penentuan distribusi elektron dalam kristal naci …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

10
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sains clan Teknowgi Menuju Era Tinggal Lanclos Bandung, 8- 10 Oktober 1991 PPTN - BATAN PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI DAN CsCI DENGAN SINTESA FOURIER DIFRAKSI SINAR-X Inawati Tanto *, Tatang Mulyana *, Wellem D. Wenur ** * Pusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional ** Jurusan Fisika - Institut Teknologi Bandung ABSTRAK PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAMKRISTALNaCI DAN CsCI DENGAN SINTESA FOURIER DIFRAKSI SINAR-X. Telah dilakukan penentuan distribusi elektron pada sel satuan kristal centrosymmetric NaCI (Fm3m) dan CsCI (Pm3m) dengan sintesa Fourier, berdasarkan data faktor struktur F(hkl) yang diperoleh dari percobaan difraksi sinar-x. Hasil kontur rapat elektron yang diperoleh menunjukkan hasH yang sesuai dengan struktur kristal NaCI dan CsCI yang telah dikenal, yaitu masing- masing kubus pusat muka (face centered cubic-fcc)dan kubus sederhana (simple cubic-sc). ABSTRACT DETERMINATION OF ELECTRON DISTRIBUTION ON NaCI AND CsCI USING FOURIER SYNTHESIS OF X-RAYDIFFRACTION. Electron distributions on unit cell crys- tallite centrosymmetric of NaCI (Fm3m) and CsCI (Pm3m) have been determined using Fourier synthesis of structure factor F(hkl) data. These data were obtained from x-ray diffraction experiment. The resulted electron distribution contours show in accordance with crystal structures of NaCI and CsCI, which have facecentered cubic(fcc) and simple cubic(sc) structures. PENDAHULUAN Representasi rapat elektron dengan deret Fourier dalam difraksi sinar-x diprakarsai oleh vV.HBragg pada tahun 1915 berdasarkan pada sifat keberkalaan yang dimiliki oleh atom- atom di dalam kristal. Metode ini dikenal sebagai sintesaFourier. Gagasan ini kemudian dikem- bangkanoleh Ewald pada tahun 1921,W.Duane, dan A.H Compton pad a tahun 1924. Aplikasi dari perumusan ini pertama kali dikerjakan oleh R.J Havinghurst dan J.A Bearden [1] pada beberapa kristal sederhana, kemudian Hobertson dkk pada sistem kristal organik. Penerapan pada sistem kristal yang lebih kom- pleks baru dapat dilakukan pada tahun 1934 oleh A.L Patterson dkk [2] yaitu sejak dike- mukakannya representasi Fourier bentuk ke- clua yang dapat memecahkan persoalan fasa clari faktor struktur. Representasi Fourier ben- tuk kedua ini kemudian dikenal sebagai fungsi Patterson. Fungsi Patterson ini, bersama-sama dengan metode sintesa Fourier lainnya seperti metode langsung ( Direct Method of Phase De- termination) ditunjang oleh sarana komputasi yang canggih, banyak memberikan kontribusi dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian ini adalah menentukan distribusi elektron dalam sel satuan kristal ber- struktur sederhana dengan metode sintesa Fourier melalui percobaan difraksi sinar-x. Sebagai tahap awal dipilih kristal NaCI dan CsCI karena kristal ini memiliki struktur sederhana dan data pustakanya sudah lengkap. Kristal NaCI/CsCI memiliki tipe sel satuan kubik dengan grup ruang m3m4 dan bersifat centrosymmetric. Representasi Fourier untuk rapat elektron dalam sel satuan dari kristal ini, bentuknya sederhana sehingga perhitungan distribusi elektron terbebas dari masalah fasa. Dengan demikian hasil percobaan dan analisis datanya mudah untuk dievaluasi. Perhitungan rapat elektron ini dilakukan dengan bantuan komputer. Rapat elektron hasil perhitungan ini disajikan dalam bentuk kontur pada bidang sel satuan kristal. TEORI Hamburan oleh sel satuan adalah kom- binasi dari hamburan atom-atom yang menem- pati sel satuan. Besaran yang merepresentasi- kan hamburan oleh sel satuan adalah faktor struktur F(hkl) yang dihitung dengan persa- maan sebagai berikut : IF (hkl) 12- I (1) - K LP j exp ( - 2 B sin2 8/",2 ) 341

Upload: tranhanh

Post on 20-Mar-2019

232 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsclan Teknowgi Menuju Era Tinggal Lanclos

Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCIDAN CsCI DENGAN SINTESA FOURIER DIFRAKSI SINAR-X

Inawati Tanto *, Tatang Mulyana *, Wellem D. Wenur *** Pusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

** Jurusan Fisika - Institut Teknologi Bandung

ABSTRAKPENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAMKRISTALNaCI DAN CsCI DENGAN

SINTESA FOURIER DIFRAKSI SINAR-X. Telah dilakukan penentuan distribusi elektronpada sel satuan kristal centrosymmetric NaCI (Fm3m) dan CsCI (Pm3m) dengan sintesaFourier, berdasarkan data faktor struktur F(hkl) yang diperoleh dari percobaan difraksisinar-x. Hasil kontur rapat elektron yang diperoleh menunjukkan hasH yang sesuai denganstruktur kristal NaCI dan CsCIyang telah dikenal, yaitu masing- masing kubus pusat muka(face centered cubic-fcc)dan kubus sederhana (simple cubic-sc).

ABSTRACTDETERMINATION OF ELECTRON DISTRIBUTION ON NaCI AND CsCI USING

FOURIER SYNTHESIS OF X-RAYDIFFRACTION. Electron distributions on unit cell crys­tallite centrosymmetric of NaCI (Fm3m) and CsCI (Pm3m) have been determined usingFourier synthesis of structure factor F(hkl) data. These data were obtained from x-raydiffraction experiment. The resulted electron distribution contours show in accordance withcrystal structures of NaCI and CsCI, which have facecentered cubic(fcc)and simple cubic(sc)structures.

PENDAHULUAN

Representasi rapat elektron dengan deretFourier dalam difraksi sinar-x diprakarsai olehvV.HBragg pada tahun 1915 berdasarkan padasifat keberkalaan yang dimiliki oleh atom- atomdi dalam kristal. Metode ini dikenal sebagaisintesaFourier. Gagasan ini kemudian dikem­bangkanoleh Ewald pada tahun 1921,W.Duane,dan A.H Compton pad a tahun 1924. Aplikasidari perumusan ini pertama kali dikerjakanoleh R.J Havinghurst dan J.A Bearden [1]padabeberapa kristal sederhana, kemudianHobertson dkk pada sistem kristal organik.Penerapan pada sistem kristal yang lebih kom­pleks baru dapat dilakukan pada tahun 1934oleh A.L Patterson dkk [2] yaitu sejak dike­mukakannya representasi Fourier bentuk ke­clua yang dapat memecahkan persoalan fasaclari faktor struktur. Representasi Fourier ben­tuk kedua ini kemudian dikenal sebagai fungsiPatterson.

Fungsi Patterson ini, bersama-samadengan metode sintesa Fourier lainnya sepertimetode langsung ( Direct Method of Phase De­termination) ditunjang oleh sarana komputasiyang canggih, banyak memberikan kontribusidalam kristalografi dengan sinar x.

Tujuan penelitian ini adalah menentukandistribusi elektron dalam sel satuan kristal ber-

struktur sederhana dengan metode sintesaFourier melalui percobaan difraksi sinar-x.

Sebagai tahap awal dipilih kristal NaCIdan CsCI karena kristal ini memiliki struktursederhana dan data pustakanya sudah lengkap.Kristal NaCI/CsCI memiliki tipe sel satuankubik dengan grup ruang m3m4 dan bersifatcentrosymmetric. Representasi Fourier untukrapat elektron dalam sel satuan dari kristal ini,bentuknya sederhana sehingga perhitungandistribusi elektron terbebas dari masalah fasa.Dengan demikian hasil percobaan dan analisisdatanya mudah untuk dievaluasi.

Perhitungan rapat elektron ini dilakukandengan bantuan komputer. Rapat elektron hasilperhitungan ini disajikan dalam bentuk konturpada bidang sel satuan kristal.

TEORIHamburan oleh sel satuan adalah kom­

binasi dari hamburan atom-atom yang menem­pati sel satuan. Besaran yang merepresentasi­kan hamburan oleh sel satuan adalah faktorstruktur F(hkl) yang dihitung dengan persa­maan sebagai berikut :

IF (hkl) 12- I (1)- K LP j exp ( - 2 B sin2 8/",2 )

341

Page 2: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Reakror Nuklir daJam Penelitian Sainsdan Teklwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 Okrober 1991PPTN-BATAN

00

00

Jadi rapat elektron sepanjang sumbu x.dari ° sampai dengan 1 dengan selang 0,1 ada·lah sebagai berikut :

p [x,(O,I),O] = ( 81Ve )~ ~ ~ IF (hkl) Ih k l

cos 2 Jt hx cos 2 Jt k ( 0,1) 0 (5b)

(5c)

p [x,I,O] = ( 81Ve )~ ~ ~ IF (hkl) Ih k l

o

cos 2 Jt hx

I adalah intensitasLP adalah faktor Lorentz-PolarisasiB adalah faktor suhu Debye-Waller')...adalah panjang gelombang sinar-xj adalah faktor multiplisitasK adalah faktor skala8 adalah sudut Bragg

Faktor skala K dan faktor suhu Debye­Waller B dapat ditentukan dengan :

In (lIIe ) = In K - 2 B ( sin 8/')...)2 (2)

Ie =LP j I Fe (hkl) 12 dan Fe (hkl) adalah faktorstruktur yang diperoleh dari teori.

Ungkapan untuk rapatelektron dapat ditu­liskan sebagai berikut :

00

00

p [x~,z] = ( 81Ve )~ ~ ~ ± IF (hkl) Ih k l

o

p [0,0,0] = ( 81Ve )~ ~ ~ IF (hkl) I (6a)h k l

o

dengan Vc =a3 adalah volume sel satuan dima­na a adalah parameter kisi. Dengan menggu­nakan persamaan (3) di atas dapat ditentu­kan rapat elektron di setiap tempat di dalamsel satuan. Namun demikian perhitungan initidak mudah untuk dilaksanakan karena me­nyangkut permasalahan 3 dimensi.

Prinsip dasar perhitungan dari metode iniadalah menyelesaikan perhitungan 3 dimensimenjadi perhitungan 2 dimensi. Selanjutnyaperhitungan 2 dimensi ini diselesaikan melaluiperhitungan 1 dimensi. Hal ini dilakukan de­ngan membagi-bagi sel satuan atas bidang- bi­dang. Kemudian rapat elektron pada bidang­bidang inilah yang dihitung. Selanjutnya setiapbidang dibagi-bagi atas rusuk-rusuk. Rusuk­rusuk inilah yang dihitung rapat elektronnya.

Ungkapan untuk rapat elektron pada bi­dang [x,y,O]adalah :

00

p [1,0,0] = ( 81Ve ) ~ ~ ~ IF (hkl) I (6c)h k l

o

p [0,(0,1),0] = (81Ve )~ ~ ~ IF (hkl) Ih k l

o

(6b)

00

cos 2 Jt h ( 0,1 )

Rapat elektron dengan arah yang sejajardan sepanjang sumbu y dapat diperoleh de­ngan cara seperti di atas. Secara teoritis, pen­jumlahan terhadap (hkl) dilakukan dari 0sampai 00, namun pada kenyataannya perhi­tungan sintesa Fourier ini tidak dapat dilaku-·kan sampai dengan (hkl)= 00, tetapi hanya ~eba-·nyakjumlah bidang (puncak) yang didapat daripercobaan.

(3)5cos 2 Jt hx cos 2 Jt ky cos 2 Jt lz

00

00

p [x~,O] = ( 81Ve) ~ ~ ~ IF (hkl) Ih k l

o

cos 2 Jt hx cos 2 Jt ky . (4)

Rapat elektron dalam arah yang sejajardengan sumbu x dengan harga y dari ° sampaidengan 1 dengan selang 0,1 adalah sebagaiberikut

p [x,O,O] = ( 81Ve )~ ~ ~ IF (hkl) Ih k l

o

cos 2 Jt hx (5a)

PERCQBAAN DAN ANALISIS DATACuplikan yang digunakan dalam peneliti­

an ini berupa serbuk dari NaCI dan CsCI.Perala tan yang digunakan adalah difraktome­ter sinar-x buatan Szimadzu tipe XD-5A, se­bagai sumber sasaran dipergunakan tembagayang memberikan panjang gelombang sebesar1,5405Angstrom.

Pola difraksi yang diperoleh untuk NaCIdan CsCI diperlihatkaq pada Gambar 1 dan 2.Sedangkan perhitungan faktor struktur untukmasing-masing cuplikan NaCI dan CsCIdiperlihatkan pada Tabell dan 2.

Perhitungan rapat elektron untuk masing ..masing cuplikan N~CI dan CsCI pada bidang[x,y,O]dan [x,y,(0,5)]dengan selang 0,05 diper ..

342

Page 3: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Promedings Seminar Reakwr Nuklir dalarn Penelitian Sainsdun 'Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 Okwber 1991PPTN - BATAN

~I~I1

lua

"'"

Cuplikan : HaCl

{Uot

----- It·

UI

co ,..•

Gambar 1. Pola difraksi NaCI

UI

C~C

,"'","'I

'''''

Cupit ••••n CsCl

:,

Gambar 2. Pola difraksi CsCI

Tabel1. Perhitungan faktor struktur NaCI

L:.J,OI V£...J,~vO.G..L::7J..

22,741210,8232221

26,95

247,36101728,25

86,61935533,13

64,65375136,55

243,80462

I 37,67

243,60898842,03

243,04583645,23

242,8232150,63

122,741694

55,08

62f91 78159,81

243,312890-

G~}.h~~!L~LP r Ie -'1 111113,7018 i32,81 I2 200 .r n~ r ~~ nc

3 2204 3115 2226 4007 3318 4209 42210 51111 44012 600

~3 620

Faktor skala, K = 0,2301Faktor suhu , B = 3,37 .Reliabilitas , R = 0,1865

j Ir r F \ Fe (~.inq/l)I -'~',~-;

5,67 4,43' 4,55 O~0236100,00 25,12 20,80 &,031533,34 15,26 15,7~ 0,0630+,42 2,70 2,40 0,0866

\10,00 13,07 13,30 0,09446,42 14,45 11,60 0,12590,14 1,18 2,25 0,14959,17 9,81 10,20 0,15742,33 5,J9 8,95 9,18890,32 2,07 2J10 0/21~40,83 4,79 7,19 0,25182.08 10,40 6,69 0,28331,74 4,46 6,03 0,3168

343

Page 4: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Jlermtor Nuklir dalwn Penelitian Sains

dan Tekrwlogi Menufu Era Tinggal Landap ,

Tabel 2. Perhitungan faktor struktur CsCI

Bandling, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

342 ~hr:-217 ,100,00389 i 19,64014 128,21952 I 35,71450 j 57,14999 I 17,8~300 ! 16,43

250 I 19,29636 10,71020 17,86953 i 6,Q7489·f 30,36I

178 I 3,54211 4,29

000 I 8,2529, 2,6311. 5,7322 5,0855 0,551.9 8,5

I~!3

456789

.-., ... ------- ---_.-----------_.-. --o (hk1) q j LP :r

100 10.73 6 54,79 407110 15,28 12 25,99 1104

111 18,86 8 11.6,44 136

200 21.89 6 11,79[198210 24,.67 24 9,00 196211 27,22 24 7,19 399

220 31.,86 12 5.05 I 124

221 34,04 24 3,50 I 77310 36,18 24 3,88 172

o 311 38.26 24 i 3,50 551 222 40,33 8 i 3,21 432 320 42,34 24 I 3.01 42.3 321 44,~3 48 I 2;86 2144 400 48,32 6! 2,73! 23

.5 410 50,36 24 2,73 Ii 33

.6 411 52,42 24 ! 2,78 88

.7 331 54,52 24 : 2,87 29

.IS 420 56,68 24 i 3,021 86

.9 421 58,89 48 I 3,21 62:0 332 61,20 24 3,481 93:1 422 66,2624. 4,32 111-.--.- .._-_..__....._---_!__.._-~. __ ..

.---- --------------F

F(sinqj 1)

16,7

33,90,0142,3

54,60,0328,3

28,10,0445,4

44,70,0628,6

24,30,07.39,7

37,40,0936,0

32,70,1225,7

18,40,1329,1

28,60,1522,3

16,00,16I33,9

2~,O0,18

117,414,10,19 .

i 27,722,40,21

126'4

19,80,2414,2

11,20.2519,1

18,00,2610,4

10,00,2814,7

16,1~~,29• ~,3

9,0q.',314,2

1.4,50,3213,9 13,1 0,35

___ .•. __ --0.- ________ .1 .._ .• __• ____ n. __

Faktor skala, K = 0,0001Faktor suhu , B = 1,3367Reliabilitas ,R = 0,1897

Tabel 3. Rapat elektron hasil perhitunganuntuk NaCI pada bidang [x,y,O] dengan selang 0,05

2 ) '=' 1 J

17 13 5 ) 4 4 J J 5 11 15 11 5 ) ) ..: 4

13 9 J 2 2 2 2 2 Jell B J 2 2 2

53111011035301]01

)211000102)2010001

) 2 I 0 0 -1 0 0 0 2 4 2 0 0 0 -1 0 0

1 2 3

2 3

4 2 0 0 -1 -1 -1 9 0 2 4 2 0 0 -1 -1 -1 0 0 '2 .•.

4 2 0 o' 0 -1 001232 1 0' 0 -1 0 0 o 2

3' 2 0 I 0 0 0 1 1 2 ) 2 1 1 0 0 0

53011011135311101

11 8 3 2 2 2 2 2 ) 9 13 9 3 2 2 2 2

1 0 2 3

1 0 ] 5

2 3 a 11

15 11 5 3 3 4 4 3 5 13 17 13 5 3 4 4 3 3 5 11 15

11 8 ) 2 2 2 2 ~, 3 9 13 9 3 2 2 2 2 2 ) 8 11

5 3 0 1 1 0 1 1. 1 3 5 3 1 1 1 0 1

32010001135211000

4 2 0 0 0 -I 0 0 ~ 2 3 2 1 0 0 -1 0

1 0 ) 5

1 0 2 3

o 0 2 "

420 -1 -1,. -1 0 0 2 4 2 0 0 -1 -1 -1 0 0 2 4

3 2 1 0 0 -1 0 ..0 0 2 4 2 0 0 0 -1 0 0 1 2 J

)211000

5311101

1 0 2 3

1 0 ). 5

2 0

) 0

t, 0 0 0 11 1 011

1 2 3

I ) 5

13 9 3 2? 2 2 2) 811 8 3 2 2 222 3 9 13

17 1) 5 3 4 4 3 J 5 11 15 11 5 3 J 4 4

344

351317

Page 5: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar ReMtor Nuklir datum Penelitian Sainsdan Teknologi MenuJu Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 ()ktober 1991PPTN - BATAN

Tabel 4. Rapat elektron hasil perhitungan untuk NaCl pada bidal'6 [x,y,(0,5)] dengan selang 0,05

1 ~ 11

II

1)

17 1J

11

15 11

o

o

o

n -1-1 .•1 -1

o -1o

o

o 0

o -1 0

o -1 -1 -1

o -1 0

o 0

o

1"'1 17 1)

y 1)

o

o

o 0-1

o -1 -1 -1o 0-1

o 0 0

8 11

11 15 11

8 11

o

o -1 0 0

o 0 -1 -1 -1o -1 0 0

o 0

o .0'9 1)

5 1) 17 13 5

U 15

U

o

6

1)

1317

13

o

o

1 .3 5

8 11

5 11 15

'I'abel 5. Rapat elektron hasil perhitungan untuk CsCl pada bidang [x,y,O] dengan selang 0,05

)22 263 135 36 l' 33 '3 3. 32 ., 58 ., 32 3. '3 33 1. 36 1)5 25)

263 211 101 20 6 2' 35 25 22 36 .6 36 2~ 25 35 2' 20 101 211 : ~J

135 101 33-11 -6 15 18 5 1 13 22 13 18 15 .•.6-11. JJ !Ol :J536 20 -11-23-10

~6-10 -2

-8-U 0 7

o -8 -,9,-11 -8

-7 -8 06-10-23 -V 20

-2-10 -633 27 15

n 35 18 o

o

5

12 o

5

6 15 27 ~ '1

18 JS ~J

J4 25 -8 -8 0 5 . 0 -8 -8 25 •..•

)2 22 1-11 -7 o -'-11 22 ;!2

'-7 J6 1:3 0

58 46 22

., 36 U 0

9 12

7

13 19 13

19 2' 19 5

13 19 13

, 12

o 13 36

7 22 46 ~3

o 13 36 ~ 7J2 22 1-11 -7 o o 2 -7-11H 25 -8 -8 0 5 5 o -8 -8 25 "_

.3 35 lQ' C 0

JJ 2' 15 65 .5

5 2 0 ~

7 ,

12 o 6 2'14 -6-10 -2 5 0 -8 -7 \I -7 -8 0 -2-10 -6

3~ 20 -11-23-10 6 • -8-11 0 7 0-11-8 6-10-~3 -11 20 :15

135 101 33-11 -6 15 18 5 13 22 13 18 15 -6-11 33 101 ~!S263 211 101 20 6 27 3S 25 22 36 46 36 22 25 35 2' 20 101 211 ~S~

322 263 135 36 14 JJ 43 H J2 47 58 ., 32 34 43 33 14 36 135 263 ,~2

345

Page 6: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Reaktor Nllklir dalum Penelitian Sainsdan Teknologi Menllju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Tabel 6. Rapat elektron hasil perhitungan untuk CsCl pada bidang [x,y,(0,5)] dengan selang 0,05

58 46 22 7 9 12 7 1 5 19 27 19 5 1 7 12 9 7 22 46 58

46 )5 15 7 10 4 -3 1 15 23 15 1 -3 4 10 7 4 15 35 46

22 ~5 4 -1 ) 5 -2 -9 -4 8 15 8 -4 -9 -2 5 ) -1 4 15 22

4 -1 ~1 2 1 -5-10 -5 7 13 7 -5-10 -5 1.2 -1 -1 4 7

9 7 3 2 2. 0 -4 -6 0 10 15 10 0 -5 -4 0 2 2 3 7 9

12 10 5 1 0 0 -2 -2 2 8 12 8 2 -2 -) 0 0 1 5 10 12

7 4 -2 -5 -4 -2 -2 -3 -1 2 4 2 -1 -~ -2 -2 -4 -5 -2 4 7

-3 -9-10 -6 -2 -3 -5 -3 2 5 2 -3 -5 -3 -2 -6-10 -9 -) 1

5 1 -4 -5 0 2 -1 -3 4 18 25 18 4 -3 -1 2 0 -5 -4 1 5

19 15 8 7 10 8 2 2 18 42 53 42 18 2 2 8 10 7 8 15 19

27 2) 15 13 15 12 4 5 25 53 67 53 25 5 4 12 15 13 15 23 27

19 '·5 8 7 10 8 2 2 18 42 53 42 18 2 2 8 10 7 8 15 19

5 1 ~4 -5 0 2 -1 -3 4 18 25 18 4 -3 -1 2 0 -5 -4 1 5

1 -3 -9-10 -6 -2 -3 -5 -3 ~ 5 2 -3 -5 -3 -2 -6-10 -9 -) 1

7 4 -2 -5 -4 -2 -2 -3 -1 2 4 2 -1 -3 -2 -2 -4 -5 -2 4 7

12 10 5 o 0 -2 -2 2 8 12 8 2 -2 -2 0 0 1 5 10 12

9 1 ) 2 ~ 0 -4 -6 0 10 15 10 0 -6 -4 0 2 2 ) 7 9

7 '-1 -1 2 1 -5-10 -5 7 13 7 -5-10 -5 1 2 -1 -1 4 7

22 :5 4 -1 3 5 -2 -9 -4 8 15 8 -4 -9 -2. ) -1 4 15 22

~6 )'5 15 .J 7 10 4 -) 1 15 23 15 1 -) -4 10 7 4 15 )5 46.9 12 7 1 5 19 27 19 5 1 7 12 9 7 22 46 58

lihatkan pada Tabel 3 sampai dengan Tabel 6.Sebagai visualisasi dari hasil perhitungan rapatelektron dibuat kontur rapat elektron untuk selsatuan NaCl dan CsCl. Dari kontur ini dapat

diperkirakan pola distribusi elektron di dalamsel satuan kristal NaCl dan CsCl. Kontur dibu­at dengan Topo Contouring Program (PaketProgram). Kontur distribusi elektron untuk cup-

Gambar 3. Kontur distribusi elektron NaCl pada bidang [x,y,O]

346

Page 7: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proc£edings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi Menuju Era Tinggal LandaB

, /-/ /,'I' /' , 1./-) - /- / ----

j i!0~J"__/ '/'---"--

IJ~/(H~; 1- '"I) -01­

01() -() t­(! I­t>

oo:-.

oI)

Bandu.ng, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Or ..~~~"-\o ::----, ~-- ",

~l~\'---_U' ~2a~I'1 I 1\.\,). \

llO () 0 ) , I I I I I Il 0 U 0 0 LI L) II () (,1 () 0 n CI 0 0 ooooooooooooon')oooo

Gambar 4. Kontur distribusi elektron NaCl pada 1/4bagian bidang [x,y,(O,5)]

Io()

oUnIJ

Uo()o'J

oooonoooooooooooonI)oIJ

ovI)oI)oo

() 0 0 0 0 (1 f) 0 0 0 0 0 0 0 () 0 0 0 (\ 0 0 0 0 0 G 0 \) 0 0 0 0 0 0 0 \) 0 ~ 0 (, .

Gambar 5. Kontur distribusi elektron CsCl pada 1/4bagian bidang [x,y,(O,5)]

347

Page 8: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalwn Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

~

" (" .

,." ."""():: )

::: ~"o .

" - ./

Bandung, 8 -10 Okwber 19£11PPTN - BATAIV

Gamabr 6. Kontur distribusi elektron CsCI pada 1/4 bagian bidang [x,y,O]

likan NaCI dan CsCI untuk masing- masingbidang [x,y,O]dan [x,y,{O,5)]diperlihatkan padaGambar 3 sampai dengan Gambar 6.

KESIMPULAN

Metode sintesa Fourier merupakan salahsatu metode yang mempunyai kontribusi yangbesar dalam penentuan struktur kristal dengandifraksi sinar-x. Walaupun dengan peralatandan sarana komputasi yang masih sederhana,telah ditunjukkan di sini bahwa dengan metodeini, data percobaan yaitu intensitas dan sudutBragg yang diperoleh dari difraksi sinar-x padacuplikan kristal NaCI dan CsCI dapat mem­berikan informasi tentang distribusi elektron(dalam hal ini kerapatannya) pada sel satuankristal tersebut.

Kontur rapat elektron yang diperoleh me­nunjukkan hasil yang sesuai dengan strukturkristal NaCI dan CsCI yang telah dikenal yaitumasing-masing kubus pusat muka (face cen­tered cubic-fcc) dan kubus sederhana (simplecubic-sc).

Untuk menentukan distribusi elektron de­

ngan sintesa Fourier difraksi sinar-x, diperlu­kan data faktor struktur IF(hkl) I dan fasanyaqJ(hkl). Untuk kristal yang bersifat centrosym­metric, fasa ¢J(hkl) dapat dieliminasi, sedangkan

faktor struktur IF(hkl) I dapat diperoleh daribesaran percobaan yaitu intensitas berkas yangterdifraksi dan sudut Bragg.

Cara yang dilakukan di sini, pada dasar­nya dapat diterapkan pada beberapa kristallainyang centrosymmetric dengan grup ruang m3m.Pada kristal-kristal yang strukturnya sederha­na ini, penggunaan fungsi Patterson tidak perludilakukan karena bentuk representasi rapatelektronnya dapat dikatakan terbebas dari per­soalan fasa.

Dari hasil percobaan telah dilakukan per­hitungan faktor struktur IF(hkl) I dengan relia­bilitas R di antara 16% dan 18%, sedangkankriteria percobaan memberikan batas mak:3i­mum sebesar 5%. Hasil ini belum memadai ee­bab pengaruhnya terhadap rapat elektron ma­sih cukup besar. Beberapa sumber kesalahanadalah :- Pengukuran intensitas dan sudut Bragg ti­

dak dapat dilakukan berulang kali sedemi­kian rupa sehingga konfigurasi instrumendan preparasi cuplikan memberikan hasilyang optimal.

- Pengaruh impuritas dari cuplikan (tidak di­gunakan kristal dengan kadar kemurnianyang tinggi karena tidak tersedia di pasar­an).

- Pengaruh cacat kristal dan faktor ketelitianalat tidak diperhitungkan.

348

Page 9: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian

Proceedings Seminar Reaktvr Nuklir daJam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 Oktvber 1991PPTN - BAT AN

DAFTAR PUSTAKA

1. R.J.Harvinghurst and J.A. Bearden, Phys. Rev. 29 (1927) 1.

2. A.L.Patterson, Phys. Rev. 46 (1934) 372.

3. International Tables for X-Ray Crystallography, Kynoch Press, England (1968).

4. D.W.J. Cruickshank, Fourier Synthesis and Structure Factors, Section 6 (1972).

DISKUSI

Gunanjar:PEmentuan ini sangat penting dalam membantu kontrol kualitas seperti di PEBN tentang ke­murnian bahan bakar Uranium Silisida yang mempunyai banyak fasa. Kita mengharapkanbahan bakar U-silisida murni yang hanya terdiri dari 1 fasa U3Si2. Mohon hal ini bisa dikem­bangkan ke arah tersebut. Terimakasih.lnawati Tanto:Fasa di sini maksudnya adalah besaran sudut. Fasa ada kaitannya dengan faktor struktur, yangmerupakan bil.angan kompleks.F = IF(hkl) Ii'1', q:>adalah fasa.

Engkir Sukirman:Apakah kira-kira metode ini dapat diterapkan untuk bahan yang sarna sekali belum diketahui.Inawati Tanto:Dapat, kesulitan untuk struktur yang rumit ialah menghitung faktor fasanya yang membutuh­kan perhitungan yang rumit.

:Margono:Apakah ada metode lain yang bisa menemukan struktur kristal, karena percobaan ini nampak­nya belum menjawab persoalan dan R didapat terlalujauh menyimpang.Inawati Tanto:lV1etodelain belum ada. R terlalu jauh menyimpang karena impuritas cuplikannya dan pengu­kuran hanya dilakukan satu kali.

349

Page 10: PENENTUAN DISTRIBUSI ELEKTRON DALAM KRISTAL NaCI …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · dalam kristalografi dengan sinar x. Tujuan penelitian