Unsur Silikon dalam Kehidupan Sehari-hari

Pengenalan Silikon

Unsur silikon (Si) adalah padatan kristal yang keras dan rapuh. Ini adalah metaloid dengan kilau biru-abu-abu. Nama silikon berasal dari kata Latin “silicis” yang berarti “batu api”. Khususnya, unsur tersebut memiliki banyak kegunaan dalam ekonomi modern. Pada Kenyataanya, akhir abad ke-20 dan abad ke-21 telah dijuluki “Zaman Silikon”.

Sepuluh Fakta Menarik tentang Silikon

1. Sebagian besar bidang kimia mineral berpusat di sekitar kristalisasi dan ekstraksi silikat.

2. Meskipun asosiasi modern dengan komputasi dan industri teknologi tinggi, silikon, sebagai bahan utama karang dan batu, memiliki sejarah penggunaan manusia mencapai kembali ke zaman batu.

3. Kesalahpahaman yang populer adalah silikon dan silikone adalah zat yang sama. Meskipun silikone termasuk silikon, kedua zat tersebut sangat berbeda sifatnya.

4. Tahun1954 kita menyaksikan penciptaan transistor silikon komersial pertama.

5. Pembuatan semikonduktor paling sering menggunakan pasir sebagai bahan awal karena persentase silikonnya yang tinggi.

6. Di bawah oksigen, silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi.

7. Silikon dioksida adalah senyawa yang paling umum di kerak bumi.

8. Unsur Silikon murni memiliki susunan kristal yang sama dengan berlian. Ini karena karbon dan silikon adalah elemen yang sangat erat hubungannya.

9. Tanah liat sebagian besar terdiri dari silikat.

10. Pada tahun 2015, total volume semikonduktor berbasis silikon yang diproduksi secara global melampaui 10 juta inci persegi.

Silikon dalam Tabel Periodik

Silikon, simbol atom Si, memiliki nomor atom 14, di bawah karbon dan di sebelah kanan aluminium. Unsur ini dalam kelompok metaloid dan memiliki empat elektron valensi. Oleh karena itu, ini bukan unsur yang sangat reaktif. Silikon memiliki elektronegativitas 1,9 (skala Pauling). Konfigurasi elektron khas silikon adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² . Selain itu, unsur lain dalam keluarga metaloid termasuk Arsenik, Germanium, Telurium, Polonium, Boron, dan Antimon. Unsur-unsur ini berbagi banyak sifat fisik dan kimia.

Elemen Silikon dalam Tubuh kita

Meskipun ada dalam jumlah sedikit, sejauh mana tubuh manusia membutuhkan silikon untuk berfungsi masih belum jelas. Beberapa ilmuwan berspekulasi silikon membantu mengembangkan kolagen. Kolagen, protein struktural, sebagian membentuk jaringan ikat hewan. Pasien osteoporosis, serta pasien untuk masalah kesehatan kulit dan tulang lainnya, mengonsumsi silikon sebagai suplemen. Sumber makanan dari unsur tersebut termasuk daging, susu, buah-buahan, sayuran, dan bahkan air, tergantung dari mana asalnya.

Paduan Unsur Silikon

Silikon membentuk paduan dengan beberapa logam, termasuk tetapi tidak terbatas pada aluminium, besi, dan magnesium. Meskipun penggunaan silikon dalam elektronik mendapat perhatian paling besar, banyak dari Silikon yang diproduksi sebenarnya digunakan untuk paduan yang digunakan dalam industri mobil.

Paduan Aluminium-Si (kadang-kadang disebut silumin) adalah kelompok paduan yang ringan dan berkekuatan tinggi yang dikenal karena ketahanannya terhadap korosi. Ini membuatnya ideal untuk digunakan di lingkungan yang lembab. Penggunaan umum termasuk casting, piston, dan blok mesin pembakaran internal.

Paduan Al-Si-Cu-Mg memiliki sifat yang mirip dengan silumin, tetapi dapat diolah dengan panas. Ferrosilikon, paduan silikon dan besi, diperoleh dengan mereduksi campuran oksida besi dan silika dengan karbon. Pembuatan paduan tahan asam menggunakan FeSi. Paduan Si milik kelompok paduan yang dikenal sebagai silisida. Contohnya antara lain CaSi₂, Cu₁₅Si₄, Mg₂Si, Fe₂Si, FeSi, CoSi, Nisi, CaSi₂, dan masih banyak lagi.

Aplikasi di Dunia Modern

Dalam Elektronika

Elektronik menggunakan silikon yang sangat murni. Untuk penggunaan ini, Silikon harus memiliki kurang dari satu dalam sepuluh miliar atom pengotor. Sampel murni yang sangat langka ini kemudian didoping dengan beberapa bagian per miliar fosfor, boron, atau elemen spesifik lainnya untuk membuat semikonduktor dasar. Semikonduktor dasar ini merupakan komponen dasar untuk transistor dan microchip. Proses ini telah memungkinkan terjadinya revolusi teknologi informasi.

Dalam silikone

Silikon juga digunakan untuk membuat silikone. Silikone adalah polimer silikon-oksigen dengan gugus metil yang melekat. Dalam bentuk minyak, silikone bekerja dengan baik sebagai pelumas, sehingga menjadikannya bahan yang berguna dalam kondisioner rambut, gel, dan kosmetik. Selain itu, karet silikone berfungsi dengan baik sebagai sealant tahan air. Selanjutnya, kegunaannya termasuk untuk menutup jendela atau pipa yang rusak. Implan payudara dan implan wajah menggunakan silikone dalam bentuk padat/gelatin.

Dalam Kedokteran

Silikon nitrida adalah biomaterial ortopedi yang sudah lama berdiri. Meskipun awalnya dikembangkan sebagai bahan keramik untuk aplikasi industri, kekuatannya yang tinggi dan ketahanannya terhadap fraktur di bawah kondisi operasi yang ekstrem telah membuatnya menjadi bahan yang menarik untuk mempromosikan fusi tulang dalam operasi tulang belakang. Uji klinis sekarang telah dimulai sehubungan dengan potensi penggunaannya dalam penggantian pinggul prostetik.

Penemuan Silikon

Silikon ditemukan oleh ahli kimia Swedia Jöns Jakob Berzelius. Dia berhasil mengisolasi unsur baru dengan memanaskan kalium fluorosilikat di labnya pada tahun 1824.

Keberadaan Silikon di Alam Semesta

Unsur silikon adalah unsur yang sangat umum di bumi. Namun, itu juga ditemukan di luar angkasa. Menggunakan spektroskopi, ilmuwan Jepang telah mengidentifikasi molekul yang mengandung unsur ini di awan gas yang mengelilingi beberapa bintang. Di luar angkasa, khususnya, silikon sering ditemukan dalam bentuk silikat di dalam awan debu. Senyawa Silikon yang lebih reaktif ditemukan dalam gas medium antarbintang.

Senyawa, Reaksi, Keadaan Oksidasi, Isolasi

Sifat Kimia dari Unsur Silikon

Silikon menunjukkan perilaku kimia yang mirip dengan logam. Unsur ini elektropositif, dengan pola ikatan yang mirip dengan karbon. Silikon agak reaktif dengan oksigen di udara, tetapi hanya reaktif dengan nitrogen pada suhu yang sangat tinggi. Unsur Si tidak bereaksi dengan air dalam kondisi normal.

Senyawa Silikon

Dengan sifat ikatan yang mirip dengan karbon, Silikon dapat dan memang membentuk senyawa dengan unsur-unsur dari seluruh tabel periodik.

Silikon Karbida (SiC)

Dengan memanaskan karbon dan pasir dalam tungku listrik, SiC terbentuk. Senyawa ini memiliki struktur yang mirip dengan berlian. Ini berfungsi sebagai abrasif, tetapi juga digunakan sebagai semikonduktor.

Silikon Dioksida (SiO₂)

Juga dikenal sebagai silika, senyawa ini terjadi di alam sebagai kristal kuarsa. Ia memiliki polimorf kristobalit, dan tridimit (bahan yang sama, struktur kristal yang berbeda). Berbagai bentuk kristal ini mempolarisasi cahaya pada sudut yang berbeda.

Asam silikat (H₄O₄Si)

Asam lemah dengan ligasi empat, artinya atom Si menempati pusat empat atom oksigen. Asam silikat mengelompok bersama, dan membentuk struktur tingkat yang lebih tinggi dengan dirinya sendiri dengan adanya air.

Natrium silikat (Na₂SiO₄ atau Na₆Si₂O₇)

Juga dikenal sebagai gelas air, natrium silikat tersedia untuk penggunaan komersial dan berfungsi sebagai pengolahan tahan api untuk kayu dan kain.

Isolasi Silikon

Meskipun Berzelius memanaskan silika dengan kalium untuk memurnikan silikon pada tahun 1824, saat ini, industri menggunakan teknik lain. Metode berbeda tergantung pada sumber awal. Hal ini dipisahkan dari pasir (SiO₂) menggunakan karbon dan panas. Proses penyempurnaan umum lainnya adalah metode isolasi parit dangkal.

Keadaan Oksidasi

Metaloid ini dapat memiliki bilangan oksidasi -4, +2, dan +4.

Sifat Fisik Silikon

Simbol: Si

Titik leleh (Celcius): 1410

Titik didih (Celcius): 2355

Kepadatan (g cm-3): 2.33

Massa atom (sma): 28,09

Nomor atom: 14

Keelektronegatifan (skala Pauling): 1,9

Klasifikasi: Metaloid

Kelimpahan kerak: 27,7%

Konfigurasi elektron: [Ne]3s23p2

Isotop kunci: ²⁸Si, ²⁹Si, ³⁰Si, dan ³²Si (tidak stabil)

Toksisitas: Inert, tidak beracun bagi manusia

Unsur Kalsium dalam Kehidupan Sehari-hari