kristalografi

Kristalografi adalah ilmu yang mempelajari tentang sifat-sifat geometri dari kristal terutama perkembangan, pertumbuhan, kenampakan bentuk luar, struktur dalam (internal) dan sifat-sifat fisis lainnya.

·    Sifat Geometri, memberikan pengertian letak, panjang dan jumlah sumbu kristal yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan jumlah serta bentuk luar yang membatasinya.

·    Perkembangan dan pertumbuhan kenampakkan luar, bahwa disamping  mempelajari bentuk-bentuk dasar yaitu suatu bidang pada situasi permukaan, juga mempelajari kombinasi antara satu bentuk kristal dengan bentuk kristal lainnya yang masih dalam satu sistem kristalografi, ataupun dalam arti kembaran dari kristal yang terbentuk kemudian.

·    Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu-sumbu kristal juga menghitung parameter dan parameter rasio.

·    Sifat fisis kristal, sangat tergantung pada struktur (susunan atom-atomnya). Besar kecilnya kristal tidak mempengaruhi, yang penting bentuk dibatasi oleh bidang-bidang kristal: sehingga akan dikenal 2 zat yaitu kristalin dan non kristalin.

Suatu kristal dapat didefinisikan sebagai padatan yang secara esensial mempunyai pola difraksi tertentu (Senechal, 1995 dalam Hibbard,2002). Jadi, suatu kristal adalah suatu padatan dengan susunan atom yang berulang secara tiga dimensional yang dapat mendifraksi sinar X. Kristal secara sederhana dapat didefinisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur. Keteraturannya tercermin dalam permukaan kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu. Bidang-bidang datar ini disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut antara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan besarnya selalu tetap pada suatu kristal. Bidang muka kristal itu baik letak maupun arahnya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal. Dalam sebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menembus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai parameter.

·         Kimia Kristal

Kristal merupakan susunan kimia antara dua atom akan terbentuk bilamana terjadi penurunan suatu energi potensial dari sistem ion atau  molekul yang akan dihasilkan dengan penyusunan ulang elektron pada tingkat yang lebih rendah. Kristalografi dapat diartikan sebagai cabang dari ilmu geologi, kimia, fisika yang mempelajari bentuk luar kristal serta cara penggambarannya.

Komposisi kimia suatu mineral merupakan hal yang sangat mendasar, beberapa sifat-sifat mineral / kristal tergantung kepadanya. Sifat-sifat mineral/kristal tidak hanya tergantung kepada komposisi tetapi juga kepada susunan meruang dari atom-atom penyusun dan ikatan antar atom-atom penyusun kristal / mineral.

·         Komposisi kimia kerak bumi

a. Kerak

b. Mantel, dan

c. Isi bumi

Ketebalan kerak bumi di bawah kerak benua sekitar 36 km dan di bawah kerak samudra berkisar antara 10 sampai 13 km. Batas antara kerak dengan mantel dikenal dengan Mohorovicic discontinuity. Kimia kristal Sejak penemuan sinar X, penyelidikan kristalografi sinar X telah mengembangkan pengertian kita tentang hubungan antara kimia dan struktur. Tujuannya adalah:

1).Untuk mengetahui hubungan antara susunan atom dan komposisi kimia dari suatu jenis kristal.

2).Dalam bidang geokimia tujuan mempelajari kimia kristal adalah untuk memprediksi struktur kristal dari komposisi kimia dengan diberikan temperatur dan tekanan

            Perubahan energi yang dihasilkan oleh ikatan kimia yang terbentuk oleh dua macam ikatan yaitu ikatan elektrovalen dan ikatan kovalen.

a.Isomorfisme

Isomorfisme adalah suatu substansi yang mempunyai rumus analog serta keamanan

dari pada kristalografi dalam merefleksikan struktur dari dalamnya.

b.Polimorfisme

Polimorfisme adalah kemampuan unsur atom untuk membentuk lebih satu macam kristal. perbedaan dari sifat fisik kristal akan membentuk substansi polimerfic sebagai morfic, trimorficdan seharusnya. Polimorfisme menunjukan bahwa struktur kristal tidak hanya ditentukan oleh unsur kimia saja akan tetapi dapat disebabkan juga oleh unsur dari susunan atom yang dibangaun kristal.

1.         Enantriotrop yaitu suatu proses timbal balik

2.         Monotropisme yaitu merupakan suatu proses yang tidak timbal balik

Contoh : Markasit menjadi pyrite

c.         Pseudomorfisme

Mineral dapat mengalami perubahan mineral lain tanpa merubah ikatan kimianya proses ini dikenal sebagai proses pseudomorfisme.

Pseudomorfisme ini terbagi menjadi dua yaitu :

1.Tidak terjadi perubahan unsur kimianya, akan tetapi terjadi perubahan sistem dari pada kristalografinya.

2.Unsur lama diganti unsur baru.

Pseudomorfisme disebabkan mineral lama tidak stabil dalam lingkungan yang baru.

·         Daya Ikat dalam Kristal

Daya yang mengikat atom (atau ion, atau grup ion) dari zat pada kristalin adalah bersifat listrik di alam. Tipe dan intensitasnya sangat berkaitan dengansifat-sifat fisik dan kimia dari mineral. Kekerasan, belahan, daya lebur, kelistrikan dan konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal berhubungan secara langsung terhadap daya ikat

Secara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik leleh yang lebih tinggi dan koefisien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen, logam dan van der Waals.

·         Identifikasi Kristal.

Untuk dapat mengelompokan Kristal kedalam tujuh sistem serta 32 kelas, maka dipanjang perlu untuk mengrtahui cara-cara penentuan dari sistem dan kelas kristal adalah :

1.Langkah-langkah dalam penentuan sistem kristal adalah :

a. Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan.

-        Perkiraan letak sumbu-sumbu simetri utama dengan mengingat bahwa sumbu vertikal c adalah sumbu yang terpendek atau terpanjang, kecuali sistem cubic.

-        Tentukan konstanta Kristalografi, meliputi : besar sudut antara sumbu dan Axial Rationya.

-         Kelompok kristal tersebut kedalam sistemnya berdasarkan konstanta Kristalografinya.

b. Langkah dalam penentuan kelas kristal adalah :

-        Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan

-        Tentukan sistem kristalnya.

-        Tentukan unsur-unsur simetrinya, meliputi : sumbu-sumbu simetri berikut nilai sumbunya dan bidang simetrinya serta pusat simetrinya.Tentukan kelas kristalnya berdasarkan pada ciri-ciri pemilikan simetri di atas, dengan cara menyusun.

·         Bidang simetri Kristal

Bidang simetri adalah bidang bayangan yang dapat membelah kristal menjadi dua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan dari yang lain. Bidang simetri ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bidang simetri 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.

·         Sumbu simetri Kristal

Ada beberapa jenis sumbu kristal, yaitu :

1. Sumbu utama, yaitu sumbu yang mempengaruhi  dalam penentuan sistemkristal terdiri dari sumbu a, b, dan sumbu c.

2. Sumbu miring adalah sumbu yang mempengaruhi dari penentuan sistem kristal yang terdiri dari dua macam :

-        Sumbu  diagonal  yaitu sumbu yang menghubungkan/menyatukan sudut-sudut kristal yang biasanya terletak antara sumbu a, sumbu b dan sumbu c.

-        Sumbu oblique yaitu sumbu selain dari sumbu diagonal.

3.  Sudut antara sumbu utama hal ini merupakan hal yang sangat penting dalam penentuan sistem dari kristal dimana sudut tersebut antara lain :

-        α sudut antara sumbu b dan sumbu c

-        β  sudut antara sumbu a dan sumbu c

-        γ  sudut antara sumbu a dan sumbu b

4. Sumbu rotasi merupakan sumbu simetri apabila diputar akan menyatakan kenampakan yang sama dan sisi depan kristal, tetap tidak didapatkan kenampakan kombinasi interversi pembalikannya pada belakang sisi kristal tersebut.

5. Sumbu rotasi inversi merupakan sumbu simetri dan dapat menunjukan kenampakan kombinasi antara kenampakan ulang pada sisi depan kristal dengan kenampakan inversi/pembalikanya pada sisi yang lain. Jumlah kenampakan antara kenampakan ulang dengan kenampakan inversinya adalah nilai dari sumbu tersebut.

6. Sumbu Sekrup merupakan sumbu simetri sebagai dan bentuk kombinasi antara pemutaran dengan suatu pergeseran dimana selama pemutaran selain akan menunjukan kenampakan ulang disertai juga dengan pergeseran/translasi

 

·         Pusat simetri Kristal

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.

Secara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik leleh yang lebih tinggi dan koefisien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen, logam dan van der Waals.