AnifahChemCorp: Model Kemas Geometri dan Efisiensi Kemas

Inorganic Chemistry

Struktur Metal dan Model Kemas Geometri

Struktur logam dipandang terbentuk oleh tataan atom-atom yang terkemas (packing) bersama dalam suatu kristal. Konsep Kristal kemasan mangasumsikan bahwa atom-atom berupa bola keras dan tentunya mempunyai ukuran yang sama untuk atom yang sama. Dalam suatu Kristal logam, atom-atom tertata dalam rangkaian terulang yang disebut kisi Kristal.

Ada beberapa cara penyusunan bola-bola atom yang akan menghasilkan beberapa model misalnya simple cubic packing (kemas kubus sederhana), body centered cubic packing (kemas kubus pusat badan), dan face centered cubic packing (kemas kubus pusat muka).

Dalam susunan ini, setiap kubus tidak diisi sepenuhnya oleh bagian bola atom. Perbandingan antara volum kubus yang terisi dan volum kubus total kita sebut dengan Packing Efficiency (efisiensin kemas). Setiap model memiliki efisiensi kemas yang berbeda-beda.

Berikut ini adalah efisiensi kemas untuk beberapa model kemas geometri untuk satu satuan sel. Satuan sel adalah tataan bola-bola paling sederhana yang apabila pada pengulangan diperoleh seluruh bangun Kristal.

1. Packing Efficiency of Simple Cubic (Efisiensi Kemas Kubus Sederhana)

Jika sisi kubus dalam kubus sederhana kita misalkan dengan a dan jari-jari bola penyusun atom kita sebut dengan r, maka:

Volume kubus adalah:

Dan volume bola adalah:

Dengan membandingkan V_kubus dan V_bola, maka efisiensi kemas kubus sederhana adalah:

Jadi, dalam kubus sederhana, atom penyusunnya mengisi 52,3% dari satuan sel (cell unit).

Packing Efficiency of Body Centered Cubic (Efisiensi Kemas Kubus Pusat Badan)

Sama seperti perhitungan sebelumnya, kita misalkan juga sisi kubus dengan a dan jari-jari r. Dalam kubus pusat badan, kubus disusun oleh dua buah atom yang terdiri dari satu atom di tengah berbentuk bola utuh dan satu atom sudut yang terbagi menjadi delapan dan terletak di masing-masing sudut. Permukaan bola atom pusat dan sudut bersinggungan pada satu titik sehingga panjang diagonal ruang sama dengan empat kali jari-jari bola, dengan panjang diagonal ruang adalah:

Setelah mengetahui hubungan r dan a maka:

Jadi, dalam kubus pusat badan, atom penyusunnya mengisi 67,98 % dari satuan sel (cell unit).

Packing Efficiency of Face Centered Cubic (Efisiensi Kemas Kubus Pusat Muka)

Sama seperti perhitungan sebelumnya, sisi kubus dimisalkan dengan a, dan jari-jari r. Face centered cubic tersusun juga oleh empat buah atom (berbentuk bola) yang terdiri dari enam bentuk setengah bola di dinding kubus, dan delapan bentuk seperdelapan bola di sudut kubus.

Permukaan seperdelapan bola di sudut bersinggungan dengan permukaan setengah bola di dinding kubus sehingga panjang diagonal sisi kubus sama dengan empat kali jari-jari bola.