sifat fisik mineral sifat optik refleksi-refraksi dan kilap

Sifat Optik – Refleksi-Refraksi dan Kilap

Kristal, Mineral, dan Batuan

Arie Naftali Hawu Hede, S.T., M.T., Ph.D.

Sifat Fisik Mineral

01


KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi -Teknik Pertambangan - FTTM ITB

Sifat Optik Mineral

Sifat optis dari mineral ditentukan oleh interaksi mineral dengan cahaya

02

Sifat optik mineral meliputi refleksi & refraksi, kilap (luster), warna (color), dan gores (streak), dan luminescence.

Suatu sinar yang dipantulkan selalu mengikuti hukum pemantulan berikutini, sudut pantul r’ sama dengan sudut datang i dan kedua sinar tersebutterletak dalam satu bidang.

Hukum pembiasan (law of refraction) atau hukum Snellius

Sin i⎯⎯ = nSin r

n = indeks bias

Refleksi & refraksi

Vn = ⎯

v

kecepatan cahaya di udara (V) dan kecepatan cahaya di dalam benda (v)

Contoh: Kecepatan cahaya di udara adalah 300.000 km/detik dan kecepatancahaya di dalam suatu benda adalah 200.000 km/detik, makaindeks bias n = 1,5 (pada umumnya benda padat mempunyaiindeks bias antara 1,4 dan 2,0).

dengan

Sifat Optik Mineral – Refleksi dan Refraksi

Hubungan specific gravity (SG) dengan indeks bias (n)

dimana K adalah konstanta yang tergantung dari komposisi mineral termaksud.n -1⎯⎯ = KSG

Mineral isotrop = mineral yang mempunyai kecepatan rambat cahaya yang sama besar ke semua arah. Bersistemkristal isometrik dan zat yang nir-kristalin (non kristalin)

Suatu sinar yang merambat pada zat anisotrop akan terurai menjadi dua sinar yangarah rambat nya saling tegak lurus satu sama lain, dengan kecepatan rambat yangtidak sama (sesuai dengan besarnya indeks bias). Perbedaan/selisih indeks biastersebut dikenal dengan birefringence (refraksi ganda).

Pada kalsit perbedaan indeks bias cukup besar (0,172),sehingga bila kita mengamati suatu titik melalui bagianbelahannya akan tampak menjadi dua titik.

Mineral anisotrop = mineral yang mempunyai kecepatan cahaya bervariasi menurut arah getar di dalamkristalnya secara optik

03

Sifat Optik Mineral – Refleksi dan Refraksi

isotrop

n

n

n

Indikatriks optis yaitu bentuk geometri imaginer yang dibentuk oleh sumbu-sumbu indeks bias yang panjangnyaproporsional dengan dengan harga indeks biasnya pada arah tersebut.

Memiliki dua harga indeks bias yang berbeda , yaitu pada arah sumbu c (ne / ) dan pada arahsumbu a & b (no / )

Indikatriksnya akan berbentuk elipsoida putaran

Indikatriksnya berbentuk bola

Jika ne > no disebut uniaxial +

Jika ne < no disebut uniaxial -

Indikatriks berbentuk elipsoida bersumbu tiga(ellipsoida triaxial ) →, karena memiliki tigaharga indeks bias yang berbeda , yaitu: nx, ny, dan nz. Kristal orthorombik, monoklin, dan triklin disebut kristal biaxial (memiliki 2 sumbu optis).

Isometrik dan min. non-kristalin

Tetragonal dan heksagonal

Ortorombik, monoklin, dan triklin

04

Sifat Optik Mineral - Kilap

Kilap merupakan sifat optik mineral yang berhubungan dengan refleksi dan refraksi cahaya pada permukaan mineralakibat adanya perbedaan indeks bias udara dengan mineral tersebut.

Kilap dihasilkan oleh cahaya yang dipantulkan oleh permukaan mineral.

Jenis-jenis kilap

Kilap LOGAM (metallic luster) → n>3

Kilap SUB-LOGAM (sub-metallic luster) → n = 2,6-3

Kilap intan (adamantine luster) → n = 1,9-2,6

Kilap kaca (vitreous luster) → n = 1,3-1,9

Kilap lilin (greasy, waxy, silky, pearly luster)

(Berhubungan dengan perbedaan sifat permukaan bidang refleksi)

Be

rhu

bu

nga

nd

enga

nin

dek

sb

ias

Kilap NON-LOGAM (non-metallic luster)

05


KILAP LOGAM (metallic luster) → n>3

Umum pada mineral yang mengabsorbsi radiasi sinar secara kuat, bersifat opaque (tidaktembus cahaya) atau hampir opaque bahkan dalam jika disayat sangat tipis, namunbersifat transparan jika disinari dengan infrared (IR).Mineral Native metal dan sebagian besar mineral sulfida memiliki kilap logam.

KILAP SUB-LOGAM (sub-metallic luster) → n = 2,6-3

Mineral dalam kelompok ini sebagian besar semi opaque - opaque. Contoh: mineral dalam kelompok ini adalah kuprit, sinabar, dan hematit.

By © Raimond Spekkinghttps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4046401

Emas native pada kuarsa Tembaga native

Chad Knutsenhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Native_Copper_from_Michigan.png

cuprite Cu2O

© Dan Weinrich (webmineral.com)

© Dave Barthelmy(webmineral.com)

cinnabar HgS hematite Fe2O3

© Fabre Minerals (webmineral.com)

06

Sifat Optik Mineral - Kilap07

Kilap intan (adamantine luster) → n = 1,9-2,6

Seperti kilap yang dipantulkan oleh permukaan kristal intan, zirkon, rutil, kasiterit, sfalerit.

KILAP NON-LOGAM (non-metallic luster)

Zircon ZrO2

© Lou Perloff / Photo Atlas of Minerals(webmineral.com)

Diamond C

By Rob Lavinsky, iRocks.com https://commons.wikimedia.org

Rutile TiO2

Kombinasi warna coklat dan kuning dengan indeks bias dalam selang ini akanmenghasilkan suatu kilap damar (resinous luster), yaitu kilap seperti resin ataudamar. Contoh: belerang.

© John Veevaert(webmineral.com)

Sulfur S

© Fabre Minerals(webmineral.com)

Cassiterite SnO2


Kilap kaca (vitreous luster) → n = 1,3-1,9

menyerupai kilap yang dihasilkan oleh gelas. ±70 % mineral mempunyai kilap kaca, meliputi hampir semua silikat,sebagian besar oxysalts (karbonat, fosfat, sulfat dll.), halida, serta oksida dan hidroksida dari unsur-unsur ringanseperti Al dan Mg.Contoh: kuarsa, turmalin, topas.

© Dave Barthelmy(webmineral.com)

Quartz SiO2

© Dan Weinrich (webmineral.com)

Topaz Al2SiO4(F,OH)2

By Rob Lavinsky, iRocks.com https://commons.wikimedia.org/

Tourmaline

(Na,Ca)(Mg,Fe+2,Fe+3,Al,Mn,Li)3Al6(BO3)3

(Si6O18)(OH,F)4

08


Kilap lilin (greasy, waxy, silky, pearly luster)

Merupakan jenis-jenis kilap non-logam yang disebabkan oleh perbedaan sifatpermukaan bidang refleksi.

Nepheline (Na,K)AlSiO4


Mineral dengan kristal halus (cryptocrystalline) dan mineral amorfseperti kalsedon dan opal, biasanya mempunyai kilap waxy.

Intan kadang memiliki kilap lemak jika permukaannya kasar dan memencarkancahaya. Nefelin memiliki kilap lemak jika mulai teralterasi.

Opal SiO2.nH2O

Stannatsw -https://en.wikipedia.org/wiki/Opal#/media/File:Common_Rough_Opal.jpg

Chrysoprase → Ni-chalsedony SiO2

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Chryzopras_Polsko.jpg

09


Mineral seperti lempung menghamburkan semua sinaryang jatuh ke padanya, sehingga nampak tidak mempunyaikilap dan digambarkan sebagai dull atau earthy.

Kilap sutera (silky luster) dihasilkan oleh mineral-mineral yang berserabut/berserat seperti padaasbes, krisotil, dan beberapa jenis gipsum.

Mineral transparan dengan struktur kisi yangberlapis dan memiliki belahan lamelar yangsempurna akan mempunyai kilap mutiara(pearly luster) yang dihasilkan oleh refleksipermukaan belahan tersebut,

Contoh: talk, mika, dan gipsum yang berkristalkasar.

Montmorillonite (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O

© Jeff Weissman / Photographic Guide to Mineral Species (webmineral.com)

© John Betts - Fine Minerals (webmineral.com)

Chrysotile Mg3Si2O5(OH)4

By Elade53 –https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10665441

Gypsum CaSO4 2H2O

10

Sifat Optik – Warna, Gores, dan Luminescene


Sifat Fisik Mineral

11

Sifat Optik Mineral - Warna12

Warna mineral umumnya ditimbulkan oleh interaksi radiasi elektromagnetik gelombang tampak (visible) denganelektron dari atom, molekul, dan ion dari kristal

Warna suatu mineral tergantung dari berbagai hal antara lain:

1. Komposisi kimianyaContoh: warna hijau dan biru pada mineral tembaga (Cu)sekunder mineral malasit dan azurit.

2. Struktur kristal dan ikatan atomContoh: polimorf karbon seperti intan yang tak berwarna,transparan, dan grafit yang berwarna hitam, opak (taktembus cahaya).

3. Pengotor (impurities) pada mineralContoh: krisopras adalah silika (SiO2) yang berwarnahijau.karena mengandung pengotor nikel.

© Fabre Minerals(webmineral.com)

malachite Cu2CO3(OH)2azurite Cu3(CO3)2(OH)2

Sifat Optik Mineral - Warna

Terdapat tiga kelompok utama mineral yang diidenfitikasikan berdasarkan sifat dasar warna:

1. Idiokromatik = mineral yang mempunyai warna tetap dan tertentu contohnya azurite berwarna biru, sinabar berwarna merah, dan malakhit berwarna hijau.

2. Alokromatik = mineral yang dapat berubah-ubah warna dikarenakan adanya jejak pengotor pada komposisiatau cacat pada struktur. Misalnya warna biru pada amazonit (ortoklas), kunin pada heliodor (spodumene)

3. Pseduokromatik = mineral yang memiliki warna semu (false color) karena perlakuan pada difraksi cahaya. Misalnya pada mineral opal dan labradorite.

Warna mineral dapat diperkuat oleh adanya unsur dengan dua valensi,sepertimineral besi dengan salah satu valensi (fero atau feri) memberikan warna yangpucat, tetapi jika terdapat bersamaan akan memberikan warna hijau tua hinggahitam.

Perubahan ion fero menjadi feri pada proses oksidasi akan menimbulkanperubahan warna, mis. vivianit Fe3(PO4)2 8H2O ketika baru ditambang tidakberwarna, tetapi setelah kontak dengan udara (teroksidasi) menjadi berwarnabiru tua atau hijau tua.


Vivianite

13


R. Weller/ Cochisehttps://openpress.usask.ca/physicalgeology/chapter/5-6-mineral-properties-2/

Variasi warna kuarsa

14


Variasi warna calcite

https://www.minerals.net/mineral/calcite.aspx

15

Sifat Optik Mineral – Warna Gores

Warna gores (streak) adalah warna mineral dalam bentuk tepung (serbuk). Warna gores dapat diperoleh melalui penghancuran, pengikiran, ataupenggoresan mineral pada keping porselen gores putih (streak plate).

▪ Mineral yang tembus cahaya (transparant dan translucent) mempunyaiwarna gores berwarna putih.

▪ Mineral berwarna gelap dengan kilap non-logam memberikan warnagores yang lebih terang dari warna mineralnya.

▪ Mineral dengan kilap logam kadang-kadang mempunyai warna gores yang lebih gelap dari warna mineralnya.

Contoh :

Ada 2 jenis mineral hematit (Fe2O3), yaitu:

• Hematit berwarna abu kehitam-hitaman (spekularit) dengan kilap logam

• Hematit earthy/granular berwarna merah

Namun warna gores (streak) mineral hematit tetap sama, yaitu merah.

Pyrite

Rhodochrosite

© Ra'ikehttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Streak_plate_with_Pyrite_and_Rhodochrosite.jpg

© KarlaPanchukhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hematite_streak_plate.jpg

16

Sifat Optik Mineral – Luminescence

• Emisi cahaya akibat reaksi dengan sinar UV (ultraviolet light) dan X-rays.

• Jenis cahaya tsb di atas memiliki kemampuan mengeksitasi elektron yang sensitif dalam struktur mineral. Elektrontersebut dapat tereksitasi, loncat ke orbital yang lebih tinggi, kemudian kembali lagi ke orbital asal denganmelepaskan sejumlah energi dalam bentuk emisi cahaya, sehingga warna mineral kelihatan berpendar.

• fluorescence : emisi hanya terjadi ketika mineral disinari saja• phosphorescence : emisi masih berlanjut beberapa saat walau penyinaran telah dihentikan

Hardystonite dengan willemite dan clinohedrite

Hardystonite dengan willemite (fluo-green) dan beberapa clinohedrite(fluo-orange)

© James Van Fleethttps://www.fluomin.org/uk/fiche.php?id=382

17


• Warna fluoresen mineral Fluorit (CaF2): biru.Biasanya terjadi akibat adanya substitusisejumlah kecil Ca oleh unsur rare-earth.

• Kalsit dapat berfluoresen dengan warna:merah, pink, atau kuning. Penyebabnyakarena kehadiran Mn atau pengotor organik(porphyrin)

• Scheelite (CaWO4) memiliki warnafluoresen putih atau putih kebiru-biruan,namun akan menjadi kekuning-kuningan jikaMo+6 menggantikan W+6. Warna floresennyasering dijadikan test semikuantitatifpenggantian Mo.

• Mineral uranium sekunder dan opal yangmengandung uranium memiliki warnafluoresen hijau atau hijau-kuning.

By Didier Descouens - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7528654

Fluoresen mineral fluoritFluoresen mineral scheelite

Mineral fluorit Mineral scheelite

© James Hamblenhttps://www.fluomin.org/uk/fiche.php?id=202

18


• Lampu ultraviolet yang digunakan untuk mempelajari fluorescencemineral harus memenuhi standard scientific grade, memiliki filter untukmemblokir sinar tampak agar tidak terjadi interferensi saat observasi.

Ultraviolet Wavelength Ranges

Wavelength Abbreviations

Short-wave 100-280nm SW UVC

Mid-wave 280-315nm MW UVB

Long-wave 315-400nm LW UVA

These wavelength ranges are used for fluorescent mineral studies and targeted by scientific lamps.

Contoh: mineral spodumene (gem variety kunzite), foto atas dengan cahayanormal, foto tengah dengan short-wave dan foto bawah dengan long-waveultraviolet.• Mineral yang sama dapat memiliki warna fluoresen yang berbeda.• Panjang gelombang UV yang berbeda menghasilkan warna fluoresen yang

berbeda .• Sebagian individu kristal tidak berpendar walau disinari dengan UV.

19

Density dan Specific Gravity


Sifat Fisik Mineral

20

Density dan Specific Gravity21

Massa Jenis (density) suatu zat adalah massa tiap satuan volume (g/cm3 atau lbs/ft3).

Berat Jenis (specity gravity) adalah angka yang menyatakan berapa kali berat suatu bendadibandingkan dengan berat air yang mempunyai dimensi yang sama (pada 4oC), atau perbandinganantara densitas benda tersebut dengan densitas air. Berat jenis merupakan bilangan murni tanpasatuan.

Berat jenis suatu mineral terutama ditentukan oleh struktur kristal dan komposisi kimianya → akanberubah dengan perubahan suhu dan tekanan.ContohMineral kuarsa SiO2 (trigonal)

pada T & P normal → BJ=2,65polimorf SiO2 yang lain

kristobalit (isometrik) →BJ=2,32tridimit (hexagonal) → BJ=2,26.

Tridymite -SiO2


Pengaruh komposisi kimia ditunjukkan pada solid solution mineral olivin

BJ forsterit Mg2SiO4 murni → 3,22 sedangkan BJ fayalit Fe2SiO4 murni → 4,41

Hal yang serupa dijumpai pada sekelompok persenyawaanisomorf.Berat jenis mineral yang bersangkutan menunjukkanhubungan langsung dengan massa atom yang terkandung didalamnya.

NAMA MINERAL KOMPOSISI KIMIA

BERAT JENIS

Aragonit CaCO3 2,93

Strontianit SrCO3 3,78

Witherit BaCO3 4,31

Serusit PbCO3 6,58

cerussitearagonite strontianite witherite

22


Berat jenis suatu mineral dapat menggambarkan sifat atom-atom yang terkandung dalam strukturnyadan tata cara ikatan yang mempersatukan atom-atom tersebut.

Kristalografi sinar-X dapat dipakai untuk menghitung suatu faktor yang dikenal sebagai packing indexyang dapat merepresentasikan struktur kristalnya.

Volume ion-ionPacking Index = ––––––––––––– x 100%

Volume sel unitPersenyawaan ion mempunyai packing index yang berkisar antara 3 sampai 7, yang berarti 30 s/d 70% volume kristal ditempati oleh atom- atomnya.

Hubungan antara packing index dan berat jenis dapat dilihat pada polimorfmineral-mineral berikut ini :

NAMA MINERAL DAN SISTEM KRISTALNYA

BERAT JENIS

PACKING INDEX

TiO2 rutil (tetragonal)brookit (orthorhombik)anatas (tetragonal)

4,254,143,90

6,66,46,3

Al2SiO5 kianit (triklin) silimanit (orthorhombik)andalusit (orthorhombik)

3,633,243,15

7,06,26,0

23

Penentuan Berat JenisBeberapa cara penentuan berat jenis benda-benda padat :

1. Metode langsung, berat mineral diukur secara langsung, dan volumenya diukur berdasarkanprinsip Archimedes.

2. Metode piknometer, berat mineral diukur secara langsung, volumenya diukur melalui berat cairanyang digantikan di dalam piknometer.

3. Metode suspensi, berat jenis diukur dengan cara perbandingan langsung dengan cairan-cairanberat.

Masalah yang mungkin timbul pada penentuan berat jenis ini antara lain : - ketidakhomogenan conto (terdapat beberapa inklusi mineral asing), - mineral dengan butir halus dan berpori seperti lempung yang dapat memerangkap udaraj(diatasi

dengan mendidihkan conto), - pemilihan metode yang kurang sesuai, dan ketelitian/kecermatan pengamat.

24

Penentuan Berat Jenis – Metode Langsung

dimana :

W1 W1 = berat fragmen di udaraBerat jenis (G) = ⎯⎯⎯⎯⎯ x L W2 = berat fragmen mineral di dalam air

W1 – W2 L = berat jenis cairan.

Volume mineral ditentukan dengan cara mengukur kehilangan berat fragmen mineral jika dimasukkanke dalam suatu cairan tertentu.

Air sering digunakan sebagai cairan pengganti, karena mudahdiperoleh dan mempunyai berat jenis 1 (1). Hanya sayangnya airmempunyai surface tension tinggi (sukar membasahi benda padat) →gelembung-gelembung udara sering melekat pada permukaan bendapadat tersebut, sehingga akan memberikan berat jenis yang rendah.

Untuk menghindarinya digunakan cairan-cairan organik sepertitoluene atau carbon tetra chlorida yang mempunyai surface tensionhanya 1/3 sampai 1/4 surface tension air.

Timbangan Jolly (Jolly balance)

25

Penentuan Berat Jenis – Metode Langsung

dimana :

(W2-W1 ) G = berat jenis contoG = ––––––––––––––– x L L = berat jenis cairan

(W4-W1 ) - (W3-W2) W1 = berat piknometer kosongW2 = berat piknometer setelah

berisi contoW3 = berat piknometer setelah berisi conto dan cairanW4 = berat piknometer setelah berisi cairan

(W2-W1) = berat benda padat di udara

Piknometer yang berbentuk sebuah botol gelas kecil yang ditutup dapat menampung sejumlah cairandengan volume tertentu. Volume benda padat yang beratnya telah diketahui ditentukan dari beratcairan yang dipindahkan.

Metode penentuan BJ dengan piknometer ini membutuhkan kecermatan dan ketelitian yang tinggi,selain juga dibutuhkan sejumlah conto yang homogen dalam jumlah yang cukup.

Untuk beberapa conto mineral tertentu seperti lempung halus, maka metode piknometer inimerupakan methode satu-satunya yang dapat digunakan secara baik.

26

Penentuan Berat Jenis – Metode Suspensi

Prinsip metode ini adalah memasukkan butiran mineral ke dalam suatu cairan berat yang sudahdiketahui berat jenisnya, dengan cara mengencerkan atau menambah cairan berat, sehingga tercapaisuatu keseimbangan (butiran tidak tenggelam dan tidak terapung).

Keuntungan metode ini dapat dipergunakan pada butiran mineral yang halus dan apabila didalamnyamasih terdapat butiran lain, maka akan segera dapat diketahui karena perbedaan berat jenisnya.

Larutan yang sesuai untuk dipergunakan pada penentuan BJ mineral adalah :

- bromoform CHBr3 BJ=2,9- acetylene tetrabromide (tetrabromethane) C2H2Br4 BJ=2,96- methylene iodide CH2I2 BJ=3,3- larutan clerici (larutan thallous molonate dan thallous formate

pekat dalam jumlah yang sama) BJ=4,2

Sebagai pengencer larutan-larutan organik ini diperlukan aceton dan hanya larutan clerici yang dapatdiencerkan dengan air.

27

Belahan, Pecahan, Kekerasan, & Keliatan



Sifat Fisik Mineral

28


KK Eksplorasi Sumber Daya Bumi -Teknik Pertambangan - FTTM ITB

Belahan (Cleavage) dan Pecahan (Fracture)

Fracture adalah sifat fisik suatu mineral yang mempunyai kecenderungan untuk pecah tidakberaturan (setelah melalui batas-batas elastis dan plastis).

Cleavage adalah sifat fisik suatu mineral yang mempunyai kecenderungan untuk membelah ataupecah sepanjang bidang tertentu yang searah dengan kohesi terkecil. Belahan ini umumnyasejajar dengan permukaan kristal.

Sifat belahan dinyatakan dengan :

- sempurna (perfect) mineral yang mudah terbelah melalui bidang belah nya dan sukarterbelah memotong bidang belah nya,misal : kalsit, muskovit.

- baik (good) mudah terbelah melalui bidang belah nya, tetapi masih dapatterbelah memotong bidang belah nya,misal : felspar

- jelas (distinct) dapat terbelah dengan mudah melalui bidang belahnya, tetapidapat juga pecah dengan mudah melalui arah-arah lain,misal : skapolit (scapolite)

- tidak jelas (indistinct) kemungkinan untuk pecah (fracturing) sama dengan kemungkinanuntuk membelah (cleavage).

29

Belahan (Cleavage)

Belahan dapat dipakai untuk menentukan sistem kristal suatu mineral

• Mineral dengan satu belahan tidak mungkinbersistem kristal isometrik.

• Mineral dengan tiga arah belahan yang tidak samasatu sama lainnya mungkin mempunyai sistemkristal orthorhombik, monoklin, atau triklin;sedangkan jika ketiga arah tersebut saling tegaklurus, maka sistem kristalnya adalah orthorhombik.

• Tiga belahan yang sama menunjukkan kubus(belahan membentuk sudut 90o), prisma heksagonal(belahan sudut 60o), atau rhombohedral.

• Empat belahan yang sama menunjukkan oktahedralatau kadang-kadang tetragonal maupunorthorhombik bipiramidal.

• Enam belahan yang sama adalah dodekahedral.

30

Belahan (Cleavage)

Belahan merupakan refleksi struktur dalam suatumineral, hal ini tergantung dari ikatan dalam atomyang membentuk mineral tersebut.

Contoh :

• Grafit memiliki struktur layer/berlembar.

• Mika dan talk serupa dengan grafit. Grafit

Mika

31

Parting

Beberapa mineral dapat menunjukkan gejala parting yang mirip dengan cleavage, yaitu mineralmembelah melalui bidang-bidang lemah yang sejajar dengan bidang kristal , akibat dari: deformasi,kembar, exsolusi lamelar, yang saling sejajar. Seringkali dipertegas kenampakannya dengan gejala awalalterasi.

Rhombohedral parting pada korundummuncul sebagai cross-crossing berwarnalebih pucat.

Garnet seharusnya tidak memiliki belahan,namun pada kristal di atas terdapat partingakibat tekanan.

32

http://mineral.galleries.com/minerals/gemstone/ruby/ruby.htm

Pecahan (Fracture)

Kecenderungan mineral pecah tidak beraturan, misalnya:

• Conchoidal (permukaan pecahan menyerupai bagian dalam kulit kerang/ sama dengan pecahan kaca ).

• Fibrous/splintery.

• Hackly (permukaan pecahan tajam-tajam).

• Uneven atau irregular (tidak jelas/tidak beraturan).

33

Splintery

Actinolite

Conchoidal Fracture

By Ji-ElleIthttps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15527635

Asbestos

Fibrous Hackly

Kekerasan (Hardness)

Secara umum kekerasan mineral diartikan sebagai daya tahan mineral terhadap goresan (scratching). Tahun 1822 Mohs (sarjana mineralogi Austria) menyusun Skala Kekerasan Relatif mineral.

SKALA NAMA MINERAL

1 talk

2 gipsum

3 kalsit

4 fluorit

5 apatit

6 orthoklas

7 kuarsa

8 topas

9 korundum

10 intan

34


Setiap mineral dengan skala Mohs yang lebih tinggi dapatmenggores mineral-mineral dengan skala Mohs yang lebihrendah.

Pengukuran sederhana kekerasan suatu mineral dapat dilakukandengan mengacu pada kekerasan kuku (H=2,5) dan pisau lipat(H=5,5) sebagai berikut :mineral denganH=1 mempunyai rasa lemak bila diraba, H=2 dapat digores dengan kuku, H=3 dapat dipotong dengan pisau, H=4 agak mudah digores dengan pisau, H=5 agak sukar digores, dan H>6 tidak dapat digores dengan pisau bahkan dapat

menggores kaca.

35


Cara menguji kekerasan

1. Pilih permukaan yang segar (jangan yang lapuk).

2. Pegang sampel dan gores dengan benda yang kekerasannnya

diketahui. Jika alat uji lebih keras dari sampel yang diuji maka akan

terdapat jejak goresan pada sampel uji.

3. Contoh: jika sampel tidak dapat digores dengan uang tembaga

(H=3.5) tapi dapat digores dengan pisau (H=5), maka kekerasan

mineral tsb sekitar 4. Kemungkinan mineral yang diuji adalah

Fluorit

Contoh: Alat uji

sampel uji

Penny (H = 3) Knife Blade (H = 5.5)Fingernail (H = 2.5)

36


Ditinjau dari hubungannya dengan struktur kristal, kekerasan merupakan daya tahan struktur kristal terhadapdeformasi mekanis (mechanical deformation). Hubungan antara kekerasan dan struktur kristal dapat dinyatakan sebagai berikut. Kekerasan akan makin besar apabila :

Kekerasan mineral berubah menurut arah sumbu kristalografinyamisal permukaan belahan (100) mineral kyanit

arah sumbu-c kekerasannya H=4,5 arah sumbu-b kekerasannya H=6,5.

Permukaan (111) kristal intan merupakan permukaan terkeras yang diketahui manusia.

1. atom-atom/ion-ion makin kecil- isomorf kalsit (CaCO3, trigonal, H=3) dan magnesit (MgCO3, trigonal, H=4,5).

Ca dan Mg mempunyai jari2 0,99Å dan 0,66Å. - hematit (Fe2O3, H=6, jari2 Fe2+=0,74Å) dan korundum (Al2O3, H=9, jari2 Al3+=0,51Å)

3. packing density makin besar- polimorf kalsit (CaCO3; trigonal; BJ=2,71; H=3) dan aragonit (CaCO3; orthorhombik; BJ=2,93; H=4),- polimorf kuarsa (SiO2; trigonal; BJ=2,65; H=7) dan tridimit (SiO2; heksagonal; BJ=2,65; H=6,5).

2. valensi/muatan makin besarkalsit dan soda niter (NaNO3) mempunyai struktur yang sama (trigonal-rhombohedral, jari2 Na+=0,79Å Ca2+=0,99Å) karena valensi Ca > Na → Hkalsit=3 dan Hsoda niter=2

37

Keliatan

Keliatan (tenacity) adalah tingkat ketahanan suatu mineral terhadap deformasi mekanis ataudisintegrasi jika di bengkokan, dipotong, digerus atau dipatahkan atau dirobek. Sifat-sifat ini dapatdibedakan menjadi :

a. Getas (brittle), hacur berkeping –keping jika dipukul dengan palu (contoh: kuarsa )b. Lentur (elastic), dapat dilengkungkan dan dapat kembali ke posisi semula (contoh: lempeng mika

yang tipis)c. Liat (flexible), dapat dilengkungkan tapi tidak dapat kembali ke posisi semula (contoh: lempeng

gypsum yang tipis)d. Malleable, dapat ditempa menjadi berbagai bentuk (contoh: emas, perak dll)e. Sectille, dapat dipotong dengan pisau/benda tajam (contoh: gypsum)f. Ductille, dapat ditarik menjadi kawat (contoh: emas, perak dll)g. Tough, sulit untuk dipecahkan (jadeite dalam bentuk masif-polikristalin Jade)

38

Sifat Fisik Lainnya


Sifat Fisik Mineral

39

Sifat Kemagnetan

Lodestone (mineral variasi dari magnetic magnetit dan maghemit(dianggap polimorf Fe2O3)) dikenal sebagai magnet alami(magnetisme).

magnetite pyrrhotite

1 Ferromagnetik → tertarik sangat kuat oleh medan magnet

Beberapa mineral di alam seperti magnetit (Fe3O4), pyhrotit(Fe1-xS), dan polimorf magnetit

2 Paramagnetik→ sedikit ditarik oleh magnet

hematit (Fe2O3), franklinit (Zn, Mn,Fe)(Fe,Mn)2O4Umumnya jika mineral paramagnetik dipanaskan, sifat magnetiknya akan meningkat

Beril [Be3Al2(SiO3)6] dapat juga bersifat paramagnet

3 Diagmentik→ sedikit ditolak oleh magnet contoh: bismut

beryl

bismut

40

Sifat Kemagnetan• Sifat-sifat magnetis mineral yang mempengaruhi medan magnet

bumi telah banyak dimanfaatkan dalam eksplorasi mineral.

• Alat untuk mengukur perbedaan kemagnetan tersebut adalahmagnetometer.

• Sangat berguna untuk mencari cebakan bijih, untuk mengetahuiperubahan-perubahan jenis batuan, dan untuk mengikuti formasi-formasi batuan yang mempunyai sifat magnetis tertentu, baikdilakukan di darat ataupun secara cepat dengan mempergunakanpesawat udara.

Zhou W. (2018) Aeromagnetic Survey

41

Sifat Kemagnetan

Sifat kemagnetan mineral dimanfaatkan pada pengolahan bahan galian atau mineral dressing).

42

Sifat Kelistrikan

1 Mineral konduktor → kemampuan suatu mineral untuk menghantarkan listrik.

mineral-mineral yang mempunyai ikatan logam

Konduktivitas listrik suatu mineral sangat tergantung dari arah kristalografinya (mis. konduktivitas hematitpada arah tegak lurus sumbu-c besarnya dua kali dari konduktivitas pada arah yang sejajar sumbu-c.

2Mineral non-konduktor→ ketidakmampuan suatu mineral untuk menghantarkan listrik.

Beberapa mineral non konduktor dapat diinduksikan muatan listrik dengan jalan mengadakan perubahantemperatur (pyroelectricity) atau memberikan tekanan terarah (piezoelectricity).

mineral-mineral yang mempunyai ikatan kovalen atau ionik

Native metal (Au, Cu, Pt dll) bersifat konduktor, mineral sulfida semikonduktor, sedangkan mineral lainnya non konduktor.

Secara teoritis setiap zat yang tidak mempunyai pusat simetri akan bersifatpiezoelektris. Mineral kuarsa umum digunakan karena memiliki sifat kimia dan fisikayang stabil, elastisitas tinggi, dan mudah diperoleh.

43

Sifat Permukaan Mineral

1mineral-mineral lyophile → yaitu mineral-mineral yangdapat dengan mudah dibasahi air.

2 mineral-mineral lyophobe → mineral-mineral yang tidakdapat dengan mudah dibasahi air.

Sifat permukaan mineral yang penting dalam bidang teknik antara lain adalah sifat kebasahan relatif (wetability)permukaan mineral

Pada umumnya mineral-mineral dengan ikatan ion bersifatlyophile, sedangkan yang mempunyai ikatan logam atau ikatankovalen bersifat lyophobe.

▪ Sifat ini digunakan dalam teknologi pengolahan bahan galian (mineraldressing) yang dikenal sebagai flotasi.

▪ Flotasi terutama dipakai untuk memisahkan mineral-mineral sulfidayang umumnya bersifat lyophobe dari mineral-mineral gangue(kuarsa, kalsit, dll.) yang bersifat lyophile.

Crawford & Quinn, 2017

Skema flotasi

44

Sifat Radioaktivitas

• Radioaktivitas suatu mineral berkaitan dengan unsur uranium dan thorium (unsur lain seperti kaliumdan rubidium dapat juga memperlihatkan radioaktivitas lemah bila diukur dengan alat yang peka).

• Atom-atom unsur radioaktif terurai (desintegrasi) dengan kecepatan tetap tanpa dipengaruhi suhu, tekanan, maupun sifat persenyawaan yang mengelilinginya.

• Tiga jenis radiasi yaitu radiasi sinar alfa, yang terdiri dari inti atom helium bermuatan positif; radiasi sinar beta yang terdiri dari elektron bermuatan negatif; dan radiasi sinar gamma yang berbentuk sinar-X.

• Radioaktivitas dapat dideteksi radiasi yang dipancarkan, baik dengan melihatnya pada sebuah film (effect on photographic film), maupun dengan alat geigercounter atau scintillometer.

45

Timbal (lead) merupakan hasil desintegrasi uranium dan thorium sebagai berikut:U238 menjadi Pb206 + 8 He4

U235 menjadi Pb207 + 7 He4

Th232 menjadi Pb208 + 6 He4.

Bentuk Kristal dan Habit46

• Habit atau perawakan kristal adalah bentuk khas darikristal tunggal maupun kumpulan dari agregat mineral

• Ada kecenderungan mineral untuk tumbuh membentukbidang-bidang/form tertentu lebih sering ketimbangmembentuk form lainnya. Bentuk form yang seringterlihat pada suatu mineral tertentu disebut habit

• Jika pertumbuhan mineral tidak terhambat: maka bentukgeometri kristal mineral akan teratur/ sempurna, contoh:

galena kubus

Pirit kubus/pyritohedron

Stibnite prismatik

Bentuk Kristal dan Habit

• Kristal yang sempurna jarang dijumpai di alam, karena perkembangan bidang kristal sangat tergantung pada ruang yang tersedia tempat dimana kristal tumbuh.

• Jika kristal tumbuh saling silang menyilang atau dalam lingkungan yang terbatas, kemungkinan besar tidakakan ada bidang kristal yang dapat berkembang baik.

Habit yang umum dijumpai pada kristal/kelompok kristaladalah:

• Cubic - bentuk kubus• Octahedral - bentuk oktahedron• Tabular -bentuk rectangular, seperti meja• Equant - jika sisi-sisinya sama panjang.• Fibrous - menyerabut• Acicular - menjarum• Prismatic - memperlihatkan banyak bidang prisma• Bladed - membilah seperti pisau• Dendritic – menjari atau beranting• Botryoidal - membulat halus pada

permukaannya/seperti anggur• Locular/columnar – meniang• Granular – membutir• Micaceous- memika/berlembar, dll

47

Terima Kasih

email: [email protected] - 2020 -

48

sifat fisik mineral sifat optik refleksi-refraksi dan kilap

Documents