“ARAH DAN BIDANG KRISTAL”Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Bahan

Disusun Oleh :

M. Dicky Yusuf Z. (2411100084)Hendra Irawan (2411100089)I Kadek Yamuna G.P. (2411100094)Damas Panji H. (2411100098)

DEPARTEMEN TEKNIK FISIKAINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA2013

ABSTRAK

Dalam mempelajari Fisika bahan kita harus mengetahui dan mempelajari tentang kristal, kristal adalah atom-atom atau ion-ion ataupun molekul-molekul yang tersusun secara berulang dan memiliki keteraturan jarak dalam ruang 3 dimensi. Struktur antara kristal yang satu dengan yang lain memiliki perbedaan dalam kerapatannya. Secara umum biasanya struktur kristal yang sederhana dapat diwakilkan oleh kebanyakan bahan logam, sedangkan struktur yang kompleks biasanya diwakilkan oleh bahan-bahan polimer, keramik, dan lain-lain.

Setelah kita memahami arah dan bidang kristal, kita bisa mempelajari tentang kerapatan kristal. Kerapatan kristal dibagi menjadi 3 jenis yakni kerapatan kristal volume, kerapatan kristal bidang, dan kerapatan kristal garis. Kerapatan-kerapatan ini ditentukan berdasarkan letak dimana kita akan meninjau kristal tersebut. Sehingga kita harus tahu arah dan bidang kristal tersbut.

Kata kunci: Kristal, Kerapatan kristal

2

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Kerapatan kristal planar.......................................................................................6Gambar 2. Kerapatan kristal linier.........................................................................................7

3

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangTeknologi bahan yang selalu berkembang, terus menerus menghasilkan bahan-

bahan yang semakin memiliki ketahanan yang kuat dan akurasi yang tinggi. Untuk mengetahui suatu struktur tahanan dari suatu bahan kita perlu meninjau terlebih dahulu mengenai nilai kerapatan kristal. Nilai kerapatan kristal inilah yang bisa menentukkan berbagai proses dalam membuat zat tertentu.

Setelah memahami arah dan bidang kristal, maka kita bisa menggunakan pengetahuan tersebut untuk menentukan nilai kerapatan suatu kristal. Nilai kerapatan ini bisa diketahui dengan berdasarkan letak kristal tersebut dan biasanya letak tersebut ditinaju dari garis, volume atau bidangnya.

1.2. Rumusan MasalahRumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :

a) Bagaimana cara menentukan kerapatan pada suatu kristal ?b) Apa saja jenis-jenis kerapatan pada kristal?

1.3. Tujuan PenulisanTujuan ditulisnya makalh ini adalah untuk :

a) Mengetahui dan memahami tentang kerapatan pada kristalb) Mengetahui dan memahami tentang jenis-jenis kerapatan pada kristal

1.4. Manfaat PenulisanManfaat ditulisnya makalah ini adalah agar dapat dijadikan referensi bagi para

pelajar, siswa, mahasiswa maupun yang lainnya untuk memahami dan mengerti tentang kerapatan pada suatu kristal.

1.5. Sistematika PenulisanPenyusunan makalah kerapatan kristal ini terdiri dari tiga bab. Bab pertama

membahas tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, dan tujuan dari penulisan dan manfaat penulisan . Bab kedua berisi tentang pembahasan tentang arah dan bidang kristal. Bab tiga adalah bab terakhir yang berisi tentang kesimpulan dari penulisan makalah.

4

BAB IIPEMBAHASAN

2.1. Kerapatan kristal

Kristal memiliki nilai kerapatan atau kepadatan 3 macam, yaitu : kerapatan volume , bidang , dan garis.

2.1.1. kerapatan atau kepadatan Kristal dalam volume

Rumus umum dari kerapatn ini yakni v , sebagai contoh :

1. Sebuah tembaga yang memiliki bentuk Kristal FCC dengan jari – jari atom sebesar

0.1278 nm dan berat atom sebesar 63.54 g/mol. Untuk Kristal FCC , a = 4R

dimana a merupakan sisi kubus Kristal dan R merupakan jari – jari atom tembaga .

. Pada Kristal FCC terdapat 4 atom penyusunnya

yang mana masing – masing atom memiliki massa sebesar (63.54 g/mol)/(6.02 x 1023 atom / mol). Jadi massa m dari tembaga dalam menyusun 1 kristal FCC adalah

. Volume V dari tembaga pada

kubus Kristal , Sehingga kerapatan atau

kepadatan Kristal tembaga adalah

2.1.2. kerapatan atau kepadatan Kristal dalam bidang atau planar,

kerapatan planar (PD) diambil dari jumlah atom per satuan luas yang berpusat

pada bidang kristalografi tertentu, atau :

Satuan dari kerapatan planar bergantung pada luas (m-2)

Gambar 1. Kerapatan kristal planar

Sebagai contoh, terdapat sebuah kristal FCC dan bidang (110) seperti pada gambar.

Walaupun ada 6 atom yang berada pada bidang ini tetapi hanya seperempat dari setiap

atom A,C,D,F dan setengah dari atom B, dan E yang dihitung, sehingga total atom pada

bidang hanya 2 atom. Selanjutnya luas dari persegi panjang sama dengan perkalian dari

panjang dan lebarnya. Dari gambara kita bisa lihat bahwa panjang dari persegi adalah 4R

dan lebar dari persegi panjang adalah , sehingga luas dari persegi adalah

, dan kerapatan palanar dihitung sebagai :

Kerapatan linear dan planar sangatlah penting, hal ini digunkan dalam perhitungan

proses “slip”, mekanisme adalah dengan perubahan bentuk plastik dari logam, “slip”

adalah suatu proses yang pembentukan krisstal dengan cara Perubahan lokasi dari metallic

material oleh pergerakan dari luar sepanjang Kristal.

sebagai contoh :

2. Sebuah besi yang memiliki bentuk Kristal BCC dengan panjang sisi kubusnya adalah 0.287 nm.

6

1 atom di pusat kubus + 4 x ¼ atom pada keempat sisi pada gambar yang diarsir = 2 atom ,

luasan yang diarsir adalah , sehingga kerapatan atau kepadatan planar

suatu atom besi adalah

2.1.1. kerapatan atau kepadatan Kristal dalam garis linier

Kerapatan linear didefinisikan sebagai jumlah atom per unit panjang yang pusatnya

berada di vektor arah untuk arah kristalografi yang spesifik,

Gambar 1. Kerapatan kristal linier

Satuan dari kerapatan linear (LD) adalah fungsi panjang (m -1), sebagai contoh, mari

kita hitung kerapatan linear dari arah [110] untuk struktur kristal FCC. Sebuah unit sel

FCC dan arah [110] (lihat gambar). Terlihat di gambar “b” ada lima buah atom yang

berada di bidang bawah kristal, garis [110] ditunjukkan oleh gambar dari pusat atom X,

melewati atom Y, dan akhirnya ke pusat atom Z. Mari kita perhatikan jumlah atom pada

gambar, terdapat 1 buah atom penuh dan 4 buah atom ukuran asli, dengan demikian

7

a

jumlah atom total adalah 2 atom penuh sehingga dari persamaan di atas kerapatan linear

dari kristal FCC adalah :

Dari keterangan diatas, diambil rumus: ,

sebagai contoh :

3. Sebuah tembaga yang memiliki bentuk Kristal FCC terdapat suatu garis yang menunjukkan arah Kristal [110] dalam atom per millimeter dengan panjang sisi kubus sebesar 0.361 nm.

[110]

Panjang diagonal sisinya adalah banyaknya atom pada garis arah Kristal tersebut

adalah ½ +1 + ½ = 2 atom , sehingga kerapatan atau kepadatan liniernya adalah

8

BAB IIIKESIMPULAN

Kristal memiliki nilai kerapatan atau kepadatan 3 macam, yaitu : kerapatan volume , bidang , dan garis. Kerapatan merupakan nilai jumlah atom pada suatu bidang atau garis ataupun volume pada kristal tertentu dibagi dengan nilai bidangnya atau nilai garis ataupun nilai volumenya sendiri. Slip adalah suatu proses yang pembentukan krisstal dengan cara Perubahan lokasi dari metallic material oleh pergerakan dari luar sepanjang Kristal.

9

DAFTAR PUSTAKA

Callister, William D, dkk , “Material science and Engineering an introduction” , edisi kedelapan , Wiley , Utah, USA : 2010.

10