Silikon
TUGAS
MATA KULIAH
METABOLISME ZAT GIZI MIKRO
Mineral Mikro Silokon (Si )
Dosen Pengampu
: Dr. Ir. Nurohman,
M.Si
Disusun Oleh:
TUTI PURWANINGSIH NIM G2B217027
PROGRAM STUDI S1 ILMU GIZI NON
REGULER
FAKULTAS ILMU KEPERAWATAN DAN KESEHATAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SEMARANG
TAHUN 2017
SILIKON ( Si )
I.
Pengertian
Davy pada
tahun 1800 menganggap silikon sebagai senyawa dari 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 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 dialam terdapat dalam bentuk tanah liat, granit, kuartza dan
pasir, kebanyakan dalam bentuk silikon dioksida (dikenal sebagai silika) dan
dalam bentuk silikat.
Silikon baru dianggap sebagai zat gizi esensial sejak 20 tahun lalu.
Konsentrasi tertinggi terdapat pada epidermis dan jaringan ikat. Silikon
berperan dalam memulai kalsifikasi tulang dan mempengaruhi sintesis kolagen.
Silikon diabsropsi dalam bentuk asam silika dan diekskresi melalui urin.
Konsentrasi rata-rata dalam plasma adalah 0,5 µg/liter.
Sifat Fisika
|
Konfigurasi
|
[Ne] 3S23P2
|
|
Fase
|
Solid
|
|
Titik
leleh (K)
|
1687
|
|
Titik
didih (K)
|
3538
|
|
Distribusi
Elektron
|
8,2
|
|
Energi
Pengionan (eV/atm)
|
8,2
|
|
Jari-jari
kovalen atom (Å)
|
1,17
|
|
Jari-jari
ion
|
0,41 (Si4+)
|
|
Keelektronegatifan
|
1,8
|
|
Berat atom
standar (g.mol-1)
|
28,085
|
|
Bahan beku
(KJ.mol-1)
|
50,21
|
|
Kapasitas
bahan / 25oC (J.mol.K-1)
|
19,789
|
|
Bahan
penguapan (KJ mol-1)
|
359
|
|
Energi
ikat diri (KJ mol-1)
|
210-250
|
Sifat Kimia
Sifat kimia unsur-unsur utama
golongan IA dan IIA dari atas ke bawah dalam tabel periodik adalah sangat
reaktif, sifat logamnya bertambah (dari atas ke bawah dalam tabel periodik);
bereaksi dengan oksigen, unsur halogen, air, asam encer,dan amonia.
Silikon kristalin tampak memiliki 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. Unsur silikon mentransmisi lebih dari 95%
gelombang cahaya infra merah, dari 1,3 sampai 6 mikrometer.
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)
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
Batuan dan mineral yang mengandung
silikon, umumnya merupakan zat padat yang mempunyai titik tinggi, keras, yang
setiap keping darinya merupakan suatu kisi yang kontinu terdiri dari atom-atom
yang terikat erat. Sebuah contoh dari zat padat demikian, adalah silikon
dioksida, yang terdapat dialam dalam bentuk kuarsa, aqata (akik), pasir, dan
seterusnya.
II.
Pemisahan dan Cara Mendapatkan/Metode Silikon
Dalam 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,” kata Toshiyuki Nohira, Ketua Tim Peneliti.
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).
Temuan Laboratorium Bahan Mineral Universitas Kyoto itu menjadi alternatif
menarik kalangan industri.
Cara lain untuk memperoleh silikon
salah satunya melalui proses berikut :
A. 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
B. Silikon yang
diperoleh kemudian didinginkan sehingga diperoleh padatan silikon. Namun
silikon yang diperoleh dengan cara ini belum dalam keadaan murni. Agar
diperoleh silikon dalam bentuk murni diawali dengan mereaksikan padatan silikon
yang diperoleh melalui cara di atas direaksikan dengan gas klorin (Cl2),
sesuai reaksi berikut:
Si(s) + Cl2(g) –––→
SiCl4(g)
C.
Gas SiCl4 ini
mememiliki titik didih 58 °C. Uap yang terbentuk kemudian dilewatkan melalui
sebuah tabung panas berisi gas H2 sehingga terbentuk Si,
berikut reaksinya:
SiCl4(g) + 2H2(g) –––→
Si(s) + 4HCl(g)
D.
Padatan Si yang terbentuk berupa
batangan yang perlu dimurnikan lebih lanjut denan cara pemurnian zona (zona refining),
Pada pemurnian zona batangan silikon
tidak murni secara perlahan dilewatkan ke bawah melalui kumparan listrik
pemanas yang terdapat pada zona lebur. Karena pemanasan maka batang silikon
tidak murni akan mengalami peleburan.
Seperti pada sifat koligatif larutan
tentang pemurnian titik lebur larutan dimana titik lebur larutan adalah lebih
rendah dibandingkan titik lebur pelarut murni. Pemurnian silikon anolog dengan
hal tersebut, silikon murni di anggap sebagai pelarut sedangkan leburan silikon
yang mengandung pengotor dianggap sebagai larutan. Berdasarkan sifat koligatif
larutan maka titik lebur silikon murni akan akan lebih tinggi dibanding titik
lebur silikon yang tidak murni (bagian yang mengandung pengotor).
Hal ini menyebabkan pengotor
cenderung mengumpul disilikon yang mengandung pengotor (bagian atas pada zona
peleburan). Selama permurnian zona berlangsung maka bagian bawah yang merupakan
silikon murni akan bertambah banyak sedangkan bagian atas semakin sedikit.
Pengotor yang ada akan terkonsentrasi pada bagian yang sedikit tersebut.
Setelah leburan mengalami pembekuan
maka akan diperoleh suatu batangan dimana salah satu ujung merupakan silikon
paling murni sedangkan silikon yang lain merupakan silikon yang dipenuhi dengan
pengotor atau bagian silikon yang paling tidak murni. Walaupun demikian
terkadang bagian yang paling murni dari silikon ada pada bagian atas sedangkan
bagian yang paling tidak murni berada pada bagian bawah. Bagian yang murni dan
tidak murni dapat dipisahkan dengan cara pemotongan.
Apa saja kegunaan/fungsi dari silicon:
A.
Bagi Manusia
1.
Segi
Industri
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, dan lain sebaginya. Silika sebagai pasir merupakan bahan
utama gelas. Gelas dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk dan digunakan
sebagai wadah, jendela, insulator, dan aplikasi-aplikasi lainnya. Silika ada
dalam abu hasil pembakaran tanaman dan tulang belulang manusia. Silikon
tetraklorida dapat digunakan sebagai gelas iridize.
Penggunaan penting dari silikon
adalah dalam pembuatan transistor, chips, komputer dan sel surya. Untuk tujuan
itu diperlukan silikon ultra murni. Silikon juga digunakan dalam berbagai jenis
alise dengan besi (baja). Sedangkan senyawa silikon digunakan dalam industri.
Silica dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin dan semen.
2.
Kesehatan
(Pencegah Osteoporosis)
Kecepatan pergantian tulang sangatlah penting. Jika keluar dari keseimbangannya
maka akan menghasilkan kehilangan massa tulang dan osteoporosis. Banyak
peneliti saat ini mengacu kepada kecepatan pergantian tulang pasien wanita
sebagai indikator dari osteoporosis. Walaupun suplementasi silicon tidaklah
mengurangi kehilangan massa tulang secara berarti, namun dapat dipertimbangkan
untuk menggunakan suplementasi silicon bersamaan dengan terapi sulih hormon
untuk mencegah osteoporosis.
Silicon juga terkonsentrasi di dalam
jaringan penghubung pembuluh darah, tulang rawan, rambut dan kulit. Oleh karena
itu, para peneliti percaya bahwa silicon memainkan peran penting didalam jalinan
struktur dinding pembuluh darah dan tulang. Atherosclerosis (Penyumbatan dan
pengerasan arteri yang disebabkan oleh plak kolesterol dan pertumbuhan jaringan
arteri yang abnormal) secara signifikan menurunkan tingkat silicon didalam
dinding arteri. Tingkat silicon berkurang persis sebelum plak terbentuk, dimana
hal ini menunjukkan bahwa defisiensi silicon tidak bisa dipisahkan dari
kelemahan dinding pembuluh darah.
Ada begitu banyak faktor, termasuk
nutrisi, hormon, olah raga, merokok, minum alkohol dan genetik yang berperan
didalam penyakit osteoporosis dan penyakit cardiovaskular pada manusia.
Pencegahan terhadap penyakit-penyakit kronis ini membutuhkan nutrisi, termasuk
silicon. Daftar makanan dan nutrisi yang direkomendasikan bagi penderita
osteoporosis secara mencolok menyerupai apa yang direkomendasikan bagi
penderita penyakit cardiovaskular.
B.
Bagi Tumbuhan
Unsur bermanfaat merupakan unsur
yang berguna bagi pertumbuhan tanaman tetapi tidak memenuhi kaidah unsur hara
esensial karena jika unsur ini tidak ada, Silikon (Si) merupakan unsur kedua
terbanyak setelah oksigen (O) dalam kerak bumi dan Si juga berada dalam jumlah
yang banyak pada setiap tanah. Beberapa kajian menjelaskan bahwa Si memiliki
beberapa peran penting terhadap tanaman tertentu seperti padi (Oryza sativa),
jagung (Zea mays), dan tebu (Saccharum officinarum). Tebu merupakan salah satu
monokotil akumulator Si yaitu tanaman yang serapan Si-nya melebihi serapannya
terhadap air. Selama pertumbuhan (1 tahun), tebu menyerap Si sekitar 500-700 kg
per ha lebih tinggi dibanding unsur-unsur lainnya.
C.
Bagi Hewan
Percobaan laboraturium pada anak
ayam dan anak tikus menunjukkan bahwa silikon sangatlah penting bagi
pertumbuhan kerangka tubuh yang normal. Tulang adalah sebuah materi yang
fleksibel yang terbuat dari kristal apatite (Mineral Kalsium-Fosfor). Substansi
ini juga meningkatkan mineralisasi tulang dan deposit kalsium di dalam tulang,
yang berarti tulang akan bertumbuh dengan cepat dan kuat.
Bagaimana reaksi dan senyawa yang terbentuk dari silikon
Senyawa silikat dan silikon adalah
silana (SiH4), asam salisik (H4SiO4), silikon
karbida (SiC), silikon dioksida (SiO2), silikon tetraklorida(SiCl4),
silikon tetrafluorida (SiF4), dan tetraklora silana(HSiCl3).
Keramik yang sudah biasa ditemui yaitu, aluminium oksida (alumina,Al2O3),
silikon dioksida (atau silika, SiO2), silikon karbida(SiC), silikon
nitrida (SiN3) dan, sebagai tambahan, yang biasa disebut sebagai
”keramik tradisional” – yang tersusun atas mineral dari tanah, yaitu
porselen,semen dan gelas.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)
Silikon sangat cenderung bersenyawa
dengan Oksigen membentuk ikatan yang kuat dan stabil. Kenyataannya, senyawa
silikon di alam berupa oksida dalam berbagai mineral. Silikon adalah unsur
elektronegatif, tetapi tidak dapat membentuk ikatan (ikatan rangkap) baik
sesamanya maupun dengan atom Oksigen. Akibatnya, satu atom Silikon harus
berikatan tunggal dengan empat atom Oksigen. Satu atom Oksigen harus menerima
dua elektron untuk berpasangan, satu dengan Silikon dan satu lagi dengan yang
lain misalnya H, atau menerima elektron bebas sehingga membantuk ion negatif.
Asam ortosilikat tidak dapat
diisolasi, sehingga oksida silikat yang stabil dalam bentuk ion negatif
(anion). Struktur ion ortosilikat (Si) adalah tetrahedral. Dua ortosilikat
dapat bergabung mengeluarkan satu molekul air menjadi pirosilikat.
Penggabungan itu dapat berlanjut
membentuk rantai panjang dengan rumus (Si)n. penggabungan dapat pula
berbentuk lingkaran enam dengan rumus Si6, berbentuk rantai rangkap
dengan rumus (Si4)n, dan berupa bidang yang tiap sudutnya
berumus Si2.
Dari berbagai jenis ion itu
ditemukan bermacam-macam jenis silikat, seperti:
A.
Gem zircom mengandung kristal ZnSiO4
B.
Diaposit mengandung CaMg(SiO3)2
C.
Benzil, yaitu Be3Al2(Si16O8)
D.
Asbeston, yaitu mengandung {Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2}n
E.
Albit, yaituNaAlSi3O8
F.
Kaca, mika, dan semen adalah
bahan-bahan campuran yang dibuat dari senyawa-senyawa silikon seperti diatas,
tetapi tidak dapat dituliskan rumusnya satu per satu.
Secara umum persenyawaan silikon itu
adalah:
A.
Silikon membentuk senyawa biner yang
disebut dengan silisida dengan banyak elemen logam yang nantinya menghasilkan
senyawa dengan sifat yang beragam, misalnya magnesium silisida, Mg2Si yang
sangat reaktif sampai senyawa tahan panas seperti molibdenum disilisida, MoSi2.
B.
Silikon karbida, SiC (karborundum)
adalah padatan keras, tahan panas.
C.
Silana, SiH4, adalah gas firoforik
dengan struktur tetrahedral mirip dengan metana, CH4. Senyawa murninya sendiri
tidak bereaksi dengan air ataupun asam lemah, tapi jika bereaksi dengan alkali
maka langsung akan terjadi hidrolisis. Ada kelompok silikon hidrida terkatenasi
yang membentuk senyawa yang homolog, SinH2n+2 dengan n berkisar 2–8. Semua
senyawa ini mudah terhidrolisis dan tidak stabil, terutama pada senyawa suku
tinggi.
D.
Disilena, senyawa yang berisi ikatan
rangkap dua silikon-silikon (mirip alkena) dan secara umum sangat reaktif,
memerlukan gugus subtituen yang besar untuk menstabilkannya. Disilena, senyawa
dengan silikon-silikon rangkap tiga pertama kali didapatkan tahun 2004, meski
senyawanya berbentuk non-linear, ikatannya tidak sama dengan alkuna.
E.
Tetrahalida, SiX4, adalah senyawa
yang dapat dibentuk dengan semua halogen. Silikon tetraklorida, misalnya, dapat
bereaksi dengan air, tak sama dengan homolognya, karbon tetraklorida 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(SiF2)n.
F.
Silikon doksida 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. Silika
dapat larut dalam air pada suhu tinggi untuk membentuk senyawa asam
monosilikat, Si(OH)4.
Silikon dioksida tidak larut dalam air dan tidak bereaksi
dengan air. Tetapi oksida ini memiliki sifat-sifat asam karena bereaksi dengan
basa pekat.
SiO2(s) +
2 NaOH(aq) Na2SiO3(aq) + H2O(l)
Silikon terbakar langsung menjadi silikon dioksid, SiO2 atau
bereaksi dengan FeO menghasilkan produk yang sama:
Si + O2 →
SiO2
2FeO + Si →
2Fe + SiO2
G.
Dengan kondisi yang sesuai, asam
monosilikat dapat terpolimer untuk membentuk asam silikat yang lebih kompleks,
muali dari senyawa kondensasi paling sederhana, asam disilikat sampai struktur
kompleks yang menjadi basis banyak mineral silikat yang disebut asam
polisilikat.
III.
Sumber dari Silikon
Silikon tertutama terdapat dalam makanan nabati terutama biji-bijian dan
serealia utuh. Bir mengandung silikon dalam konsentrasi tinggi.
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 dipersiapkan secara komersil
dengan memanaskan silika dan karbon di dalam tungku pemanas 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 float zone.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Almatsier, Sunita.
2009. Prinsip Dasar Ilmu Gizi.
Jakarta : PT. SUN.
2. Aloysius
Hadyana Pudjaatmaka Ph. D. 1984. Ilmu Kimia untuk Universitas, Jilid 1. Jakarta:PT
Glora Aksara pratama.
3. James E.Brady.
1986. Kimia Universitas Asas dan Sruktur, Jilid 2. Ciputat-Tanggrang.
4. Jons Berzelius. 1823. Kimia Universitas, Fakta Singkat
Silikon.
5. A.K. Makarim, E. Suhartatik dan A. Kartohardjono.
Silikon: Hara Penting pada Sistem
Produksi Padi. Iptek Tanaman Pangan Vol. 2 No. 2 – 2007.
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
0 comments:
Post a Comment