Kristalografi dan MineralogiPENDAHULUAN MATERI KRISTALOleh Rumaharman, S.Si

1. Pengertian dan Sejarah Kristal 2. Ikatan Kimia 3. Proses Pembentukan Kristal 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi Pembentukan kristalPendahuluan Materi Kristal

1. Pengertian dan Sejarah Kristal

a. Sejarah Kristal

Istilah crystal bahasa Yunani crystallon ice/ tetesan yang dingin atau beku.

Abad pertengahan digunakan menandakan batuan kristal kuarsa. Kuarsa mineral umum di kerak kontinen bumi.

Istilah seluruh objek berupa padatan alami polihedral. Polihedral yunani kuno poli atau banyak edon yang berarti dasar. Polihedral segi banyak

Pliny pertama kali mempublikasikan Natural History.

1611 Johannes Keppler (astronom) hexagonal snow keteraturan bentuk kristal keteraturan bentuk geometri unit terkecil

1669 Nicolas Stensen (Nicolaus steno) hukum dasar kristal Hukum Kekekalan Sudut ( The Law Contancy Of Interpasial Angeles) tes dan percobaan kristal kuarsa.

The Law Contancy Of Interpasial Angeles :# Sudut antara dua bidang dalam satu individu kristal akan selalu tetap walaupun bidang kristalnya bergeser karena pertumbuhan kristal/hablur # Sudut antar dua bidang dalam satu kristal sama besarnya dengan sudut yang bersamaan pada kristal yang lain untuk jenis mineral yang sama

Gugliemini (1655-1750) menganalisa struktur kristal berdasarkan adanya ketetapan arah belahan

1690 Christian Huygen studi sifat optik kristal kalsit (CaCO3) hipotesis keteraturan struktur internal kristal terdiri dari partikel material bentuk yang tetap tertentu untuk tiap-tiap bahan.

1784 Hauy (paris) teori struktur kristal Traite De Mineralogy Penelitian belahan kalsit kristal dibangun unit-unit terkecil polihedral unit tiap mineral bentuk tertentu.

Roma De Isle (1736) pertama pengukuran sudut Kristal Geniometer kontak.

M. A Brafis (1849-1850) memperkenalkan 14 ruang dan sisi Kristal yang diantaranya adalah:- Triklinik- Monoklinik- Orthorombik- Cubic

b. Pengertian Kristal

# Suatu benda padat homogen yang berbentuk polihedral teratur yang dibatasi oleh bidang permukaan yang licin sebagai ekspresi dari bangun atau struktur dalamnya. # bahan padat homogen, biasanya anisotrop dan tembus cahaya serta mengikuti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidang-bidangnya memenuhi hukum geometri.Kristal =Hablur

1. Bahan padat homogen, biasanya anisotrop dan tembus cahaya : Tidak termasuk didalamnya cair dan gas Tidak dapat diuraikan kesenyawa lain yang lebih sederhana oleh proses fisika Terbentuknya oleh proses alam2. Mengikuti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidang-bidangnya mengikuti hukum geometri : jumlah bidang suatu kristal selalu tetap macam atau model bentuk dari suatu bidang kristal selalu tetap sifat keteraturannya tercermin pada bentuk luar dari kristal yang tetap.

Kristallografi merupakan suatu disiplin ilmu dalam bidang geologi, kimia dan fisika yang mempelajari bentuk luar kristal serta cara penggambarannya.

2 Ikatan Kimia

Keteraturan bentuk kristal merupakan pencerminan dari struktur dalamnya yang beraturan karena persenyawaan kimia dan posisi ion-ionnya yang teratur di bawah gaya-gaya dan ikatan antar atom.

Ikatan-ikatan kimia yang terjadi antar atom antara lain : Ikatan ionik : Ikatan yang terjadi karena serah terima elektron untuk mencapai keadaan stabil. Misalnya antara golongan IA dan VII A : Na + + Cl- NaCl2. Ikatan Kovalen : Pemakaian bersama pasangan elektron. Misalnya : NH3 + H+ NH4 3. Ikatan Logam : Ikatan yang terjadi antara atom-atom dari unsur logam. Misalnya Na2 , K2 , dll 4. Ikatan van der walls : terjadi akibat adanya gaya tarik menarik yang lemah antara molekul-molekul gas atau ikatan antara atom yang telah stabil. 5. Ikatan Hidrogen : terjadi antara molekul senyawa polar yang mengandung H (Hidrogen). Misalnya H2O, HF

3. Proses Pembentukan Kristal

1. Perubahan dari fasa cair padat

Kristalisasi dari cairan/larutan secara alami sering terjadi pada skala yang luas. Misalnya pada pembentukan kristal batuan massive.

Tiga tahapan pembentukan kristalin batuan massive :

a. Tahap Utama (Primer ) Individu kristal terbentuk dari campuran bahan kimia yang mempunyai titik lebur tinggi yang berada dalam larutan magma. Individu kristal dapat tumbuh bebas dan berkembang sesuai dengan bentuk khususnya.

b. Tahap pertumbuhan Ketika larutan mulai mendingin, apakah itu disebabkan karena meletusnya gunung atau perembesan magma dalam kulit bumi maka tahapan yang terpenting dari pengkristalan dimulai. Individu kristal tidak dapat berkembang secara bebas sebab proses pertumbuhannya dihalangi oleh individu kristal yang lain dan terjadi perebutan pengisian tempat yang kosong.

Pertumbuhan individu kristal tergantung pada tetangga dekatnya, jika tetangga dekatnya merupakan individu kristal yang sejenis maka kristal akan tumbuh besar. Jika tetangga dekatnya dari individu kristal yang tidak sejenis, maka pertumbuhannya akan terhenti atau tidak sempurna.

c. Residual stage Perubahan dari cairan ke fasa padat sangat dipengaruhi temperatur. Jika magma mengeras dekat permukaan bumi, maka proses pendinginan berlangsung sangat cepat. Pada kondisi ini sebagian besar material akan berbentuk gelas vulkanik yang berbentuk amorphous ( tidak berbentuk kristal ). Gelas vulkanik adalah magma runcing yang tidak sempat mengkristal sehingga bentuknya menjadi serpihan-serpihan kaca yang halus dan tajam.

2. Perubahan dari fasa gas padat

Selama sublimasi kristal terbentuk langsung dari uap tanpa melewati fasa cair. Ciri-ciri khusus dari kristal yang terbentuk selalu dalam ukuran kecil dan terkadang berbentuk rangka (skeletal). Terjadinya sublimasi secara alami disebut juga dry fissures. Dimana pada celah atau retakan terdapat mineral yang disebabkan karena adanya gas / uap yang mengkristal .

Pada musim salju kita dapat melihat embun membeku dengan berbagai pola es yang terbentuk pada kaca jendela. Terdapatnya belerang pada puncak kawah gunung juga merupakan proses sublimasi. Pada industri kimia, sublimasi dimanfaatkan untuk memisahkan dan memurnikan berbagai produk. Hasil sublimasi berupa lapisan putih pada botol reaksi kimia atau pada pipa pembuangan.

3. Perubahan dari fasa padat padat (rekristalisasi)

Disebabkan karena adanya deformasi batuan yang dipengaruhi oleh perubahan tekanan dan temperatur yang drastis. Misalnya kapur yang berubah menjadi marmer. Fase ini mengubah kristal yang sudah terbentuk sebelumnya karena terkena tekanan dan temperatur yang berubah secara signifikan. Sehingga kristal tersebut akan berubah bentuk dan unsur-unsur fisiknya. Namun, komposisi dan unsur kimianya tidak berubah

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi Pembentukan kristal

1. Aliran Konsentrasi Larutan terdiri atas partikel-partikel unsur. Jika konsentrasi berkurang, larutan terlihat terang. Partikel-partikel akan mengendap jika botol reaksi tidak digoyang, maka kristal yang terbentuk akan berbentuk lapisan saja. Jadi efek aliran konsentrasi dapat dieleminasi dengan perputaran atau mengguncangkan botol pembuatan kristal.

2. Perubahan Suhu Perubahan temperatur dari temperatur tinggi ke rendah yang berlangsung lambat akan membuat bentuk kristal lebih sempurna. Sebaliknya akan membuat bentuk yang amorphous.

3. Kadar Larutan Jenuh Dalam kadar larutan jenuh yang tinggi, kehomogenan kristal berkurang dan dalam larutan jenuh berkadar rendah homogenitas kristal besar. Kadar kejenuhan mempunyai pengaruh terhadap bentuk dan jumlah muka kristal.

4. Impurity ( pengotor) Pengotor mempunyai pengaruh yang kuat dalam pembentukan kristal. Misalnya jika karbamid dimasukkan dalam larutan sodium chlorida akan berbentuk oktahedral, tapi jika tanpa larutan sodium chlorida akan berbentuk kubus.

5. Viscositas (kekentalan) larutan Jika kekentalan cukup tinggi akan menghalangi pembentukan aliran konsentrasi, kristal akan tumbuh tanpa difusi dari larutan jenuh sehingga kristal mempunyai bentuk yang khusus yaitu berbentuk skeletal.

Proses Terjadinya Kristal Es

TERIMAKASIHSelesai