Struktur Kristal Logam

Sebelum kita menuju ke bahasan tentang struktur kristalisasi logam ada baiknya bila kita mengetahui tentang pengertian kristalisasi terlebih dahulu supaya kita bisa lebih memahaminya. Berikut adalah ulasan tentang kristalisasi dan struktur kristalisasi logam semoga bermanfaat bagi yang membacanya. Amien.

Kristalisasi adalah proses pembentukan yang terjadi pada saat pembentukan, perubahan dari fasa cair ke fasa padat. jika di tinjau dari mekanismenya, kiristalisasi terjadi melalui dua tahap, yaitu pembentukan inti (nucleation) dan pertumbuhan kristal(crystal growth).

Kristalisasi juga merupakan teknik pemisahan kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa(mass transfer) dari suat zat terlarut (solute) dari cairan larutan ke fase kristal padat.

Dalam keadaaan cair, atom-atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan mempunyai temperature yang relatif tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup banyak sehingga mudah bergerak dan tidak ada pengaturan letak atom relatif terhadap  atom lainnya.

Struktur Kristal Logam

Kebanyakan bahan logam mempunyai tiga struktur kristal:

  • kubus berpusat muka (face-centered cubic).
  • kubus berpusat badan (body-centered cubic).
  • heksagonal tumpukan padat (hexagonal close-packed).

Face Cetered Cubic (FCC)  

o

  • Gambar 2a menunjukkan model bola pejal sel satuan FCC,
  • Gbr 2b: pusat-pusat atom digambarkan dengan bola padat kecil
  • Sel satuan FCC yang berulang dalam padatan kristalin sama seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
  • Struktur FCC mempunyai sebuah atom pada pusat semua sisi kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus. Beberapa logam yang memiliki struktur kristal FCC yaitu tembaga, aluminium, perak, dan emas (lihat Tabel 1).
  • Sel satuan FCC mempunyai empat (4) buah atom, yang diperoleh dari jumlah delapan seperdelapan-atom pada delapan titik sudutnya plus enam setengah-atom pada enam sisi kubusnya (8 1/8  + 6 1/2).
  • Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal sisi. Hubungan panjang sisi kristal FCC, a, dengan jari-jari atomnya, R, ditunjukkan oleh persamaan berikut:

o1

Tiap atom dalam sel satuan FCC ini dikelilingi oleh duabelas (12) atom tetangga, hal ini berlaku untuk setiap atom, baik yang terletak pada titk sudut maupun atom dipusat sel satuan (lihat Gambar 2a). Jumah atom tetangga yang mengelilingi setiap atom dalam struktur kristal FCC yang nilainya sama untuk setiap atom disebut dengan bilangan koordinasi (coordination number). Bilangan koordinasi struktur FCC adalah 12.

Faktor tumpukan atom (atomic packing factor, APF) adalah fraksi volum dari sel satuan yang ditempati oleh bola-bola padat, seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut:

o2

 Body Centered Cubic (BCC)

 o3

Struktur kristal kubus berpusat badan (BCC): (a) gambaran model bola pejal sel satuan BCC, (b) Sel satuan BCC digambarkan dengan bola padat kecil, (c) Sel satuan BCC yang berulang dalam padatan kristalin

  • Logam–logam dengan struktur BCC mempunyai sebuah atom pada pusat kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus
  • Sel satuan BCC mempunyai dua (2) buah atom, yang diperoleh dari jumlah delapan seperdelapan atom pada delapan titik sudutnya plus satu atom pada pusat kubus (8 1/8 + 1).
  • Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal ruang. Hubungan panjang sisi kristal BCC, a, dengan jari-jari atomnya, R, diberikan sebagai berikut:

o4

Tiap atom dalam sel satuan BCC ini dikelilingi oleh delapan (8) atom tetangga (lihat Gambar 3a), sebagai akibatnya bilangan koordinasi struktur BCC adalah 8.Karena struktur BCC mempunyai bilangan koordinasi lebih kecil dibandingkan dengan bilangan koordinasi FCC, maka faktor tumpukan atom struktur BCC, yang bernilai 0.68, adalah juga lebih kecil dibandingkan dengan faktor tumpukan atom FCC.

Hexagonal Close Packed (HCP)

o5

Gambar Struktur kristal heksagonal tumpukan padat (HCP): (a) sel satuan HCP digambarkan dengan bola padat kecil, (b) sel satuan HCP yang berulang dalam padatan kristalin.

  • Ciri khas logam–logam dengan struktur HCP adalah setiap atom dalam lapisan tertentu terletak tepat diatas atau dibawah sela antara tiga atom pada lapisan berikutnya
  • Sel satuan HCP mempunyai enam (6) buah atom, yang diperoleh dari jumlah dua-belas seperenam-atom pada dua belas titik sudut lapisan atas dan bawah plus dua setengah-atom pada pusat lapisan atas dan bawah plus tiga atom pada lapisan sela/tengah (12 1/6 + 2  1/2 + 3).
  • Jika a dan c merupakan dimensi sel satuan yang panjang dan pendek (lihat Gambar 4), maka rasio c/a umumnya adalah 1.633. Akan tetapi, untuk beberapa logam HCP, nilai rasio ini berubah dari nilai idealnya.
  • Bilangan koordinasi struktur HCP dan faktor tumpukannya sama dengan struktur FCC, yaitu 12 untuk bilangan koordinasi dan 0.74 untuk faktor tumpukan.
Loading...

1 comment on “Struktur Kristal Logam

Comments are closed.