JURUSAN FISIKA PRAPASCAFAKULTAS MIPA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER

STRUKTUR KRISTAL

Oleh :NIA SASRIA

(1113200046)

Teknologi dan Pengetahuan Bahan

Struktur Atom

AtomElektron

Inti Atom

Proton Neutron

Molekul

Senyawa

IonAnion

Kation

Unsur

Dengan, X = lambang unsur tersebut

A = massa atom unsur tersebut

Z = nomor atom unsur tersebut

Dengan, ∑p = jumlah proton dalam atom suatu unsur

∑e = jumlah elektron dalam atom suatu unsur

∑n = jumlah netron dalam atom suatu unsur

Notasi Unsur

Teori Perkembangan Atom

elektron

Dalton

Thomson

Rutherford

Bohr

Konfigurasi Elektron

Gol Periode

I A 1

II A 1

I A 2

VI A 2

Aturan Hund

(tingkat energi kulit)

Aturan Aufbau

(orbital penuh dan

setengah penuh)

Bilangan Kuantum

Bilangan Kuantum Utama (n) Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Bilangan Kuantum Magnetik (m) Bilangan Kuantum Spin (s)

n = 1 sesuai dengan kulit K

n = 2 sesuai dengan kulit L

n = 3 sesuai dengan kulit M

dan seterusnya

sub kulit s, maka l = 0

sub kulit p, maka l = 1

sub kulit d, maka l = 2

sub kulit f, maka l = 3

l = 0 (sub kulit s), m = 0

l = 1 (sub kulit p), m = -1, 0, +1

l = 2 (sub kulit d), m = -2, -1, 0, +1, +2

l = 3 (sub kulit f) , m = -3, -2, 0, +1, +2, +3

Dalam satu orbital harga spin :

+½ atau –½

3s1 n = 3 ; l = 0 ; m = 0 ; s = +½Contoh :

Penuru

nan e

nerg

i ionis

asi, e

lektro

negativ

itas, a

finita

s

ele

ktro

n, titik

did

ih d

an

titik le

bu

r

Ja

ri-jari A

tom

se

ma

kin

be

sa

r

Sifat Atom

Peningkatan energi ionisasi, elektronegativitas, afinitas elektron, titik didih dan titik lebur

Jari-jari Atom semakin kecil

Ikatan Atom

Ikatan Atom Primer Ikatan Atom Sekunder

LogamIonik Kovalen

Polar Non Polar

Hidrogen

Dipol - dipol

Van Der Waals

Dipol – non dipol

Gaya Dispersi (London)

Ikatan Atom Ionik

Ikatan Atom

Ikatan Atom Kovalen Ikatan Atom Logam

Ikatan Atom Primer

Ikatan Kovalen Polar Ikatan Kovalen Nonpolar

> 0

0 > 0

0 = 0 = 0

Kovalen

Ikatan Atom

Suatu ukuran terhadap derajat

kepolaran Besaran vektor yang

menggunakan moment

ikatan

µ = Q x r

Peter DebyeSatuan “Debye”

µ = momen dipol (D, debye)

Q = selisih muatan (Coulomb)

r = jarak antara muatan positif dengan

muatan negatif (m)

Momen Dipol

Ikatan Atom Hidrogen

Ikatan Van Der Waals

Gaya ikatan antar

molekul yang

disebabkan oleh molekul

yang terpolarisasi

Ikatan Atom Sekunder

Ikatan Atom

Gaya tarik menarik

antara 2 muatan yang

belawanan yang saling

bersebelahan

Cth : HCl dan HCl

Gaya tarik menarik antara

molekul dipol dengan

molekul dipol terinduksi

Cth : HCl dan Cl2

Gaya interaksi sesaat antara

molekul-molekul non dipol

Cth : Cl2 dan Cl2

Ikatan Dipol-dipol

Ikatan Dipol-nondipol

Gaya Dispersi (London)

Ikatan Van Der Waals

Monocrystal AmorfPolycrystal

Atom-atom

tersusun teratur

dan berulang

dalam pola tiga

dimensi

Kumpulan kristal-

kristal tunggal yang

sangat kecil dan

saling menumpuk

membentuk benda

padat

Keteraturan

susunan atom-

atomnya berjangka

pendek.

Kristalisasi

Pegintian Kristal

Pertumbuhan Kristal

• Dalam keadaan cair dan temperatur tinggi, atom-atom tidak

memiliki susunan teratur dan mudah bergerak.

• Pada temperatur rendah, atom semakin sulit bergerak. Sehingga

atom akan menata diri dan membentuk lattice.

• Pada temperatur dingin, sekelompok atom akan menyusun diri

membentuk inti kristal.

• Semakin turun temperatur, maka atom-atom akan bergabung

dengan inti kristal dan akan tumbuh dengan menarik atom-atom

dari cairan yang tidak sempat tumbuh untuk mengisi kekosongan

pada lattice.

• Kemudian akan terbentuk dendrit yang tumbuh kesegala arah

dan saling bersentuhan dengan dendrit lainnya.

Kristalisasi

Struktur butiranPertumbuhan Kristal komplit

Sisa cairan yang terakhir akan membeku di sela-sela dendrit

dan akan membentuk grain boundary.

Kristalisasi

Kristal adalah susunan

atom-atom secara teratur

dan continu pada arah tiga

dimensi

Sel satuan adalah susunan

terkecil dari kristal yang

berulang

Parameter kisi struktur kristal

Panjang sisi a, b, c

Sudut antara sumbu a, b,

y

b

a

c

b a

x

z

Struktur Kristal

Sistem Kristal

Arah kristal dinyatakan sebagai

vektor dalam [uvw]

uvw merupakan bilangan bulat

Himpunan arah terdiri dari :

[100], [110], [111]

[100]

b

a

c

x

[111]

[110]

z

y

Menentukan Indeks MillerArah Kristal

Prosedur menentukan arah kristal

x y z

Proyeksi a/2 b 0

Proyeksi (dalam a, b, c)

½ 1 0

Kebalikannya 1 2 0

Penentuan [120]

cy

b

a

x

Proyeksi pd

sb y= b

z

Proyeksi pd

sb x= a/2

Bidang Kristal

Dinyatakan dengan (hkl)

hkl merupakan bilangan

bulat

Menentukan Indeks MillerBidang Kristal

Prosedur menentukan bidang

kristal

x y z

Perpotongan a b c/2

Perpotongan (dalam a, b dan c)

0 1 ½

Kebalikannya 0 1 2

Penentuan (012)

cy

b

a

x

z

bid.(012)

z’

x’

Parameter Kisi

Parameter kisi

diklasifikasikan dalam

tujuh sistem kristal dan

empat belas kisi kristal

Lattice (kisi) : Sebuah

susunan titik yang

teratur dan periodik di

dalam ruang

Kristal Kubik Berpusat Ruang (BCC)

Sel Primitif Sel Konvensional

Jumlah titik lattice pada:

sel primitif = 8 x 1/8

= 1 buah

sel konvensional = (8 x 1/8) + 1

= 2 buah

Rumus Jari-jari atomnya :

Kristal Kubik Berpusat Sisi (FCC)

Sel Primitif Sel Konvensional

Jumlah titik lattice pada:

sel primitive = 8 x 1/8

= 1 buah

sel konvensional = (8 x 1/8) + (6 x ½)

= 4 buah

Rumus Jari-jari atomnya :

Kristal Heksagonal TumpukanPadat

Sel Primitif Sel Konvensional

Jumlah titik lattice pada:

sel primitive = 12 x 1/6 = 2 buah

sel konvensional = 2 x 6 x 1/6 (pada sudut lapisan bawah dan atas)

+ 2 x ½ (pada pusat lapisan bawah dan atas)

+ 3 (lapisan tengah)

= 6 buah

Cacat Kristal

Cacat Titik

Cacat Garis (dislokasi)

Cacat Bidang

Cacat Volume

Cacat Titik

Vacancy

“kekosongan”, tidakterisinya suatu posisi

atom pada lattice

Intertisial

“salah tempat”, posisi yang seharusnya kosong justru

ditempati atom

Substitutional

adanya “atom asing” yang menggantikan tempat yang seharusnya diisi oleh atom

Cacat Frenkel

Kation yang meninggalkan tempat di mana seharusnya ia berada dan masuk ke tempat di antara anion

Cacat Schottky

Jika kekosongan kation berpasangan dengan kekosongan

anion

Cacat Garis (dislokasi)

Cacat garis (dislokasi) adalah cacat pada kristal karena atom-atom yang

tersusun tidak segaris atau tidak tersusun dengan benar.

Dislokasi pinggir atau dislokasi garis

Dislokasi sekrup (screw) atau ulir

Dislokasi campuran

Dislokasi Garis

Dislokasi dimana terdapat sebuah bidang atom extra atau setengah bidang

atom, dan sisinya berakhir ditengah-tengah (di dalam) kristal.

Dislokasi sisi

disimbolkan dengan

Dislokasi Ulir

Dislokasi yang terjadi karena gaya

geser dimana bagian atas depan

kristal bergeser ke kanan sebesar

satu atom terhadap bagian bawah

Dislokasi Campuran

Jika pada material dijumpai kedua

jenis dislokasi diatas maka material

tersebut mempunyai dislokasi

campuran

Cacat Bidang

Cacat bidang adalah batas yang mempunyai dua dimensi yang biasanya memisahkan

daerah-daerah pada material yang mempunyai struktur kristal dan/atau orientasi

kristalografi yang berbeda

Batas butir

Batas butir memisahkan dua butir atau kristal

kecil yang mempunyai orientasi kristalografi

yang berbeda pada material polikristal

Batas butir tipe khusus dimana atom-

atom pada sebuah sisi batas berada

pada posisi cermin dari atom-atom pada

sisi lainnya

Batas kembar

Cacat Volume

• Cacat ruang dapat berupa pori-pori

atau salah susun (stacking fault).

• Pada kristal kubus di samping,

atom-atom membentuk susunan

berlapis (B-A-C-B-A-C-B-A-).

• Apabila salah satu lapisan hilang

(A, B atau C) terbentuklah cacat

salah susun.

Lapisan B hilang

membentuk stacking fault

@niasasria