How do crystals work? - Graham Baird

Translator: Muhammad Zainur Rifai Reviewer: Deera Army Pramana

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

Jauh di bawah geyser dan mata air panas di Kaldera Yellowstone

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

lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.

As the magma moves towards the Earth’s surface,

Saat magma bergerak menuju permukaan Bumi,

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

magma tersebut mengkristal membentuk batuan beku muda dan panas.

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

Panas dari bebatuan ini mendorong air tanah menuju permukaan.

As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,

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

including quartz crystals from silicon and oxygen,

termasuk kristal kuarsa yang terbentuk dari silikon dan oksigen,

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

feldspar dari kalium, aluminium, silikon, dan oksigen,

galena from lead and sulfur.

galena dari timbal dan belerang.

Many of these crystals have signature shapes—

Banyak dari kristal ini memiliki bentuk yang khas,

take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.

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

But what causes them to grow into these shapes again and again?

Tetapi, apa yang mengatur pola pertumbuhan kristal tersebut?

Part of the answer lies in their atoms.

Sebagian dari penyebabnya adalah atom mereka.

Setiap atom kristal disusun dalam pola yang terorganisasi dan berulang.

Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.

This pattern is the defining feature of a crystal,

Pola inilah yang menentukan bentuk kristal,

and isn’t restricted to minerals—

dan tidak hanya kristal mineral.

sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,

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

and even some liquids have crystalline structures.

dan bahkan beberapa cairan, memiliki struktur kristal.

Each crystalline material’s atomic arrangement

Susunan atom penyusun kristal

falls into one of six different families:

dikategorikan dalam enam kelompok:

cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.

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

Given the appropriate conditions,

Dalam kondisi yang sesuai,

crystals will grow into geometric shapes

kristal akan tumbuh menjadi bentuk geometris

yang mencerminkan pengaturan atom mereka.

that reflect the arrangement of their atoms.

Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.

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

The relatively large lead atoms

Atom timbal yang relatif besar

are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,

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

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

sementara atom belerang yang relatif kecil berada di antaranya.

As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,

Saat kristal tumbuh, posisi seperti ini menarik atom belerang,

while lead will tend to bond to these places.

sementara timbal akan cenderung terikat ke tempat-tempat ini.

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

Akhirnya, mereka akan melengkapi kisi atom yang saling terikat.

This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure

Artinya, pola kisi 90 derajat dari struktur kristal galena

is reflected in the visible shape of the crystal.

tercermin dalam bentuk kristal yang tampak oleh mata.

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

Sementara itu, Kuarsa memiliki struktur kristal heksagonal.

This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.

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

In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

yang terdiri dari satu atom silikon dan empat atom oksigen.

So the signature shape of a quartz crystal

Jadi, bentuk khas dari kristal kuarsa

is a six-sided column with pointed tips.

adalah kolom enam sisi dengan ujung yang runcing.

Depending on environmental conditions,

Tergantung pada kondisi lingkungan,

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

kebanyakan kristal memiliki potensi untuk membangun beberapa bentuk geometris.

For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,

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

memiliki struktur kristal kubik

have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.

dan dapat tumbuh menjadi kubus atau oktahedral.

Which shape a particular diamond grows into

Berlian tumbuh menjadi bentuk tertentu

depends on the conditions where it grows,

tergantung pada kondisi di mana ia tumbuh,

yang mencakup tekanan, suhu, dan lingkungan kimia.

including pressure, temperature, and chemical environment.

While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,

Meskipun kita tidak dapat secara langsung mengamati kondisi dalam mantel,

laboratory experiments have shown some evidence

percobaan laboratorium telah menunjukkan beberapa bukti

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

bahwa berlian cenderung tumbuh menjadi kubus pada suhu yang lebih rendah

and octahedrons at higher temperatures.

dan menjadi oktahedral pada suhu yang lebih tinggi.

Kehadiran sedikit air, silikon, germanium, atau magnesium

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

might also influence a diamond’s shape.

bisa juga memengaruhi bentuk berlian.

And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—

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

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

Berlian perhiasan telah dipotong untuk menampilkan kilau dan kejernihannya.

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

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

Glass is made of melted quartz sand,

Kaca terbuat dari pasir kuarsa yang dilelehkan,

but it isn’t crystalline.

tetapi kaca bukanlah kristal.

That’s because glass cools relatively quickly,

Sebab, kaca mendingin relatif cepat,

and the atoms do not have time to arrange themselves

sehingga atom-atomnya tidak punya waktu untuk mengatur diri mereka

into the ordered structure of a quartz crystal.

ke dalam struktur teratur kristal kuarsa.

Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass

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

is locked in upon cooling.

terkunci pada saat pendinginan.

Many crystals don’t form geometric shapes

Banyak kristal tidak membentuk bentuk geometris

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

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

Batuan seperti granit dipenuhi oleh kristal,

Rocks like granite are full of crystals,

but none have recognizable shapes.

tetapi tidak satu pun memiliki bentuk tertentu.

As magma cools and solidifies,

Saat magma mendingin dan membeku,

many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.

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

And certain crystals, like turquoise,

Kristal tertentu, seperti pirus,

don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,

tidak tumbuh menjadi bentuk geometris di sebagian besar kondisi lingkungan,

even given adequate space.

walaupun diberi ruang yang memadai.

Setiap struktur atom kristal memiliki sifat unik,

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,

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

they do have powerful applications in materials science and medicine.

struktur kristal sangat berperan dalam ilmu material dan kedokteran.