Silikon: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
FelixJL111 (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan visualeditor-wikitext |
|||
(24 revisi perantara oleh 18 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 2:
:''Untuk sejenis polimer, lihat [[silikone]].''
{{unsur|Silikon|Si|14|title2=zat pasir|desc={{lang-la|silicium}}; {{lang-en|silicon}}}} [[Senyawa kimia|Senyawa]] yang dibentuk bersifat [[paramagnetik]]. Unsur kimia ini ditemukan oleh [[Jöns Jakob Berzelius]]. Silikon merupakan unsur [[metaloid]] [[
Silikon merupakan [[Kelimpahan unsur kimia|elemen terbanyak]] kedelapan di alam semesta dari segi massanya,
Silikon sering digunakan untuk membuat serat optik dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubuh pasien dalam bentuk [[silikone]].
Silikon dalam bentuk mineral dikenal pula sebagai '''zat kersik'''.
Sebagian besar silikon digunakan secara komersial tanpa dipisahkan, terkadang dengan sedikit pemrosesan dari senyawanya di alam. Contohnya adalah pemakaian langsung batuan, pasir silika, dan tanah liat dalam pembangunan gedung. Silika juga terdapat pada keramik. Banyak senyawa silikon modern seperti [[silikon karbida]] yang dipakai dalam pembuatan keramik berdaya tahan tinggi. Silikon juga dipakai sebagai monomer dalam pembuatan polimer sintetik [[silikone]].
Unsur silikon juga berperan besar terhadap ekonomi modern. Meski banyak silikon digunakan pada proses penyulingan baja, pengecoran aluminium, dan beberapa proses industri kimia lainnya, sebagian silikon juga digunakan sebagai bahan semikonduktor pada elektronik-elektronik. Karena penggunaannya yang besar pada [[sirkuit terintegrasi]], dasar dari komputer, maka kelangsungan teknologi modern bergantung pada silikon.
Silikon juga merupakan elemen esensial pada biologi, meskipun hanya dibutuhkan hewan dalam jumlah amat kecil.<ref name="Niels">{{cite journal|doi = 10.1146/annurev.nu.04.070184.000321|pages =21–41|journal = Annual Review of Nutrition|volume = 4|year = 1984|title = Ultratrace Elements in Nutrition|first = Forrest H.|last = Nielsen|pmid = 6087860|last1 = Nielsen|first1 = FH}}</ref> Beberapa jenis makhluk hidup yang membutuhkannya antara lain jenis [[porifera]] dan mikroorganisme jenis [[diatom]]. Silikon digunakan untuk membuat struktur tubuh mereka.
== Karakteristik ==
=== Fisik ===
[[Berkas:Silicon-unit-cell-3D-balls.png|160px|
{{See|Silikon monokristal}}
Silikon berbentuk padat pada suhu ruangan, dengan [[titik lebur]] dan [[titik didih]] masing-masing 1.400 dan 2.800 derajat celsius.<ref>{{cite book
Dalam bentuk [[kristal]]nya, silikon murni berwarna abu-abu metalik. Seperti [[germanium]], silikon agak kuat
[[Orbital atom|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]].
=== Kimia ===
[[Berkas:Silizium pulver.jpg|160px|
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 [[halogen]] dan [[alkali]] encer. Kebanyakan asam (kecuali [[asam nitrat]] dan [[asam hidrofluorat]]) tidak bereaksi dengan silikon. Silikon dengan 4 elektron valensinya mempunyai kemungkinan untuk bergabung dengan elemen atau senyawa kimia lainnya pada kondisi yang sesuai.
=== Isotop ===
{{Main|Isotop silikon}}
Silikon yang eksis di alam terdiri dari 3 [[isotop]] yang stabil, yaitu silikon-28, silikon-29, dan silikon-30, dengan silikon-28 yang paling melimpah (92% [[kelimpahan alami]]).<ref name = "NNDC">{{cite web
|url = http://www.nndc.bnl.gov/chart/
|author = NNDC contributors
Baris 44 ⟶ 43:
|year = 2008
|location = Upton (NY)
|archive-date = 2011-08-22
|archive-url = https://www.webcitation.org/618bSplPt?url=http://www.nndc.bnl.gov/chart/
|dead-url = yes
}}</ref> Out of these, only silicon-29 is of use in [[NMR]] and [[EPR spectroscopy]].<ref>{{cite web| url = http://www.nyu.edu/cgi-bin/cgiwrap/aj39/NMRmap.cgi|accessdate = 2011-10-20| title = Interactive NMR Frequency Map| author =Jerschow, Alexej|publisher = New York University}}</ref> Dua puluh [[radioisotop]] telah diketahui, dengan silikon-32 sebagai yang paling stabil dengan [[paruh waktu]] 170 tahun dan silikon-31 dengan waktu paruh 157,3 menit.<ref name = "NNDC"/> Sisa isotop [[Peluruhan radioaktif|radioaktif]] lainnya mempunyai paruh waktu kurang dari 7 detik dan kebanyakan malah kurang dari 0,1 detik.<ref name = "NNDC"/> Silikon tidak mempunyai [[isomer nuklir]].<ref name = "NNDC"/>
Isotop dari silikon mempunyai [[nomor massa]] berkisar antara 22 sampai 44.<ref name = "NNDC"/> [[Bentuk peluruhan]] paling umum dari 6 isotop yang nomor massanya dibawah isotop paling stabil (silikon-28) adalah [[Peluruhan beta|{{SubatomicParticle|beta+}}]], utamanya membentuk isotop aluminium (13 proton) sebagai [[produk peluruhan]]nya.<ref name = "NNDC"/> Untuk 16 isotop yang nomor massanya diatas 28, bentuk peluruhan paling umumnya adalah [[Peluruhan beta|{{SubatomicParticle|beta-}}]], utamanya membentuk isotop fosfor (15 proton) sebagai produk peluruhan.<ref name = "NNDC"/>
=== Keberadaan ===
[[Berkas:Quartz, Tibet.jpg|
{{See also|Mineral silikat}}
Jika diukur berdasarkan massanya, silikon membentuk 27,7% massa [[kerak bumi]] dan merupakan unsur kedua yang paling melimpah di kerak bumi setelah [[oksigen]].<ref>{{cite book|url = http://books.google.com/books?id=MrlUAAAAYAAJ&pg=SL1-PA54|title = Geological Survey professional paper|author = Geological Survey (U.S.)|year = 1975}}</ref> Silikon biasanya ditemukan dalam bentuk [[mineral silikat]] yang kompleks, dan lebih jarang lagi dalam bentuk [[silikon dioksida]] ('''silika''', komponen utama pada pasir). Kristal silikon murni amat sangat jarang ditemukan di alam.
[[Mineral silikat]]- berbagai macam mineral yang terdiri dari silikon, oksigen, dan berbagai logam reaktif—membentuk 90% massa kerak bumi. Hal ini dikarenakan suhu panas pada proses pembentukan sistem tata surya, silikon dan oksigen mempunyai afinitas yang besar satu sama lain, sehingga membentuk senyawa kimia. Karena oksigen dan silikon adalah unsur non-gas dan non-logam terbanyak pada puing [[supernova]], mereka membentuk banyak silikat kompleks yang kemudian bergabung ke batuan [[planetesimal]] yang membentuk [[planet kebumian]]. Disini, mstriks mineral silikat yang tereduksi menangkap logam-logam yang reaktif untuk teroksidasi (aluminium, kalsium, natrium, kalium, dan magnesium). Setelah gas-gasnya lepas, campuran silikat ini kemudian membentuk sebagian besar kerak bumi. Karena silikat-silikat ini bermassa jenis rendah, baja, nikel, dan logam non-reaktif lainnya masuk ke dalam inti bumi, sehingga menyisakan magnesium dan silikat besi di lapisan atas.
Baris 57 ⟶ 59:
Beberapa contoh mineral silikat yang ada di kerak bumi antara lain kelompok [[piroksena]], [[amfibol]], [[mika]], dan [[feldspar]]. Mineral-mineral ini terdapat pada tanah liat dan beberapa jenis batuan seperti [[granit]] dan [[batu kapur]].
[[Silika]] terdapat pada [[mineral]]-mineral yang terdiri dari silikon dioksida murni dengan bentuk kristal yang berbeda-beda: [[quartz]], [[agate]] [[ametis]], [[rock crystal]], [[chalcedony]], [[flint]], [[jasper]], dan [[opal]]. Kristal-kristal ini memiliki rumus empiris silikon dioksida,
Silikon juga merupakan komponen utama [[meteorit]], dan merupakan komponen dari [[tektit]], mineral silikat yang mungkin berasal dari bulan.
{{clr}}
== Produksi ==
=== Campuran ===
[[Berkas:Ferrosilicon.JPG|
[[Ferosilikon|Ferrosilikon]], campuran silikon-besi yang terdiri dari unsur silikon dan besi dengan rasio yang berbagai macam, merupakan produk utama dari proses pengolahan unsur silikon, dengan persentase 80% dari seluruh produksi dunia. China merupakan negara pemasok silikon terbesar di dunia, dengan jumlah 4,6 juta [[ton]] (atau 2/3 produksi dunia), kebanyakan dalam bentuk ferrosilikon. Disusul kemudian oleh Rusia (610.000 ton), Norwegia (330.000 ton), Brasil (240.000 ton), dan Amerika Serikat (170.000 ton).<ref>{{cite web|url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silicon/mcs-2011-simet.pdf|publisher = USGS|title = Silicon Commodities Report 2011|accessdate = 2011-10-20}}</ref> Ferrosilikon paling banyak digunakan oleh industri baja.
Campuran aluminium-silikon paling banyak digunakan dalam industri pengecoran aluminium, dengan silikon sebagai bahan aditif tunggal utama untuk meningkatkan kekuatan cornya. Karena aluminium cor paling banyak digunakan pada industri otomotif, maka penggunaan silikon ini adalah penggunaan industri tunggal terbesar dari silikon murni "metallurgical grade".<ref name="diecasting">Apelian, D. (2009) [http://www.diecasting.org/research/wwr/WWR_AluminumCastAlloys.pdf Aluminum Cast Alloys: Enabling Tools for Improved Performance] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120106013105/http://www.diecasting.org/research/wwr/WWR_AluminumCastAlloys.pdf |date=2012-01-06 }}. North American Die Casting Association, Wheeling, Illinois.</ref>
=== ''Metallurgical grade'' ===
Silikon tidaklah dicampur dengan unsur-unsur lain dalam jumlah besar, biasanya lebih dari 95% disebut dengan '''logam silikon'''. Logam silikon ini jumlahnya 20% dari total produksi elemen silikon dunia, dengan kurang dari 1-2% dari total elemen silikon (5–10% dari silikon ''metallurgical grade'') yang dimurnikan lagi untuk digunakan pada semikonduktor. Silikon ''metallurgical grade'' adalah silikon yang dibuat secara komersial dengan mereaksikan [[silika]] dengan kayu, arang, dan batu bara pada sebuah [[perapian listrik]] menggunakan [[
Seperti yang telah dikatakan diatas, silikon, ''metallurgical grade'' digunakan pada umumnya di industri pengecoran aluminium untuk membentuk campuran aluminium-silikon. Sisanya, digunakan oleh [[industri kimia]] untuk membentuk [[bubuk silika]].<ref name=USGS/>
Sampai bulan September 2008, silikon ''metallurgical grade'' dihargai 1,45 [[dolar Amerika Serikat|US$]] per pound ($3.20/kg),<ref>{{cite web|title=Metallurgical silicon could become a rare commodity – just how quickly that happens depends to a certain extent on the current financial crisis|url=http://www.photon-magazine.com/news_archiv/details.aspx?cat=News_PI&sub=worldwide&pub=4&parent=1555|publisher=Photon International|accessdate=2009-03-04|archive-date=2011-07-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20110715082847/http://www.photon-magazine.com/news_archiv/details.aspx?cat=News_PI&sub=worldwide&pub=4&parent=1555|dead-url=yes}}</ref> naik dari $0,77 per pound ($1.70/kg) pada tahun 2005.<ref>{{cite web|title=Silicon|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silicon/silicmcs06.pdf|publisher=usgs.gov|accessdate=2008-02-20}}</ref>
=== Kualitas elektronik {{anchor|Proses Siemens}} ===
[[
Penggunaan silikon untuk peralatan [[semikonduktor]] membutuhkan kemurnian yang jauh lebih tinggi daripada silikon ''metallurgical grade''. Silikon sangat murni (>99.9%) dapat diekstraksi
Silikon solar-grade tidak dapat digunakan untuk semikonduktor, karena tingkat kemurniannya harus sangat tinggi. Wafer silikon yang digunakan sebagai bahan baku ''integrated circuit'' harus dimurnikan sampai 99.9999999%, proses yang membutuhkan teknologi tinggi.
Baris 84 ⟶ 86:
Sebagian besar kristal silikon yang digunakan untuk produksi alat elektronik didapatkan dari [[proses Czochralski]] (CZ-Si) karena metode ini merupakan metode termurah saat ini dan dapat menghasilkan kristal yang besar, meski masih mengandung pengotor.
Teknik pemurnian silikon generasi awal didasarkan pada fakta apabila silikon dicairkan dan dipadatkan kembali, maka material yang terakhir memadat kebanyakan merupakan pengotornya. Metode awal untuk memurnikan silikon, pertama kali tahun 1919, digunakan untuk memproduksi komponen [[radar]] selama [[Perang Dunia II]], dibuat dengan menghancurkan silikon ''metallurgical grade '' dan melarutkan sebagian bubuk silikon pada asam. Ketika dihancurkan, pengotor-pengotor yang terdapat pada silikon terkumpul di lapisan paling luar, sehingga jika terkena asam akan larut kembali dan menghasilkan produk silikon yang lebih murni.
[[
Pada suatu waktu, [[DuPont]] memproduksi silikon ultra-murni dengan mereaksikan silikon tetraklorida dengan [[seng]] pada 950
Tahun 2006 [[Renewable Energy Corporation|REC]] mengumumkan bahwa mereka membangun pabrik berbasis teknologi ''[[Reaktor fluidized bed|fluidized bed]]'' (FB) yang menggunakan silana: 3 SiCl<sub>4</sub> + Si + 2 H<sub>2</sub> → 4 HSiCl<sub>3</sub>, 4 HSiCl<sub>3</sub> → 3 SiCl<sub>4</sub> + SiH<sub>4</sub>, SiH<sub>4</sub> → Si + 2 H<sub>2</sub>.<ref>{{cite web|title=Analyst silicon field trip|date=March 28, 2007| url=http://hugin.info/136555/R/1115224/203491.pdf|publisher=hugin.info|accessdate=2008-02-20}}</ref> Keuntungan proses teknologi fluid bed adalah proses dapat berlangsung kontinu dengan hasil lebih banyak daripada proses Siemens yang merupakan proses batch.
Baris 93 ⟶ 95:
Saat ini, silikon dimurnikan dengan mengubahnya menjadi senyawa silikon yang lebih mudah dimurnikan dengan distilasi daripada pada kondisi awalnya, dan lalu mengubah kembali senyawa silikon tersebut menjadi silikon murni. [[Triklorosilana]] adalah senyawa silikon yang umumnya digunakan sebagai intermediate, juga [[silikon tetraklorida]] dan [[silana]].
Selain itu, ada juga
== Senyawa ==
[[Berkas:
<!-- silisida -->
* Silikon membentuk senyawa biner yang disebut dengan [[silisida]] dengan banyak elemen logam yang nantinya menghasilkan senyawa dengan sifat yang beragam, misalnya [[magnesium silisida]], Mg<sub>2</sub>Si yang sangat reaktif sampai senyawa tahan panas seperti [[molibdenum disilisida]], MoSi<sub>2</sub>.{{sfn|Greenwood|1997|pp=335–337}}
<!-- silicon carbide -->
* [[Silikon karbida]], SiC (karborundum) adalah padatan keras, tahan panas.
<!-- silana, halosilana -->
* [[Silana]], SiH<sub>4</sub>, adalah gas [[firoforik]] dengan struktur tetrahedral mirip dengan [[metana]], CH<sub>4</sub>. Senyawa murninya sendiri tidak bereaksi dengan air ataupun asam lemah,
<!-- Disilene and silicon silicon triple bond -->
* [[Disilena]], senyawa yang berisi ikatan rangkap dua silikon-silikon (mirip [[alkena]]) dan secara umum sangat reaktif, memerlukan gugus subtituen yang besar untuk menstabilkannya.<ref>F. G. Stone, Robert West, Multiply Bonded Main Group Metals and Metalloids, Academic Press, 1996, ISBN 0-12-031139-9 [http://books.google.com/books?id=IrcORBkVjGQC&pg=PA255 p. 255]</ref> [[Disiluna]], senyawa dengan silikon-silikon rangkap tiga pertama kali didapatkan tahun 2004, meski senyawanya berbentuk non-linear, ikatannya tidak sama dengan [[alkuna]].
<!-- silicon halides -->
* Tetrahalida, SiX<sub>4</sub>, adalah senyawa yang dapat dibentuk dengan semua halogen.{{sfn|Greenwood|1997|pp=340–341}} [[Silikon tetraklorida]], misalnya, dapat bereaksi dengan air, tak sama dengan homolognya, [[karbon tetraklorida]].{{sfn|Greenwood|1997|p=342}} Silikon dihalida dapat dibentuk dengan reaksi dengan suhu tinggi antara silikon dan tetrahalida; dengan struktur yang serupa dengan [[karbena]] sehingga senyawa ini adalah senyawa reaktif. Silikon difluorida terkondensasi untuk membentuk senyawa polimer{{chem|(SiF|2|)|''n''}}.<ref name = "Wiberg"/>
<!-- silica, silicic acid -->
* [[Silikon dioksida]] adalah padatan tahan panas berbentuk kristal; mineral yang paling umum adalah [[quartz]]. Pada mineral quartz, setiap atom silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen yang menjembatani atom silikon lainnya untuk membentuk kisi tiga dimensi.{{sfn|Greenwood|1997|p=342}} Silika dapat larut dalam air pada suhu tinggi untuk membentuk senyawa ''asam monosilikat'', Si(OH)<sub>4</sub>.{{sfn|Greenwood|1997|p=346}}
<!-- *silicate minerals, types of structure -->
* Dengan kondisi yang sesuai, asam monosilikat dapat terpolimer untuk membentuk asam silikat yang lebih kompleks, muali dari senyawa kondensasi paling sederhana, asam disilikat (H<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>) sampai struktur kompleks yang menjadi basis banyak mineral silikat yang disebut ''asam polisilikat'' {Si<sub>x</sub>(OH)<sub>4–2x</sub>}<sub>n</sub>.{{sfn|Greenwood|1997|p=346}}
== Aplikasi ==
=== Senyawa ===
Sebagian besar senyawa silikon digunakan di industri tanpa dipisahkan menjadi elemennya. Lebih dari 90% kerak bumi terdiri dari [[mineral silikat]] yang merupakan senyawa silikon dan oksigen. Banyak dari mineral ini digunakan langsung, seperti tanah liat, pasir silika, dan berbagai jenis batuan untuk bangunan. Silika juga menjadi bahan utama batu keramik. Silikat digunakan dalam pembuatan semen Portland yang digabung dengan pasir silika dan gravel untuk membentuk beton, basis hampir semua bangunan industri modern saat ini. {{sfn|Greenwood|1997|p=356}}
=== Logam paduan ===
Elemen silikon ditambahkan pada [[besi cor]] menjadi [[ferrosilikon]] atau silikokalsium untuk meningkatkan kemampuan pada bagian yang tipis dan menghindari pembentukan [[sementit]] ketika terkena udara luar. Produksi ferrosilikon pada industri baja adalah 80% dari total penggunaan silikon dunia.
Karakteristik silikon itu sendiri dapat digunakan untuk memodifikasi paduan logam. Campuran silikon pada alumnium cor membentuk [[campuran eutektik]] yang memadat dengan kontraksi termal sangat kecil. Silikon juga meningkatkan kekerasan aluminium.
Silikon ''metallurgical grade'' adalah silikon dengan kemurnian 95-99%. Sekitar 55% konsumsi silikon ''metallurgical grade'' dunia adalah untuk memproduksi logam paduan aluminium-silikon untuk pengecoran aluminium yang banyak digunakan untuk [[industri otomotif]].<ref name=USGS/> Sisanya digunakan oleh industri kimia untuk pembuatan [[fumed silica]], [[silana]], dan [[silikone]].
=== Elektronik ===
{{main|Fabrikasi peralatan semikonduktor}}
[[
Karena hampir semua elemen silikon diproduksi sebagai paduan logam ferrosilikon, hanya sebagian kecil saja (20%) yang diproduksi menjadi silikon ''metallurgical grade'' (1,3–1,5 juta metrik ton/tahun). Logam silikon yang dimurnikan sampai kemurnian semikonduktor diperkirakan hanya 15% dari produksi silikon ''metallurgical grade''.<ref name=USGS/> Meskipun begitu, nilai ekonomi dari silikon semikonduktor ini sangat tinggi.
[[Silikon monokristalin]] murni digunakan untuk memproduksi [[wafer (elektronik)|wafer]] silikon yang digunakan pada [[industri semikonduktor]], elektronik, dan juga perangkat [[photovoltaic]]. Dalam konduksi muatan, silikon murni adalah [[semikonduktor intrinsik]] yang berarti ia dapat mengonduksi [[lubang elektron]] dan elektron dapat dilepaskan dari atom melalui pemanasan, maka meningkatkan [[konduktivitas listrik]] silikon dengan suhu tinggi. Silikon murni memiliki konduktivitas yang terlalu rendah untuk digunakan pada komponen elektronik. Pada
== Referensi ==▼
▲==Referensi==
{{reflist}}
{{Compact periodic table}}
▲{{kimia-stub}}
[[Kategori:Unsur kimia]]
[[Kategori:Tabel periodik]]
[[Kategori:Silikon]]
|