KARAKTERISASI STRUKTURAL MATERIAL HEKSAGONAL MESOPORI-MESOSTRUKTUR

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "KARAKTERISASI STRUKTURAL MATERIAL HEKSAGONAL MESOPORI-MESOSTRUKTUR"

Susanti Santoso
6 tahun lalu
Tontonan:

1 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar 005 KARAKTERISASI STRUKTURAL MATERIAL HEKSAGONAL MESOPORI-MESOSTRUKTUR Oleh : Har Sutrsno Jurdk Kma, MIPA, Unverstas Neger Yogyakarta Abstrak Analss secara struktural yang melput sstem krstal, parameter ks dan bdang-bdang krstal, pada materal mesopor-mesostruktur d atas jarang dlakukan dalam berbaga artkel. Berdasarkan hal tersebut, artkel n mengkaj analss krstalograf sederhana pada materal slka heksagonal mesopormesostruktur dan turunannya. Hasl kajan menunjukkan bahwa sstem krstal, parameter ks dan bdangbdang krstal dapat dtentukan melalu perhtungan sederhana. Sstem krstal pada materal mesopormesostruktur yang d kaj yatu heksagonal (p6). Parameter ks untuk masng-masng sstem krstal tersebut yatu 54,46 Å. Bdang-bdang krstal () yang terdentfkas untuk materal heksagonal mesopor-mesostruktur berdasarkan spektra dfraks snar-x yatu (100), (110), (00), (10) dan (300). Kata kunc : heksagonal, mesopor-mesostruktur, krstalograf, parameter ks, sstem krstal PENDAHULUAN Ahl-ahl dar Moble Ol pada tahun 199 (Kresge et al., 199) telah berhasl memperoleh materal baru yang d sebut MCM (Moble Crystallne Materals). Materal slkat dan alumnum slkat dengan struktur heksagonal (MCM-41), kubk (MCM-48) dan layer (MCM-50). Materal n dgunakan sebaga katals pada crackng mnyak bum, katals senyawa organk dll. Penemuan prekursor tersebut mendorong penelt lan untuk melakukan penggantan S(IV) yang ada dalam kerangka slkat MCM-50, MCM-41 dan MCM-48 dengan logam lan membentuk logam slkat. Berbaga jens mesopor-mesostruktur d atas memlk struktur dan kelompok ruang yatu kubk (Pm3n) atau kubk (Ia3d), dan heksagonal (p6) atau heksagonal (P6 3 /mmc), sedangkan struktur laps tdak ada kelompok ruangnya (Cesla & Schuth, 1999). Berbaga jurnal yang melaporkan tentang materal mesopor-mesostruktur d atas, sangat mnm mengungkap karaktersas secara struktural yatu sstem krstal, parameter ks dan bdangbdang krstal. Struktur suatu materal sangat menentukan sfat-sfat fsk dan kma, yang selanjutnya akan berperan dalam aplkas materal tersebut. Berdasarkan hal tersebut, artkel n bertujuan untuk mengkaj secara struktural melalu krstalograf sederhana materal heksagonal mesopor-mesostruktur. PEMBAHASAN Data Kajan Data spektra dfraks snar-x materal mesopor-mesostruktur dperoleh dar jurnal. Data spektra dfraks snar-x materal heksagonal mesopor-mesostruktur dperoleh dar Cesla dan Schuth (1999), sepert tampak pada Gambar 1. K-45

2 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar 005 Gambar 1. Spektra dfraks snar-x materal mesopor-mesostruktur Teor Sngkat Analss Krstalograf Heksagonal Analss dfraks snar-x dgunakan untuk materal krstaln. Suatu krstal tersusun dar kumpulan satuan sel, apabla snar-x mengena atom dalam satuan sel tersebut akan muncul ampltudo hamburan. Persamaan ampltudo dar hamburan satuan sel tersebut adalah sebaga berkut (Wllams & Carter, 1996 : 40): A sell πk. r e ( θ )... (1) r e πk. r. πk r A sell f ( θ ) e...,,... () r dengan : (θ) faktor struktur, atom dalam satuan sel, θ sudut dfraks, r jar-jar permukaan sferk dan k, K masng-masng sebaga tetapan vektor, r suatu vektor yang menegaskan lokas masng-masng atom dalam satuan sel. Berdasarkan ampltudo tersebut, atom dalam semua satuan sel menghamburkan snar-x dengan perbedaan fase sebesar πk.r, sedangkan r x a + y b + z c. Harga K g untuk krstal sempurna, g ddefnskan sebaga vektor ks resprok ha* + kb* + lc*, dengan demkan faktor struktur dapat dnyatakan sebaga : f e π( hx + ky + lz )... (3) K-46

3 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar 005 Gambar. Struktur heksagonal kemas rapat Analss krstalograf heksagonal mesopor-mesostruktur dlakukan melalu pendekatan heksagonal kemas rapat (hexagonal close-packed / hcp) (Gambar ). Satuan sel heksagonal kemas rapat memlk atom dengan koordnat (x j,y j,z j ) terhubung melalu translas ke atom lan setpe pada koordnat (⅓+x j, ⅔+y j, ½+z j ). Dengan demkan, melalu substtus ttk ks atau koordnat atom (x,y,z) (0,0,0) dan (⅓, ⅔, ½) pada persamaan (3), dperoleh persamaan faktor struktur : f 1 + e 1 1 π( h+ k+ l ) 3 3 dengan menyederhanakan persamaan menjad : h/3 +k/3 + l/ X. Kesultan yang muncul bahwa nla X mungkn suatu fraks, maka analss akan lebh mudah melalu perhtungan nla. Dengan demkan persamaan d atas menjad : f (1 + e πx )(1 + e πx ) f ( + e + e πx πx ) f ( + cos πx ) f (4cos πx ) h k l f (4 cos π ( + + ) 3 3 Berdasarkan persamaan tersebut, maka aturan kehadran dfraks bdang krstal untuk heksagonal bergantung nla h + k, apakah kelpatan 3 atau tdak. Berdasarkan hal d atas, harga dnyatakan sebaga : K-47 dapat

4 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar jka h + k 3m dan l ganjl 4 f f jka h + k 3m dan l genap 3 f f 3 jka h + k 3m ± 1 dan l ganjl f f jka h + k 3m ± 1 dan l genap Bdang-bdang krstal () dalam heksagonal kemas rapat dapat dketahu berdasarkan harga faktor struktur tersebut, dengan m 0, 1,, 3 dst., antara lan : (100), (101), (00), (110), (10), (111), (00), (01), (11), (0), (103), (10), (11), (300), (1), dan seterusnya. Penentuan parameter ks heksagonal dhtung dengan persamaan hubungan bdang refleks, parameter ks (a) dan jarak antar bdang (d) berkut (Smart & Moore, 1995) : 1 4 h + hk + k l ( ) +... (4) d 3 a c Substtus nla jarak antar bdang dar data kajan ke dalam persamaan (4) melalu perhtungan satu persatu bdang-bdang refleks berbass heksagonal dperoleh nla parameter ks (a). DISKUSI Penentuan parameter ks dan bdang-bdang krstal heksagonal mesopor-mesostruktur Materal logam slkat mesopor-mesostruktur memlk struktur amorf secara mkro, tetap secara makro memlk struktur krstaln. Apabla dasumskan materal heksagonal mesopor-mesostruktur n berupa suatu lorong, berart suatu materal dmens maka parameter ks a b, sedangkan c (tak terbatas). Dengan demkan bdang-bdang krstal yang dmlk heksagonal mesopor-mesostruktur tersebut hanya (hk0), maka harga dan faktor strukturnya berdasar heksagonal kemas rapat menjad : 4 f f jka h + k 3m dan l 0 f f jka h + k 3m ± 1 dan l 0 Bdang-bdang krstal heksagonal mesopor-mesostruktur dtentukan ddasarkan harga faktor struktur tersebut, dperoleh () sebaga berkut :(100), (110), (00), (10), (300) dst. Pada heksagonal mesopor-mesostruktur, harga l pada tap bdang refleks berharga 0, sehngga persamaan (4) menjad : K-48

5 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar h + hk + k ( ).. (5) d 3 a Substtus d dar data kajan dan nla dalam heksagonal mesopor-mesostruktur ke dalam persamaan (5) akan dperoleh parameter ks. Apabla substtus tersebut dperoleh nla parameter ks yang homogen atau sama, berart nla tersebut merupakan parameter ks dar materal heksagonal mesopor-mesostruktur tersebut. Hasl perhtungan parameter ks dan bdang heksagonal mesopor-mesostruktur dapat dlhat pada Tabel 1. Parameter ks yang dperoleh dar perhtungan sebesar 54,46 Å. Tabel 1. Parameter ks dan bdang krstal () dalam heksagonal mesopor-mesostruktur Bdang () Heksagonal Mesopormesostruktur d (Å) dar data kajan Parameter ks (a (Å)) (100) 47,3 54,6 (110) 7, 54,40 (00) 3,6 54,50 (10) 17,8 54,38 (300) 15,7 54,39 dst. Hasl kajan menunjukkan keberhaslan perhtungan dengan mengasumskan heksagonal mesopor-mesostruktur dua dmens / lorong. Atas dasar tersebut, maka hanya ada kemungknan kelompok ruang yatu p6 atau p6mm (Schwarzenbach, 1996). Untuk menentukan kelompok ruang tdak dapat dlakukan secara sederhana perlu peralatan dan teknk khusus, msalnya: karaktersas dengan TEM (Transmsson Electron Mcroscopy) melalu teknk CBED (Convergent Beam Electron Dffracton). Berbaga jens heksagonal mesopor-mesostruktur yang telah dtemukan terdr dua jens kelompok ruang yatu p6 dan P6 3 /mmc(cesla & Schuth, 1999). Dar kedua kelompok ruang tersebut, p6 merupakan kelompok ruang untuk struktur dua dmens, sedangkan P6 3 /mmc untuk struktur tga dmens. Berdasarkan kajan n, maka materal heksagonal mesopor-mesostruktur sebagamana spektra dfraks snar-x pada Gambar 1 memlk kelompok ruang p6. PENUTUP Smpulan Telah berhasl dtentukan sstem krstal, prameter ks dan bdang-bdang krstal dar spektra kubk mesopor-mesostruktur berdasarkan perhtungan krstalograf sederhana berbass faktor struktur. Sstem krstal materal heksagonal mesopor-mesostruktur yang d kaj yatu p6. K-49

6 Prosdng Semnas Peneltan, Penddkan dan Penerapan MIPA, MIPA-UNY, Yogyakarta 8 Pebruar 005 Parameter ks untuk masng-masng sstem krstal tersebut yatu 54,46 Å, sedangkan bdangbdang krstal () yang terdentfkas sebagamana spektra dfraks snar-x yatu (100), (110), (00), (10) dan (300). DATAR PUSTAKA Cesla, U. & Schüth,. (1999). Ordered Mesoporous Materals. Mcroporous and Mesoporous Materals. (7) : Kresge, C. T., Leonowcz, M. E., Roth, W. J., Vartul, J. C. & Beck, J. S. (199). Ordered Mesoporous Molecular Seves Syntheszed by a Lqud-crystal Template Mechansm. Nature. (359) : Schwarzenbach, D. (1996). Crstallographe. Lausanne :Presses Polytechnque et Unverstares Romandes. Smart, L. & Moore, E. (1995). Introducton a la Chme du Solde. Pars : Masson. Wllams, D.B. & Carter, C.B. (1996). Transmsson Electron Mcroscopy : Dffracton II. New York : Plenum Press. K-50

dokumen-dokumen yang mirip

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di SMP Negeri 13 Bandar Lampung. Populasi dalam

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan di SMP Negeri 13 Bandar Lampung. Populasi dalam III. METODE PENELITIAN A. Populas dan Sampel Peneltan n dlaksanakan d SMP Neger 3 Bandar Lampung. Populas dalam peneltan n yatu seluruh sswa kelas VIII SMP Neger 3 Bandar Lampung Tahun Pelajaran 0/03 yang