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 jarak interatomik terdekat (nm) 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) 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 13,2 0C, 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