Struktur kristal ionik

STRUKTUR KRISTAL

IONIK

Struktur Kristal Ionik

Struktur kristal ionik tersusun dari kation dan anion yang terikat melalui gaya elektrostatis

Dalam susunan tiga dimensi, ion-ion yang berlawanan muatan terletak berselingan, terkemas rapat mengadakan kontak maksimum dengan ion-ion berlawanan muatan dan mengusahakan tolakan minimum antara ion-ion yang sama muatannya

Struktur kristal ionik dipengaruhi oleh muatan relatif dan ukuran relatif ion-ion yang bersangkutan.

Suatu kristal ionik bersifat stabil apabila setiap kation menyinggung anion-anion di sekelilingnya, demikian pula sebaliknya.

Seperti halnya struktur logam, kemasan rapat struktur kristal Ionik dapat diturunkan dari :

kemasan rapat kubus (ccp)kemasan rapat heksagonal (hcp).

non struktur kemasan rapat ; misalnya bcc

Umumnya, anion-anion membentuk kemasan rapat, sedangkan kation-kation yang lebih kecil ukurannya menempati rongga,

Rongga yang ditempati yaitu rongga tetrahedral dan atau rongga oktahedral

(Dalam beberapa kasus mungkin terjadi sebaliknya)

Struktur Kristal Untuk Beberapa Senyawa

Nama Struktur Kristal

Struktur kristal Rumus Diadopsi oleh

Rock Salt (garam cadas)

CCP MX NaCl, LiCl, KBr, RbI,AgCl, AgBr

Sfalerit (seng blende)

CCP MX ZnS, CuCl, CdS, HgS, GaP, InAs

Wurtzit HCP MX ZnS, ZnO, BeO, MnS, AgI, AlN, SiC

Fluorit CCP MX2 CaF2 HgF2 ,BaCl2 , PbO2, UO2

Antifluorit CCP M2X K2O, Na2O, Li2O, K2S, Na2S, Na2Se

Nikel Arsenida HCP MX NiAs, NiS, FeS, CoS, PtSn

Cadmium Iodida HCP MX2 CdI2, CdCl2, Mg(OH)2, Ni(OH)2, MnCl2

Sesium klorida Kubus Sederhana

MX CsCl, CaS, CuZn, TlSb

Rutil Tetragonal MX2 TiO2. MnO2 , SnO2, WO2, MgF2 , NiF2

Struktur Rocksalt Struktur kemas rapat kubus pusat

muka (fcc). Ada satu rongga oktahedral pada

tiap anion X-. Semua rongga itu diisi oleh kation M+ , sehingga mencapai stoikiometri MX 1 :1

Bilangan koordinasi untuk X- dan M+

masing-masing = 6 Diadopsi oleh ; senyawa dengan

rumus M+1 X-1, seperti : NaCl, LiCl, KBr, RbI, (alkali halida,

kecuali untuk sesium) AgF, AgCl, AgBr

senyawa M2+ X2- seperti MgO, CaO, MgS (oksida dan sulfida logam alkali tanah) TiO, FeO, NiO dan paduan logam (SnAs)Sebagian besar nitrida, karbida dan hidrida yang sesuai dengan rumus MX

Ukuran relatif antara kation dengan anion berbeda cukup besar

Rumus senyawa MX

Bola Merah = kation M+

Bola Biru = anion X-

Hubungan Struktur Dengan Rumus Empiris Setiap ion Cl- pada kedudukan sudut

(titik sudut) harus berbagi dengan delapan unit sel lain dan setiap Cl- pada pusat muka berbagi dengan dua unit sel lain, sehingga jumlah keseluruhan ion Cl- untuk setiap unit sel adalah (8 x 1/8) + (6 x ½ ) = 4

Pada sepanjang sel satuan terdapat 12 ion Na+ (lihat gambar) yang masing-masing berbagi dengan empat unit sel lain dan pada pusat unit sel terdapat satu ion Na+. Jadi jumlah ion Na+ dalam setiap unit sel adalah :(12 x ¼) + (1 x 1) = 4

Dengan demikian angka banding Na+ terhadap Cl- adalah 4 : 4 atau 1 : 1. Ini sesuai dengan rasio rumus empiris NaCl = 1 : 1

Struktur Sfalerit dan Wurtzit

Seng sulfida Zns tergolong senyawa polimorf, karena mengkristal dalam dua bentuk kisi yang berbeda, yaitu sfalerit (seng blende) dan wurtzit.

Kation dan anion pada sfalerit dan wurtzit masing-masing mempunyai bilangan koordinasi empat

Sfalerit mempunyai struktur fcc, sedangkan wurtzit mempunyai struktur hcp

Struktur Sfalerit (ZnS)

Kemasan rapat kubus : ccp dengan unit sel fcc Anion S2- (bola kuning) pada setiap titik sudut kisi (8) dan pusat muka (6). Jumlah anion

S2- per unit sel adalah = (8 x 1/8) + (6 x ½ ) = 4 anion S2-

Kation Zn2+ (bola hitam) mengisi rongga tetrahedral (hanya setengah yang terisi), sehingga ada (8 x ½ ) = 4 kation Zn2+ per unit sel

Jadi setiap unit sel ada 4 ZnS Rasio jumlah kation dan anion per unit sel = 4 : 4 atau 1 : 1 (sesuai dengan rumus

empiris) Bilangan koordinasi kation dan anion masing-masing 4 Dadopsi oleh kation-kation (Cu+, Ag+, Cd2+, Ga3+) dan Anion-anion (I-, S2-, P3-); contoh

CuF,CuCl,CuBr,CuI, AgI, ZnS,ZnSe,ZnTe, GaP,GaAs), HgS,HgSe,HgTe dan BeO

Rumus Senyawa : MX

Struktur Kristal Wurtzite Struktur kemasan rapat

heksagonal ; hcp S2- (bola kuning) pada setiap titik

sudut kisi heksagonal atas (8) dan tengah (4), sehingga ada (8 x1/8) + (4 x ¼ ) = 2 anion S2- setiap unit sel

Zn2+ (bola hitam) pada rongga tetrahedral (hanya setengah yang terisi) = 2 kation Zn2+ setiap unit sel

Jadi setiap unit sel ada 2 ZnS Rasio kation dan anion per unit sel

sesuai rumus empiris = 2 : 2 = 1:1 Bilangan koordinasi untuk kation

dan anion masing-masing = 4

Rumus Senyawa : MX

Struktur Fluorit CaF2 Struktur kemasan rapat kubus : ccp M2+ menempati setiap titik sudut (ada 8)

dan pusat muka kubus (ada 6), sehingga jumlah kation M2+ setiap unit sel adalah :

(8 x 1/8) + (6 x ½) = 4 kation M2+ setiap unit sel

X- menempati semua rongga tetrahedral yaitu sebanyak 8 anion X-

Dengan demikian rasio jumlah kation dan anion memenuhi angka banding = 1 : 2

Bilangan koordinasi kation M2+ adalah 8 Bilangan koordinasi anion X- adalah

empat Diadopsi oleh CaF2 HgF2 ,BaCl2 , PbO2,

ThO2 UO2

Rumus senyawa MX2

Bola hijau tua : kationBola hijau muda : anion

Struktur Anti-Fluorit

Struktur antifluorit merupakan kebalikan dari struktur fluorit, sehingga posisi kation dan anion merupakan kebalikannya

Struktur kemasan rapat kubus : ccp X2- menempati setiap titik sudut (ada 8)

dan pusat muka kubus (ada 6), sehingga jumlah kation X- setiap unit sel adalah :

(8 x 1/8) + (6 x ½) = 4 anion M2- setiap unit sel

M+ menempati semua rongga tetrahedral yaitu sebanyak 8 kation M+

Dengan demikian rasio jumlah kation dan anion memenuhi angka banding = 1 : 2

Bilangan koordinasi anion X2- adalah 8 Bilangan koordinasi Kation M+ adalah

empat Diadopsi oleh K2O, Na2O, Li2O, K2S,

Na2S, Na2Se

Rumus senyawa M2X

Bola hijau tua : kationBola hijau muda : anion

Beberapa kemungkinan struktur ccp

Struktur Sesium Klorida CsCl Bukan struktur kemasan rapat,

karena unit selnya kubus sederhana (SC)

Anion Cl- menempati titik sudut (8), sehingga jumlah anion per unit sel = (8 x 1/8) = 1 anion Cl- per unit sel

Kation Cs+ berada di pusat badan (1), sehingga ada 1 kation per unit sel

Jadi setiap unit sel ada 1 CsCl Rasio jumlah kation dan anion

per unit sel = 1 : 1 (sesuai rumus empiris)

Bilangan koordinasi untuk kation dan anion masing-masing = 8

Diadopsi oleh klorida, bromida dan iodida dari kation yang besar, seperti Cs+, Tl+, NH4

+

Struktur kemasan rapat heksagonal (hcp) Kation Ni2+ menempati titik sudut heksagonal atas (8) dan tengah (4), sehingga tiap unit sel ada (8 x1/8) + (4 x1/4) = 2 kation Ni2+ per unit sel Anion As2- menempati setengah rongga oktahedral, sehingga ada 2 anion per unit sel Jadi ada 2 NiAs setiap unit sel. Rasio jumlah kation : anion = 1 : 1 Bilangan koordinasi Ni = 6 (oktahedral) dan As = 6 (trigonal prismatik Diadopsi oleh Ti(S,Se,Te); Cr(S,Se,Te,Sb); Ni(S,Se,Te,As,Sb,Sn)

Struktur Kristal NiAs

Struktur kemasan rapat heksagonal hcp Kation Cd2+ menempati setiap sudut (8 x1/8), sehingga setiap unit sel

ada 1 kation Cd2+ Anion I- menempati setengah rongga oktahedral = 2 anion perunit sel Jadi ada 1 CdI2 dalam unit sel Bilangan koordinasi Cd : 6 (Oktahedral) dan untuk I = 3 (membentuk

bangun piramid) Diadopsi oleh PbI2, FeBr2, VCl2 , Mg(OH)2 , Ni(OH)2 , TiS2, ZrSe2, CoTe2

Struktur Kristal CdI2

Struktur Kristal Rutil Bukan struktur kemasan rapat, karena

unit sel : Tetragonal Kation Ti4+ menempati titik sudut (8)

dan pusat (1), sehingga tiap unit sel = (8 x 1/8) + 1 = 2 kation Ti4+

Anion O2- menempati rongga oktahedral interior (2) dan alas (4), sehingga tiap unit sel = 2 + (4 x 1/2) = 4 anion O2-

Jadi ada 2 TiO2 per unit sel Rasio jumlah kation dan anion = 2 : 4

= 1 : 2 (sesuai rumus empiris) Bilangan koordinasi Ti = 6 (oktahedral)

dan untuk O = 3 (bidang trigonal planar)

Contoh Oksida : MO2 (dari kation Ti, Nb, Cr,

Mo, Ge, Pb, Sn) fluorida: MF2 (dari kation Mn, Fe, Co,

Ni, Cu, Zn, Pd)

Rumus Senyawa MX2

Rasio jari-jari Bil. Koordinasi

Rumus Senyawa MX

r+/r- = 1 12 Tdk diketahui

1 > r+/r- > 0.732 8 CsCl

0.732 > r+/r- > 0.414 6 NaCl

0.414 > r+/r- > 0.225 4 ZnS