BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang.
Kristal atau hablur adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi. Secara umum, zat cair membentuk kristal ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya bisa berupa kristal tunggal, yang semua atom-atom dalam padatannya "terpasang" pada kisi atau struktur kristal yang sama, tapi, secara umum, kebanyakan kristal terbentuk secara simultan sehingga menghasilkan padatan polikristalin. Misalnya, kebanyakan logam yang kita temui sehari-hari merupakan polikristal.
Struktur kristal mana yang akan terbentuk dari suatu cairan tergantung pada kimia cairannya sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan ambien. Proses terbentuknya struktur kristalin dikenal sebagai kristalisasi. Meskipun istilah "kristal" memiliki makna yang sudah ditentukan dalam ilmu material dan fisika zat padat, dalam kehidupan sehari-hari "kristal" merujuk pada benda padat yang menunjukkan bentuk geometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata.
Benda yang dijumpai serhari-hari sebagian besar mempunyai sifat kristal, termasuk bahan logam. Jenis kristal lain adalah kristal ionik, kristal kovalen dan kristal molekuler. Bentuk dan jenis bahan kristal yang bermacam-macam tersebut dapat diidentifikasi jika diketahui tipe dasar kisinya (dimensi dua dan dimensi tiga).
Tujuan
Adapun tujuan dari diskusi tentang tipe dasar kristal ini adalah :
Memahami pengertian umum dan khusus kristal.
Mengetahui jenis-jenis ikatan kristal berdasarkan tipe dasar kisi kristal.
Mengetahui perbedaan kristal tiga dimensi dengan dua dimensi.
Manfaat
Adapun manfaat yang diperoleh adalah mengetahui secara khusus tipe dasar kristal dua dimensi dan tiga dimensi berdasarkan besar sudut rotasinya serta mengetahui arah sumbu x,y (dua dimensi) dan x,y,z (tiga dimensi).
BAB II
ISI
TIPE DASAR KISI KRISTAL
Kristal merupakan susunan atom-atom yang teratur dalam ruang tiga dimensi. Keteraturan susunan tersebut terjadi karena kondisi geometris yang harus memenuhi adanya ikatan atom yang berarah dan susunan yang rapat. Sebagian besar materi fisika zat padat adalah kristal dan elektron di dalamnya, fisika zat padat mulai dikembangkan awal abad ke 20, mengikuti penemuan difraksi sinar-x oleh kristal. Walaupun tidak mudah untuk menyatakan bagaimana atom tersusun dalam padatan, namun ada hal-hal yang diharapkan menjadi faktor penting yang menentukan terbentuknya polihedra koordinasi susunan atom-atom.
Secara ideal, susunan polihedra koordinasi paling stabil adalah yang memungkinkan terjadinya energi per satuan volume yang minimum. Keadaan tersebut dicapai jika:
kenetralan listrik terpenuhi,
ikatan kovalen yang diskrit dan terarah terpenuhi,
gaya tolak ion-ion menjadi minimal,
susunan atom serapat mungkin.
Stuktur Kristal dapat digambarkan dalam bentuk kisi, dimana setiap titik kisi akan ditempati oleh atom atau sekumpulan atom. Kisi Kristal memiliki sifat geometri yang sama seperti Kristal. Kisi yang memiliki titik-titik kisi yang ekuivalen disebut Kisi Bravais sehingga titik-titik kisi tersebut dalam Kristal akan ditempati oleh atom-atom yang sejenis.
Sebuah kristal ideal disusun oleh satuan-satuan struktur yang identik secara berulang-ulangyang tak hingga di dalam ruang. Semua struktur kristal dapat digambarkan atau dijelaskan dalam istilah-istilah lattice (kisi) dan sebuah basis yang ditempelkan pada setiap titik lattice (kisi).
Lattice (kisi) : Sebuah susunan titik yang teratur dan periodik di dalam ruang Sebuah abstraksi matematik
Basis : Sekumpulan atom-atom
Jumlah atom dalam sebuah basis : satu buah atom atau lebih.
Struktur kristal = Kisi + Basis
KISI DASAR KRISTAL DUA DIMENSI
Kita membatasi diri dahulu dalam menelaah kisi kristal dua dimensi saja. Pertanyaan yang kemudian muncul, berapakah banyak kemungkinan macam kisi Bravoisnya ?
Gambar : Letak kisi dan Basis untuk kristal dua dimensi.
Ternyata hanya ada lima tipe dasar, untuk menelaah hal itu pandanglah keadaan seperti dibawah. A dan B merupakan dua basis berdampingan dalam kisi kristal. Titik 1, 2, ..... (m – 1) dan m adalah titik-titik kisinya. Sudut α adalah rotasi yang masih memberikan kisi kristal yang sama atau disebut juga suatu rotasi kesetangkupan.
Gambar : kristal dua dimensi dengan basis A dan B berdampingan
Apabila A' dan B' masih merupakan titik kisi kristal, maka jarak α=m-3a+2 acosα harus merupakan kelipatan dari a, dapat dikatakan :
α=p a= m-3a+2 acosα
memberikan keterbatasan pada harga sudut α
Dari hubungan diatas, ternyata :
cosα= 3+(p-m)2
Kemungkinan solusinya bisa lima, yakni :
p - m
cos α
α
-1
1
0o
-2
1/2
60o
-3
0
90o
-4
-1/2
120o
-5
-1
180o
Jadi untuk kelengkapan kisi dua dimensi dengan sisi yang sama (a = b), sudut antara dua sisi itu terbata pada harga rotasi sudut (α)=
0o
60o
90o
120o
180o
Berkenaan dengan hal diatas maka kisi bravais dua dimensi adalah sebagai tabel berikut :
Kisi
Sel satuan
Sisi dan sudut
Genjang
Jajaran genjang
a=b γ 90o
Segi empat
Segi empat
a = b γ= 90o
Heksagonal
Belah ketupat
a = b γ= 120o
Segi empat panjang, P
Segi empat panjang
a = b γ= 90o
Segi empat panjang berpusat
Segi empat panjang
a b γ= 90o
KISI DASAR KRISTAL TIGA DIMENSI
Untuk kasus Kristal berdimensi tiga ternyata ada 14 buah kisi Bravais yang terlingkupi dalam tujuh buah system Kristal, sebagai berikut :
Sistem Kristal
Kisi Bravais
Geometri Sel
Tricline
P (Primitive)
a b c
α β γ
Monoclinie
P (Primitive)
I (Body Centered)
C (Case Centered)
a b c
α = β=90o
β= 90o
Okthorombic
P (Primitive)
C (Base-centered)
I ( Body Centered)
F (Fose Centered)
a b c
α = β= γ = 90o
Tetragonal
P (Primitive)
I (Body Centered)
a = b c
α = β= γ = 90o
Cubie
P (Primitive)
C (Base-centered)
F (Fose Centered)
a = b = c
α = β= γ = 90o
Trigonal
R (Rhombohedral primitive)
a = b = c
α = β= γ <120o tetapi bukan 90o
Heksagonal
P (Primitive)
a = b c
α = β= 90o
γ =120o
Arah Kristal.
Kesetangkapan kisi tiga dimensional diatas tergambar jadi tujuh system Kristal dan 14 kisi Bravois sebagai berikut :
Arah Kristal dapat diperoleh, karena banyak sifat berubah dengan arah. Misalnya
Modulus elastisitas besi dalam arah kpr diagonal rg. Lebih besar daripada rusuk kubus.
Sebaliknya permeabilitas magnet memiliki nilai terbesar dalam arah sejajar rusuk sel satuan.
Keterangan :
Arah kristal diberi indeks sesuai berkas yang berasal dari titik awal melalui titik dengan indeks utuh terkecil,
Jadi arah (1,1,1) melalui titik 0,0,0 dan 1,1,1, arah ini juga melalui titik-titik ½, ½, ½ dan (2,2,2), demikian pula (1,1,2) melalui titik ½, ½, 1,
Tetapi untuk kemudahan kita gunakan persamaan utuh.
Perlu diingat (sesuai perjanjian)
Untuk arah gunakan U, V,W
Untuk kelompok arah U, V,W
Indeks untuk bidang (h, k, l) atau disebut indeks miller.
Titik-titik diberi indeks tanpa kurung x,y,z
Arah yang sejajar selalu mempunyai indeks yang sama.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan.
Kristal merupakan susunan atom-atom yang teratur dalam ruang tiga dimensi. Keteraturan susunan tersebut terjadi karena kondisi geometris yang harus memenuhi adanya ikatan atom yang berarah dan susunan yang rapat.
Kristal dua dimensi terbagi atas lima jenis berdasarkan kisi kristal, yakni :
Genjang
Segi empat
Heksagonal
Segi empat panjang, P
Segi empat panjang berpusat
Kristal tiga dimensi terdiri atas tujuh jenis kristal dan 14 buah kisi, yakni :
Sistem Kristal
Kisi Bravais
Tricline
P (Primitive)
Monoclinie
P (Primitive)
I (Body Centered)
C (Case Centered)
Okthorombic
P (Primitive)
C (Base-centered)
I ( Body Centered)
F (Fose Centered)
Tetragonal
P (Primitive)
I (Body Centered)
Cubie
P (Primitive)
C (Base-centered)
F (Fose Centered)
Trigonal
R (Rhombohedral primitive)
Heksagonal
P (Primitive)
DAFTAR PUSTAKA
Dwinanda, Vincesius Cahya. 2012. Struktur Kristal. Surabaya : ITS
________. DOE HDBK : Material Science. Handbook Departemen Energi
Sigrist, Manfred. 2013. Solid State Theory. Swiss : Institut fur Theoretische Physik
