MAKALAH KIMIA ANORGANIK SILIKON PDF

Preview

Summary

MAKALAH KIMIA ANORGANIK ‘SILIKON’ KELOMPOK V RIKA RAHAYU A 251 16 043 MUTYA ABSARI A 251 16 086 WIWIN MAYA SAFIRA A 251 16 062 WINNI RAMADANI A 251 16 010 SRI SEVI A 251 16 068 ARLINA A 251 16 035 DESWITA A 251 16 073 ANDI MANDRANG A 251 16 065 FIKRAN A 251 16 036 KELAS A PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KI...

Description

MAKALAH KIMIA ANORGANIK ‘SILIKON’

KELOMPOK V RIK KA RAHAYU

A 251 16 043

MU MUTYA ABSARI

86 A 251 16 086

WIW WIN MAYA SAFIRA

A 251 16 062

WIN NNI RAMADANI

A 251 16 010

SRII SEVI

A 251 16 068

AR RLINA

A 251 16 035

DES SWITA

A 251 16 073

AN NDI MANDRANG

65 A 251 16 065

FIK KRAN

A 251 16 036 KELAS A

PR ROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA KAN FAKUL LTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIK UNIVERSITAS TADULAKO 2017

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas kuasaNya, kami dapat menyelesaikan makalah ‘Kimia Anorganik 1’ Dengan pokok pembasasan Silikon. Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu menyiapkan, memberikan masukan, dan menyusun makalah yang disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik 1 Program Studi Pendidikan Kimia Semester III. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang dapat dijadikan masukan dari pembaca sangat diharapkan guna menyempurnakan makalah ini dalam kesempatan berikutnya. Semoga penulisan makalah ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pendidikan dan perkembangan ilmu pengetahuan.

Palu, 20 Oktober 2017

Penyusun

1|Silicon

Kimia Anorganik

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ...................................................................................................... 1 Daftar Isi .............................................................................................................. 2

BAB I PENDAHULUAN A.

Latar Belakang ............................................................................................ 3

B.

Rumusan Masalah ....................................................................................... 4

C.

Tujuan .......................................................................................................... 4

BAB II PEMBAHASAN A. Sejarah Silikon ............................................................................................... 5 B. Pengertian Silikon .......................................................................................... 6 C. Kestabilan Atom Silikon ................................................................................. 7 D. Sifat-Sifat Silikon ............................................................................................ 7 E. Kelimpahan Silikon di Alam ......................................................................... 11 F. Teknik Ekstraksi Silikon ................................................................................ 15 G. Reaksi dan Senyawa yang terbentuk dari Silikon ......................................... 16

BAB III PENUTUP 1. Kesimpulan ................................................................................................... 19 2. Saran ............................................................................................................. 20 Daftar Pustaka ...................................................................................................... 21

2|Silicon

Kimia Anorganik

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Silikon merupakan elemen terbanyak kedelapan di alam semesta dari segi massanya, tapi sangat jarang ditemukan dalam bentuk murni di alam. Silikon paling banyak terdistribusi pada debu, pasir, planetoid, dan planet dalam berbagai bentuk seperti silikon dioksida atau silikat. Lebih dari 90% kerak bumi terdiri dari mineral silikat, menjadikan silikon sebagai unsur kedua paling melimpah di kerak bumi (sekitar 28% massa) setelah oksigen. Silikon adalah polimer nonorganik yang bervariasi, dari cairan, gel, karet, hingga sejenis plastik keras. Beberapa karakteristik khusus silikon yaitu : tak berbau, tak berwarna, kedap air, serta tak rusak akibat bahan kimia dan proses oksidasi, tahan dalam suhu tinggi, serta tidak dapat menghantarkan listrik. Silikon bukan termasuk benda yang awam bagi masyarakat. Silikon sering digunakan untuk membuat serat optik dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubuh pasien dalam bentuk silikon. Unsur silikon juga berperan besar terhadap ekonomi modern dan silikon juga merupakan elemen esensial pada biologi, meskipun hanya dibutuhkan hewan dalam jumlah amat kecil. Sebagian besar silikon berfungsi sebagai komponen batu silikat dan unsur bebasnya tidak ditemukan di alam. Oleh karena itu, silikon dihasilkan dengan mereduksi kuarsa dan pasir dengan karbon berkualitas tinggi dengan menggunakan alat tungku listrik dengan menggunakan elektroda karbon. Beberapa metoda lainnya dapat digunakan untuk mempersiapkan unsur ini. Amorphous silikon dapat dipersiapkan sebagai bubuk cokelat yang dapat dicairkan atau diuapkan. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk memproduksi

kristal-kristal

silikon

yang

digunakan

untuk

peralatan

semikonduktor. Silikon super murni dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses vacuum floatzo.

3|Silicon

Kimia Anorganik

Banyak masyarakat dengan ekonomi tinggi menggunakan silikon yang memiliki harga yang tidak murah itu, tetapi mereka tidak mengetahui bagaimana sifat dari silikon itu, apakah berdampak positif atau negatif.

B. Rumusan Masalah 1. Bagaimana Sejarah Penemuan Silikon? 2. Apakah yang dimaksud dengan Silikon? 3. Bagaimana Kestabilan Atom Silikon? 4. Apa saja Sifat Fisika dan Kimia dari Silikon? 5. Bagaiamana Kelimpahan Silikon di Alam? 6. Bagaimana Teknik Ekstraksi Silikon? 7. Apa saja Kegunaan Silikon? 8. Bagaimana Reaksi dan Senyawa yang terbentuk dari Silikon?

C. Tujuan 1. Untuk mengetahui sejaran Penemuan Silikon 2. Untuk mengetahui apa itu Silikon 3. Untuk mengetahui kestabilan Atom Silikon 4. Untuk mengetahui Sifat Fisika dan Kimia Silikon 5. Uuntuk mengetahui Sumber atau kelimpahan Silikon di Alam 6. Untuk mengetahui bagaimana Cara Ekstraksi dari Silikon 7. Untuk mengetahui Kegunaan silikon 8. Untuk mengetahui Reaksi dan Senyawa yang terbentuk dari Silikon

4|Silicon

Kimia Anorganik

BAB II PEMBAHASAN

A. Sejarah Silikon Pada tahun 1789, kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier mengusulkan bahwa kuarsa (kristal silikon dioksida) sebagai suatu elemen atau komponen yang sangat umum dari silex atau silicis yang dikenal sebagai batu api atau batu keras selama permulaan era moderen dimana sekarang dikenal sebagai silika atau silikat, namun belum teridentifikasi atau terisolasi. Humphry Davy pada tahun 1800 menganggap silikon sebagai senyawa, daripada suatu unsur. Sebelas tahun kemudian pada tahun 1811 Gay Lussac dan Thenard berpendapat bahwa Silikon (Latin: silicium) merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol Si dan nomor atom 14. Silikon merupakan unsur kedua paling berlimpah setelah oksigen, di dalam kerak Bumi Silikon mencapai hampir 25,7%. Unsur kimia ini ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius. Silikon diberi nama pada tahun 1831 oleh kimiawan Skotlandia Thomas Thomson. Dia mengambil nama dari Berzelius, 'silicis', yang berarti batu. Thomson mengubah akhiran elemen dengan elemen on karena itu lebih mirip dengan nonmetals boron dan karbon daripada untuk logam seperti kalsium dan magnesium. Pada tahun 1854 Henri Deville memproduksi silikon kristal untuk pertama kalinya menggunakan metode elektrolitik. Deville mengelektrolisis lelehan murni sebuah natrium klorida untuk menghasilkan silisida aluminium. Ketika silikon telah dihilangkan dengan air, meninggalkan kristal silikon. Silikon adalah polimer nonorganik yang bervariasi, dari cairan, gel, karet, hingga sejenis plastik keras. Beberapa karakteristik khusus silikon yaitu : tak berbau, tak berwarna, kedap air, serta tak rusak akibat bahan kimia dan proses oksidasi, tahan dalam suhu tinggi, serta tidak dapat menghantarkan listrik. Silikon dialam terdapat dalam bentuk tanah liat, granit, kuartza dan pasir, kebanyakan dalam bentuk silikon dioksida (dikenal sebagai silika) dan dalam bentuk silikat. Sebagian besar silikon berfungsi sebagai komponen batu silikat dan unsur bebasnya tidak ditemukan di alam. Oleh karena itu, silikon dihasilkan dengan

5|Silicon

Kimia Anorganik

mereduksi kuarsa dan pasir dengan karbon berkualitas tinggi dengan menggunakan alat tungku listrik dengan menggunakan elektroda karbon. Beberapa metoda lainnya dapat digunakan untuk mempersiapkan unsur ini. Amorphous silikon dapat dipersiapkan sebagai bubuk cokelat yang dapat dicairkan atau diuapkan. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk memproduksi

kristal-kristal

silikon

yang

digunakan

untuk

peralatan

semikonduktor. Silikon super murni dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses vacuum floatzo. Silikon dengan kemurnian tinggi dihasilkan dengan reduksi SiHCl3 dengan

menggunakan

hidrogen.

SiHCl3

dihasilkan

dengan

melakukan

hidrokhlorasi. Silikon berkemurnian rendah diikuti dengan pemurnian.

B. Pengertian Silikon Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Unsur Silikon terdapat pada golongan IV A periode ketiga dalam tabel periodik. Atom unsur silikon mempunyai konfigurasi elektron: (Ne) 3s2 3p3. Senyawa yang dibentuk bersifat paramagnetik. Silikon merupakan unsur metaloid, oksidasinya SiO2 juga memiliki jaringan tiga dimensi yang sangat besar, walaupun tidak dengan ion-ion nya, bersifat lebih tidak reaktif daripada karbon (unsur nonlogam yang tepat berada di atasnya pada tabel periodik, tapi lebih reaktif daripada geranium, metaloid yang berada persis di bawahnya pada tabel periodik). Kontroversi mengenai sifat-sifat silikon bermula sejak penemuannya: silikon pertama kali dibuat dalam bentuk murninya pada tahun 1824 dengan nama silisium (dari kata bahasa Latin: silicis), dengan akhiran -ium yang berarti logam. Meski begitu, di tahun 1831, namanya diganti menjadi silikon karena sifat-sifat fisiknya lebih mirip dengan karbon dan boron. Silikon merupakan elemen terbanyak kedelapan di alam semesta dari segi massanya, tapi sangat jarang ditemukan dalam bentuk murni di alam. Silikon paling banyak terdistribusi pada debu, pasir, planetoid, dan planet dalam berbagai 6|Silicon

Kimia Anorganik

bentuk seperti silikon dioksida atau silikat. Lebih dari 90% kerak bumi terdiri dari mineral silikat, menjadikan silikon sebagai unsur kedua paling melimpah di kerak bumi (sekitar 28% massa) setelah oksigen.

C. Kestabilan Atom Silikon Atom Silikon (Si) mempunyai 14 buah elektron, yang terdiri dari 2 elektron pada lintasan pertama, 8 elektron pada lintasan kedua, dan 4 elektron pada lintasan ketiga atau terakhir (jumlah elektron/atom pada atom-atom golongan III hingga V. Jadi, atom Silikon memiliki 10 elektron yang terikat kuat kepada inti atom, dan 4 elektron valensi yang ikatannya kepada inti atom tidak kuat dan mudah lepas dengan sedikit energi tertentu. Karena atom Silikon memiliki 4 buah elektron valensi, maka ia dikenal dengan istilah atom tetravalent. Untuk menjadi stabil secara kimiawi, sebuah atom Silikon membutuhkan delapan elektron di lintasan valensinya. Maka, setiap atom Silikon akan bergabung dengan atom Silikon lainnya, sedemikian rupa sehingga menghasilkan delapan elektron di dalam lintasan valensinya. Ketika ini terjadi, maka Silikon akan membentuk benda padat, yang disebut kristal. Hal ini terjadi pula dengan atom-atom Silikon yang lainnya. Karena pusat-pusat atom yang berdekatan mempunyai muatan total positif, maka akan menarik elektron-elektron yang dimiliki bersama tersebut. Gaya-gaya ini akan mengikat kuat atom satu sama lain dengan suatu ikatan yang disebut ikatan kovalen. Atom Silikon, seperti halnya atom Karbon, dapat membentuk empat ikatan secara serentak, tersusun secara tetrahedral. Unsur Si mengkristal dengan struktur kubus berpusat mukaseperti intan. Bila intan merupakan insultor, dan grafit konduktor yang cukup baik, maka Silikon adalah suatu semi konduktor.

D. Sifat-sifat Silikon 1. Sifat Fisik Silikon berbentuk padat pada suhu ruangan, dengan titik lebur dan titik didih masing-masing 1.400 dan 2.800 derajat celsius. Yang menarik, silikon mempunyai massa jenis yang lebih besar ketika dalam bentuk cair dibanding

7|Silicon

Kimia Anorganik

dalam bentuk padatannya,tapi seperti kebanyakan substansi lainnya, silikon tidak akan bercampur ketika dalam fase padatnya, tapi hanya meluas, sama seperti es yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada air. Karena mempunyai konduktivitas termal yang tinggi (149 W·m−1·K−1), silikon bersifat mengalirkan panas sehingga tidak pernah dipakai untuk menginsulasi benda panas. Dalam bentuk kristalnya, silikon murni berwarna abu-abu metalik. Seperti germanium, silikon agak kuat tapi sangat rapuh dan mudah mengelupas. Seperti karbon dan germanium, silikon mengkristal dalam struktur kristal kubus berlian, dengan jarak kisi 0,5430710 nm (5.430710 Å). Orbital elektron terluar dari silikon mempunyai 4 elektron valensi. Kulit atom 1s,2s,2p, dan 3s terisi penuh, sedangkan kulit atom 3p hanya terisi 2 dari jumlah maksimumnya 6. Silikon bersifat semikonduktor. Unsur Si bersifat nonlogam, tetapi keras dan mengkilap seperti logam, karena itu disebut metaloid. Unsur Si merupakan unsur ringan, titik leburnya tinggi, dan daya hantar listriknya menengah. Oleh karena itu unsur Si banyak di gunakan sebagai bahan semikonduktor, misalnya transistor. 2. Sifat Kimia Silikon merupakan metaloid, siap untuk memberikan atau berbagi 4 atom terluarnya, sehingga memungkinkan banyak ikatan kimia. Meski silikon bersifat relatif inert seperti karbon, silikon masih dapat bereaksi dengan haogen dan alkali encer. Kebanyakan asam (kecuali asam nitrat dan asam hidroflourat) tidak bereaksi dengan silikon. Silikon dengan 4 elektron valensinya mempunyai kemungkinan untuk bergabung dengan elemen atau senyawa kimia lainnya pada kondisi yang sesuai. Silikon murni berwujud padat seperti logam dengan titik lebur 14100C. silikon dikulit bumi terdapat dalam berbagai bentuk silikat, yaitu senyawa silikon dengan oksigen. Unsur ini dapat dibuat dari silikon dioksida (SiO2) yang terdapat dalam pasir, melalui reaksi: SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g)

8|Silicon

Kimia Anorganik

Silikon murni berstruktur seperti Intan ( tetrahedral) sehingga sangat keras dan tidak menghantarkan listrik, jika dicampur dengan sedikit unsur lain, seperti alumunium (Al) atau boron (B). silikon bersifat semikonduktor (sedikit menghantarkan listrik), yang diperlukan dalam berbagai peralatan, elektronik, seperti kalkulator dan Komputer. Itulah sebabnya silikon merupakan zat yang sangat penting dalam dunia modern. Untuk itu dibutuhkan silikon yang kemurniannya sangat tinggi dan dapat dihasilkan dengan reaksi: SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g) Jari-jari silikon lebih besar dari karbon, sehingga tidak dapat membentuk ikatan π (rangkap dua atau tiga) sesamanya, hanya ikatan tunggal (σ). Karena itu silikon tidak reaktif pada suhu kamar dan tidak bereaksi dengan asam, tetapi dapat bereaksi dengan basa kuat seperti NaOH. Si(s) + 4OH-(aq) → SiO4(aq) + 2H2(g) Pada suhu tinggi, silikon dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida, dan dengan halogen membentuk halide, seperti: Si(s) + 2H2 → SiH4 Si(s) + 2Cl2 → SiCl4 Silikon bereaksi dengan halogen; jika dipanaskan membentuk oksida; membentuk garam dari asam oksi dan membentuk molekul-molekul dan ion-ion raksasa dengan atom oksigen. Silikon murni berwujud padat seperti logam dengan titik lebur 14100C. silikon dikulit bumi terdapat dalam berbagai bentuk silikat, yaitu senyawa silikon dengan oksigen. Unsur ini dapat dibuat dari silikon dioksida (SiO2) yang terdapat dalam pasir, melalui reaksi: SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g) 3. Ikatan Silikon Dioksida a. Reaksi dengan Halogen Silikon bereaksi dengan halogen secara umum, bahkan sampai terbakar dalam gas flour (menggunakan suatu atom halogen). Si + 2X2 → SiX4

9|Silicon

Kimia Anorganik

b. Asam-oksi yang umum Bila dipanaskan dalam udara, unsur ini bereaksi dengan oksigen dalam reaksi pembakaran yang sangat eksotermik untuk membentuk oksida SiO2, pada hakikatnya tidak reaktif dengan air pada suhu-suhu biasa. Namun, dua asam silikat sederhana adalah asam ortosilikat, H4SiO4, dan asam metasilikat, H2SiO3. Kedua senyawa ini praktis dan larut dalam air, tetapi mereka memang bereaksi dengan basa. Contohnya: H4SiO4(s) + 4 NaOH(aq) → Na4SiO4(aq) + H2O(aq) Suatu sifat kimia yang penting dari silikon adalah kecenderungan yang membentuk molekul yang signifikan besar. Silikon cenderung membentuk ikatan tunggal (masing-masing membentuk 4 dan 3 ikatan tunggal). Silikon membentuk molekul-molekul dan ion-ion raksasa, atom oksigen membentuk kedudukan yang berselang-seling.

E. Sumber Silikon Silikon terdapat di matahari dan bintang-bintang dan merupakan komponen utama satu kelas bahan meteor yang dikenal sebagai aerolites. Silikon juga merupakan komponen tektites, gelas alami yang tidak diketahui asalnya. Jumlah Silikon di kulit bumi sekitar 25%, merupakan elemen terbanyak setelah oksigen. Sebanyak 95% dari bebatuan di kerak bumi merupakan senyawa Silikat. Banyak senyawa Silikat yang merupakan senyawa Alimino Silikat, yang terbentuk dari senyawa Silikat dimana sebagian atom Si telah diganti dengan atom Al. Senyawa Alumino Silikat dapat dibedakan menurut pembentukannya. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, tetapi muncul sebagian besar sebagai oksida dan sebagai silikat. Pasir, quartz, batu kristal, amethyst, agate, flint, jasper dan opal adalah beberapa macam bentuk silikon oksida. Granit, hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica, dan sebagainya yang merupakan contoh beberapa mineral silikat. Silikon dipersiapkan secara komersil dengan memanaskan silika dan karbon di dalam tungku pemanas listrik, dengan menggunakan elektroda karbon.

10 | S i l i c o n

Kimia Anorganik

Beberapa metoda lainnya dapat digunakan untuk mempersiapkan unsur ini. Amorphous silikon dapat dipersiapkan sebagai bubuk cokelat yang dapat dicairkan atau diuapkan. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk memproduksi

kristal-kristal

silikon

yang

digunakan

untuk

peralatan

semikonduktor. Silikon super murni dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses vacuum float zone.

F. Teknik Ekstraksi Silikon Teknik pembuatan silikon itu terbilang sederhana. Mineral silika yang telah dimasukkan ke dalam larutan kalsium klorida (CaCl) dipanaskan hingga suhu 850o Celsius. Atom oksigen yang ada di dalam silika akan berubah menjadi ion oksida. Akibatnya, secara perlahan silika akan menjadi silikon. "Ini cara terbaik dan termurah untuk membuat silikon,". Sebelumnya, teknologi pembuatan silikon terbilang rumit. Selain memanfaatkan silika, beberapa unsur seperti seng (Zn), besi (Fe), dan timbel (Pb) harus digunakan dalam reaksi kimiawi pembuatannya. Proses ini baru berjalan pada suhu yang sangat tinggi (2.000o Celsius). Cara lain untuk memperoleh silikon salah satunya melalui proses berikut: 1. Proses reduksi ini dilangsungkan di dalam tungku listrik pada suhu 3000 °C. Reaksi yang Silikon dibuat dengan mereduksi kuarsa (quartz) atau sering disebut juga dengan silika ataupun silikon dioksida dengan kokas (C). terjadi adalah: SiO2(l) + 2C(s) –––→ Si(l) + 2CO2 2. Silikon yang diperoleh kemudian diding...