Kristal

Kristalatauhabluradalah suatupadatanyaituatom,molekul, atauionyang penyusunnya terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.Secara umum, zatcairmembentuk kristal ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya bisa berupa kristal tunggal, yang semuaatom-atomdalam padatannya "terpasang" padakisiataustruktur kristalyang sama. Sementara, secara umum, kebanyakan kristal terbentuk secara simultan sehingga menghasilkan padatan polikristalin.
Struktur kristal yang akan terbentuk dari suatu cairan tergantung pada strukturkimiacairan itu sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dantekananambien. Proses terbentuknya struktur kristalin dikenal sebagaipenghabluran.
Meski proses pendinginan sering menghasilkan bahan kristalin, dalam keadaan tertentu cairannya bisa membeku dalam bentuk non-kristalin. Dalam banyak kasus, ini terjadi karena pendinginan yang terlalu cepat sehingga atom-atomnya tidak dapat mencapai lokasi kisinya. Suatu bahan non-kristalin biasa disebut bahanamorfatau sepertigelas. Terkadang bahan seperti ini juga disebut sebagai padatan amorf, meskipun ada perbedaan jelas antara padatan dan gelas. Proses pembentukan gelas, tidak melepaskan kalor lebur jenis (Bahasa Inggris:latent heat of fusion). Karena alasan inilah, banyak ilmuwan yang menganggap bahan gelas sebagai cairan, bukan padatan. Topik ini kontroversial, silakan lihatgelasuntuk pembahasan lebih lanjut.
Struktur kristal terjadi pada semua kelas material, dengan semua jenisikatan kimia. Hampir semuaikatan logamada pada keadaan polikristalin; logam amorf atau kristal tunggal harus diproduksi secara sintetis, dengan kesulitan besar. Kristalikatan iondapat terbentuk saat pemadatan garam, baik dari lelehan cairan maupun kondensasi larutan. Kristal ikatan kovalen juga sangat umum. Contohnya adalahintan,silika, dangrafit. Materialpolimerumumnya akan membentuk bagian-bagian kristalin, namun panjangmolekul-molekulnyabiasanya mencegah penghabluran menyeluruh.Gaya Van der Waalslemah juga dapat berperan dalam struktur kristal. Jenis ikatan inilah yang menyatukan lapisan-lapisan berpola heksagonal padagrafit.
Kebanyakan material kristalin memiliki berbagai jeniscacat kristalografis. Jenis dan struktur dari kecacatan tersebut dapat berefek besar pada sifat-sifat materialnya.
Meskipun istilah "kristal" memiliki makna yang sudah ditentukan dalamilmu materialdanfisika padat, dalam kehidupan sehari-hari, penyebutan "kristal" merujuk pada benda padat yang menunjukkan bentuk geometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata. Berbagai bentuk kristal tersebut dapat ditemukan di alam. Bentuk-bentuk kristal tergantung pada jenis ikatan molekul antaratom (untuk menentukan strukturnya) dan keadaan terciptanya kristal tersebut. Bungasalju,intan, dangaram dapuradalah contoh-contoh kristal.
Beberapa material kristalin mungkin menunjukkan sifat-sifat elektrik khas, seperti efekferoelektrikatau efekpiezoelektrik. Kelakuan cahaya dalam kristal dijelaskan dalamoptika kristal. Dalam strukturdielektrikperiodik, serangkaian sifat-sifat optis unik dapat ditemukan seperti yang dijelaskan dalam kristalfotonik.
Kristal tunggal atau monokristalin, yaitu suatu padatan kristal yang mempunyai kisi kristal yang susunannya teratur secara sinambung dan kisi-kisi kristal yang membentuk bingkai tersebut tidak rusak atau tetap strukturnya.Menurut Milligan (1979), kristal tunggal adalah suatu padatan yang atom-atom dalam molekul-molekulnya diatur dalam keterulangan di mana sebagian padatan kristal tersusun dari jutaan kristal tunggal yang disebutgrain.
Dalam proses pembentukan struktur kristal tersebut, dalam ilmu kristalografi dijelaskan dengan dua jalan yaitu hcp (hexagonal close-packed) di mana kristal terbentuk dengan urutan atom ABABAB dan seterusnya serta urutan pembentukan kristal lainnya adalah ccp (cubic close-packed) di mana urutan atom pembentuknya adalah ABCABC dan seterusnya.
Dalam identifikasi kristal tunggal tidak akan lepas dengan kisi Bravais karena dengan mengetahuisistem kristalatau kisi Bravais dapat
diidentifikasi jenis dari kristal tunggal tersebut.Kisi Bravaisadalah sistem kristal atau bentuk dasar dari kisi kristal. Terdapat empat belas kisi Bravais dan untuk sistem kristalnya terdapat tujuh yang ditampilkan pada tabel di bawah. Keempatbelas kisi tersebut memiliki perbedaan dalam bentuk dan ukuran unit sel. Perbedaan tersebut dilambangkan dengan hurufa, b, cdan sudut di antara huruf tersebut dilambangkan denganα, β, γ,di manaαadalah sudut di antarabdanc, βadalah sudut di antaraadanc, danγadalah sudut di antara a dan b.
Kristal dapat terbentuk dari prosespengendapan. Endapan adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat keluar dari larutan dan terbentuklah kristal. Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan tergantung pada dua faktor penting, yaitu laju pembentukan inti dan laju pertumbuhan kristal. Laju pembentukan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali kristal yang akan terbentuk tetapi dengan ukuran yang kecil. Sedangkan jika laju pertumbuhan kristal tinggi, maka akan didapatkan kristal dengan ukuran yang tinggi.
Suatu kristal dapat digolongkan berdasarkan susunanpartikelnyadan dapat pula berdasarkan jenis partikel penyusunnya atau interaksi yang menggabungkan partikel tersebut.
Kristal dengan kisi yang terdiri atas atomlogamyang terikat melaluiikatan logam. Atom logam merupakan atom yang memilikienergi ionisasikecil sehinggaelektron valensinyamudah lepas dan menyebabkan atom membentukkation. Bila dua atom logam saling mendekat, maka akan terjadi tumpah tindih antara orbital-orbitalnya sehingga membentuk suatuorbital molekul. Semakin banyak atom logam yang saling berinteraksi, maka akan semakin banyak terjadi tumpang tindih orbital sehingga membentuk suatu orbital molekul baru. Terjadinya tumpang tindih orbital yang berulang-ulang menyebabkanelektron-elektronpada kulit terluar setiap atom dipengaruhi oleh atom lain sehingga dapat bergerak bebas di dalam kisi.
Salah satu sifat kristal logam adalah dapat ditempa. Sifat ini diperoleh dari ikatan logam yang membentuknya. Dalam ikatan logam, terjadi interaksi antara atom/ion dengan elektron bebas di sekitarnya sehingga dapat membuat logam mempertahankan strukturnya bila diberikan suatu gaya yang kuat.
Kristal ionik terbentuk karena adanya gaya tarik antaraionbermuatan positif dan negatif. Umumnya, kristal ionik memilikititik lelehtinggi danhantaran listrikyang rendah. Contoh dari kristal ionik adalahNaCl. Kristal ionik tidak memiliki arah khusus seperti kristal kovalen sehingga pada kristal NaCl misalnya, ion natrium akan berinteraksi dengan semua ion klorida dengan intensitas interaksi yang beragam danion kloridaakan berinteraksi dengan seluruh ion natriumnya.
Atom-atom penyusun kristal kovalen secara berulang terikat melalui suatuikatan kovalenmembentuk suatu kristal dengan struktur yang mirip denganpolimeratau molekul raksasa. Contoh kristal kovalen adalahintandansilikon dioksida(SiO2) ataukuarsa. Intan memiliki sifat kekerasan yang berasal dari terbentuknya ikatan kovalenorbital atomkarbon hibrida sp3.
Pada umumnya, kristal terbentuk dari suatu jenisikatan kimiaantara atom atau ion. Namun, pada kasus kristal molekuler, kristal terbentuk tanpa bantuan ikatan, tetapi melaluiinteraksi lemahantara molekulnya. Salah satu contoh dari kristal molekuler adalah kristaliodin.
Kristalografiadalah studi ilmiah mengenaistruktur kristal(dengan kata lain, susunan atom) dari kristal. Salah satu teknik kristalografi yang banyak digunakan adalahdifraksi sinar-X. Sejumlah besar struktur kristal yang telah diketahui disimpan dalambasis data kristalografi.