16002_material_teknik_modul_02

MODUL 2
Susunan Atomik dalam Material
1. Konsep tatanan
Untuk mengklasifikasiskan material, perlu ditentukan dahulu bentuk material
apakah berbentuk kristalin (logam dan paduan konvensional), non kristalin (gelas) atau
campuran dari kedua jenis struktur tersebut.
Gambar 1 (a) tatanan atom dalam kristal dan (b) tatanan atom dari gelas.
2. Beberapa jenis struktur kristal
2.1 logam murni
Ion logam berukuran relatif kecil, dengan diameter 0,25 nm. Satu milimeter
kubik logam mengandung sekitar 1020 atom. Ion-ion sejenis di dalam logam padat
murni tertumpuk bersama secara sangat teratur dan, pada sebagian besar logam,
tetumpuk sedemikian rupa sehingga secara kolektif ion-ion menempati volume
minimum. Logam umumnya berbentuk kristal dan, penumpukan ionnya tertutup atau
terbuka, susunan atomnya dapat ditentukan dan dinyatakan berdasarkan bentuk
struktur selnya.
Ada dua cara penumpukan bola-bola yang berukuran sama agar dapat
menempati volume minimum. Sel-sel struktur dari susunan hasilnya, kubus
1 http://www.mercubuana.ac.id
atom pertamanya dapat ditempatkan di lokasi-B atau lokasi-C, yang ekivalen. Namun
demikian, begitu atom pertama ditempatkan pada salah satu dari kedua lokasi ini,
semua atom lain di bidang kedua hares menempati lokasi serupa. (Hal ini terjadi karena
lokasi -B dan lokasi -C begitu berdekatan sehingga tidak mungkin keduanya
ditempatkan pada lapisan yang sama.) Pada tahap ini tidak ada perbedaan antara cph
dan fcc
jarak interatomik
Elemen
0,286
0,223
0,298
0,250
0,250
0,255
0,288
0,248
0,350
0,331
0,320
0,275
0,249
0,286
Elemen
Platinum
Kalium
Rhodium
Rubidium
Perak
Natrium
Tantalum
Thorium
Titanium
Tungsten
Uranium
Vanadium
Seng
Zirconium
Struktur kristal
fcc
bcc
fcc
bcc
fcc
bcc
bcc
fcc
cph (c/a 1,587)
bcc
ortorombik
bcc
cph (c/a = 1,856)
cph (c/a = 1,592)
jarak interatomik
terdekat (nm)
0,277
0,461
0,269
0,494
0,289
0,372
0,286
0,360
0,299
0,274
0,275
0,262
0,266
0,318
Tabel 1 struktur kristal beberapa jenis logam
Tabel 1. memuat struktur kristal dari beberapa jenis logam, sebagian besar adalah fcc
atau bcc. Sebagaimana telah dinyatakan sebelumnya, atom tidak memiliki dimensi
yang tetap; namun akan lebih mudah apabila diameter atom dinyatakan sebagai jarak
terdekat antar pusat atom. Tabel tersebut menunjukkan struktur yang stabil pada
temperatur ruang. Pada temperatur lainnya, beberapa jenis logam mengalami transisi
dan susunan atom berubah membentuk struktur kristal yang berbeda, di mana masingmasing struktur stabil pada rentang temperatur tertentu. Gejala ini disebut alotropi.
Contoh komersial yang paling dikenal adalah besi, yang memiliki struktur bcc pada
temperatur dibawah 9100C, fcc pada rentang temperatur 910-14000C, dan bcc pada
tempertaur diantara 14000C dan titik leleh (15350C). Contoh lain adalah titanium yang
berubah dari cph menjadi bcc pada temperatur 8820C, zirkonium yang mengalami
perubahan dari cph ke bcc pada temperatur 8150C, timah putih Sn yang berubah dari
kubik (warna abu-abu) menjadi tertragonal (warna putih) pada temperatur 13,20C, dan
logam uranium serta plutonium.
3 http://www.mercubuana.ac.id
lebih spesifik, sel satuan yang dimaksud mengandung (8 x 1/8) + (6 x ½) = 4 kation
dan (12 x ¼) + 1 = 4 anion.
Gambar senyawa tipe AB dari MgO
5 http://www.mercubuana.ac.id