Dasar-Dasar Kristalografi

1. Dasar-Dasar Kristalografi Hari Sutrisno Jurdik Kimia, FMIPA, UNY

2. Kristal dan Kristalografi ? Point-point Penting • Kristalografi: Ilmu yang merupakan cabang mineralogi mempelajari struktur material dalam tingkat atomik: penentuan, klasifikasi dan penafsiran struktur geometri zat padat (khususnyakristal). • Kristal: zat padat dengan struktur mikroskopiknya ditandai secara khusus oleh pengulangan 3 dimensi secara periodik dari motif yang tersusun dari atom. • Kajian keteraturan dan ketidakteraturan atom dalam struktur zat padat merupakan cakupan inti dari kristalografi. • Keperiodikkan struktur atomik mempengaruhi sifat-sifat makroskopik kristal, misalnya pada sifatfisiknya: kecepatan tumbuh, konduktif, elektrik dan termik, indeks refraksi, elastisitas, piezoelektrik.

3. Kristalografi merupakan disiplin ilmu relatif baru, penemuan diffraksi sinar-X tahun 1912 pada penentuan struktur kristal. • Kristalografi memiliki peran interdisipliner antara fisika, kimia, biologi molekuler, sains material dan mineralogi. • Tema-tema berkaitan kristalografi: penentuan struktur mikroskopik pada tingkat atomik dari material anorganik, organik dan makromolekuler (jarak antar atom, sudut ikatan, stereokimia), identifikasi material murni ataupun campuran (batuan dan mineral, kontrol kualitas, analisis pada hasil korosi dan sebagainya), analisis tekstur pada batuan dan paduan logam, kontrol orientasi kristal. • Prinsip dalam eksperimen kristal: penggunaan difraksi sinar-X dan netron dengan panjang gelombang sekitar 1 Å (100 nm).

4. Pengukuran eksak bentuk kristalin polihedral, teori simetri kristal dan periodisitas struktur mikroskopiknya (simetri translasi) berkembang selama abad ke XVIII dan XIX. • Teori ini telah dibuktikan pertama kali melalui penelitian fundamental dengan difraksi sinar-X oleh Von Laue, Friedrich dan Knipping (1912). • Selanjutnya teori dan teknik penentuan struktur dengan difraksi sinar-X atau netron berkembang, seiring dengan perkembangan komputer yang semakin canggih. • Saat ini, lebih dari 9000 struktur kristal dan 2000 spektra powder baru telah berhasil dipublikasikan per tahun.

5. z b c a b y g a x Sistem koordinat kristalografik Sumbu kristalografi dan sudut antar sumbu Aturan tangan kanan sebagai sumbu kristalografi

6. Hukum dan Postulat kristalografi • Diajukan oleh ahli berkebangsaan Denmark, Nils Steensen (1669) untuk kristal kwarsa (SiO2) • Hukum ini diberlakukan untuk kristal secara umum oleh ahli berkebangsaan Italia, Domenico Guglielmini (1688) dan Swis, Moritz Anton Cappeler (1723). • Jean Bantiste Louis de l’Isle (1978) dari Perancis membuat rumusan atas dasar ahli di atas • Hukum konstanta sudut

7. Rumusan Jean Bantiste Louis de l’Isle: • Sudut antara dua permukaan tidak akan berubah akibat pertumbuhan kristal, dengan demikian sudut tersebut tidak bergantung dari jarak permukaan ke suatu titik tertentu • Sudut-sudut antar permukaan berkaitan dari dua individu yang memiliki jenis kristal yang sama adalah sama (pada temperatur dan tekanan yang sama) • Pada kondisi fisik tertentu, sudut-sudut antar permukaan merupakan karakteristik untuk satu jenis kristalin

8. Tiga polihedral dengan sudut sama pada 60° dan 90° antar permukaan normal Princip Bernhardi (1890) : jumlah dan dimensi permukaan suatu kristal tidak khas, masing-masing kristal memiliki kekhasan yang asli (habitus), yang terpenting adalah arah dan orientasi yaitu arah garis potong dan normales de faces

10. Klasifikasi Kristal