Kristalografi I : Definisi Kristal, Vektor Translasi Kisi, Unit Sel (Primitif dan Non Primitif), Kisi-Kisi Bravais

Zsmart.id - Pada artikel kali ini kita akan mempelajari secara singkat mengenai materi pendahuluan fisika zat padat bagian pertama. Pada bagian ini, kita akan mempelajari mengenai pemahaman tentang tiga buah subtopik yakni: Definisi kristal, Vektor translasi kisi, Unit sel (primitif dan non primitif) dan Kisi-kisi Bravais.

A. Definisi Kristal

Secara umum, kita dapat mendefinisikan kata kristal menurut tinjauan mikroskopik sebagai keteraturan susunan-susunan atom atau molekul di dalam zat padat yang tersusun secara periodik dan berkejangkauan panjang. 

Gambar 1. Ilustrasi penggambaran kristal (sumber: arteascuola.com)

Lebih lanjut, saat mendefinisikan kristal terdapat dua buah istilah yang perlu diketahui yakni kata Basis dan Kisi. Basis merupakan atom atau molekul yang akan membentuk kristal sedangkan Kisi merupakan ilustrasi imajiner yang menggambarkan letak atau posisi basis di dalam ruang kisi baik ruang 2 dimensi ataupun ruang 3 dimensi. Ilustrasi sederhananya adalah kisi merupakan tempat basis berada. Gabungan antara kisi dan basis inilah yang akan membentuk ketaraturan bersifat periodik dan panjang yang dikenal sebagai sebutan kristal. 

Gambar 2. Ilustrasi penyusunan kisi dan basis membentuk kristal (sumber: zsmart.id)

B. Vektor Translasi Kisi

Setelah memahami materi mengenai definisi kristal, sekarang kita akan mempelajari tentang vektor translasi kisi. Dalam konsep kisi, penting untuk memahami letak posisi kisi-kisi relatif terhadap titik kisi acuan. Diketahui bahwa kristal memiliki keteraturan yang tinggi sehingga vektor translasi kisi juga akan selalu sama untuk setiap titik acuan yang diperoleh. Secara matematis, dalam tinjauan kasus 3 dimensi, vektor ini dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan:

di mana x,y dan z merupakan bilangan bulat. Pada gambar ilustrasi di bawah memperlihatkan beberapa contoh vektor translasi dari beberapa titik kisi.

Gambar 3. Ilustrasi vektor translasi kisi (sumber: zsmart.id)

Sebagai contoh, pada garis pertama akan memberikan r₁ = 1a₁ + 1a₂ sedangkan untuk garis 2 adalah  r₂ = 2a₁ + 2a₂ dan untuk garis 3 memberikan r₃ = 1a₁ + 0a_2.

C. Unit Sel

Sekarang kita akan membahas mengenai unit sel. Sel merupakan luasan (2D) atau volum (3D) tertutup sedangkan unit sel adalah sel dengan luas atau volum terkecil dalam struktur kristal. Unit sel ini terbentuk dari perkumpulan garis dari titik-titik kisi dan merupakan unit yang berulang membentuk struktur kristal. Ilustrasi dari unit sel secara sederhana dapat dilihat dengan memberikan gambaran unit sel pada gambar berikut:

Gambar 4. Penggambaran unit sel (sumber: zsmart.id)

Terlihat terdapat dua pola unit sel yang mungkin dan dapat membentuk keseluruhan pola keteraturan bagi struktur kristal tersebut. 

Dalam konsep unit sel ini, unit sel dapat dibagi atas dua jenis yakni unit sel primitif dan unit sel non primitif. Suatu unit sel dikatakan sebagai unit sel primitif apabila memenuhi:

1. Memiliki luasan atau volum terkecil
2. Setiap unit sel hanya ditempati oleh satu buah titik kisi atau satu buah atom

Untuk memahami konsep unit sel primitif ini, perhatikan gambar berikut:

Gambar 5. Penggambaran unit sel primitif dan non primitif (sumber: zsmart.id)

Terlihat pada gambar 5 di atas bahwa yang termasuk ke dalam unit sel primitif adalah unit sel 1 dan unit sel 2 sedangkan unit sel 3 bukan merupakan unit sel primitif karena pada unit sel tersebut terdapat atom sebanyak 2 buah atom. 

D. Kisi-Kisi Bravais

Pembahasan terakhir mengenai bagian pertama pada pendahuluan zat padat topik kristalografi adalah kisi-kisi Bravais. Secara umum, dalam penentuan kisi-kisi Bravais perlu mempertimbangkan faktor-faktor kesimetrian unit sel mulai dari simetri titik, garis, bidang dan rotasi. Dengan memperhatikan hal-hal tersebut maka diperoleh tujuh buah unit sel yang dapat digolongkan sebagai kisi-kisi Bravais yakni: 

1. Kubik memiliki 3 jenis kisi
2. Tetragonal memiliki 2 jenis kisi
3. Ortorombik memiliki 4 jenis kisi
4. Heksagonal memiliki 1 jenis kisi
5. Monoklinik memiliki 2 jenis kisi
6. Triklinik memiliki 1 jenis kisi
7. Trigonal memiliki 1 jenis kisi

Secara umum, penggambaran mengenai tujuh kisi Bravais ini dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 6. Kisi-kisi Bravais (sumber: chm.bris.ac.uk)

Itulah materi singkat mengenai kristalografi bagian pertama yang membahas tentang definisi kristal, vektor translasi kisi, unit sel (primitif dan Non primitif) dan kisi-kisi Bravais. Semoga bermanfaat!

Share :