Bagaimana kristal terbentuk? - Graham Baird

Lihat pelajaran lengkapnya: https://ed.ted.com/lessons/how-do-crystals-work-graham-baird

Banyak kristal memiliki bentuk khas, misalnya kaskade bangun runcing pada kuarsa atau tumpukan kubus pada galena. Setiap atom pada kristal memiliki fitur penentu: pola yang terorganisir dan berulang. Pola ini tidak terbatas pada mineral. Pasir, es, logam, dan DNA juga memiliki struktur kristal. Jadi, apa yang menyebabkan kristal terus-menerus tumbuh dalam bentuk ini? Graham Baird akan menyelami sifat-sifat kristal yang unik ini.

Materi oleh Graham Baird, disutradarai oleh Franz Palomares.

Jauh di bawah geyser dan mata air panas
di Kaldera Yellowstone

terdapat ruang magma yang diproduksi
oleh titik panas di mantel bumi.

Saat magma bergerak menuju permukaan Bumi,

magma tersebut mengkristal
membentuk batuan beku muda dan panas.

Panas dari bebatuan ini
mendorong air tanah menuju permukaan.

Saat air mendingin, ion-ion mengendap
menjadi kristal mineral,

termasuk kristal kuarsa
yang terbentuk dari silikon dan oksigen,

feldspar dari kalium, aluminium,
silikon, dan oksigen,

galena dari timbal dan belerang.

Banyak dari kristal ini memiliki
bentuk yang khas,

misalnya kaskade kuarsa runcing ini,
atau tumpukan kubus galena ini.

Tetapi, apa yang mengatur
pola pertumbuhan kristal tersebut?

Sebagian dari penyebabnya
adalah atom mereka.

Setiap atom kristal disusun dalam pola
yang terorganisasi dan berulang.

Pola inilah yang menentukan
bentuk kristal,

dan tidak hanya kristal mineral.

Pasir, es, gula, cokelat,
keramik, logam, DNA,

dan bahkan beberapa cairan,
memiliki struktur kristal.

Susunan atom penyusun kristal

dikategorikan dalam enam kelompok:

kubik, tetragonal, ortorombik,
monoklinik, triklinik, dan heksagonal.

Dalam kondisi yang sesuai,

kristal akan tumbuh menjadi
bentuk geometris

yang mencerminkan pengaturan atom mereka.

Misalnya, galena memiliki struktur kubik
yang terdiri dari atom timbal dan sulfur.

Atom timbal yang relatif besar

tersusun dalam kisi tiga dimensi
berjarak 90 derajat satu sama lain,

sementara atom belerang yang relatif kecil
berada di antaranya.

Saat kristal tumbuh, posisi seperti ini
menarik atom belerang,

sementara timbal akan cenderung terikat
ke tempat-tempat ini.

Akhirnya, mereka akan melengkapi
kisi atom yang saling terikat.

Artinya, pola kisi 90 derajat
dari struktur kristal galena

tercermin dalam bentuk kristal
yang tampak oleh mata.

Sementara itu, Kuarsa memiliki
struktur kristal heksagonal.

Ini berarti bahwa pada satu bidang,

atom-atomnya tersusun
dalam bentuk segi enam.

Dalam bentuk 3D, heksagon ini tersusun
atas banyak piramida yang saling bertautan

yang terdiri dari satu atom silikon
dan empat atom oksigen.

Jadi, bentuk khas dari kristal kuarsa

adalah kolom enam sisi
dengan ujung yang runcing.

Tergantung pada kondisi lingkungan,

kebanyakan kristal memiliki potensi
untuk membangun beberapa bentuk geometris.

Misalnya, berlian, yang terbentuk
jauh di dalam mantel Bumi,

memiliki struktur kristal kubik

dan dapat tumbuh
menjadi kubus atau oktahedral.

Berlian tumbuh menjadi bentuk tertentu

tergantung pada kondisi di mana ia tumbuh,

yang mencakup tekanan, suhu,
dan lingkungan kimia.

Meskipun kita tidak dapat secara langsung
mengamati kondisi dalam mantel,

percobaan laboratorium
telah menunjukkan beberapa bukti

bahwa berlian cenderung tumbuh
menjadi kubus pada suhu yang lebih rendah

dan menjadi oktahedral
pada suhu yang lebih tinggi.

Kehadiran sedikit air, silikon,
germanium, atau magnesium

bisa juga memengaruhi bentuk berlian.

Berlian tidak pernah tumbuh secara alami
menjadi bentuk seperti pada perhiasan.

Berlian perhiasan telah dipotong untuk
menampilkan kilau dan kejernihannya.

Kondisi lingkungan juga dapat memengaruhi
apakah kristal dapat terbentuk atau tidak.

Kaca terbuat dari pasir kuarsa
yang dilelehkan,

tetapi kaca bukanlah kristal.

Sebab, kaca mendingin relatif cepat,

sehingga atom-atomnya tidak punya waktu
untuk mengatur diri mereka

ke dalam struktur teratur kristal kuarsa.

Alih-alih, susunan atom-atom yang acak
pada gelas yang leleh

terkunci pada saat pendinginan.

Banyak kristal tidak membentuk
bentuk geometris

karena mereka tumbuh di tempat
yang sangat dekat dengan kristal lainnya.

Batuan seperti granit
dipenuhi oleh kristal,

tetapi tidak satu pun memiliki
bentuk tertentu.

Saat magma mendingin dan membeku,

banyak mineral di dalamnya mengkristal
pada saat bersamaan dan kehabisan ruang.

Kristal tertentu, seperti pirus,

tidak tumbuh menjadi bentuk geometris
di sebagian besar kondisi lingkungan,

walaupun diberi ruang yang memadai.

Setiap struktur atom kristal
memiliki sifat unik,

dan meskipun sifat ini mungkin tidak
berperan pada kebutuhan emosional manusia,

struktur kristal sangat berperan dalam
ilmu material dan kedokteran.