1d. padat mineral
TRANSCRIPT
![Page 1: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/1.jpg)
RSL ALUMINA SILIKA2 1
Bentonit
Bentonit
KBI Anorganik
Departemen Kimia FMIPA
Universitas Indonesia
![Page 2: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/2.jpg)
PADAT (SOLID)Entopi (S): Spadat <S cair<Sgas
susunan atom lebih teraturmateri/zat yang mempunyai bentuk,volume dandensitas tertentu (tahan terhadap deformasi dankompresi) dan pada suhu tertentu
Berdasarkan struktur dan keberaturan atom atauBerdasarkan struktur dan keberaturan atom ataumolekul, zat padat terdiri dari 2 jenis yaitu :
Padat Amorf, mis SiO2
Padat Kristal
RSL ALUMINA SILIKA2 2
![Page 3: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/3.jpg)
PADAT (SOLID)1. Padatan amorphous/ amorf (non-kristalin) atau gelas:
padat yang tidak mempunyai bentuk/struktur yang beraturan,
serta interaksi antar partikelnya bervariasi sehingga titik
lelehnya tidak tajam pada titik tertentu.
Contoh : gelas dan tar, karet, nilon dan beberapa jenis
plastik.plastik.
2. Padat kristal:
padatan yang mengandung atom atau molekul yang terikat
dengan struktur tertentu yang beraturan, sehingga titik lelehnya
juga tertentu.
Contoh : Es,kuarsa (SiO2), intan, tembaga, gula, NaCl,
KNO3.
RSL ALUMINA SILIKA2 3
![Page 4: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/4.jpg)
Padat kristalBerdasarkan jenis partikel dan ikatannya,padat kristal terbagi atas:
1. Padat atom
2. Padat ionik2. Padat ionik
3. Padat molekular
4. Padat kovalen - network/jaringan
RSL ALUMINA SILIKA2 4
![Page 5: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/5.jpg)
Berbagai jenis padat kristal, amorf dan sifat-sifatnya
padatan Contoh Interaksi Sifat khusus
Ionik NaCl, K2SO4,
CaCl2, (NH4)3PO4
Ionic: gayaelektrostatik (interaksimuatan positif dannegative)
Keras, rapuh, penghantar yangburuk, titik leleh tinggi (400-3000oC), biasanya larut dalam air
Logam Li, K, Ca, Fe,Cr,Ni, Ag, Cu, Au,logam lain sertaalloy/aliase
Ikatan logam/metalik,gaya tarik antar ionlogam dan awanelektron
Dapat ditempa, penghantar yangbaik, kekerasan dan titik lelehbervariasi (-39 s/d3000 oC)
rsl STRUKTUR PADAT IONIK-LOGAM 5
alloy/aliase elektronMolekular H2, O2, P4, S8, Ar,
H2O, CO2, CH4,CH3COOH, Gula
Gaya dispersi London,dipole-dipol, ikatanhidrogen
Titik leleh rendah-sedang (--272s/d 400 OC, penghantar yangburuk/lemah,
Jaringankovalen
C (intan), SiO2
(kuarsa), feldspar,mika
Kovalen, ikatanlangsung pasanganelektron
Titik leleh tinggi (1200-4000 OC),kekerasan bervariasi, ikatan 3dimensi>2 dimensi> 1 dimensi,penghantar listrik yang buruk
Amorf /glassy
Gelas, polietilen,nilon
Kovalen, ikatanlangsung pasanganelektron
Non-kristalin, rentang titik lelehluas dan bervariasi, penghantarburuk
![Page 6: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/6.jpg)
PADAT KRISTALKristal adalah atom-atom yang mengatur diri secarateratur dan berulang dalam pola tiga dimensi.
Dua jenis pola pengemasan atom dalam kristal yangsering ditemukan adalah ccp (fcc) dan hcp.
Masing-masing memiliki nilai APF (Atomic PackingFactor) sebesar 0,74.
Bilangan koordinasi adalah jumlah ion atau atom yanglangsung mengelilingi atom pusat.
Bilangan koordinasi dalam sistem kristal ionikbergantung pada perbandingan antara radius kationdengan anion (r/R).
RSL ALUMINA SILIKA2 6
![Page 7: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/7.jpg)
Bilangan koordinasi kristal ionik
r/R Bilangan Koordinasi Maksimum Bentuk Koordinasi<0,155 2 linear0,155-0,225 3 segitiga planar0,225-0,414 4 tetrahedral beraturan0,225-0,414 4 tetrahedral beraturan0,414-0,732 6 oktahedral beraturan0,732-1,000 8 kubus1,000 12 kuboktahedron
RSL ALUMINA SILIKA2 7
![Page 8: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/8.jpg)
Unit sel
Unit sel
Unit volume terkecil dari suatu kristal disebut unit sel.
Unit sel adalah bangun dasar yang berbentuk kotak dengan sisi a, b,c (yang berhubungan dengan ruang antar lapisan d) dan , dan
Setiap kristal dibedakan berdasarkan panjang unit sel, sudut dansimetri kerangka 3 dimensinya.
Kristal mempunyai simetri yang sama dengan penyusun unit selnyakarena kristal adalah penggandaan susunan berulang dari unit sel.
Dikenal 7 jenis struktur kristal, bentuk kristal ini disimpulkan dalamTabel 2
RSL ALUMINA SILIKA2 8
![Page 9: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/9.jpg)
RSL ALUMINA SILIKA2 9
![Page 10: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/10.jpg)
Tabel 2 Hubungan unit sel untuk 7 sistem kristal
Sel Unit
Sistem panjang sudut Contoh
Kubus a = b = c = = = 90o NaCl (garam batu)
tetragonal a = b c = = = 90o TiO2, (rutil)
RSL ALUMINA SILIKA2 10
orthorombis a b c = = = 90o MgSO4.7H2O(epsomit)
monoklinik a b c = = 90o; 90o CaSO4.2H2O (gips)
triklinik a b c = 90o K2Cr2O7 (Kalium bikhromat)
heksagonal a = b c = = 90o; 120o SiO2 (silikat)
rhombohedral a = b = c = = 90o CaCO3 (kalsit)
![Page 11: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/11.jpg)
RSL ALUMINA SILIKA2 11
1 octahedral / anion sehingga 100% situs octahedral terisi.Koordinasi # Na = 6; coordination # Cl =6.
![Page 12: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/12.jpg)
Rutile, TiO2
RSL ALUMINA SILIKA2 12
Titanium(II)oksida, TiO
![Page 13: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/13.jpg)
Jenis Kristal kubus adalah:
Kubus sederhana (cubic)
Kubus berpusat badan
RSL ALUMINA SILIKA2 13
Kubus berpusatmuka (FaceCentered Cubic)
Kubus berpusat badan(Body Centered Cubic)
![Page 14: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/14.jpg)
Alat untuk mengetahui susunan partikel dalam kristal =Diffraktometer difraksi sinar-X
d
RSL ALUMINA SILIKA2 14
Refleksi berkas sinar monokhromatis oleh dua bidang kisi (Lapisan atom)dalam kristal
Hukum Bragg:n = 2 d sin atau sin = n /2 d
Keterangan:n : bilangan bulat, 1, 2, 3, 4, …. : panjang gelombang X-rayd : jarak antara unit-unit lapisan kristal : sudut difraksi
![Page 15: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/15.jpg)
KristalografiKristalografi:
Atomic Packing Factor (APF) atau Fraksi packing:
Fraksi volume dalam struktur kristal yang ditempati atom
Tanpa dimensi dan selalu < 1
Secara praktis, dalam APF stuktur kristal diassumsikan bahwaatom adalah bola keras (pejal) (rigid sphere)
Untuk Kristal satu komponen (mengandung satu jenis atom), Untuk Kristal satu komponen (mengandung satu jenis atom),APF dinyatakan dengan:
Natomjumlah atom dalam kristal , Vatom volume atom,
VKristal = volume yang ditempati oleh kristal
RSL ALUMINA SILIKA2 15
Kristal
AtomAtom
V
.VNAPF
![Page 16: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/16.jpg)
Kristalografi Untuk struktur satu komponen, penataan atom yang
paling rapat (dibuktikan secara matematik) adalahmempunyai APF = 0.74.
Kenyataannya, bilangan ini dapat lebih besar karenaadanya faktor spesifik intermolecularadanya faktor spesifik intermolecular
Untuk struktur multiple-component, APF dapatmelampaui 0.74.
RSL ALUMINA SILIKA2 16
![Page 17: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/17.jpg)
StrukturKUBUS SEDERHANA (SIMPLE CUBIC) (SC)
Kubus sederhana (cubic)
• Jarang, karena paking yang buruk (hanya Po yangmempunyai struktur ini)
• Close-packed directions adalah tepi sudut kubus(cube edges). • Coordination # = 6
(# nearest neighbors)
RSL ALUMINA SILIKA2 174
(Courtesy P.M. Anderson)
![Page 18: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/18.jpg)
ATOMIC PACKING FACTOR, APF
APF =Volume of atoms in unit cell*
Volume of unit cell
*assume hard spheres
• APF untuk struktur simple cubic = 0.52
volume
RSL ALUMINA SILIKA2 185
APF =
a3
4
3(0.5a)31
atoms
unit cellatom
volume
unit cell
volumeclose-packed directions
a
R=0.5a
contains 8 x 1/8 =1 atom/unit cell
Adapted from Fig. 3.19,Callister 6e.
![Page 19: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/19.jpg)
StrukturBODY CENTERED CUBIC (BCC)
• Coordination # = 8
• Close packed directions are cube diagonals.
--Note: Semua atom adalah identik; the center atom is shadeddifferently only for ease of viewing.
RSL ALUMINA SILIKA2 198
Adapted from Fig. 3.2,Callister 6e.
(Courtesy P.M. Anderson)
![Page 20: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/20.jpg)
ATOMIC PACKING FACTOR, APF : BCC• APF untuk struktur body-centered cubic = 0.68
Close-packed directions:length = 4R
= 3 a
Unit cell contains:1 + 8 x 1/8
RSL ALUMINA SILIKA2 20
aR
9
1 + 8 x 1/8= 2 atoms/unit cell
Adapted fromFig. 3.2,Callister 6e.
APF =
a3
4
3( 3a/4)32
atoms
unit cell atom
volume
unit cell
volume
![Page 21: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/21.jpg)
StrukturFACE CENTERED CUBIC (FCC)
• Coordination # = 12
• Close packed directions are face diagonals.--Note: Semua atom adalah identik; the face-centered atoms are shaded
differently only for ease of viewing.
RSL ALUMINA SILIKA2 216
Adapted from Fig. 3.1(a),Callister 6e.
(Courtesy P.M. Anderson)
![Page 22: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/22.jpg)
ATOMIC PACKING FACTOR (APF) : FCC
Unit cell contains:6 x 1/2 + 8 x 1/8
• APF untuk struktur body-centered cubic = 0.74Close-packed directions:
length = 4R= 2 a
RSL ALUMINA SILIKA2 22
APF =
a3
4
3( 2a/4)34
atoms
unit cell atom
volume
unit cell
volume
6 x 1/2 + 8 x 1/8= 4 atoms/unit cell
a
7
Adapted fromFig. 3.1(a),Callister 6e.
![Page 23: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/23.jpg)
FCC STACKING SEQUENCE• ABCABC... Stacking Sequence• 2D Projection
A sites
B sites B B
B
BB
B BC C
CA
A
RSL ALUMINA SILIKA2 2320
B sites
C sites
B B
• FCC Unit Cell AB
C
![Page 24: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/24.jpg)
StrukturHEXAGONAL CLOSE-PACKED (HCP)
• ABAB... Stacking Sequence
• 3D Projection • 2D Projection
A sites
Middle layer
Top layer
RSL ALUMINA SILIKA2 2410
• Coordination # = 12
• APF = 0.74
B sites
A sites Bottom layer
Middle layer
Adapted from Fig. 3.3,Callister 6e.
![Page 25: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/25.jpg)
Contoh: NaCl
RSL ALUMINA SILIKA2 25
1 octahedral / anion sehingga 100% situs octahedral terisi.Koordinasi # Na = 6; coordination # Cl =6.
![Page 26: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/26.jpg)
RSL ALUMINA SILIKA2 26
![Page 27: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/27.jpg)
Alotropi: materi yang mempunyai lebih dari strukturkristal
Contoh alotropi:
1. Karbon (C)
rsl STRUKTUR PADAT IONIK-LOGAM 27
2. Sulfur (S)
grafit
intanFullerene/buckyball
grafit
![Page 28: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/28.jpg)
Intan dan grafit – polymorf carbon
![Page 29: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/29.jpg)
Struktur INTAN
Semua atom carbon dalam koordinasi IV
hardhard--sphere modelsphere model
ballball--andand--stick modelstick model polyhedral modelpolyhedral model blue C onlyblue C onlyFCC unit cellFCC unit cell
![Page 30: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/30.jpg)
Allotropes Sulfur dan Phosphorous
2. Sulfur
RSL ALUMINA SILIKA2 30
![Page 31: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/31.jpg)
RSL ALUMINA SILIKA2 31
![Page 32: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/32.jpg)
Group Silicate
RSL ALUMINA SILIKA2 32
![Page 33: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/33.jpg)
Gambar:Tiga cara menggambarkan silica tetrahedron:
a) Kiri: Model Bola & Tongkat (ball & stick), kation silicon cation(orange) dikelilingi oleh 4 anion oxygen (biru)
b) Tengah: Model pengisian ruang (space filling);
c) geometric shorthand. c) geometric shorthand.
RSL ALUMINA SILIKA2 33
![Page 34: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/34.jpg)
STRUKTUR SILIKAT
Silica tetrahedron
RSL ALUMINA SILIKA2 34
Rantai tunggal
Rantai dobel(ganda-2)
![Page 35: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/35.jpg)
STRUKTUR SILIKAT
Silikat lembaran(Sheet)
RSL ALUMINA SILIKA2 35
Silikat kerangka(Framework)
![Page 36: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/36.jpg)
AluminosilikatSenyawa-senyawa aluminosilikat struktur nya
diturunkan dari senyawa-senyawa silikat.
RSL ALUMINA SILIKA2 36
![Page 37: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/37.jpg)
Lembar alumina dan Silika
RSL ALUMINA SILIKA2 37
![Page 38: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/38.jpg)
Alumina Silika Mineral 1:1,
1 Tetrahedron silika berikatandengan 1 OktahedronAluminium
Mineral 2:1,
2 Tetrahedron silika berikatandengan 1 OktahedronAluminium
RSL ALUMINA SILIKA2 38
![Page 39: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/39.jpg)
Struktur Silikat
RSL ALUMINA SILIKA2 39
![Page 40: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/40.jpg)
Diagram Fasa SIlika Silica, SiO2
RSL ALUMINA SILIKA2 40
![Page 41: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/41.jpg)
Bentonite: montmorilonite
RSL ALUMINA SILIKA2 41
![Page 42: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/42.jpg)
BENTONITE-KAOLIN
RSL ALUMINA SILIKA2 42
![Page 43: 1d. Padat Mineral](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052307/55721241497959fc0b9050d5/html5/thumbnails/43.jpg)
Zeolite
RSL ALUMINA SILIKA2 43