Silabus dan Satuan Acara Perkuliahan, Pengertian Kristalografi dan Mineralogi

EDUNEX ITB

Silabus dan Satuan Acara Perkuliahan, Pengertian Kristalografi dan Mineralogi

Kristal dan Mineral TA-2101

Dr.phil.nat. Agus Haris Widayat, ST., MT.

KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi Teknik Pertambangan – FTTM ITB

Pendahuluan/ Minggu-1

1

Dr.mont. Andy Yahya Al Hakim, ST.,MT.

Dilarang mendistribusikan materi ini melalui internet secara terbuka/publik misalnya blog, slideshare, dan sejenisnya.

Pengantar Kuliah

EDUNEX ITB

Silabus

3

• Memberikan kemampuan untuk identifikasi dan klasifikasi kristal berdasarkan sifat morfologi (struktur luar) dan struktur dalam serta kemampuan identifikasi mineral secara megaskopis

berdasarkan sifat

morfologinya, sifat fisika dan sifat kimia

http://www.mygoldguide.in/why-gold-used-electronicsz

http://odnv.co.id/logam-mulia

• Memberikan pengetahuan tentang kegunaan, nilai, kebutuhan manusia akan mineral serta kaitannya dengan disiplin ilmu lainnya.

Tujuan instruksional umum

4

• Pengetahuan untuk identifikasi dan klasifikasi kristal berdasarkan sifat morfologi (struktur luar) dan struktur dalam serta kemampuan identifikasi mineral secara megaskopis berdasarkan sifat morfologinya, sifat fisika dan sifat kimia.

EDUNEX ITB

Topik-Topik Perkuliahan (Kristal)

5

MGG.

KE-

TOPIK MATERI PERKULIAHAN

1 Pendahuluan • Pengertian kristal dan mineral

• Sejarah ilmu kristal dan mineral

• Unsur simetri

• Sumbu putar

• Titik inversi

• Bidang cermin 2 Unsur simetri dan

sistem kristal

• Sumbu rotasi

• Sumbu rotoinversi

• Sistem kristal 3-4 Klasifikasi kristal

dan form

• 32 klasifikasi kelas kristal

• Form (bentuk) yang muncul pada setiap sistem kristal 5 Indeks Miller dan

zona

• Indeks Miller untuk sistem kristal dengan 3 dan 4 sumbu kristalografi

• Notasi form

• Zona dan notasi zona

Topik-Topik Perkuliahan (Kristal)

6

MGG.

KE-

TOPIK MATERI PERKULIAHAN

6 Proyeksi kristal • Sudut antar bidang

• Proyeksi stereografis

• Proyeksi dasar kristal 7 Struktur-dalam

kristal

• Translasi

• Kisi Bravais

• Sumbu sekrup dan glide plane

• Klasifikasi 230 space group

8 UTS • UTS (tanggal 15 Oktober 2021)

• Materi kuliah kristal kembar

9 Kimia kristal • Ikatan kimia dan ukuran ion

• Isomorfisme

• Polimorfisme

• Pseudomorfisme

EDUNEX ITB

Topik-Topik Perkuliahan (Mineral)

7

MGG. KE- TOPIK MATERI PERKULIAHAN 10-11 Sifat fisik

mineral

• Densitas dan SG

• Warna, kilap, gores

• Belahan, pecahan, kekerasan

• Sifat magnetisme, kelistrikan, permukaan mineral

• Bentuk agregat kristal 12 Klasifikasi

mineral

• Dasar klasifikasi mineral

• Hirarki klasifikasi mineral

• Klasifikasi mineral silikat 13 Kimia

mineral

• Komposisi kimia mineral

• Latihan soal 14 Mineral dan

batuan

• Daur geologi dan genesa mineral

• Klasifikasi batuan 15 Mineral

industri dan analisis XRD

• Mineral industri

• Prinsip analisis mineral dengan XRD

16 UAS • UAS

Pustaka

• Hakim, A.Y.A. Mineralogi. Penerbit ITB, 2019.

• Nesse, W.D. Introduction to Mineralogy. Oxford University Press, 2011.

• Berry, L.G. & Mason, B.H., Mineralogy, second edition, revised by R.V. Dietrich, NewYork, W.H.

Freeman, 1983

• Blackburn, W.H., & Dennen, W.H., Principles of Mineralogy, Wm. C. Brown Publishers, Dubuque, Iowa, 1988

• Klein, Cornelis, & Hurlbut, Jr., Manual of Mineralogy, 21st edition. After Dana, John Wiley &

Son, New York, 1985

• Kerr, P.F., Optical Mineralogy, fourth edition, New York, McGraw-Hill, 1977

• Hutchison, C.S., Laboratory Handbook of Petrographic Techniques, John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto, 1974

• Dana, E.S. & Ford, W.E., A Textbook of Mineralogy, John Wiley & Sons Inc., New York, Charles E Tuttle Company, Tokyo, Modern Asia Edition, Ninth printing, 1972

• Grimm, R.E., Clay Mineralogy, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1953

Database mineral dan pencarian

• www.webmineral.com

• www.mindat.org

8

EDUNEX ITB

Penilaian dan Peraturan Kelas (umum)

• Nilai dipertimbangkan dari beberapa evaluasi:

• UTS umumnya 35-45%

• UAS umumnya 35-45%

• Praktikum umumnya 10-20%

• Tugas dan kuis umumnya 0-10%

• Materi UTS mencakup semua materi yang diajarkan sebelum UTS

• Materi UAS mencakup semua materi yang diajarkan antara UTS dan UAS

9

Penilaian dan Peraturan Kelas (Kelas daring)

• Kuliah dilaksanakan dengan metode asinkron (rekaman video dan kuis online)

• Pada jadwal perkuliahan yang ditetapkan (sesuai SIX), mahasiswa harus melaksanakan pembelajaran asinkron terlebih dahulu.

• Setelah kuis dikerjakan, kemudian dilanjutkan dengan pembelajaran sinkron melalui Zoom, Google Meet, dll.

• Kuliah sinkron berjalan dengan durasi maksimum 50 menit dan

hanya boleh diikuti oleh mahasiswa yang sudah mengerjakan kuis.

• Untuk mengantisipasi masalah koneksi internet, mahasiswa

diberikan kebebasan untuk melaksanakan pembelajaran asinkron sejak 3 hari sebelum jadwal kuliah yang telah ditetapkan.

10

EDUNEX ITB

Pengertian Kristalografi dan Mineralogi

11

Mengapa belajar kristal mineral?

• Rangkaian kegiatan pertambangan merupakan kegiatan panjang, dimulai dari hulu (kegiatan eksplorasi) hingga hilir (ekstraksi)

• Hampir semua orang pasti mempergunakan hasil tambang

• Emas (gold – Aurum): 70% perhiasan, 14% elektronik, 19% investasi (sejak lebih dari 6000 tahun yang lalu, dentistry, medis, medali)

• Timbal (lead – plumbum) digunakan untuk pipa air sejak jaman Romawi

• Seorang geologis/ eksplorer harus mengetahui apa yang sedang dia cari, dan seorang metalurgis harus paham apa yang akan diolah

• Diperlukan pemahaman dasar tentang ilmu tentang mineral, dimulai dengan memahami kristal

12

EDUNEX ITB

Manfaat kristal dan mineral untuk metalurgis

• Pemisahan mineral berharga dilakukan dengan menggunakan sifat fisik mineral, misalnya:

a. Berat jenis → Gravity separation

b. Magnetik/ elektrik → Magnetic or electrostatic separation c. Warna → optical sorting

d. Physicochemical→ flotasi

13

https://www.alibaba.com/product-detail/Spiral-Chute- Gravity-Separator-Machine-Gold_60194953201.html

Humphrey spiral

Magnetic separator tambang besi di Garut

13

andyyahya©

https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills

Kristalografi

• Kristalografi merupakan cabang ilmu dari mineralogi yang mempelajari kristal.

• Kristal adalah benda padat yang dibatasi oleh polihedra (bidang- bidang/banyak bidang) yang mencerminkan struktur dalam yang teratur dari atom-atom, ion-ion ataupun molekul-molekul penyusunnya.

• Mineral adalah suatu benda padat homogen yang terdapat di alam, terbentuk secara anorganik, mempunyai komposisi kimia pada batas- batas tertentu, dan mempunyai atom-atom/ion-ion atau molekul- molekul yang tersusun secara teratur.

14

EDUNEX ITB

Definisi mineral

Benda padat homogen

❑terdiri dari satu fase padat yang tidak dapat diuraikan menjadi senyawa yang lebih sederhana melalui proses fisika;

❑es adalah mineral sedangkan air bukan.

Terdapat di alam

❑senyawa padat yang mengkristal di laboratorium dan mineral-mineral sintetis, tidak disebut mineral (contoh natrium klorida = halit)

15

Cinnabar (HgS)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Halite_5.JPG

https://www.pinterest.com/pin/84541016 1278146362/

Halit (HCl)

❑tetapi senyawa oxychloride yang ditemukan pada rongga terak (slag) hasil kristalisasi pada beberapa ratus tahun yang lalu disebut mineral, sedangkan senyawa teraknya sendiri tidak dianggap sebagai mineral.

Definisi kristalografi

Terbentuk secara anorganik

benda padat yang dihasilkan oleh manusia, binatang, atau

tumbuhan seperti batu kandung empedu, mutiara, dan batubara tidak termasuk.

Mempunyai komposisi pada batas-batas tertentu

merupakan senyawa kimia dengan rumus mineral yang komposisinya bisa bervariasi tergantung dari

❑ banyaknya unsur-unsur yang ada dan

❑ proporsi kombinasinya.

Mempunyai komposisi pada batas-batas tertentu

merupakan kristalin padat kecuali:

❑ mineral metamict, susunan atomnya rusak oleh radiasi U/Th

❑ opal, pemadatan colloid gel

16

Opal (SiO₂.nH₂O)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Opal-53714.jpg

EDUNEX ITB

17 Mineral Bukan mineral

Kuarsa (SiO₂)

andyyahya

Obsidian

andyyahya

Sejarah Mineralogi

18

✓ Mineralogi dimulai pada zaman pra sejarah.

✓ Lama sebelum kesusastraan berkembang, manusia telah mengenal zat warna (merah-hematit, hitam - oksida mangan),

✓± 4000 tahun yang lalu telah dimulai penambangan dan peleburan mineral-mineral logam tertentu.

Filosof Yunani Theophratus (372-287 SM), orang pertama menulis buku tentang mineral On Stones.

Pliny (abad I Masehi), memberikan catatan tentang orang

Manganit (MnOOH) Hematit (Fe₂O₃)

https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Hematite- LTH43A.JPG

https://commons.wikimedi a.org/wiki/File:Manganite- tuc1011a.jpg

Hematit (Fe₂O₃)

andyyahya

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi

19

▪ Georgius Agricola – Ahli tambang

Jerman,

menerbitkan buku pengolahan mineral secara klasik De Re Metallica (1556) dan De Natura Fossilium (1546) yang menjelaskan mengenai keadaan geologi, mineralogi, pertambangan, dan metalurgi saat itu.

https://www.flickr.com/photos/internetarchivebookimages/20835858186 https://www.britannica.com/topic/De-re-metallica

Sejarah Mineralogi

• Dane Niels Stensen (Nicolaus Steno, 1669) merintis perkembangan kristalografi dengan memperlihatkan bahwa sudut dalam (interfacial angles) kristal kuarsa adalah tetap dan tidak tergantung pada bentuk dan ukurannya.

• A.G. Werner (1750-1817) profesor pada Mining Academy di Freiberg, menghubungkan ilmu kimia dengan mineralogi, karena para ahli mineralogi pada saat itu menggunakan unsur kimia dari mineral sebagai bahan bakunya. Banyak penemuan unsur-unsur baru seperti Co, Ni, Mn, W, Mo, U dll.

20

• Hauey (1743-1882) ahli Perancis mengembangkan secara luas arti kristalografi pada studi mineral.

• Awal abad ke 19 pengembangan teori atom dan pernyataan bahwa mineral adalah senyawa kimia dengan komposisi tertentu. Penemuan reflecting goniometer untuk pengukuran kristal yang lebih teliti dan klasifikasi bentuk dan sistem kristal.

Kuarsa (SiO₂)

andyyahya

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi

• Berzelius (1779-1848) seorang ahli kimia Swedia dan muridnya terutama Mitscherlich (1794- 1863) mempelajari kimia kristal dan kemudian mengklasifikasikan mineral secara kimia.

• Selama abad ke 19 banyak penemuan dan diskripsi mineral-mineral baru. Sekitar tahun 1870 perkembangan mikroskopi dan sifat-sifat optik mineral.

• von Laue (1912), mendemonstrasikan bahwa kristal dapat membiaskan sinar-X dan posisi sebenarnya atom-atom di dalam kristal dapat diinterpretasikan dari pola hasil pembiasan tersebut.

21

Pengetahuan mineralogi yang semula terbatas pada penyelidikan bentuk luar, sifat-sifat optik, dan penentuan komposisi kimia kemudian berkembang sampai penyelidikan struktur mineral.

Flint

Pentingnya mineral

• Pada awalnya mineral digunakan sebagaimana saat dijumpai

• flint, kuarsa, dan jade untuk senjata atau perkakas

• oksida besi/mangan sebagai pewarna

• garnet, amethyst, dan batu berwarna lainnya sebagai perhiasan

• emas, perak, dan tembaga untuk perhiasan dan alat-alat

• lempung untuk batubata dan keramik

22

Peleburan untuk memisahkan logam telah dimulai sejak zaman pra sejarah

Garnet

Emas

EDUNEX ITB

Mineral bijih

• Beberapa mineral bijih (ore) dapat diekstrak sebagai komoditi logam

Catatan:

• Bijih (ore) adalah mineral yang dapat diekstrak logamnya secara menguntungkan berdasarkan

kondisi ekonomi dan teknologi pada saat itu

23

Logam Mineral Bijih

Rumus Kimia %

Logam

Emas Emas natif Au 100

Kalaverit AuTe₂ 39

Silvanit (Au, Ag)Te₂ -

Perak Perak native Ag 100

Argentit Ag₂S 87

Seragirit AgCl 75

Besi Magnetit Fe₂O₃.FeO 72

Hematit Fe₂O₃ 70

Limonit Fe₂O₃.H₂O 60

Siderit FeCO₃ 48

Timah Kasiterit SnO₂ 78

Stannit Cu₂S.FeS.SnS₂ 27

Mineral bijih

24

Logam Mineral Bijih Rumus Kimia % Logam Timbal

(Timah hitam)

Galena PbS 86

Serusit PbCO₃ 77

Anglesit PbSO₄ 68

Seng Sfalerit ZnS 67

Smitsonit ZnCO₃ 52

Hemimarfit H₂ZnSiO₅ 54

Zinksit ZnO 80

Nikel Pentlandit (Fe, Ni)S -

Garnierit H₂(Ni, Mg)SiO₃.H₂O -

Kromium Kromit FeO.Cr₂O₃ 68

Aluminium Bauksit Al₂O₃.2H₂O 39

EDUNEX ITB

Mineral bijih

25

Logam Mineral Bijih

Rumus Kimia % Logam

Mangan Pirolusit MnO₂ 63

Psilomelan Mn₂O₃.xH₂O 45

Manganit Mn₂O₃.MnSiO₄ 62

Bismut Bismutit Bi₂S₃ 81

Kobalt Kobaltit CoAsS 35

Smaltit CoAs₂ 28

Air raksa Sinabar HgS 86

Molibdenum Molibdenit MoS₂ 60

Wulfenit PbMoO₄ 39

Tungsten Wolframit (Fe, Mn)WO₄ 76

Huebnerit MnWO₄ 76

Scheelit CaWO₄ 80

Mineral bijih

26

Logam Mineral Bijih Rumus Kimia % Logam Uranium Uraninit Kombinasi UO₃ & UO₂ 50-85

Kofinit USiO₄ 75

Karnotit K₂(UO₂)₂(VO₄)₂.3H₂O

EDUNEX ITB

Mineral gangue

• Beberapa mineral gangue yang umum muncul pada mineral bijih

• Mineral gangue: adalah mineral tidak berharga (tidak bernilai ekonomis) yang

berasosiasi/terdapat bersama- sama dengan mineral bijih

27 ^{Kelas Nama} Rumus Kimia

Oksida Kuarsa (Silika) SiO2

Bauksit Al₂O₃.2H₂O

Limonit Fe₂O₃.H₂O

Karbonat Kalsit CaCO₃

Dolomit (Ca, Mg)CO₃

Siderit FeCO₃

Rodokrosit MnCO₃

Sulfat Barit BaSO₄

Gipsum CaSO₄.2H₂O

Silikat Felspar KAlSi₃O₈-NaAlSi₃O₈-CaAl₂Si₂O₈

Garnet X₃Y₂(SiO₄)₃

Rodonit (Mn, Fe, Mg, Ca)SiO₃

Mineral lempung

Lain-lain Mineral pembentuk batuan

Fluorit CaF₂

Apatit (CaF)CO₄(PO₄)₃

Pirit FeS₂

Markasit FeS₂

Pirotit Fe_1-xS

Arsenopirit FeAsS

Kristal

Kristal/ mineral dapat terbentuk dari:

•Lelehan magma

•Larutan

•Uap

yang mengalami perubahan kondisi akibat dari: penguapan, penurunan T dan P atau perubahan konsentrasi dan pH.

28

Silvit (KCl) Pirit (FeS₂)

http://www.roughdiamondworld.com /product-p/uni289.htm

Intan (C)

EDUNEX ITB

Kristalisasi

• Larutan NaCl yang mengalami penguapan akan menjadi jenuh sehingga terjadi kristalisasi /presipitasi membentuk endapan kristal garam dapur yang dikenal dengan nama : mineral halit (NaCl), bentuk kistalnya khas : yaitu kubik

• Jika penguapan terjadi secara sangat perlahan, maka ion Na⁺ dan Cl^- akan mengelompok membentuk satu atau beberapa kristal dengan ukuran relatif besar

• Jika penguapan terjadi secara cepat, maka akan terbentuk banyak pusat kristalisasi → menghasilkan kristal yang lebih banyak, namun lebih halus

29

Halit (NaCl)

http://canvart.club/atmose-12_10_4.html

Halit+Polihalit (K₂Ca₂Mg(SO₄)₄·2H₂O) – merah Gipsum (CaSO4.2H₂O) - tidak berwarna

andyyahya