KIMIA ANORGANIK 7

3.5 Kelas Crystal dan Sistem Crystal

Sebuah tampilan kristal tumbuh baik secara simetri makroskopik yang terlihat dari permukaan-nya; simetri ini erat terkait dengan grup ruang yang bersangkutan. Karena ukuran terbatas, sebuah kristal makroskopik tidak simetri dapat memiliki translasi. Selain itu, karena kondisi pertumbuhan kristal, hal ini hampir tidak pernah menunjukkan simetri yang sempurna. Namun, simetri ideal kristal mengikuti dari simetri dari berkas normal tegak lurus terhadap permukaannya. Simetri ini adalah dari space-grup yang dihasilkan dari ruang yang sesuai grup jika simetri translasi dihapus, sumbu sekrup akan diganti dengan sumbu rotasi, dan glide-plane diganti dengan plane refleksi. Dengan cara ini space-group jenis 230 dapat dikorelasikan dengan 32 point-group yang disebut kelas kristal. Contoh beberapa jenis space-group dan kelas-kelas kristal serta dari mana mereka berasal adalah:

Secara umum: F, P, A, B, C, I atau R simbol space grup dihapus, nomor subskrip dikeluarkan, dan a, b, c, d, e atau n akan diganti dengan m

Sebuah sistem koordinat khusus didefinisikan oleh vektor basis a, b dan c milik masing-masing space grup. Tergantung pada space grup, hubungan tertentu terus antara vektor dasar; mereka bertindak untuk mengklasifikasikan tujuh sistem kristal. Setiap kelas kristal dapat ditugaskan untuk salah satu sistem kristal, seperti yang tercantum pada Tabel 3.1. Keberadaan yang sesuai unsur-unsur simetri yang relevan untuk menugaskan kristal untuk sistem kristal tertentu. Parameter metrik sel satuan saja tidak cukup (misalnya kristal dapat monoklinik bahkan jika α=β= γ= 90^o).

Tabel 3.1: 32 kelas kristal dan sistem kristal yang sesuai

3.6 Aperiodik Kristal

Biasanya, padatan adalah kristal, dimana memiliki kemampuan periodik tiga-dimensi dengan simetri translasi tiga-dimensi. Namun, hal ini tidak selalu begitu. Aperiodik kristal memiliki kemampuan jarak jauh, tapi tidak simetri translasi tiga dimensi. Secara formal (matematis), mereka dapat diperbaiki dengan kisi-kisi yang memiliki simetri translasi dalam dimensi empat atau lima 'ruang', superspace disebut; simetri mereka sesuai ke grup superspace empat atau lima dimensi. Dimensi tambahan tidak dimensi dalam ruang nyata, tetapi harus diambil dalam cara yang mirip dengan dimensi keempat di ruang-waktu. Dalam ruang-waktu posisi suatu obyek ditentukan oleh ruang yang koordinat x, y, z ; koordinat t dimensi keempat adalah waktu di mana objek terletak di situs x, y, z.

Kami membedakan tiga jenis kristal aperiodik:
1. Struktur Incommensurately termodulasi;
2. Komensurate komposit kristal;
3. Quasicrystals.

Struktur Incommensurately termodulasi dapat digambarkan dengan tiga dimensi
struktur rata-rata periodik disebut approximant (kehampiran/kemiripan). Namun, posisi atom sejati bergeser dari posisi approximant itu. Pergeseran mengikuti satu atau beberapa modulasi fungsi. Contohnya adalah modifikasi dari yodium yang terjadi pada tekanan antara 23 dan 28 GPa (yodium-V). Approximant tiga dimensi adalah struktur berpusat-muka di kelompok ruang ortorombik Fmmm (lih. Gambar 11.1,. kanan atas, hal 104). Dalam incommensurately termodulasi struktur atom dialihkan sejajar dengan b dan mengikuti gelombang sinus sepanjang c (Gambar 11.1, kanan bawah). Panjang gelombang adalah sebanding dengan c, yaitu tidak ada rasional rasio numerik dengan parameter kisi c. Panjang gelombang tergantung pada tekanan; pada 24.6 GPa itu adalah 3.89c. Dalam hal ini deskripsi dibuat dengan tiga-dimensi grup ruang Fmmm dengan dimensi keempat ditambahkan, masa terjemahan dari sumbu dalam dimensi keempat adalah 3.89c. Kelompok superspace terkait empat dimensi memperoleh simbol Fmmm (00q₃) 0s0 dengan q₃= 0.257= 1/ 3.89.

Salah satu struktur semacam ini yang sudah dikenal waktu yang lama adalah γ-Na₂CO₃. Pada suhu tinggi natrium karbonat heksagonal (α-Na2CO3). Ini berisi ion karbonat yang berorientasi tegak lurus dengan sumbu c heksagonal. Setelah pendinginan di bawah 481^oC, sumbu c menjadi sedikit miring ke plane ab, dan simetri heksagonal hilang; simetri sekarang adalah monoklinik (β-Na₂CO₃, grup ruang C2/m). γ-Na₂CO₃ muncul pada suhu antara 332^oC dan -103^oC. Dalam artian, ia masih memiliki struktur dari β-Na2CO3. Namun, atom tidak lagi diatur dalam garis lurus sepanjang c, tapi mengikuti gelombang sinus. Dalam hal ini, simbol dari kelompok superspace adalah C2/m(q₁0q₃)0s.q₁ dan q₃ adalah nilai-nilai kebalikan dari komponen panjang gelombang diberikan modulasi gelombang sebagai kelipatan dari parameter kisi a dan c, mereka bergantung pada tekanan dan suhu. Berikut gelombang modulasi -103^oC menjadi sepadan dengan sebuah panjang gelombang 6a+3c. Struktur ini dapat digambarkan dengan ruang tiga-dimensi group normal dan hubungan unit sel diperbesar.

Dalam difraksi X-ray, struktur dimodulasi mengungkapkan diri dengan tampilan pendaran-refleksi. Di antara refleksi utama intens yang sesuai dengan struktur dari approximant / kehampiran / kemiripan itu, muncul refleksi lemah, mereka tidak cocok dengan pola refleksi utama yang teratur.

 

Gambar. 3.12 (LAS) _1.14TaS₂: lapisan komposisi LAS dan TaS₂ secara bergantian ditumpuk ke arah pandangan, hanya satu lapisan masing-masing ditampilkan ke kanan

            Simak

Baca secara fonetik

Sebuah kristal komposit komensurate dapat dianggap sebagai dua struktur periodik intergrowth yang periodisitas tidak cocok dengan satu sama lain. Sebagai contoh Senyawa (LAS)_1.14TaS₂. Ini terdiri dari lapisan bolak ditumpuk dari komposisi LAS dan TaS2. Rangka Berkala muncul dalam arah yang menumpuk. Sejalan dengan lapisan, periode translasi bersinggungan dalam satu arah, tetapi tidak ke arah lain. Vektor translasi 581pm di lapisan LaS dan 329pm di lapisan TaS₂ (Gbr. 3.12). Hasil komposisi kimia dari rasio numerik 581/329=1.766: (LAS) _2/1.766TaS₂ (jumlah atom La dalam sebagian kecil lapisan panjang 581 pm itu dua kali dari atom Ta di 329 pm).

Quasicrystal menunjukkan keanehan operasi simetri noncrystallographic. Yang paling sering  adalah quasicrystals aksial dengan sepuluh kali lipat sumbu rotasi. Selain itu, aksial quasicrystals dengan lima-, delapan-dan duabelas sumbu rotasi dan telah diamati simetri quasicrystals dengan icosahedral. quasicrystals aksial memiliki urutan periodik dalam arah sumbu dan dapat digambarkan dengan bantuan kelompok superspace lima-dimensi. Demikian jauh, semua quasicrystals diamati merupakan paduan. Umumnya, mereka memiliki komposisi yang rumit terdiri dari logam transisi 1-3 dan sebagian besar group elemen tambahan utama (Terutama Mg, Al, Si atau Te). Dalam ruang tiga-dimensi, struktur mereka dapat diuraikan sebagai tile non periodik. Setidaknya dua jenis  tile yang diperlukan untuk mencapai voidless pengisian ruang. Sebuah tile terkenal adalah tile Penrose. Ini telah lima kali lipat dan simetri rotasi terdiri dari dua jenis tile jajar-genjang dengan sudut belah ketupat dari 72^o/108^o dan 36^o/144^o (Gbr. 3.13).

Sebuah Difraksi sinar-X pola yang menunjukkan simetri quasicrystal noncrystallographic. Selain itu, jumlah refleksi diamati makin meningkat semakin intens radiasi X-ray atau lama waktu pemaparan yakni (dalam cara yang mirip dengan jumlah terlihat di langit dengan teleskop yang lebih kuat) bintang.

 

Gambar. 3.13 ubin Penrose dengan lima kali lipat sumbu simetri terdiri dari dua jenis ubin jajar genjang

3.7 Kristal teratur

Beberapa jenis keadaan menengah ada di antara urutan keadaan tertinggi dalam kristal yang memiliki simetri translasi dalam tiga dimensi dan distribusi teratur partikel dalam cairan. Kristal cair yang paling dekat dengan keadaan cair. Mereka berperilaku makroskopik seperti cairan, molekul mereka berada dalam gerakan konstan, tetapi untuk tingkat tertentu terdapat kristal-seperti yang dikehendaki. Dalam kristal plastik semua atau sebagian dari molekul pusat gravitasi mereka berputar. Biasanya, kristal plastik dibentuk oleh molekul yang hampir bulat, misalnya untuk hexafluorides seperti SF6 atau MoF6 atau fosfor putih dalam kisaran suhu di bawah titik lebur. kristal tersebut sering lembut dan dapat dengan mudah cacat. Istilah Kristal plastik tidak digunakan jika rotasi partikel terhalang, yaitu jika molekul atau ion melakukan getaran rotasi (librations) pada pusat gravitasi mereka dengan amplitudo yang besar, ini mungkin termasuk terjadinya beberapa pilihan orientasi. Sebaliknya, kristal tersebut dikatakan memiliki gangguan orientational. kristal tersebut mengganggu selama analisis struktur kristal dengan difraksi sinar-X karena atom tidak dapat diam. Situasi ini sering di antara seperti ion BF₄^-, PF₆^- atau N(CH₃)₄. Untuk menghindari kesulitan selama penentuan struktur, ahli kimia yang berpengalaman menghindari ion tersebut dan memilih ion berat yang kurang simetris atau lebih besar.

Gangguan Orientational juga muncul  jika molekul atau bagian dari molekul menempati dua atau lebih orientasi yang berbeda dalam kristal, bahkan tanpa melakukan getaran yang tidak biasa. Misalnya, ion tetraethylammonium sering menempati dua orientasi yang saling diputar dengan 90^o, sedemikian rupa sehingga posisi atom C dari kelompok metil bertepatan, tetapi atom C dari kelompok CH₂ menempati simpul kubus di sekitar atom N, dengan dua kedudukan probabilitas.

Kristal Plastik dan kristal dengan gangguan orientational masih memenuhi tiga dimensi simetri translasi, memberikan pengertian kedudukan parsial yang diasumsikan untuk posisi molekul atom  yang orientasi berbeda dari unit sel ke unit sel ('posisi split').

Kristal memiliki stacking faults / susun-salah kurang simetri translasi pada satu arah. Seperti kristal yang terdiri dari lapisan yang ditumpuk tanpa mengikuti periodik. Biasanya, hanya pada beberapa posisi hal itu terjadi karena lapisan, tetapi urutan mereka adalah statistik. Sebagai contoh, jika kita memiliki dua lapisan di posisi A dan B dalam closestpacking /gangguan-susunan dari lingkungan dan lapisan (ketiga) lapisan berikutnya lagi mengambil posisi A dengan probabilitas 100%, kemungkinan, hasil adalah suatu lapisan closestpacking heksagonal (urutan susunannya adalah ABAB….., cf Gambar.. 14,1, hal 151). Namun, jika kemungkinan hanya 90% dan lapisan ketiga dapat mengadopsi posisi C dengan probabilitas 10%, hasilnya adalah closestpacking. Pada dasarnya, yaitu dengan 90%, susunan masih sesuai dengan lapisan heksagonal- closestpacking, namun rata-rata ada kesalahan setiap susun  sepuluh lapisan:
ABABABABAB^CBCBCBABABABABABABAB^CBCBCBCB

Logam kobalt sebagai bukti fenomena ini, dan begitu juga silikat berlapis dan halida berlapis seperti CdI2 atau BiI3. Dalam difraksi sinar-X, salah-susun menyebabkan munculnya difus goresan (garis kontinu dalam pola difraksi).

Jika kesalahan susunan terjadi jarang (katakanlah, setiap 10⁵ lapisan rata-rata), hasilnya adalah kristal kembar polysynthetic (lih. Gambar 18,8,. hal. 223). Tergantung pada frekuensi yang susun -salah, ada kelancaran transisi antara kristal dengan susun-salah dan polysynthetic twinning.

Di antara kristal dengan salah-susun menurut  periodik dibatasi ke satu dimensi; ini disebut gangguan satu dimensi. Jika hanya beberapa posisi lapisan terjadi dan mereka semua diproyeksikan menjadi satu lapisan, kita memperoleh struktur rata-rata. Simetrinya dapat digambarkan dengan grup ruang, meskipun dengan menempati sebagian posisi atom.  Simetri sebenarnya adalah terbatas pada simetri lapisan individu. Lapisan ini adalah  objek tiga-dimensi, tetapi hanya memiliki simetri translasi dalam dua dimensi. Simetrinya adalah lapisan group, terdapat 80 jenis lapisan-group.

Sebuah hasil gangguan dua dimensi ketika molekul polimer seperti batang saling bergeser dengan frekuensi statistik. Translational simetri maka hanya ada dalam arah dari molekul, dan tidak dalam arah melintang. batang adalah benda tiga dimensi dengan simetri translasi satu-dimensi. simetri adalah bahwa kelompok batang. Lapisan group dan batang group adalah kelompok subperiodic. Mereka terdaftar secara terperinci di Internasional Tabel untuk Kristalografi, Volume E.

Struktur dengan satu- atau dua dimensi gangguan disebut juga struktur order-disorder (Struktur OD).

Padatan yang tidak memiliki simetri translasi pada semua dikatakan amorf. Gelas padatan amorf yang berperilaku seperti cairan dengan viskositas yang sangat tinggi. Viskositas menurun dengan meningkatnya suhu, yaitu materi berkurang, tetapi tidak memiliki titik lebur. 

+++++++UNTUK MENDAPATKAN TULISAN LEBIH LENGKAP DAN/ATAU SUMBER ASLI DAPAT KONTAK KE = aungsumbono@gmail.com   +++++++++++++++++++++++++++++++++