PEMBUATAN NANOSILIKON DARI PASIR ALAM KECAMATAN
TANJUNG TIRAM KABUPATEN ASAHAN SECARA
MAGNESIOTERMIK DENGAN PENAMBAHAN NATRIUM
KLORIDA SEBAGAI PENYERAP KALOR
SKRIPSI
SUWANDY
100802056
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN NANOSILIKON DARI PASIR ALAM KECAMATAN
TANJUNG TIRAM KABUPATEN ASAHAN SECARA
MAGNESIOTERMIK DENGAN PENAMBAHAN NATRIUM
KLORIDA SEBAGAI PENYERAP KALOR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
SUWANDY
100802056
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Nanosilikon Dari Pasir Alam Kecamatan Tanjung Tiram Kabupaten Asahan Secara
Magnesiotermik Dengan Penambahan Natrium Klorida Sebagai Penyerap Kalor
Kategor : Skripsi
Nama : Suwandy
Nomor Induk Mahasiswa : 100802056
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumataera Utara
Disetujui di
Medan, Agustus 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dra. Saur Lumban Raja ,M.Si Dr. Andriayani, M.Si NIP. 195506231986011002 NIP 196903051999032001
Disetujuioleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PEMBUATAN NANOSILIKON DARI PASIR ALAM KECAMATAN TANJUNG TIRAM KABUPATEN ASAHAN SECARA MAGNESIOTERMIK
DENGAN PENAMBAHAN NATRIUM KLORIDA SEBAGAI PENYERAP KALOR
SKRIPSI
S
aya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.Medan, Juli 2015
PENGHARGAAN
Namo Buddhaya saya ucapkan terima kasih atas segala berkat dan kasih karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis diberikan kesanggupan dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan-Nya
Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr.Andriayani selaku pembimbing I dan kepada Dra. Saur Lumban Raja, M.Si yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan selama penulisan tugas akhir ini serta kepada Dr. Nimpan Bangun, M.Sc yang telah mengajarkan pengetahuan tentang kimia serta dukungan dana dalam menyelesaikan penelitian hingga penulisan skripsi ini. Terima kasih kepada ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU Medan dan seluruh dosen FMIPA-USU yang telah membimbing penulis selama perkuliahan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada kedua orang tua, ibu Fong Chai Wan dan Alm. ayah Lau Tjen Siong dan juga kepada paman saya Harianto, bibi saya Lau Guan Kheng serta adik saya Sunardy yang telah memberikan dukungan moral maupun materil yang tiada terhitung nilainya.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seseorang yang istimewa yang telah setia memberi dukungan selama penulisan skripsi ini Sisca Melia.
Dan yang terakhir, penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Laboran Laboratorium Ilmu Dasar USU, serta seluruh asisten Laboratorium Kimia Anorganik yang telah banyak membantu dalam proses penyusunan skripsi ini.
PEMBUATAN NANOSILIKON DARI PASIR ALAM
KECAMATAN TANJUNG TIRAM KABUPATEN ASAHAN
SECARA MAGNESIOTERMIK DENGAN PENAMBAHAN
NATRIUM KLORIDA SEBAGAI PENYERAP KALOR
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan nanosilikon dari pasir alam Kecamatan Tanjung Tiram, Kabupaten Asahan secara magnesiotermik dengan penambahan natrium klorida untuk menyerap kelebihan kalor yang dihasilkan oleh magnesium dan kelebihan kalor akibat berlebihnya waktu pemanasan dengan tujuan untuk mencegah partikel nanosilikon yang dihasilkan agar tidak meleleh dan membentuk aglomerasi, sehingga dihasilkan nanosilikon yang memiliki ukuran partikel yang lebih kecil. Dimana pasir yang akan digunakan terlebih dahulu dihaluskan dan diisolasi silikanya, kemudian silika yang diperoleh diultrasonik dengan NaCl dengan perbandingan mol 1:10. Silika kemudian direduksi dengan magnesium dengan perbandingan mol 1:2 sebanyak dua kali yaitu pada suhu 800°C selama 6 jam dan pada suhu 800°C selama 7 jam. Pengujian produk nanosilikon yang dihasilkan dilakukan dengan menggunakan difraktometer dan mikroskop transmisi elektron (TEM). Data yang diperoleh menunjukkan bahwa produk nanosilikon hasil reaksi selama 6 jam memiliki kemurnian 49,4% dengan ukuran partikel 42,585 nm – 61,064 nm, dan dari data TEM juga menunjukkan bahwa ukuran partikel nanosilikon yang dihasilkan belum merata, sedangkan produk nanosilikon hasil reaksi selama 7 jam memiliki kemurnian 29% dengan ukuran partikel 47,180 nm – 62,586 nm.
THE SYNTHESIS OF NANOSILICON FROM NATURAL SAND
DISTRICT TANJUNG TIRAM REGENCY OF ASAHAN
BY MAGNESIOTERMIC METHOD WITH SODIUM CHLORIDE
AS CALOR ABSORBER
ABSTRACT
The research of synthesis nanosilicon from natural sand from District Tanjung Tiram Regency of Asahan by magnesiothermic method with sodium chloride as calor absorber have been done. The adding of natrium chloride aims to absorb the excess heat that was produced by magnesium and excess heat that was produced by excess heating time in order to prevent the nanosilicon’s particle from melting and formed aglomeration, so the nanosilicon that have small particle could be obtained. The sand that would be used were pureed first and isolated the silica from it, after that, the silica were ultrasonicated with NaCl with 1:10 molar ratio. Silica that have been obtained were reducted twice by magnesium with 1:2 molar ratio. First, the silica were reducted at 800°C for 6 hours and the second the silica were reducted at 800°C for 7 hours. Product of nanosilicon were characterized by diffractometer and transmission electron microscop (TEM). The result showed that the product nanosilicon for 6 hours have purity 49,4% and its particle size was 42,585 nm – 61,064 nm and from the TEM we got that the particle size of nanosilicon were uneven, while the nanosilicon for 7 hours have purity 29% and its particle size was 47,180 nm – 62,585 nm.
3.2.5.1. Pemurnian Tahap I 24 3.2.5.2. Pemurnian Tahap II 24 3.2.5.3. Pemurnian Tahap III 25 3.2.5.4. Pemurnian Tahap IV 25 3.3. Bagan Penelitian 26 3.3.1. Preparasi Pasir Kuarsa 26 3.3.2. Pemurnian Silika dari Pasir Kuarsa 27 3.3.3. Ultrasonik Silika dengan NaCl 28 3.3.4. Reduksi Silika Hasil Ultrasonik Menjadi Nanosilikon 29 3.3.5. Tahap Pemurnian Nanosilikon 29
Bab 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Silikat dari Pasir Alam 33 4.2. Ultrasonik Silika dengan NaCl 40 4.3. Reaksi Silikat dengan Magnesium 40
4.3.1. Reaksi Pada Suhu 800°C selama 6 jam 40 4.3.2. Reaksi Pada Suhu 800°C selama 7 jam 50
Bab 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 56
5.2. Saran 56
Daftar Pustaka 57
Lampiran 60
DAFTAR TABEL 4.2. Perhitungan Distribusi Ukuran Partikel Silikat Hasil
Pemurnian dari Pasir Alam 35 4.6. Kandungan Nanosilikon dan Pengotor Hasil Reaksi
pada Suhu 800°C selama 6 jam dengan Pencucian menggunakan campuran pelarut HCl 2N
dan CH3COOH 25% 43
4.7. Kandungan Nanosilikon dan Pengotor Hasil Reaksi pada Suhu 800°C selama 6 jam dengan Pencucian menggunakan campuran pelarut CH3COOH 25%
dan HF 4,8% 44
4.8. Perhitungan Distribusi Ukuran Partikel Nanosilikon
Hasil Reaksi Pada Suhu 800°C selama 6 jam 45 4.9. Perhitungan Nilai Bidang Refleksi Kristal Nanosilikon
Hasil Reaksi pada Suhu 800°C selama 6 jam 48 4.10. Perhitungan Konstanta Lattice Kristal Nanosilikon
Hasil Reaksi Pada Suhu 800°C selama 6 jam 49 4.11. Kandungan Nanosilikon dan Pengotor Hasil Reaksi
pada Suhu 800°C selama 7 jam 51 4.12. Distribusi Ukuran Partikel Nanosilikon hasil reaksi
selama 7 jam pada Suhu 800°C 52 4.13. Perhitungan Nilai Bidang Refleksi Kristal Nanosilikon
Hasil Reaksi pada Suhu 800°C selama 7 jam 54 4.14. Perhitungan Konstanta Lattice Kristal Nanosilikon
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
2.1. Pasir Kuarsa. 5
2.2. Serbuk Nanosilikon. 9
2.3. Hasil analisis TEM nanosilikon. 10 2.4. Proses reduksi silika dengan karbon . 11 2.5. Struktur Kristal dalam sistem sumbu X, Y, Z. 13 2.6. Struktur Kristal Kubik berpusat Badan ( BCC). 14 2.7. Struktur Kristal Kubik berpusat Muka ( FCC ). 14 2.8. Struktur Sel Satuan Hexagonal Closed – Packed. 15 2.9. Indikasi Miller mengenai bidang dalam kristal kubik.
2.10. Difraksi sinar X. 16
2.11. Skema Mikroskop Transmisi Elektron. 18
2.12. Fenomena kavitasi. 19
2.13. Gambar Indirect dan direct bath ultrasonic 20 4.1. Difraktogram Silikat 115 mesh Hasil Pemurnian
dari Pasir Alam 33
4.2. Difraktogram nanosilikon hasil pencucian
dengan HCl 2N 41
4.3. Difraktogram nanosilikon hasil pencucian
dengan campuran pelarut HCl 2N dan CH3COOH 25% 42 4.4. Difraktogram nanosilikon hasil pencucian dengan
campuran pelarut CH3COOH 25% dan HF 4,8% 43 4.5. Foto TEM Partikel Nanosilikon Hasil reaksi
DAFTAR SINGKATAN
BET = Brunaeur – Emmet – Teller SEM = Scanning Electron Microscopy TEM = Transmission Electron Microscopy XRD = X – Ray Difraction
CCD = Charged Coupled Deviced BCC = Body Centered Cubic FCC = Face Centered Cubic HCP = Hexagonal Closed Packed
