BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi silika
Silika adalah senyawa kimia dengan rumus molekul SiO2 (silicon dioxsida) yang dapat diperoleh dari silika mineral, nabati, dan sintesis Kristal. Silika mineral adalah senyawa yang banyak ditemui dalam bahan tambang/galian yang berupa mineral seperti: pasir kuarsa, granit, dan fledsfar yang mengandung Kristal-kristal silika (SiO2) (Bragmann and Goncalves, 2006).
Silika nabati dapat ditemui pada sekam padi dan tongkol jagung. Silika nabati umumnya digunakan saat ini adalah silika sekam padi. Dalam mendapatkan silika dari sekam padi dapat dilakukan menggunakan metode ekstraksi alkalis dan metode pengabuan. Silika yang diperoleh dari metode ekstraksi alkalis adalah berupa larutan sol dimana silika pada fase larutan adalah fase amorf atau mudah bereaksi. Sedangkan pada metode pengabuan, sekam padi dibakar pada suhu diatas 200°C selama 1 jam untuk mendapatkan arang sekam padi yang berwarna hitam (Haslinawati, 2011).
Selain terbentuk secara alami, silika dengan struktur tridimit dapat
Tabel 2.1 Karakteristik Silika Amorf
Nama lain Silikon Dioksida
Rumus Molekul SiO2
Berat Jenis (g/cm3) 2,6
Bentuk Padat
Daya larut dalam air Tidak larut
Titik cair ( 0C ) 1610
Titik didih ( 0C ) 2230
Kekerasan (Kg/mm2) 650
Kekuatan tekuk(Mpa) 70
Kekuatan tarik (Mpa) 110
Modulus elastisitas (Gpa) 73 –75
Resistivitas ( m) >1014
Koordinasi geometri Tetrahedral
Struktur Kristal Kristobalit, Tridimit, Kuarsa
Silika terbentuk melalui ikatan kovalen yang kuat serta memiliki struktur dengan empat atom oksigen terikat pada posisi sudut tetrahedral di sekitar atom pusat yaitu atom silika. Pada umumnya silika adalah dalam bentuk amorf tetrahidrat, namun bila pembakaran berlangsung terus-menerus pada suhu diatas 650°C maka tingkat kristanilitasnya akan cenderung meningkat dengan terbentuknya fasa quartz, crystobalite, dan trydimite. Bentuk struktur quartz, crystobalite, dan
trydimite yang merupakan jenis Kristal utama silika memiliki stabilitas dan kerapatan yang berbeda. Struktur Kristal quartz, crystobalite, dan tridymite
memiliki nilai densitas masing-masing sebesar 2,65×10 3
Diketahui bahwa struktur primer silika adalah tetrahedral SiO (Smallman and Bishop, 2000).
Berdasarkan perlakuan termal, pada suhu < 570°C terbentuk low quartz,
untuk suhu 570-870°C terbentuk high quartz yang mengalami perubahan struktur menjadi crystobalite dan tridymite, sedangkan pada suhu 870-1470°C terbentuk high crystobalite, dan pada suhu 1723°C terbentuk silika cair. Silika dapat ditemukan dialam dalam beberapa bentuk meliputi kuarsa dan opal, silika memiliki 17 bentuk Kristal dan memiliki 3 bentuk utama Kristal yaitu: kristobalit, tridimit, dan kuarsa. Keramik silika adalah keramik yang tahan terhadap temperatur tinggi yang banyak digunakan dalam industri baja dan gelas (Smallman and Bishop, 2000).
oksigen merupakan atom penghubung antara dua atom silicon (Van and Lawrench, 1992).
Silika mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan . Pasir kuarsa juga dikenal dengan dengan nama pasir putih yang merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2, MgO dan K2
a) Silika Mineral adalah senyawa silika yang ditemui dari bahan tambang/galian yang berupa mineral seperti pasir kuarsa, granit, dan fledsfar yang mengandung Kristal silika (Bragmana and Goncalves, 2006).
O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya. Silika biasa diproleh melalui proses penambangan yang dimulai dari menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku pasir kuarsa tersebut kemudian dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu (Anonim, 2013).
2.2 Sumber Silika
b) Silika Nabati adalah silika yang berasal dari tumbuhan, seperti dari sekam Padi, tongkol Jagung, dan daun Bambu (Monalisa, 2013).
2.3 Silika Nabati dari Daun Bambu A. Definisi Daun Bambu
atas jauh lebih gelap dibandingkan dengan yang di bawah dan warna yang kebanyakan ditemukan adalah warna hijau, namun ada beberapa jenis bambu yang lain yang memiliki warna daun yang berbeda yaitu kuning.
B. Komposisi Kimiawi Daun Bambu
Berdasarkan hasil penelitian, bambu memiliki kadar selulosa yang berkisar antara 42,4%-53,6% kadar ligninberkisar antara 19,8%-26,6% sedangkan kadar pentosan 1,24%-3,77%, kadar abu 1,24%-3,77%, kadar silika 0,10%-1,28%, kadar ekstraktif (kelarutan dalam air dingin ) 4,5%-9,9%, kadar ekstraktif (kelarutan dalam air panas) 5,3%-11,8% dan kadar ekstraktif ( kelarutan dalam benzene) 0,9%-6,9%. Bambu Holoselulosa (selulosa dan hemiselulosa) berkisar antara 73,32%-83,80%. Dengan kandungan holoselulosa yang cukup tinggi maka bambu sangat cocok dijadikan bahan kertas dan rayon, bahkan china sangat mengandalkan bahan bambu sebagai bahan baku kertasnya. Selain itu, dengan kandungan holoselulosa yang sangat tinggi membuat bambu menjadi bahan berlignoselulosa yang mempunyai prospek yang cukup baik untuk dikembangkan sebagai bahan baku produksi bioetanol.
C. Pemanfaatan Daun Bambu
barang kerajinan tangan yang merupakan komoditi eksport. Tunas mudanya (rebung) dapat dijadikan bahan makanan dan telah dimanfaatkan sebagai makanan kaleng, daunnya dapat dijadikan sebagai pembungkus makanan. Akarnya yang kuat dapat dijadikan sebagai bahan kerajinan dan bahan pertanian. Selain itu, tanaman bambu dapat dijadikan sebagai tanaman konservasi karena mempunyai daya dukung terhadap lingkungan yang tinggi (Departemen Perindustrian dan Perdagangan, 2001).
2.4 Metode Yang Digunakan dalam Ektraksi Silika 2.4.1. Metode Leaching
biji matahari dan lain-lain dengan menggunakan pelarut organik seperti heksana, aseton atau eter. Industri farmasi juga menggunakan teknologi ini untuk mengambil kandungan obat dari dedaunan, akar dan batang tumbuhan. Konsep
leaching tidak hanya berlaku dalam dunia industri, tapi juga terjadi pada lingkungan sehari-hari seperti erosi unsur hara oleh air hujan atau ketika sedang menyeduh kopi/teh. Secara umum leaching dapat dibagi 2, yaitu:
1. Percolation. Pada metode ini pelarut dikontakkan dengan padatan melalui proses tunak atau pun tak tunak. Metode ini banyak digunakan untuk pemisahan campuran padat-cair di mana jumlah jauh lebih besar dari pada fasa cair.
2. Dispersed Solids. Pada metode ini padatan dihancurkan terlebih dahulu menjadi pecahan kecil sebelum dikontakkan dengan pelarut. Metode ini begitu populer karena tingkat kemurnian hasilnya yang tinggi sehingga dapat mengimbangi biaya operasi pemisahan yang tinggi juga.
2.4.2 Metode pengabuan
Abu merupakan zat anorganik sisa hasil pembakaran suatu bahan organik. Kandungan abu dan komposisinya bergantung pada macam bahan dan cara penganbuan yang digunakan. Kandungan abu dari suatu bahan menunjukkan kadar mineral dalam bahan tersebut. Ada dua macam garam mineral yang terdapat dalam bahan, yaitu:
1. Garam organik: garam asam malat, oksalat, asetat, dan pektat 2. Garam anorganik: garam fosfat, karbonat, klorida, sulfat, dan nitrat.
1000C. Untuk mendapatkan silika dari sampel maka sampel kemudian dioven kembali dalam furnace pada suhu 800OC, 9000C dan 10000
2.4.3 Metode Gravimetri
C selama 3 jam dengan waktu penahanan selama 30 menit. Setelah proses pembakaran tersebut dari masing-masing suhu dapat terlihat perbedaan silika yang didapat. Hasil dari pembakaran sampel tersebut kemudian karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XDR), Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS), Fourier Transform Infra-Red (FTIR), dan Diffrential Thermal Analyzer (DTA) untuk melihat hasil endapan silika yang dihasilkan (Harsono, 2002).
Menurut (Gandjar dan Rahman, 2009), analisis secara Gravimetri dapat dibagi dalam beberapa langkah, yaitu sebagai berikut:
1. Pengendapan 2. Penyaringan
3. Pencucian endapan
4. Pengeringan/pemanasan dan penimbangan endapan hingga konstan
Keempat langkah teknik gravimetri tersebut akan dibahas dibawah ini satu persatu.
1. Pengendapan
Pemisahan unsur murni (analit) yang terdapat dalam sampel dapat terjadi dalam beberapa cara. Diantaranya yang terpenting adalah dengan: pengendapan, penguapan atau pengeringan (evolution). Cara analisis pengendapan dengan memakai listrik, dan berbagai cara fisik lainnya.
ada yang hilang selama penyaringan, pencucian, dan penimbangan. Misalnya pada penetapan larutan perak dengan mengendapkannya memakai larutan NaCl berlebihan kemudian disaring, dicuci, dikeringkan, pada suhu 1300
a. Endapan harus sedemikian tidak larut, sehingga tidak ada kehilangan yang berarti pada penyaringan. Dalam kenyataannya, keadaan ini diijinkan asalkan banyak endapan yang masih tertinggal (tidak terendapkan) tidak melampaui batas minimum yang dapat ditunjukan neraca analitik 0,1 mg
C dan akhirnya ditimbang sebagai AgCl. Sering kali penyusun yang dicari dalam bentuk senyawa lain yang berbeda dari sewaktu senyawa tersebut diendapkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi berhasilnya cara pengendapan adalah:
b. Keadaan fisik endapan harus sedemikian rupa sehingga dapat segera dipisahkan dari larutannya dengan penyaringan serta dicuci hingga bebas dari pengotor. Zarah-zarah endapan harus dapat ditahan oleh penyaring serta besarnya zarah tidak berubah selama proses pencucian.
c. Endapan harus dapat diubah menjadi senyawa murni dengan susunan kimia yang pasti, ini dapat dicapai dengan pemijaran atau pengeringan/penguapan memakai cairan yang cocok.
Berikut perbedaan antara suspense dan emulsi: Tabel 2.2 Perbedaan antara suspensi dan emulsi
Suspensi (koloid lifob) Emulsi (koloid liofil)
1.larutan (sol) tidak kental
1. larutan kental
2.sedikit elektrolit cukup untuk menggumpalkan. Perubahan umumnya ireversibel. Air tidak terpengaruh pada endapan yang terjadi.
2. membututhkan elektrolit
pekat untuk
menggumpalkan.
Perubahan umumnya reversibel. Dapat dengan penambahan air (pelarut)
3.muatannya tertentu dan sukar diubah 3. kebanyakan emulsoid dapat berubah. Dalam suasana asal (+), dan alkali (-)
4.Menunjukan gerakan Brown 4. dilihat dengan mikroskop ultra menunjukkan sinar Difus
emulsoid yang sukar mengendap. Perbedaan dari dua jenis koloid ini dapat dilihat pada tabel diatas.
2. Penyaringan
Menurut (Gandjar dan Rahman, 2009), penyaringan adalah bertujuan untuk mendapatkan endapan yang bebas (terpisah) dari larutan (cairan induk). Alat-alat yang digunakan untuk menyaring:
a. Kertas saring (pakai corong gelas)
Kertas saring untuk analisis gravimetri jika dibakar hampir tidak meninggalkan abu. Yang biasa digunakan sudah tersedia dalam bentuk potongan bulat berdiameter lebih dari 7, 9, 10 cm. kertas saring dengan diameter 11 cm abunya boleh lebih dari 0,0001 gram. Jika melampaui berat ini harus diperhitungkan berat sisa pijarnya (ignition rest). Sebaiknya kadar abu kertas diuji lebih dahulu dengan pemijaran dalan krus porselin. Kertas saring harus dapat menahan zarah-zarah endapan tetapi dapat dilalui dengan mudah oleh cairan. Kertas saring berdasarkan pada besarnya pori-pori kertas ada 3 macam, yaitu:
1. Untuk endapan yang sangat halus 2. Untuk endapan sedang
3. Untuk endapan yang gelatinus
b. Krus GOOCH dilapisi serat asbes
Krus GOOCH dibuat dari porselin , pada dasarnya krus GOOCH adalah porselin yang dilubangi bawahnya dengan lubang kecil-kecil seperti saringan. Serat-serat asbes yang akan dipakai direndam dahulu dalam akuades kemudian dilapiskan diatas lubang-lubang dasar krus sambil krus diisap dengan pompa vakum. Penyaringan dengan krus GOOCH selalu dengan penghisapan, krus ditaruh pada sumbat karet labu hisap yang dihubungkan dengan pompa vakum. Tapisan yang keluar dari krus haruslah jernih, jika ada endapan yang lolos berarti pelapisan dengan asbes kurang atau kurang merata. Jika terjadi hal ini maka perlu dibuat pelapisan baru. Volume krus GOOCH kira-kira 25 ml yang berdiameter 4 cm. krus GOOCH yang sudah jadi sebagai penyaring terlebih dahulu harus diketahui berat konstannya setelah dipanasi pada suhu yang sama dengan suhu pemanasan endapan.
Tebal lapisan serat asbes adalah antara 2-3 mm. setelah terbentuk lapisan yang rata sesudah kering, dilihat ditentangkan sinar dan harus tidak tembus sinar yang melewati lubang-lubang dasar krus. Sering pula diatas lapisan asbes ditaruh lagi bulatan porselin berlubang-lubang seperti dasar krus dan di atasnya dilapis asbes lagi.
c. Krus Penyaring atau Gelas Sinter
Besarnya pori-pori lapisan penyaring pada gelas sinter ini antara 5 – 10 mikron untuk gelas sinter F, 40 sampai 50 mikron untuk gelas sinter M, sedangkan gelas C porinya antara 100 sampai 100 – 200 mikron. Kebaikan dari gelas sinter:
1. Semuanya terbuat dari gelas sehingga tahan terhadap zat kimia kecuali HF dan alkali panas.
2. Dapat dipanaskan hingga suhu 100 –1500
3. Mudah dibersihkan
C sehingga beratnya dapat konstan.
Apabila diperlukan pemanasan hingga di atas suhu 150-2000C, mula-mula ditaruh dalam pemanasan listrik pada suhu rendah kemudian suhunya dinaikkan sampai suhu yang dikehendaki lalu suhunya diturunkan sampai 2000C (dalam pemanasan) sebelum dipindahkan untuk didinginkan di dalam desikator. Untuk suhu yang lebih tinggi dari 50000C digunakan krus penyaring kwarsa dari jena ( jena quartz filter crucible) yang bentuknya sama dengan krus gelas sinter hanya saja jenis ini dibuat dari silika yang telah dilebur. Krus jenis ini disebut juga vitreosil dan krus jenis ini tahan sampai pemanasan pada suhu 10000
3 Pencucian Endapan
C atau lebih serta tidak akan pecah .
pengotor. Lebih baik mencuci berkali-kali dengan sedikit pelarut dari pada menambahkannya sekaligus sebelum cairan pencuci turun. Syarat cairan pencuci adalah :
1. Tidak melarutkan endapan tetapi mudah melarutkan kotoran 2. Tidak menyebabkan dispersi pada endapan
3. Tidak membentuk senyawa yang sukar larut atau menguap dengan endapan 4. Pada pengeringan endapan, cairan mudah menguap dari endapan
5. Tidak mengandung zat-zat yang dapat mengganggu penyelidikan tapisan
Untuk mencuci dapat menggunakan akuades jika yakin akuades ini tidak melarutkan endapan serta tidak menyebabkan peptisasi.
4. Mengeringkan dan Memanaskan Endapan
jadi barium sulfida sehingga harus dikembalikan menjadi barium sulfat dengan cara dioksidasi menggunakan asam nitrat (Gandjar dan Rahman, 2009).
2.5Aplikasi silika 2.5.1 Keramik Silika
Mineral silika atau kuarsa merupakan salah satu komponen utama dalam pembentukan badan keramik dan jumlahnya melimpah ruah dipermukaan kulit bumi. Bentuk umum fasa Kristal silika antara lain adalah tridimit, quartz, dan
kristobalit. Struktur silika primer adalah tetrahedron SiO4, jadi setiap satu atom silika dikelilingi oleh empat atom oksigen. Gaya-gaya yang mengikat atom tetrahedral berasal dari ikatan ionik dan kovalen sehingga ikatan tetrahedral sangat kuat. Fasa yang stabil mencapai tridimit pada suhu 14700C. Kristobalit mempunyai jangkauan stabil, suhu lebur pada suhu 17300
a. Densitas kuarsa = 2,65x103kg/m3;
C yang kemudian berubah menjadi cairan (liquid). Sifat-sifat fisik dari berbagai bentuk kuarsa diantaranya adalah:
b. Densitas tridimit = 2,27x103kg/m3;
a. Struktur Keramik Silika
