1d. Padat Mineral
-
Upload
fitrilarva -
Category
Documents
-
view
47 -
download
0
Transcript of 1d. Padat Mineral
RSL ALUMINA SILIKA2 1
Bentonit
Bentonit
KBI Anorganik
Departemen Kimia FMIPA
Universitas Indonesia
PADAT (SOLID)Entopi (S): Spadat <S cair<Sgas
susunan atom lebih teraturmateri/zat yang mempunyai bentuk,volume dandensitas tertentu (tahan terhadap deformasi dankompresi) dan pada suhu tertentu
Berdasarkan struktur dan keberaturan atom atauBerdasarkan struktur dan keberaturan atom ataumolekul, zat padat terdiri dari 2 jenis yaitu :
Padat Amorf, mis SiO2
Padat Kristal
RSL ALUMINA SILIKA2 2
PADAT (SOLID)1. Padatan amorphous/ amorf (non-kristalin) atau gelas:
padat yang tidak mempunyai bentuk/struktur yang beraturan,
serta interaksi antar partikelnya bervariasi sehingga titik
lelehnya tidak tajam pada titik tertentu.
Contoh : gelas dan tar, karet, nilon dan beberapa jenis
plastik.plastik.
2. Padat kristal:
padatan yang mengandung atom atau molekul yang terikat
dengan struktur tertentu yang beraturan, sehingga titik lelehnya
juga tertentu.
Contoh : Es,kuarsa (SiO2), intan, tembaga, gula, NaCl,
KNO3.
RSL ALUMINA SILIKA2 3
Padat kristalBerdasarkan jenis partikel dan ikatannya,padat kristal terbagi atas:
1. Padat atom
2. Padat ionik2. Padat ionik
3. Padat molekular
4. Padat kovalen - network/jaringan
RSL ALUMINA SILIKA2 4
Berbagai jenis padat kristal, amorf dan sifat-sifatnya
padatan Contoh Interaksi Sifat khusus
Ionik NaCl, K2SO4,
CaCl2, (NH4)3PO4
Ionic: gayaelektrostatik (interaksimuatan positif dannegative)
Keras, rapuh, penghantar yangburuk, titik leleh tinggi (400-3000oC), biasanya larut dalam air
Logam Li, K, Ca, Fe,Cr,Ni, Ag, Cu, Au,logam lain sertaalloy/aliase
Ikatan logam/metalik,gaya tarik antar ionlogam dan awanelektron
Dapat ditempa, penghantar yangbaik, kekerasan dan titik lelehbervariasi (-39 s/d3000 oC)
rsl STRUKTUR PADAT IONIK-LOGAM 5
alloy/aliase elektronMolekular H2, O2, P4, S8, Ar,
H2O, CO2, CH4,CH3COOH, Gula
Gaya dispersi London,dipole-dipol, ikatanhidrogen
Titik leleh rendah-sedang (--272s/d 400 OC, penghantar yangburuk/lemah,
Jaringankovalen
C (intan), SiO2
(kuarsa), feldspar,mika
Kovalen, ikatanlangsung pasanganelektron
Titik leleh tinggi (1200-4000 OC),kekerasan bervariasi, ikatan 3dimensi>2 dimensi> 1 dimensi,penghantar listrik yang buruk
Amorf /glassy
Gelas, polietilen,nilon
Kovalen, ikatanlangsung pasanganelektron
Non-kristalin, rentang titik lelehluas dan bervariasi, penghantarburuk
PADAT KRISTALKristal adalah atom-atom yang mengatur diri secarateratur dan berulang dalam pola tiga dimensi.
Dua jenis pola pengemasan atom dalam kristal yangsering ditemukan adalah ccp (fcc) dan hcp.
Masing-masing memiliki nilai APF (Atomic PackingFactor) sebesar 0,74.
Bilangan koordinasi adalah jumlah ion atau atom yanglangsung mengelilingi atom pusat.
Bilangan koordinasi dalam sistem kristal ionikbergantung pada perbandingan antara radius kationdengan anion (r/R).
RSL ALUMINA SILIKA2 6
Bilangan koordinasi kristal ionik
r/R Bilangan Koordinasi Maksimum Bentuk Koordinasi<0,155 2 linear0,155-0,225 3 segitiga planar0,225-0,414 4 tetrahedral beraturan0,225-0,414 4 tetrahedral beraturan0,414-0,732 6 oktahedral beraturan0,732-1,000 8 kubus1,000 12 kuboktahedron
RSL ALUMINA SILIKA2 7
Unit sel
Unit sel
Unit volume terkecil dari suatu kristal disebut unit sel.
Unit sel adalah bangun dasar yang berbentuk kotak dengan sisi a, b,c (yang berhubungan dengan ruang antar lapisan d) dan , dan
Setiap kristal dibedakan berdasarkan panjang unit sel, sudut dansimetri kerangka 3 dimensinya.
Kristal mempunyai simetri yang sama dengan penyusun unit selnyakarena kristal adalah penggandaan susunan berulang dari unit sel.
Dikenal 7 jenis struktur kristal, bentuk kristal ini disimpulkan dalamTabel 2
RSL ALUMINA SILIKA2 8
RSL ALUMINA SILIKA2 9
Tabel 2 Hubungan unit sel untuk 7 sistem kristal
Sel Unit
Sistem panjang sudut Contoh
Kubus a = b = c = = = 90o NaCl (garam batu)
tetragonal a = b c = = = 90o TiO2, (rutil)
RSL ALUMINA SILIKA2 10
orthorombis a b c = = = 90o MgSO4.7H2O(epsomit)
monoklinik a b c = = 90o; 90o CaSO4.2H2O (gips)
triklinik a b c = 90o K2Cr2O7 (Kalium bikhromat)
heksagonal a = b c = = 90o; 120o SiO2 (silikat)
rhombohedral a = b = c = = 90o CaCO3 (kalsit)
RSL ALUMINA SILIKA2 11
1 octahedral / anion sehingga 100% situs octahedral terisi.Koordinasi # Na = 6; coordination # Cl =6.
Rutile, TiO2
RSL ALUMINA SILIKA2 12
Titanium(II)oksida, TiO
Jenis Kristal kubus adalah:
Kubus sederhana (cubic)
Kubus berpusat badan
RSL ALUMINA SILIKA2 13
Kubus berpusatmuka (FaceCentered Cubic)
Kubus berpusat badan(Body Centered Cubic)
Alat untuk mengetahui susunan partikel dalam kristal =Diffraktometer difraksi sinar-X
d
RSL ALUMINA SILIKA2 14
Refleksi berkas sinar monokhromatis oleh dua bidang kisi (Lapisan atom)dalam kristal
Hukum Bragg:n = 2 d sin atau sin = n /2 d
Keterangan:n : bilangan bulat, 1, 2, 3, 4, …. : panjang gelombang X-rayd : jarak antara unit-unit lapisan kristal : sudut difraksi
KristalografiKristalografi:
Atomic Packing Factor (APF) atau Fraksi packing:
Fraksi volume dalam struktur kristal yang ditempati atom
Tanpa dimensi dan selalu < 1
Secara praktis, dalam APF stuktur kristal diassumsikan bahwaatom adalah bola keras (pejal) (rigid sphere)
Untuk Kristal satu komponen (mengandung satu jenis atom), Untuk Kristal satu komponen (mengandung satu jenis atom),APF dinyatakan dengan:
Natomjumlah atom dalam kristal , Vatom volume atom,
VKristal = volume yang ditempati oleh kristal
RSL ALUMINA SILIKA2 15
Kristal
AtomAtom
V
.VNAPF
Kristalografi Untuk struktur satu komponen, penataan atom yang
paling rapat (dibuktikan secara matematik) adalahmempunyai APF = 0.74.
Kenyataannya, bilangan ini dapat lebih besar karenaadanya faktor spesifik intermolecularadanya faktor spesifik intermolecular
Untuk struktur multiple-component, APF dapatmelampaui 0.74.
RSL ALUMINA SILIKA2 16
StrukturKUBUS SEDERHANA (SIMPLE CUBIC) (SC)
Kubus sederhana (cubic)
• Jarang, karena paking yang buruk (hanya Po yangmempunyai struktur ini)
• Close-packed directions adalah tepi sudut kubus(cube edges). • Coordination # = 6
(# nearest neighbors)
RSL ALUMINA SILIKA2 174
(Courtesy P.M. Anderson)
ATOMIC PACKING FACTOR, APF
APF =Volume of atoms in unit cell*
Volume of unit cell
*assume hard spheres
• APF untuk struktur simple cubic = 0.52
volume
RSL ALUMINA SILIKA2 185
APF =
a3
4
3(0.5a)31
atoms
unit cellatom
volume
unit cell
volumeclose-packed directions
a
R=0.5a
contains 8 x 1/8 =1 atom/unit cell
Adapted from Fig. 3.19,Callister 6e.
StrukturBODY CENTERED CUBIC (BCC)
• Coordination # = 8
• Close packed directions are cube diagonals.
--Note: Semua atom adalah identik; the center atom is shadeddifferently only for ease of viewing.
RSL ALUMINA SILIKA2 198
Adapted from Fig. 3.2,Callister 6e.
(Courtesy P.M. Anderson)
ATOMIC PACKING FACTOR, APF : BCC• APF untuk struktur body-centered cubic = 0.68
Close-packed directions:length = 4R
= 3 a
Unit cell contains:1 + 8 x 1/8
RSL ALUMINA SILIKA2 20
aR
9
1 + 8 x 1/8= 2 atoms/unit cell
Adapted fromFig. 3.2,Callister 6e.
APF =
a3
4
3( 3a/4)32
atoms
unit cell atom
volume
unit cell
volume
StrukturFACE CENTERED CUBIC (FCC)
• Coordination # = 12
• Close packed directions are face diagonals.--Note: Semua atom adalah identik; the face-centered atoms are shaded
differently only for ease of viewing.
RSL ALUMINA SILIKA2 216
Adapted from Fig. 3.1(a),Callister 6e.
(Courtesy P.M. Anderson)
ATOMIC PACKING FACTOR (APF) : FCC
Unit cell contains:6 x 1/2 + 8 x 1/8
• APF untuk struktur body-centered cubic = 0.74Close-packed directions:
length = 4R= 2 a
RSL ALUMINA SILIKA2 22
APF =
a3
4
3( 2a/4)34
atoms
unit cell atom
volume
unit cell
volume
6 x 1/2 + 8 x 1/8= 4 atoms/unit cell
a
7
Adapted fromFig. 3.1(a),Callister 6e.
FCC STACKING SEQUENCE• ABCABC... Stacking Sequence• 2D Projection
A sites
B sites B B
B
BB
B BC C
CA
A
RSL ALUMINA SILIKA2 2320
B sites
C sites
B B
• FCC Unit Cell AB
C
StrukturHEXAGONAL CLOSE-PACKED (HCP)
• ABAB... Stacking Sequence
• 3D Projection • 2D Projection
A sites
Middle layer
Top layer
RSL ALUMINA SILIKA2 2410
• Coordination # = 12
• APF = 0.74
B sites
A sites Bottom layer
Middle layer
Adapted from Fig. 3.3,Callister 6e.
Contoh: NaCl
RSL ALUMINA SILIKA2 25
1 octahedral / anion sehingga 100% situs octahedral terisi.Koordinasi # Na = 6; coordination # Cl =6.
RSL ALUMINA SILIKA2 26
Alotropi: materi yang mempunyai lebih dari strukturkristal
Contoh alotropi:
1. Karbon (C)
rsl STRUKTUR PADAT IONIK-LOGAM 27
2. Sulfur (S)
grafit
intanFullerene/buckyball
grafit
Intan dan grafit – polymorf carbon
Struktur INTAN
Semua atom carbon dalam koordinasi IV
hardhard--sphere modelsphere model
ballball--andand--stick modelstick model polyhedral modelpolyhedral model blue C onlyblue C onlyFCC unit cellFCC unit cell
Allotropes Sulfur dan Phosphorous
2. Sulfur
RSL ALUMINA SILIKA2 30
RSL ALUMINA SILIKA2 31
Group Silicate
RSL ALUMINA SILIKA2 32
Gambar:Tiga cara menggambarkan silica tetrahedron:
a) Kiri: Model Bola & Tongkat (ball & stick), kation silicon cation(orange) dikelilingi oleh 4 anion oxygen (biru)
b) Tengah: Model pengisian ruang (space filling);
c) geometric shorthand. c) geometric shorthand.
RSL ALUMINA SILIKA2 33
STRUKTUR SILIKAT
Silica tetrahedron
RSL ALUMINA SILIKA2 34
Rantai tunggal
Rantai dobel(ganda-2)
STRUKTUR SILIKAT
Silikat lembaran(Sheet)
RSL ALUMINA SILIKA2 35
Silikat kerangka(Framework)
AluminosilikatSenyawa-senyawa aluminosilikat struktur nya
diturunkan dari senyawa-senyawa silikat.
RSL ALUMINA SILIKA2 36
Lembar alumina dan Silika
RSL ALUMINA SILIKA2 37
Alumina Silika Mineral 1:1,
1 Tetrahedron silika berikatandengan 1 OktahedronAluminium
Mineral 2:1,
2 Tetrahedron silika berikatandengan 1 OktahedronAluminium
RSL ALUMINA SILIKA2 38
Struktur Silikat
RSL ALUMINA SILIKA2 39
Diagram Fasa SIlika Silica, SiO2
RSL ALUMINA SILIKA2 40
Bentonite: montmorilonite
RSL ALUMINA SILIKA2 41
BENTONITE-KAOLIN
RSL ALUMINA SILIKA2 42
Zeolite
RSL ALUMINA SILIKA2 43