Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Laporan Praktikum Struktur Kristal Polimorf

Laporan Praktikum Struktur Kristal Polimorf
Glosaria.com - Percobaan berjudul Struktur Kristal: Polimorf bertujuan mempelajari pola-pola polimorf susunan kristal tunggal, menentukan faktor penumpukan atomic (atomic packing factor) dan menentukan efisiensi penumpukan kristal (packing efficiency) struktur kristal tunggal kubus sederhana, kubus pusat badan, dan kubus pusat muka. Prinsip kerja yang digunakan pada percobaan ini adalah pembuatan model atom dan penentuan APF dan PE pada struktur kristal tunggal.

PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK
“STRUKTUR KRISTAL: POLIMORF”

 

A. Tujuan

  1. Mempelajari pola-pola polimorf susunan kristal tunggal Kubus Sederhana, Kubus Pusat Badan, dan Kubus Pusat Muka.
  2. Menentukan Faktor Penumpukan Atomic (Atomic Packing Factor [APF]) struktur kristal tunggal Kubus Sederhana, Kubus Pusat Badan, dan Kubus Pusat Muka.
  3. Menentukan Efisiensi Penumpukan Kristal (Packing Efficiency [PE]) struktur kristal tunggal Kubus Sederhana, Kubus Pusat Badan, dan Kubus Pusat Muka.

B. Dasar Teori

1. Kristal

Kristal merupakan zat beku yang dibuat berdasarkan suatu reaksi pengendapan yang mempunyai susunan teratur dan bentuk simetris. Bentuk susunan yang rapi dari suatu kristal adalah cerminan dari pengulangan pola dari atom, molekul, atau ion yang berada di dalamnya (Brady, 1999).

2. Pola Susunan Kristal

Logam murni dapat membentuk struktur kristal dengan mengikuti pola susunan kristal dalam bentuk umum yaitu kubus sederhana, kubus pusat badan, dan kubus pusat muka.

a. Kubus Sederhana (Simple Cubic)

Satu sel dari struktur kubus sederhana terdapat 8 sel satuan di tepi dan 1/8 atom terdapat pada tiap-tiap sudut sel dengan demikian satu sel satuan kubus sederhana terdapat 1 atom. Jari-jari atom pada struktur kubus sederhana dapat diketahui dengan persamaan:

a = 2R

untuk nilai Atomic Packing Factor (APF) dapat menggunakan persamaan:

APF = volume atom-atom dalam sel satuan : volume sel satuan

Dari hasil perhitungan nilai untuk APF kristal kubus sederhana adalah 52% dan sisanya 48% adalah ruang kosong.

b. Kubus Pusat Badan (Body Centred Cubic)

Satu sel dari struktur kristal kubus pusat badan terdapat satu sel utuh di tengah 8 sel satuan di tepi dan 1/8 atom terdapat pada tiap-tiap sudut sel satuan sehingga dalam satu sel satuan kubus pusat badan terdapat 2 atom. Contoh logam kristal kubus pusat badan yaitu Na, K, Mo, dan W. Jari-jari atom dapat diketahui dengan persamaan:

3 a = 4R
a = 4R :
3

Nilai APF pada kristal kubus pusat badan sebesar 68% dan sisanya 32% ruang kosong. Hal ini menunjukkan bahwa kristal kubus pusat badan berstruktur padat dan rapat.

c. Kubus Pusat Muka (Face Centred Cubic)

Satu sel dari struktur kristal kubus pusat muka terdapat satu titik lattice pada setiap sudut dan satu titik lattice pada setiap sudut dan satu titik lattice pada setiap pusat sisi kubus. Pada struktur ini terdapat 8 atom yang besarnya seperdelapan bagian sudut dan 6 atom pada pusat bidang permukaan kubus yang besarnya setengah. Dengan demikian, struktur ini memiliki 4 atom dalam sebuah unit sel. Jari-jari atom dapat diketahui dengan persamaan:

2 a = 4R
a = 4R :
2

Nilai APF kristal kubus pusat muka sebesar 74% dan sisanya 26% ruang kosong. Hal ini menunjukkan bahwa kristal kubus pusat muka berstruktur padat. Contoh bahan kristal kubus pusat muka yaitu Pt, Pb, Ni, Cu, Ag, Au, dan Al.

3. Atomic Packing Factor (APF)

Atomic Packing Factor (APF) adalah fraksi dari volume bila pejal di dalam sebuah unit sel dalam hal ini atom dianggap menggunakan model bola pejal yang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

APF = N atom x (volume atom dalam satu unit sel : total volume unit sel)

Dimana N atom adalah jumlah atom dalam setiap unit sel. Setiap sistem kristal memiliki APF yang berbeda-berbeda tergantung terhadap geometri sel yang mereka miliki (Mohapatra, 2015).

4. Packing Efficiency (PE)

Packing Efficiency (PE) adalah kerapatan atau kepadatan kisi pada suatu struktur kristal.

PE = N atom x (volume atom dalam satu unit sel : total volume unit sel) x 100%

PE = APF x 100%

C. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah gelas ukur, penggaris, jangka sorong, pisau/cutter, gunting, selotip, bola plastik, botol air, dan kalkulator.

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah plastisin (bola pejal), plastik mika, dan air.

D. Cara Kerja

Percobaan ini diawali dengan dibuat model atom berbentuk bola dengan cetakan bola plastik menggunakan plastisin. Model atom dibuat sebanyak tujuh buah bola dengan ukuran yang sama. Masing-masing bola model atom diukur diameter dan jari-jarinya.

Cara kerja kedua yaitu dibentuk struktur kristal tunggal 1. Satu buah bola pejal dibelah menjadi delapan bagian yang sama dan simetris. Ukuran diameter bola tersebut dijadikan sebagai ukuran sisi kubus. Masing-masing bagian bola ditempatkan pada kubus yang sudah dibuat. Dimasukkan air ke dalam kotak 1 tepat memenuhi seluruh bagian bola pejal dan diukur volume air yang dimasukkan menggunakan gelas ukur. Ditentukan tipe sel satuan, volume kristal tunggal, APF, dan PE dari kristal tunggal.

Cara kerja ketiga yaitu dibentuk struktur kristal tunggal 2. Diambil dua buah bola pejal dan satu bola pejal dibelah menjadi delapan bagian yang sama dan simetris dan satu bola dibiarkan utuh. Ukuran sisi pada kubus dibuat lebih besar dari kubus sebelumnya sehingga a=4,04 cm setelah dilakukan perhitungan. Masing-masing bagian di setiap sudut kubus dan satu bola yang utuh ditempatkan di tengah-tengah kubus. Dimasukkan air ke dalam kotak 2 tepat memenuhi seluruh bagian bola pejal dan diukur volume air yang dimasukkan menggunakan gelas ukur. Ditentukan tipe sel satuan, volume kristal tunggal, APF, dan PE dari kristal tunggal.

Cara kerja keempat yaitu dibentuk struktur kristal tunggal 3. Diambil empat buah bola pejal, satu bola pejal dibelah menjadi delapan bagian yang sama dan simetris, tiga bola pejal dibelah menjadi dua bagian yang sama dan simetris. Ukuran sisi pada kubus dibuat lebih besar dari kubus sebelumnya sehingga a=4,9 cm setelah dilakukan perhitungan. Masing-masing bagian bola yang telah dibagi menjadi delapan bagian ditempatkan di setiap sudut kubus dan bola pejal yang telah dibagi menjadi dua ditempatkan pada setiap pusat sisi kubus. Dimasukkan air ke dalam kotak 3 tepat memenuhi seluruh bagian bola pejal dan diukur volume air yang dimasukkan menggunakan gelas ukur. Ditentukan tipe sel satuan, volume kristal tunggal, APF, dan PE dari kristal tunggal.

E. Hasil dan Pembahasan

Percobaan yang dilakukan berjudul Struktur Kristal: Polimorf. Tujuan dari percobaan ini adalah mempelajari pola-pola polimorf susunan kristal tunggal, menentukan faktor penumpukan atomic (atomic packing factor) dan menentukan efisiensi penumpukan kristal (packing efficiency) struktur kristal tunggal kubus sederhana, kubus pusat badan, dan kubus pusat muka. Prinsip kerja yang digunakan pada percobaan ini adalah pembuatan model atom dan penentuan APF dan PE pada struktur kristal tunggal.

Struktur kristal tunggal pertama dibuat dengan menggunakan satu buah bola pejal. Satu bola pejal dibagi menjadi delapan bagian yang sama dan simetris. Sisi kubus diperoleh dari diameter model atom yang telah diukur yaitu d=3,5 cm. setelah dilakukan perhitungan diperoleh volume bola sebesar 22,438 cm3 dan volume kisi kristal sebesar 42,875 cm3.

Bola pejal disusun dalam kotak pertama sehingga terbentuk struktur kristal Kubus Sederhana (Simple Cubic) seperti pada Gambar.

Kubus Sederhana (Simple Cubic)

Air dimasukkan memenuhi bola pejal sehingga diperoleh volume air yang dituangkan sebanyak 20 mL. Volume air secara teori pada kubus sederhana yaitu 20,437 mL sehingga % kesalahannya sebesar 1,02%. Faktor penumpukan atomic (APF) pada kubus sederhana yaitu 0,523 dan efisiensi penumpukan kristal (PE) yaitu 53,3%.

Struktur kristal tunggal kedua dibuat dengan menggunakan dua buah bola pejal. Satu bola pejal dibagi menjadi delapan bagian yang sama dan simetris dan satu bola pejal yang lain dibiarkan utuh. Sisi kubus diperoleh dengan perhitungan:

a = 4R : 3

Sehingga didapatkan a=4,04 cm. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh volume atom sebesar 44,827 cm3 dan volume kisi kristal sebesar 65,93 cm3. Bola pejal disusun dalam kotak kedua sehingga terbentuk struktur kristal Kubus Pusat Badan (Body Centred Cubic) seperti pada Gambar.

Kubus Pusat Badan (Body Centred Cubic)

Air dimasukkan memenuhi bola pejal sehingga diperoleh volume air yang dituangkan sebanyak 30 mL. Volume air secara teori pada kubus sederhana yaitu 21,103 mL sehingga % kesalahannya sebesar 13,5%. Faktor penumpukan atomic (APF) pada kubus sederhana yaitu 0,68 dan efisiensi penumpukan kristal (PE) yaitu 68%.

Struktur kristal tunggal ketiga dibuat dengan menggunakan empat buah bola pejal. Satu bola pejal dibagi menjadi delapan bagian yang sama dan simetris dan tiga bola pejal lainnya dibagi menjadi dua bagian simetris. Sisi kubus diperoleh dengan perhitungan:

a = 4R : 2

sehingga didapatkan a=4,9 cm. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh volume atom sebesar 87,072 cm3. Bola pejal disusun dalam kotak ketiga sehingga terbentuk struktur kristal Kubus Pusat Muka (Face Centred Cubic) seperti pada Gambar.

Kubus Pusat Puka (Face Centred Cubic)

Air dimasukkan memenuhi bola pejal sehingga diperoleh volume air yang dituangkan sebanyak 32 mL. Volume air secara teori pada kubus sederhana yaitu 30,577 mL sehingga % kesalahannya sebesar 1,209 %. Faktor penumpukan atomic (APF) pada kubus sederhana yaitu 0,74 dan efisiensi penumpukan kristal (PE) yaitu 74%.

F. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan disimpulkan bahwa:

  1. Polimorf adalah satu senyawa yang membentuk kristal dalam berbagai bentuk tergantung pada kondisi pertumbuhan kristal. Pola-pola polimorf adalah kubus sederhana, kubus pusat badan, dan kubus pusat muka.
  2. Faktor Penumpukan Atomik (APF) diperoleh dari volume atom dibagi dengan volume sel unit. APF pada kubus sederhana sebesar 0,52, kubus pusat badan sebesar 0,68, dan kubus pusat muka sebesar 0,74.
  3. Efisiensi Penumpukan Kristal (PE) diperoleh dari nilai APF dikalikan 100% sehingga didapatkan PE kubus sederhana sebesar 52%, kubus pusat badan sebesar 68%, dan kubus pusat muka sebesar 74%.

G. Daftar Pustaka

  • Brady, J. E. 1999. Kimia Universitas Asas dan Struktur Jilid I Edisi Kelima. Jakarta: Bina Rupa Aksara.
  • Callister, W. D. 2012. Fundamentals of Materials Science and Engineering. University of Utah: John Willey and Sons, Inc.
  • Mohapatra, R. K. 2015. Engineering Chemistry with Laboratory Experiments. New Delhi: PHI Learning Private Limited.
  • Pahuja, O. M. P. 2005. Solid State Physics. New Delhi: Ajit Printer Maujpur.
  • Puri, R. K. dan Babbar, V. K. 2001. Solid State Physics and Electronics. New Delhi. S. Chand and Company LTD.

Posting Komentar untuk "Laporan Praktikum Struktur Kristal Polimorf"