materi singkat kristalografi dan mineralogi
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Kristal adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas
secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.Secara umum, zat cair
membentuk kristal ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya bisa
berupa kristal tunggal, yang semua atom-atom dalam padatannya "terpasang" pada kisi atau
struktur kristal yang sama, tapi, secara umum, kebanyakan kristal terbentuk secara simultan
sehingga menghasilkan padatan polikristalin. Misalnya, kebanyakan logam yang kita temui
sehari-hari merupakan polikristal.
Struktur kristal mana yang akan terbentuk dari suatu cairan tergantung pada kimia
cairannya sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan ambien. Proses
terbentuknya struktur kristalin dikenal sebagai kristalisasi.
Meski proses pendinginan sering menghasilkan bahan kristalin, dalam keadaan
tertentu cairannya bisa membeku dalam bentuk non-kristalin. Dalam banyak kasus, ini
terjadi karena pendinginan yang terlalu cepat sehingga atom-atomnya tidak dapat
mencapai lokasi kisinya.Suatu bahan non-kristalin biasa disebut bahan amorf atau seperti
gelas.Terkadang bahan seperti ini juga disebut sebagai padatan amorf, meskipun ada
perbedaan jelas antara padatan dan gelas. Proses pembentukan gelas tidak melepaskan
kalor lebur jenis (Bahasa Inggris: latent heat of fusion). Karena alasan ini banyak
ilmuwan yang menganggap bahan gelas sebagai cairan, bukan padatan.Topik ini
kontroversial, silakan lihat gelas untuk pembahasan lebih lanjut.Meskipun istilah "kristal"
memiliki makna yang sudah ditentukan dalam ilmu material dan fisika zat padat, dalam
kehidupan sehari-hari "kristal" merujuk pada benda padat yang menunjukkan bentuk
geometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata. Berbagai bentuk kristal tersebut dapat
ditemukan di alam. Bentuk-bentuk kristal ini bergantung pada jenis ikatan molekuler
antara atom-atom untuk menentukan strukturnya, dan juga keadaan terciptanya kristal
tersebut. Bunga salju, intan, dan garam dapur adalah contoh-contoh kristal.
Beberapa material kristalin mungkin menunjukkan sifat-sifat elektrik khas, seperti
efek feroelektrik atau efek piezoelektrik.Kelakuan cahaya dalam kristal dijelaskan dalam
optika kristal. Dalam struktur dielektrik periodik serangkaian sifat-sifat optis unik dapat
ditemukan seperti yang dijelaskan dalam kristal fotonik.
B. Maksud dan tujuan
Adapun maksud dan tujuan diadakan praktikum Kristalografi dan Mineralogi adalah
sebagai berikut :
1. Mempelajari dan menentukan sistem Kristalografi dan Mineralogi dari
bermacam-macam bentuk Kristal baik bentuk dasar maupun bentuk kombinasi
dan letak posisi dan panjang sumbu kristalografi.
2. Mempelajari dan menentukan kelas simetri dari bermacam-macam bentuk Kristal
berdasarkan jumlah unsure-unsur simetri yang dimilikinya.
3. Mencari hubungan dalam proyeksi stereogram.
4. Mengetahui sfat dari mineral itu sendiri.
5. Menentukan hubungan antara Kristal dan mineral.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Kistalografi
Kristalografi adalah ilmu yang mempelajadi tentang Kristal. Sedangkan Kristal itu
sendiri adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas secara teratur
dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi .Dalam mempelajari kristalografi kita
mengenal ada 7 macam sistem ,antara lain :
1. Sistem Isometrik/Reguler/Kubus
Sistem ini juga disebut sistem kristal regular, atau dikenal pula dengan sistem
kristal kubus atau kubik. Jumlah sumbu kristalnya ada 3 dan saling tegak lurus satu
dengan yang lainnya. Dengan perbandingan panjang yang sama untuk masing-masing
sumbunya.Perbandingan sumbu a = b = c, yang artinya panjang sumbu a sama dengan
sumbu b dan sama dengan sumbu c.Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 30˚. Hal ini
menjelaskan bahwa antara sumbu a+ memiliki nilai 30˚ terhadap sumbu bˉ.Sistem
Isometrik memiliki perbandingan sumbu a : b : c = 1 : 3 : 3
2. Sistem Tetragonal
Sama dengan system Isometrik, sistem kristal ini mempunyai 3 sumbu kristal yang
masing-masing saling tegak lurus. Sumbu a dan b mempunyai satuan panjang sama. Sedangkan
sumbu c berlainan, dapat lebih panjang atau lebih pendek. Tapi pada umumnya lebih
panjang(perbandingan sumbu) a = b ≠ c , yang artinya panjang sumbu a sama dengan sumbu b
tapi tidak sama dengan sumbu c.Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 30˚. Hal ini menjelaskan
bahwa antara sumbu a+ memiliki nilai 30˚ terhadap sumbu bˉ.
sistem kristal Tetragonal memiliki perbandingan sumbu a : b : c = 1 : 3 : 6
3. Sistem Orthorhombik
Sistem ini disebut juga sistem Rhombis dan mempunyai 3 sumbu simetri kristal yang
saling tegak lurus satu dengan yang lainnya. Ketiga sumbu tersebut mempunyai panjang yang
berbeda.Pada kondisi sebenarnya, sistem kristal Orthorhombik memiliki axial ratio
(perbandingan sumbu) a ≠ b ≠ c.Pada penggambaran, sistem Orthorhombik memiliki
perbandingan sumbu a : b : c = sembarang. Artinya tidak ada patokan yang akan menjadi ukuran
panjang pada sumbu-sumbunya pada sistem ini. Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 30˚. Hal ini
menjelaskan bahwa antara sumbu a+ memiliki nilai 30˚ terhadap sumbu bˉ
4. Sistem monoklin
Monoklin artinya hanya mempunyai satu sumbu yang miring dari tiga sumbu yang
dimilikinya. Sumbu a tegak lurus terhadap sumbu n; n tegak lurus terhadap sumbu c, tetapi
sumbu c tidak tegak lurus terhadap sumbu a. Ketiga sumbu tersebut mempunyai panjang yang
tidak sama, umumnya sumbu c yang paling panjang dan sumbu b paling pendekPada
penggambaran dengan menggunakan proyeksi orthogonal, sistem kristal Monoklin memiliki
perbandingan sumbu a : b : c = sembarang. Artinya tidak ada patokan yang akan menjadi ukuran
panjang pada sumbu-sumbunya pada sistem ini. Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 30˚. Hal ini
menjelaskan bahwa antara sumbu a+ memiliki nilai 45˚ terhadap sumbu bˉ.
5. Sistem triklin
Sistem ini mempunyai 3 sumbu simetri yang satu dengan yang lainnya tidak saling
tegak lurus. Demikian juga panjang masing-masing sumbu tidak sama.Pada penggambaran
dengan menggunakan proyeksi orthogonal, Triklin memiliki perbandingan sumbu a : b : c =
sembarang. Artinya tidak ada patokan yang akan menjadi ukuran panjang pada sumbu-sumbunya
pada sistem ini. Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 45˚ ; bˉ^c+= 80˚. Hal ini menjelaskan bahwa
antara sumbu a+ memiliki nilai 45˚ terhadap sumbu bˉ dan bˉ membentuk sudut 80˚ terhadap c+.
6. Sistem Hexagonal
Sistem ini mempunyai 4 sumbu kristal, dimana sumbu c tegak lurus terhadap ketiga sumbu
lainnya. Sumbu a, b, dan d masing-masing membentuk sudut 120˚ terhadap satu sama lain.
Sambu a, b, dan d memiliki panjang sama. Sedangkan panjang c berbeda, dapat lebih panjang
atau lebih pendek (umumnya lebih panjang).
Pada kondisi sebenarnya, sistem kristal Hexagonal memiliki axial ratio (perbandingan sumbu) a
= b = d ≠ c , yang artinya panjang sumbu a sama dengan sumbu b dan sama dengan sumbu
d.Pada penggambaran dengan menggunakan proyeksi orthogonal, sistem Hexagonal memiliki
perbandingan sumbu a : b : c = 1 : 3 : 6. Artinya, pada sumbu a ditarik garis dengan nilai 1, pada
sumbu b ditarik garis dengan nilai 3, dan sumbu c ditarik garis dengan nilai 6 (nilai bukan
patokan, hanya perbandingan). Dan sudut antar sumbunya a+^bˉ = 20˚ ; dˉ^b+= 40˚. Hal ini
menjelaskan bahwa antara sumbu a+ memiliki nilai 20˚ terhadap sumbu bˉ dan sumbu dˉ
membentuk sudut 40˚ terhadap sumbu b+.
7. Sistem trigonal
- Mempunnyai 4 buah sumbu
- Sudut sumbu (aɅbɅd) tegak lurus c
- Panjang sumbu a = b =d ≠c
- Sudut antara a+ dengan b- = 200 dan b+ dengan d- = 400
- Perbandingan sumbu a : b: c : d = 1 : 3 : 3 :1
B. MINERALOGI
Mineralogi merupakan ilmu bumi yang berfokus pada sifat kimia, struktur kristal,
dan fisika (termasuk optik) darimineral. Studi ini juga mencakup proses pembentukan
dan perubahan mineral,sifat-sifat fisik, sifat-sifat kimia, keterdapatannya, cara terjadinya,
dan kegunaannya.
Setiap jenis mineral tidak saja terdiri dari unsur-unsur tertentu, tetapi juga mempunyai
bentuk tertentu yang di sebut bentuk kristal.
CARA PEMBERIAN NAMA MINERAL
1. PENENTUAN BERDASARKAN SIFAT-SIFAT MINERAL
Penentuan nama mineral dapat dilakukan dengan membandingkan sifat-sifat fisik
mineral antara mineral yang satu dengan mineral yang lainnya. Sifat fisik suatu mineral
ini sangat diperlukan di dalam mendeterminasi atau mengenal mineral secara
megaskopis atau tanpa menggunakan mikroskop. Dengan cara ini seseorang dapat
mendeterminasi mineral lebih cepat dan biasanya langsung di lapangan tempat di man
sampel tersebut ditemukan. Sifat-sifat mineral tersebut meliputi:
a. Warna (Color)
Warna adalah kesan mineral jika terkena cahaya. Bila suatu permukaan mineral
dikenai suatu cahaya, maka cahaya yang mengenai permukaan mineral tersebut
sebagian akan diserap dan sebagian dipantulkan. Warna mineral dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu:
Idiokromatik; Yaitu warna mineral yang selalu tetap. Umumnya dijumpai pada
mineral-mineral yang tidak tembus cahaya (opak), seperti galena, magnetit,pirit, dan
lain sebagainya.
· Alokromatik; Yaitu warna mineral yang tidak tetap, tergantung dari material
pengotornya. Umumnya terdapat pada mineral-mineral yang tembus cahaya, seperti
kuarsa, kalsit,dan lain sebagainya.
Tapi ada pula warna yang ditentukan oleh kehadiran sekelompok ion asing yang
dapat memberikan warna tertantu pada mineral, yang disebut dengan
nama chomophores. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi warna antara lain:
1.Komposisi mineral
2. Struktur kristal dan ikatan ion
3. Pengotor dari mineral
b. Perawakan Kristal
Perawakan kristal adalah bentuk khas mineral di tentukan oleh bidang yang
membangunnya, termasuk bnetuk dan ukuran relative bidang-bidang tersebut. Kita perlu
mengenal perawakan yang terdapat pada beberapa jenis mineral, walaupun perawakan
kristal bukan merupakan cirri tetap mineral. Contoh: mika selalu menunjukan perawakan
kristal yang mendaun (foliated), amphibol, selalu menunjukan perawakan kristal meniang
(columnar) perawakan kristal di bedakan menjadi 3 golongan (Richard peart, 1975)
yaitu:
1. Elongated habits (meniang/berserabut)
2. Fattened habits (lembaran tipis)
3. Rounded habits (membutir)
c. Kilap (Luster)
Kilap adalah kesan mineral akibat pantulan cahaya yang dikenakan padanya. Kilap
dibedakan menjadi 2, yaitu kilap logam (metallic luster) dan kilap bukan logam (non
metallic luster). Kilap logam memberikan kesan seperti logam bila terkena cahaya.
Kilap ini biasanya dijumpai pada mineral-mineral bijih, seperti emas, galena, pirit, dan
kalkopirit. Sedangkan kilap bukan logam tidak memberikan kesan logam jika terkena
cahaya. Selain itu, adapula kilap sub-metalik (sub-metallic luster), yang terdapat pada
mineral-mineral yang mempunyai indeks bias antara 2,6-3.
Kilap bukan logam dapat dibedakan menjadi:
1. Kilap Kaca(Vitreous Luster); Memberikan kesan seperti kaca atau gelas bila
terkena cahaya. Contohnya: kalsit, kuarsa, dan halit.
2. Kilap Intan (adamantine Luster); Memberikan kesan cemerlang seperti intan.
3. Kilap Sutera (Silky Luster); Memberikan kesan seperti sutera.Umumnya
terdapat pada mineral yang mempunyai struktur serat. Seperti asbes, aktinolit,
dan gipsum.
4. Kilap Lilin (Waxy Luster); Merupakan kilap seperti lilin yang khas.
5. Kilap Mutiara (Pearly Luster); Memberikan kesan seperti mutiara atau seperti
bagian dalam dari kulit kerang. Kilap ini ditimbulkan oleh mineral transparan
yang berbentuk lembaran. Contohnya talk, dolomit, muskovit, dan tremolit.
6. Kilap Lemak (Greasy Luster); Menyerupai lemak atau sabun. Hal ini
ditimbulkan oleh pengaruh tekanan udara dan alterasi. Contohnya talk dan
serpentin.
7. Kilap Tanah (Earthy Luster); Kenampakannya buram seperti tanah. Misalnya
kaolin, limonit,dan bentonit.
d. Kekerasan (Hardness)
Kekerasan adalah ketahanan mineral terhadap suatu goresan. Penentuan
kekerasan relatif mineral ialah dengan jalan menggoreskan permukaan mineral yang
rata pada mineral standar dari skala Mohs yang sudah diketahui kekerasannya, yang
dimulai dari skala 1 yang paling lunak hingga skala 10 untuk mineral yang paling keras.
Kekerasan
Mohs Mineral Formula kimia
Kekerasan
absolut Gambar
1 Talek Mg3Si4O10(OH)2 1
2 Gipsum CaSO4·2H2O 3
3 Kalsit CaCO3 9
4 Fluorit CaF2 21
5 Apatit
Ca5(PO4)3(OH–,Cl–
,F–) 48
6 Feldspar
Ortoklas
KAlSi3O8 72
7 Kuarsa SiO2 100
Kekerasan
Mohs Mineral Formula kimia
Kekerasan
absolut Gambar
8 Topaz Al2SiO4(OH–,F–)2 200
9 Korundum Al2O3 400
10 Intan C 1600
Misalnya suatu mineral di gores dengan kalsi (H=3) ternyata mineral itu tidak
tergores, tetapi dapat tergores oleh fluorite (H=4), maka mineral tesebut mempunyai
kekerasan antara 3 dan 4. Dapat pula penentuan kekerasan mineral dengan
memepergunakan alat-alat yang sederhana misalnya:
· Kuku jari manusia H = 2,5
· Kawat tembaga H = 3
· Pecahan kaca H = 5,5
· Pisau baja H = 5,5
· Kikir baja H = 6,5
· Lempeng baja H = 7
Bila mana suatu mineral tidak tergores oleh kuku manusia tetapi oleh kawat
tembaga, maka mineral tersebut mempunyai kekerasan antara 2,5 dan 3.
e. Gores (Streak)
Gores atau cerat adalah warna mineral dalam bentuk bubuk. Cerat dapat sama atau
berbeda dengan warna mineral. Umumnya warna cerat tetap. Gores ini di
pertanggungjawabkan karena stabil dan penting untuk membedakan 2 mineral yang
warnanya sama tetapi goresnya berbeda. Gores ini di peroleh dengan cara mengoreskan
mineral pada permukaan keeping porselin, tetapi apabila mineral mempunyai kekerasan
lebih dari 6, maka dapat di cari mineral yang berwarna terang biasanya mempunyai gores
berwarna putih. Mineral bukan logam dan berwarna gelap akan memberikan gores yang
lebih terang dari pada warna mineralnya sendiri. Mineral yang mempunyai kilap metallic
kadang-kadang mempunyai warna gpres yang lebih gelap dari warna mineralnya
sendiri.Ada beberapa mineral warna dan gores sering menunjukan warna yang sama.
f. Belahan (Cleavage)
Belahan adalah kenampakan mineral berdasarkan kemampuannya membelah
melaluibidang-bidang belahan yang rata dan licin.Bidang belahanumumnya sejajar
dengan bidang tertentu dari mineral tersebut.Belahan dapat di bedakan menjadi:
1. Sempurna (perfect)
Yaitu apabila mineral mudah terbelah melalui arah belahannya yang merupakan
bidang yang rata dan sukar pecah selain melalui bidang belahannya.
2. Baik (good)
Yaitu apabila mineral muidah terbelah melalui bidang belahannya yang rata,
tetapi dapat juga terbelah tidak melalui bidang belahannya.
3. Jelas (distinct)
Yaitu apabila bidang belahan mineral dapat terlihat jelas, tetapi mineral tersebut
sukar membelah melalui bidang belahannya dan tidak rata.
4. Tidak jelas (indistinct)
Yaitu apabila arah belahannya masih terlihat, tetapi kemungkinan untuk
membentuk belahan dan pecahan sama besar.
5. Tidak sempurna (imperfect)
Yaitu apabila mineral sudah tidak terlihat arah belahannya, dan mineral akan
pecah dengan permukaan yang tidak rata.
g. Pecahan (Fracture)
Pecahan adalah kemampuan mineral untuk pecah melalui bidang yangtidak rata
dan tidak teratur. Pecahan dapat dibedakan menjadi:
1. Pecahan konkoidal (Choncoidal): Pecahan yang memperlihatkan
gelombang yang melengkung di permukaan. Bentuknya menyerupai
pecahan botol atau kulit bawang.
2. Pecahan berserat/fibrus (Splintery): Pecahan mineral yang menunjukkan
kenampakanseperti serat, contohnya asbes, augit;
3. Pecahan tidak rata (Uneven): Pecahan mineral yang
memperlihatkanpermukaan bidang pecahnya tidak teratur dan kasar,
misalnya pada garnet;
4. Pecahan rata (Even): pecahan mineral yang permukaannya rata dan cukup
halus. Contohnya minerallempung.
5. Pecahan Runcing (Hacly): Pecahan mineral yang permukaannya tidak
teratur, kasar,dan ujungnya runcing-runcing. Contohnya mineral
kelompok logam murni.
6. Pecahan tanah (Earthy), bila kenampakannya seperti tanah, contohnya
mineral lempung.
h. Daya Tahan Terhadap Pukulan (Tenacity)
Tenacity adalah suatu reksi atau daya tahan mineral terhadap gaya yang
mengenainya, seperti penekanan, pemecahan, pembengkokan, pematahan,
pemukulan, penghancuran, dan pemotongan. Tenacity dapat dibagi menjadi:
1. Brittle (Rapuh); apabila mineral mudah hancur menjadi tepung halus.
2. Sectile (Dapat Diiris); apabila mineral mudah dipotong dengan pisau
dengan tidak berkurang menjadi tepung.
3. Ductile (Dapat Dipintal); dapat ditarik dan diulur seperti kawat. Bila
ditarik akan menjadi panjang, dan apabila dilepaskan akan kembali seperti
semula.
4. Malleable (Dapat Ditempa); apabila mineral ditempa dengan palu akan
menjadi pipih.
5. Elastis (Lentur); dapat merenggang bila ditarik, dan akan kembali seperti
semula bila dilepaskan.
6. Flexible; apabila mineral dapat dilengkungkan kemana-mana dengan
mudah.
i. Berat Jenis (Specific Grafity)
Berat jenis adalah angka perbandingan antara berat suatu mineral dibandingkan
dengan berat air pada volume yang sama. Dalam penentuan berat jenis
dipergunakan alat-alat seperti: piknometer, timbangan analitik, dan gelas ukur.
Berat jenis dapat dirumuskan sebagai berikut:
j. Sifat Kemagnetan
Sifat kemagnetan yang perlu dicatat dalam praktikum mineral fisik adalah sifat
dari mineral yang diselidiki, apakah paramagnetit ataukah diamagnetit.
§ Paramagnetit (magnetit): yaitu mineral tersebut mempunyai daya tarik terhadap
magnet.
§ Diamagnetit (non-magnetit): yaitu mineral tersebut mempunyai daya tolak
terhadap magnet.
k. Derajat Ketransparanan
Sifat Transparan dari suatu mineral tergantung pada kemampuan mineral
tersebut mentransmit sinar cahaya (berkas sinar). Sesuai dengan hal ini, variasi
mineral dibedakan atas:
§ Opaque mineral; yaitu mineral-mineral yang tidak tembus cahaya meskipun
dalam bentuk lembaran tipis. Mineral-mineral ini permukaannya mempunyai
kilauan metalik dan meninggalkan berkas hitam atau gelap.
§ Transparant mineral; yaitu mineral-mineral yang tembus pandang seperti kaca.
§ Translucent mineral; yaitu mineral-mineral yang tembus cahaya tapi tidak
tembus pandang.
§ Mineral-mineral yang tidak tembus pandang dalam bentuk pecahan-pecahan
tetapi tembus cahaya pada lapisan yang tipis.