keramikkeramik silikat silikat (silicate …...diamond dan grafit disebut sebagai network solid yang...

KeramikKeramik SilikatSilikat (Silicate Ceramic)(Silicate Ceramic)

SilikatSilikat adalahadalah materialmaterial--material yang material yang padapada umumnyaumumnya terdiriterdiri daridari SilikonSilikondandan OksigenOksigen, , duadua unsurunsur kimiakimia yang paling yang paling banyakbanyak didi kulitkulit bumibumi dandanberupaberupa tanahtanah, , batubatu, , lempunglempung dandan pasirpasir..

DalamDalam karakterisasikarakterisasi material material iniini, , lebihlebih mudahmudah menyatakannyamenyatakannya dalamdalamvariasivariasi susunansusunan tetrahedron tetrahedron daridari SiOSiO44

44-- daripadadaripada susunansusunan unit unit selsel, , sepertiseperti ditunjukkanditunjukkan dalamdalam gambargambar berikutberikut. Dan . Dan iniini seringsering diperlakukandiperlakukansebagaisebagai satuansatuan yang yang bermuatanbermuatan negatifnegatif..

VariasiVariasi daridari strukturstruktur silikatsilikat dapatdapat terdiriterdiri daridari susunansusunan strukturstruktur iniini dalamdalambentukbentuk satusatu, , duadua maupunmaupun tigatiga dimensidimensi..bentukbentuk satusatu, , duadua maupunmaupun tigatiga dimensidimensi..

�Yudy Surya Irawan�Yudy Surya Irawan Material BaruMaterial Baru1

SILIKASILIKASecara kimia, materia silikat yang paling sederhana adalah SilikonDioksida atau Silika (SiO2), yang secara struktur sebuah jaringan tigadimensi yang dibentuk saat atom-atom oksigen yang berada di suduttetahedron berhubungan dengan tetrahedron yang terdekat.

BilaBila tetrahedral tetrahedral iniini tersusuntersusun teraturteratur makamaka strukturstruktur kristalkristal akanakan terbentukterbentuk..

SalahSalah satusatu strukturstruktur silikasilika adalahadalah cristobalitecristobalite sepertiseperti padapada GambarGambarberikutberikut iniini..Struktunya relatif kompleks dan terbuka sehingga tidak tertutup padat. Olah karena itu kristal silika memiliki densitas yang rendah. Contohnya

2

Olah karena itu kristal silika memiliki densitas yang rendah. Contohnyapada suhu ruang quartzquartz berdensitas 2.65 g/cm3. Kekuatan atom Si-O relatif tinggi berhubungan dengan suhu cairnya yang tinggi 1710°C..


GelasGelas SilikaSilika (Silica Glass)(Silica Glass)

Silika juga dapat dibuat dan memiliki struktur tidak berkristal atau gelasyang memiliki keacakan atom yang tinggi. Contohnya seperti fused silica atau vitreous silica.

Strukturnya memiliki unit dasar berupa tetrahedron SiO44-, diluar

struktur ini susunannya tidak teratur.

Struktur kristal silika yang berupa kristal maupun tidak dapat dilihatperbandingannya dalam gambar berikut.


GelasGelas SilikaSilika (Silica Glass)(Silica Glass)

Oksida lain seperti B2O3 dan GeO2 juga memiliki struktur gelas danpolyhedral dioksida juga memiliki struktur yang mirip dengan gambarberikut. Material ini seperti halnya SiO2 adalah pembentuk jaringan(network formersnetwork formers).

Gelas inorganik yang digunakan sebagai wadah, jendela dll. Adalahgelas silika yang telah ditambahkan senyawa CaO dan Na2O. Oksida-oksida initidak membentuk jaringan polihedral. Akan tetapi kation-kationnya masuk ke dalam dan memodifikasi jaringan SiO4

4- olehkarena itu senyawa oksida ini disebut dengan network modifiers.network modifiers.


GelasGelas SilikaSilikaGambarGambar berikutberikut menunjukkanmenunjukkan strukturstruktur gelasgelas sodiumsodium--silikatsilikat. . SepertiSeperti halnyahalnya

oksidaoksida lain lain sepertiseperti TiO2 TiO2 dandan Al2O3 Al2O3 meskipunmeskipun bukanbukan pembentukpembentuk jaringanjaringan, ,

penggantianpenggantian untukuntuk silikonsilikon menjadimenjadi bagianbagian untukuntuk menstabilkanmenstabilkan jaringanjaringan

sehinggasehingga oksidaoksida--oksidaoksida iniini disebutdisebut sebagaisebagai intermediates. intermediates.

Dari Dari sisisisi praktispraktis modifier modifier dandan intermediates intermediates akanakan merendahkanmerendahkan titiktitik caircair dandan

viskositasviskositas gelasgelas dandan memudahkanmemudahkan gelasgelas untukuntuk dibentukdibentuk padapada suhusuhu yang yang lebihlebih

rendahrendah..


MacamMacam--macammacam silikatsilikatBanyakBanyak terdapatterdapat mineral mineral silikatsilikat dengandengan satusatu, , duadua atauatau tigatiga atom atom oksigenoksigen didi

sudutsudut--sudutsudut daridari SiOSiO4444-- yang yang dipakaidipakai bersamabersama dengandengan tetrahedratetrahedra lainnyalainnya untukuntuk

membentukmembentuk strukturstruktur yang yang lebihlebih komplekkomplek. . ContohnyaContohnya padapada gambargambar berikutberikut

dengandengan berbagaiberbagai macammacam formula. formula. BahkanBahkan strukturstruktur rantairantai tunggaltunggal pun pun mungkinmungkin

terbentukterbentuk sepertiseperti padapada gambargambar e.e.

SilikatSilikat sederhanasederhanaTampakTampak padapada gambargambar a, a, contohnyacontohnya untukuntuk forsteriteforsterite (Mg(Mg22SiOSiO44).).

SedangkanSedangkan untukuntuk yang yang gambargambar b, b, contohnyacontohnya padapada AkermaniteAkermanite (Ca(Ca22MgSiMgSi22OO77))


SilikatSilikat berlapisberlapis ((Layered SilicatesLayered Silicates))

Struktur berlapis atau lembaran dua dimensi juga dapat dihasilkan daritiga ion oksigen di dalam tetrahedra seperti pada Gambar berikut. Susunan struktur ini dapat diwakili oleh (Si2O5)

2-.


SilikatSilikat berlapisberlapis ((Layered SilicatesLayered Silicates))

Contoh lain dari mineral lempung adalah kaolinite, yang memiliki dualembar silikat sederhana. Kaolinite memiliki formula Al2(Si2O5)(OH)4

dalam lapisan tetrahedral silika yang diwakili oleh ((Si2O5)2- yang

dibuat netral secara elektris berhubungan dengan lapisan Al2(OH)42+.

Contoh ilustrasi strukturnya adalah sebagai berikut.


CarbonCarbonKarbon adalah sebuah unsur yang ada di bentuk-bentuk polymorphis maupun

amourphous. Sebenarnya tidak termasuk material logam, keramik atau polimer,

akan tetapi grafite yang karena bentuknya yang polumorphic yang terkadang

diklasifikasikan sebagai keramik, serta struktur kristal diamond.

Diamond Diamond

Merupakan material karbon polymorph yang metastable. Struktur kristalnya

merupakan varian dari zinc blende seperti diilustrasikan pada gambar berikut

ini.

Sifat fisik dari diamond membuatnya menjadi material yang atraktif.Sifat fisik dari diamond membuatnya menjadi material yang atraktif.

Diamond sangat keras (material terkeras) dan memiliki konduktifitas listrik

yang sangat rendah hal ini disebabkan karena ikatan kovalennya yang kuat.


Diamond Diamond

Yang menarik adalah, diamond memiliki konduktifitas termal yang tinggi

diantara material non logam. Serta tembus pandang di daerah spektrum

infrared dan memiliki index refraksi sinar yang tinggi.

Teknik pembuatan diamond sintetis telah dikembangkan pada awal

pertengahan tahun 1950an. Dan beberapa tahun terakhir telah dikembangkan

pembuatan lapisan tipis diamond dengan menggunakan teknik Chemical

Vapour Deposition. Hasilnya memiliki sifat-sifat mekanis, elektrik dan optik

yang mendekati diamond asli, serta banyak diaplikasikan pada tools untuk

memperpanjang umur pahat, sebagai bantalan, pisau dll.


Graphite Graphite

Merupakan polymorph lain dari karbon dan memiliki sebuah struktur kristal

yang berbeda dengan diamond, yang mana lebih stabil daripada diamond.

Strukturnya terdiri dari berlapis-lapis atom karbon yang tersusun heksagonal.

Setiap karbon terikat pada atom-atom sekitar yang sebidang dengan ikatan

kovalen. Keempat elektron berikatan lemah dalam ikatan van der Waalsm

sehingga antar lapisan mudah terjadi patahan getas yang mana ini

memberikan efek lubrikasi dari grafit.

SifatSifat listriknyalistriknya relatifrelatif tinggitinggi untukuntuk araharah paralelparalel lembaranlembaran heksagonalheksagonal. . GrafitGrafit

memilikimemiliki kekuatankekuatan tinggitinggi, , sifatsifat kimiakimia yang yang stabilstabil padapada suhusuhu tinggitinggi maupunmaupun

atmosfiratmosfir tanpatanpa oksigenoksigen, , tinggitinggi konduktifitaskonduktifitas temaltemal, , termaltermal ekspansiekspansi rendahrendah dandan


atmosfiratmosfir tanpatanpa oksigenoksigen, , tinggitinggi konduktifitaskonduktifitas temaltemal, , termaltermal ekspansiekspansi rendahrendah dandan

tahantahan terhadapterhadap bebanbeban kejutkejut, , mampumampu serapserap gas yang gas yang tinggitinggi, , dandan baikbaik dimesindimesin..

Graphite Graphite

Grafit banyak digunakan sebagai elemen pemanas dalam dapur listrik,

sebagai elektroda pada pengelasan busur, untuk krusibel, cetakan logam

maupun keramik, material refraktori dan insulator, nosel roket, di dalam tabung

reaktor kimia, untuk penghubung elektrik, sikat, dan tahanan serta elektroda

baterei dan peralatan penjernihan udara.

..


FullerenesFullerenes

Bentuk lain dari polymorphic carbon adalah fullerenes dengan kode C60 yang ditemukan pada tahun 1985 dan terdiri dari kumpulan 60 atom yang mengelompok seperti bola kosong dan gambar berikut.

Strukturnya memiliki 20 heksagonal, dan 12 pentagonal. Nama CStrukturnya memiliki 20 heksagonal, dan 12 pentagonal. Nama C6060 dikenal juga dikenal juga dengan nama buckminsterfullerene, nama penghargaan R. Buckminster Fuller dengan nama buckminsterfullerene, nama penghargaan R. Buckminster Fuller yang menemukan dome geodesi yang mirim Cyang menemukan dome geodesi yang mirim C6060..

Diamond dan grafit disebut sebagai network solid yang mana atom-atom karbon membentuk ikatan primer di keseluruhan padatan. Sedangankan fullerene, atom-atom karbon terikat bersama membentuk molekul bola. Dalam kondisi padat C60

membentuk struktur kristal padat dalam susunan FCC.

Dalam kondisi murni, C ini bersifat isolator. Namun dengan seditik penambahan


Dalam kondisi murni, C60 ini bersifat isolator. Namun dengan seditik penambahan ketidakmurnian akan membuat C60 menjadi sangat konduktif maupun semikonduktif.

Acknowledgement to Writer of Acknowledgement to Writer of

Book:Book:

MacllisterMacllister, Materials Science and , Materials Science and MacllisterMacllister, Materials Science and , Materials Science and

Engineering, An IntroductionEngineering, An Introduction

Thank you for your kind attentionThank you for your kind attention


keramikkeramik silikat silikat (silicate …...diamond dan grafit disebut sebagai network solid yang...

Documents