123741305 struktur kristal

7/24/2019 123741305 Struktur Kristal

1/22

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebuah padatan dengan mata telanjang tampak sebagai benda tegar

yang kontinu. Akan tetapi hasil eksperimen telah menunjukkan bahwa

semua padatan disusun oleh satuan dasar dari atom-ataom yang brsifat

diskrit. Atom-atom tersebut tidak terdistribusi secara random tetapi

tersusun dalam susunan yang sangat teratur relatif terhadap atom-atom

yang lain. Susunan dari kelompok atom-atom yang memeliki keteraturan

sangat tinggi tersebut disebut kristal. Terdapat beberapa jenis struktur

kristal bergantung pada geometri dari susunan atom-atomnya.

Pengetahuan tentang struktur kristal dalam Fisika Zat Padat menjadi

sangat penting karena struktur kristal mempengaruhi sifst-sifst fisika dari

padatan

1.2. Rumusan Masalah

erdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya! maka

rumusan masalah dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

".#.". agaimanakah keadaan suatu kristal$

".#.#. Sebutkanlah beberapa definisi dasar dari kristal

".#.%. Apakah kisi bra&ais dan tujuh sistem kristal$

".#.'. Apakah nomenklatur kristal$

".#.(. agaimanakah jarak antar bidang pada kristal

".#.). agaimnanakah jumlah atom dalam satuan sel suatu kristal

".#.*. Sebutkanlah beberapa struktur kristal

1.3. Tujuan Penulsan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

".%.". +ntuk mengetahui keadaan suatu kristal.

".%.#. +ntuk mengetahui beberapa definisi dasar dari kristal.

".%.%. +ntuk mengetahui kisi bra&ais dan tujuh sistem kristal.

".%.'. +ntuk mengetahui Apakah nomenklatur ,ristal.

".%.(. +ntuk mengetahui jarak antar bidang pada kristal.

Pengantar Fisika Zat Padat Page 1


2/22

".%.). +ntuk mengetahui jumlah atom dalam satuan sel suatu ,ristal.

".%.*. +ntuk mengetahui beberapa struktur ,ristal.

1.!. Man"aat Penulsan

Adapun manfaat dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

"'.". agi penulis! penulisan makalah ini dapat meningkatkan

pengetahuan penulis mengenai kristal

"'.#. agi pembaca! makalah ini diharapkan dapat menambah

pengetahuan pembaca mengenai ,ristal dan bagiannya.

1.#. Met$%e Penulsan

etode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metodekepustakaan yaitu menganalisis dan merefleksi ulang berbagai tulisan yang terkait

dengan topik makalah lalu menguraikannya kembali.

BAB II

PEMBAHA&AN

2.1 'ea%aan 'rstal



3/22

Suatu padatan dikatan menjadi kristal jika atom-atom penyusun padatan

tersusun sedemikian posisi masing-masing atom adalah sangat periodik! seperti

ditunjukkan gambar ".". arak antara dua atom tetangga terdekat sepanjang sumbu

xadalah /a dan sepanjang sumbuyadalah /b0 1 pada manaxdany tidak harus

saling orthogonal2. Sebuah kristal sempurna dipandang memiliki sifat periodik

pada kedua sumbu dari -3 sampai 3. erdasarkan sifat periodisitasnya maka

atom A!! 4 dan seterusnya adalah ekui&alen. 5engan kata lain pengamatan

atom-atom pada setiap titik kisi kristal adalah sama. 6de yang sama menunjukkan

bahwa sebuah kristal memlilki simetri translasi!

7b. "." Susunan priodik dari atom-atom kristal pada dua dimensi

berarti bahwa jika kristal ditranslasi oleh setiap &ektor yang menghubungkan dua

atom katakanlah 8 dalam gambar "." kristal tampat sama seperti sebelum

dilakukan trnslasi! dengan kata lain kristal memiliki sifat in&arian terhadap

translasi

2.2 Be(era)a De"ns Dasar

+ntuk membahas secara tepat tentang struktur kristal! maka dalam hal ini

dikenalkan beberapa definisi-definisi dasar ! yang diterapkan pada kristal dua atau

tiga dimensi.Kisi Kristal! dalam kristallographi hanya sifat-sifat yang muncul dari geometri

kristal yang lebih ditekankan dari pada sifat-sifat yang muncul dari atom-atom

penyusun kristal. 9leh karenanya penggantian satu atom yang menempati sebuah

titik geometri pada posisi kesetimbangan! menghasilkan sebuah pola titik-titik

baru yang memiliki sifat geometri yang sama tapi memiliki sifat fisis yang

berbeda. Pola geometri tersebut disebut kisi kristal! atau sering disebut kisi saja.

Semua atom-atom kisi menempati kisi tersebut.



4/22

R

A

a

a

a

Terdapat dua kelas kisi yaitu: Kisi Bravais dan kisi non Bravais. 5alam

kisi ra&ais! semua titik-titik kisi adalah ekui&alen! dengan demikian semua atom-

atom dalam kristal adalah sama jenisnya. Sedangkan dalam kisi non ra&ais

beberapa dari titik-titik kisi adalah tidak ekui&alen

Vektor basis! Tinjalah sebuah kisi yang ditunjukkan gambar ".#! dengan koordinat

awal pada titik kisi misalkan dipilih titik A. 5engan demikian &ektor posisi setiap

titik pada titik kisi dinyatakan oleh:

8 ; n"a< n#b < n%c "."

5i mana a! b! dan c adalah tiga buah &ektor yang ditunjukkan dan 1n"n#n%2 adalah

bilangan-bilangan bulat yang nilainya bergantung pada titik kisi.

+ntuk titik 5 1n"n#n%2 ; 1%!%!"2. ,etiga &ektor a,bdan c1yang tidak harus saling

tegak lurus2 membentuk perangkat vektor basisuntuk kisi. 5alam hal pada mana

posisi dari semua titik kisi dapat secara tepat ditentukan oleh persamaan ".".

Perangkat dari semua &ektor-&ektor yang dinyatakan oleh persamaan "." disebut

&ektor-&ektor kisi.

Satuan Sel,angun parallelogram yang sisi-sisinya adalah &ektor basis a, bdan c

disebut satuan sel dari kisi


7amabr ".# =ektor basis dari kisi kristal


5/22

a

b

c

7b. ".% Satuan sel parallelogram

Satuan sel merupakan bangun geometri terkecil dari suatu kristal! oleh

karena itu kisi dapat dipandang sebagai tersusun dari sejumlah besar satuan sel

yang ekui&alen! seperti pola mosaik.

Atom-atom dalam sebuah kristal disusun dalam sebuah deretan pariodik!

oleh karenanya memungkinkan untuk mengisolasi sebuah satuan sel dari berbagai

jenis kristal. Satuan sel tersebut akan merepresentasikan struktur kristal dari >at

padatan bersangkutan. Sekelompok ion-ion! atom-atom atau melekul-molekul

penyusun padatan kristal dalam satuan sel tersebut membentuk susunan berulang

secara translasi dalam arah tiga dimensi yang ditunjukan gambar ".'.

7ambar ".' 8uang kisi disusun oleh perulangan translasi dari satuan sel

2.3 's Bra*as %an Tujuh &stem 'rstal

Satuan sel diklasifikasi dalam "' kelas ruang kisi sesuai dengan adanya "'

kemungkinan ruang kisi yang berbeda! yang didasarkan pada bentuk

parallelogram dari satuan sel! yang disebut dengan 1! ks Bre*as. 7eometriparallelogram dari satuan sel adalah seperti gambar ".( berikut.



6/22

7b. ".( Satuan sel parallelogram.

Sebuah ruang kisi adalah sebuah susunan tiga dimensi titik-titik

sedemikian! sehingga masing-masing dari sebuah titik dikelilingi oleh titik-titik

tetangga yang identik. Titik-titik tersebut ditempati ion-ion! atom-atom atau

molekul-molekul sesuai dengan penyusun kristal tersebut! pada mana setiap titik-

titik dalam kisi memiliki komposisi! urutan dan orientasi yang sama. ,e "' kisi

ra&ais ditunjukkan pada gambar ".). 5ari gambar ".) ditunjukkan bahwa ke "'

kisi ra&ais dihasilkan oleh tujuh system kristal sehingga dikenal dengan tujuh

system kristalyang terdiri dari?

&stem 's

Bra*as

&m(ul &"at &atuan

sel

Triklinik Premitif P @ B CDo

a b c

P

onoklinik Premitif

Pusat dasar

P

4

@ ; ; CDo

B

a b c

P

4

9rthorohombi

k

Premitif

Pusat dasar

Pusan

badan

Pusat muka

P

4

6

F

@ ; ; B ; CDo

a b c

P

4

6

F

Tetragonal Premitif

Pusat badan

P

6

@ ; ; B ; CDo

a = b c

P

6

,ubus Premitif

Pusat badan

Pusat muka

P

6

F

@ ; ; B ; CDo

a = b = c

P

6

F

Trigonal Premitif P @ ; ; B

CDoE"#DD

a = b = c

P

eksagonal Premitif P @ ; ; CDo

dan B ; "#Do

a = b c

P



7/22

1. Triklinik! tidak ada sumbu kisi kristal yang saling tegak lurus! inter&al

perulangan kisi pada ketiga arah sumbu tidak ada yang sama satu dengan yang

lainnya. ,isi kristal ini hanya terdiri dari kisi kristal triklinik sederhana 1P2.

2. . Monoklinik! dua sumbu kristal tidak saling tegak lurus! tapi sumbu

kristal ke tiga tegak lurus pada dua sumbu yang tidak saling tegak lurus! inter&al

perulangan kisi pada masing-masing arah sumbu kristal tidak sama satu dengan

yang lainnya. ,isi kristal monoklinik terdiri dari kisi kristal monoklinik sederhana

1P2 dan kisi kristal monoklinik pusat badan 162.

3. Orthorhombik! sumbu-sumbu kristal satu dengan yang lainnya saling

tegak lurus! tapi inter&al perulangan kisi pada masing-masing arah sumbu kristal

tidak sama. ,isi kristal orthorhombic terdiri dari! kisi kristal orthorhombic

sederhana 1P2! kisi kristal orthorhombic pusat dasar 142! kisi kristal orthorhombic

pusat badan 162! dan kisi kristal orthorhombic pusat muka 1F2.

4. Tetragonal! sumbu-sumbu kristal satu dengan yang lainnya saling tegak

lurus! inter&al perulangan kisi sepanjang dua arah sumbu adalah sama! tapi

inter&al perulangan pada arah sumbu ke tiga tidak sama. ,isi kristal tetragonal

terdiri dari kisi kristal tetragonal sederhana 1P2 dan kisi kristal tetragonal pusat

badan 162.

(.Heksagonal! dua sumbu kristal membentuk sudut )Do! semestara sumbu

ketiga tegak lurus pada dua sumbu yang membentuk sudut )Do. 6nter&al

perulangan sepanjang kedua sumbu yang membentuk sudut )Doadalah sama! tapi

inter&al perulangan pada sumbu ketiga tidak sama.


Gb. 1.6 Satuan sel heksa onal


8/22

Triklinik Mnklinik P Mnklinik !

"rt#r#$bik P"rt#r#$bik % "rt#r#$bik ! "rt#r#$bik F

Tetragnal P Tetragnal ! &eksagnal P Trignal P

'(b(s P'(b(s F '(b(s !

Struktur satuan heksagonal sederhana sering dikenal dengan struktur

rhombik.seperti ditunjukkan gambar di bawah. Satuan sel heksagonal memiliki

empat sumbu pada mana tiga sumbu saling membentuk sudut "#Doterletak dalam

satu bidang! sedangkan sumbu ke empat tegak lurus terhadap bidang ketiga sumu.

6nter&al perulangan satuan sel pada ketida sumbu adalah sama.

6. Trigonal yang sering disebut hombohe!ral! Sudut dari masing-

masing pasangan sumbu kristal adalah sama tapi tidak CD o! inter&al perulangan

sepanjang ketiga arah sumbu kisi kristal adalah sama.

*. Kubus! sumbu-sumbu kristal satu dengan yang lainnya saling tegak

lurus dan inter&al perulangan kisi pada ketiga arah sumbu adalah sama. ,isi

kristal kubus terdiri dari kisi kristal kubus sederhana 1P2! kisi kristal kubus pusat

badan 162! dan kisi kristal kubus pusat muka 1F2.

Terdapat tiga buah jenis kisi dalam system kubus yaitu? kubus sederhana

1P2! kubus pusat badan 162 dan kubus pusat muka 1F2. Sifat-sifat dari ketiga jenis

kubus tersebut dirangkum pada table D" berikut.

Pengantar Fisika Zat Padat Page )

Gambar 1.7 Ke 14 Kisi Bravais


9/22

A

%

*

+

Perlu dicatat bahwa sebuah kisi premitif 1sederhana2 hanya memiliki titik-

titik atom pada sudutnya! kisi pusat badan memiliki satu titik atom tambahan di

pusat selnya! sedangkan sebuah kisi pusat muka memiliki enam titi-titik atom

tambahan pada masing-masing muka sel kisi.

2.! N$menklatur 'rstal

+ntuk menjelaskan fenomena fisis dalam kristal! dapat dilakukan dengan

menggambarkan arah atau bidang kristal. +ntuk menentukan arah dari suatu

kristal 1misalnya seperti pada gambar aa2! maka harus dipilih salah satu titik kisi

pada garis tersebut sebagai sebuah titik awal! misalkan titik A. =ektor kisi yang

menghubungkan A dengan titik-titik kisi yang lain seperti pada garis tersebut

dapat dinyatakan dengan

R; n"a< n#b< n%c

Arah &ektor kisi dapat ditentukan sebagai tiga buah bilangan bulat

[ ]%#" nnn dimana ketiga bilangan bulat tersebut adalah bilangan bulat terkecil.

5engan demikian arah &ektor kisi yang ditunjukkan pada gambar aaa adalah arah

[ ]""".

7b. ".G Arah =ektor ,isi

Sebuah &ektor kisi tidak diartikan sebagai satu garis lurus tertentu! tetapi

meliputi seluruh keseluruhan garis lurus yang sejajar yang merupakan &ektor kisi

yang ekui&alen karena sifat simetri translasi.

ila satuan sel memiliki beberapa simetri rotasi maka akan terdapat

beberapa &ektor kisi yang tidak sejajar 1arah non paralel2 yang akan ekui&alen

Pengantar Fisika Zat Padat Page ,


10/22

-

.

p

/

0

kerena sifat simetri. 5alam kristal kubus aran

[ ]"DD!

[ ]D"D dan

[ ]DD" adalah

ekui&alen. Arah yang ekui&alen dari

[ ]%#"

nnn

dinyatakan dengan%#"

nnn

.

isalnya dalam sistem kubus simbul

"DD

menyatakan enam arah &ektor kisi

yaitu

[ ]"DD!

[ ]D"D!

[ ]DD"!

DD"

!

D"D

dan

"DD

. Tanda negatif di atas bilangan

menyatakan sebuah harga negatif. egitu pula dengan

"""

menyatakan semua

diagonal ruang dari kubus. 5i mana arah

"DD

dan

"""

tidak ekui&alen.

"i!ang bi!ang kristal !an in!ek Miller

5alam kristal terdapat banyak bidang-bidang kristal! pada setiap bidang

kristal terdapat sejumlah atom-atom atau molekul-molekul penyusun kristal yang

menempati titik kisi. Atom-atom ini berfungsi mengatur pola-pola difraksi yang

sesuai dengan struktur kristal yang bersangkutan dalam difraksi sinar H.

Indeks Miller digunakan untuk mengidentifikasi suatu bidang dalam

kristal.Indeks Millerdidefinisikan sebagai bilangan bulat terkecil dari kebalikan

perpotongan bidang pada sumbu utama kristal.

5ari gambar bb bidang kristal

memotong sumbu H! y dan >

masing-masing pada p!I dan r atau

dinyatakan dengan JpIrK maka

dalam indeks iller bidang tersebut

dinyatakan dengan bidang 1hkl2

yaitu

1hkl2 ;

rqp"""



11/22

A%

+*

F

&

A%

+*

F

&

A%

+*

F

&

dengan

rqp"""

merupakan bilangan-

bilangan bulat terkecil.

Prosedur dalam menentukan indeks iller adalah sebagai berikut?

". ika bidang melalui titik awal! buat bidang paralel lainnya di dalam sel

satuan dengan translasi. Atau dengan membuat titik awal lain di sudut lain

sel satuan.

#. idang yang dicari bisa berpotongan atau sejajar dengan sumbu. Panjang

bidang yang berpotongan ditulis dalam satuan parameter kisi a! b dan c.

%. Ambil kebalikan dari angka-angka perpotongan tersebut. idang yang

sejajar dengan sumbu dianggap berpotongan di tak berhingga sehingganya

kebalikannya adalah nol.

'. ila perlu robah ketiga bilangan ini ke bilangan bulat terkecil dengan

mengali atau membaginya dengan suatu faktor tertentu.

(. Tulis indeks ini tanpa koma dengan diapit tanda kurung biasa! 1h k l2.

+atatan, -ka n%eks negat" tan%a negat" %tuls %engan str) %atas n%eks.

4ontoh

ika bidang pada gambar bb memotong sumbu H pada %a dan memotong sumbu y

pada #b dan memotong sumbu > pada )c maka JpIrK ; J%#)K! dengan demikian

indeks iller bidang tersebur adalah 1hkl2 ;

( )#%")

"

#

"

%

"=

sengan demikian

bidang tersebut dikenal memiliki indeks iller 1hkl2 ;

( )#%"

5alam kristal terdapat banyak sekali bidang-bidang kristal yang semuanya

dapat diidentifikasi dengan menyatakan indeks iller bidang tersebut. Setiap

bidang-bidang yang satu dengan yang lainnya saling sejajar akan memiliki indek

iller yang sama.

Perhatikan gambar


7b. ".C idang ,ristal


12/22

1"DD2 1""D2 1"""2

5ari gambar cc menunjukkan bahwa titik-titik potong bidang A45 pada

sumbu-sumbu kristal adalah JpIrK ; J"L LK artinya bidang A45 memotong satu-

satuan sumbu H dan memotong sumbu y dan sumbu > di tak hingga! dengan

demikian indeks iller bidang A45 adalah 1hkl2 ( ( )"DD

""

"

"=

! sehingga

bidang A45 dikenal dengan bidang 1"DD2. 5engan cara yang sama dapat

ditentukan indeks iller bidang 47F adalah 1D"D2 dan indeks iller bidang

547 adalah 1DD"2.

+ntuk menentukan indeks iller bidang yang memotong sumbu di titik D!

dapat dilakukan sebagai berikut:

- ika bidang memotong sumbu kristal di titik D maka untuk

menentukan indeks titik potong bidang tersebut pada sumbu kristal

bidang tersebut dapat dimajukan atau dimundurkan sepanjang satu-

satuan sumbu kristal. Sehingga titik potong bidang tersebut pada

sumbu kristal menjadi " atau M"

- idang-bidang yang sejajar pada suatu sumbu kristal memiliki titik

potong pada sumbu tersebut di jauh tak hingga.

Sehingga ketentuan di atas! maka bidang NF7 dapat memiliki titik-titik

potong sumbu JpIrK ; J"L LK atau JpIrK ; J"

L LK tanda minus menyatakan bahwa

bidang memotong sumbu pada M". adi indeks iller bidang NF7 adalah 1"DD2

atau 1"

DD 2. 5emikian selanjutnya dapat ditentukan bahwa bidang A5N

memiliki indek iller 1D"D2 atau 1D"

D 2 dan bidang ANF memiliki indeks iller


b 2 %idangbidang


13/22

%idang #kl8

d#kl

-

.

r

1DD"2 atau 1DD"

2. idang-bidang tersebut disebut bidang muka kristal. idang-

bidang dengan indeks iller yang sama merupakan bidang-bidang kristal yang

sejajar.

idang A7 dalam kristal disebut bidang diagonal! yang memiliki

indeks miller 1"D"2! demikian juga dengan bidang-bidang diagonal yang lainnya.

Pada sistem kristal kubus terdapat bidang sebanyak dua belas bidang yang

ekui&alen yakni memiliki indek miller: 1""D2! 1"D"2! 1D""2! 1"

" D2! 1""

D 2! 1"D"

2! 1

"

D" 2! 1D

"

"2! 1D"

"

2! 1

" "

D2! 1

"

D

"

2! dan 1D

" "

2.+ntuk bidang AF merupakan bidang yang dibentuk oleh tiga diagonal

muka! di mana indeks miller bidang tersebut adalah 1"""2. 5engan menggunakan

aturan penentuan indeks iller idang maka pada bidang yang dibentuk oleh tiga

diagonal muka dapat ditentukan sejumlah delapan bidang yang memiliki indek

miller 1"""2! 1"""

2! 1""

"2! 1"

""2! 1" "

"2! 1"

""

2! 1"" "

2 dan 1" " "

2.

2.# -arak Antar B%ang

Pada difraksi sinar-H pada sebuah kristal! yang harus diketahui adalah

jarak interplanar antara dua bidang dengan indek iller 1hkl2 yang dinyatakan

dengan dhkl. +ntuk menentukan jarak interplanar antara dua bidang 1hkl2

bergantung pada struktur kristal. 5alam hal ini pembahasan dibatasi untuk kristal

yang ketiga sumbunya saling tegak lurus

.



14/22

Gb !" #arak antar bidang se#a#ar

5ari gambar dd bidang yang sejajar dengan bidang 1hkl2 adalah suatu bidang yang

melalui titik 1DDD2! jarak antara kedua bidang adalah dhklmerupakan panjang dari

garis normal dari titik 1DDD2 terhadap bidang. isalkan sudut yang dibentuk antara

garis normal tersebut terhadap masing-masing sumbu kristal adalah @!! dan B dan

titik potong-titik potong bidang 1hkl2 dengan sumbu kristal adalah p!I dan r maka

dapat diperoleh:

dhkl= p cos $ = q cos % = r cos &

dari hubungan cos!$ ' cos!% ' cos!& = "! maka jika dipecahkan untuk cos $,

cos %! dan cos &maka diperoleh:

( )#

"

"""

###

"

rqp

hkld

++

=

sedangkan p!I dan r berhubungan dengan indeks iller h!k dan l yaitu:

h ;p

an

: k ;q

bn

! dan l ;r

cn

! dengan n menyatakan faktor yang digunakan

untuk mereduksi indek miller menjadi bilangan bulat terkecil yang mungkin. 5ari

persamaan ".' diperoleh:

#

"

#

#

#

#

#

#

++

=

c

l

b

k

a

h

hkl nd

dengan demikian jarak antar bidang 1"""2 untuk sistem kubus adalah d"""= na()*

dengan aadalah sisi kubus! karena khusus untuk kristal sistem kubus n ; " dan a

= b = c.

2./ -umlah At$m %alam &atuan &el



15/22

a '(b(s 9eder#anab '(b(s P(sat %adan'(b(s P(sat M(ka

Pada setiap titik-titik kisi dalam kristal ditempati oleh atom-atom

penyusun kristal yang bersifat sangat periodik. umlah atom-atom penyusun

kristal dalam satu satuan sel kristal bergantung pada struktur kristal bersangkutan.

+ntuk lebih jelasnya pada bagian ini dibahas beberapa struktur kristal sederhana

dari sistem kubus 1Oasa! #DD'2.

K+b+s sederhana -.!

Struktur kristal kubus sederhana ditunjukkan oleh gambar #.#a pada

masing-masing titik sudut kubus ditempati masing-masing oleh bagian atom.

5engan demikian dalam kristal sistem kubus sederhana dalam satu satuan selnya

ditempati oleh satu atom penyusun kristal.

K+b+s p+sat badan I.!

Sruktur kristal kubus pusat badan ditunjukkan oleh gambar #.#b pada

masing-masing titik sudut kubus ditempati masing-masing oleh bagian atom

sehingga dari kedelapan titik sudut secara komulatif disusun oleh satu buah atom.

Atom yang menempati pusat kubus adalah sebuah atom utuh. 5engan demikian

dalam kristal system kubus pusat badan dalam satu satuan selnya ditempati oleh

dua atom penyusun kristal.

K+b+s p+sat /+ka 02!

Struktur ,ristal kubus pusat muka ditunjukkan oleh gambar #.#c pada

masing-masing titik sudut kubus ditempati oleh masing-masing oleh bagian

atom sehinggga dari kedelapan titik sudut secara komulatif disusun oleh satu buah

atom. Atom yang menempati muka pusat kubus adalah Q bagian atom! karena

dalam kubus karena dalam kubus terdapat enam pusat muka secara komulatif

yang menempati pusat muka adalah tiga buah atom. 5engan demikian dalam

kristal system kubus pusat muka dalam satu satuan selnya ditrmpati oleh empat

atom penyusun kristal.



16/22

5ari ganbar #.# diatas maka dimensi satuan sel dari masing-masing

struktur kristal kubus dapat dihubungkan dengan jejari atom-atom penyusun

kristal. +ntuk menentukan hubungan dimensi satuan sel dengan jejari atom

diasumsikan bahwa atom penyusun kristal dianggap sebagai sebuah bola pejal.

5engan demikian jika dimensi satuan sel kubus adalah d dan jejari atom adalah r

maka dapat dibuktikan bahwa untuk struktur kristal kubus sederhana 1P2 diperoleh

d R#r! untuk struktur kristal kubus pusat badan dr

4

33 sedangkan untuk

struktur kristal kubus pusat maka d 22r .

5engan anggapan bahwa atom-atom dalam kristal suatu >at padat sebagai

bola pejal maka dalam kristal sebagian besarnya adalah merupakan ruang kosong.

+ntuk struktur kristal kubus dimensi satuan sel kristal dapat ditentukan oleh

beberapa faktor yaitu: massa jenis padatan kristal 12! massa atom kristal 12! dan

struktur kristal itu sendiri. +ntuk menentukan dimensi satuan sel kristal dilakukan

dengan cara sebagai berikut:

Tinjaulah sebuah suatu jenis kristal dengan struktur kristal kubus yang

dimensi satuan selnya adalah @ yang menyatakan sisi-sisi kubus tersebut disusun

oleh atom-atom yang memiliki massa atom . dalam satuan selnya terdapat n

atom sesuai dengan struktur kristalnya. ,ristal memiliki massa jenis yang

menyatakan jumlah massa kristalpersatuan &olume kristal telah diketahui bahwa:

=m

V

umlah molekul atau atom penyusun kristal dapat ditentukan dengan?



17/22

n=m

MN

0

5imana Dmenyatakan bilangan A&ogadro! dengan menyatakan bahwa =

; a%! maka dari persamaan UUU..dengan UUUU. 5iperoleh hubungan?

a=( n .M .N0 )3

4atatan? untuk ,ristal kubus sederhana n ; "! ,ristal kubus pusatt badan n

; # dan ,ristal kubus pusat muka n ; ' 1Oasa! #DD'2.

2.0 Be(era)a &truktur 'rstal

a. ,ristal logam

,isi kristal logam terdiri atas atom logam yang terikat dengan ikatan

logam. Nlektron &alensi dalam atom logam mudah dikeluarkan 1karena energi

ionisasinya yang kecil2 menghasilkan kation. ila dua atom logam saling

mendekat! orbital atom terluarnya akan tumpang tindih membentuk orbital

molekul. ila atom ketiga mendekati kedua atom tersebut! interaksi antar

orbitalnya terjadi dan orbital molekul baru terbentuk.

Sifat-sifat logam yang bemanfaat seperti kedapat-tempa-annya! hantaran

listrik dan panas serta kilap logam dapat dihubungkan dengan sifat ikatan logam.

isalnya! logam dapat mempertahankan strukturnya bahkan bila ada deformasi.

al ini karena ada interaksi yang kuat di berbagai arah antara atom 1ion2 dan

elektron bebas di sekitarnya 17ambar #.%2.

7ambar #.% 5eformasi sruktur logam.



18/22

Vogam akan terdeformasi bila gaya yang kuat diberikan! tetapi logam

tidak akan putus. Sifat ini karena interaksi yang kuat antara ion logam dan

elektron bebas 1Takeuchi! #DDG2.

b. ,ristal ionik

,ristal ionik semacam natrium khlorida 1a4l2 dibentuk oleh gaya tarik

antara ion bermuatan positif dan negatif. Susunan ion dalam kristal ion yang

paling stabil adalah susunan dengan jumlah kontak antara partikel bermuatan

berlawanan terbesar! atau dengan kata lain! bilangan koordinasinya terbesar.

amun! ukuran kation berbeda dengan ukuran anion! dan akibatnya! ada

kecenderungan anion yang lebih besar akan tersusun terjejal! dan kation yang

lebih kecil akan berada di celah antar anion 1Anonim! #DDC2.

5alam kasus natrium khlorida! anion khlorida 1jari-jari D!"G" nm2 akan

membentuk susunan kisi berpusat muka dengan jarak antar atom yang agak

panjang sehingga kation natrium yang lebih kecil 1D!DCG nm2 dapat dengan mudah

diakomodasi dalam ruangannya 17ambar G.C1a22. Setiap ion natrium dikelilingi

oleh enam ion khlorida 1bilangan koordinasi ; )2. 5emikian juga! setiap ion

khlorida dikelilingi oleh enam ion natrium 1bilangan koordinasi ; )2 Takeuchi:

#DDG2.

7ambar #.' Struktur kristal natrium khlorida

Pengantar Fisika Zat Padat Page 1)


19/22

5alam cesium khlorida! ion cesium yang lebih besar 1D!")Gnm2 dari ion

natrium dikelilingi oleh G ion khlorida membentuk koordinasi G?G. 6on cesium

maupun khlorida seolah secara independen membentuk kisi kubus sederhana! dan

satu ion cesium terletak di pusat kubus yang dibentuk oleh G ion khlorida.

7ambar #.( Struktur kristal cesium khlorida.

Setiap ion dikelilingi oleh delapan ion dengan muatan yang berlawanan.

Struktur ini juga bukan struktur terjejal 1Anonim! #DDC2.

c. ,ristal olekular

,ristal dengan molekul terikat oleh gaya antarmolekul semacam gaya &an

der Waals disebut dengan kristal molekul. ,ristal yang didiskusikan selama ini

tersusun atas suatu jenis ikatan kimia antara atom atau ion. amun! kristal dapat

terbentuk! tanpa bantuan ikatan! tetapi dengan interaksi lemah antar molekulnya.

ahkan gas mulia mengkristal pada temperatur sangat rendah. Argon mengkristal

dengan gaya &an der Waaks! dan titik lelehnya -"GC!#X4. Padatan argon

berstruktur kubus terjejal.

olekul diatomik semacam iodin tidak dapat dianggap berbentuk bola.

Walaupun tersusun teratur di kristal! arah molekulnya bergantian. amun! karena

strukturnya yang sederhana! permukaan kristalnya teratur. 6ni alasannya mengapa

kristal iodin memiliki kilap.

Pengantar Fisika Zat Padat Page 1,


20/22

7ambar #.) Struktur kristal iodin.

Pola penyusunan kristal senyawa organik dengan struktur yang lebih rumit

telah diselidiki dengan analisis kristalografi sinar-Y. entuk setiap molekulnya

dalam banyak kasus mirip atau secara esensi identik dengan bentuknya dalam fasa

gas atau dalam larutan.

d. ,ristal ko&alen

anyak kristal memiliki struktur mirip molekul-raksasa atau mirip

polimer. 5alam kristal seperti ini semua atom penyusunnya 1tidak harus satu

jenis2 secara berulang saling terikat dengan ikatan ko&elen sedemikian sehingga

gugusan yang dihasilkan nampak dengan mata telanjang. 6ntan adalah contoh khas

jenis kristal seperti ini! dan kekerasannya berasal dari jaringan kuat yang

terbentuk oleh ikatan ko&alen orbital atom karbon hibrida sp%. 6ntan stabil sampai

%(DDX4! dan pada temperatur ini atau di atasnya intan akan menyublim.

,ristal semacam silikon karbida 1Si42natau boron nitrida 12nmemiliki struktur

yang mirip dengan intan. 4ontoh yang sangat terkenal juga adalah silikon

dioksida 1kuarsa: Si9#2. Silikon adalah tetra&alen! seperti karbon! dan mengikat

empat atom oksigen membentuk tetrahedron. Setiap atom oksigen terikat pada

atom silikon lain. Titik leleh kuarsa adalah "*DD X4.



21/22

;;

;

;


22/22

aterial seperti ini disebut dengan kristal cair. olekul yang dapat menjadi kristal

cair memiliki fitur struktur umum! yakni molekul-molekul ini memiliki satuan

struktural planar semacam cincin ben>en. 5i 7ambarU..! ditunjukkan beberapa

contoh ristal cair 1Takeuchi! #DDG2.

7ambar #.C eberapa contoh kristal cair


123741305 struktur kristal

Documents