Analisis Kadar Silika pada Air Umpan Ketel dan Air Boiler dengan Metode Comparasi di PKS Adolina

(1)

ABSTRAK

Telah dilakukan penentuan Silika dalam air umpan ketel dan air boiler di PKS Adolina. Sampel diambil secara sembarangan untuk air umpan ketel sampel diambil dari tangki yang telah dipanasi sedangkan sampel air boiler diambil dari drum pipa pemanas pada boiler.

Kandungan silika didalam sampel dilakukan secara comparasi dengan pereaksi amonium molibdat, HCL 1: 1, dan ssam oksalat.

(2)

ABSTRACT

ANALISATION VALUE OF SILICA IN BOILER WATER AND CATTLE WATER WITH COMPERASION METHOD IN PKS ADOLINA

Have been done determination of silica in boiler water and cattle water in PKS Adolina. The sample is taken randomly from the boiler.

The value of silica in the sample comperasioly with Amoniun Molibdat, HCL 1 : 1 and oxalat acid.

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Silika merupakan senyawa yang tidak larut dalam air. Silika dapat

menimbulkan kerak silika didalam boiler apabila konsenterasinya berlebihan, dan

kerak ini akan menghambat perpindahan panas pada boiler karena sifatnya yang

isolator. Sifat silika cukup unik. Umumnya silika digunakan untuk proses coating

atau pelapisan pada substrat-substrat material tertentu. Sifat silika pada permukaan

logam adalah daya adhesi yang kuat, properti penahan yang baik sehingga

memungkinkan untuk menahan difusi uap air, ion-ion maupun oksigen ke permukaan

logam sehingga dapat melindungi logam dari korosi. Selain itu silika juga memiliki

ketahanan terhadap suhu dan zat–zat kimia yang cukup stabil. Salah satu sifat silika

yang saat ini terus dikembangkan adalah sifat hidrofobik.

Air umpan ketel adalah air dari anion exchanger dalam tangki umpan yang

telah dipanasi untuk menghilangkan gas terlarut.

Air boiler adalah air dalam drum dan pipa – pipa pemanas pada boiler yang

sedang dipakai untuk proses pengadaan uap.

Perlu dianalisa silika pada air umpan dan air ketel agar tidak menimbulkan

kerak didalam boiler dan menghambat perpindahan panas pada boiler karena silika

yang bersifat isolator dan menutupi permukaan pipa api, lorong api dan ruang nyala

yang kemudian dapat mengakibatkan terjadinya over heating.

Cara analisa silika ini dapat ditentukan dengan cara perbandingan warna

(4)

1:1, Larutan Ammonium Molybdat 10% dan Larutan Asam Oxalat 10%. (SPO PTPN

IV Medan)

1.2.Permasalahan

Pada PKS Adolina air yang digunakan sebagai pengisi boiler berasal dari air alam

(sungai) yang telah dilunakkan, namun air tersebut belum dapat dikatakan memenuhi

standart apabila langsung digunakan untuk keperluan industri, karena masih

terdapatnya pengotor-pengotor lain di dalam air yang dapat menyebabkan kerak,

seperti silika. Kandungan silika dalam air umpan boiler semestinya nol ppm,

sedangkan kandungan silika dalam air Ketel tersebut juga harus nol ppm. Pada

kenyataannya di lapangan, pengolahan air umpan yang kurang baik tidak mampu

menurunkan kandungan silika sampai nol ppm sehingga menyebabkan terbentuknya

lumpur atau kerak dalam Boiler yang menutupi permukaan pipa api, lorong api dan

ruang nyala yang kemudian dapat mengakibatkan terjadinya over heating.

1.3. Batasan Masalah

Parameter untuk penentuan kualitas air cukup banyak. Dalam hal ini penulis

membatasi ruang lingkup permasalahn pada analisis kadar silika pada air boiler,

sedangkan penentuan kualitas air dengan senyawa – senyawa yang lain tidak

dibahas.

1.4. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan ilmiah ini adalah untuk mempelajari analisa kadar

silika pada air umpan ketel dan air boiler dengan metode comperasi sehingga dapat

diketahui kualitas air yang digunakan tersebut apakah sudah memenuhi standard

(5)

1.5. Manfaat

Adapun manfaat dari penulisan karya ilmiah ini adalah untuk memberikan informasi

tentang kandungan silika dari pada air umpan ketel dan air boiler yang digunakan

pada PKS Adolina sehingga dapat digunakan sebagai acuan dalam usaha

(6)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Silikat

Jenis – jenis silikat yanga dapat terjadi di alam dapat dikatagorikan hampir

tak terhingga jumlahnya, tetapi bisa dikelompokkan menjadi empat kelompok umum

tergantung pada apakah kompleks silikat itu berhingga (finite) atau apakah kompleks

silikat itu membentuk rantai tak berhingga, lembaran, atau struktur kerangka tiga

dimensi. Dalam semua kelompok itu silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen

secara tetrahedral. Dengan demikian, keempat kelompok tersebut merupakan akibat

dari cara – cara yang berbeda yang bisa menghubungkan tetrahedron SiO4 satu dengan yang lain. Kompleks SinOm bermuatan negatif yang dihasilkan kemudian terikat bersama – sama dalam kristal oleh kation – kation logam. Adanya jenis – jenis

silikat yang amat banyak itu terutama disebabkan oleh pengganti kedudukan silikon

didalam tetrahedron SiO4 sering digantikan oleh aluminium A gar kesetimbangan muatan bisa tetap dipertahankan diperlukan tambahan kation lain atau substitusi

sebuah kation dengan muatan positif yang lebih tinggi. (Susetyo,W., 1987)

- Jika larutan pekat senyawa silikat direaksikan dengan asam anorganik, akan terjadi

endapan putih berupa selai. Dari larutan pekat senyawa silikat akan terjadi asam

silikat polimer dengan penambahan asam mineral:

- Jika campuran senyawa silikat, kalsium fluorida dan asam sulfat pekat dipanaskan

dalam cawan tambal, akan membentuk gas yang dengan air akan terurai menjadi

endapan putih.

Dengan memanaskan senyawa silikat dengan kalsium fluorida dan asam

(7)

silisium tetra fluorida. Silisium tetrafluorida oleh air akan dihidrolisis menjadi asam

silikat dan hidrogen fluorida.

H2SiO42- + 2CaF2 + 2H2SO4 + 2H+ SiF4 + 2CaSO4 + 4H2O SiF4 + 3H2O H2SiO3 putih + 2H2F2 (Roth.H.J., 1987)

2.2. Air

2.2.1. Syarat – syarat air umpan ketel

a. Tabel syarat umum air umpan ketel

Parameter Standard Satuan

Ph 10.5 – 11.5

TDS max 100 Mho

Silica max5 Ppm

Hardness Trace Ppm

Total Alkali 500 – 800 Ppm

Sulfit 30 – 80 Ppm

Adapun jenis pengotor atau impurities yang terdapat dalam air dapat berupa padatan

tersuspensi (lumpur), padatan yang tidak larut (pasir, sampah), gas-gas terlarut (O2, CO2, H2S), mikroorganisme (bakteri, ganggang) dan garam-garam yang terionisasi.

Pada dasarnya proses water treatment untuk kepeluan pabrik kelapa sawit dapat

dipisahkan menjadi external treatment dan internal treatment. External treatment

terdiri dari proses penjernihan, proses penyaringan dan proses demineralisasi.

Sedangkan proses internal treatment terdiri dari aerasi dan penambahan bahan-bahan

kimia lainnya.

Proses pengolahan di mulai dari pemompaan air bahan baku dari sungai yang

(8)

diinjeksikan bahan kimia berupa alum dan soda ash oleh chemical dosing pump.

Bahan chemical tersebut akan mempercepat terjadinya pengendapan dan juga untuk

mendapatkan pH air yang sesuai. Dalam kolam sedimen maupun dalam clarifier tank

terjadi pemisahan secara gravitasi, partikel-partikel besar, lumpur, pasir akan

mengendap di dasar kolam, tangki. Sedangkan air yang berada pada bagian atas

dialirkan secara secara overflow ke kolam clarifier. Dalam clarifier tank terjadi

pengendapan partikel-partikel yang lebih halus dan lolos dari proses pertama.

Air yang telah dilakukan pengendapan di clarifier pond dipompakan ke sand filter

menuju tower filtered water tank. Melalui sand filter kotoran halus akan tersaring,

sehingga air yang keluar sudah memenuhi standar air minum dan digunakan juga

sebagai air proses pengolahan seperti clarifikasi, cleaning, dan boiler. Namun untuk

boiler akan dilakukan pengolahan lebih lanjut

pengisian boiler.

2.2.2. Cara pengolahan air EKSTERNAL TREATMENT

Eksternal treatment adalah proses menghilangkan kesadahan dan partikel-partikel

asing dalam air. Pengedalian mutu air tergantung pada pada tujuan penggunaan air.

Umumnya air diproses untuk keperluan dengan persyaratan tertentu:

• Air Pengolahan, yang memerlukan air yang bebas dari logam-logam

katalisator perusak minyak sawit, dan senyawa-senyawa yang dapat

menurunkan mutu minyak sawit seperti suspensi kolloid.

• Umpan Boiler, yang melerukan mutu khusus yakni bebas dari logam alkali

tanah yang dapat menyebabkan pembetukan kerak pada boiler. Maka perlu

(9)

dari logam oksidator penyebab korosi dan bebas dari lumpur yang dapat

merangsang pembentukan kerak serta dapat mengurangi perpindahan panas.

• Air Rumah Tangga, yang memerlukan kesadahan yang rendah, warna yang

benin dan bebas dari bau, dan harus memenuhi persyaratan air minum.

RAW WATER PUMP

Raw water pump berfungsi untuk memompakan air bahan baku yang akan dilakukan

pengolahan.

SEDIMENTATION POND DAN CLARIFIER TANK

Kolam sedimentasi atau clarifier tank berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel

berat seperti pasir, tanah dan lumpur dari air baku. Prinsip kerja dari sedimentation

pond ialah pengendapan secara alami (gravitasi), dengan demikian proses pemisahan

ini sangat tergantung dari retention time selama berada di dalam kolam. Air jenih

dialirkan secara overflow ke clarifier pond.

(10)

CLARIFIER POND

Clarifier tank berfungsi untuk melakukan pengendapan partikel halus yang tidak

dapat diendapkan pada bak sedimentasi. Kolam ini bekerja memisahkan partikel

berat dengan prinsip sentrifugal. Dengan adanya gaya sentrifugal tersebut partikel

dengan berat jenis yang lebih berat akan bergerak mengendap didasar tangki

sedangkan yang lebih ringan akan bergerak ke permukaan, yang kemudian ditangkap

secara overflow untuk dialirkan pada proses selanjutnya.

PRESSURE SAND FILTER

Filtrasi adalah suatu proses untuk menghilangkan zat–zat yang tidak larut di dalam

air secara mekanis. Air mengalir ke bagian bawah grafity filter melalui media

penyaring mengandung lapisan pasir silika, partikel-partikel besar akan tertinggal

dan melekat dipermukaan media, sedangkan air jernih berkumpul di bagian bawah

dan mengalir menuju tower.

Zat–zat padat yang tidak terlarut bila telah banyak akan menghambat proses

penyaringan sehingga perlu dicuci, proses pencucian disebut “Back Wash“. Back

Wash dilakukan bila perbedaan tekanan in dan out filter telah kurang dari 0.5

kg/cm2 dengan memakai air jernih dialirkan dari bawah menuju ke atas sehingga kotoran terbuang keluar.

(11)

FILTERED WATER TOWER TANK

Filtered water tower tank berfungsi sebagai tempat penampungan sementara air yang

telah dilakukan penyaringan untuk kemudian dialirkan ke masing-masing keperluan.

Filtered water tank dibuat dengan ketinggian, yang memadai untuk menjangkau ke

semua lokasi yang menggunakan air dari filtered water tank tersebut.

DEMINERALIZING PROCESS

Proses demineralisasi merupakan proses pertukaran kation dan anion yang banyak

digunakan pada sumber air yang tidak memenuhi baku mutu air industri.

Demineraliser terdiri dari dua yaitu:

Cation Exchanger

Unit ini mengandung asam kuat dan asam lemah yang terikat dengan resin sebagai

bahan dasar. Adapun resin yang digunakan adalah asam sulfat (H2SO4). Fungsi penukar kation ialah:

• Menghilangkan/mengurangi kesadahan dan magnesium dalam air.

• Menghilangkan/mengurangi alkalinitas dari garam-garam dekali (carbonate,

bicarbonate dan hydroksida).

• Menghilangkan/mengurangi zat-zat padatan yang terlarut (disolved solid).

Anion Exchanger

(12)

INTERNAL WATER TREATMENT

Internal treatment bertujuan untuk melakukan pengolahan lebih lanjut dari hasil

eksternal treatment, sebagai metoda perlindungan boiler dalam proses pembentukan

uap. Seluruh perlakuan diarahkan untuk menghindari pembentukan kerak, korosi,

dan carryover. Bahan kimia yang digunakan adalah:

• Catalized Sulfid yang berfungsi untuk mengikat oksigen dan gas-gas lain

yang masih terikut dalam air boiler serta mencegah terjadinya korosi pada

permukaan logam, khususnya pada bagian dalam pipa-pipa dan drum boiler.

• Adjunct HL yang difungsikan sebagai pengontrol total alkali dan pH air

boiler.

• Advantage yang berfungsi untuk melindungi permukaan bagian dalam

pipa-pipa dan drum dengan membentuk lapisan film, sehingga terhidar dari korosi

dan deposit. Selain itu juga berfungsi untuk melarutkan lapisan kerak yang

sudah terbentuk pada permukaan dalam pipa dan drum seperti silica.

2.2.3 . Air Boiler

Ketel uap ( Boiler )yang dipakai di pabrik-pabrik pengolahan makanan

minuman, pabrik minyak makan, pabrik ban, rumah sakit dan hotel di Indonesia pada

umumnya jenis Ketel Uap Pipa Api (Fire tube boiler ) yang berkapasitas antara 1000

sampai 5000 Kg Uap per jam dan bertekanan kerja sekitar 10 Kg/cm2, antara lain

Boiler merk ; Mechmar, Maxiterm, Chen-chen, Achenbach dll. Boiler tersebut pada

saat ini harganya demikian mahal sehingga jika perawatan atau pemeliharannya

kurang optimal maka akan dapat mengakibakan kerugian yang tidak perlu bagi

(13)

rusak berat adalah adanya kandungan silika yang berlebihan dalam air pengisi Ketel

Uap ( Feed water boiler ). (Sumaryanto., 1984)

Boiller adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk

menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik

lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi.

Sistem kerjanya yaitu air diubah menjadi uap. Panas disalurkan ke air dalam boiler,

dan uap yang dihasilkan terus – menerus. Feed water boiler dikirim ke boiler untuk

menggantikan uap yang hilang. Saat uap meninggalkan air boiler, partikel padat yang

terlarut semula dalam feed water boiler tertinggal.

Partikel padat yang tertinggal menjadi makin terkonsentrasi, dan pada saatnya

mencapai suatu level dimana konsentrasi lebih lanjut akan menyebabkan kerak atau

endapan untuk membentuk pada logam boiler.

a. Tabel syarat umum air boiler

Parameter Satuan Pengendalian Batas

Ph Unit 10.5 – 11.5

Conductivity µmhos/cm 5000, max

TDS Ppm 3500, max

P – Alkalinity Ppm

-M – Alkalinity Ppm 800, max

O – Alkalinity Ppm 2.5 x SiO2, min

T. Hardness Ppm

-Silica Ppm 150, max

(14)

Phosphat residual Ppm 20 – 50

Sulfite residual Ppm 20 – 50

pH condensate Unit 8.0 – 9.0

Boiler adalah suatu bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air

sampai terbentuk air panas atau steam. Air adalah salah satu media penghantar panas

yang paling murah. Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut

air umpan.

Ada dua sumber air umpan yaitu: (1) Kondensat atau steam yang mengembun

yang kembali dari proses dan (2) Air make-up (air baku yang sudah diolah) yang

harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses.

Dalam penggunaan air yang dipanaskan di dalam bejana tertutup ini, tentu resiko

terjadinya “scaling” selalu ada, biasanya berupa kerak silika dan kalsium-karbonat.

Resiko tersebut dapat diperkecil dengan menggunakan “silica inhibitor”, namun

peluang terjadinya penimbunan kerak tetap selalu ada. Oleh karena itu dibutuhkan

perhatian khusus dari operator, setidaknya melalui “blow-down” secara berkala.

Dalam hal boiler sudah mengalami pengerakan oleh silika, tentu dibutuhkan

perlakuan fisika dan kimia. Disinilah dibutuhkan produk yang benar-benar

berkualitas dan tepat.

Adalah produk CR 7550 Silica Inhibitor yang efektif digunakan untuk tugas tersebut.

Produk ini berfungsi sebagai pencegah pembentukan kerak Silika dan magnesium

silikat, bekerja dengan cara mendispersi koloid silika dan dengan mencegah

pembentukan kerak magnesium silikat pada permukaan perpindahan panas (Boiler,

(15)

Ada beberapa keuntungan dari produk ini, yang paling utama adalah menjaga

permukaan logam tetap bersih sehingga perpindahan panas lebih optimal dan

meningkatkan kinerja organic corrosion inhibitor; Mempunyai kestabilan panas &

struktur polymer yang baik; Dapat diformulasikan dengan berbagai rentang pH tanpa

perubahan stuktur kimia; Stabilitas yang sangat baik di hadapan chlorine; Tidak

mengandung fosfor, sehingga aman terhadap lingkungan.

2.2.4. Hal yang menyebabkan Ketidak sesuaian kriteria air umpan boiler

1. Korosi

Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, dimana logam berubah menjadi

bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan

logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia

Penyebab korosi Boiller:

– Oksigen Terlarut

– Alkalinity ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )

– Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )

– Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )

Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler

sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.

2. Kerak

Pengerakan pada sistem boiler :

(16)

– Kejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut ( TDS ) mengakibatkan tegangan

permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah

– Kerak boiler yang lazim : CaCO3, Ca3 (PO4)2, Mg(OH)2, MgSiO3, SiO2, Fe2(CO3)3, FePO4

3. Endapan

Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari:

– Oksida besi sebagai produk korosi

– Materi organic ( kotoran – bio, minyak dan getah ), Boiler bersifat alkalinity jika

terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan.

– Partikel padat tersuspensi dari feedwater ( tanah endapan dan pasir )

Dari peristiwa – peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa

superheater, menyebabkan peristiwa overheating dan pecahnya pipa, terbentuknya

deposit pada sirip turbin, menyebabkan turunnya effisiensi.

2.3. Silika

SiO2 murni terdapat dalam dua bentuk, kuarsa dan kristobalit. Si selalu terikat secara tetrahedralk kepada empat atom oksigen namun ikatan – ikatannya

mempunyai sifat cukup ionik. Dalam kristobalit, atom – atom silikon ditempatkan

seperti halnya atom – atom karbon dalam intan, dengan atom –atom oksigen berada

di tengah dari setiap pasangan. Dalam kuarsa, terdapat heliks, sehingga terjadi kristal

enansiomorf, dan hal ini dapat dengan mudah dikenali dan dipisahkan secara

(17)

Kuarsa dan kristobalit dapat saling dipertukarkan bila dipanaskan. Proses ini

lambat karena dibutuhkan pemutusan dan pembentukan kembali ikatan – ikatan dan

energi pengaktifannya tinggi. Walaupun demikian, kecepatan perubahan amat sangat

dipengaruhi oleh adanya pengotor, atau oleh kehadiran oksida – oksida lougam

alkali.

Pendinginan lambat dari lelehan SiO2 atau pemanasan bentuk padatan pada suhu yang lebih sangat memberikan bahan amorf yang nampak seperti gelas dan

benar – benar gelas dalam arti umum, yaitu, suatu bahan yang tidak mempunyai

order berabah – panjang, tapi merupakan suatu deretan cincin polimer, lembaran –

lembaran atau satuan – satuan tiga dimensi yang tak teratur.

Silika relatif tidak reaktif terhadap Cl2, H2, asam – asam dan sebagian besar logam pada 25o atau walaupun pada suhu yang agak tinggi, tapi dapat diserang oleh F2, HF aqua, hidroksida alkali, dan leburan karbonat – karbonat. (Cotton.F.A., 2009).

Susunan utama silica terdiri dari SiO2, dimana atom silicon yang dijembatani oleh atom – atom oksigen. Setiap atom silicon yang berada ditengah sebuah bentuk

tetrahedron. Dipermukaan walau bagaimanapun tertinggal 1 potensi yang secara

normal dibutuhkan oleh golongan OH, yang disebut juga dengan golongan silanol

(silica dan alcohol). Golongan silanol beberapa pariasi yang mana diketahui adalah

sangat polar dan sedikit lebih reaktif, yang bertindak sebagai asam, mereka dapat

dihilangkan dengan pemanasan kira – kira 700oC untuk membentuk Si – O – Si, golongan siloxane. Produk ini tidak bertahan lama digunakan untuk kromatografi.

Pengeringan silica, seperti reaksi derifatisasi terlebih dahulu yang harus dipanaskan

(18)

Pori – pori silica adalah sebuah bahan mekanik yang luar biasa dan sifat khas

kimia. Jumlah bagian yang luas dari bahan, pada kenyataannya terdiri dari 50 – 70%

dari volume, terdiri dari pori – pori. Tulang material diantara pori – pori hanya

memiliki ketebalan 1 nm. (Heftmann,E. 1992.)

2.3.1. Jenis – jenis silika Gel

a. Silika Gel G

Silika gel adalah silika gel yang mengandung 13% kalsium sulfat sebagai zat

perekat. Jenis silika gel ini biasanya mengandung ion logam, terutama ion besi.

Kandungan ion besi ini dapat dihilangkan dengan mengembangkan olat TLC silika

gel G dengan sistem pelarut metanol : asam asam HCL pekat 9 : 1. Ion besi akan

bergerak bersama zat pelarut sampai ke ujung plat.Untuk selanjutnya plat tersebut

dikeringkan dan diaktifkan kembali.

b. Silika gel H

perbedaan silika gel G dan silika gel H ialah, bahwa silika gel H tidak

mengandung perekat kalsium sulfat . Silika gel H dipakai untuk memisahkan yang

bersifat spesifik, terutama lipida netral . Dengan menggunakan silika gel ini dapat

dipisahkan berbagai digliserida, seperti 1,2 digliserida dari 1,3 digliserida. Begitu

juga Fosfatidil gliserol dari polifliserida fosfat.

c. Silka gel PF

Jenis silika gel ini diketemukan belakangan, yang dibuat sedemikian rupa

sehingga senyawa – senyawa organik yang terikat pada plat ini dapat mengadakan

fluoresensi. Oleh karena itu visualisasinya dapat dikerjakan dengan menempatkan

plat yang telah dikembangkan di dalam ruangan gelap atau dengan sinar ultra violet

(19)

Dalam penggunaan silika gel sebagai adsorben TLC untuk senyawa –

senyawa yang netral, plat TLCnya perlu mengalami aktivasi terlebih dahulu.

Senyawa organik yang bersifat basa dipisahkan dengan pelarut yang mengandung

ammonium hidroksida atau dietilamin. Sebaliknya untuk senyawa – senyawa yang

asam digunakan zat pelarut yang mengandung asam cuka. Bila sistem pelarut untuk

pengembangan mengandung air, maka plat TLCnya tidak perlu mengalami aktivasi.

(Adnan.M., 1987 )

2.3.2. Struktur Silika

Struktur tetrahedral unit silika (SiO4), blok bangunan dasar dari kaca paling ideal.

Struktur amorf dari gelas silika (SiO 2) dalam dua dimensi

Pada sebagian besar silikat, atom Si menunjukkan koordinasi tetrahedral, dengan 4

atom oksigen yang mengelilingi sebuah atom Si pusat. Contoh yang paling umum

adalah dilihat dalam bentuk Kristal kuarsa SiO2 silika. Pada masing – masing bentuk

(20)

oksigen atom) dari tetra hedra SiO4 dibagi dengan orang lain, menghasilkan rumus

kimia bersih: SiO2

Misalnya, dalam sel unit alfa – kuarsa, saham tetra hedron pusat semua 4 dari sudut

atom O nya, 2 wajah – saham tetra hedra berpusat 2 atom O sudut mereka, dan 4

tepi berbagi – berpusat terahedra hanya satu dari mereka O atom dengan tetrahedral

SiO4 lainnya. Hal ini membuat rata – rata bersih 12 dari 24 total simpul bahwa

sebagian dari tetra hedra SiO4 7 yang dianggap sebagai bagian dari sel satuan untuk

silica.

SiO2 memiliki sejumlah bentuk Kristal yang berbeda (polimorf) selain bentuk –

bentuk amorf. Dengan pengecualian stishovite dan silica berserat, semua bentuk

Kristal melibatkan unit SiO4 tetrahedral dihubungkan oleh vektor bersama pada

pengaturan yang berbeda. Silikon – oksigen panjang ikatan bervariasi antara bentuk

Kristal yang berbeda, misalnya dalam α – kuarsa panjang obligasi adalah 161 pm,

sedangkan di α – tridimit itu di 154 – 171 pm jangkauan. Sudut Si – O – Si juga

bervariasi antara nilai rendah 140° α – _{tridimit, sampai 180° pada β}– _{tridimit. Pada α}

– kuarsa sudut Si – O – Si adalah 144°.

Silika berserat memiliki struktur yang serupa dengan SiS2 etrahedra SiO4 tepi –

sharing. Stishovite, bentuk tekanan yang lebih tinggi, sebaliknya memilikirutil

seperti struktur di mana silicon adalah 6 koordinat. Kepadatan stishovite adalah

4,287 g/cm3, yang membandingkan untuk α – kuarsa, yang terpadat dari bentuk –

bentuk tekanan rendah, yang memiliki kerapatan 2,648 g/cm3. Perbedaan densitas

dapat berasal dari peningkatan koordinasi sebagai enam panjang terpendek ikatan Si

– Odalam stishovite (empat panjang ikatan Si – O dari 176 pm dan dua orang 181

(21)

koordinasi meningkatkan iconicity ikatan Si – O. Tapi yang lebih penting adalah

pengamatan bahwa setiap penyimpangan dari standar parameter ini merupakan

perbedaan mikrostruktur atau variasi yang merupakan pendekatan ke vitreous,

amorfatau kaca padat.

Perhatikan bahwa satu – satunya bentuk yang stabil dalam kondisi normal adalah α –

kuarsa dan ini adalah bentuk yang dioksida silicon Kristal biasanya dihadapi. Dalam

kotoran alam di Kristal kuarsa α – dapat menimbulkan warna.

Perhatikan juga bahwa kedua mineral temperature tinggi, kristobalit dan tridimit,

memiliki keduanya kerapatan yang lebih rendah dan indeks bias dari kuarsa. Karena

komposisi identik, yang menyebabkan perbedaan harus dalam jarak meningkat pada

suhu tinggi mineral. Seperti biasa dengan berbagai zat, semakin tinggi suhu semakin

jauh terpisah atom karena energy getaran meningkat. Mineral tekanan tinggi,

seifertite, stishovite, dan coesite, di sisi lain, memiliki kerapatan yang lebih tinggi

dan indeks bias jika dibandingkan dengan kuarsa. Hal inimungkin disebabkan oleh

kompresi kuat dari atom yang harus terjadi selama pembentukan mereka,

menghasilkan struktur yang lebih kental.

Faujasit silica adalah bentuk lain dari silica kristalin. Hal ini diperoleh dengan

dealuminasi dari natrium rendah, ultra – stabil zeolite Y dengan kombinasi asam dan

pemanasan. Produk yang dihasilkan mengandung lebih dari 99% silika, memiliki

kristalinitas yang tinggi dan luas permukaan yang tinggi (lebih dari 800 m2 / g).

Faujasit – silica memiliki stabilitas termal dan asam yang sangat tinggi. Sebagai

contoh, ia mempertahankan tingkat tinggi agar molekul jarak jauh (atau kristalinitas)

(22)

Film tipis silica tumbuh pada wafer silicon melalui metode oksidasi termal bias

sangat bermanfaat dalam mikroelektronik, di mana mereka bertindak sebagai isolator

listrik dengan stabilitas kimia tinggi. Dalam aplikasi listrik, dapat melindungi silikon,

biayatoko, blok saat ini, dan bahkan bertindak sebagai jalur terkontrol untuk

membatasialiran arus.

2.3.3. struktur kristal SiO2

Bentuk Kristal simetri kelompok No ρ g / cm 3

Catatan Struktur

α-kuarsa

(trigonal) hP9, P3 1 21

N

2.648

Rantai heliks membuat kristal tunggal individu

optik aktif; α-kuarsa

bertobat untuk β-kuarsa pada 846 K

β-kuarsa

hP18, P6 2 22, No.180 [15]

2.533

terkait erat dengan α-kuarsa (dengan sudut Si-O-Si dari

155 °) dan optik aktif; β

-kuarsa bertobat untuk β -tridimit pada 1140 K

oS24, C222 1, No.20 [16]

2.265 metastabil bentuk di bawah tekanan normal

β-tridimit

bersegi enam hP12, P6 3 / mmc,

N

terkait erat dengan α

-tridimit; β-tridimit meng_{konversi ke β} -kristobalit pada 2010 K

tP12, P4 1 2 1 2, No 92 [17]

(23)

β-kristobalit

cF104, Fd 3 m,

N

terkait erat dengan α -kristobalit; meleleh pada 1978 K

kubik

cF576, Fd 3 m, No.227 [19]

1.92

dihubungkan oleh prisma heksagonal; 12-beranggota cincin pembukaan pori, struktur faujasite. [10]

kubik (cP *, P4 2 32, No.208) atau tetragonal (P4 2 / nbc) [20]

2.04

Si 5 O 10, Si 6 O 12 cincin; mineral selalu ditemukan dengan hidrokarbon dalam ruang interstisial-a

clathrasil [21]

bersegi empat tP36, P4 1 2 1 2, No 92 [22]

3.011

Si 5 O 10, Si 4 O 14, Si 8 O 16 cincin; disintesis dari kaca silika dan alkali pada 600-900K dan 40-400 MPa

mS46, C2 / c, No.15 [23]

Si 4 O 8 dan Si 6 O 12 cincin

monoklinik mS48, C2 / c, No.15 [24]

2.911 Si 4 O 8 dan 8 SI O 16 cincin; 900 K dan 3-3,5 GPa

Bersegi empat tP6, P4 2 / MNM, 136 [25]

4.287

Salah satu terpadat

(24)

berserat

ortorombik oI12, Ibam, No.72 [26]

1.97

seperti SiS 2 terdiri dari rantai berbagi tepi, meleleh pada ~ 1700 K

ortorombik

op, Pbcn [27] 4.294

Salah satu terpadat

(bersama dengan stishovite) polimorf silika; dihasilkan pada tekanan di atas 40 GPa. [28]

2.3.4. Kegunaan silika

- pembuatan kaca untuk jendela

- pembuatan gelas minum

- pembuatan botol minuman

- untuk proses coating atau pelapisan pada substrat-substrat material tertentu

untuk menahan difusi uap air, ion-ion maupun oksigen ke permukaan logam

sehingga dapat melindungi logam dari korosi

- digunakan sebagai media pelapis pada substrat kaca sehingga kaca bersifat

hidrofobik.

2.3.5. Dampak kesehatan

Kuarsa pasir (silika) sebagai bahan baku utama untuk produksi kaca komersial.

Menghirup debu silika halus dibagi kristal dalam jumlah yang sangat kecil (OSHA

memungkinkan 0,1 mg / m 3)_{dari waktu ke waktu dapat menyebabkan silikosis ,} bronkhitis , atau kanker , karena debu menjadi bersarang di paru-paru dan terus

(25)

tubuh tidak larut selama masa klinis yang relevan dari waktu.) Efek ini dapat

membuat risiko pekerjaan bagi orang yang bekerja dengan sandblasting peralatan,

produk yang mengandung bubuk silika kristal dan sebagainya. Anak-anak, penderita

asma dari setiap usia, penderita alergi, dan orang tua (yang semuanya telah

mengurangi kapasitas paru-paru) dapat dipengaruhi dalam waktu yang jauh lebih

sedikit. Silika amorf, seperti silika diasapi tidak terkait dengan perkembangan

silikosis, tetapi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru ireversibel dalam beberapa

kasus. Hukum membatasi paparan silika terhadap bahaya silikosis menentukan

bahwa mereka hanya peduli dengan silika yang adalah baik kristal dan debu

pembentuk.

Tanaman bahan dengan konten silika tinggi phytolith, tampaknya penting untuk

binatang pemakan rumput, dari mengunyah serangga untuk ungulates. Penelitian

telah menunjukkan bahwa hal itu mempercepat keausan gigi, dan tingkat tinggi silika

pada tanaman sering dimakan oleh herbivora mungkin telah dikembangkan sebagai

mekanisme pertahanan terhadap predasi.

Sebuah studi yang diikuti mata pelajaran selama 15 tahun menemukan bahwa tingkat

yang lebih tinggi dari silika dalam air tampaknya mengurangi risiko demensia . Studi

ini menemukan bahwa dengan peningkatan sebesar 10 miligram per hari dari asupan

silika dalam air minum, risiko demensia turun sebesar 11%.

(26)

Struktur amorf dari gelas silika (SiO 2) dalam dua dimensi. Tidak ada perintah jarak jauh hadir, namun ada pemesanan lokal sehubungan dengan tetrahedral pengaturan oksigen (O) atom sekitar (Si) atom silikon. Perhatikan bahwa atom oksigen terikat pada keempat setiap atom silikon, baik di belakang pesawat dari layar atau di depannya atom-atom ini dihilangkan untuk kejelasan.

Misalnya, dalam sel unit α-kuarsa, tetrahedron sentral saham semua 4 atom sudut

O-nya, 2 berpusat muka tetrahedral pangsa 2 atom O sudut mereka, dan 4 tepi berpusat

pangsa terahedra hanyalah salah satu dari mereka O atom dengan lainnya SiO4 tetrahedra. Hal ini membuat rata-rata bersih 12 dari 24 simpul yang total untuk

sebagian dari 7 SiO4 tetrahedral yang dianggap menjadi bagian dari sel satuan untuk silika ( lihat 3-D your Satuan ).

SiO 2 memiliki beberapa bentuk kristal yang berbeda ( polimorf ) selain bentuk amorf. Dengan pengecualian stishovite silika dan berserat, semua bentuk kristal

tetrahedral SiO melibatkan 4 unit dihubungkan oleh simpul dibagi dalam susunan

yang berbeda. Silikon-oksigen panjang ikatan bervariasi antara bentuk kristal yang

berbeda, misalnya dalam α-kuarsa panjan_{g obligasi adalah 161 pm, sedangkan di α}

-tridimit itu adalah dalam kisaran 154-171 am. Si-O-Si sudut juga bervariasi antara

nilai yang rendah dari 140° α-_{tridimit, hingga 180° β}-_{tridimit. Dalam α}-kuarsa sudut

Si-O-Si adalah 14 °.

Silika berserat memiliki struktur mirip dengan SiSO2 dengan rantai dari tepi berbagai SiO4 tetrahedra. Stishovite, bentuk tekanan yang lebih tinggi, berbeda memiliki rutil seperti struktur mana silikon adalah 6 koordinat. Kepadatan stishovite adalah 4,287 g

(27)

(empat panjang ikatan Si-O dari 176 pm dan dua lainnya dari 181 pm) lebih besar

dari panjang ikatan Si-O (161 pm) pada α-kuarsa. Perubahan koordinasi

meningkatkan ionicity ikatan Si-O. Tapi yang lebih penting adalah pengamatan

bahwa setiap penyimpangan dari parameter-parameter standar merupakan perbedaan

mikrostruktur atau variasi yang mewakili pendekatan ke amorf

Perhatikan bahwa bentuk stabil hanya dalam kondisi normal adalah α-kuarsa dan ini

adalah bentuk yang dioksida silikon kristal biasanya dihadapi. Dalam kotoran alam

di kristal α-kuarsa dapat menimbulkan warna.

padat, vitreous atau

gelas.

Perhatikan juga bahwa kedua mineral suhu tinggi, kristobalit dan tridimit, memiliki

kerapatan yang lebih rendah dan indeks bias dari kuarsa. Karena komposisi identik,

alasan yang menyebabkan perbedaan harus dalam jarak meningkat dalam mineral

suhu tinggi. Seperti yang umum dengan berbagai zat, semakin tinggi suhu semakin

jauh terpisah atom karena energi getaran meningkat.

Mineral tekanan tinggi, seifertite , stishovite , dan coesite , di sisi lain, memiliki

kepadatan yang lebih tinggi dan indeks bias bila dibandingkan dengan kuarsa. Ini

mungkin disebabkan oleh kompresi kuat dari atom yang harus terjadi selama

pembentukan mereka, yang menghasilkan struktur yang lebih kental.

Silika Faujasite adalah bentuk lain dari silika kristal. Hal ini diperoleh dengan

dealuminasi dari zeolit rendah sodium, ultra-stabil Y dengan asam dikombinasikan

dan pemanasan. Produk yang dihasilkan berisi lebih dari silika 99%, memiliki

(28)

mempertahankan tingkat tinggi jarak jauh urutan molekul (atau kristalinitas) bahkan

setelah direbus dalam asam klorida pekat.

Silika cair menunjukkan beberapa karakteristik fisik yang khas yang mirip dengan

yang diamati dalam cairan air

2.3.7. Aplikasi

. suhu ekspansi negatif, kepadatan maksimum (pada

suhu ~ 5000 ° C), dan minimum kapasitas panas kepadatan menurun dari 2,08 g /

cm3 pada 1950 °C sampai 2,03 g / cm3 pada 2200 °C. Ketika molekul silikon monoksida , SiO, terkondensasi dalam sebuah matriks argon didinginkan dengan

helium bersama dengan atom oksigen yang dihasilkan oleh debit microwave ,

molekul SiO2 yang diproduksi memiliki struktur linear. Dimer silikon dioksida, (SiO2)2 telah dibuat dengan mereaksikan O2 dengan dimer monoksida matriks terisolasi silikon, (Si2O2). Dalam dimer silikon dioksida ada dua atom oksigen menjembatani antara atom silikon dengan sudut Si-O-Si dari 94° dan panjang ikatan

164,6 am dan terminal Si-O panjang ikatan adalah 150,2 WIB. Panjang ikatan Si-O

adalah 148,3 am yang membandingkan dengan panjang 161 pm di α-kuarsa. Energi

ikatan diperkirakan mencapai 621,7 kJ / mol

a. Kegunaan silika dalam kosmetik

Silika yang terkandung dalam bedak alas untuk menyerap keringat dan

minyak dari kulit, yang mencegah pantulan sinar oleh keringat/minyak dan membuat

dandanan di kulit lebih tahan lama. Jenis partikel silika yang sferik memperbaiki

kehalusan dan penyebaran bedak alas dan krim.

Penampakan cat kuku yang halus disebabkan oleh partikel silika dalam cat.

Silika berpori digunakan sebagai komponen dalam bedak wangi, yang dapat menjaga

(29)

Silika terkandung dalam deodoran (antiperspirant), yang memberikan

perasaan lembut setelah deodoran digunakan di kulit. Silika juga digunakan dalam

berbagai cara selain yang dijelaskan di atas.

b. Silika dalam multi-fungsional keramik

Silika (SiO2) Adalah multi-fungsional keramik materi yang sedang digunakan dalam berbagai industri meningkatkan permukaan dan sifat mekanik dari berbagai material.

Ini digunakan sebagai pengisi, kinerja aditif, rheological pengubah atau pengolahan

bantuan di banyak produk formulasi, seperti cat & coating, plastik, karet sintetis,

lem, Sealants, atau bahan insulasi. Silika khususnya asap (amorf silikon dioksida)

atau sedang micro silica ditambahkan ke dalam rangka beton untuk meningkatkan

kekuatan beton dan ketahanan. Silika asap juga sedang digunakan dalam bahan tahan

api untuk mengurangi porositas beton dan meningkatkan kekuatan oleh partikel

ditingkatkan pengepakan

2.4. Cara analisa Silika

2.4.1. Peningkatan kadar patchouli alkohol dengan kromatografi cair vakum

40 g silika gel GF 254 dalam beaker glass, dimasukkan ke dalam kolom vakum

sampai tingginya mencapai 5 cm. Kemudian dielusi dengan n-Heksana sampai

homogen. Sebanyak 5 g minyak nilam dipreparasi dengan 10 g silika gel G 60 nach

stahl sampai kering. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam kolom dan dielusi

dengan 150 ml n-Heksana, ditampung menjadi 3 fraksi. Kemudian dielusi kembali

dengan 150 ml eter, 150 ml kloroform, 150 ml etil asetat dan juga ditampung

menjadi 3 fraksi. Selanjutnya masing-masing fraksi dicek dengan kromatografi lapis

(30)

kloroform (80 : 15 : 5). Lalu dianalisis dengan KG-SM sehingga kadar patchouli

alkohol dapat diketahui. Dari proses ini dihasilkan 12 fraksi, masing-masing fraksi

diuji dengan kromatografi lapis tipis (KLT) dengan eluen n-Heksana : etil asetat :

kloroform (80 : 15 : 5) dengan penampak noda vanillin 1% dalam Na2SO4 pekat. Dari hasil KLT dapat disimpulkan bahwa hanya fraksi 4, 5 dan 6 (eter) yang

mengandung patchouli alkohol, karena pada fraksifraksi ini terdapat noda yang

berwarna ross-ungu. Fraksi 5 dan 6 memiliki pola noda yang sama, oleh karena itu

keduanya disatukan. Pada kromatogram 4 (eter), patchouli alkohol muncul pada tR

29,44 menit dengan kadar 52,68%. Tetapi pada kromatogram fraksi gabungan 5 dan

6 (eter), patchouli alkohol muncul pada tR 29,59 menit dengan kadar 75,1%. Pada

fraksi gabungan ini kadar patchouli alkohol lebih tinggi daripada fraksi 4 dan

terdapat komponen-komponen lain (minor) sebesar 25%.

2.4.2.Penentuan Kandungan Silika didalam air boiler secara Spektrofotometri

Alat dan Bahan

Alat – Alat

• Labu takar

• Pipet volume

• Botol aquadest

• Spektrofotometri uv/vis

• Beaker glass

(31)

Bahan

• Sampel air bolier

• Larutan pereduksi amonium molibdat

• Aquadest

• Larutan HCL 1 : 1

• Larutan asam oksalat 0,02 N

• Larutan reagen vanadat molibdat

• Larutan SiO2 standart 107 ppm

Prosedur

• Sebanyak 50 ml sampel air boiler dimasukkan kedalam labu takar 100 ml,

kemudian ditambahkan 1 ml HCL 1 : 1 dan 2 ml amonium molibdat sambil

dikocok lalu didiamkan selama 10 menit

• Kedalam campuran ini ditambahkan 2 ml asam oksalat 0,02 N, kemudian

dikocok dan didiamkan selama 10 menit dan ditambahkan 2 ml reagen

vanadat molibdat dikocok dan didiamkan selama 5 menit

• Absorbansi dari pada larutan ini diukur dengan Spektrofotometer pada λ =

815 nm

(32)

2.4.3. Analisa silica dengan menggunakan Spektrofotometer DR 2800

Peralatan yang diperlukan :

• Spektrofotometer DR 2800

• Beaker Plastik/PolyEthylene 100 mL Cuvet

Reagen (bahan kimia) yang diperlukan :

• Molybdate 3 Reagent

• Citric Acid Reagent Powder Pillow

• Amino Acid F Reagent Powder Pillow

• Air Demin

• Tissue

Langkah Pelaksanaan

. 1. Menyalakan peralatan dengan menekan tombol Power.

2. Menekan tombol STORED PROGRAMS. Memilih program nomer 651 SILICA

LR. Menekan tombol start.

3. Mengisi 2 buah beaker plastic/polyethylene dengan 10 ml sampel.

4. Menambahkan 14 tetes Molybdate 3 Reagent ke masing - masing beaker plastik.

Putar - putar beaker plastik untuk mencampur reagen dengan sampel.

5. Menekan tombol TIMER kemudian OK, maka waktu reaksi akan berjalan

(33)

6. Setelah waktu reaksi habis, tambahkan Citric Acid Reagent Powder Pillow ke

masing - masing beaker plastik. Putar - putar beaker plastik untuk mencampur reagen

dengan sampel.

selama 1 menit.

8. Setelah waktu reaksi habis, tambahkan Amino Acid F Reagent Powder Pillow ke

salah satu beaker glass. Putar - putar beaker plastik/polyehtylene untuk mencampur

reagen dengan sampel. Beaker plastik/polyethylene yang tidak ditambahkan Amino

Acid F Reagent Powder Pillow merupakan blangko.

selama 2 menit. Warna biru akan terlihat jika terdapat kandungan silica di dalam

sampel.

10. Setelah waktu reaksi habis, bersihkan permukaan cuvet yang berisi blangko

dengan kertas tissue kemudian masukkan ke dalam cell holder spektrofotometer.

11. Menekan tombol ZERO, di layar monitor akan tertera 0,00 mg/l SiO2.

12. Membersihkan permukaan cuvet yang berisi sampel dengan kertas tissue

kemudian masukkan ke dalam cell holder spektrofotometer.

13. Menekan tombol READ, di layar monitor akan tertera Hasil analisa silica. Kadar

Silika dinyatakan dalam satuan mg/L SiO2

2.5. Silikon

Silikon adalah unsur elektropositif paling melimpah di kerak Bumi. Ini adalah

(34)

senyawa, meskipun kadang-kadang bivalen, dan itu murni elektropositif dalam

perilaku kimianya. Selain itu, senyawa silikon pentacoordinated dan hexacoordinated

juga dikenal.

Silikon alami mengandung 92,2% dari isotop 28, 4,7% silikon 29 dan 3,1% dari

silikon 30. Selain mereka isotop alam stabil, berbagai isotop buatan radiactive

diketahui. Elemental silikon memiliki sifat fisik metaloid, mirip dengan yang atau

semikonduktor intrinsik dalam bentuk paling murni itu, meskipun intensitas

semiconduction yang sangat meningkat dengan memperkenalkan sejumlah kecil

pengotor. Silicon mirip dengan logam dalam perilaku kimianya.

Seolah elektropositif seperti timah dan jauh lebih positif dari germanium atau

memimpin. Menurut karakter logam, membentuk ion dan senyawa kovalen

tetrapositive berbagai, tampaknya sebagai ion negatif hanya dalam silisida sedikit

dan sebagai unsur positif dari oxyacids atau anion kompleks.

Membentuk berbagai seri hidrida, halida berbagai (banyak yang mengandung

silikon-silikon batas) dan banyak seri senyawa yang mengandung oksigen, yang

(35)

Silikon dioksida di sekitar kita pada setiap tangan. Tanah yang kita berjalan berisi

pasir silikon dioksida. Jendela-jendela yang menghiasi rumah kita dan bangunan

publik yang terbuat dari kaca terdiri dari silikon dioksida

Kimia

Silikon dioksida terbentuk ketika silicon terkena oksigen (atau udara). Lapisan yang

sangat dangkal (sekitar 1 nm atau 10 Å) ksida asli disebut terbentuk dipermukaan

ketika silicon terkena udara dalam kondisi ambient. Suhu yang lebih tinggi dan

lingkungan alternative digunakan untuk menumbuhkan lapisan baik dikendalikan

dioksida silicon pada silikon, misalnya pada suhu antara 600 dan 1200° C, dengan

menggunakan oksidasi kering atau basah disebut dengan O2 atau H2O, masing –

masing. Kedalaman lapisan silicon digantikan oleh dioksida adalah 44% dari ke

dalaman lapisan silicon dioksida yang dihasilkan.

Metode alternative yang untuk deposit lapisan SiO2 termasuk:

• Oksidasi suhu rendah (400 – 450° C) dari silan

(36)

• Dekomposisi tetraetil ortosilikat (TEOS) pada 680 – 730° C

Si(OC2H5) 4 → SiO2 + 2 H2O + 4 C2H4.

• Plasma deposisi

uap kimia ditingkatkan menggunakan TEOS pada sekitar 400 ° C

Si (OC2H5) 4 + 12 O2 → SiO2 + 10 H2O + 8 CO2.

• Polimerisasi tetraetil ortosilikat (TEOS) di bawah 100 ° C

dengan menggunakan asamamino sebagai katalis.

• Silika pyrogenic (kadang disebut silika diasapi atau silika fume), yang

merupakan bentuk partikulat yang sangat halus silikon dioksida, disusun

dengan membakar

menghasilkan sebuah "asap" SiO 2:

SiCl 4 + 2 H 2 + O 2→ SiO 2 + 4 HCl.

• Silika amorf, silika gel, diproduksi oleh pengasaman laruta

untuk menghasilkan endapan gelatin yang kemudian dicuci dan kemudian

dehidrasi untuk menghasilkan silika mikro tidak berwarna.

• Kuarsa menunjukkan kelarutan yang maksimum dalam air pada suhu sekitar

340 ° C. Properti ini digunakan untuk menumbuhkan kristal tunggal kuarsa

dalam proses hidrotermal mana kuarsa alami dilarutkan dalam air superheated

dalam bejana tekanan yang lebih dingin di bagian atas. Kristal 0.5-1 kg dapat

tumbuh selama 1-2 bulan. Kristal ini merupakan sumber dari kuarsa sangat

(37)

• Fluor bereaksi dengan silikon dioksida untuk membentuk SIF 4 dan O 2 sedangkan gas-gas halogen lainnya (Cl 2, Br 2, saya 2) bereaksi jauh lebih mudah.

• Silikon dioksida diserang ole

SiO 2 + 6 HF → H 2 SIF 6 + 2 H 2 O.

• HF digunakan untuk menghapus atau pola dioksida silikon dalam industri

semikonduktor.

• Silikon dioksida larut dalam alkali hidroksida atau menyatu panas

terkonsentrasi:

SiO 2 + 2 NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

• Silikon dioksida bereaksi dengan oksida logam dasar (misalnya

oksida membent

yang rusak berturut-turut). Sebagai contoh reaksi oksida natrium dan SiO 2 dapat menghasilkan natrium ortosilikat, natrium silikat, dan gelas, tergantung

pada proporsi reaktan:

2 Na 2 O + SiO 2→ Na 4 SiO 4;

Na 2 O + SiO 2→ Na 2 SiO 3;

(38)

• Contoh gelas tersebut memiliki makna

komersial misalny

kacamata ini, silika disebut jaringan atau kisi mantan

• Bundel dari

• Dengan silikon pada suhu tinggi gas SiO dihasilkan:

• SiO 2 + Si → 2 SiO (gas).

2.5.1. Ciri – ciri silokon

a. Tabel ciri – ciri silikon

Atom jumlah 14

Atom massa 28,0855 g.mol -1

(39)

Kepadatan 2,33 g.cm -3_{pada 20 ° C}

Titik lebur 1410 ° C

Titik didih 3265 ° C

Vanderwaals radius 0,132 nm

Ionic radius 0,271 (-4) nm; 0,041 (+4)

Isotop 5

Elektronik shell [Ne] 3s 2 3p 2

Energi ionisasi pertama 786,3 kJ.mol -1

Energi ionisasi kedua 1576,5 kJ.mol -1

Energi ionisasi ketiga 3228,3 kJ.mol -1

Energi ionisasi keempat 4354,4 kJ.mol -1

Ditemukan oleh Jons Berzelius pada tahun 1823

Nama IUPAC : Silikon dioksida

Nama lain : Kuarsa, Silika, Silikat oksida, Silikon (IV) oksida

Properties

Rumus molekul : O2Si

Massa molar : 60,08 g mol-1

(40)

Penampilan : Kristal Transparan

Kepadatan : 2,648 g cm-3 ·

Titik lebur : 1600-1725 ° C, K 1873-1998, 2912-3137 °F

Titik didih : 2230 ° C, 2503 K, 4046 ° F

Kelarutan dalam air : 0,079 g L-1

Senyawa kimia silikon dioksida, juga dikenal sebagai silika (dari silex Latin), adalah

oksida silicon dengan rumus kimia SiO2. Telah dikenal sejak jaman dahulu karena

kekerasannya. Silika ini paling sering ditemukan di alam sebagai pasir atau kuarsa,

serta di dinding sel diatom. Silika diproduksi dalam beberapa

bentuk termasuk leburan kuarsa, kristal, silica kesal,

silika koloid, gel silika,dan Aerogel.

(41)

[image:41.595.231.410.121.251.2] [image:41.595.216.422.312.484.2]

2.5.2. Struktur silikon

Gambar silikon murni

[image:41.595.215.422.545.703.2]

Gambar struktur silikon

(42)

Beberapa bentuk kristal yang berbeda dari silikon dioksida terjadi di alam. Kita lihat

setiap bentuk kristal sebagai polimorf dari silikon dioksida. Kata "polimorf" berasal

dari kata Yunani yang berarti "banyak" dan "bentuk."

Kuarsa

Quartz adalah bentuk paling umum dari dioksida silikon kristal. Dalam kuarsa,

silikon dan oksigen atom bersatu untuk membentuk kisi. Unit dasarnya adalah

tetrahedron dimana empat atom oksigen yang melekat secara simetris pada atom

silikon tunggal. Namun, setiap atom oksigen adalah bagian konstituen dari dua

tetrahedral yang berbeda, sehingga semua tetrahedral bergabung bersama untuk

membentuk unit.

Rumus kimia standar untuk kuarsa SiO2, tetapi karena Anda dapat melihat dari hal

tersebut, kuarsa tidak terdiri dari diskrit SiO2 unit. Ini adalah salah satu molekul

besar.

Idealnya, kuarsa harus membentuk rapi yang tampak kristal heksagonal dengan

piramida bersisi enam di dua ujung yang berlawanan. Namun, alam kuarsa pameran

ketidaksempurnaan. Hal ini sebagian karena fakta bahwa ikatan antar atom dalam

kisi kristal adalah pasti melengkung ke tingkat pada suhu kamar. Selain itu,

pertumbuhan kristal yang normal dapat terhalang oleh faktor lingkungan, dan

kotoran dapat mengganggu diri mereka ke dalam komposisi kuarsa. Akibatnya,

kristal kuarsa bergerigi dan tidak teratur. Mereka kadang-kadang terlihat seperti

sebuah patung yang pematung telah meninggalkan setengah jadi.

Ada dua polimorf kuarsa yang berbeda: alfa-kuarsa dan beta-kuarsa. Beta-kuarsa

(43)

membentuk kristal yang lebih baik. Alfa-kuarsa kristal terbaik didinginkan

beta-kuarsa kristal yang berhasil mempertahankan kemiripan bentuk aslinya.

Kristobalit

Kristobalit adalah polimorf dari kuarsa yang terbentuk pada suhu tinggi. Hal ini

ditemukan di Cerro San Cristobal, bukit yang tinggi di negara bagian Hidalgo,

Meksiko.

Kristobalit adalah silika sebuah polimorf yang membentuk pada temperatur yang

sangat tinggi. Untuk alasan ini, sering ditemukan di batu vulkanik.

Seperti kuarsa, kristobalit terdiri dari tetrahedrons dihubungkan bersama untuk

membentuk kisi. Namun, tetrahedrons kristobalit dihubungkan bersama dengan cara

yang berbeda dengan kuarsa. Pada suhu tinggi, kristobalit tetrahedral duduk di

sudut-sudut kubus, tapi pengaturan kubik biasanya hilang karena suhu dingin.

Kristal kristobalit kecil dan sering mikroskopis. Beberapa tampaknya memiliki

bentuk oktahedral, sementara yang lain bola kecil bernama spherulites. Para

spherulites tampaknya kristobalit yang telah kehilangan sebagian dari silika nya.

Tridimit

Dalam tridimit, unit dasar adalah tetrahedron. Ini tetrahedral yang dihubungkan

bersama untuk cincin bentuk. Cincin yang dihubungkan bersama untuk lembar

formulir. Akhirnya, lembaran terikat bersama-sama di sana-sini untuk menyelesaikan

kisi.

Coesite

Coesite berutang nama menjadi Loring Coes, orang yang pertama kali disintesis itu.

(44)

Coesite juga memiliki tetrahedral sebagai unit dasarnya. Namun, dalam coesite, ini

tetrahedral yang terhubung bersama sedemikian rupa sehingga mereka membentuk

cincin kecil, dan cincin resultan yang dihubungkan bersama untuk rantai bentuk.

Karena struktur yang longgar, coesite agak kompresibel.

Coesite membutuhkan tekanan tinggi untuk pembentukannya. Hal ini terjadi dalam

batuan metamorf.

Stishovite

Sergey Stishov disintesis stishovite di laboratorium sebelum ditemukan di alam.

Tekanan luar biasa yang dihasilkan oleh meteor yang cukup besar adalah cukup

untuk memicu pembentukannya. Seperti Coesite, itu pertama kali ditemukan di alam

dalam Kawah Meteor Arizona.

Unit struktural dasar stishovite bukan tetrahedron, tetapi sebuah segi delapan. Kristal

stishovite kecil, dan oktahedra yang kurang terbentuk, tapi mineral jauh lebih sulit

dan lebih padat dibandingkan kuarsa.

2.5.2. Dampak kesehatan silikon