Ilmu Logam : Memahami Struktur Kristal

Struktur Kristal

Susunan atom-atom yang teratur dalam tiga dimensi menurut suatu pola tertentu dinamakan kristal. Bila dari inti-inti atom dalam suatu kristal ditarik garis-garis imajiner melalui inti-inti atom tetangganya maka akan diperoleh suatu kerangka tiga dimensi yang disebut space lattice (kisi ruang). Space lattice ini dapat dianggap tersusun dari sejumlah besar unit cell (sel satuan). Unit cell merupakan bagian terkecil dari space lattice yang bila disusun ke arah sumbu-sumbunya akan membentuk space lattice.

Ada 7 macam sistem kristal yang mungkin terjadi, yaitu:

Kebanyakan logam-logam yang penting membeku dengan membentuk kristal dengan sistem kristal cubic (kubus) atau hexagonal. Sistem kristal yang paling sering dijumpai pada logam adalah:

1. Face Centered Cubic (FCC) atau Kubus Pemusatan Sisi (KPS)
2. Body Centered Cubic (BCC) atau Kubus Pemusatan Ruang (KPR)
3. Hexagonal Close-Packed (HCP) atau Hexagonal Tumpukan Padat (HTP)

Pada umumnya setiap logam selalu membentuk kristal dengan sistem kristal tertentu, tetapi ternyata ada beberapa unsur yang dapat dijumpai dengan sistem kristal yang berbeda. Sifat yang demikian ini dinamakan polimorfi. Di antara logam-logam yang memiliki sifat polimorfi ini ada yang sifat polimorfinya bersifat reversibel: pada suatu kondisi sistem kristalnya tertentu dan bila kondisi berubah, sistem kristalnya juga akan berubah dan bila kondisi kembali seperti semula maka sistem kristal juga akan kembali seperti semula. Sifat ini dinamakan sifat allotropi.

Ada kurang lebih lima belas unsur logam yang memiliki sifat allotropi, termasuk besi. Pada temperatur kamar, besi memiliki sistem kristal BCC (dinamakan besi alpha, α). Pada temperatur antara 910-1400°C sistem kristalnya FCC (besi gamma, γ). Dan pada temperatur diatas 1400°C sampai mencair sistem kristalnya BCC (besi delta, δ). Bila temperatur kembali lagi maka sistem kristalnya juga akan kembali seperti semula. Setiap perubahan tersebut ditandai dengan pemberhentian perubahan temperatur.

Gambar. Kurva pemanasan dan pendinginan besi, menunjukkan adanya perubahan allotropi.

⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩⏩

Pertanyaan :

Apa yang dimaksud dengan kristal, sistem kristal, space lattice, unit cell, dan lattice parameter?

Tembaga dengan sistem kristal FCC mempunyai diameter atom 2,556 Å. Hitung berapa diameter atomnya?

Tembaga dengan sistem kristal FCC mempunyai lattice parameter 3,61 x 10^-8. Hitung berat jenisnya? Bilangan Avogrado = 6,02 x 10^23 atom. Hitung juga untuk Besi dan Titanium.