Siklus Biogeokimia Silikon

Silikon

Sejarah
Davy pada tahun 1800 menganggap silika sebagai senyawa ketimbang suatu unsur. Sebelas tahun kemudian pada tahun 1811, Gay Lussac dan Thenard mungkin mempersiapkan amorphous sillikon tidak murni dengan cara memanaskan kalium dengan silikon tetrafluorida.

Pada tahun 1824 Berzelius, yang dianggap sebagai penemu pertama silikon, mempersiapkan amorphous silikon dengan metode yang sama dan kemudian memurnikannya dengna membuang fluosilika dengan membersihkannya berulang kali. Deville pada tahun 1854 pertama kali mempersiapkan silikon kristal, bentuk alotropik kedua unsur ini.

Pengertian

Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Silikon merupakan unsur kedua paling berlimpah di dalam kerak Bumi, yaitu mencapai hampir 25.7%.

Isotop
Silikon mempunyai banyak isotop yang diketahui, dengan nombor jisim antara 22 hingga 44. ²⁸Si (isotop yang paling berlimpah, pada 92.23%), ²⁹Si (4.67%), dan ³⁰Si (3.1%) adalah stabil. ³²Si adalah isotop radioaktif yang dihasilkan oleh reputan argon.

Sumber
Silikon terdapat di matahari dan bintang-bintang dan merupakan komponen utama satu kelas bahan meteor yang dikenal sebagai aerolites. Ia juga merupakan komponen tektites, gelas alami yang tidak diketahui asalnya.

Silikon membentuk 25.7% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak kedua, setelah oksigen. 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, dsb merupakan contoh beberapa mineral silikat.

Silikon bisa didapatkan dengan cara memanaskan silika dan karbon di dalam tungku pemanas listrik, dengan menggunakan elektroda karbon. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk memproduksi kristal-kristal silikon yang digunakan untuk peralatan semikonduktor. Silikon super murni bias didapatkan dengan cara dekomposisi termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses vacuum float zone.

Sifat-sifat
Dalam bentuk aslinya, silikon berwarna kelabu gelap dengan kilauan logam. Walaupun ia secara bandingannya agak lemah, silikon masih dapat bertindak balas dengan halogen dan alkali cair, tetapi kebanyakan asid (kecuali gabungan asid nitrik dan asid hidrofluorik) tidak mempengaruhinya. Keunsuran Silikon menghantar hampir 95% panjang gelombang cahaya inframerah dari 1,3 sampai 6 mikrometer.. Silikon murni mempunyai suhu yang negatif, karena bilangan cas bebas meningkat dengan suhu.
Silikon kristalin memiliki tampak kelogaman dan bewarna abu-abu. Silikon merupakan unsur yang tidak reaktif secara kimia (inert), tetapi dapat terserang oleh halogen dan alkali. Kebanyakan asam, kecuali hidrofluorik tidak memiliki pengaruh pada silikon.

Bentuk Silikon
Silikon mempunyai bentuk bermacam-macam sebagai berikut :

1.Silikon berbutir
2.Silikon polihablur
3.Silikon hablur tunggal
4.Serbuk nano silikon
Perubahan warna dapat diperhatikan dalam serbuk nano silikon. Ini adalah disebabkan kesan kuantum yang berlaku pada zarah berdimensi nanometrik (Annonymous, 2007).

Siklus pemurnian

Untuk memurnikan silicon dapat dengan 2 (dua) cara, yaitu :

Metode Fisika
Teknik pemurnian silikon awal adalah berdasarkan kenyataan bahwa silikon dilebur dan dikristalkan terlebih dahulu, bagian terakhir wujud yang mengkristal akan mengandung kandungan yang tertinggi. Metode pengkristalan silikon pertama kali dijelaskan pada tahun 1919 dan digunakan pada kadar yang keil hanya untuk menghasilkan komponen radar pada saat perang dunia kedua, melibatkan penghancuran silikon gred pelogaman dan serbuk silikon tersebut dilarutkan secara sama di dalam asid. Apabila dihancurkan, silikon diretakkan agar kawasan kaya bendasing yang lebih lemah akan berada di luar butiran silikon yang dihasilkan. Hasilnya, silikon kaya bendasing akan menjadi yang pertama untuk terlarut apabila dicampur dengan asid, meninggalkan hasil baku yang lebih murni.
Dalam peleburan zon, iaitu metode pemurnian silikon pertama yang digunakan secara meluas dalam industri, batang silikon gred pelogaman dipanaskan agar melebur pada satu ujung batang rod. Kemudian, pemanas dengan perlahan-lahan digerakkan menerusi batang silikon, membiarkan sebagian kecil panjang rod melebur sementara silikon di belakangnya menjadi dingin dan mengkristal kembali. Oleh sebab bendasing cenderung untuk tetap pada kawasan lebur daripada mengkristal semula, apabila proses telah tamat, kebanyakan bendasing pada batang telah dialihkan ke ujung yang paling akhir dileburkan. Ujung ini akan dibelah dan dibuang, dan proses ini akan diulangi jika kemurnian yang lebih tinggi perlu dicapai.

Metode Kimia

Pada masa kini, silikon dimurnikan dengan mengubahnya menjadi serbuk silikon yang lebih mudah dimurnikan dibandingkan dengan silikon sendiri, dan seterusnya mengubah serbuk tersebut kembali menjadi silikon murni. Triklorosilana adalah merupakan serbuk silikon yang paling biasa digunakan sebagai bahan antara, akan tetapi silikon tetraklorida dan silana juga digunakan. Apabila gas-gas ini dilalukan atas silikon pada suhu yang tinggi, ia mengurai menjadi silikon dengan tingkat kemurnian tinggi.
Dalam proses Siemens, batang silikon dengan tingkat kemurnian tinggi didedahkan kepada triklorosilana pada suhu 1150 °C. Gas triklorosilana mengurai dan memendapkan sisa silikon pada batang, menambahkan ukurannya berdasarkan persamaan kimia berikut
2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4
Silikon yang dihasilkan melalui metode ini dan metode yang serupa disebut dengan "silikon polihabluran". Silikon polihabluran biasanya mempunyai tahap kemurnian sebanyak 1 bagian per bilion atau kurang dari itu.
Pada satu ketika, Dupont pernah menghasilkan silikon ultratulen dengan memberi tindak balas silikon tetraklorida dengan uap zink kemurnian tinggi pada suhu 950 °C, menghasilkan silikon mengikut sesuai persamaan kimia di bawah :
SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
Akan tetapi, teknik ini mendapat banyak masalah praktik (contohnya hasil sampingan zink klorida yang mengkristal lalu menyumbat saluran) dan kemudian dihentikan dan diganti dengan proses Siemens.

Kegunaan
Silikon adalah salah satu unsur yang berguna bagi manusia. Dalam bentuknya sebagai pasir dan tanah liat, dapat digunakan untuk membuat bahan bangunana seperti batu bata. Ia juga berguna sebagai bahan tungku pemanas dan dalam bentuk silikat ia digunakan untuk membuat enamels (tambalan gigi), pot-pot tanah liat, dsb. Silika sebagai pasir merupakan bahan utama gelas Gelas dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk dan digunakan sebagai wadah, jendela, insulator, dan aplikasi-aplikasi lainnya. Silikon tetraklorida dapat digunakan sebagai gelas iridize.

Silikon super murni dapat didoping dengan boron, gallium, fosfor dan arsenik untuk memproduksi silikon yang digunakan untuk transistor, sel-sel solar, penyulingan, dan alat-alat solid-state lainnya, yang digunakan secara ekstensif dalam barang-barang elektronik dan industri antariksa.

Hydrogenated amorphous silicone memiliki potensial untuk memproduksi sel-sel murah untuk mengkonversi energi solar ke energi listrik.

Silikon sangat penting untuk tanaman dan kehidupan binatang. Diatoms dalam air tawar dan air laut mengekstrasi silika dari air untuk membentuk dinding-dinding sel. Silika ada dalam abu hasil pembakaran tanaman dan tulang belulang manusia. Silikon bahan penting pembuatan baja dan silikon karbida digunakan dalam alat laser untuk memproduksi cahaya koheren dengan panjang gelombang 4560 A.

Sumber :

http://duniakimiaku.blogspot.com/2009/06/silikon.html. Diakses tanggal 26 februari 2010

http://id.wikipedia.org/wiki/Silikon. Diakses tanggal 26 februari 2010

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/silikon/ .Diakses tanggal 26 februari 2010

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/kimia-unsur-non-logam/silikon-nitrogen-dan-fosfor/. Diakses tanggal 26 februari 2010

http://hidayat-idien.blogspot.com/2007/06/tugas-siklus-silikon.html. Diakses tanggal 26 februari 2010