2.5.5 Karbon C
Karbon merupakan salah satu unsur dari unsur-unsur yang terdapat dalam golongan IV A dan merupakan salah unsur terpenting dalam kehidupan sehari-
hari karena terdapat lebih banyak senyawa yang terbentuk dari unsur karbon.
Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah untuk mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin, tidak hanya
dengan ikatan tunggal, C - C, tetapi juga mengandung ikatan ganda C = C, serta rangkap tiga,C≡C. Lebih dari sembilan puluh persen unsur karbon merupakan
unsur sintetik, sedangkan sisanya diperoleh dari mahluk hidup tumbuh-tumbuhan, hewan, jamur, dan mikroorganisme serta fosil batu bara dan minyak bumi.
Moechtar, 1990
2.6 Kristal
2.6.1 Pengertian Kristal
Kristal adalah bahan padat dengan pola ulang jangkau panjang yang periodik dalam ketiga arah koordinat. Sebuah kristal ideal disusun oleh satuan-satuan
struktur yang identik secara berulang-ulang yang tak hingga di dalam ruang. 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.Moechtar, 1990
2.6.2 Struktur Kristal
Bahan yang tersusun oleh deretan atom-atom yang teratur letaknya dan berulang periodik yang tidak berhingga dalam ruang disebut bahan kristal.
Kumpulan yang berupa atom atau molekul dan sel ini terpisah sejauh 1 Å atau 2 Å. Sebaliknya, zat padat yang tidak memiliki keteraturan demikian disebut bahan
amorf atau bukan- kristal. Kristal merupakan susunan atom-atom yang teratur dalam ruang tiga dimensi. Keteraturan
susunan tersebut
terjadi karena
harus terpenuhinya kondisi geometris, ketentuan ikatan atom, serta susunan yang rapat.
Struktur 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. Lattice kisi adalah sebuah susunan titik yang teratur dan
periodik didalam ruang sedangkan basis adalah sekumpulan atom dengan jumlah atom dalam sebuah basis dapat berisi satu atom atau lebih. Moechtar, 1990
2.6.3 Sistem Kristal
Ada 230 bentuk kristal yang semuanya sudah pernah diamati. Berdasarkan simterinya, bentuk-bentuk kristal dapat diolongkan dalam 32 kelas dan tiap-tiap
kelas dapat dikembalikan menjadi tujuh sistem kristal. Sistem kristal kubus
memiliki panjang rusuk yang sama a = b = c serta memiliki sudut α = β = γ sebesar 90°. Sistem kristal kubus ini dapat dibagi ke dalam 3 bentuk yaitu kubus
sederhana simple cubic SC, kubus berpusat badan body-centered cubic BCC dan kubus berpusat muka Face-centered Cubic FCC.
1. Sistem kristal kubus
Berikut bentuk dari ketiga jenis kubus tersebut: a.
Kubus Sederhana, Pada bentuk kubus sederhana, masing-masing terdapat satu atom pada
semua sudut pojok kubus. b.
Pada kubus BCC, masing-masing terdapat satu atom pada semua pojok kubus, dan terdapat satu atom pada pusat kubus yang ditunjukkan
dengan atom warna biru. c.
Pada kubus FCC, selain terdapat masing-masing satu atom pada semua
pojok kubus, jug kubus yang dit
Gambar 2.1 a K
2. Sistem kristal tetrago
Pada sistem kristal tetra c
dan semua sudut α hanya memiliki dua be
tetragonal sederhana, terdapat satu atom
pada tetragonal berpusa memiliki 1 atom pada
atom lainnya berada pad
Gambar 2.2 Tet
3. Sistem kristal Ortoro
Sistem kristal ortorombi center berpusat badan
muka yang ditunjukkan , juga terdapat atom pada diagonal dari masin
ditunjukkan dengan atom warna merah.
Kubus Sederhana ; b Kubus BCC ; c Kubus
Sumber: Addi
agonal
tragonal, dua rusuknya yang memiliki panjang sa α = β = γ sebesar 90°. Pada sistem kristal
bentuk yaitu sederhana dan berpusat badan. P , mirip dengan kubus sederhana, dimana m
pada semua sudut pojok tetragonalny pusat badan, mirip pula dengan kubus berpusat
da pusat tetragonal ditunjukkan pada atom war ada pojok sudut tetragonal tersebut.
etragonal Sederhana dan Berpusat Badan Sumber: Addi
orombik
bik terdiri atas 4 bentuk, yaitu : ortorombik sed an yang ditunjukkan atom dengan warna mer
ukkan atom dengan warna biru, dan berpusat 18
sing-masing sisi
us FCC
: Addison,1980
sama a = b ≠ al tetragonal ini
n. Pada bentuk
masing-masing lnya. Sedangkan
usat badan, yaitu arna biru, dan
:
Addison,1980
sederhana, body erah, berpusat
pusat muka pada
dua sisi ortorombik ya dari sistem kristal ortoro
sama α = β = γ yaitu se
4. Sistem kristal monok
Sistem kristal monoklin berpusat muka pada
warna hijau. Sistem k beda a ≠ b≠ c, serta su
5. Sistem Kristal Trikli
Pada sistem kristal trikli panjang rusuk yang berb
beda pula yaitu α ≠ β ≠ γ yang ditunjukkan atom dengan warna hijau. P
orombik ini berbeda-beda a ≠ b≠ c, dan memili u sebesar 90°.
Gambar 2.3 Kristal Orthorombik
Sumber: Addi
oklin
onoklin terdiri atas 2 bentuk, yaitu : monoklin s dua sisi monoklin yang ditunjukkan a
kristal monoklin ini memiliki panjang rusuk y sudut α = γ = 90° dan β ≠ 90°.
Gambar 2.4 Kristal Monoklinik
Sumber: Addi
iklinik
iklin, hanya terdapat satu orientasi. Sistem kristal erbeda a ≠ b ≠ c, serta memiliki besar sudut y
≠ γ ≠ 90°.
. Panjang rusuk iliki sudut yang
: Addison,1980
sederhana dan atom dengan
yang berbeda-
: Addison,1980
stal ini memiliki udut yang berbeda-
Gambar 2.5 Kristal Triklinik
Sumber: Addison,1980
6. Sistem Kristal Rombohedral atau Trigonal
Pada sistem kristal ini, panjang rusuk memiliki ukuran yang sama a = b ≠ c
. sedangkan sudut-sudutnya adalah α = β = 90°dan γ =120°.
Gambar 2.6 Kristal Rombohedral
Sumber: Addison,1980
7. Sistem Kristal Heksagonal
Pada system kristal ini, sesuai dengan namanya heksagonal heksa = enam, maka system ini memiliki 6 sisi yang sama. System kristal ini memiliki dua nilai sudut
yaitu 90° dan 120° α = β = 90°dan γ =120° , sedangkan pajang rusuk-rusuknya adalah a =b ≠ c. semua atom berada pada sudut-sudut pojok heksagonal dan
terdapat masing-masing atom berpusat muka pada dua sisi heksagonal yang ditunjukkan atom dengan warna hijau.
2.6.4 Bidang – Bidang K
Besarnya jarak antar bida
a. Kubus 1
d =
h + k + l a
2.1 V = a
2.2 b. Tetragonal
1 =
+ +
2.3 V = a c
2.4
c. Heksagonal 1
= 4
3 +
+ +
2.5 V = 0,866 a c
2.6 d. Ortorombik
Gambar 2.7 Kristal Heksagonal
Sumber: Addi
ang Kristal
bidang dan volume unit sel untuk beberapa sistem kr
1 d
= h + k + l
a 2.1
V = a 2.2
1 =
+ +
2.3 V = a c
2.4
1 =
4 3
+ +
+ 2.5
V = 0,866 a c 2.6
: Addison,1980
m kristal adalah
1 d
= h + k + l
a 2.1
V = a 2.2
1 =
+ +
2.3 V = a c
2.4
1 =
4 3
+ +
+ 2.5
V = 0,866 a c 2.6
1 =
+ +
2.7 V = a b c
2.8 e. Rombohedral
1 =
+ +
+ 2 +
+ cos
1 3
+ 2 2.9
V = a 1
3 cos α + 2 cos α 2.10
f. Monoklinik 1
= 1
+ +
1 2
cos 2.11
V = a. b. c sin β 2.12
g. Triklinik 1
= 1
+ +
+ 2 + 2
+ 2 2.13
V = abc 1 3 cos α
cos β cos γ + 2 cos α cos β cos γ
2.14 dengan :
s
11
= b
2
c
2
sin
2
α s
22
= a
2
c
2
sin
2
β s
33
= a
2
b
2
sin
2
γ s
12
= a b c
2
cos α cos β – cos γ s
23
= a
2
bc cos β cos γ – cos α s
13
= a b
2
c cos γ cos α – cos γ
2.7 Analisis Struktur dan Mikrostruktur Kristal
Analisa struktur dan mikrostruktur kristal dilakukan dengan menggunakan XRD X- Ray Diffraction dan SEM-EDX Scanning Electron Microscope-Energy
Dispersive Spectroscopy
, dan
Micro XRF
X-Ray Fluorisensi.
Okto, Perdana. 2013
2.8 XRD X-Ray Diffraction
Difraksi sinar-x merupakan proses hamburan sinar-x oleh bahan kristal. Pembahasan mengenai difraksi sinar-x mencakup pengetahuan yang berhubungan
dengan hal-hal berikut ini: 1. pembentukan sinar-x
2. hamburan scattering gelombang elektromagnetik 3. sifat kekristalan bahan kristalografi
Ada dua proses yang terjadi bila seberkas sinar-x ditembakkan ke sebuah atom: 1 energi berkas sinar-x terserap oleh atom, atau 2 sinar-x dihamburkan oleh
atom. Dalam proses yang pertama, berkas sinar-x terserap atom melalui Efek Fotolistrik yang mengakibatkan tereksitasinya atom danatau terlemparnya elektron-
elektron dari atom. Atom akan kembali ke keadaan dasarnya dengan 1 memancarkan elektron melalui Auger effect, atau 2 memancarkan sinar-x
floresen yang memiliki panjang gelombang karakteristik atom tereksitasinya. Pada proses yang kedua, ada bagian berkas yang mengalami hamburan tanpa kehilangan
kehilangan energi panjang gelombangnya tetap dan ada bagian yang terhambur dengan kehilangan sebagian energi Hamburan Compton. Hamburan Compton
dinamakan juga hamburan tak-koheren. Jadi serapan total sinar-x terjadi karena efek fotolistrik dan hamburan tak-koheren. Namun, hamburan tak-koheren memiliki
efek menyeluruh yang dapat diabaikan, kecuali untuk radiasi dengan panjang gelombang pendek yang mengenai material dengan berat atom rendah. Dalam
interaksinya dengan material, sinar-x juga dapat mengalami polarisasi linier