beda potensial# Sifat pen%erap panas %ang baik dari intan diaplikasikan pada peralatan elektonik untuk
men%erap panas %ang dihasilkan ketika peralatan elektronik digunakan# Dengan melapisi intan pada konduktor dalam peralatan elektronik maka suhu peralatan tersebut dapat di"aga relatif
konstan sehingga peralatan tersebut dapat berfungsi se!ara normal#
# Tidak larut dalam air dan pelarut organik# Dalam hal ini tidak memungkinkan ter"adin%a da%a tarik antara molekul pelarut dan atom karbon %ang dapat membongkar da%atarik antara atom& atom karbon %ang berikatan se!ara kovalen# Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul intan#
Dalam struktur intan setiap atom karbon berikatan se!ara kovalen dengan atom karbon lain dalam bentuk tetrahedral dan pan"ang setiap ikatan karbon&karbon adalah 8F nm# ,ahan dasar pembuatan intan %aitu grafit dengan katalis logam# $roses pembuatan intan dari grafit dilakukan pada
suhu tinggi %akni sekitar ;F88 ?. bahkan dapat lebih tinggi dan tekanan tinggi pula %akni sekitar 8#888 atm atau lebih# Selain menggunakan !ara tersebut intan dapat dihasilkan dengan pirolisis hidrokarbon pada suhu relatif rendah (J >88 ?.) dan tekanan realtif lebih rendah pula %akni sekitar 8+ $a#amun dalam kehidupan sehari&hari intan %ang sering di"umpai terdiri dari berbagai ma!am /arna# ,erbagai /arna %ang dihasilkan intan dipengaruhi oleh ; hal %aitu
# Adan%a pengotor dalam struktur intan sehingga pengotor tersebut dapat mengubah spektrum absorbsi intan# Spektrum intan %ang berubah akibat adan%a pengotor tergantung pada "enis dan konsentrasi pengotor %ang ada 9isaln%a intan kuning dan oran%e mengandung nitrogen intan biru mengandung boron intan abu&abu ungu dan hi"au mengandung hidrogen#
+# Intan hi"au disebabkan oleh radiasi alam %ang ter"adi selama ber"uta&"uta tahun sehingga dapat mengubah struktur atom dalam intan# Akibat berubahn%a struktur intan men%ebabkan sektrum absorpsi intanpun berubah#
;# Intan merah muda merah dan !oklat disebabkan oleh adan%a deformasi plastik# Struktur atom karbon %ang memutar selama pembentukan intan dalam tanah sehingga mengubah sektrum absorpsi intan# 0al ini tampak pada intan sebagai garis urat %ang men%erupai urat ka%u# 6aris inilah %ang memberikan spektrum /arna %ang berbeda
/$/7 S/%&
# Tentukan volume pa!king fra!tion ($@) dan estimasi kerapatan dari <mas # 1a/ab
<mas struktrur kristaln%a berbentuk @.. mempun%ai empat atom dengan "arak antar atom a 2 8=+> Aodan berat atom 2 >C>= gr:mol sehingga
&'F =
olume atom per unit sel olume dalam unit sel
<stimasi kerapatan dari mol%bdinum
erapatan =
9assa atom per unit sell olume dalam unit sel
erapatan = >+CF r : cm;
+#1ika anda memiliki tiga "enis bahan berstruktur f!! b!! dan intan maka
a# 6ambarkan ketiga struktur tersebut
b# Tentukkan "umlah atom tetangga terdekatn%a dari ketiga bahan tersebut ( serta gambarkan )
$awab " a# Struktur f !!
Struktur Int a n
b# 1umlah atom tetangga terdekat pada struktur
f!! 2 + atom
b!! 2 H atom
intan 2 atom
D%$%r P+s$%%
9angonon# $#L >>> # The $rin!iples of materials Sele!tion for <ngineering Design $rinti!e& 0all InternationalIn!# 0al& +> &H#
Smallman R#<# dan R#1# ,ishop>>># M 9etalurgi @isik 9oderen dan Reka%asa 9aterial <rlangga# 1akarta#
TUGAS 1 1. SODIUM
Sifat Kimia atrium # ama atrium +# Simbol a ;# omor atom # omor massa ++#>H> F# Keadaan standar padatan C# Narna putih keperakan
=# Klasifikasi dalam sistem periodik Logam H# Total isotop ++
># Total isomer +
8# Isotop radioaktif 2 > # Isotop stabil
+# <lektronegatifitas pauli 8#> ;# <ntalpi atomisasi 8H# K1:mol # <ntalpi fusi +#F> K1:mol
F# <ntalpi penguapan H>#8 K1:mol C# $anas penguapan2 >C K1:mol =# olume molar +;#= !m;:mol H# 1ari&"ari ionik +#+; Amstrong ># 1ari&"ari kovalen #F Amstrong
+8# kristal struktur .., kubus berpusat badan Sifat @isika
# Densitas 8#>= g:!m; +# Titik leleh >=#F ;# Titik didih HH;
# $otensial standar &+#=
F# $enemu Sih 0umphre% Dav% H8=
C# Koefisien ekspansi liner termal =8#CO8eOp&F :K =# Konduktivitas termal 2 # N:!mK
H# Konduktifitas listrik 8#+O8eOp&C:ohm#!m ># Kalor "enis #+; 1:6k
8# Tekanan uap 8#8888; $a pada >C .
,eberapa Kristal dan klasifikasi ikatann%a
B%7% S$r+$+r E(r- I%$% P(r %$/) '(! J%r% A$%r A$/) '9 Ar-/ F 0,1 3,86 K7&/r T($r%-/%& 0,3 4,34 Hr/-( HP 0,01 3,8# S&/ K+ '$% 3,8 ",3# K+ 'ZS 3,4 ",0 K+ 1,0 ",;"
'&+/r$ K& K+ 'N%& 8,3 3,14 A-Br K+ 'N%& #,4 ", B%F" K+ '&+/r$ 18,3 ",6; N% B 1,1 3,80 A- F 3,0 ", N F 4,4 ",4
