kristalografi dan mineralogi (teknik geologi 2015)

Download Kristalografi Dan Mineralogi (TEKNIK GEOLOGI 2015)

Post on 08-Dec-2015

32 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

KRISTALoGRAFI DAN MINERALOGIA. KristalografiKristalografi merupakan disiplin ilmu geologi yang mempelajari bentuk luar Kristal, sifat-sifat dan penggambarannya. Suatu kristal dapat didefenisikan sebagai padatan yang secara esensial mempunyai pola difraksi tertentu. Jadi, suatu kristal adalah suatu padatan dengan susunan atom yang berulang secara tiga dimensional yang dapat mendifraksi sinar X. Kristal secara sederhana dapat didefenisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur. Keteraturannya tercermin dalam permukaan Kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu atau kristal adalah benda padat homogen, berbentuk polihedral (banyak bidang) teratur, dibatasi bidang permukaan yang licin sebagai expresi struktur di dalamnya.Bidang-bidang datar ini disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut antara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan besarnya selalu tetap pada suatu kristal. Bidang muka kristal itu baik letak maupun arahnya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal. Dalam sebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menembus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai parameter. Sifat Geometri, memberikan pengertian letak, panjang dan jumlah sumbu kristal yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan jumlah serta bentuk luar yang membatasinya.  Perkembangan dan pertumbuhan penampakkan luar, bahwa disamping mempelajari bentuk-bentuk dasar yaitu suatu bidang pada situasi permukaan, juga mempelajari kombinasi antara satu bentuk kristal dengan bentuk kristal lainnya yang masih dalam satu sistem kristalografi, ataupun dalam arti kembaran dari kristal yang terbentuk kemudian. Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu-sumbu kristal juga menghitung parameter dan parameter rasio. Sifat fisis kristal, sangat tergantung pada struktur (susunan atom-atomnya). Besar kecilnya kristal tidak mempengaruhi, yang penting bentuk dibatasi oleh bidang-bidang kristal: sehingga akan dikenal 2 zat yaitu kristalin dan non kristalin.1. Proses Pembentukan Kristal (Kristalisasi)Kristalisasi adalah proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan magma, perubahan dari fase cair ke fase padat. Mekanisme kristalisasi terjadi melalui dua tahap yaitu:a) Tahap Pembentukan IntiDalam keadaan cair (temperatur relatif tinggi dan ada cukup energi), atom-atom tidak memiliki susunan teratur tertentu, selalu mudah bergerak. Setelah temperatur mulai turun, energi atom semakin rendah dan makin sulit bergerak, serta mulai mengatur kedudukan relatifnya terhadap atom lain, mulai membentuk inti kristal dan lattice. Dengan semakin turunnya temperatur, semakin banyak atom yang bergabung dengan inti yang sudah ada atau membentuk inti baru. Setiap inti akan tumbuh menarik atom-atom lain dari cairan atau dari inti yang tidak sempat tumbuh untuk mengisi tempat kosong pada lattice yang akan terbentuk.b) Tahap Pembentukan ButirSetelah proses ini selesai kristal-kristal ini bergabung dan membeku dan mempunyai banyak jenis kristal yang disebut polikrastralin sedangkan kristal dalam logam yang telah membeku disebut butir dan permukaan singgung kristal-kristal tersebut disebut batas butir. Pada umumnya pertumbuhan kristal tidak merata yang artinya pertumbuhan dalam arah tertentu lebih cepat.Pada batas butir selalu dapat distorsi baik karena pengaruhnya tegangan permukaan maupun akibat dari interaksi dengan atom-atom dan kristal tetangganya batas butir. Merupakan daerah yang penuh dengan dislokasi karenanya ia merupakan daerah yang penuh dislokasi karenanya. Daerah yang penuh dan tegangan besar butir pada logam tergantung dari laju pendinginan dan pada proses pengerjaan panas atau pengerjaan dingin sewaktu logam tersebut dibentuk bahan dengan butir-butir yang besar kasar lebih mudah pemesinannya lebih mudah dikeraskan melalui permukaan panas dan memiliki day

TRANSCRIPT

Teknik Geologi (Angkatan 2015) MASSIVEFAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIANGEOVENGERS

KRISTALoGRAFI DAN MINERALOGIA. KristalografiKristalografi merupakan disiplin ilmu geologi yang mempelajari bentuk luar Kristal, sifat-sifat dan penggambarannya. Suatu kristal dapat didefenisikan sebagai padatan yang secara esensial mempunyai pola difraksi tertentu. Jadi, suatu kristal adalah suatu padatan dengan susunan atom yang berulang secara tiga dimensional yang dapat mendifraksi sinar X. Kristal secara sederhana dapat didefenisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur. Keteraturannya tercermin dalam permukaan Kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu atau kristal adalah benda padat homogen, berbentuk polihedral (banyak bidang) teratur, dibatasi bidang permukaan yang licin sebagai expresi struktur di dalamnya.Bidang-bidang datar ini disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut antara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan besarnya selalu tetap pada suatu kristal. Bidang muka kristal itu baik letak maupun arahnya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal. Dalam sebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menembus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai parameter. Sifat Geometri, memberikan pengertian letak, panjang dan jumlah sumbu kristal yang menyusun suatu bentuk kristal tertentu dan jumlah serta bentuk luar yang membatasinya. Perkembangan dan pertumbuhan penampakkan luar, bahwa disamping mempelajari bentuk-bentuk dasar yaitu suatu bidang pada situasi permukaan, juga mempelajari kombinasi antara satu bentuk kristal dengan bentuk kristal lainnya yang masih dalam satu sistem kristalografi, ataupun dalam arti kembaran dari kristal yang terbentuk kemudian. Struktur dalam, membicarakan susunan dan jumlah sumbu-sumbu kristal juga menghitung parameter dan parameter rasio. Sifat fisis kristal, sangat tergantung pada struktur (susunan atom-atomnya). Besar kecilnya kristal tidak mempengaruhi, yang penting bentuk dibatasi oleh bidang-bidang kristal: sehingga akan dikenal 2 zat yaitu kristalin dan non kristalin.1. Proses Pembentukan Kristal (Kristalisasi)Kristalisasi adalah proses pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan magma, perubahan dari fase cair ke fase padat. Mekanisme kristalisasi terjadi melalui dua tahap yaitu:a) Tahap Pembentukan IntiDalam keadaan cair (temperatur relatif tinggi dan ada cukup energi), atom-atom tidak memiliki susunan teratur tertentu, selalu mudah bergerak. Setelah temperatur mulai turun, energi atom semakin rendah dan makin sulit bergerak, serta mulai mengatur kedudukan relatifnya terhadap atom lain, mulai membentuk inti kristal dan lattice. Dengan semakin turunnya temperatur, semakin banyak atom yang bergabung dengan inti yang sudah ada atau membentuk inti baru. Setiap inti akan tumbuh menarik atom-atom lain dari cairan atau dari inti yang tidak sempat tumbuh untuk mengisi tempat kosong pada lattice yang akan terbentuk.b) Tahap Pembentukan ButirSetelah proses ini selesai kristal-kristal ini bergabung dan membeku dan mempunyai banyak jenis kristal yang disebut polikrastralin sedangkan kristal dalam logam yang telah membeku disebut butir dan permukaan singgung kristal-kristal tersebut disebut batas butir. Pada umumnya pertumbuhan kristal tidak merata yang artinya pertumbuhan dalam arah tertentu lebih cepat.Pada batas butir selalu dapat distorsi baik karena pengaruhnya tegangan permukaan maupun akibat dari interaksi dengan atom-atom dan kristal tetangganya batas butir. Merupakan daerah yang penuh dengan dislokasi karenanya ia merupakan daerah yang penuh dislokasi karenanya. Daerah yang penuh dan tegangan besar butir pada logam tergantung dari laju pendinginan dan pada proses pengerjaan panas atau pengerjaan dingin sewaktu logam tersebut dibentuk bahan dengan butir-butir yang besar kasar lebih mudah pemesinannya lebih mudah dikeraskan melalui permukaan panas dan memiliki daya hantar panas dan listrik yang lebih baik sedangkan bahan berbutir halus tidak mudah retak sewaktu didinginkan secara tiba-tiba.2. Penggolongan KristalSuatu kristal dapat digolongkan berdasarkan susunan partikelnya dan dapat pula berdasarkan jenis partikel penyusunnya atau interaksi yang menggabungkan partikel tersebut. a) Kristal LogamKristal dengan kisi yang terdiri atas atom logam yang terikat melalui ikatan logam. Atom logam merupakan atom yang memiliki energi ionisasi kecil sehingga elektron valensinya mudah lepas dan menyebabkan atom membentuk kation. Bila dua atom logam saling mendekat, maka akan terjadi tumpah tindih antara orbital-orbitalnya sehingga membentuk suatu orbital molekul. Semakin banyak atom logam yang saling berinteraksi, maka akan semakin banyak terjadi tumpang tindih orbital sehingga membentuk suatu orbital molekul baru. Terjadinya tumpang tindih orbital yang berulang-ulang menyebabkan elektron-elektron pada kulit terluar setiap atom dipengaruhi oleh atom lain sehingga dapat bergerak bebas di dalam kisi.Salah satu sifat kristal logam adalah dapat ditempa. Sifat ini diperoleh dari ikatan logam yang membentuknya. Dalam ikatan logam, terjadi interaksi antara atom/ion dengan elektron bebas di sekitarnya sehingga dapat membuat logam mempertahankan strukturnya bila diberikan suatu gaya yang kuat.b) Kristal IonikKristal ionik terbentuk karena adanya gaya tarik antara ion bermuatan positif dan negatif. Umumnya, kristal ionik memiliki titik leleh tinggi dan hantaran listrik yang rendah. Contoh dari kristal ionik adalah NaCl. Kristal ionik tidak memiliki arah khusus seperti kristal kovalen sehingga pada kristal NaCl misalnya, ion natrium akan berinteraksi dengan semua ion klorida dengan intensitas interaksi yang beragam dan ion klorida akan berinteraksi dengan seluruh ion natriumnya.c) Kristal KovalenAtom-atom penyusun kristal kovalen secara berulang terikat melalui suatu ikatan kovalen membentuk suatu kristal dengan struktur yang mirip dengan polimer atau molekul raksasa. Contoh kristal kovalen adalah intan dan silikon dioksida (SiO2) atau kuarsa. Intan memiliki sifat kekerasan yang berasal dari terbentuknya ikatan kovalen orbital atom karbon hibrida sp3.d) Kristal MolekularPada umumnya, kristal terbentuk dari sutau jenis ikatan kimia antara atom atau ion. Namun, pada kasus kristal molekular, kristal terbentuk tanpa bantuan ikatan, tetapi melalui interaksi lemah antara molekulnya. Salah satu contoh dari kristal molekular adalah kristal iodin.

Tabel 1. Contoh kristal berdasarkan susunan partikel, jenis partikel penyusun dan interaksi yang menggabungkan partikelnya.

Kristal LogamKristal IonikKristal KovalenKristal Molekular

LiCaAlFeNaClLiFAgClZnC (intan)SiSiO2ArXeClCO2

3. Kimia KristalKristal merupakan susunan kimia antara dua atom akan terbentuk bilamana terjadi penurunan suatu energi potensial dari sistem ion atau molekul yang akan dihasilkan dengan penyusunan ulang elektron pada tingkat yang lebih rendah. Kristalografi dapat diartikan sebagai cabang dari ilmu geologi, kimia, fisika yang mempelajari bentuk luar kristal serta cara penggambarannya. Komposisi kimia suatu mineral merupakan hal yang sangat mendasar, beberapa sifat-sifat mineral/kristal tergantung kepadanya. Sifat-sifat mineral/kristal tidak hanya tergantung kepada komposisi tetapi juga kepada susunan meruang dari atom-atom penyusun dan ikatan antar atom-atom penyusun kristal/mineral.a) Komposisi Kimia Kerak BumiBumi dibagi menjadi atas 3 bagian yaitu: 1) Kerak; 2) Mantel dan 3) Inti Bumi. ketebalan kerak bumi di bawah kerak benua sekitar 36 km dan di bawah kerak samudra berkisar antara 10 sampai 13 km. Batas antara kerak dengan mantel dikenal dengan Mohorovicic discontinuity. Sejak penemuan sinar X, penyelidikan kristalografi sinar X telah mengembangkan pengertian kita tentang hubungan antara kimia dan struktur. Tujuannya adalah: Untuk mengetahui hubungan antara susunan atom dan komposisi kimia dari suatu jenis kristal. Dalam bidang geokimia tujuan mempelajari kimia kristal adalah untuk memprediksi struktur kristal dari komposisi kimia dengan diberikan temperatur dan tekanan.b) Daya Ikat dalam KristalDaya yang mengikat atom (atau ion, atau grup ion) dari zat pada kristalin adalah bersifat listrik di alam. Tipe dan intensitasnya sangat berkaitan dengan sifat-sifat fisik dan kimia dari mineral. Kekerasan, belahan, daya lebur, kelistrikan dan konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal berhubungan secara langsung terhadap daya ikat. Secara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik leleh yang lebih tinggi dan koe_sien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen, logam dan van der Waals.4. Identifikasi KristalUntuk dapat mengelompokan kristal kedalam tujuh sistem serta 32 kelas, maka perlu mengetahui cara-cara penentuan dari sistem dan kelas kristal. Langkah-langkah dalam penentuan sistem kristal adalah sebagai berikut:a) Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan. Perkiraan letak sumbu-sumbu simetri utama dengan mengingat bahwa sumbu vertikal c adalah sumbu yang terpendek atau terpanjang, kecuali sistem cubic. Tentukan konstanta Kristalografi, meliputi : besar sudut antara sumbu dan Axial Rationya. Kelompokan kristal tersebut kedalam sistemnya berdasarkan konstanta Kristalografinya.b) Langkah dalam penentuan kelas kristal adalah : Ambil sampel kristal yang akan di diskripsikan Tentukan sistem kristalnya. Tentukan unsur-unsur simetrinya, meliputi : sumbu-sumbu simetri berikut nilai sumbunya dan bidang simetrinya serta pusat simetrinya.Tentukan kelas kristalnya berdasarkan pada ciri-ciri pemilikan simetri di atas, dengan cara menyusun.5. Unsur-Unsur Simetria) Pusat Simetri - Titik Simetri Titik yang terletak persis di tengah-tengah kristal dan semua sumbu berkumpul/bertemu pada 1 titik. Suatu kristal dikatakan memp