Tugas Siklus Silikon

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Bumi adalah planet ketiga dari sembilan planet dalam Tata Surya. Diperkirakan usianya mencapai 4,6 milyar tahun. Jarak antara Bumi dengan matahari adalah 149.6 juta kilometer atau AU (ing: astronomical unit). Bumi mempunyai lapisan udara (atmosfer) dan medan magnet yang disebut (magnetosfer) yang melindung permukaan bumi dari angin matahari, sinar ultra ungu, dan radiasi dari luar angkasa. Lapisan udara ini menyelimuti bumi hingga ketinggian sekitar 700 kilometer. Lapisan udara ini dibagi menjadi Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Termosfer, dan Eksosfer. Lapisan ozon, setinggi 50 kilometer, berada di lapisan stratosfer dan mesosfer dan melindungi bumi dari sinar ultra violet. Perbedaan suhu permukaan bumi adalah antara -70°C hingga 55°C bergantung pada iklim setempat. Sehari di dibagi menjadi 24 jam dan setahun di bumi sama dengan 365,2425 hari. Bumi mempunyai massa seberat 59.760 milyar ton, dengan luas permukaan 510 juta kilometer persegi. Berat jenis Bumi (sekitar 5.500 kilogram per meter kubik) digunakan sebagai unit perbandingan berat jenis planet yang lain, dengan berat jenis bumi dipatok sebagai 1. Bumi mempunyai diameter sepanjang 12.756 kilometer. Gravitasi bumi diukur sebagai 10 N kg-1 dijadikan unit ukuran gravitasi planet lain, dengan gravitasi bumi dipatok sebagai 1. Bumi mempunyai 1 bulan. 70,8% permukaan bumi diseliputi air. Udara bumi terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% uap air, karbon dioksida, dan gas lain. Bumi diperkirakan tersusun atas inti dalam bumi yang terdiri dari besi nikel beku setebal 1.370 kilometer dengan suhu 4.500°C, diselimuti pula oleh inti luar yang bersifat cair setebal 2.100 kilometer, lalu diselimuti pula oleh mantel silika setebal 2.800 kilometer membentuk 83% isi bumi, dan akhirnya sekali diselimuti oleh kerak bumi setebal kurang lebih 85 kilometer. Kerak bumi lebih tipis di dasar laut yaitu sekitar 5 kilometer. Kerak bumi terbagi kepada beberapa bagian dan bergerak melalui pergerakan tektonik lempeng (teori Continental Drift) yang menghasilkan gempa bumi. Puncak tertinggi adalah gunung Everest setinggi 8.848 meter, dan lautan terdalam mencapai 10.924 meter. Danau terdalam adalah Titicaca, dan danau terbesar adalah Laut Kaspia (Annonymous, 2005).
Kerak bumi adalah lapisan terluar Bumi yang terbagi menjadi dua kategori, yaitu kerak samudra dan kerak benua. Kerak samudra mempunyai ketebalan sekitar 5 km sedangkan kerak benua mempunyai ketebalan sekitar 65 km. Unsur-unsur kimia utama pembentuk kerak bumi adalah: Oksigen (O) (46,6%), Silikon (Si) (27,7%), Alumunium (Al) (8,1%), Besi (Fe) (5,0%), Kalsium (Ca) (3,6%), Natrium (Na) (2,8%), Kalium (K) (2,6%), Magnesium (Mg) (2,1%). Kerak bumi dan sebagian mantel bumi membentuk lapisan litosfer dengan ketebalan total kurang lebih 80 km. Para ahli dapat merekonstruksi lapisan-lapisan yang ada di bawah permukaan bumi berdasarkan analisis yang dilakukan terhadap seismogram yang direkam oleh stasiun pencatat gempa yang ada di seluruh dunia (Annonymous, 2007).
























BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Silikon
Menurut Annonymous (2007), Silikon (Latin: silicium) adalah merupakan unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol Si dan nomor atom 14. Silikon adalah sejenis metaloid tetravalen yang kurang reaktif dibandingkan dengan analog kimianya, karbon. Ia merupakan unsur kedua paling berlimpah di dalam kerak Bumi, yaitu mencapai hampir 25.7%. Silikon di dalam tanah liat, feldspar, granit, kuartza dan pasir, kebanyakannya dalam bentuk silikon dioksida (juga dikenali sebagai silika) dan dalam bentuk silikat, Silikon adalah merupakan bagian utama di dalam kebanyakan peranti semikonduktor, dan sekiranya dalam bentuk silika dan silikat, dalam kaca, semen, keramik. Ia juga merupakan bagian dalam silikone, nama yang diberikan kepada berbagai jenis bahan plastik yang sering disebut sebagai silikon. Silikon digunakan secara meluas dalam semikonduktor karena ia mempunyai arus bocoran balikan yang lebih rendah daripada semikonduktor germanium, dan juga karena oksida aslinya mudah dihasilkan di dalam relau dan membentuk antara muka semikonduktor/dielektrik yang lebih baik berbanding dengan hampir semua jenis gabungan bahan.
2.2 Sifat-Sifat Utama Silikon
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. Silikon murni mempunyai suhu yang negatif, karena bilangan cas bebas meningkat dengan suhu.
2.3 Penggunaan Silikon adalah merupakan unsur yang sangat berguna dan juga adalah amat penting dalam bidang perusahaan. Selain itu silikon juga berguna dalam :
• Pembinaan: Silikon dioksida atau silika dalam bentuk pasir dan tanah liat adalah merupakan ramuan penting dalam konkrit dan batu-bata dan juga dalam penghasilan semen Portland.
• Tembikar/Enamel - Ia adalah sejenis bahan refraktori yang digunakan dalam pembuatan bahan bersuhu tinggi dan silikatnya digunakan dalam penghasilan enamel dan tembikar.
• Kaca - Silika daripada pasir adalah merupakan bagian utama dalam kaca. Kaca bisa dihasilkan menjadi beraneka jenis bentuk yang menarik dan berbagai jenis sifat fisika. Silika digunakan sebagai bahan asas dalam pembuatan kaca tingkap, bekas, penebat, dan barang-baranga berguna yang lain.
• Pelelas - Silikon karbida adalah antara bahan las yang terpenting.
2.4 Sejarah
Silikon (Latin silex, silicis, bermaksud batu api) pertama kali dikenal pasti oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1787, dan kemudiannya disalah anggap oleh Humphry Davy sebagai sejenis sebatian pada tahun 1800. Pada tahun 1811 Gay-Lussac dan Thénard kemungkinannya telah menyediakan silikon amorf tak tulen melalui pemanasan kalium dengan silikon tetrafluorida. Pada tahun 1824 Berzelius menyediakan silikon amorf menggunakan kaedah yang hampir sama seperti kaedah Lussac. Berzelius juga telah menulenkan hasil tersebut dengan berkali-kali membasuhnya.
Oleh sebab silikon adalah merupakan unsur yang penting dalam semikonduktor dan peranti berteknologi tinggi, kawasan berteknologi tinggi Lembah Silikon, California, adalah dinamakan sempena unsur ini.
2.5 Penghasilan
Silikon disediakan secara komersil melalui hubungan antara silika ketulenan tinggi dengan kayu, arang, dan batu arang, dalam relau arka elektrik menggunakan elektrod karbon. Pada suhu menjangkau 1900 °C, karbon menurunkan silika kepada silikon melalui persamaan kimia berikut :
SiO2 + C → Si + CO2
cairan silikon terkumpul di dasar, kemudian disalur keluar dan didinginkan. Silikon yang dihasilkan melalui proses ini adalah disebut silikon gred pelogaman dan adalah sekurang-kurangnya 99% murni. Menggunakan metode ini, silikon karbida, SiC, dihasilkan. Akan tetapi, jika jumlah SiO2 dikekalkan tinggi, silikon karbida mungkin akan disingkirkan, seperti yang dijelaskan dalam persamaan di bawah ini :
2 SiC + SiO2 → 3 Si + 2 CO
Pada tahun 2000, silikon gred pelogaman bernilai sebanyak $ 0.56 per paun ($1.23/kg).
2.6 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.

2.7 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.



2.8 Bentuk Silikon

Silikon berbutir

Silikon polihablur

Silikon hablur tunggal

Serbuk nano silikon

Perubahan warna dapat diperhatikan dalam serbuk nano silikon. Ini adalah disebabkan kesan kuantum yang berlaku pada zarah berdimensi nanometrik (Annonymous, 2007).
2.9 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. Separuh hayatnya, telah ditentukan dan adalah kira-kira 132 tahun, dan ia mereput melalui pancaran beta menjadi 32P (yang mempunyai separuh hayat 14.28 hari [2]) dan kemudiannya menjadi 32S.
2.10 Kehidupan Berasas Silikon
Oleh sebab silikon seakan-akan serupa dengan karbon, terutamanya valensinya, sebagian ahli sains memprediksi kemungkinan terdapatnya kehidupan berasaskan silikon. Konsep ini terkenal terutamanya dalam cereka sains.
Walaupun tidak terdapat bentuk kehidupan yang diketahui yang bergantung sepenuhnya ke atas kimia berasaskan silikon, namun terdapat sebagian kehidupan yang bergantung kepada mineral silikon untuk fungsi-fungsi tertentu. Sebagian bakteri dan bentuk kehidupan lain, contohnya protozoa radiolaria, mempunyai rangka silikon dioksida, dan landak laut mempunyai duri yang terbuat dari silikon dioksida. Bentuk silikon dioksida ini adalah dikenal sebagai silika biogen. Bakteria silikat menggunakan silikat dalam metabolismenya.
2.11 Silika
Silikon (Si) merupakan salah satu unsur yang terdapat ada kerak bumi secara berlimpah. Di alam silikon tidak ditemukan dalam bentuk elemen bebas, melainkan berikatan dengan oksigen dan elemen lain. Silikon banyak ditemuka dalam bentuk silika (SiO2).
Menurut Effendi (2003), silika bersifat tidak larut dalam air maupun asam dan biasanya berada dalam bentuk koloid. Silika terdapat pada hampir semua batuan dan mudah mengalami pelapukan. Sumber alami silika adalah mineral kuarsa dan feldspar. Sumber antropogenik silika relatif sangat kecil.
Pada perairan alami, silikon biasanya terdapat dalam bentuk asam silika. Reaksi ionisasi asam silika ditunjukkan dalam persamaa reaksi (8.14) dan (8.15) (Boyd, 1988).
H2SiO3 H+ + HSiO3- (8.14)
HSiO3 H+ + HSiO32- (8.15)
Silikon termasuk salah satu unsur yang esensial bagi makhluk hidup. Beberapa alge, terutama diatom (Bacillariophyta), membutuhkan silica untuk membentuk frustule (dinding sel). Biota perairan tawar : misalnya sponge, menggunakan silica untuk membentuk spikul.
Perairan tawar alami memiliki kadar silika kurang dari 5 mg/liter. Perairan sungai dan danau memiliki kadar silika antara 5-25 mg/liter (Cole, 1988). Pada air tanah dalam, kadar silika dapat mencapai 65 mg/liter. Pada perairan yang melewati batuan vulkanik, kadar silka dapat mencapai 100 mg/l. Pada perairan payau dan laut, kadar silika berkisar antara .000-4.000 mg/liter.
Keberadaan silika pada perairan tidak menimbulkan masalah karena tidak bersifat toksik bagi makhluk hidup. Akan tetapi, pada perairan diperuntukkan bagi keperluan industri, keberadaan silika dapat menimbulkan masalah pada pipa karena dapat membentuk deposit silika (Effendi, 2003).







DAFTAR PUSTAKA
Annonymous, 2005. Silikon. "http://en.wikipedia.org/wiki/Metremetre". 17 April 2007.
Annonymous, 2007. Silikon. "http://ms.wikipedia.org/wiki/Silikon". 17 April 2007.
Boyd, C.E.1988. Water Quality in Warmwater Fish Ponds. Fourth Printing. Alabama USA : Auburn University Agricultural Experimen Sttion.
Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta : Penerbit Kanisius.
Wastuwibowo, Kuncoro. 2007. Hidup Choon. 17 April 2007.
Wibisono, M.S. 2005. Pengantar Ilmu Kelautan. Jakarta : Grasindo.


























OCEANOGRAFI KIMIA
SIKLUS SILIKON














Oleh :
WAHYU A’IDIN HIDAYAT
05.03.4.1.1.00080



JURUSAN ILMU KELAUTAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS TRUNOJOYO
2007