PADATAN KRISTAL: STRUKTUR, SIFAT, JENIS, CONTOH - KIMIA - 2025

The padatan kristal adalah mereka yang struktur diurutkan dan mematuhi pola yang khas untuk kisi tertentu mikroskopis; misalnya kubik, heksagonal, triklinik, rombohedral, dan lain-lain.

Benda padat ini dikatakan ada sebagai kristal, menampilkan segi dan desain geometris yang mencerminkan betapa teraturnya mereka di dalamnya. Contoh lain dari padatan kristal adalah intan, kuarsa, antrasen, es kering, kalium klorida, atau magnesium oksida.

Sebatang gula merah sebening kristal. Sumber: Pixabay.

Sepasang padatan kristal yang terkenal adalah gula dan garam (NaCl). Sekilas, keduanya menunjukkan kristal putih; tetapi sifat mereka sangat berbeda. Gula adalah padatan kristal molekuler, sedangkan garam adalah padatan kristal ionik. Yang pertama terdiri dari molekul sukrosa; dan yang kedua, dari ion Na ⁺ dan Cl ^- .

Gambar di atas memberikan gambaran sekilas tentang betapa cerahnya kristal gula. Namun, kristal garam tidak jauh tertinggal. Meskipun gula dan garam tampak seperti saudara, tetapi strukturnya berbeda: gula, yaitu sukrosa, memiliki struktur monoklinik; sedangkan garam, berstruktur kubik.

Struktur kristal natrium klorida, NaCl

Gula bubuk dan garam (icing) tetap jernih; kristalnya menjadi jauh lebih kecil untuk mata kita. Oleh karena itu, kristalinitas suatu zat padat lebih ditentukan oleh struktur internalnya, daripada oleh penampilan luar atau kecerahannya.

Struktur padatan kristal

Struktur padatan kristal teratur. Sumber: Gabriel Bolívar.

Padatan kristal memiliki struktur yang teratur. Karakteristik geometrisnya akan bergantung pada jenis kisi kristal tempatnya berada, yang pada gilirannya diproyeksikan secara eksternal dalam bentuk kristal (sistem kristal). Gambar atas mengilustrasikan dua konsep penting dari struktur tersebut: periodisitas dan butiran kristal.

Urutan spasial partikel padatan kristal bersifat periodik; yaitu, ia berulang terus menerus ke segala arah. Ini menciptakan pola strukturalnya sendiri untuk setiap kisi padat dan kristal; Misalnya, di sinilah garam dan gula mulai berdiferensiasi melampaui sifat kimianya.

Dalam A belah ketupat diatur untuk menghasilkan belah ketupat yang lebih besar. Setiap belah ketupat ungu mewakili partikel atau sekumpulan partikel (atom, ion, atau molekul). Jadi, kristal makroskopis A mungkin diharapkan memiliki penampakan rombohedral.

Sedangkan di B belah ketupat disusun sedemikian rupa sehingga berasal dari butiran kristal; ini adalah kristal yang sangat kecil (kristalit). B kemudian dikatakan sebagai padatan polikristalin; artinya, ia dibentuk oleh aglomerasi beberapa kristalit.

Kesimpulannya, padatan dapat berupa kristal (A), atau polikristalin (B); A membentuk kristal, sedangkan B. polikristal.

Properti

Sifat padatan kristal tergantung pada jenis kristalnya. Sudah diketahui bahwa struktur mereka teratur, dan mereka juga cenderung menghadirkan fitur-fitur cerah yang membuat para pecinta mineral jatuh cinta. Akan tetapi, telah disebutkan bahwa padatan berbentuk tepung, bahkan "lepas", juga dapat diklasifikasikan sebagai kristal.

Cara partikelnya diorientasikan secara spasial memungkinkan mereka memiliki beberapa properti penting untuk karakterisasinya. Misalnya, padatan kristal mampu difraksi sinar-X, menciptakan spektrum difraksi dari mana struktur mikroskopis kristal dapat ditentukan.

Juga, karena strukturnya periodik, panas berdifusi dengan cara yang sama ke seluruh padatan; selama tidak ada kotoran yang terlibat. Jadi, titik leleh untuk padatan kristal adalah konstan, dan tidak bervariasi tidak peduli bagaimana mereka diukur.

Jenis padatan kristal

Jenis padatan kristal didasarkan pada jenis partikelnya dan apa interaksi atau ikatannya. Pada dasarnya ada empat jenis: jaringan ionik, logam, molekul, dan kovalen.

Bahkan ketika unsur-unsur tersebut menunjukkan tingkat pengotor tertentu, mereka tetap menjadi kristal, meskipun sifat-sifatnya terpengaruh dan tidak menunjukkan nilai yang sama dengan yang diharapkan untuk padatan murni.

Ionik

Garam adalah contoh padatan kristal ionik, karena tersusun dari ion Na ⁺ dan Cl ^- . Oleh karena itu, dalam jenis padatan ini ikatan ionik mengatur: gaya elektrostatislah yang mengatur tatanan struktural.

Metalik

Semua atom logam membentuk kristal logam. Artinya, misalnya, garpu perak adalah konglomerat dari kristal perak yang menyatu. Struktur internal atau mikroskopisnya sama di setiap inci benda, dan tetap tidak berubah dari pegangan garpu hingga ujung giginya.

Molekuler

Gula adalah contoh padatan kristal molekuler, karena terdiri dari molekul sukrosa. Oleh karena itu, jenis padatan ini terdiri dari molekul, yang melalui interaksi antarmolekulnya (dan bukan ikatan kovalen) berhasil membentuk struktur yang teratur.

Jaringan kovalen

Akhirnya, kita memiliki padatan kristal dari jaringan kovalen. Ikatan kovalen mendominasi di dalamnya, karena mereka bertanggung jawab untuk membentuk keteraturan dan menjaga atom tetap kuat di posisi spasialnya masing-masing. Kami tidak berbicara tentang ion, atom atau molekul, tetapi tentang jaringan tiga dimensi.

Contoh

Berikutnya, dan terakhir, beberapa contoh akan dikutip untuk masing-masing jenis padatan kristal.

Ionik

Semua garam adalah padatan ionik. Demikian pula, ada sulfida, hidroksida, oksida, halida, dan senyawa lain yang juga tersusun dari ion, atau interaksinya pada dasarnya bersifat ionik. Jadi kita punya:

-KCl

-Kasus ₄

-Ba (OH) ₂

-KASUS ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Selain contoh-contoh ini, sebagian besar mineral dianggap sebagai padatan kristal ionik.

Metalik

Setiap elemen logam muncul secara alami sebagai kristal logam. Beberapa dari mereka adalah:

-Tembaga

-Besi

-Aluminium

-Chrome

-Hidrogen logam (di bawah tekanan yang tak terbayangkan)

-Tungsten

-Zirkonium

-Titanium

-Magnesium

-Sodium

Molekuler

Ada banyak variasi padatan kristal molekuler. Hampir semua senyawa organik yang mengeras dapat membentuk kristal jika kemurniannya tinggi, atau jika strukturnya tidak terlalu rumit. Jadi kita punya:

-Ice (H ₂ O)

-Kering es (CO ₂ )

-Aku ₂

-P ₄

-S ₈ (dan polimorfnya)

-Anthracene

-Oksigen padat

-Amonia padat

-Phenolphthalein

-Asam benzoat

Jaringan kovalen

Dan terakhir, di antara beberapa padatan kristal jaringan kovalen yang kami miliki:

-Berlian

-Grafit

-Carbon nanotube

-Fullerenos

-Kuarsa

-Silicon

-Jermanium

-Boron nitrida

Dari daftar ini, nanotube karbon dan fullerene juga dapat dianggap sebagai padatan kristal molekuler. Ini karena, meskipun mereka terdiri dari atom karbon yang terikat secara kovalen, mereka mendefinisikan unit yang dapat divisualisasikan sebagai makromolekul (bola dan tabung).

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Kristal. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Kimia LibreTexts. (16 Juni 2019). Padatan Kristal dan Amorf. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein & Anthony Carpi. (2020). Sifat Padatan. Diperoleh dari: visionlearning.com