BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bentonit

Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit dalam dunia

perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Penamaan jenis lempung tergantung dari

penemu atau peneliti, misal ahli geologi, mineralogi, mineral industri dan lain-lain.

Bentonit dapat dibagi menjadi 2 golongan berdasarkan kandungan alumunium silikat

hydrous, yaitu activated clay dan fuller's Earth. Activated clay adalah lempung yang kurang

memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya dapat ditingkatkan melalui pengolahan

tertentu. Sementara itu, fuller's earth digunakan di dalam fulling atau pembersih bahan wool

dari lemak.(Tekmira)

Bentonit berasal dari sebuah kota yaitu Ford Benton Wyoming di Amerika Serikat

yang diabadikan sebagai nama lempung (clay mineral), karena lempung yang pertama kali

pada daerah tersebut memiliki sifat yang berbeda dengan lempung yang ditemukan pada

daerah dengan lempung yang ditemukan sebelumnya. Keunikan sifat bentonit kemampuan

untuk mengembang dan membentuk koloid jika dimasukkan ke dalam air.

Bentonit merupakan mineral alumina silikat hidrat yang termasuk dalam pilosilikat,

atau silikat berlapis yang terdiri dari jaringan tetrahedral (SiO4)2- yang terjalin dalam bidang

tak hingga membentuk jaringan anion (SiO3)2- dengan perbandingan Si/O sebesar 2/5.

Rumus kimia umum bentonit adalah Al2O3.4SiO2.H2O. 85 % kandungan bentonit adalah

montmorilonit. (Megawati Aviantari, 2008)

Komposisi Bentonit berdasarkan hasil analisa terhadap sampel bentonit yang diambil

langsung di lapangan, diperoleh komposisi bentonit adalah sebagai berikut :

Tabel. 2.1. Komposisis Bentonit

KOMPOSISI %

Kalsium Oksida (CaO) 0

Magnesium Oksida (MgO) 0

Alumunium Oksida (Al2O3 22,9 )

Ferri Oksida (Fe2O3 5,1 )

Silika (SiO2 55,5 )

( Zuriah Sitorus)

Menurut Hasil analisis kimia contoh lempung serap/bentonit yang diambil dari

Dengok, Kelurahan Tanjungharjo, kecamatan Naggulan Yogyakarta. (Ir. AY Humbarsono,E-

jurnal )

Tabel.2.2. Komposisi Bentonit/serat lempung Dengok, Yogyakarta

Senyawa % Berat SiO 66,03 2 Al2O 16,69 3 Fe2O 2,17 3 CaO 1,93 MgO 0,51 Na2 2,19 O K2 2,09 O MnO 0,06 Ti 0,15 2 H2 0,68 O

(AY HUMBARSONO)

2.1.1. Jenis-Jenis Bentonit

Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu

1. Tipe Wyoming (Na-bentonit – Swelling bentonite)

Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke

dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna

putih atau cream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap.

Perbandingan soda dan kapur tinggi, suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8, tidak dapat

diaktifkan, posisi pertukaran diduduki oleh ion-ion sodium (Na+).

2. Mg, (Ca-bentonit – non swelling bentonite)

Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap

terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai sifat

menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi koloidal

memiliki pH: 4-7. Posisi pertukaran ion lebih banyak diduduki oleh ion-ion kalsium dan

magnesium. Dalam keadaan kering bersifat rapid slaking, berwarna abu-abu, biru, kuning,

merah dan coklat. Penggunaan bentonit dalam proses pemurnian minyak goreng perlu

aktivasi terlebih dahulu. (Tekmira)

Sedangkan menurut (Megawati ,2008) bentonit dibagi dua yaitu:

a. Natrium Bentonit

Bentonit jenis ini disebut juga bentonit type Wyoming atau drilling bentonit

mengandung ion Na+ relative lebih banyak jika dibandingkan dengan ion Ca2+ dan in Mg2

+

b. Kalsium bentonit

.

Natrium bentonit mempunyai sifat mengembang apabila dicelupkan ke dalam air hingga

delapan kali lipat dari volume semula, sehingga keadaan suspensi akan lebih kental. pH

suspensi bernilai 8,5-9,8 (bersifat basa). Mineral ini sering dipergunakan untuk Lumpur

pemboran, penyumbat kebocoran bendungan, bahan pencampur pembuatan cat, bahan baku

farmasi, dan perekat pasir cetak pada industri pengecoran logam. Berdasarkan kandungan

bentonit yang digunakan peneliti, termasuk bentonit jenis Natrium.

Bentonit jenis ini disebut Mg, Ca-bentonit. Jenis ini mengandung kalsium (K2O) dan

magnesium (MgO) lebih banyak dibandingkan natriumnya dan mempunyai sifat sedikit

menyerap air sehingga apabila didipersikan dalam air akan cepat mengendap (tidak

membentuk suspensi). pH kalsium bentonit 4,0-7,0 (bersifat asam). Mineral ini dipergunakan

untuk bahan pemucat warna untuk minyak.

2.2. Keramik

Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat dari tanah liat/lempung yang mengalami

suatu proses pengerasan dengan pembakaran suhu tinggi. Pengertian keramik yang lebih luas

dan umum adalah “Bahan yang dibakar tinggi” termasuk didalamnya semen, gips, metal dan

lainnya.(Kamus ilmiah)

2.2.1. Pembagian Keramik

Pada prinsipnya keramik dapat dibagi dua bagian yaitu keramik tradisional dan keramik

modern Keramik tradisonal adalah keramik yang terbuat dari bahan alam seperti kaolin,

feldspar, clay dan kwarsa. Yang termasuk keramik ini adalah barang pecah (dinner ware),

keperluan rumah tangga (tile brick) dan untuk industry (refractory). Keramik modern (fine

keramik) adalah keramik yang dibuat dengan oksida – oksida logam atau logam, seperti

oksida. Pengguanannya sebagai elemen pemanas semikonduktor, komponen turbin.

(Joeliningsih, 2004)

2.2.3. Sifat-Sifat Keramik

Sifat –sifat keramik dapat dilihat dibawah ini

1. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

2. Tahan terhadap korosi.

3. Dapat bersidat magnetic dan non magnetic.

4. Keras, dan kuat.

5. Rapuh.

6. Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan

superkonduktor.

2.3. Karakteristik Bahan

2.3.1. Sifat Fisis

2.3.1.1. Penyusutan

Penyusutan terjadi akibat menurunnya porositas dimana keporian terisi oleh bahan-bahan

yang mudah melebur. Penyusutan suatu produk sangat erat kaitannya dengan proses

pembuatan bahan tersebut.

Temperatur pembakaran sangat berpengaruh terhadap penyusutan. Semakin tingi temperatur

pemabakaran yang diberikan terhadap bahan maka keporian akan semakin tertutupi oleh

bahan yang mudah melebur sehingga terjadi penyusutan yang semakin besar. Besar

Penyusutan keramik normal adalah 30 %. (Kenneth, 1996)

Penyusutan bakar adalah persentase penyusutan diameter sebelum dan sesudah dibakar, dan

secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

%100% xdo

didosusutbakar −= …………………………..……………….(2.1)

Dimana :

d0

d

= diameter sebelum dibakar

i

= diameter sesudah dibakar

2.3.1.2. Porositas

Porositas dalam suatu keramik dinyatakan dalam % rongga atau fraksi volume dari suatu

rongga yang ada dalam bahan tersebut. Porositas sangat dipengaruhi oleh bentuk dan

distribusinya. Porositas dintakan dalam % yang menghubungkan antar volume pori terbuka

terhadap volume benda keseluruhan, secara persamaan dapat dilihat :

%1001(%) xxVk

mmPorositas

air

kk

ρ−

= .................................................(2.2)

Dimana :

mk

m

= massa kering sampel setelah dibakar (gram)

b

V

= massa basah sampel setelah direndam selama 1 x 24 jam (gram)

k

airρ

= volume sampel setelah dibakar

= massa jenis air (gram/cm3

2.3.1.3. Densitas

)

Densitas merupakan pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin tinggi densitas

(massa jenis) suatu benda, maka semakin bessar pula massa setiap volumnya. Densitas rata-

rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumnya. Sebuah benda yang

memiliki densitas lebih tinggi akan memiliku volume yang lebih rendah dari pada benda

bermassa sama yang memiliki densitas lebih rendah. Densitas keramik konvensional adalah

sebesar 3.980 kg/m3

Secara matematis densitas dirumuskan sebagai berkut:

. (Menurut Kenneth, 1996)

𝜌 = 𝑚𝑣

………………………………………………………….(2.3)

Dimana:

𝜌 = densitas ( );/ 3cmgram

m = massa (gram);

v = volume (cm3

)

2.3.2. Sifat Mekanik

Berbagai jenis keramik termasuk semen, bata untuk bangunan, bata tahan api dan

gelas dipergunakan sejak lama sebagai bahan konstruksi bangunan. Bidang penggunaan baru

bagi keramik sebagai bahan konstruksi telah dikembangkan, sebagaimana telah terlihat dalam

studi yang luas mengenai karbida silicon dan nitride silicon sebagai bahan untuk turbin adan

motor yang sangat efisiean. Pada umumnya keramik memiliki sifat-sifat yang baik yaitu :

keras, kuat dan stabil pada temperatur tinggi, tetapi keramik bersifat getas dan mudah padah

seperti halnya porselen, keramik cina ataupun gelas. Dalam bab ini dikemukakan penejelasan

dasar yang diperlukan agar sifat-sifat mekanik dari keramik diketahui lebih baik. (Tata

Surdia,2005). Adapun sifat mekanik bahan keramik dapat ditinjau dari kuat tekan dan

kekerasan dapat dijelaskan sebagai berikut :

2.3.2.1. Kuat Tekan

Besarnya kekuatan tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban maksimum

yang dapat ditahan bahan dengan luas penampang bahan yang dapat mengalami gaya

tersebut. Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan dapat dirumuskan sebagai berikut

:

APfc = …………………………………………………………………………………………………….. (2.4)

Dengan

fc

P = Beban Maksimum (N)

= kuat tekana(Pascal)

A = Luas Permukaan (m2

)

2.3.2.2. Kekerasan

Kekerasan adalah kriteria untuk menyatakan intensitas terhadap suatu bahan terhadap

deformasi yang disebabkan objek lain. Kekerasan adalah salah satu ciri khas bahan keramik

dengan kekerasannya yang sangat tinggi. (Tata Surdia,2005). Besarnya kekerasan keramik

normal/konvensional adalah sebesar 2600 MPa. (Menurut Kenneth, 1996).

Kekerasan dapat juga didefinisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi pada

permukaan, namun pada umumnya terhadap deformasi platis karena pada bahan yang ulet

kekerasan memiliki hubungan yang sejajar dengan kekuatan. Cara pengukuran kekerasn

dapat ditentukan dengan deformasi yang berbeda, yaitu dengan kekerasan Brinnel,

Rocwkwell, Vickers. Pengujian kekerasan dapat dilakukan dengan Harness Vickers. Alat uji

kekerasan menggunakan indektor yang bentuknya berupa bola kecil, piramida, atau titik

indentor berfungsi sebagai pembuat jejak pada logam (sample) dengan pembebanan tertentu,

nilai kekerasan diperoleh setelah diameter jejak diukur.

Kekerasan suatu bahan dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

𝐻𝑣 = 1,8544 𝑃𝐷2

………………………………………………………. (2.5)

Dengan:

Hv = kekerasan Vickers (kgf/mm2

P = beban yang diberikan (kgf)

)

D = panjang rata-rata garis diagonal bekas penekanan (mm)

Secara rinci sifat mekanik dan sifat fisis keramik konvensional dapat dilihat dalam table

berikut ini ;

Tabel.2.3. Sifat fisis dan mekanik keramik konvensional

Sifat Keramik Besar Parameter

Sifat Mekanik • Kekerasan • Kuat Tarik Sifat Fisis • Densitas

• Penyusutan • Titik Leleh

2600 MPa 0.6 GPa

3,980 g/cm

30 % 3

5000 0C

Beberapa kekerasan dari jenis – jenis keramik dapat dilihat pada table berikut :

Table.2.4. Beberapa kekerasan dari jenis – jenis keramik

Jenis Keramik Kekerasan (MPa)

Magnesium Oksida 700

Silikon Oksida 820

Aluminium Oksida 2100

Diamond 8000 (Sumber, Kenneth, 1996)

Sifat – sifat fisik keramik standard ISO

Table.2.5. Sifat – sifat fisik keramik standard ISO

Keramik AluminaTinggi

Standar ISO 6474 Alumina

Kandungan (% berat)

Al2O3 Al> 99,8 2O3> 99,5

Rapatan (gram/cm3

) >3,98 > 3,90

Ukuran butiran (micron)

3-6 < 7

Kekasaran permukaan (micron) 0,02 - Kekerasan (Vickers) 2300 >2000 Kuat tekan (MPa) 4500 - Kuat tekuk (MPa) setelah diuji dengan larutan Ringer

550 400

Modulus Young (GPa) 380 - ( Anton J, Hartono )

2.4 Struktur Kristal

2.4.1 Fasa Kristalin

Dalam konteks ilmu dan rekayasa material ,fasa adalah bagian dari suatu material yang

berbeda dengan bagian bagian lainnya dalam hal struktur atau komposisi . Perhatikan ‘’ es –

air’’ . Meskipun keduanya memiliki komposisi yang sama,air adalah cairan yang fluid

sedangkan es adalah padatan yang kristalin. Batas fasa antara keduanya menunjukkan adanya

diskontiniutas pada strukturnya ; ke duanya merupakan fasa yang berbeda. Demikian pula

halnya,baik garam biasa maupun garam laut ,keduanya mengandung NaCl tetapi keduanya

merupakan fasa yang berbeda diskontiniutas pada batas yang mereka miliki menandakan

adanya perubahan baik dalam hal komposisi maupun struktur. Sekarang perhatikan suatu

kombinasi 50-50 antara air dan alkohol ; keduanya dapat saling melarutkan (soluble) atau

saling tercampur (miscible),sehingga hanya ada satu fasa. Akan tetapi ,suatu campuran 50-50

antara air dan minyak tidak saling tercampur (immiscible) ; pasangan yang disebut

belakangan ini terdiri dari dua fasa yang berbeda dengan diskontiniutas komposional pada

batas fasanya.

2.4.2 Kristal

Pada hakekatnya semua logam ,sebagian besar material keramik ,dan beberapa polimer

tertentu berkristalisasi ketika mereka memadat. Bagi orang awam ,kata Kristal mengandung

makna suatu material yang memiliki permukaan,transparan,bahkan bernilai tinggi. Namum

demikian ,fasa kristalin memiliki satu karakteristik yang lebih mendasar lagi,yang harus kita

telaah jika kita ingin memahami struktur internal dari logam dan material material lainnya.

Kristal mempunyai perioditas sehinnga menghasilkan tatanan rentang-panjang(long-

range order). Maksud nya adalah susunan atomik lokalnya berulangdengan interval yang

teratur jutaan kali dalam ketiga dimensi ruang.

Tatanan yang di jumpai pada Kristal dapat digambarkan sebagian dengan

menggunakan koordinasi-koordinasi atomic yang sketsa nya di perlihat kan pada gambar

2.4.1,dimana setiap ion Na+ hanya memiliki ion –ion Cl- sebagai tetangga terdekat, dan

setiap ion Cl- hanya memiliki ion-ion Na+ sebagai tetangga terdekat , jarak antara tetangga

terdekat pada Naclsudah tetap,dengan kata lain (rNa+ + RCl

-

Meskipun semua hubungan lokal ini penting,yang lebih penting lagi adalah bahwa

salah satu perpanjangan dari koordinasikoordinasi atomik (atau ionik) dalam tiga dimensi ini

menghasilkan periodisitas rentang panjang yang khas. Perpanjangan itu menggambarkan

ekstrapolasi yang tak terbatas. Atom ( atau ion ) dari suatu volumeberukuran kecil yang

disebut sel satuan/unit cell berulang pada interval yang spesifik. Semua sel satuan di dalam

suatu kristal identik . jika kita mendiskripsikan salah satunya,berarti kita telah

mendiskripsikan semuanya. Ini akan mempermudah proses analisis dan deskripsi struktur

internal kita nantinya.

) selalu sama dengan 0,097 nm

ditambah 0,181 nm,atau 0,278 nm, tetangga tetangga dari setiap ion individual selalu

ditemukan pada arah yang identik begitu juga tetangga untuk ion ion lainnya yang serupa.

Gambar 2.4.1 Struktur Kristal Nacl.

2.4.3 Sistem Kristal

Periodisitas tiga dimensi yang merupakan karakteristik kristal , dapat dipahami dengan

menggunakan beberapa geometri yang berbeda . Sel satuan pada gambar 2.4.1 adalah sel

kubik : ke tiga dimensinya sama dan saling tegak lurus sesamanya. Kristal ini di golongkan

kedalam sistem kubik.

Sebelum membahas sistim-sistim Kristal yang lain ,kita harus memilih kerangka

referensi. Sesuai konvensi ,kita menempatkan sumbu x,y,dan z beserta titik asalnya pada

sudut belakang kiri bawah. Sudut sudut aksialnya di beri tanda huruf yunani , alpha (α ),

beta ( β ) , gamma ( γ ). Juga sesuai konvensi ,dimensi dimensi sel satuan nya masing

masing dinamai sebagai a,b,dan c untuk ketiga arah sumbu.

Gambar 2.4.2 Sumbu Kristal

Variasi variasi sudut aksial dan variasi ukuran relatif dari dimensi a ,b, danc akan

menghasilkan tujuh ( dan hanya tujuh ) sistim kristal. Sistim ini di muat dalam Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Sistim Kristal SISTIM SUMBU SUDUT SUMBU

Kubik a=b=c °=== 90γβα

Tetragonal a=b c≠ °=== 90γβα

Ortorhombik a cb ≠≠ °=== 90γβα

Monoklinik a cb ≠≠ γα = =90 β≠

Triklinik a cb ≠≠ °≠≠≠ 90γβα

Heksagonal a=b c≠ °=°== 120;90 γβα

Rombohedral a=b=c °≠== 90γβα

2.4.4. Kisi

Sesuai dengan ringkasan tabel 2.6 , kita dapat membagi ruang menjadi tujuh sistim pengisian

ruang. Sesuai dengan ke tujuh sisti ini terdapat 14 pola titik ,disebut kisi kisi Bravais (

Bravais lattices). Tiga diantara nya adalah sistim kubik sederhana (sc : simple cubik), kubik

pemusat ruang (bcc), dan kubik pemusat sisi (fcc)

Secara abstrak ,kisi mendefenisikan suatu pengulangan titik yang periodik ,yang mana

setiap titik kisi memiliki lingkungan sekitar yang identik dengan lingkungan sekitar dari titik

titik kisi yang lain. Jarak ke titik tetangga ,dan arah atom tetangga selalu berulang. Pada kisi

kisi kubik sederhana ,pengulangan terjadi hanya pada ke tiga arah orthogonal dari sumbu

sumbu kubik tersebut. Pada sisi kubik pemusat ruang, pengulangan juga terjadi di pusat

setiap sel satuan. Pada kisi kubik pemusat sisi ,pengulangan terjadi pada pusat dari setiap

bidang permukaan kubus dan pada sudut sudut kubus (tidak ada pengulangan pada pusat

kubus).

Kita dapat dapat menggantung atom atom ,molekul molekul ,atau kombinasi atom

lain di titik kisi,namun demikian ketika melakukan keadaan tersebut keadaannya akan

semakin kompleks. Akan tetapi ,sel satuannya tetap menyediakan modul struktural untuk fasa

yang bersangkutan.

Gambar 2.4.3 Kisi Ruang. (Ke -14 kisi Bravais)

2.4.5 Struktuk Kubik

2.4.5.1 Logam Kubik Pemusat Ruang (bcc)

Besi berkristalisasi dalam sistim kubik. Pada suhu ruang ,terdapat sebuah atom besi di setiap

sudut dari sel satuan sel tersebut , dan sebuah atom lain di pusat ruang sel satuan. Besi

merupakan jenis logam berstruktur kubik pemusat ruang (bcc) yang paling sering

ditemui,namun bukan satu satu nya. Kromium dan tungsten (wolfram),termasuk logam logam

lain yang juga memiliki struktur logam bcc.

Setiap atom besi di dalam strukrur logam bccini dikelilingi oleh delapan atom besi

terdekat, apakah atom tersebut terletak di sudut ataupun di pusat sel-satuan. Oleh karena itu,

setiap atom memiliki lingkungan sekitar yang sama. Ada dua atom logam dalam setiap sel

stuan bcc. Satu atom terletak di pusat dan delapan oktan(seperdelapan bagian dalam sebuah

lingkaran), terletak pada kedelapan sudut.

Gambar 2.4.4 Struktur Kubik Pemusat Ruang (bcc)

Material dengan struktur logam bcc memiliki kontak atom di sepanjang diagonal

ruang(d.r) dari sel satuan. Jadi kita dapat menulis :

(d.r)logam bcc = 4R = a 3logam bcc

Atau

…………………………….(2.6)

a logam bcc 3 = 4R/ …………………………………………..(2.7)

dimana a adalah konstanta kisi .

Kita dapat mengembangkan konsep mengenai faktor penumpukan(PF, packing

factor)atomic dari suatu logam bcc dengan mengasumsikan atom-atomnya berbuntuk bola

(model bola-keras) dan kemudian menghitung fraksi volume dari sel satuan yang ditempati

oleh atom-atom tersebut:

Faktor penumpukan = atuanvolumesels

volumeatom ……………………….(2.8)

Ada dua atom per sel satuan di dalam suatu logam bcc, dan kita menganggap atom berbentuk

bola, sehingga:

FP = [ ] [ ][ ]3

3

3

3

3/4

3/423/42R

RaR ππ

= = 0,68…………………………(2.9)

2.4.5.2 Logam Kubik Pemusat Sisi (fcc)

Susunan atomik dalam tembaga tidak sama dengan susunan atomic dalam besi, meski

keduanya berstruktur kubik. Selain sebuah di setiap sudut sel satuan tembaga, ada satu atom

lagi di pusat setiap sisi kubus, tetapi tidak ada satu atom pun di pusat kubus.

Struktur kubik pemusatan-sisi (fcc) ini,seperti halnya bcc, meerupakan struktur umum

dari berbagai logam. Aluminium, tembaga, timbale, perak, dan nikel memiliki struktur ini

(begitu pula besi pada suhu tinggi).

Struktur logam fcc memiliki empat atom per sel satuan. Kedelapan oktan sudutnya

jika dijumlah menghasilkan satu atom, dan masing-masing dari keenam pemusatan-sisi

menambahkan setengah atom sehingga jumlah atom totalnya adalah empat atom per sel

satuan . karena atom-atom tersebut salaing bersinggungan di sepanjang diagonal sisi (d.s),

kita dapaat menuliskan:

(d.s)logam fcc = 4R = a 2logam fcc

Atau ,untuk konstanta kisi,

……………………...(2.10)

Alogam fcc 2 = 4R/ …………………………………….(2.11)

Gambar 2.4.5 Struktur kubik Pemusat sisi.

Factor penumpukan untuk suatu logam fcc adalah 0,74,yang lebih besar daripada

factor penumpukan untuk logam bcc yang besarnya 0,68. Perbedaan ini memang dapat

dipahami ,karena setiap atom dalam suatu logam bcc hanya memiliki delapan tetangga saja.

Setiap atom didalam suatu logam fcc memiliki 12 tetangga. Atom pemusat sisi bagian depan

memiliki empat tetangga terdekat,empat tetangga saling bersinggungan pada bagian

belakang,dan empat bagian lainnya berada di depan.

2.5 Struktur Mikro Keramik

Keramik memiliki struktur anorganik dan struktur amorf seperti gelas tapi

kebanyakan keramik memiliki struktur Kristal. Struktur mikro keramik poli kristalin selalu

kompleks dan di bedakan oleh adanya batas butir ( grain boundaries).renik

(pores),ketidaksempurnaan,dan kondisi multi fasa yang membuatnya lebih bervariasi.

Pada daerah batas butir ,energi bertambah sehingga ketidakmurnian cenderung

berkumpul disana. Ketidak murniaan adalah merupakan fase ke dua dan ketiga antara partikel

konstituen kedalam batas butir. Dengan adanya penambahan ketidakmurniaan dan zat adiktif

lainnya,struktur mikro dapat berubah, jika diamati pada batas butrannya maupun pada

porositasnya.

Umumnya keramik dihasilkan dari pembentukan bahan baku dalam bentuk powder

dan melakukan sintering. Keramik yang diperoleh dengan cara ini bersifat

polikristalin,gabungan butiran polikristalin yang halus serta terjadinya batas butir. Kesemua

ini tidak terlepas dari pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat fisis dan

kimianya.(Krista.S.2010).

2.6. Karakterisasi Struktur Kristal Keramik

2.6.1. Diffraksi Sinar-X (X-ray Diffraction)

Fenomena interaksi dan difraksi sudah di kenal pada ilmu optik . standard pengujian di

laboratorium fisika adalah menentukan jarak antara dua gelombang dengan mengetahui

panjang gelombang sinar datang dengan mengukur sudut berkas sinar yang terdifraksi.

Pengujian ini merupakan aplikasi langsung dari pemakaian sinar –x untuk menentukan jarak

antara kristal dan jarak antara atom dalam kristal. Gambar 2.4. berikut ,menunjukkan suatu

berkas sinar x dengan panjang gelombang λ , jatuh pada sudut θ pada sekumpulan bidang

kristal berjarak d . Sinar datang pada sudut θ hanya dapat terlihat jika berkas dari setiap

bidang yang saling berdekatan saling menguatkan.

Oleh sebab itu jarak tambahan satu berkas di hamburkan dari setiap bidang yang

berdekatan ,dan menenpuh jarak sesuai dengan perbedaan kisi yaitu sama dengan panjang

gelombang n λ . Sebagai contoh ,berkas ke dua yang ditunjukkan pada gambar 2.4.harus

menempuh jarak lebih jauh dari berkas pertama sebanyak PO + OQ. Syarat pemantulan

dan saling menguatkan dinyatakan oleh :

n λ = PO + OQ= 2 ON sin θ =2 d sinθ

n λ = 2 d sin θ ……………………………………………………….(2.12)

dengan : n = orde difraksi (bil.bulat)

d = jarak bidang

θ = sudut difraksi

Gambar 2.4. Difraksi Bidang Kristal

Rumus 2-6 ini terkenal dengan hukam Bragg. Arah berkas sinar yang di pantulkan

sepenuhnya oleh geometri kisi ,dimana sebaliknya geometri kisi diatur oleh orentiasi dan

jarak antar bidang – bidang kristal .

Jika untuk suatu Kristal kubus simetri ,diberikan ukuran struktur sel satuan a,sudut

sudut dimana berkas sinar didifraksikan oleh bidang bidang Kristal (hkl) dapat di hitung

dengan mudah melalui rumus jarak antar bidang :

d (hkl) )( 222 lkh

a++

= …………………………………………………..(2.13)

Untuk memastikan bahwa hokum Bragg dapat terpenuhi dan pemantulan dari

berbagai bidang Kristal dapat terjadi ,maka penting t untuk memberikan batas ambang pada

Ө atau λ . Berbagai cara dimana hal tersebut mengawali metode standard difraksi sinar X

yang dinamakan dengan metode Laue,metode perputaran Kristal metode serbuk.

Dalam metode Laue sebuah Kristal tunggal diam di tembak dengan berkas cahaya

radiasi putih. Kemudian ,karena benda uji adalah betul-betul Kristal tunggal ,variable penting

untuk memastikan bahwa hukum bragg dapat dipenuhi untuk semua bidang Kristal ,maka

harus di berikan ambang batas panjang gelombang pada berkas sinar tersebut.

Setiap kelompok bidang Kristal memilih λ yang tepat dari spectrum putih untuk

menghasilkan suatu pantulan Bragg. Radiasi dari sebuah elektroda yang mempunyai nomor

atom tinggi (wolfram) sering digunakan,tetapi semua bentuk radiasi putih dapat digunakan (

C.Kittle,2001).