STRUKTUR KRISTAL: STRUKTUR, JENIS DAN CONTOH - KIMIA

The struktur kristal adalah salah satu negara padat yang atom, ion atau molekul dapat mengadopsi di alam, yang ditandai dengan memiliki pemesanan spasial tinggi. Dengan kata lain, ini adalah bukti dari "arsitektur sel" yang mendefinisikan banyak benda dengan tampilan seperti kaca dan berkilau.

Apa yang mendorong atau gaya apa yang bertanggung jawab atas kesimetrian ini? Partikel-partikel itu tidak sendiri, tetapi berinteraksi satu sama lain. Interaksi ini menghabiskan energi dan mempengaruhi stabilitas padatan, sehingga partikel berusaha mengakomodasi diri mereka sendiri untuk meminimalkan kehilangan energi ini.

Jadi sifat intrinsik mereka menuntun mereka untuk menempatkan diri dalam tatanan ruang yang paling stabil. Misalnya, ini bisa menjadi salah satu di mana tolakan antara ion dengan muatan yang sama minimal, atau di mana beberapa atom -seperti logam- juga menempati volume terbesar yang mungkin dalam kemasannya.

Kata "kristal" memiliki arti kimiawi yang dapat disalahartikan untuk benda lain. Secara kimiawi, ini mengacu pada struktur yang teratur (secara mikroskopis) yang, misalnya, dapat terdiri dari molekul DNA (kristal DNA).

Namun, istilah ini sering disalahgunakan untuk merujuk pada benda atau permukaan kaca apa pun, seperti cermin atau botol. Tidak seperti kristal sejati, kaca terdiri dari struktur silikat yang amorf (tidak teratur) dan banyak zat aditif lainnya.

Struktur

Pada gambar di atas, beberapa permata zamrud diilustrasikan. Sama seperti ini, banyak mineral, garam, logam, paduan, dan berlian lainnya menunjukkan struktur kristal; Namun, apa hubungan urutannya dengan simetri?

Jika sebuah kristal, yang partikelnya dapat diamati dengan mata telanjang, menerapkan operasi simetri (membalikkan, memutarnya pada sudut yang berbeda, memantulkannya pada bidang, dll.), Maka akan ditemukan bahwa ia tetap utuh di semua dimensi ruang.

Kebalikannya terjadi pada padatan amorf, dari mana urutan yang berbeda diperoleh dengan melakukan operasi simetri. Selain itu, ia tidak memiliki pola pengulangan struktural, yang menunjukkan keacakan dalam distribusi partikelnya.

Berapakah satuan terkecil yang menyusun pola struktural? Pada gambar atas, padatan kristal simetris dalam ruang, sedangkan yang amorf tidak.

Jika persegi digambar untuk menutupi bola oranye dan operasi simetri diterapkan padanya, akan ditemukan bahwa mereka menghasilkan bagian lain dari kristal.

Hal di atas diulangi dengan kotak yang lebih kecil dan lebih kecil, sampai menemukan kotak yang asimetris; ukuran sebelumnya adalah, menurut definisi, sel unit.

Sel satuan

Sel satuan adalah ekspresi struktural minimum yang memungkinkan reproduksi sempurna padatan kristal. Dari sini dimungkinkan untuk merakit kaca, memindahkannya ke segala arah di ruang angkasa.

Ini dapat dianggap sebagai laci kecil (bagasi, ember, wadah, dll.) Di mana partikel, yang diwakili oleh bola, ditempatkan mengikuti pola pengisian. Dimensi dan geometri kotak ini bergantung pada panjang sumbunya (a, b dan c), serta sudut antara keduanya (α, β, dan γ).

Yang paling sederhana dari semua sel satuan adalah yang berstruktur kubik sederhana (gambar atas (1)). Dalam hal ini, pusat bola menempati sudut-sudut kubus, empat di alasnya dan empat di langit-langit.

Dalam susunan ini, bola hanya menempati 52% dari total volume kubus, dan karena alam tidak menyukai ruang hampa, tidak banyak senyawa atau elemen yang mengadopsi struktur ini.

Namun jika bola-bola tersebut disusun dalam kubus yang sama sedemikian rupa sehingga menempati bagian tengah (kubik berpusat di badan, bcc), maka akan terjadi pengemasan yang lebih kompak dan efisien (2). Sekarang bola-bola tersebut menempati 68% dari total volume.

Sebaliknya, dalam (3) tidak ada bola yang menempati pusat kubus, tetapi pusat mukanya menempati, dan semuanya menempati hingga 74% dari total volume (kubik pusat muka, cc).

Jadi, dapat dipahami bahwa pengaturan lain dapat diperoleh untuk kubus yang sama, dengan memvariasikan cara pengemasan bola (ion, molekul, atom, dll.).

Jenis

Struktur kristal dapat diklasifikasikan menurut sistem kristalnya atau sifat kimiawi partikelnya.

Misalnya, sistem kubik adalah yang paling umum dari semuanya, dan banyak kristal padat diatur olehnya; namun, sistem yang sama ini berlaku untuk kristal ionik dan logam.

Menurut sistem kristalnya

Pada gambar sebelumnya tujuh sistem kristal utama diwakili. Dapat dicatat bahwa sebenarnya ada empat belas di antaranya, yang merupakan produk dari bentuk kemasan lain untuk sistem yang sama dan membentuk jaringan Bravais.

Dari (1) hingga (3) adalah kristal dengan sistem kristal kubik. Dalam (2) diamati (dengan garis-garis biru) bahwa bola di tengah dan di sudut berinteraksi dengan delapan tetangga, sehingga bola memiliki bilangan koordinasi 8. Dan di (3) bilangan koordinasinya adalah 12 (untuk melihatnya Anda perlu menduplikasi kubus ke segala arah).

Elemen (4) dan (5) sesuai dengan sistem tetragonal yang sederhana dan berpusat pada wajah. Berbeda dengan kubik, sumbu c-nya lebih panjang dari sumbu a dan b.

Dari (6) hingga (9) adalah sistem ortorombik: dari yang sederhana dan berpusat pada pangkalan (7), hingga yang berpusat pada tubuh dan di wajah. Dalam α, β dan γ ini adalah 90º, tetapi semua sisinya memiliki panjang yang berbeda.

Gambar (10) dan (11) adalah kristal monoklinik dan (12) adalah kristal triklinik, yang terakhir menunjukkan ketidaksamaan di semua sudut dan sumbu.

Elemen (13) adalah sistem rombohedral, analog dengan kubik tetapi dengan sudut γ berbeda dari 90º. Terakhir, ada kristal heksagonal

Perpindahan elemen (14) berasal dari prisma heksagonal yang dilacak oleh garis putus-putus hijau.

Menurut sifat kimianya

- Jika kristal tersusun dari ion, maka kristal tersebut adalah kristal ionik yang terdapat dalam garam (NaCl, CaSO ₄ , CuCl ₂ , KBr, dll.)

- Molekul seperti bentuk glukosa (kapan pun mereka bisa) kristal molekuler; dalam hal ini, kristal gula yang terkenal.

- Atom yang ikatannya pada dasarnya kovalen membentuk kristal kovalen. Seperti kasus berlian atau silikon karbida.

- Demikian pula, logam seperti emas membentuk struktur kubik kompak, yang merupakan kristal logam.

Contoh

K

NaCl (sistem kubik)

ZnS (wurtzite, sistem heksagonal)

CuO (sistem monoklinik)

Referensi

Quimitube. (2015). Mengapa "kristal" bukanlah kristal. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: quimitube.com
Pressbooks. 10.6 Struktur Kisi dalam Padatan Kristal. Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: opentextbc.ca
Pusat Sumber Daya Akademik Struktur Kristal. . Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: web.iit.edu
Ming. (2015, 30 Juni). Jenis Struktur Kristal. Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: crystalvisions-film.com
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 Januari 2018). Jenis Kristal. Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: thinkco.com
KHI. (2007). Struktur Kristal. Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: folk.ntnu.no
Paweł Maliszczak. (25 April 2016). Kristal zamrud kasar dari Lembah Panjshir Afghanistan. . Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
Napy1kenobi. (26 April 2008). Kisi Bravais. . Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
Pengguna: Sbyrnes321. (21 November 2011). Kristal atau amorf. . Diperoleh pada 26 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org

STRUKTUR KRISTAL: STRUKTUR, JENIS DAN CONTOH - KIMIA - 2025