Kristalografi adalah bidang ilmu yang mempelajari struktur suatu bahan dalam arti seluas-luasnya, baik keteraturan yang tampak secara eksternal ataupun secara mikroskopik. Dalam pengertian lebih luas, kristalografi adalah studi tentang kristal : bentuk, pertumbuhan, struktur, kimia, ikatan dan sifat-sifat fisik.
Kristal memiliki arti material solid yang memiliki atom-atom tersusun secara teratur dalam pola tiga dimensi. Pola ini disebut struktur kristal yaitu dapat dijelaskan dari susunan geometri sejumlah kecil atom yang membentuk sel satuan. Sel satuan berulang secara terus menerus dan reguler membentuk kristal. Pengertian kristal secara saintifik jauh lebih umum daripada dalam pengertian sehari-hari karena keteraturan internal terkadang tidak tampak dari luar (makroskopis).
2.2 Klasifikasi Kristal Berdasarkan Unsur-Unsur Simetri Yang Dimiliki Suatu Kristal
Mineral dengan sedikit pengecualian, dimana proses penempatan atom-atom dalam keadaan padat. Bilamana kondisi memungkinkan, mereka dapat membentuk permukaan yang halus secara beraturan. Dan dalam bentuk geometri dikenal sebagai kristal. Pada saat ini banyak sekali proses yang telah diketahui dalam terbentuknya kristal. Proses tersebut terdiri dari proses buatan manusia di laboratorium atau proses alami seperti proses pendinginan magma, proses evaporit, proses hidrotermal dan lain-lainnya. Bentuk kesempurnaan dari kristal dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu :
1. Euhedral (bentuknya sempurna)
2. Subhedral (masih terdapat bidang kristal)
3. Anhedral (sudah tidak terdapat sama sekali jejak bidang kristal)
Terbentuknya sebuah kristal yang mana setiap bagian merupakan yang serba sama, bentuk tiga dimensi dari kristal dibentuk oleh bidang-bidang datar yang
terlihat dari luar dan bidang tersebut ditentukan oleh barisan atom-atom bagian dalam. Dalam bagian ini hanya membahas beberapa unsur dari kristal seperti susunan atom, unsur-unsur simetri, bentuk dan sistem-sistem kristal.
Sifat fisik yang khas dari kristal berasal dari :
Struktur
Komposisi kimia
Keadaan ikatan antar atom-atom
Dapat dipahami bahwa kristal dengan simetri eksternal merupakan benda yang pertama diamati dalam bidang ini. Tanpa mengetahui unsur dasar pembangun yang saat ini dikenal sebagai atom mereka mampu mengklasifikasikan ke dalam :
32 kelas kristal
7 sistem kristal
Hanya berdasarkan simetri dari struktur kristal suatu objek atau pola memiliki simetri bila benda tersebut tidak berubah dengan operasi rotasi atau refleksi. Hanya beberapa sudut rotasi simetri yang mungkin yakni 60o, 90o, 120o, 180o dan 360o. kombinasi operasi rotasi dan simetri berjumlah terbatas, hal ini menghasilkan 32 kelas kristal dan 7 sistem kristal. Dengan menambah simetri translasi akan diperoleh 230 space group. Dalam kasus tertentu tampak luar kristal mampu menunjukkan struktur internal. Pada kasus lain beberapa test cahaya, listrik, tekanan, suara dan lain-lain dapat juga mengungkapkan struktur internal. Pengetahuan tentang space group dapat diperoleh dari difraksi sinar X.
Kristal memiliki kisi yang artinya memiliki pola-pola geometri dari susunan atom. Dalam kristal terdapat dus kelas kisi, yaitu :
Bravais
Semua titik kisi equivalen (memiliki atom yang sama)
Non Bravais
Beberapa titik kisi tidak sama.
Kristal-kristal dikelompokkan berdasarkan unsur-unsur simetrinya menjadi tujuh pembagian utama yang disebut tujuh sistem kristal. Sistem-sistem ini dibedakan atas kehadiran sumbu-sumbu simetri yang berharga tertentu. Ketujuh sistem ini adalah sebagai berikut :
1. Isometrik
Sistem ini juga disebut sistem reguler, bahkan sering dikenal sebagai sistem kubus/kubik. Jumlah sumbu kristalnya 3 dan saling tegak lurus satu dengan yang lainnya. Masing-masing sumbu sama panjangnya.
a. Sumbu : α = β = γ = 90
b. Panjang sumbu satuan : a = b = c
2. Tetragonal
Sama dengan sistem isometrik, sistem ini mempunyai 3 sumbu kristal yang masing-masing saling tegak lurus. Sumbu a dan b mempunyai satuan panjang yang sama. Sedangkan sumbu c berlainan, dapat lebih panjang atau lebih pendek (umumnya lebih panjang).
Sumbu : α = β = γ = 90
Panjang Sumbu Satuan : a = b ≠ c
Kisi : Simple dan Body Centered
3. Orthorombik
Sistem ini disebut juga orthorombis dan mempunyai 3 sumbu kristal yang saling tegak lurus satu dengan yang lain. Ketiga sumbu kristal tersebut mempunyai panjang yang berbeda.
Sumbu : α = β = γ = 90
Panjang Sumbu Satuan : a ≠ b ≠ c
4. Monoklin
Monoklin artinya hanya mempunyai satu sumbu yang miring dari tiga sumbu yang dimilikinya. Sumbu a tegak lurus terhadap sumbu b; b tegak lurus terhadap c, tetapi sumbu c tidak tegak lurus terhadap sumbu a. Ketiga sumbu tersebut mempunyai panjang yang tidak sama, umumnya sumbu c yang paling panjang dan sumbu b yang paling pendek.
Sumbu : α = β = 90 , γ ≠ 90
Panjang Sumbu Satuan : a ≠ b ≠ c
5. Triklin
Sistem ini mempunyai tiga sumbu yang satu dengan lainnya tidak saling tegak lurus. Demikian juga panjang masing-masing sumbu tidak sama.
Sumbu : α ≠ β ≠ γ ≠ 90
Panjang Sumbu Satuan : a ≠ b ≠ c
6. Trigonal
Beberapa ahli memasukkan sistem ini ke dalam sistem heksagonal. Demikian pula cara penggambarannya juga sama. Perbedaannya bila pada trigonal setelah terbentuk bidang dasar, yang berbentuk segienam kemudian dibuat segitiga dengan menghubungkan dua titik sudut yang melewati satu titik sudutnya.
Sumbu : α = β = γ = 120
Panjang Sumbu Satuan : a = b = d ≠ c
7. Hexagonal
Sistem ini mempunyai empat sumbu kristal, dimana sumbu c tegak lurus terhadap ketiga sumbu yang lain. Sumbu a, b, dan d masing-masing saling membentuk sudut 120o satu terhadap yang lain. Sumbu a, b, dan d mempunyai panjang yang sama. Sedangkan panjang c berbeda, dapat lebih panjang atau lebih pendek (umumnya lebih panjang).
Sumbu : α = β = γ = 120
Panjang Sumbu Satuan : a = b = d ≠ c
2.3 Unsur-Unsur Simetri Kristal
Dari masing-masing sistem kristal dapat dibagi lebih lanjut menjadi kelas-kelas kristal yang jumlahnya 32 kelas. Penentuan klasifikasi kristal tergantung dari banyaknya unsur-unsur simetri yang terkandung di dalamnya. Unsur-unsur simetri yang dimiliki suatu kristal adalah bidang cermin, sumbu simetri, pusat simetri, titik inversi (i), sumbu putar, dan sumbu rotoinversi. Operasi dari masing-masing unsur simetri adalah sebagai berikut :
a. Sumbu simetri
Sumbu simetri adalah garis bayangan yang dibuat menembus pusat kristal, dan bila kristal diputar dengan poros sumbu tersebut sejauh satu putaran penuh akan didapatkan beberapa kali kenampakan yang sama. Sumbu simetri dibedakan menjadi tiga, yaitu Gire, Giroide dan sumbu inversi putar. Ketiganya dibedakan berdasarkan cara mendapatkan nilai simetrinya.
Gire, atau sumbu simetri biasa, cara mendapatkan nilai simetrinya adalah dengan memutar kristal pada porosnya dalam satu putaran penuh. Bila terdapat dua kali kenampakan yang sama dinamakan digire, bila tiga trigire, empat tetragire, heksagire dan seterusnya.
Giroide adalah sumbu simetri yang cara mendapatkan nilai simetrinya dengan memutar kristal pada porosnya dan memproyeksikannya pada bidang horizontal.
Sumbu inversi putar adalah sumbu simetri yang cara mendapatkan nilai simetrinya dengan memutar kristal pada porosnya dan mencerminkannya melalui pusat kristal. Penulisan nilai simetrinya dengan cara menambahkan bar pada angka simetri itu.
b. Pusat simetri
Suatu kristal dikatakan mempunyai pusat simetri bila kita dapat membuat garis bayangan tiap-tiap titik pada permukaan kristal menembus pusat kristal dan akan menjumpai titik yang lain pada permukaan di sisi yang lain dengan jarak yang sama terhadap pusat kristal pada garis bayangan tersebut. Atau dengan kata lain, kristal mempunyai pusat simetri bila tiap bidang muka kristal tersebut mempunyai pasangan dengan kriteria bahwa bidang yang berpasangan tersebut berjarak sama dari pusat kristal, dan bidang yang satu merupakan hasil inversi melalui pusat kristal dari bidang pasangannya.
c. Titik Inversi (i)
Mekanisme operasinya disebut inversi. Jika i ada maka letaknya pada perpotongan sumbu-sumbu kristalografis. Titik ini akan mengkonversikan setiap titik yang terdapat pada kristal.
Gambar 3 Titik Inversi
d. Sumbu Putar
Mekanisme operasinya disebut rotasi. Kenampakan sebuah bidang kristal akan terlihat kembali apabila kristal diputar 180, 120, 90, dan 60 masing-masing terhadap sumbu 2, 3, 4 dan 6.
e. Sumbu Rotoinversi
Mekanisme operasinya merupakan penggabungan antara rotasi dan inversi.
1. Sumbu 3 (baca 3 inversi)
Kenampakan sebuah bidang kristal akan terlihat kembali apabila kristal diputar 1200 terhadap sumbu tersebut dan setiap kenampakan dari bidang kristal itu dapat diinversikan. (Dalam kristal tersebut ada 3 sumbu dan titik inversi).
2. Sumbu 4 (baca 4 inversi)
Kenampakan sebuah bidang kristal akan terlihat seolah-olah diinversikan. Setelah bidang kristal itu diputar 90 terhadap sumbunya. Sumbu 4 muncul didalam kristal sebagai sumbu 2 yang tidak mempunyai titik inversi nyata (yang ada hanya titik inversi khayal / imajiner). Keadaan sebaliknya tidak berlaku sumbu 2 tidak muncul sebagai sumbu 4.
3. Sumbu 6 (baca 6 inversi)
Sumbu ini muncul didalam kristal sebagai sumbu 3 yang tegak lurus terhadap bidang cermin (m).
f. Bidang Cermin
Bidang cermin adalah bidang bayangan yang dapat membelah kristal menjadi dua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan dari yang lain. Bidang cermin ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bidang cermin aksial dan bidang simetri menengah. Bidang simetri aksial bila bidang tersebut membagi kristal melalui dua sumbu utama (sumbu kristal). Bidang simetri aksial ini dibedakan menjadi dua, yaitu bidang simetri vertikal, yang melalui sumbu vertikal dan bidang simetri horisontal, yang berada tegak lurus terhadap sumbu c. Bidang simetri menengah adalah bidang simetri yang hanya melalui satu sumbu kristal. Bidang simetri ini sering pula dikatakan sebagai bidang siemetri diagonal. Selanjutnya masing-masing sistem kristal dikelompokan lagi menjadi pembagian yang lebih kecil menurut jumlah unsur-unsur simetrinya. Pembagian ini disebut Klasifikasi Kristal. Klasifikasi ketujuh sistem kristal menghasilkan 32 kelas kristal, masing-masing Isometrik 5 kelas, Tetragonal 7 kelas, Orthorhombik 3 kelas, monoklin 3 kelas, Triklin 2 kelas, Trigonal 5 kelas, dan hexagonal 7 kelas. Dalam setiap sistem kristal terdapat kelas kristal dengan jumlah unsur simetri yang maksimum. Kelas kristal tersebut dinamakan kelas holohedral. Sebagai contoh kelas Hexoctahedral dalam sistem isometrik adalah kelas holohedral.
Berdasarkan sudut-sudut kita mengenal :
1. Tiga buah sumbu yang saling tegak lurus
2. Empat buah sumbu, dimana 3 sumbu terletak dalam satu bidang datar dan saling menyudut 120 sedangkan sumbu keempat tegak lurus pada ketiga sumbu yang tadi.
3. Tiga sumbu, dimana satu sumbu tegak lurus pada dua sumbu yang lain, sedang kedua sumbu terakhir ini saling menyudut antara 90 dan 180 serta terdapat dalam satu bidang datar.
4. Tiga buah sumbu yang saling berpotongan dengan membuat sudut lebih besar dari 90.
Berdasarkan satuan panjang (parameter) pada sumbu-sumbu, kita bedakan susunan sumbu sebagai berikut :
1. Pada ketiga sumbu diukurkan satuan yang sama
2. Pada sebuah sumbu diukurkan satuan yang berlainan dengan kedua / ketiga sumbu yang lain.
3. Pada ketiga sumbu diberikan satuan panjang yang berbeda-beda.
2.4 Bidang Kristal dan Indeks Miller
Orientasi bidang kristal dalam suatu kisi dapat di spesipikasikan dengan indeks miller.
Perpotongan bidang pada sumbu-sumbu x, y dan z. dibentuk triplet :
lalu dibalik
Kemudian triplet ini dibuat seemikian rupa sehingga menjadi bilangan bulat (h,k,l) yang disebut indeks miller. Dibawah ini contoh bidang cristal
Gambar 6 Bidang-bidang kristal
Tidak ada komentar:
Posting Komentar