struktur kristal kimia

1. Struktur Kristal Padat
(Structure of Crystalyne Solids)
Windarta
Prodi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta
Metalurgi Fisik 0404005
Metalurgi Fisik (0404005) 1/23

2. ‫ا‬ً‫م‬ْ‫ل‬ِ‫ع‬ ْ‫ى‬ِ‫ن‬ْ‫د‬ ِ
‫ز‬ ِِّ‫ب‬َ‫ار‬َ‫ي‬
َ‫ف‬ ْ‫ى‬ِ‫ن‬ْ‫ق‬ُ‫ز‬ْ‫ار‬َ‫و‬
‫ا‬ً‫م‬ْ‫ه‬
Doa Sebelum Belajar
Artinya : "Ya Allah, tambahkanlah aku ilmu
dan berikanlah aku rizqi akan kepahaman"
AIK – FT UMJ
Metalurgi Fisik (0404005) 2/23

3. Tadarus: QS Al Baqoroh (2): 135
 َ‫ب‬ ْ‫ل‬ُ‫ق‬ ۗ ‫ا‬ ْ‫ُو‬‫د‬َ‫ت‬ْ‫ه‬َ‫ت‬ ‫ى‬ ٰ
‫ر‬ ٰ‫َص‬‫ن‬ ْ‫و‬َ‫ا‬ ‫ًا‬‫د‬ ْ‫و‬ُ‫ه‬ ‫ا‬ ْ‫و‬ُ‫ن‬ ْ‫و‬ُ‫ك‬ ‫ا‬ ْ‫و‬ُ‫ل‬‫ا‬َ‫ق‬ َ‫و‬
َ‫ان‬َ‫ك‬ ‫ا‬َ‫م‬ َ‫ۗو‬ ‫ا‬ً‫ف‬ْ‫ي‬ِ‫ن‬َ‫ح‬ َ‫م‬ ٖ‫ه‬ ٰ
‫ْر‬‫ب‬ِ‫ا‬ َ‫ة‬َّ‫ل‬ِ‫م‬ ْ‫ل‬
َ‫ن‬ِ‫م‬
َ‫ْن‬‫ي‬ِ‫ك‬ ِ
‫ر‬ْ‫ش‬ُ‫م‬ْ‫ال‬
 Arab-Latin: Wa qālụ kụnụ hụdan au naṣārā tahtadụ, qul bal millata
ibrāhīma ḥanīfā, wa mā kāna minal-musyrikīn
 Dan mereka berkata, “Jadilah kamu (penganut) Yahudi atau
Nasrani, niscaya kamu mendapat petunjuk.” Katakanlah,
“(Tidak!) Tetapi (kami mengikuti) agama Ibrahim yang lurus
dan dia tidak termasuk golongan orang yang
mempersekutukan Tuhan.”
Metalurgi Fisik (0404005) 3/23
AIK – FT UMJ

4. KRISTAL & NON KRISTAL
 Kristal adalah material yang tersusun oleh deretan atom-atom yang teratur
letaknya dan berulang (periodik). Contoh: Semua logam, sebagian besar keramik,
beberapa polymer.
 Non kristal atau amorphous adalah material yang tidak memiliki keteraturan
atom. Contoh: Zat Cair dan Gas.
Metalurgi Fisik (0404005) 4/23

5. STRUKTUR ATOM
 Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada di
dalam inti atom. Elektron bermuatan yang bermuatan negatif (-) ditarik oleh
proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom. Dalam hal ini, semua atom di
alam semesta akan terjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan
listrik positif (+) di dalam proton. Akibatnya, semua atom akan saling bertolak
satu sama lain.
Metalurgi Fisik (0404005) 5/23

6. STRUKTUR KRISTAL
 Struktur Kristal adalah susunan khas atom-atom dalam kristal.
 Basis : Bangunan terkecil dari kristal atau kumpulan dari atom-atom.
 Lattice/kisi: kumpulan basis yang tersusun secara teratur dan periodik di dalam
ruang.
 Unit cell/sel satuan: bagian terkecil dari latis.
Struktur kristal : Basis + Lattice
Metalurgi Fisik (0404005) 6/23

7. ATOMIC PACKING FACTOR (APF)
 Atomic Packing Factor (APF) ialah Fraksi Volume yang diisi oleh atom, yang
secara matematis diperoleh dari Volume atom pada unit cell satuan dibagi dengan
volume unit cell satuan.
Metalurgi Fisik (0404005) 7/23

8. UNIT SEL KRISTAL
 Ada tujuh buah unit sel yang mungkin untuk semua jenis kristal. Ketujuh unit sel
disebut tujuh kristal sistem, yaitu:
Metalurgi Fisik (0404005) 8/23

9. • Rare due to poor packing (only Po has this structure)
• Close-packed directions are cube edges.
• Coordination # = 6
(# nearest neighbors)
(Courtesy P.M. Anderson)
SIMPLE CUBIC STRUCTURE (SC)
Metalurgi Fisik (0404005)
9/23

10. • APF for a simple cubic structure = 0.52
Adapted from Fig. 3.19,
Callister 6e.
ATOMIC PACKING FACTOR
Metalurgi Fisik (0404005) 10/23

11. UNIT CELL TYPE
 Terdapat 3 Unit CellType yakni:
Body centered
cubic (BCC)
Face Centered
Cubic (FCC)
Hexagonal Closed
Packed (HCP)
Metalurgi Fisik (0404005) 11/23

12. • Atom-atom saling bersentuhan disepanjang diagonal.
Note: Atom-atom tersebut identik
contoh: Cr, Fe (),Tantalum, Molybdenum (Mo)
• Bilangan koordinasi # = 8
Struktur Body Centered Cubic (BCC)
Body Centered Cubic
1×1 =1 center atom
8×(1/8) =1 corner atom
Total atoms = 2
Metalurgi Fisik (0404005) 12/23

13. Atomic Packing Factor: BCC
a
APF =
4
3
p ( 3a/4 )3
2
atom
Unit sel atom
volume
a3
unit sel
volume
panjang = 4R =
Arah penumpukan:
3 a
• APF untuk struktur body-centered cubic = 0.68
a
R
Adapted from
Fig. 3.2(a), Callister 7e.
a
2
a
3
Metalurgi Fisik (0404005) 13/23

14. • Atom saling bersentuhan disepanjang diagonal bidang.
• Note: atom-atom identik
• Bilangan koordinasi# = 12
• contoh:Al, Cu,Au, Pb, Ni, Pt,Ag
Struktur Face Centered Cubic (FCC)
Face Centered Cubic (FCC)
6×(1/2) =3 face atoms
8×(1/8) =1 corner atom
Total atoms = 4
Metalurgi Fisik (0404005) 14/23

15. • APF struktur face-centered cubic = 0.74
Atomic Packing Factor: FCC
Maximum APF dari beberapa struktur logam
APF =
4
3
p ( 2a/4 )3
4
atom
unit sel atom
volume
a3
unit sel
volume
Arah penumpukan:
panjang = 4R = 2 a
Isi unit sel:
6 x1/2 + 8 x1/8
= 4 atom/unit sel
a
2 a
Adapted from
Fig. 3.1(a),
Callister 7e.
(a = 22*R)
Metalurgi Fisik (0404005) 15/23

16. Hexagonal Close Packed (HCP)
 Kisi hexagonal close packed diikuti oleh logam: Mg, Be, Cd, Ti, Zn.
Struktur ini mempunyai faktor tumpukan (FT) atau atomic packing
factor (APF) yang lebih padat yg disebut HexagonalTumpukan Padat.
 Ciri khasnya adalah setiap atom dalam lapisan tertentu terletak tepat di
atas atau di bawah sela antara 3 atom pada lapisan berikutnya. Akibatnya
setiap atom menyinggung 3 atom lainnya pada lapisan bawahnya, 6 atom
di bidangnya sendiri dan 3 atom di lapisan di atasnya.
 Dalam struktur HCP terdapat 6 atom tiap sel satuan.
 Atomic Packing Factor logam HCP = 0,74
Metalurgi Fisik (0404005) 16/23

17. • APF = 0.74
• Tampak 3D • Tampak 2D
Adapted from Fig. 3.3(a),
Callister 7e.
• c/a = 1.633 (ideal)
c
a
A sites
B sites
A sites
Bottom layer
Middle layer
Top layer
Hexagonal Close Packed (HCP)
3×1 =3 center atoms
2×(1/2) =1 face atom
12×(1/6) =2 corner
atoms
Total atoms = 6
Metalurgi Fisik (0404005) 17/23

18. Struktur Kristal Logam
Hexagonal Close Packed (HCP)
Metalurgi Fisik (0404005) 18/23

19. Kesimpulan
 Klasifikasi sebuah material ditentukan berdasarkan struktur yang dimiliki oleh
material tersebut. Apakah struktur material berbentuk kristal, non kristal atau
campuran dari kedua jenis struktur tersebut dapat ditentukan melalui susunan
atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul yang saling berikatan.
 Susunan atom-atom dalam struktur kristal sangat menentukan sifat-sifat
logamnya.
 Struktur kristal logam umum adalah BCC, FCC, dan HCP.
 Struktur kristal FCC dan HCP memiliki bilangan koordinasi dan faktor kemasan
atom yang sama.
 Logam dengan struktur kristal BCC mempunyai kerapatan atom yang lebih
rendah dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC. Hal ini yang
menyebabkan logam dengan struktur kristal BCC lebih sulit dibentuk jika
dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC yang mempunyai kekuatan
rendah tetapi memiliki keliatan yang tinggi (ductility).
Metalurgi Fisik (0404005) 19/23

20. Characteristics of Selected Elements
Metalurgi Fisik (0404005) 20/23

21. Metalurgi Fisik (0404005) 21/23

22. Doa Sesudah Belajar
Artinya : "Ya Allah, sesungguhnya aku menitipkan
kepada Engkau ilmu-ilmu yang telah Engkau ajarkan
kepadaku, dan kembalikanlah kepadaku sewaktu aku
butuh kembali dan janganlah Engkau lupakan aku
kepada ilmu itu wahai Tuhan seru sekalian alam."
AIK – FT UMJ
ْ‫م‬َّ‫ل‬َ‫ع‬‫ا‬َ‫م‬ َ‫ُك‬‫ع‬ِ‫د‬ ْ‫و‬َ‫ت‬ْ‫س‬ِ‫ا‬ ‫ى‬ِِّ‫ن‬ِ‫ا‬ َّ‫م‬ُ‫ه‬ّٰ‫ل‬‫ل‬َ‫ا‬
ْ‫ن‬ِ‫ع‬ َّ‫ى‬َ‫ل‬ِ‫ا‬ ُ‫ه‬ْ‫د‬ُ‫د‬ْ‫ار‬َ‫ف‬ ِ‫ه‬ْ‫ي‬ِ‫ن‬َ‫ت‬
ْ‫ى‬ِ‫ت‬َ‫ج‬‫ا‬َ‫ح‬ َ‫د‬
َ‫ن‬ْ‫ي‬ِ‫م‬َ‫ل‬‫ا‬َ‫ع‬ْ‫ل‬‫ا‬ َّ‫ب‬َ‫ار‬َ‫ي‬ ِ‫ه‬ْ‫ي‬ِ‫ن‬َ‫س‬ْ‫ن‬َ‫ت‬ َ‫ال‬َ‫و‬
Metalurgi Fisik (0404005)
22/23

23. Sampun …….
Matur Nuwun.
Metalurgi Fisik (0404005) 23/23