KRISTALOGRAFI

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

1. Mata Kuliah: Kristalografi2. Kode Mata Kuliah: DIF 1043. Bobot SKS: 24. Ditawarkan pada: Semester Ganjil5. Prasyarat bagi M.K: Mineralogi dan Petrologi6. Menuntut prasyarat M.K: Kimia Umum7. Tujuan Instruksional Umum :

Setelah mengikuti dan lulus M.K ini mahasiswa diharapkan mampu untuk: 1. Memahami dan mengerti peranan dalam mempelajari mineral baik sebagai alat identifikasi maupun untuk mempelajari mineral lebih jauh ( genetika dan lingkungannya ) 2. Menyadari dan memahami proses fisik maupun kimiawi yang terjadi dalam pembentukkan kristal mineral hingga terjadinya keteraturan-keteraturan yang khas dari bentuk-bentuk kristal tertentu. 3. Memberikan pengertian yang mantap dalam mempelajari kristal optik maupun kristalografi X-Ray.

8. Bahan Matakuliah :Kuliah 1 : Pendahuluan; Lingkup Materi yang dipelajari dalam kristalografi, contoh sifat-sifat khusus (keteraturan) dari kristal, pakar-pakar dalam kristalografi dan mineralogi,Hubungan antara kristalografi, mineral optik dan X-Ray kristalografi. Kuliah 2 : Proses terjadinya mineral/batuan dari diferensiasi magma penyusupan cairan magma ke permukaan bumi dan lokasi-lokasi pembekuan magma. Pembagian jenis batuan (komposisi, tekstur, warna). Contoh-contoh di lapangan dan laboratorium. Kuliah 3 : Proses kimia fisik dalam pembentukan kristal mineral (hukum Fasa). Hukum-hukum dari Rene Hany dan N. Stefano, Miller. Weisz. Teori Stone, ikatan-ikatan atom dalam kristal unit cell. Susunan unit cell yang merupakan proses repitisi. Kuliah 4 : Kisi kristal dari Bravais dan susunannya yang membentuk enam sistem/ grup kristal. Pembahasan susunan sumbu-sumbu kristal tiap sistem, sumbu satuan, sumbu utama dan lain-lain diberikan contoh mineral tiap sistem.Kuliah 5 : Unsur-unsur simetri (titik, sumbu dan bidang simetri). Kombinasi unsur simetri yang menghasilkan 32 kelas. Nama bidang berdasarkan bentuk dan kedudukannya terhadap sumbu kristal .

Kuliah 6 : Pengertian parameter dan indices (Miller). Latihan dan contoh-contoh zona dan sumbu zona indices sumbu zona. Indices sumbu ke-tiga pada sistem hexagonal/trigonal. Pengertian bentuk tetragonal dan diheksagonal dan bentuk orde 1 dan orde 2Kuliah 7 : MID TESTKuliah 8 : Simbol internasional dan Hermann-Manguin, Schoenflies tiap kelas kristal (32 kelas). Penjelasan arti macam, banyaknya dan kedudukan unsur-unsur simetri dari simbol H maupun untuk tiap kelas.Kuliah 9 : Penampilan dan pembicaraan tabel tentang sistem, Nama Kelas, Simbol H-Manguin dan macam/banyaknya unsur-unsur simetri.Kuliah 10 : Proyeksi kristal, arti dan kegunaannya proyeksi bola, ortogonal dan stereografis. Proyeksi Gnomonik. Diskusi dan latihan-latihan (proyeksi streografis).Kuliah 11 : Proyeksi stereografi dari ke 32 kelas kristal, diskusi.Kuliah 12 : Pertumbuhan kristal, habit kristal. Cara terjadi kristal kembar dan macam kristal kembar (kontak, interpenetrasi, siklik, mimikri). Dibahas macam kembar tiap sistem. Contoh di laboratorium secara mikro (petragrafi/thin section).

Kuliah 13 : praktikum model kristalKuliah 14 : UJIAN AKHIR SEMESTER

9. Buku-buku Bahan Acuan yang disarankan:1.Cornelis Klein, Cornelius S, Hurlbut, JR (1993) Manual of Mineralogy 21st edition John Wiley & Sons Inc New York2.Whittaker, EJW (1981) CrystallographyAn Introduction for Earth Science ( and other solid State ) Pergamon Press, Oxford, New York

MATERI PEMBAHASANI.PENDAHULUAN1.1Sejarah Perkembangan Kristalografi1.2Pengertian Kristal1.3Pembentukan Kristal1.4Pola Susunan Atom/Ion Dalam Kristal1.5Sistem Sumbu Kristalografi

IIPENENTUAN KEDUDUKAN KRISTAL DALAM BENTUK TIGA DIMENSI2.1Macam Kedudukan Bidang Terhadap Sumbu Kristalografi2.2Simbol Bidang2.3Zone dan Sumbu Zone2.4Unsur Simetri Kristalografi2.5Macam Bentuk dan Habit Bidang Kristal2.6Proyeksi Kristalografi

IIIKETERATURAN STRUKTUR DALAM KRISTAL3.1Faktor Pengontrol Bentuk Tatanan Atom dan Unsur3.2Kombinasi dari Dua atau Lebih Unsur Simetri

IVKELOMPOK KELAS KRISTAL4.1 Pembagian kelas kristal berdasarkan kombinasi sumbu-sumbu simetri4.2 Pembagian kelas kristal berdasarkan cara schoenflies

MATERI PEMBAHASAN

VPEMBAGIAN SISTEMATIS 32 KELAS KRISTAL5.1Sistim Triklin5.2Sistim Monoklin5.3Sistim Orthorombik5.4Sistim Tetragonal5.5Sistim Hexagonal5.6Sistim Isometrik

VIPERTUMBUHAN KRISTAL

SEJARAH PERKEMBANGAN KRISTALOGRAFI

PENDAHULUAN1.1Sejarah Perkembangan Kristalografi

Zaman Yunani --- Pra Abad Pertengahan kristal hanya digunakan untuk sebutan esZaman Yunani --- Abad Pertengahankristal digunakan untuk sebutan kristal batuan (rock crystal) atau mineral kuarsa.

Sekarang, digunakan untuk penamaan semua bahan padat yang berasal dari suatu proses alami yang tersusun oleh bidang-bidang polihedral

Juga digunakan untuk penamaan ornamen yang terbuat dari kuarsa murni seperti : gelas kristal; bola kristal; lampu kristal; tabung/bejana; dll

Pencetus Hukum-Hukum Kristalografi :

Pliny (?) dalam Plinys Natural History volume XXXVII, pertama sekali yang memberi komentar tentang bentuk kristal dan sifat permukaannya

Steno (1669), pencetus hukum pertama dalam kristalografi Hukum ketetapan sudut (The constancy of interfacial angles)Sudut antara bidang-bidang tertentu pada suatu jenis kristal selalu konstanBerdasarkan percobaan pada Mineral Kuarsa (SiO2)

Rome de IIsle (1783) memberi konfirmasi terhadap Steno, hal tersebut merupakan hukum alam yang umum sebagai hasil dari susunan dalam yang teratur Dengan menggunakan alat Goniometer contact.

Johannes Kepler (1611), mengemukakan bahwa kenampakan dari bentuk kristal kemungkinan akibat tersusunnya unit-unit kecil secara teratur.Dalam selebaran/tulisannya tentang Hexagonal snow

Gugliemini (1655-1710) mengemukakan tentang struktur kristal berdasarkan arah belahan yang terdapat pada kristal

Contact Goniometer

Goniometer Refleksi

Hauy (1784) menyatakan bahwa semua kristal selalu terbentuk atau tersusun oleh unit-unit kecil yang berbentuk polihedral dimana tiap unit untuk tiap mineral mempunyai bentuk yang khas. Juga menemukan adanya sumbu-sumbu acuan pada kristal yang disebut sumbu kristal.

Hukum Hauy The law of simple Rational intercepts menyatakan bahwa perpotongan bidang kristal terhadap sumbu kristal akan selalu menunjukkan perbandingan parameter yang simpel dan tetap.

M.A. Bravais (1850) memperlihatkan adanya 14 tipe dari pola susunan atom / ion dalam ruang (space lattice) yang selanjutnya disebut Bravais Lattice

Beberapa bentuk susunan unit-unit dari kubus

Konsep struktur unit dari Hauy dengan bentuk belahan kubus galena, (a) modifikasi kubus permukaan dodecahedron, ( b) dodecahedron, (c) octahedron

Sejalan dengan perkembangannya, akhirnya kristalografi menjadi satu cabang ilmu tersendiri dan terpisah dari mineralogi.

PENGERTIAN DAN PEMBENTUKKAN KRISTAL

Pengertian Kristal

Kristal merupakan bentuk geometri dari zat padat yang dibatasi oleh bidang datar --- old

Kristal adalah zat padat homogen yang terdiri dari ikatan atom-atom/ ion-ion dalam bentuk 3 dimensi dengan susunan (struktur dalam) yang tetap dan teratur.

Kristal merupakan suatu benda padat homogen yang berbentuk polihedral yang teratur, dibatasi oleh bidang permukaan yang licin, tidak kasar, sebagai ekspresi dari bangun atau struktur dalamnya yang teratur.

Escher (1950) memberi definisi kristal adalah suatu benda padat homogen yang dibatasi atau ditutupi oleh bidang-bidang rata yang merupakan perwujudan luar dari suatu pengaturan dalam atom-atom atau ion-ion yang teratur

Semakin baik wujud suatu kristal, berarti semakin baik pula susunan dalam dari atom-atom atau ion-ionnya.

Kristalografi : adalah cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari kristal secara sistimatik, termasuk didalamnya hukum-hukum, struktur dalam, bentuk luar serta kejadiannya dan perkembangan/pertumbuhan kristalnya.

Tujuan dari materi kristalografi adalah untuk dapat mengidentifikasi mineral, determinasi, menentukan bentuk-bentuk ikatan/susunan atom atau ion dari suatu mineral.

Pembentukan KristalKristal dapat terbentuk dari larutan magma yang jenuh atau kelewat jenuh yang kemudian membeku karena adanya penurunan temperatur. Hal ini disebut Proses Kristalisasi

Bila penurunan temperatur teratur dan perlahan-lahan, akan terbentuk kristal yang berukuran kasar dan sempurna, hal ini disebabkan karena atom-atom / ion-ion mempunyai kesempatan untuk berdifusi membentuk konfigurasi, sehingga dihasilkan bentuk yang sempurna.

Bila penurunan temperaturnya cepat atau tiba-tiba maka akan dihasilkan kristal yang berukuran halus karena tidak ada kesempatan untuk saling berdifusi antara ion-ion penyusunnya.

Pada penurunan temperatur yang cepat juga akan dihasilkan material yang non kristalin yang tak berbentuk yang disebut Amorf.

Bentuk Kristal Berdasarkan Pembetukkannya :- Euhedral- Subhedral- Anhedral

Kristal Euhedral: dicirikan oleh perkembangan muka kristal yang sempurna (dibatasi oleh bidang-bidang yang rata)

Kristal Subhedral: dicirikan oleh perkembangan muka kristal yang hanya sebagian (tak semua rata)

Kristal Anhedral: dicirikan oleh kristal yang tidak mempunyai bentuk muka kristal.

Hal tersebut dapat terjadi karena dipengaruhi oleh proses pembentukannya, pengaruh luar, pengaruh ruang.

Bentuk Kristal Berdasarkan Cara Pengamatannya :

- Kristalin - Mikrokristalin - Kriptokristalin

Kristalin : untuk kristal yang dapat diamati secara baik dengan mata telanjang.

Mikrokristalin : untuk kristal yang pengamatannya baru terlihat bila dengan bantuan mikroskop.

Kriptokristalin : untuk kristal yang baru dapat diamati dengan bantuan difraksi sinar X.

Ciri khas bahan kristalin yaitu: padat, kristalin, mempunyai kekerasan tertentu dan mempunyai sifat kelistrikan / kemagnitan.

Proses Kristalisasi

- Pembekuan / Pendinginan - Penguapan / Evaporasi

Kristalisasi dapat terbentuk akibat: proses pendinginan / pembekuan dan proses evaporasi atau penguapan.

a. Proses pendinginan: bila suatu larutan (dengan konsentrasi tertentu) didinginkan maka ion-ion pada larutan tersebut dapat mempunyai kecenderungan untuk mengatur diri menurut susunan tertentu sehingga dicapai suatu kondisi yang stabil. Contoh : Larutan Magma.b. Proses Evaporasi : bila suatu larutan dengan konsentrasi unsur-unsur tertentu mengalami penguapan, maka setelah melalui kondisi jenuh akan terjadi proses kristalisasi. Contoh: air laut --- mineral Halite (NaCl)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi relatif dari bentuk kristal adalah :

a. Homogenitas / keseragaman larutanb. Kecepatan pendinginan / temperatur pembentukkanc. Kemurnian larutan / akibat pengotorand. Ruang pembentukkan

a. Homogenitas sangat menentukan bentuk kristal yang terjadiContoh: larutan sodium chlorate ( NaClO3) diaduk hingga homogen lalu didinginkan cepat, maka kristal yang terbentuk akan berupa kubus. Tapi bila larutan dibiarkan tenang selama proses kristalisasi maka akan dihasilkan bentuk kubus yang terpancung tiap sudutnya Bentuk kristal Sodium Chlorate (NaCl3), (a) bila larutan diaduk, (b) bila laturan dibiarkan tenang

b. Kecepatan pendinginan menentukan bentuk ikatan atau konfigurasi yang baik.Contoh : larutan Gypsum (CaSO4.2H2O) bila kristalisasi cepat akan dihasilkan bentuk yang panjang & tipis dan bila lambat akan dihasilkan bentuk yang tebal dan pendekBentuk kristal gipsum, (a) bila kristalisasi cepat, (b) bila kristalisasi lambat

c. Kemurnian larutan/pengotoran akan sangat berpengaruh pada proses kristalisasi. Contoh: Sodium Chlorate (NaCl) bila tak ada pengotoran atau larutan murni, maka pada saat kristalisasi akan dihasilkan bentuk kubus, tapi bila pada larutan tersebut ditambahkan urea 10 %, maka kristal yang dihasilkan akan berbentuk Oktahedral

Kristal NaCl (a) murni, (b) ditambah 10% urea

d. Ruang pembentukan akan mempengaruhi bentuk kristal yang terjadi, bila ruang yang tersedia kecil, maka kristal yang dihasilkan juga akan kecil atau dapat berbentuk anhedral.

(3) Modul II (crystal growth)

Modul(1)(2)(3) Modul II (crystal growth)(4) Modul III (1-dimensional order) (2-dimensional order) generation of the 5 2-dimensional nets (3-dimensional order) generation of 10 Bravais lattices(5) Modul II (crystal classes)(6) (7) Modul II (Miller indices)(8) Modul II (symmetry operations) mirror planes rotation axes center of symmetry (crystal classes)