MAKALAH KIMFIS TEORI KELOMPOK 4
TUGAS MAKALAH
KIMIA FISIKA
KRISTAL
KELOMPOK: 4
KELAS
: 3M
Disusun oleh :
FEBRITA RAMADHANI (1304015181)
HIDAYATUS SOLIHAH
(1304015223)
IRVAN JAYA KELANA
(1304015245)
ISMAN NATAWIJAYA
(1304015246)
TRYAN AGUS PRIATNA (1304015524)
DOSEN PEMBIMBING
FAHJAR PRISISKA, M.Farm.,Apt
FAKULTAS FARMASI DAN SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR HAMKA
JAKARTA
2014
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Fisika zat padat adalah ilmu yang mempelajari secara spesifik mengenai
kristal dan elektron di dalam kristal. Pengetahuan tentang kristal mulai ditekuni
pada awal abad ke 19 yang di ikuti dengan ditemukannya difraksi sinar-X.
Dengan menggunakan difraksi X dan dilandasi oleh landasan teoritis yang
memadai serta ditemukannya perhitungan yang sederhana dan perkiraan yang
tepat dapat mempelajari struktur kristal.
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 bentukgeometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata.
Berbagai bentuk kristal tersebut dapat ditemukandi alam. Bentuk-bentuk kristal ini bergantung
pada jenis ikatan molekuler antara atom-atom untukmenentukan strukturnya, dan juga
keadaan terciptanya kristal tersebut. Bunga salju, intan, dangaram dapur adalah
contoh-contoh kristal. Proses terbentuknya kristal secara sederhana bahwa dalam keadaaan cair,
atom-atomtidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan
mempunyai temperature yangrelatip tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup
banyak sehingga mudah bergerakdan tidak ada pengaturan letak atom relatip terhadap
atom lainnya.
B. TUJUAN
1. Mengetahui dan memahami apa itu padatan kristal dan padatan amorf
2. Mengetahui dan memahami klasifikasi kristal
3. Mengetahui dan memahami identifikasi kristal tunggal
4. Mengetahui pembagian sistem kristal
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Kristal 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 kimiacairannya sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan
ambien. Kristal terbentuk karena proses kristalisasi. Pengertian kristalisasi sendiri yaitu
proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa
cair ke fasa padat.Kristal dapat terbentuk dari proses pengendapan. Endapan
adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat keluar dari larutan dan
terbentuklah kristal. Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan
tergantung pada dua faktor penting, yaitu laju pembentukan inti dan laju
pertumbuhan kristal. Laju pembentukan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti
yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak
sekali kristal yang akan terbentuk tetapi dengan ukuran yang kecil. Sedangkan
jika laju pertumbuhan kristal tinggi, maka akan didapatkan kristal dengan ukuran
yang tinggi (Vogel, 1979).
Struktur kristal terjadi pada semua kelas material, dengan semua jenis
ikatan kimia. Hampir semua ikatan logam ada pada keadaan polikristalin; logam
amorf atau kristal tunggal harus diproduksi secara sintetis, dengan kesulitan besar.
Kristal ikatan ion dapat terbentuk saat pemadatan garam, baik dari lelehan cairan
maupun kondensasi larutan. Kristal ikatan kovalen juga sangat umum. Contohnya
adalah intan, silika dan grafit. Material polimer umumnya akan membentuk
bagian-bagian kristalin, namun panjang molekul-molekulnya biasanya mencegah
pengkristalan menyeluruh. Gaya Van der Waals lemah juga dapat berperan dalam
struktur kristal. Contohnya, jenis ikatan inilah yang menyatukan lapisan-lapisan
berpola heksagonal pada grafit.
BAB III
PEMBAHASAN
Padatan digolongkan dalam dua golongan, padatan kristalin yang partikel
penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak
memiliki keteraturan yang sempurna. Studi bahan kristalin mempunyai sejarah
yang jauh lebih panjang karena kristal lebih mudah dipelajari daripada bahan
amorf. Awalnya teknik ini hanya dapat digunakan untuk struktur yang sangat
sederhana seperi garam (NaCl). Terdapat berbagai cara untuk mengklasifikasikan
padatan, yang meliputi berbagai bahan. Namun, klasifikasi yang paling sederhana
adalah membaginya menjadi dua golongan: padatan kristalin yang partikelnya
tersusun teratur dan padatan amorf yang keteraturannya kecil atau tidak ada sama
sekali.
Kristal
Diklasifikasikan berdasarkan cara penyusunan partikelnya Kristal juga
dapat diklasifikasikan dengan jenis partikel yang menyusunnya atau dengan
interaksi yang menggabungkan partikelnya.
a.
Kristal Logam
Kristal dengan kisi yang terdiri atas atom logam yang terikat melalui
ikatan logam. Atom logam merupakan atom yang memiliki energi ionisasi kecil
sehingga elektron valensinya mudah lepas dan menyebabkan atom membentuk
kation. Bila dua atom logam saling mendekat, maka akan terjadi tumpah tindih
antara orbital-orbitalnya sehingga membentuk suatu orbital molekul. Semakin
banyak atom logam yang saling berinteraksi, maka akan semakin banyak terjadi
tumpang tindih orbital sehingga membentuk suatu orbital molekul baru.
Terjadinya tumpang tindih orbital yang berulang-ulang menyebabkan elektronelektron pada kulit terluar setiap atom dipengaruhi oleh atom lain sehingga dapat
bergerak bebas di dalam kisi.Salah satu sifat kristal logam adalah dapat ditempa.
Sifat ini diperoleh dari ikatan logam yang membentuknya. Dalam ikatan logam,
terjadi interaksi antara atom/ion dengan elektron bebas di sekitarnya sehingga
dapat membuat logam mempertahankan strukturnya bila diberikan suatu gaya
yang kuat.
b.
Kristal Ionik
Kristal ionik semacam natrium khlorida (NaCl) dibentuk oleh gaya tarik
antara ion bermuatan positif dan negatif. Kristal ionik biasanya memiliki titik
leleh tinggi dan hantaran listrik yang rendah. Namun, dalam larutan atau dalam
lelehannya, kristal ionik terdisosiasi menjadi ion-ion yang memiliki hantaran
listrik. Biasanya diasumsikan bahwa terbentuk ikatan antara kation dan anion.
Dalam kristal ion natrium khlorida, ion natrium dan khlorida diikat oleh ikatan
ion. Berlawanan dengan ikatan kovalen, ikatan ion tidak memiliki arah khusus,
dan akibatnya, ion natrium akan berinteraksi dengan semua ion khlorida dalam
kristal, walaupun intensitas interaksi beragam. Demikian juga, ion khlorida akan
berinteraksi dengan semua ion natrium dalam kristal. 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. Namun, 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.
c.
Kristal Molekular
Kristal dengan molekul terikat oleh gaya antarmolekul semacam gaya van
der Waals disebut dengan kristal molekul. Kristal yang didiskusikan selama ini
tersusun atas suatu jenis ikatan kimia antara atom atau ion. Namun, kristal dapat
terbentuk, tanpa bantuan ikatan, tetapi dengan interaksi lemah antar molekulnya.
Bahkan gas mulia mengkristal pada temperatur sangat rendah. Argon mengkristal
dengan gaya van der Waals, dan titik lelehnya -189,2°C. Padatan argon
berstruktur kubus terjejal. Pola penyusunan kristal senyawa organik dengan
struktur yang lebih rumit telah diselidiki dengan analisis kristalografi sinar-X.
Bentuk setiap molekulnya dalam banyak kasus mirip atau secara esensi identik
dengan bentuknya dalam fasa gas atau dalam larutan.
d.
Kristal Kovalen
Banyak kristal memiliki struktur mirip molekul-raksasa atau mirip
polimer. Dalam kristal seperti ini semua atom penyusunnya (tidak harus satu
jenis) secara berulang saling terikat dengan ikatan kovelen sedemikian sehingga
gugusan yang dihasilkan nampak dengan mata telanjang. Intan adalah contoh khas
jenis kristal seperti ini, dan kekerasannya berasal dari jaringan kuat yang
terbentuk oleh ikatan kovalen orbital atom karbon hibrida sp3.
e.
Kristal Cair
Kristal memiliki titik leleh yang tetap, dengan kata lain, kristal akan
mempertahankan temperatur dari awal hingga akhir proses pelelehan. Sebaliknya,
titik leleh zat amorf berada di nilai temperatur yang lebar, dan temperatur selama
proses pelelehan akan bervariasi. Terdapat beberapa padatan yang berubah
menjadi fasa cairan buram pada temperatur tetap tertentu yang disebut temperatur
transisi sebelum zat tersebut akhirnya meleleh. Fasa cair ini memiliki sifat khas
cairan seperti fluiditas dan tegangan permukaan. Namun, dalam fasa cair,
molekul-molekul pada derajat tertentu mempertahankan susunan teratur dan sifat
optik cairan ini agak dekat dengan sifat optik kristal. Material seperti ini disebut
dengan kristal cair. Molekul yang dapat menjadi kristal cair memiliki fitur struktur
umum, yakni molekul-molekul ini memiliki satuan struktural planar semacam
cincin benzen.
Bahan Kristalin
Dalam beberapa bahan kristalin, partikel penyusunnya tersusun sehingga
keteraturannya kadang nampak dengan mata telanjang. Kristal yang umum kita
lihat adalah natrium khlorida, tembaga sulfat hidrat, dan kuarsa. Lokasi partikel
penyusun padatan kristalin (ion, atom atau molekul) biasanya dinyatakan dengan
kisi, dan lokasi setiap partikel disebut titik kisi. Satuan pengulangan terkecil kisi
disebut dengan sel satuan.
Gambar 8.1Definisi sel satuan.
Sel satuan digambarkan dengan garis tebal. Jarak antar dua titik sepanjang
ketigasumbu didefiniskan sebagai a, b dan c. Sudut yang dibuat antar dua sumbu
didefinisikan sebagai α, β dan γ.
Kristalografi adalah studi ilmiah kristal dan pembentukannya.Kristal
tunggal juga disebut sebagai monokristalin, yaitu suatu padatan kristal yang
mempunyai kisi kristal yang susunannya teratur secara kontinyu dan kisi-kisi
kristal yang membentuk bingkai tersebut tidak rusak atau tetap struktur-nya (Liu
Z. and Stavrinadis, A, 2008). Menurut Milligan (1979), kristal tunggal adalah
suatu padatan yang atom-atom dalam molekul-molekulnya diatur dalam
keterulangan dimana sebagian padatan kristal tersusun dari jutaan kristal tunggal
yang disebut grain.
Dalam proses pembentukan struktur kristal tersebut, dalam ilmu
kristalografi dijelaskan dengan dua jalan yaitu hcp (hexagonal close-packed)
dimana kristal terbentuk dengan urutan atom ABABAB dan seterusnya serta
urutan pembentukan kristal lainnya adalah ccp (cubic close-packed) dimana
urutan atom pembentuknya adalah ABCABC dan seterusnya (Hammond, 2009).
Dalam identifikasi kristal tunggal tidak akan lepas dengan kisi Bravais
karena dengan mengetahui system kristal atau kisi Bravais dapat diidentifikasi
jenis dari kristal tunggal tersebut. Kisi Bravais merupakan system kristal atau
bentuk dasar dari kisi kristal. Terdapat empat belas kisi Bravais dan untuk sistem
kristalnya terdapat tujuh yang ditampilkan pada tabel 1. Keempatbelas kisi
tersebut memiliki perbedaan dalam bentuk dan ukuran unit sel. Perbedaan tersebut
dilambangkan dengan huruf a, b, c dan sudut diantara huruf tersebut
dilambangkan dengan α, β, γ, dimana α adalah sudut diantara b dan c, β adalah
sudut diantara a dan c, dan γ adalah sudut diantara a dan b (Hammond, 2009).
Tabel 1. Sistem Kristal
Suatu senyawa kristal dapat mengandung pelarut kristalisasi dalam jumlah stoikiometris. Pelarut
kristalisasi nonstoikiomertis misalnya inklusi dan clathrates, melibatkan molejul-molekul pelarut
yang terjerat dalam kisi kristal. Pelarut kristal yang terkandung dalam jumlah stoikiometris dalam
kristal disebut solvat, suatu kompels molekular yang telah bergabung dengan molekul-molekul
pelarut yang mengkristalisasi ke dalam tempat-tempat spesifik dalam ksi kristal tersebut.
Padatan Amorf
Susunan partikel dalam padatan amorf sebagian teratur dan sedikit agak
mirip dengan padatan kristalin. Namun, keteraturan ini, terbatas dan tidak muncul
di keseluruhan padatan. Banyak padatan amorf di sekitar kita-gelas, karet dan
polietena memiliki keteraturan sebagian(gambar 8.3).
Fitur padatan amorf dapat dianggap intermediate antara padatan dan
cairan. Baru-baru ini perhatian telah difokuskan pada bahan buatan seperti fiber
optik dan silikon amorf (tabel 8.1)
Gambar 8.3 Padatan kristalin dan amorf
Terdapat perbedaan besar dalam keteraturan partikel penyusunnya.
Beberapa ilmuwan bertahan dengan pendapat bahwa padatan amorf dapat
dianggap wujud keempat materi.
Contoh padatan amorf fungsional
Amorf
Penggunaan material
Gelas kuarsa
Serat optik
Gelas khalkogenida
Membran
selenium
fotokopi
Silikon amorf
Sel surya
Logam besi/kobal amorf
(bahan magnetik)
untuk
mesin
Polimer
Polistirene
Karbon amorf
karbon hitam (adsorben)
Silika gel
gel (adsorben)
Padatan amorf mempunyai atom-atom molekul yang tersusun dalam keadaan tidak
teratur seperti dalam wujud cairan. Bentuk amorf biasanya mempunyai energi termodinamis yang
lebih tinggi daripada kristal, sehingga kelarutan dan laju disolusinya lebih besar, dan dapat
dianggap sebagai cairan yang membeku terlambat dengan viskositas yang besar. Berbeda dengan
kristal, sebab bentuk amorf cenderung mengalir jika diberikan tekanan cukup selama beberapa
waktu dan tidak mempunyai titik lebur tertentu, titik lebur berupa suatu interval temperatur.
ATOMIC PACKING FACTORS (APF)
Atomic packing factors (APF) atau faktor tumpukan padat adalah
volume atom dalam 1 sel satuan per volume sel satuan itu sendiri
Bidang kristal adalah bidang-bidang atom dalam suatu kisi kristal.
Arah ^ (tegak lurus) bidang kristal disebut sebagai arah kristal.
Suatu kristal tentunya memiliki bidang-bidang atom yang mempenga-ruhi
sifat dan perilaku bahan. Baik bidang, maupun arah bidang dinyatakan
dalam 3 angka yang disebut sebagai indeks miller .
Bidang kisi yang paling mudah digambarkan adalah bidang-bidang yang
membatasi sel satuan di samping bidang lainnya. h, k, l, tersebut adalah
bilang-bilangan bulat seperti 0, 1, 2, 3, dan seterusnya yang dapat ditentukan
dengan cara sebagai berikut :
1.
Tentukan panjang perpotongan bidang kristal terhadap ketiga sumbu
kristal misalnya x1, y1 , z1. x1, y1 dan z1 dinyatakan dalam kelipatan
besaran- besaran sel satuan a, b, dan c.
Contoh : x1 = p1 a
2.
y1 = p2 b
z1 = p3 c.
Ketiga nilai p1 , p2 dan p3 dapat dikalikan/dibagi dengan faktor yang
sama untuk memberikan bilang-bilangan integer terkecil (tentukan dulu
kebalikannya !)
Coordination numbers atau diterjemahkan sebagai bilangan koordinasi (BK)
adalah suatu bilangan yang menunjukkan berapa jumlah atom-atom tetangga
terdekat (atom-atom yang bersentuhan).
1. Kovalensi .
Jumlah ikatan kovalen di sekitar suatu atom tergantung pada jumlah elektron
valensinya
Contoh :
Bidang yang diarsir memotong sumbu x, y, z masing-masing di a, 2b ,
dan 2/3c .Untuk satu unit sel maka bidang tersebut berpotongan di 1, 2, 2/3.
Kebalikannya : 1,1/2, dan 3/2
Indeks Miller h, k, l dapat dikalikan Receprocal dengan bilangan yang
memberikan bilangan bulat terkecil yaitu dengan 2. Sehingga bidangnya menjadi
213 ; Jadi bilangan tersebut (2, 1, 3)
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
Padatan digolongkan dalam dua golongan, padatan kristalin yang partikel
penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak
memiliki
keteraturan
yang
sempurna.Kristal
di
klasifikasikanberdasarkancarapenyusunapartikelnyakristaljugadapatdiklasifikasika
ndenganjenispartikel
yang
menggabungkanpartikelnya
menyusunnyaataudenganinteraksi
yaitu
kristal
logam,kristal
yang
ionik,kristal
molekuler,kristal kovalen,kristal cair. Kristal terbentuk karena proses kristalisasi.
Kristalisasi yaitu proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan,
perubahan dari fasa cair ke fasa padat. Ada tujuh sitem kristal yaitu kubik,
tetragonal, orthombik, trigonal, hexagonal, monoklinik, triklinik.
DAFTAR PUSTAKA
Sinko, Patrick.J. Farmasi fisika dan ilmu Farmasetika Martin. Alih bahasa,
Joshita Djajadisastra, Amalia H. Hadinata. Jakarta : EGC, 2011( diakses pada tanggal
13 september 2014)
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/padatan1/padatan-kristalin-dan-amorf
( diakses pada tanggal 13 september 2014)
http://id.wikipedia.org/wiki/Kristal ( diakses pada tanggal 13 september 2014)
http://artikelbiboer.blogspot.com/2009/05/pengertian-kristal.html ( diakses pada tanggal 13
september 2014)
KIMIA FISIKA
KRISTAL
KELOMPOK: 4
KELAS
: 3M
Disusun oleh :
FEBRITA RAMADHANI (1304015181)
HIDAYATUS SOLIHAH
(1304015223)
IRVAN JAYA KELANA
(1304015245)
ISMAN NATAWIJAYA
(1304015246)
TRYAN AGUS PRIATNA (1304015524)
DOSEN PEMBIMBING
FAHJAR PRISISKA, M.Farm.,Apt
FAKULTAS FARMASI DAN SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR HAMKA
JAKARTA
2014
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Fisika zat padat adalah ilmu yang mempelajari secara spesifik mengenai
kristal dan elektron di dalam kristal. Pengetahuan tentang kristal mulai ditekuni
pada awal abad ke 19 yang di ikuti dengan ditemukannya difraksi sinar-X.
Dengan menggunakan difraksi X dan dilandasi oleh landasan teoritis yang
memadai serta ditemukannya perhitungan yang sederhana dan perkiraan yang
tepat dapat mempelajari struktur kristal.
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 bentukgeometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata.
Berbagai bentuk kristal tersebut dapat ditemukandi alam. Bentuk-bentuk kristal ini bergantung
pada jenis ikatan molekuler antara atom-atom untukmenentukan strukturnya, dan juga
keadaan terciptanya kristal tersebut. Bunga salju, intan, dangaram dapur adalah
contoh-contoh kristal. Proses terbentuknya kristal secara sederhana bahwa dalam keadaaan cair,
atom-atomtidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan
mempunyai temperature yangrelatip tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup
banyak sehingga mudah bergerakdan tidak ada pengaturan letak atom relatip terhadap
atom lainnya.
B. TUJUAN
1. Mengetahui dan memahami apa itu padatan kristal dan padatan amorf
2. Mengetahui dan memahami klasifikasi kristal
3. Mengetahui dan memahami identifikasi kristal tunggal
4. Mengetahui pembagian sistem kristal
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Kristal 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 kimiacairannya sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan
ambien. Kristal terbentuk karena proses kristalisasi. Pengertian kristalisasi sendiri yaitu
proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa
cair ke fasa padat.Kristal dapat terbentuk dari proses pengendapan. Endapan
adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat keluar dari larutan dan
terbentuklah kristal. Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan
tergantung pada dua faktor penting, yaitu laju pembentukan inti dan laju
pertumbuhan kristal. Laju pembentukan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti
yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak
sekali kristal yang akan terbentuk tetapi dengan ukuran yang kecil. Sedangkan
jika laju pertumbuhan kristal tinggi, maka akan didapatkan kristal dengan ukuran
yang tinggi (Vogel, 1979).
Struktur kristal terjadi pada semua kelas material, dengan semua jenis
ikatan kimia. Hampir semua ikatan logam ada pada keadaan polikristalin; logam
amorf atau kristal tunggal harus diproduksi secara sintetis, dengan kesulitan besar.
Kristal ikatan ion dapat terbentuk saat pemadatan garam, baik dari lelehan cairan
maupun kondensasi larutan. Kristal ikatan kovalen juga sangat umum. Contohnya
adalah intan, silika dan grafit. Material polimer umumnya akan membentuk
bagian-bagian kristalin, namun panjang molekul-molekulnya biasanya mencegah
pengkristalan menyeluruh. Gaya Van der Waals lemah juga dapat berperan dalam
struktur kristal. Contohnya, jenis ikatan inilah yang menyatukan lapisan-lapisan
berpola heksagonal pada grafit.
BAB III
PEMBAHASAN
Padatan digolongkan dalam dua golongan, padatan kristalin yang partikel
penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak
memiliki keteraturan yang sempurna. Studi bahan kristalin mempunyai sejarah
yang jauh lebih panjang karena kristal lebih mudah dipelajari daripada bahan
amorf. Awalnya teknik ini hanya dapat digunakan untuk struktur yang sangat
sederhana seperi garam (NaCl). Terdapat berbagai cara untuk mengklasifikasikan
padatan, yang meliputi berbagai bahan. Namun, klasifikasi yang paling sederhana
adalah membaginya menjadi dua golongan: padatan kristalin yang partikelnya
tersusun teratur dan padatan amorf yang keteraturannya kecil atau tidak ada sama
sekali.
Kristal
Diklasifikasikan berdasarkan cara penyusunan partikelnya Kristal juga
dapat diklasifikasikan dengan jenis partikel yang menyusunnya atau dengan
interaksi yang menggabungkan partikelnya.
a.
Kristal Logam
Kristal dengan kisi yang terdiri atas atom logam yang terikat melalui
ikatan logam. Atom logam merupakan atom yang memiliki energi ionisasi kecil
sehingga elektron valensinya mudah lepas dan menyebabkan atom membentuk
kation. Bila dua atom logam saling mendekat, maka akan terjadi tumpah tindih
antara orbital-orbitalnya sehingga membentuk suatu orbital molekul. Semakin
banyak atom logam yang saling berinteraksi, maka akan semakin banyak terjadi
tumpang tindih orbital sehingga membentuk suatu orbital molekul baru.
Terjadinya tumpang tindih orbital yang berulang-ulang menyebabkan elektronelektron pada kulit terluar setiap atom dipengaruhi oleh atom lain sehingga dapat
bergerak bebas di dalam kisi.Salah satu sifat kristal logam adalah dapat ditempa.
Sifat ini diperoleh dari ikatan logam yang membentuknya. Dalam ikatan logam,
terjadi interaksi antara atom/ion dengan elektron bebas di sekitarnya sehingga
dapat membuat logam mempertahankan strukturnya bila diberikan suatu gaya
yang kuat.
b.
Kristal Ionik
Kristal ionik semacam natrium khlorida (NaCl) dibentuk oleh gaya tarik
antara ion bermuatan positif dan negatif. Kristal ionik biasanya memiliki titik
leleh tinggi dan hantaran listrik yang rendah. Namun, dalam larutan atau dalam
lelehannya, kristal ionik terdisosiasi menjadi ion-ion yang memiliki hantaran
listrik. Biasanya diasumsikan bahwa terbentuk ikatan antara kation dan anion.
Dalam kristal ion natrium khlorida, ion natrium dan khlorida diikat oleh ikatan
ion. Berlawanan dengan ikatan kovalen, ikatan ion tidak memiliki arah khusus,
dan akibatnya, ion natrium akan berinteraksi dengan semua ion khlorida dalam
kristal, walaupun intensitas interaksi beragam. Demikian juga, ion khlorida akan
berinteraksi dengan semua ion natrium dalam kristal. 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. Namun, 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.
c.
Kristal Molekular
Kristal dengan molekul terikat oleh gaya antarmolekul semacam gaya van
der Waals disebut dengan kristal molekul. Kristal yang didiskusikan selama ini
tersusun atas suatu jenis ikatan kimia antara atom atau ion. Namun, kristal dapat
terbentuk, tanpa bantuan ikatan, tetapi dengan interaksi lemah antar molekulnya.
Bahkan gas mulia mengkristal pada temperatur sangat rendah. Argon mengkristal
dengan gaya van der Waals, dan titik lelehnya -189,2°C. Padatan argon
berstruktur kubus terjejal. Pola penyusunan kristal senyawa organik dengan
struktur yang lebih rumit telah diselidiki dengan analisis kristalografi sinar-X.
Bentuk setiap molekulnya dalam banyak kasus mirip atau secara esensi identik
dengan bentuknya dalam fasa gas atau dalam larutan.
d.
Kristal Kovalen
Banyak kristal memiliki struktur mirip molekul-raksasa atau mirip
polimer. Dalam kristal seperti ini semua atom penyusunnya (tidak harus satu
jenis) secara berulang saling terikat dengan ikatan kovelen sedemikian sehingga
gugusan yang dihasilkan nampak dengan mata telanjang. Intan adalah contoh khas
jenis kristal seperti ini, dan kekerasannya berasal dari jaringan kuat yang
terbentuk oleh ikatan kovalen orbital atom karbon hibrida sp3.
e.
Kristal Cair
Kristal memiliki titik leleh yang tetap, dengan kata lain, kristal akan
mempertahankan temperatur dari awal hingga akhir proses pelelehan. Sebaliknya,
titik leleh zat amorf berada di nilai temperatur yang lebar, dan temperatur selama
proses pelelehan akan bervariasi. Terdapat beberapa padatan yang berubah
menjadi fasa cairan buram pada temperatur tetap tertentu yang disebut temperatur
transisi sebelum zat tersebut akhirnya meleleh. Fasa cair ini memiliki sifat khas
cairan seperti fluiditas dan tegangan permukaan. Namun, dalam fasa cair,
molekul-molekul pada derajat tertentu mempertahankan susunan teratur dan sifat
optik cairan ini agak dekat dengan sifat optik kristal. Material seperti ini disebut
dengan kristal cair. Molekul yang dapat menjadi kristal cair memiliki fitur struktur
umum, yakni molekul-molekul ini memiliki satuan struktural planar semacam
cincin benzen.
Bahan Kristalin
Dalam beberapa bahan kristalin, partikel penyusunnya tersusun sehingga
keteraturannya kadang nampak dengan mata telanjang. Kristal yang umum kita
lihat adalah natrium khlorida, tembaga sulfat hidrat, dan kuarsa. Lokasi partikel
penyusun padatan kristalin (ion, atom atau molekul) biasanya dinyatakan dengan
kisi, dan lokasi setiap partikel disebut titik kisi. Satuan pengulangan terkecil kisi
disebut dengan sel satuan.
Gambar 8.1Definisi sel satuan.
Sel satuan digambarkan dengan garis tebal. Jarak antar dua titik sepanjang
ketigasumbu didefiniskan sebagai a, b dan c. Sudut yang dibuat antar dua sumbu
didefinisikan sebagai α, β dan γ.
Kristalografi adalah studi ilmiah kristal dan pembentukannya.Kristal
tunggal juga disebut sebagai monokristalin, yaitu suatu padatan kristal yang
mempunyai kisi kristal yang susunannya teratur secara kontinyu dan kisi-kisi
kristal yang membentuk bingkai tersebut tidak rusak atau tetap struktur-nya (Liu
Z. and Stavrinadis, A, 2008). Menurut Milligan (1979), kristal tunggal adalah
suatu padatan yang atom-atom dalam molekul-molekulnya diatur dalam
keterulangan dimana sebagian padatan kristal tersusun dari jutaan kristal tunggal
yang disebut grain.
Dalam proses pembentukan struktur kristal tersebut, dalam ilmu
kristalografi dijelaskan dengan dua jalan yaitu hcp (hexagonal close-packed)
dimana kristal terbentuk dengan urutan atom ABABAB dan seterusnya serta
urutan pembentukan kristal lainnya adalah ccp (cubic close-packed) dimana
urutan atom pembentuknya adalah ABCABC dan seterusnya (Hammond, 2009).
Dalam identifikasi kristal tunggal tidak akan lepas dengan kisi Bravais
karena dengan mengetahui system kristal atau kisi Bravais dapat diidentifikasi
jenis dari kristal tunggal tersebut. Kisi Bravais merupakan system kristal atau
bentuk dasar dari kisi kristal. Terdapat empat belas kisi Bravais dan untuk sistem
kristalnya terdapat tujuh yang ditampilkan pada tabel 1. Keempatbelas kisi
tersebut memiliki perbedaan dalam bentuk dan ukuran unit sel. Perbedaan tersebut
dilambangkan dengan huruf a, b, c dan sudut diantara huruf tersebut
dilambangkan dengan α, β, γ, dimana α adalah sudut diantara b dan c, β adalah
sudut diantara a dan c, dan γ adalah sudut diantara a dan b (Hammond, 2009).
Tabel 1. Sistem Kristal
Suatu senyawa kristal dapat mengandung pelarut kristalisasi dalam jumlah stoikiometris. Pelarut
kristalisasi nonstoikiomertis misalnya inklusi dan clathrates, melibatkan molejul-molekul pelarut
yang terjerat dalam kisi kristal. Pelarut kristal yang terkandung dalam jumlah stoikiometris dalam
kristal disebut solvat, suatu kompels molekular yang telah bergabung dengan molekul-molekul
pelarut yang mengkristalisasi ke dalam tempat-tempat spesifik dalam ksi kristal tersebut.
Padatan Amorf
Susunan partikel dalam padatan amorf sebagian teratur dan sedikit agak
mirip dengan padatan kristalin. Namun, keteraturan ini, terbatas dan tidak muncul
di keseluruhan padatan. Banyak padatan amorf di sekitar kita-gelas, karet dan
polietena memiliki keteraturan sebagian(gambar 8.3).
Fitur padatan amorf dapat dianggap intermediate antara padatan dan
cairan. Baru-baru ini perhatian telah difokuskan pada bahan buatan seperti fiber
optik dan silikon amorf (tabel 8.1)
Gambar 8.3 Padatan kristalin dan amorf
Terdapat perbedaan besar dalam keteraturan partikel penyusunnya.
Beberapa ilmuwan bertahan dengan pendapat bahwa padatan amorf dapat
dianggap wujud keempat materi.
Contoh padatan amorf fungsional
Amorf
Penggunaan material
Gelas kuarsa
Serat optik
Gelas khalkogenida
Membran
selenium
fotokopi
Silikon amorf
Sel surya
Logam besi/kobal amorf
(bahan magnetik)
untuk
mesin
Polimer
Polistirene
Karbon amorf
karbon hitam (adsorben)
Silika gel
gel (adsorben)
Padatan amorf mempunyai atom-atom molekul yang tersusun dalam keadaan tidak
teratur seperti dalam wujud cairan. Bentuk amorf biasanya mempunyai energi termodinamis yang
lebih tinggi daripada kristal, sehingga kelarutan dan laju disolusinya lebih besar, dan dapat
dianggap sebagai cairan yang membeku terlambat dengan viskositas yang besar. Berbeda dengan
kristal, sebab bentuk amorf cenderung mengalir jika diberikan tekanan cukup selama beberapa
waktu dan tidak mempunyai titik lebur tertentu, titik lebur berupa suatu interval temperatur.
ATOMIC PACKING FACTORS (APF)
Atomic packing factors (APF) atau faktor tumpukan padat adalah
volume atom dalam 1 sel satuan per volume sel satuan itu sendiri
Bidang kristal adalah bidang-bidang atom dalam suatu kisi kristal.
Arah ^ (tegak lurus) bidang kristal disebut sebagai arah kristal.
Suatu kristal tentunya memiliki bidang-bidang atom yang mempenga-ruhi
sifat dan perilaku bahan. Baik bidang, maupun arah bidang dinyatakan
dalam 3 angka yang disebut sebagai indeks miller .
Bidang kisi yang paling mudah digambarkan adalah bidang-bidang yang
membatasi sel satuan di samping bidang lainnya. h, k, l, tersebut adalah
bilang-bilangan bulat seperti 0, 1, 2, 3, dan seterusnya yang dapat ditentukan
dengan cara sebagai berikut :
1.
Tentukan panjang perpotongan bidang kristal terhadap ketiga sumbu
kristal misalnya x1, y1 , z1. x1, y1 dan z1 dinyatakan dalam kelipatan
besaran- besaran sel satuan a, b, dan c.
Contoh : x1 = p1 a
2.
y1 = p2 b
z1 = p3 c.
Ketiga nilai p1 , p2 dan p3 dapat dikalikan/dibagi dengan faktor yang
sama untuk memberikan bilang-bilangan integer terkecil (tentukan dulu
kebalikannya !)
Coordination numbers atau diterjemahkan sebagai bilangan koordinasi (BK)
adalah suatu bilangan yang menunjukkan berapa jumlah atom-atom tetangga
terdekat (atom-atom yang bersentuhan).
1. Kovalensi .
Jumlah ikatan kovalen di sekitar suatu atom tergantung pada jumlah elektron
valensinya
Contoh :
Bidang yang diarsir memotong sumbu x, y, z masing-masing di a, 2b ,
dan 2/3c .Untuk satu unit sel maka bidang tersebut berpotongan di 1, 2, 2/3.
Kebalikannya : 1,1/2, dan 3/2
Indeks Miller h, k, l dapat dikalikan Receprocal dengan bilangan yang
memberikan bilangan bulat terkecil yaitu dengan 2. Sehingga bidangnya menjadi
213 ; Jadi bilangan tersebut (2, 1, 3)
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
Padatan digolongkan dalam dua golongan, padatan kristalin yang partikel
penyusunnya tersusun teratur, dan padatan amorf yang partikel penyusunnya tidak
memiliki
keteraturan
yang
sempurna.Kristal
di
klasifikasikanberdasarkancarapenyusunapartikelnyakristaljugadapatdiklasifikasika
ndenganjenispartikel
yang
menggabungkanpartikelnya
menyusunnyaataudenganinteraksi
yaitu
kristal
logam,kristal
yang
ionik,kristal
molekuler,kristal kovalen,kristal cair. Kristal terbentuk karena proses kristalisasi.
Kristalisasi yaitu proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan,
perubahan dari fasa cair ke fasa padat. Ada tujuh sitem kristal yaitu kubik,
tetragonal, orthombik, trigonal, hexagonal, monoklinik, triklinik.
DAFTAR PUSTAKA
Sinko, Patrick.J. Farmasi fisika dan ilmu Farmasetika Martin. Alih bahasa,
Joshita Djajadisastra, Amalia H. Hadinata. Jakarta : EGC, 2011( diakses pada tanggal
13 september 2014)
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/padatan1/padatan-kristalin-dan-amorf
( diakses pada tanggal 13 september 2014)
http://id.wikipedia.org/wiki/Kristal ( diakses pada tanggal 13 september 2014)
http://artikelbiboer.blogspot.com/2009/05/pengertian-kristal.html ( diakses pada tanggal 13
september 2014)