Mineralogi
Mineralogi adalah subjek geologi yang mengkhususkan diri pada studi ilmiah tentang kimia, struktur kristal, dan sifat fisik (termasuk optik) mineral dan artefak termineralisasi. Studi spesifik dalam mineralogi meliputi proses asal dan pembentukan mineral, klasifikasi mineral, distribusi geografis, serta pemanfaatannya.
Sejarah
Tulisan awal tentang mineralogi, terutama tentang batu permata, berasal dari Babylonia kuno, dunia Yunani-Romawi kuno, Tiongkok kuno dan abad pertengahan, dan teks-teks Sansekerta dari India kuno dan dunia Islam kuno. Buku-buku tentang topik ini termasuk Natural History of Pliny the Elder, yang tidak hanya menggambarkan banyak mineral yang berbeda, tetapi juga menjelaskan banyak sifat-sifatnya, dan Kitab al Jawahir (Kitab Batu Berharga) oleh ilmuwan Persia Al-Biruni. Pakar Renaisans Jerman, Georgius Agricola, menulis karya-karya seperti De re metallica (Tentang Logam, 1556) dan De Natura Fossilium (Tentang Sifat Batuan, 1546) yang mengawali pendekatan ilmiah terhadap subjek ini. Studi ilmiah sistematis tentang mineral dan batuan berkembang di Eropa pasca-Renaisans. Studi modern tentang mineralogi didasarkan pada prinsip-prinsip kristalografi (asal mula kristalografi geometris, dengan sendirinya, dapat ditelusuri kembali ke mineralogi yang dipraktikkan pada abad ke-18 dan ke-19) dan ke studi mikroskopis tentang bagian batuan dengan penemuan mikroskop pada abad ke-17.
Nicholas Steno pertama kali mengamati hukum keteguhan sudut antar muka (juga dikenal sebagai hukum pertama kristalografi) dalam kristal kuarsa pada tahun 1669. Hal ini kemudian digeneralisasi dan ditetapkan secara eksperimental oleh Jean-Baptiste L. Romé de l'Islee pada tahun 1783. René Just Haüy, "bapak kristalografi modern", menunjukkan bahwa kristal bersifat periodik dan menetapkan bahwa orientasi permukaan kristal dapat diekspresikan dalam bentuk bilangan rasional, yang kemudian dikodekan dalam indeks Miller. Pada tahun 1814, Jöns Jacob Berzelius memperkenalkan klasifikasi mineral berdasarkan kimiawi daripada struktur kristalnya. William Nicol mengembangkan prisma Nicol, yang mempolarisasikan cahaya, pada tahun 1827-1828 ketika mempelajari fosil kayu; Henry Clifton Sorby menunjukkan bahwa bagian tipis mineral dapat diidentifikasi melalui sifat optiknya dengan menggunakan mikroskop polarisasi. James D. Dana menerbitkan edisi pertama A System of Mineralogy pada tahun 1837, dan pada edisi selanjutnya memperkenalkan klasifikasi kimia yang masih menjadi standar. Difraksi sinar-X didemonstrasikan oleh Max von Laue pada tahun 1912, dan dikembangkan menjadi alat untuk menganalisis struktur kristal mineral oleh tim ayah dan anak William Henry Bragg dan William Lawrence Bragg.
Baru-baru ini, didorong oleh kemajuan dalam teknik eksperimental (seperti difraksi neutron) dan daya komputasi yang tersedia, yang terakhir ini memungkinkan simulasi skala atom yang sangat akurat tentang perilaku kristal, ilmu pengetahuan telah bercabang untuk mempertimbangkan masalah yang lebih umum di bidang kimia anorganik dan fisika zat padat. Namun, ilmu ini tetap berfokus pada struktur kristal yang biasa ditemui dalam mineral pembentuk batuan (seperti perovskit, mineral lempung, dan silikat kerangka). Secara khusus, bidang ini telah membuat kemajuan besar dalam memahami hubungan antara struktur skala atom mineral dan fungsinya; di alam, contoh yang menonjol adalah pengukuran dan prediksi yang akurat tentang sifat elastis mineral, yang telah menghasilkan wawasan baru tentang perilaku seismologi batuan dan diskontinuitas terkait kedalaman dalam seismogram mantel bumi. Untuk tujuan ini, dalam fokusnya pada hubungan antara fenomena skala atom dan sifat makroskopis, ilmu mineral (seperti yang sekarang dikenal secara umum) menunjukkan lebih banyak tumpang tindih dengan ilmu material daripada disiplin ilmu lainnya.
Sifat fisik
Langkah awal dalam mengidentifikasi mineral adalah dengan memeriksa sifat-sifat fisiknya, yang sebagian besar dapat diukur dengan menggunakan sampel tangan. Hal ini dapat diklasifikasikan ke dalam densitas (sering kali diberikan sebagai berat jenis); ukuran kohesi mekanik (kekerasan, keuletan, pembelahan, patahan, perpecahan); sifat visual makroskopis (kilau, warna, guratan, pendaran, diafanitas); sifat magnetik dan elektrik; radioaktivitas dan kelarutan dalam hidrogen klorida (HCl).
Kekerasan ditentukan dengan membandingkannya dengan mineral lain. Dalam skala Mohs, satu set standar mineral diberi nomor urut sesuai dengan tingkat kekerasannya dari 1 (talk) hingga 10 (berlian). Mineral yang lebih keras akan menggores mineral yang lebih lunak, sehingga mineral yang tidak dikenal dapat ditempatkan dalam skala ini, berdasarkan mineral mana yang menggores dan yang menggoresnya. Beberapa mineral seperti kalsit dan kyanit memiliki kekerasan yang sangat bergantung pada arah. Kekerasan juga dapat diukur pada skala absolut dengan menggunakan sklerometer; dibandingkan dengan skala absolut, skala Mohs bersifat nonlinier.
Keuletan mengacu pada cara mineral berperilaku, ketika dipatahkan, dihancurkan, dibengkokkan, atau dirobek. Sebuah mineral dapat bersifat rapuh, mudah dibentuk, sectile, ulet, fleksibel, atau elastis. Pengaruh penting pada keuletan adalah jenis ikatan kimia (misalnya, ionik atau logam).
Dari ukuran kohesi mekanik lainnya, pembelahan adalah kecenderungan untuk pecah di sepanjang bidang kristalografi tertentu. Hal ini dijelaskan oleh kualitas (misalnya, sempurna atau adil) dan orientasi bidang dalam nomenklatur kristalografi.
Perpisahan adalah kecenderungan untuk memecah di sepanjang bidang yang lemah karena tekanan, kembaran, atau pelarutan. Jika kedua jenis perpecahan ini tidak terjadi, rekahan adalah bentuk yang kurang teratur yang mungkin berbentuk konkoidal (memiliki kurva halus yang menyerupai bagian dalam cangkang), berserat, serpihan, bergerigi (bergerigi dengan ujung yang tajam), atau tidak rata.
Jika mineral terkristalisasi dengan baik, mineral tersebut juga akan memiliki kebiasaan kristal yang khas (misalnya, heksagonal, kolumnar, botryoidal) yang mencerminkan struktur kristal atau susunan internal atom: 40-41 Hal ini juga dipengaruhi oleh cacat kristal dan kembaran. Banyak kristal bersifat polimorfik, memiliki lebih dari satu kemungkinan struktur kristal yang bergantung pada faktor-faktor seperti tekanan dan suhu.
Struktur kristal
Struktur kristal adalah susunan atom-atom dalam kristal. Hal ini diwakili oleh kisi-kisi titik-titik yang mengulangi pola dasar, yang disebut sel satuan, dalam tiga dimensi. Kisi dapat dicirikan oleh simetri dan dimensi sel satuan. Dimensi-dimensi ini diwakili oleh tiga indeks Miller. Kisi tetap tidak berubah oleh operasi simetri tertentu tentang titik tertentu dalam kisi: refleksi, rotasi, inversi, dan inversi putar, kombinasi rotasi dan refleksi. Bersama-sama, mereka membentuk objek matematika yang disebut kelompok titik kristalografi atau kelas kristal. Terdapat 32 kemungkinan kelas kristal. Selain itu, ada operasi yang menggeser semua titik: translasi, sumbu putar, dan bidang luncur. Dalam kombinasi dengan simetri titik, mereka membentuk 230 kemungkinan grup ruang.
Elemen kimia
Beberapa mineral merupakan unsur kimia, termasuk belerang, tembaga, perak, dan emas, tetapi sebagian besar merupakan senyawa. Metode klasik untuk mengidentifikasi komposisi adalah analisis kimia basah, yang melibatkan pelarutan mineral dalam asam seperti asam klorida (HCl). Unsur-unsur dalam larutan kemudian diidentifikasi menggunakan kolorimetri, analisis volumetrik, atau analisis gravimetri.
Sejak tahun 1960, sebagian besar analisis kimia dilakukan dengan menggunakan instrumen. Salah satunya, spektroskopi serapan atom, mirip dengan kimia basah karena sampel masih harus dilarutkan, tetapi jauh lebih cepat dan lebih murah. Larutan diuapkan dan spektrum serapannya diukur dalam rentang sinar tampak dan ultraviolet. Teknik lainnya adalah fluoresensi sinar-X, analisis mikroprosesor elektron, tomografi probe atom, dan spektrografi emisi optik.
Disadur dari: en.wikipedia.org