Kimia padatan adalah kajian tentang sintesis, struktur, dan sifat-sifat fisik material padat. Jadi, bidang ini mempunyai tumpang-tindih yang kuat dengan fisika padatan, mineralogi, kristalografi, keramik, metalurgi, termodinamika, ilmu material, dan elektronika dengan perhatian pada sintesis material baru dan karakterisasinya.
Sejarah penentuan struktur
Sebelum abad ke-20, para kimiawan mengalami kesulitan dalam menentukan struktur suatu senyawa. Cara yang dilakukan pada masa itu adalah dengan membandingkan senyawa yang akan ditentukan dengan senyawa yang sudah ada, di mana kedua senyawa ini memiliki sifat kimia dan fisika yang identik. Namun, cara ini tidak dapat digunakan dalam menentukan struktur dari senyawa yang baru ditemukan dan tidak memiliki kemiripan dengan senyawa yang terdapat di dalam literatur.
Salah satu metode awal yang digunakan dalam menentukan struktur senyawa adalah dengan menggunakan spektrometri sedangkan untuk senyawa yang berwujud padatan kristalin dapat digunakan metode difraksi sinar X. Metode difraksi sinar X pertama kali diperkenlakan pada awal abad ke-20 oleh William Henry Bragg (1862-1942) dan anaknya William Laurence Bragg (1890-1971). Bragg melakukan percobaan dengan menentukan struktur garam dan intan.
Proses analisis kristal dengan difraksi sinar X adalah terjadinya difraksi cahaya dalam zat yang dianalisis jika jarak antarpartikel-partikel penyusunnya teratur. Pada proses ini, panjang gelombang cahaya yang digunakan haruslah sebanding. Gelombang terdifraksi yang sefasa akan saling menguatkan sedangkan gelombang yang tidak sefasa akan saling melemahkan. Pola difraksi akan muncul bila kristal dikenai cahaya monokromatis.
Padatan anorganik
Berikut merupakan contoh padatan anorganik.
![]()
Aplikasi
Mengetahui struktur benda padat melalui pendekatan model-model yang ada akan memudahkan seseorang untuk memprediksi sifat-sifat dari suatu jenis benda padat, bahkan dengan memodifikasi komponen-komponen penyusun suatu zat padat sesuai dengan yang diinginkan akan menghasilkan bahah-bahan yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan, di antaranya adalah:
- Semikonduktor adalah salah satu modifikasi dari zat padat yang dimanfaatkan pada dunia elektronika, di mana bahan ini dapat berfungsi sebagai isolator pada suhu rendah dan dapat berfungsi sebagai konduktor pada suhu kamar dan ini banyak digunakan pada barang elektronik berteknologi tinggi, seperti transistor, diode, mikroprocessor, thermistor, sel surya. Bahan yang sering digunakan untuk membuat bahan semikonduktor adalah silikon, germanium, gallium arsenide. Keistimewaan bahan ini adalah konduktivitasnya dapat diubah-rubah dengan mengatur jumlah bahan pengotornya sesuai dengan konduktivitas yang diinginkan.
- Alloy adalah bahan hasil kombinasi antara dua unsur atau lebih, di mana salah satu unsurnya harus logam. Pengkombinasian dua unsur atau lebih ini bertujuan untuk memperoleh bahan yang lebih unggul sifatnya dibandingkan dengan bahan yang hanya tersusun dari satu elemen. Contohnya adalah baja, tersusun dari besi dan karbon di mana baja jauh lebih kuat dibandingkan besi. Selain itu sifat yang dimilikinyapun berbeda seperti massa jenis, daya hantar listrik, daya hantar panas dan kereaktifan.
- Keramik merupakan hasil seni dan merupakan kristal. Sifat keramik ditentukan oleh struktur kristalnya. Secara umum, strukturnya sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas. Sedikitnya elektron-elektron bebas membuat keramik bukan termasuk konduktor, di samping itu keramik mempunyai sifat rapuh.
Referensi
- Rayner,Geoff-Canham. 2010. Descriptive Inorganic Chemistry FIFTH EDITION. New York: W.H. Freeman and Company
- Shriver & Atkins’. 2010. Inorganic Chemistry. Great Britain: Oxford University Press.
- Ferraris, Giovanni, Emil Markovicky, Stefano Merlino. 2004. Crystallography of Modular Materials. Newyork: OXFORD university press.
Pranala luar
