EDUNEX ITB

Silabus dan Satuan Acara Perkuliahan, Pengertian

Kristalografi dan Mineralogi

Kristal dan MineralTA-2101

Dr.phil.nat. Agus Haris Widayat, ST., MT.

KK Eksplorasi Sumber Daya BumiTeknik Pertambangan – FTTM ITB

Pendahuluan/ Minggu-1

1

Dr.mont. Andy Yahya Al Hakim, ST.,MT.

Dilarang mendistribusikan materi ini melalui internet secara terbuka/publik misalnya blog, slideshare, dan sejenisnya.

EDUNEX ITB

Pengantar Kuliah

2

EDUNEX ITB

Silabus3

• Memberikan kemampuanuntuk identifikasi danklasifikasi kristal berdasarkansifat morfologi (struktur luar)dan struktur dalam sertakemampuan identifikasimineral secara megaskopisberdasarkan sifatmorfologinya, sifat fisika dansifat kimia

http://www.mygoldguide.in/why-gold-used-electronicsz

http://odnv.co.id/logam-mulia

• Memberikan pengetahuan tentangkegunaan, nilai, kebutuhan manusiaakan mineral serta kaitannya dengandisiplin ilmu lainnya.

EDUNEX ITB

Tujuan instruksional umum4

• Pengetahuan untuk identifikasidan klasifikasi kristalberdasarkan sifat morfologi(struktur luar) dan strukturdalam serta kemampuanidentifikasi mineral secaramegaskopis berdasarkan sifatmorfologinya, sifat fisika dansifat kimia.

EDUNEX ITB

Topik-Topik Perkuliahan (Kristal)5

MGG.

KE-

TOPIK MATERI PERKULIAHAN

1 Pendahuluan • Pengertian kristal dan mineral

• Sejarah ilmu kristal dan mineral

• Unsur simetri

• Sumbu putar

• Titik inversi

• Bidang cermin

2 Unsur simetri dan

sistem kristal

• Sumbu rotasi

• Sumbu rotoinversi

• Sistem kristal

3-4 Klasifikasi kristal

dan form

• 32 klasifikasi kelas kristal

• Form (bentuk) yang muncul pada setiap sistem kristal

5 Indeks Miller dan

zona

• Indeks Miller untuk sistem kristal dengan 3 dan 4

sumbu kristalografi

• Notasi form

• Zona dan notasi zona

EDUNEX ITB

Topik-Topik Perkuliahan (Kristal)6

MGG.

KE-

TOPIK MATERI PERKULIAHAN

6 Proyeksi kristal • Sudut antar bidang

• Proyeksi stereografis

• Proyeksi dasar kristal

7 Struktur-dalam

kristal

• Translasi

• Kisi Bravais

• Sumbu sekrup dan glide plane

• Klasifikasi 230 space group

8 UTS • UTS (tanggal 15 Oktober 2021)

• Materi kuliah kristal kembar

9 Kimia kristal • Ikatan kimia dan ukuran ion

• Isomorfisme

• Polimorfisme

• Pseudomorfisme

EDUNEX ITB

Topik-Topik Perkuliahan (Mineral)7

MGG. KE- TOPIK MATERI PERKULIAHAN

10-11 Sifat fisik

mineral

• Densitas dan SG

• Warna, kilap, gores

• Belahan, pecahan, kekerasan

• Sifat magnetisme, kelistrikan, permukaan mineral

• Bentuk agregat kristal

12 Klasifikasi

mineral

• Dasar klasifikasi mineral

• Hirarki klasifikasi mineral

• Klasifikasi mineral silikat

13 Kimia

mineral

• Komposisi kimia mineral

• Latihan soal

14 Mineral dan

batuan

• Daur geologi dan genesa mineral

• Klasifikasi batuan

15 Mineral

industri dan

analisis

XRD

• Mineral industri

• Prinsip analisis mineral dengan XRD

16 UAS • UAS

EDUNEX ITB

Pustaka• Hakim, A.Y.A. Mineralogi. Penerbit ITB, 2019.

• Nesse, W.D. Introduction to Mineralogy. Oxford University Press, 2011.

• Berry, L.G. & Mason, B.H., Mineralogy, second edition, revised by R.V. Dietrich, NewYork, W.H. Freeman, 1983

• Blackburn, W.H., & Dennen, W.H., Principles of Mineralogy, Wm. C. Brown Publishers, Dubuque, Iowa, 1988

• Klein, Cornelis, & Hurlbut, Jr., Manual of Mineralogy, 21st edition. After Dana, John Wiley & Son, New York, 1985

• Kerr, P.F., Optical Mineralogy, fourth edition, New York, McGraw-Hill, 1977

• Hutchison, C.S., Laboratory Handbook of Petrographic Techniques, John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto, 1974

• Dana, E.S. & Ford, W.E., A Textbook of Mineralogy, John Wiley & Sons Inc., New York, Charles E Tuttle Company, Tokyo, Modern Asia Edition, Ninth printing, 1972

• Grimm, R.E., Clay Mineralogy, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1953

Database mineral dan pencarian• www.webmineral.com

• www.mindat.org

8

EDUNEX ITB

Penilaian dan Peraturan Kelas (umum)

• Nilai dipertimbangkan dari beberapa evaluasi:• UTS umumnya 35-45%

• UAS umumnya 35-45%

• Praktikum umumnya 10-20%

• Tugas dan kuis umumnya 0-10%

• Materi UTS mencakup semua materi yang diajarkan sebelumUTS

• Materi UAS mencakup semua materi yang diajarkan antaraUTS dan UAS

9

EDUNEX ITB

Penilaian dan Peraturan Kelas (Kelas daring)

• Kuliah dilaksanakan dengan metode asinkron (rekaman video dan kuis online)

• Pada jadwal perkuliahan yang ditetapkan (sesuai SIX), mahasiswaharus melaksanakan pembelajaran asinkron terlebih dahulu.

• Setelah kuis dikerjakan, kemudian dilanjutkan dengan pembelajaransinkron melalui Zoom, Google Meet, dll.

• Kuliah sinkron berjalan dengan durasi maksimum 50 menit dan hanya boleh diikuti oleh mahasiswa yang sudah mengerjakan kuis.

• Untuk mengantisipasi masalah koneksi internet, mahasiswadiberikan kebebasan untuk melaksanakan pembelajaran asinkronsejak 3 hari sebelum jadwal kuliah yang telah ditetapkan.

10

EDUNEX ITB

Pengertian Kristalografi dan Mineralogi

11

EDUNEX ITB

Mengapa belajar kristal mineral?

• Rangkaian kegiatan pertambangan merupakan kegiatan panjang,dimulai dari hulu (kegiatan eksplorasi) hingga hilir (ekstraksi)

• Hampir semua orang pasti mempergunakan hasil tambang• Emas (gold – Aurum): 70% perhiasan, 14% elektronik, 19% investasi (sejak

lebih dari 6000 tahun yang lalu, dentistry, medis, medali)

• Timbal (lead – plumbum) digunakan untuk pipa air sejak jaman Romawi

• Seorang geologis/ eksplorer harus mengetahui apa yang sedang diacari, dan seorang metalurgis harus paham apa yang akan diolah

• Diperlukan pemahaman dasar tentang ilmu tentang mineral, dimulaidengan memahami kristal

12

EDUNEX ITB

Manfaat kristal dan mineral untuk metalurgis

• Pemisahan mineral berharga dilakukan denganmenggunakan sifat fisik mineral, misalnya:a. Berat jenis→ Gravity separationb. Magnetik/ elektrik →Magnetic or electrostatic separationc. Warna→ optical sortingd. Physicochemical→ flotasi

13

https://www.alibaba.com/product-detail/Spiral-Chute-Gravity-Separator-Machine-Gold_60194953201.html

Humphrey spiral

Magnetic separator tambang besi di Garut

13

andyyahya©

https://www.911metallurgist.com/blog/ball-mills

EDUNEX ITB

Kristalografi

• Kristalografi merupakan cabang ilmu dari mineralogi yangmempelajari kristal.

• Kristal adalah benda padat yang dibatasi oleh polihedra (bidang-bidang/banyak bidang) yang mencerminkan struktur dalam yangteratur dari atom-atom, ion-ion ataupun molekul-molekulpenyusunnya.

• Mineral adalah suatu benda padat homogen yang terdapat di alam,terbentuk secara anorganik, mempunyai komposisi kimia pada batas-batas tertentu, dan mempunyai atom-atom/ion-ion atau molekul-molekul yang tersusun secara teratur.

14

EDUNEX ITB

Definisi mineralBenda padat homogen

❑terdiri dari satu fase padat yang tidak dapat diuraikan menjadi senyawayang lebih sederhana melalui proses fisika;

❑es adalah mineral sedangkan air bukan.

Terdapat di alam

❑senyawa padat yang mengkristal di laboratorium dan mineral-mineralsintetis, tidak disebut mineral (contoh natrium klorida = halit)

15

Cinnabar (HgS)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Halite_5.JPG

https://www.pinterest.com/pin/845410161278146362/

Halit (HCl)

❑tetapi senyawa oxychloride yang ditemukan padarongga terak (slag) hasil kristalisasi padabeberapa ratus tahun yang lalu disebut mineral,sedangkan senyawa teraknya sendiri tidakdianggap sebagai mineral.

EDUNEX ITB

Definisi kristalografi

Terbentuk secara anorganikbenda padat yang dihasilkan oleh manusia, binatang, atau tumbuhan seperti batu kandung empedu, mutiara, dan batubara

tidak termasuk.

Mempunyai komposisi pada batas-batas tertentu

merupakan senyawa kimia dengan rumus mineral yang komposisinya bisa bervariasi tergantung dari

❑ banyaknya unsur-unsur yang ada dan

❑ proporsi kombinasinya.

Mempunyai komposisi pada batas-batas tertentu

merupakan kristalin padat kecuali:

❑mineral metamict, susunan atomnya rusak oleh radiasi U/Th

❑ opal, pemadatan colloid gel

16

Opal (SiO2.nH2O)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Opal-53714.jpg

EDUNEX ITB

17 Mineral Bukan mineralKuarsa (SiO2)

andyyahya

Obsidian

andyyahya

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi18

✓Mineralogi dimulai pada zaman pra sejarah.✓Lama sebelum kesusastraan berkembang, manusia telah mengenal zat warna (merah-hematit,

hitam - oksida mangan), ✓± 4000 tahun yang lalu telah dimulai penambangan dan peleburan mineral-mineral logam tertentu.

Filosof Yunani Theophratus (372-287 SM), orang pertama menulis buku tentang mineral On Stones.

Pliny (abad I Masehi), memberikan catatan tentang orang Romawi yang menambang mineral untuk batu perhiasan, zat warna, dan diambil logamnya.

Manganit (MnOOH)

Hematit (Fe2O3)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hematite-LTH43A.JPGhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Manganite-tuc1011a.jpg

Hematit (Fe2O3)

andyyahya

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi19

▪ Georgius Agricola

– Ahli tambang Jerman, menerbitkan buku pengolahan mineral secara klasik De Re Metallica (1556) dan De Natura Fossilium (1546) yang menjelaskan mengenai keadaan geologi, mineralogi, pertambangan, dan metalurgi saat itu.

https://www.flickr.com/photos/internetarchivebookimages/20835858186https://www.britannica.com/topic/De-re-metallica

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi

• Dane Niels Stensen (Nicolaus Steno, 1669) merintis perkembangankristalografi dengan memperlihatkan bahwa sudut dalam (interfacialangles) kristal kuarsa adalah tetap dan tidak tergantung pada bentukdan ukurannya.

• A.G. Werner (1750-1817) profesor pada Mining Academy di Freiberg,menghubungkan ilmu kimia dengan mineralogi, karena para ahlimineralogi pada saat itu menggunakan unsur kimia dari mineral sebagaibahan bakunya. Banyak penemuan unsur-unsur baru seperti Co, Ni, Mn,W, Mo, U dll.

20

• Hauey (1743-1882) ahli Perancis mengembangkan secara luas artikristalografi pada studi mineral.

• Awal abad ke 19 pengembangan teori atom dan pernyataan bahwamineral adalah senyawa kimia dengan komposisi tertentu. Penemuanreflecting goniometer untuk pengukuran kristal yang lebih teliti danklasifikasi bentuk dan sistem kristal.

Kuarsa (SiO2)

andyyahya

EDUNEX ITB

Sejarah Mineralogi

• Berzelius (1779-1848) seorang ahli kimia Swedia dan muridnya terutama Mitscherlich (1794-1863) mempelajari kimia kristal dan kemudian mengklasifikasikan mineral secara kimia.

• Selama abad ke 19 banyak penemuan dan diskripsi mineral-mineral baru. Sekitar tahun 1870 perkembangan mikroskopi dan sifat-sifat optik mineral.

• von Laue (1912), mendemonstrasikan bahwa kristal dapat membiaskan sinar-X dan posisi sebenarnya atom-atom di dalam kristal dapat diinterpretasikan dari pola hasil pembiasan tersebut.

21

Pengetahuan mineralogi yang semula terbatas pada penyelidikan bentuk luar, sifat-sifat optik, dan penentuan komposisi kimia kemudian berkembang sampai penyelidikan struktur mineral.

EDUNEX ITB

Flint

Pentingnya mineral

• Pada awalnya mineral digunakan sebagaimana saat dijumpai

• flint, kuarsa, dan jade untuk senjata atau perkakas

• oksida besi/mangan sebagai pewarna

• garnet, amethyst, dan batu berwarna lainnya sebagai perhiasan

• emas, perak, dan tembaga untuk perhiasan dan alat-alat

• lempung untuk batubata dan keramik

22

Peleburan untuk memisahkan logam telah dimulai sejak zamanpra sejarah

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replica_flint_spear,_obverse_YORYM_2013_157.JPGhttps://www.flickr.com/photos/jaja_1985/167345135http://www.bmbdentalclinic.com.au/services/dental-bridge/

Garnet

Emas

EDUNEX ITB

Mineral bijih• Beberapa mineral bijih (ore) dapat

diekstrak sebagai komoditi logam

Catatan:

• Bijih (ore) adalah mineral yang dapat diekstrak logamnya secaramenguntungkan berdasarkankondisi ekonomi dan teknologi padasaat itu

23

Logam Mineral Bijih

Rumus Kimia % Logam

Emas Emas natif Au 100

Kalaverit AuTe2 39

Silvanit (Au, Ag)Te2 -

Perak Perak native Ag 100

Argentit Ag2S 87

Seragirit AgCl 75

Besi Magnetit Fe2O3.FeO 72

Hematit Fe2O3 70

Limonit Fe2O3.H2O 60

Siderit FeCO3 48

Timah Kasiterit SnO2 78

Stannit Cu2S.FeS.SnS2 27

EDUNEX ITB

Mineral bijih24

Logam Mineral Bijih Rumus Kimia % Logam

Timbal(Timahhitam)

Galena PbS 86

Serusit PbCO3 77

Anglesit PbSO4 68

Seng Sfalerit ZnS 67

Smitsonit ZnCO3 52

Hemimarfit H2ZnSiO5 54

Zinksit ZnO 80

Nikel Pentlandit (Fe, Ni)S -

Garnierit H2(Ni, Mg)SiO3.H2O -

Kromium Kromit FeO.Cr2O3 68

Aluminium Bauksit Al2O3.2H2O 39

Antimon Stibnit Sb2S3 71

EDUNEX ITB

Mineral bijih25

Logam Mineral Bijih

Rumus Kimia % Logam

Mangan Pirolusit MnO2 63

Psilomelan Mn2O3.xH2O 45

Manganit Mn2O3.MnSiO4 62

Bismut Bismutit Bi2S3 81

Kobalt Kobaltit CoAsS 35

Smaltit CoAs2 28

Air raksa Sinabar HgS 86

Molibdenum Molibdenit MoS2 60

Wulfenit PbMoO4 39

Tungsten Wolframit (Fe, Mn)WO4 76

Huebnerit MnWO4 76

Scheelit CaWO4 80

EDUNEX ITB

Mineral bijih26

Logam Mineral Bijih Rumus Kimia % Logam

Uranium Uraninit Kombinasi UO3 & UO2 50-85

Kofinit USiO4 75

Karnotit K2(UO2)2(VO4)2.3H2O

EDUNEX ITB

Mineral gangue

• Beberapa mineral gangue yang umum muncul pada mineral bijih

• Mineral gangue: adalah mineral tidak berharga (tidak bernilaiekonomis) yang berasosiasi/terdapat bersama-sama dengan mineral bijih

27Kelas Nama Rumus Kimia

Oksida Kuarsa (Silika) SiO2

Bauksit Al2O3.2H2O

Limonit Fe2O3.H2O

Karbonat Kalsit CaCO3

Dolomit (Ca, Mg)CO3

Siderit FeCO3

Rodokrosit MnCO3

Sulfat Barit BaSO4

Gipsum CaSO4.2H2O

Silikat Felspar KAlSi3O8-NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8

Garnet X3Y2(SiO4)3

Rodonit (Mn, Fe, Mg, Ca)SiO3

Mineral lempung

Lain-lain Mineral pembentuk batuan

Fluorit CaF2

Apatit (CaF)CO4(PO4)3

Pirit FeS2

Markasit FeS2

Pirotit Fe1-xS

Arsenopirit FeAsS

EDUNEX ITB

Kristal

Kristal/ mineral dapat terbentuk dari:•Lelehan magma

•Larutan

•Uap

yang mengalami perubahan kondisi akibat dari: penguapan, penurunan T danP atau perubahan konsentrasi dan pH.

28

https://www.mtholyoke.edu/courses/mdyar/slides/mins/pages/sylvite.htm

Silvit (KCl)Pirit (FeS2)

http://www.roughdiamondworld.com/product-p/uni289.htm

Intan (C)

andyyahya

EDUNEX ITB

Kristalisasi

• Larutan NaCl yang mengalami penguapan akan menjadi jenuh sehingga terjadi kristalisasi/presipitasi membentuk endapan kristal garam dapur yang dikenal dengan nama : mineral halit (NaCl), bentuk kistalnya khas : yaitu kubik

• Jika penguapan terjadi secara sangat perlahan, maka ion Na+ dan Cl- akan mengelompokmembentuk satu atau beberapa kristal dengan ukuran relatif besar

• Jika penguapan terjadi secara cepat, maka akan terbentuk banyak pusat kristalisasi → menghasilkan kristal yang lebih banyak, namun lebih halus

29

Halit (NaCl)

http://canvart.club/atmose-12_10_4.html

Halit+Polihalit (K2Ca2Mg(SO4)4·2H2O) – merahGipsum (CaSO4.2H2O) - tidak berwarnaandyyahya