Beranda Artikel Ilmiah STRUKTUR KRISTAL LOGAM

STRUKTUR KRISTAL LOGAM

46161
0
BERBAGI

Atom

Sebuah atom merupakan miniatur dari sistem solar yang memiliki orbit pada disekelilingnya. Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Proton memiliki muatan positif sedang neutron tidak bermuatan/ netral. Partikel yang lebih kecil, elektron berevolusi dengan kecepatan tinggi disekitar inti.

Setiap atom memiliki orbit atau lintasan elektron yang disebut shell. Tiap shell terdiri dari sejumlah elektron untuk tiap atom. Elektron pada shell terluar disebut elektron valensi, merupakan penentu sifat-sifat fisik maupun kimia. Jika shell valensi pada sebuah atom bebas memiliki full komplemen elektron, maka dikatakan memiliki zero valensi. Namun jika memiliki lebih sedikit atau lebih banyak elektron, maka dikatakan sebagai ion dan memiliki muatan listrik.

Ikatan atom

Ada empat dasar ikatan yang membuat atom – atom bisa berpasangan?

  • ikatan ion.
  • ikatan kovalen
  • ikatan logam
  • ikatan van der waals

Sebuah molekul bisa terbentuk melalui kombinasi dari beberapa atau semua ikatan tersebut.

Ikatan ion menahan atom yang berbeda dengan interaksi antara ion negatif dan positif, contohnya sodium chlorida (NaCl), muatan positif atom sodium dan muatan negatif atom chlorida bergabung menjadi senyawa netral.

1

Ikatan kovalen,  adalah suatu ikatan atom yang kuat bergantung pada berapa jumlah elektron yang dipakai secara bersama-sama. Ikatan ini dijumpai pada unsur nonlogam, seperti karbon, oksigen.

  2

Ikatan logam, terbentuk pada atom logam yang sama ketika beberapa elektron pada shell valensi terpisah dari atomnya dan berada disekeliling atom yang bermuatan positif, membentuk awan elektron.

 3

Ikatan van der waals, ditemukan pada atom netral seperti pada gas – gas inert. Ikatan atom ini sangat lemah.

 

4

 Struktur unit kristal

Ketika logam membeku dari bentuk cair ke padat, atom mengatur dirinya dalam baris – baris yang rapi, sebuah susunan yang disebut space lattice. Space lattice dari kristal telah dapat ditentukan untuk logam-logam yang berbeda.

Logam membeku membentuk 6 struktur lattice yang utama:

  1. Body Centered Cubic (BCC)
  2. Face Centered Cubic (FCC)
  3. Hexagonal Close Packed (HCP)
  4. Cubic
  5. Body Centered Tetragonal (BCT)
  6. Rhombohedral

 

  • Body Centered Cubic (BCC)

Unit struktur BCC sesuai namanya berbentuk bentuk kubus dimana terdapat atom-atom disetiap pojoknya dan satu berada ditengah. Pada temperatur dibawah 1333OF (723OC) struktur kristal besi berupa BCC dan dinamakan besi alpha atau ferrite. Logam lain yang mempunyai struktur seperti ini, yaitu : chromium, colombium, barium, vanadium, molybdenum dan tungsten.

5

  • Face Centered Cubic (FCC)

Atom-atom kalsium, aluminium, tembaga, timbal, nickel, emas dan platina membentuk suatu struktur kristal dengan sebuah atom ditiap-tiap pojok kubus dan satu ditengah disetiap sisi kubus. Jika besi berada diatas temperatur kritis, maka susunan atomnya berbentuk FCC dan namakan besi gamma atau austenite

 6

  • Hexagonal Closed Packed (HCP)

Struktur HCP banyak ditemukan pada kebanyakan logam seperti berilium, seng, kobalt, titanium, magnesium, dan cadmium. Karena jarak dari struktur lattice, baris-baris atom tidak dapat bergerak dengan mudah, sehingga logam ini memiliki plastisitas dan keuletan yang lebih rendah dari struktur kubik.

7

Perubahan kristal – transformasi allotropik

Ketika logam dipanaskan secara perlahan sampai melting point, terjadi perubahan tertentu. Kebanyakan logam non ferrous, seperti aluminium, copper, dan nickel, tidak mengalami perubahan struktur lattice kristalnya sebelum menjadi liquid, namun akan lain halnya pada besi dan beberapa paduan besi.

Besi merupakan sebuah logam yang special yang mengalami 3 perubahan kristal jika dipanaskan dari temperatur kamar sampai keadaan liquid. Pada temperatur kamar berbentuk BCC, tetapi jika dipanaskan pada  16660 F berubah menjadi FCC.

Larutan – liquid dan solid

Jika dua atau lebih logam dipanaskan pada atau diatas titik cairnya dan dikombinasikan, maka akan membentuk suatu larutan (solution) yaitu paduan (alloy). Logam dengan persentase lebih besar disebut solvent (pelarut), sedang yang lebih kecil disebut solute (terlarut).

Type solid solution

Peristiwa pelarutan material ke material lainnya dapat terjadi melalui 2 cara :

  1. substitutional

Larutan padat substitutional yaitu satu dari dua atau lebih elemen dengan ukuran atom yang hampir sama.

  1. interstitial

Larutan padat interstitial terbentuk jika perbedaan ukuran elemen atau atom-atom paduan terpaut jauh. Atom-atom paduan harus cukup kecil, sekitar ½ dari atom material induknya, untuk mengisi atau menyusup kedalam sruktur lattice dari material induk.

8