Karbon Silikon Fiks.docx

KARBON DAN SILIKON

A. Keberadaan Karbon di Alam

Keberadaan karbon di alam terjadi dalam dua wujud, yang pertama dalam wujud

mineral dan yang kedua dalam wujud grafit. Intan merupakan wujud mineral dari

karbon. Ikatan C-C dalam intan berupa tetrahedron, sedangkan dalam grafit membentuk

lingkar enam dalam bidang datar yang beresonansi. Intan merupakan molekul besar

yang melebar dalam tiga dimensi (ruang), sehingga atom-atomnya terikat sangat kuat

satu sama lain. Hal ini mengakibatkan intan menjadi sangat keras.

Molekul grafit melebar dalam dua dimensi (bidang) dan bidang tersebut dapat

berlapis-lapis. Antara lapisan diikat oleh gaya Van Der Waals yang lemah, sehingga

mudah bergeser dan lepas, seperti pensil dapat dituliskan karena ujungnya adalah grafit.

Elektron ikatan (dalam ikatan rangkap) dapat berpindah-pindah, maka grafit bersifat

konduktor dan dipakai dalam sel elektrolisis.

Selain itu, unsur karbon di alam juga terdapat di dalam kerak bumi dalam bentuk

unsur bebas dan senyawa. Senyawa alamiah karbon yang utama adalah zat-zat organik,

misalnya senyawa organik dalam jaringan tubuh makhluk hidup baik tumbuhan maupun

hewan. Selain itu, dalam bahan yang berasal dari benda hidup seperti arang dan minyak

bumi. Juga terdapat dalam senyawa organik komersial, misalnya senyawa asam asetat

(CH3COOH) dan freon (CFC). Senyawa karbon lainnya adalah senyawa karbon

anorganik, yaitu senyawa karbondioksida (CO2) dan batuan karbonat (CO3) yang

dikenal sebagai mineral seperti karbonat dari unsur IIA (MgCO3, SrCO3, dan BaCO3).

Juga kebanyakan terdapat dalam senyawa karbonat dan bikarbonat, misalnya senyawa

natrium karbonat (Na2CO3) dan natrium bikarbonat (NaHCO3).

Di dalam kehidupan sehari-hari, karbon memang sangat berperan, terutama pada

mahluk hidup. Sebagian besar mahluk hidup mengandung atom karbon, ini dapat

diketahui jika mahluk hidup tersebut dibakar maka akan menyisakan zat yang berwarna

hitam, seperti kayu dibakar, binatang dibakar atau bahkan manusia yang terbakar. Zat

hitam sisa dari pembakaran itu adalah karbon.

B. Sifat-sifat Karbon

a.      Sifat Fisika

Fasa pada suhu kamar : padat

Bentuk kristalin : intan dan grafit

Massa jenis : 2,267 g/cm³ (grafit) dan 3,513 g/cm³ (diamond)

Titik leleh : 4300-4700 K

Titik didih : 4000 K

Densitas : 2,267 g/cm3 (grafit) 3,515 g/cm3 (diamond)

Kalor lebur : 100 kJ/mol (grafit ) dan 120 kJ/mol (diamond)

Kalor uap : 355,8 kJ/mol

Kalor jenis : 8,517 J/molK (grafit) dan 6,115 J/molK

(diamond)

b.      Sifat Kimia

Bilangan oksidasi : 4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4

Elektronegatifitas : 2,55 (skala pauli)

Energi ionisasi : 1086 kJ/mol

Energi ionisasi ke-2 : 2352,6 kJ/mol

Energi ionisasi ke-3 : 4620,5 kJ/mol

Jari-jari atom : 70 pm

Jari-jari kovalen : 77 pm

Jari-jari Vander Waals : 170 pm

konduktifitas termal : 119-165 (grafit) 900-2300 (diamond) W/mK

Struktur Kristal : heksagonal

Karbon sangat tak reaktif pada suhu biasa. Apabila karbon bereaksi, tidak ada

kecenderungan dari atom-atom karbon untuk kehilangan elektron-elektron terluar

dan membentuk kation sederhana seperti C4+. Ion ini akan mempunyai rapatan-

rapatan muatan begitu tinggi sehingga eksistensinya tidaklah mungkin.

Sifat kimia karbon antara lain sebagai berikut :

Karbon bereaksi langsung dengan Fluor, dengan reaksi sebagai berikut :

C (s) + 2 F2 (g)                CF4(g)

Karbon dibakar dalam udara yang terbatas jumlahnya menghasilkan karbon

monoksida.

2C(s) + O2(g)              2CO(g)

Jika dibakar dalam kelebihan udara, akan terbentuk karbon dioksida

2CO(g) + O2(g)                   2CO2(g)

Membentuk asam oksi. Bila karbon dipanaskan dalam udara, unsur ini

bereaksi dengan oksigen membentuk CO2 dan jika CO2 ini bereaksi dengan

air akan membentuk asam karbonat.

CO2(g) + H2O(l)                  H2CO3(l)

Membentuk garam asam oksi

Asam karbonat, suatu asam diprotik yang khas, bereaksi dengan basa

menghasilkan karbonat dan bikarbonat antara lain sebagai berikut:

K2CO3           = kalium karbonat

KHCO3               = Kalium bikarbonat

MgCO3          = Magnesium karbonat

Mg(HCO3)2     = Magnesium bikarbonat

Kecenderungan atom karbon membentukikatan kovalen tunggal, rangkap

dua, dan rangkap tiga yang akan membentuk senyawa organik.

Contoh: C2H6, C2H2, dan C2H4

C. Alotrop Karbon

Sebelumnya telah diketahui alotrop karbon adalah grafit dan intan. Namun

kemudian ditemukan struktur alotrop karbon lain yaitu fullerenes yang berupa

sangkar tertutup oleh Kroto dan Smally. Semua alotropi karbon memiliki sifat yang

berbeda yang disebabkan perbedaan ikatan dan strukturnya. Alotrop adalah sifat

sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua atau lebih

bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang

berbeda  sehingga membentuk modifikasi struktur yang berbeda pula.

Intan adalah zat tunggal dan materi yang paling keras yang telah dikenal.

Intan adalah salah satu contoh alotrop yang terbaik dari karbon dan memiliki nilai

ekonomi yang tinggi yang disebabkan karena kekerasa, kebeningan, serta indeks

biasnya yang tinggi. Sifatnya yang keras dan memiliki optikal optis sehingga

banyak dipakai dalam berbagai industri dan untuk bahan baku perhiasan. Dalam

intan setiap atom C membentuk ikatan tunggal dengan empat atom C tetangga

dengan bentuk tetrahedron yang diperluas secara teratur membentuk kristal kovalen

yang kuat. Kristal diperoleh secara alami di alam, namun sekarang secara komersial

sudah dapat dihasilkan dari proses dengan suhu tinggi (12000 C atau lebih) dan

dengan tekanan yang tinggi (105 atm) dari grafit dengan katalis logam. Logam akan

meleleh dan grafit terkonversi menjadi intal dalam logam cair. Intan kemudian dapat

diambil dari logam yang memadat. Pemenfaatan intan di industeri berpatokan pada

dua sifatnya. Dengan sifat yang keras, intan digunakan sebagai amplas. Kemudian

dengan konduktivitas termal tinggi, intan digunakan sebagai mata bor untuk

memotong baja dan bahan keras lainnya. Pembuangan kalor yang cepat membuat

pengeboran menjadi cepat dan meningkatkan umur pakai mata bor. Perkembangan

baru adalah penciptaan film intan, yang dapat dideposit langsung pada logam, yang

memberikan sifat intan pada logam.

Grafit adalah bentuk olotrop

dari karbon dengan wujud berwarna hitam dan lunak dengan sedikit kilap seperti

logam dan merupakan komponen utama materi-materi seperti jelaga, arang, dan juga

batubara. Grafit memiliki massa jenis 2,22 gr cm-3. Grafit memiliki struktur berupa

jaringan cicncin 6 karbon sp2. Setiap atom C dikelilingi oleh 3 atom C tetangga.

Setelah pembentukan ikatan σ dengan setap tetangga masing-masing atom C masih

memiliki ekektron yang dilibatkan untuk membentuk jaringan dengan ikatan π.

Resonansi dalam jaringan ikatan π ini hamper sempurna, sehingga jarak ikatan C-C

adalah sama 1,415 Angstrom. Jaringan ikatan π pada setiap lapisan membuat grafit

memiliki daya hantar listrik yang baik khususnya pada arah paralelel dengan

lapisannya. Lapisan grafit terhubung oleh ikatan Van Der Waals yang lemah

sehingga lapisan ini akan membuat lapisan grafit mudah bergeser bila dikenakan

gaya. Hal ini menyebabkan grafit memiliki sifat lunak dan licin. Grafit terdistribusi

luas di kerak bumi, sebagian berada dalam deposit yang cukup kaya untuk

dieksploitasi secara komersial. Namun sebagaian besar grafit industry disintesis dari

material yang mengandung karbon. Syrat utamanya adalah dengan memanaskan

material yang mengandung karbon pada suhu tunggi dalam tungku listrik. Dalam

proses ini atom karbon melebur dan menghasilkan sistem cincin yang semakin besar

dan akhirnya membentuk struktur grafit. Grafit lebih reaktif dibandingkan dengan

karbon, disebabkan reaktan dapat menetrasi diantara lapisan heksagonal grafit.

Tidak bereaksi dengan asam encer atau basa dan dapat dioksidasi oleh asam kromat

menjadi CO2. Berbagai molekul, seperti logam alkali, halogen, halida logam, dan

senyawa organik dapat menginterkalasi lapisan grafit dan membentuk senyawa

interkalasi.

Grafit tidak mencair akan tetapi mengalami sublimasi pada suhu 3500 C.

Kristal grafit memiliki dua bentuk yaitu alfa-grafit dengan bentuk heksagonal dan

beta grafit dengan bentuk rombohedral.

Sesuai dengan penjelasan mengenai gaya Van Der Waals yang terdapat

dalam grafit maka grafit dimanfaatkan sebagai pensil yang sesungguhnya batangan

campuran grafit yang mudah meluncur dan menempel pada kertas. Kemudian

pemanfaatan grafit sebagai elektroda dalam baterai didasarkan pada kemampuannya

menghantarkan listrik. Pemanfaatan grafit yang terbaru adalah dalam manufaktur

komposit ringan dan kuat yang terdiri atas serat grafit dan plastik yang digunakan

dalam bermacam produk seperti raket tenis dan sampai pesawat udara ringan.

Struktur Grafit

Grafena merupakan lapisan tunggal dari grafit dengan ikatan karbon sp2

membentuk susunan seperti sarang lebah (monolayer grafit). Ikatan karbon-karbon

memiliki panjang 0,142 nm. Grafena merupakan struktur dasar dari grafit, karbon

nano, dan fuleren, dan dapat didiskripsikan sebagai lapisan  molekul aromatik.

Alotrop dari karbon selanjutnya adalah fuleren dan nanotube. Pada tahun 1985,

Richard E Smalley, Robert F Curl, Jr (keduanya dari Rice University, Houston,

Amerika Serikat), dan Sir Harold W Kroto (dari University of Sussex, Brighton,

Inggris) menemukan struktur karbon murni yang tersusun atas 60 atom karbon (C60).

Penemuan ini cukup menarik mengingat selama ini hanya ada dua bentuk unsur karbon

murni yang dikenal: grafit dan intan. Struktur C60 tersebut di beri nama

buckminsterfullerene atau disebut juga bucky ball.  Nama ini dipilih karena strukturnya

menyerupai bangunan berkubah seperti bola yang dirancang oleh seorang arsitek

Amerika Serikat, R Buckminster Fuller untuk World Exhibition 1967 di Montreal,

Kanada. Dalam  perkembangan molekul C60 ini lebih dikenal dengan nama fullerene

dan digunakan pula untuk untuk menamai molekul-molekul serupa yang ditemukan

sesudahnya, seperti C70, C74, dan C82. Setiap atom karbon mempunyai hibridisasi

sp2 dengan 3 ikatan σ dan sebuah ikatan π. Makin kecil fullerene, karakter

sp2 lebih rendah sedang karakter sp 3 lebih besar. Struktur C80 adalah seperti

bola sepak dengan simmetri icosahedral, sedang bentuk C70 adalah seperti

telur dengan simmetri D 5h. Fullerene dibuat dengan penguapan grafit dalam

loncatan bunga api listrik dalam atmosfir inert. Dalam kamar beratmosfir gas

inert didekatkan eletroda grafit sehingga terjadi loncatan bunga api listrik

dengan kaut arus yang mengalir ratusan amper. Debu karbon yang dihasilkan

mengandung campuran beberapa fullerenes yang disebut fullerit. Fullerit

dapat diekstraksi dari debu karbon dengan toluena. Anggota fullerene seperti

C60, C70 diperoleh dengan kromatografi. Fullerene terutama C 60 adalah cukup

stabil dengan udara terbuka. Larutan C 60 dalam toluena berwarna ungu

bening, sedangkan C70 memberikat warna merah kecoklatan yang agak gelap.

Berbagai riset dalam keraktifan dan sifat-sifat fuleren seperti sifat

superkonduktornya sangat popular. Fullerene bereaksi dengan logam-logam

alkali menghasilkan padatan yang memiliki komposisi K 3C60. Senyawa ini

merupakan superkonduktor pada temperatur dibawah 18K. Banyak reaksi-

reaksi atau turunan dari fullerene yang sudah ditemukan. Kebanyakan pola

reaksinya mirip dengan kimia organologam dari alkena. Komplek platina

yang kaya elektron yang menempel pada dua atom karbon yang terdekat pada

fullerene sudah berhasil dibuat. Reaksi adisi dari komplek osmium

tetraoksida terhadap sebuuah ikatan rangkap pada fullerene juga sudah

berhasil ditunjukkan. Pengkomplekan supramolekular tuan rumah – tamu

(host guest complex) antar p-Bu-calix [ 6 ]arene (elektron rich host) dan C 60

(elektron defisien guest) telah digunakan untuk memurnikan C 60 terhadap

campuran fullerene dalam fullerit.

C60 C70

C74

Penemuan fullerene ini kemudian memicu ditemukannya material baru bernama

carbon nanotube (CNT). Struktur CNT mirip dengan fullerene. Bedanya, atom-atom

karbon pada fullerene membentuk struktur seperti bola, sedangkan CNT berbentuk

silinder yang tiap ujungnya ditutup oleh atom-atom karbon yang berbentuk setengah

struktur fullerene. Struktur CNT pertama kali ditemukan oleh Sumio Iijima dari NEC

Laboratories di Jepang

Karbon Nanotube

D. Oksida Karbon

Karbon monoksida yang merupakan gas yang tidak berwarna (titik

didih 1900C) dan beracun adalah dihasilkan dari pembakaran tidak

sempurna dari karbon atau bahan organik (dalam kondisi kekurangan

oksigen). Reaksi pembentukan tersebut adalah reaksi keseimbangan

2CO (g) ==== C (s) + CO2(g)Reaksi bergeser kearah CO terjadi pada suhu

tinggi. CO sebagai pencemar udara terutama berasal dari bahan bakar

fosil yaitu bensin dengan bahan utama oktana dalam mesin kendaraan

bermotor dengan oksigen yang terbatas seperti berikut:

C8H18 ( l )+ 12O2 (g) 7CO2 (g) + CO (g) + 9H2O( l )

Gas CO sangat berbahaya bagi manusia maupun hewan, karena CO berikatan

kuat dengan hemoglobin darah. Hemoglobin berfungsi untuk mengikat oksigen dari

udara dan akan diedarkan ke seluruh tubuh. Dengan menghirup gas CO maka CO

akan terikat pada Fe yang terdapat pada hemoglobin sehingga hemoglobin tidak bisa

lagi mengikat oksigen. Hal ini mengakibatkan tubuh kekurangan oksigen dan dapat

berakibat fatal bahkan kematian.

Karbon monoksida dibuat secara komersiil dengan mereduksi

karbondioksida dengan hidrogen CO 2(g)+H2(g) ==== CO (g)+H2O

Gas CO juga dapat terjadi sebagai hasil samping pembakaran senyawa

organik dalam ruang kurang oksigen.

C8H18 +6O2(g) → 8CO +4H2O

Secara besar-besaran dapat dibuat dengan reaksi:

C(S) + H2O → CO +H2

Campuran gas karbon monoksida dengan gas hidrogen adalah sangat

penting secara komersial, karena digunakan dalam proses hidroformalasi

dan sintesis metanol. Karbon monoksida secara formal merupakan

anhidrida dari asam formiat (HCO 2H). Sifat karbon monoksida sangat

menarik dalam komplek karbonit, sesungguhnya ia merupakan basa yang

lemah (donor pasangan elektron yang lemah ), tetapi ia merupakan ligan

kuat dalam komplek dengan logam trasisi (dilihat dari deret spektroskopi

ligan-ligan). Hal ini disebabkan ikatan logam CO melibatkan ikatan

rangkap tertentu (backbonding) yang akan dibahas pada perkuliahan

Kimia Anorganik Fisik. Sifat racun dari CO disebabkan karena

kemampuan untuk mengikat atom Fe dengan kuat dalam hemoglobin.

Pada kondisi biasa, besi dapat bereaksi secara langsung dengan karbon

monoksida.

Karbondioksida terdapat di udara kurang lebih 300 ppm (0,038%)

berdasakan volume), gas gas vulkanik dan dalam larutan super jenuh

dalam air penyegar tertentu. Karbon dioksida terbentuk karena

pembakaran yang nelibatkan udara yang cukup atau

berlebih.Karbondioksida dikeluarkan dalam skala besar pada proses

permentasi dalam pembakaran semua karbon atau senyawa-senyawa

karbon. Dalam laboratorium ia bisa dibuat dengan pamanasan atau

penambahan asam-asam pada karbonat. Dalam industry, beberapa metode

untuk membuat CO2 adalah sebagai berikut:

Perolehan kembali CO2dalam pabrik ammonia dari reaksi reformasi

menggunakan uap panas yang digunakan untuk menghasilkan

hidrogen.

CH4 (g) + 2H2O (g) CO2 (g) + 4H2 (g)

Dekomposisi gamping pada suhu sekitar 900 0C

CaCO3 (s) CaO (s)+ CO2 (g)

Produk samping fermentasi dalam produksi etanol

C6H12O6 (aq) C2H5OH (aq) + 2CO2 (g)

Padatan karbondioksida es kering (penyublim pada – 78.5 0C)

digunakan sebagai pendingin yang sangat efektif. Karbondioksida adalah

anhidrida dari asam karbonat yang merupakan asam lemah dibasa pada

suhu kamar memiliki harga K 1≈ 4.16 x 10 -7, dan K2 ≈ 4.84 x 10 -11

Laju reaksi lambat dari CO 2 mencapai kesetimbangan dengan H 2CO3

dalam air dan dengan demikian juga laju dessosiasinya dapat dipakai

secara analitik membedakan H 2CO3 dengan CO2 yang terhidrasi. Reaksi

yang lambat dapat ditunjukkan dengan penambahan larutan jenuh CO 2

dalam air kedalam larutan NaOH yang berisi fenolftalein, sedangkan pada

pihak lain reaksi lebih cepat diperoleh dengan penambahan larutan H 2CO3

encer kedalam NaOH dengan kondisi yang sama.

Hidrasi CO2 berlangsung dua tahap. Pada ph¿8, mekanisme utama

adalah hidrasi langsung CO 2 yang diikuti dengan reaksi asam basa yang

cepat memberikan bicarbonat, sbb :

CO2 + H2O ====== H2CO3 (lambat)

H2CO3 + OH ====== HCO3- + H2O (seketika)

Pada ph¿10 ,reaksi yang dominan adalah serangan langsung OH - yang

diikuti oleh reaksi asam basa yang cepat menghasilkan karbonat, sbb:

CO2 +OH - ==== HCO3- (lambat)

HCO3- + OH - ==== CO3

2- + H2O (seketika)

Senyawa lain dari karbon

1. Sianogen

Senyawa dari karbon dan nitrogen yang penting adalah sianida,

sianat dan tiosianat serta turunan-turunannya. Sianogen (CN) 2, merupakan

gas yang cukup stabil tetapi mudah terbakar (titik didih = negatif 21 0C)

dan pembentukannya sangat endortermik (∆ Hf = 297 kj / mol ). Ia dapat

diperoleh dari oksidasi fase gas terkatalitik dari HCN dengan NO 2 :

2HCN + NO2 (CN)2 + NO + H2O

2NO + O2 NO2

Sianogen dapat juga diperoleh dari oksidasi dalam air dari CN - dengan

Cu2+. Sianida kering dapat dibuat dari :

Hg(CN)2 + HgCl2 Hg2Cl2 + (CN)2

Sianogen berdisosiasi menjadi CN radikal, dan seperti halogen dapat

ditambahkan secara oksidatif kepada logam dengan valensi lebih rendah

memberikan komplek siano, sebagai contoh:

(Ph3P)4Pd + (CN)2 (Ph3)Pd(CN)2 + 2Ph3P

Sianogen juga dapat mengalami disproporsionasi

(CN)2 + OH - CN- + OCN - + H2O

2. Hidrogen sianida (HCN)

Hidrogen sianida (HCN), dapat disebut pula dengan nama asam sianida.

Hidrogen sianida merupakan salah satu senyawa dari berbagai contoh senyawa sianida.

Contoh dari senyawa sianida lainnya adalah NaCN dan KCN. Hidrogen sianida, seperti

hidrogen halida, merupakan zat tunggal molekular dan dapat terionisasi dalam air.

Hidrogen sianida berwujud gas yang tidak berwarna dan sangat beracun, gas ini

akan dilepaskan apabila senyawa-senyawa sianida direaksikan dengan asam. Dalam

larutan, HCN (titik didih 25,5oC) memiliki konstanta dielektrum cukup tinggiseperti air

(107 pada 25,5oC) karena terjadi assosiasi antar molekul polar dengan ikatan hidrogen,

tidak berwarna, bersifat flamable atau mudah terbakar, dapat berdifusi baik dengan

udara dan bahan peledak,dan larut dalam air.

Dalam air hidrogen sianida adalah asam yang sangat lemah, pK25oC = 9,21, tetapi

cairan murni HCN adalah asam kuat.

Hidrogen sianida memiliki sifat fisik sebagai berikut:

1

.

Wujud Gas yang tidak berwarna dan sangat beracun.

2

.

Titik leleh -112oC

3

.

Titik didih 25,5oC

4

.

Kerapatan 0,687 g/cm3

Larutan asam sianida dalam air disebut dengan asam hidrosianat yang apabila

direaksikan dengan basa membentuk garam.

HCN(aq) + NaOH(aq) NaCN(s) + H2O(l)

Garam sianida diperoleh dari reduksi amida oleh karbon.

NaNH2(S) + C(s) NaCN(s) + H2(aq)

Hidrogen sianida dalam industri digunakan untuk membuat adiponitril sebagai

bahan nilon. Hidrogen sianida dalam skala industri dibuat dengan cara mereaksikan CH4

dan NH3 dengan bantuan katalis.

CH4 + NH3 HCN + 3H2 (∆H=+240 kj/mol)

atau

2CH4 + 3O2 + 2NH3 2HCN + 3H2O (∆H= - 475 kj/mol)

3. Karbon disulfida (CS2)

Karbon disulfida (CS2) merupakan cairan volatile yang sangat beracun dengan

titik didih 46oC, berwarna kuning, mudah terbakar dalam udara. Karbon disulfida

sangat bersifat toksik (sangat beracun) dikarekan apabila terjadi kontak

dengan kulit dapat menyebabkan terjadinya iritasi, kerusakan pada

alat reproduksi, kematian pada janin dan mandul. gejala kronik bisa menyebabkan

kerusakan pada hati.

Karbon disulfida memiliki sifat fisik sebagai berikut:

1200oC Pt

Pt1200oC

1

.

Wujud Cairan volatile yang berwarna kuning dan sangat beracun.

2

.

Titik leleh -112oC

3

.

Titik didih 46oC

4

.

Kerapatan 2,67 g/cm3

Sejumlah kecil karbon disulfida ditemukan pada gas letusan gunung berapi.

Dulunya, CS2 diproduksi dengan mereaksikan karbon dengan sulfur pada temperatur

tinggi. Namum saat ini karbon disulfida dapat diperoleh dalam skala besar dengancara

mereaksikan antara metana dan belerang dengan katalis silika atau aluminium pada

suhu 1000oC.

CH4 + 4S = = = = CS2 + 2H2S

Dalam industri karbon disulfida digunakan sebagai pelarut bagi sulfur, fosforus,

bromin, iodin, lemak, dan minyak. Namun pemanfaatannya sebagai pelarut berkurang

karena sifatnya yang beracun. Manfaat penting lainnya, yaitu dalam pembuatan rayon

dan selofan dan sebagai bahan baku untuk produksi karbon tetraklorida secara

komersial.

CS2 + 3Cl2 CCl4 + S2Cl2

Karbon disulfida adalah satu dari molekul terkecil yang melangsungkan reaksi

inersi, dimana gugus –SC(S)- diinersikan antara Sn-N, Co-Co atau ikatan lainnya. Jadi

titanium ditiokarbamat dapat diperoleh dari titanium dialkilamida.

Ti(NR2)4 + 4CS2 Ti(S2CNR2)4

Molekul CS2 juga dapat bertindak sebagai ligan, dengan ikatan sebagai donor

melalui belerang atau penambahan secara oksidatif memberikan sebuah cincin

beranggotakan tiga seperti struktur berikut:

Ph3 S

Pt

Ph3 C

S

Reaksi yang penting, CS2 melibatkan serangan nukleofilik pada karbon oleh,

HS-, RO- dan amina primer atau sekunder yang dalam suasana basa masing-masing

membentuk tiokarbonat, santat, dan ditiokarbamat.

SCS + : HS- S2CHS- CS32-

SCS + : OCH3- CH3OCS2

-

SCS + : NHR2 R2NCS2-

Ditiokarbamat biasanya terdapat dalam bentuk garamnya. Garam ditiokarbamat

dari seng, mangan, dan besi digunakan sebagai fungisida dalam pertanian.

Ditiokarbamat membentuk komplek dengan logam-logam. Gugus CS2 dalam

ditiokarbamat, seperti santat, tiosianat, dan tiokarbonat biasanya dikelatkan, tetapi

monodentat dan jembatan ditiokarbamat juga diketahui.

S

M C X (X = NHR atau NR2, OR atau SR, O, S atau S

S)

S

4. Fosgin (OCCl2)

Fosgin (OCCl2) merupakan salah satu karbonil halida, dimana karbonil halida

merupakan intermediet kimia yang sangat berguna dan senyawa yang paling sederhana.

Fosgin (OCCl2) berwujud gas yang sangat toksik atau beracun.

OH-

OH-

Fosgin memiliki sifat fisik sebagai berikut:

1

.

Wujud Gas yang tidak berwarna dan sangat beracun.

2

.

Titik leleh -118oC

3

.

Titik didih 8,3oC

4

.

Kerapatan 4,248 g/cm3

Pembuatan Fosgin (OCCl2) dalam skala besar dibuat dengan cara mereaksikan

klor dan karbon monoksida.

Cl

CO + Cl2 C=O

Cl

Kegunaan fosgin merentang dalam kemudahan penggantian nukleofilik dari klor

untuk menghasilkan senyawa karbonil dan isosianat. Hidrolisis fosgin lebih menyukai

menghasilkan karbon dioksida dan hidrogen klorida, dibanding dengan asam karbonat.

Karbon juga membentuk senyawa-senyawa biner dengan unsur lain (karbida

dari golongan alkali dan alkali tanah, karbida dari logam blok d dan f, dan karbida dari

metaloid).

200oC karbon

Karbit (CaC2) adalah contoh karbida yang dikenal dalam masyarakat. Karbida

dapat bereaksi dengan air menghasilkan gas asetilen dan energi yang cukup besar.

CaC2(s) + 2H2O(g) Ca(OH)2(s) + (CH)2(g)

SILIKON

A. Keberadaan

Atom Silikon (Si) mempunyai 14 buah elektron, yang terdiri dari 2 elektron

pada lintasan pertama, 8 elektron pada lintasan kedua, dan 4 elektron pada lintasan

ketiga atau terakhir. Jadi, atom Silikon memiliki 10 elektron yang terikat kuat kepada

inti atom, dan 4 elektron valensi yang ikatannya kepada inti atom tidak kuat dan mudah

lepas dengan sedikit energi tertentu. Karena atom Silikon memiliki 4 buah elektron

valensi, maka ia dikenal dengan istilah atom tetravalen.

Untuk menjadi stabil secara kimiawi, sebuah atom Silikon membutuhkan

delapan elektron di lintasan valensinya. Maka, setiap atom Silikon akan bergabung

dengan atom Silikon lainnya, sedemikian rupa sehingga menghasilkan delapan elektron

di dalam lintasan valensinya. Ketika ini terjadi, maka Silikon akan membentuk benda

padat, yang disebut kristal. Gambar berikut mengilustrasikan gambar 3 Dimensi sebuah

atom Silikon yang berikatan dengan 4 atom silikon tetangganya, sehingga jumlah total

elektron atom tersebut pada lintasan valensinya menjadi tetap 8. Hal ini terjadi pula

dengan atom-atom silikon yang lainnya. Karena pusat-pusat atom yang berdekatan

mempunyai muatan total positif, maka akan menarik elektron-elektron yang dimiliki

bersama tersebut. Gaya-gaya ini akan mengikat kuat atom satu sama lain dengan suatu

ikatan yang disebut ikatan kovalen (covalen bonds).

Gambar. Struktur Kristal Silikon (3 Dimensi, pada 00K)

Gambar. Struktur Kristal Silikon (2 Dimensi, pada 00K)

Pada kondisi ini, elektron hanya memenuhi daerah valensi. Sedangkan pada

daerah konduksi tidak terdapat sama sekali elektron. Sehingga, Silikon akan bersifat

seperti isolator, yang tidak dapat mengalirkan energi.

Namun, bila suhu dinaikkan di atas 00K, maka akan terjadi perubahan, dimana

energi panas tersebut akan mampu melepaskan beberapa ikatan kovalen. Elektron-

elektron valensi akan pindah ke jalur yang dapat bergerak dengan leluasa, yaitu jalur

konduksi. Pada jalur ini, gerakan elektron tersebut akan menghasilkan arus sesuai

dengan banyaknya elektron valensi yang terjadi, yang disebut dengan arus elektron.

Namun, arus ini masih terlalu kecil untuk dapat dimanfaatkan. Pada kondisi ini, Silikon

bukanlah isolator yang baik dan bukan pula konduktor yang baik. Karena alasan inilah,

silikon disebut sebagai bahan semikonduktor.

Silikon merupakan unsur terbanyak penyusun kerak bumi, sekitar 28% dan

tersebar sebagai bebrapa mineral silikat dan kuarsa, SiO2 tidak seperti karbon. Silikon

biasanya tidak membentuk ikatan pπ—pπ yang stabil. Walaupun keserupaan

stokiometri senyawa-senyawa bisa terjadi, seperti CO2 dengan SiO2 atau (CH3)2CO

dengan (CH3)2SiO, tidak ada keserupaan struktur dan sifat kimia antara mereka. Karbon

dioksida adalah gas yang dengan baik ditulis O=C=O, sedangkan silika (SiO2) adalah

molekul raksasa dengan setiap atom silikon berikatan tunggal kapada empat atom

oksigen memberikan tetrahedral SiO4 yang saling dihubungkan. Dengan katidakhadiran

ikatan pπ—pπ, unsur-unsur dapat menggunakan orbital d dalam ikatan rangkap.

Karakter kimia dan struktur tertentu dari senyawa-senyawa silikon dan unsur

segolongan dibawah silikon, khususnya untuk SiO dan SiN sangat baik dijelaskan

dengan karakter beberapa ikatan rangkap tipe pπ- dπ. Sebagai contoh, N(SiH3) adalah

datar, sedangkan N(CH3)3 adalah segitiga piramida, hal ini dapat dijelaskan palibatan

ikatan pπ- dπ antara orbital 2pz dengan orbital kosong 3dxz dari silikon.

Berbeda dengan karbon, silikon dan unsur-unsur segolongan yang dibawanya

dalam senyawa-senyawanya dapat memiliki bilangan koordinasi lebih dari empat yaitu

5, 6 dan 8 seperti masing-masing pada SiF5, [Si(acac)3]+, dan Pb(O2Cme)4.

Silikon mempunyai isotop alami yang diketahui yaitu isotop 28Si merupakan

isotop yang paling berlimpah di alam (92.23%), isotop 29Si (4.67%), isotop 30Si (3.1%),

dan isotop 32Si yang merupakan isotop radioaktif yang dihasilkan oleh peluruhan argon.

B. Sifat-Sifat Silikon

a. Sifat Kimia

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.

Ikatan silikon dioksida

Reaksi dengan Halogen

Silikon bereaksi dengan halogen secara umum, bahkan sampai terbakar dalam

gas flour (menggunakan suatu atom halogen).

Si + 2X2 → SiX4

Asam-oksi yang umum

Bila dipanaskan dalam udara, unsur ini bereaksi dengan oksigen dalam reaksi

pembakaran yang sangat eksotermik untuk membentuk oksida SiO2, pada dasarnya

tidak reaktif dengan air pada suhu biasa. Namun, dua asam silikat sederhana adalah

asam ortosilikat, H4SiO4, dan asam metasilikat, H2SiO3. Kedua senyawa ini praktis

dan larut dalam air, tetapi mereka memang bereaksi dengan basa.

Contohnya:

H4SiO4(s) + 4 NaOH(aq) → Na4SiO4(aq) + H2O(aq) (nartium ortosilikat)

Bila kering sebagian (parsial) asam silikat disebut gel silika (suatu asam yang agak

mirip dengan garam buatan, NaCl). Dalam bentuk ini ia mempunyai kapasitas

menyerap yang besar terhadap uap air, belerang dioksida, asam sitrat, benzena dan

zat-zat lain, ia digunakan secara luas sebagai bahan untuk menghilangkan

kelembaban dalam wadah-wadah kecil yang tertutup.

Garam-garam asam oksi dari kedua asam silikat tadi meliputi;

Na2SiO3 natrium metasilikat

Na4SiO4 natrium ortosilikat

Mg2SiO4 magnesium ortosilikat

LiAl(SiO3)2 litium alumunium metasilikat

Semua silikat ini kecuali silikat dari Na+, K+, Rb+, Cs+, dan NH4+, praktis tidak larut

dalam air. Semua silikat yang larut, membentuk larutan yang berasifat basa bila

dilarutkan dalam air. Ion SiO32-, bertindak sebagai basa dengan menghilangkan

proton dari air.

SiO32-

(aq) + H2O(aq) → HSiO3-(aq) + OH-

(aq)

Suatu sifat kimia yang penting dari silikon adalah kecenderungan yang membentuk

molekul yang signifikan besar. Silikon cenderung membentuk ikatan tunggal

(masing-masing membentuk 4 dan 3 ikatan tunggal). Silikon membentuk molekul-

molekul dan ion-ion raksasa, atom oksigen membentuk kedudukan yang berselang-

seling.

b. Sifat Fisika

Silikon berbentuk padat pada suhu ruangan, dengan titik lebur dan titik didih

masing-masing 1.400oC dan 2.800oC. Yang menarik, silikon mempunyai massa

jenis yang lebih besar ketika dalam bentuk cair dibanding dalam bentuk

padatannya, tapi seperti kebanyakan substansi lainnya, silikon tidak akan

bercampur ketika dalam fase padatnya, tapi hanya meluas, sama seperti es yang

memiliki massa jenis lebih kecil daripada air. Karena mempunyai konduktivitas

thermal yang tinggi (149 W·m−1·K−1), silikon bersifat mengalirkan panas sehingga

tidak pernah dipakai untuk menginsulasi benda panas.

Dalam bentuk kristalnya, silikon murni berwarna abu-abu metalik.

Seperti germanium, silikon agak kuat tapi sangat rapuh dan mudah mengelupas.

Seperti karbon dan germanium, silikon mengkristal dalam struktur kristal kubus

berlian, dengan jarak kisi 0,5430710 nm (5.430710 Å).

Konfigurasi elektron dari Si yaitu [Ne] 3s2 3p2 dimana orbital elektron terluar

dari silikon mempunyai 4 elektron valensi. Kulit atom 1s, 2s, 2p, dan 3s terisi

penuh, sedangkan kulit atom 3p hanya terisi 2 dari jumlah maksimumnya 6. Silikon

bersifat semikonduktor. Densitas atom silikon pada suhu 298K sebesar 2,33 g·cm−3.

Dengan energi ionisasi pada tingkat 1st sebesar 786 kJ·mol−1, 2nd sebesar 1577,1

kJ·mol−1, 3rd sebesar 3231,6 kJ·mol−1, dan 4rd sebesar 4355 kJ·mol−1.

Unsur Si bersifat nonlogam, tetapi keras dan mengkilap seperti logam, karena

itu disebut metaloid. Unsur Si merupakan unsur ringan, titik leburnya tinggi, dan

daya hantar listriknya menengah. Oleh karena itu unsur Si banyak di gunakan

sebagai bahan semikonduktor, misalnya transistor.

C. Pembuatan Silikon

Silikon dibuat dengan mereduksi kuarsa (quartz) atau sering disebut juga dengan

silika ataupun silikon dioksida dengan kokas (C). Proses reduksi ini dilangsungkan di

dalam tungku listrik pada suhu 3000 °C. Reaksi yang terjadi adalah:

SiO2(l) + 2C(s) –––→  Si(l) + 2CO2

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) + 2Cl2(g) –––→ SiCl4(g)

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)

Padatan Si yang terbentuk berupa batangan yang perlu dimurnikan lebih lanjut dengan

cara pemurnian zona (zona refining), seperti pada gambar berikut.

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 lebut 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

Δ,OR-

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 tidak murni dan tidak murni dapat dipisahkan dengan cara pemotongan.

D. Hidrida Silikon

Monosilan (SiH4) yang memiliki beberapa peran penting adalah gas yang mudah

terbakar secara spontan, dibuat dari penambahan LiAlH4 pada silika pada 150-1700 C

atau dengan mereduksi SiCl2 dengan LiAlH4 dalam sebuah eter. Walaupun stabil dalam

air dan larut dalam asam encer, hidrolisis basa yang cepat memberikan SiO4 terhidrat

dan H2.

Monosilan, SiH4 dibuat secara komersil dengan mereduksi SiO2 dengan Al pada

hidrogen bertekanan tinggi dalam campuran garam cair NaCl dan AlCl3. Persamaan

reaksinya adalah sebagai berikut.

6H2(g)+3SiO2(s)+4Al(s)3SiH4(g)+2Al2O3(s)

Silan jauh lebih reaktif daripada alkana dan kestabilan akan menurun dengan

meningkatnya panjang rantai. Silan sendiri (SiH4) secara spontan mudah terbakar di

udara, bereaksi hebat dengan halogen dan terhidrolisis bila kontak dengan air.

Kereaktifan silan meningkat dibandingkan dengan hidrokarbon jika dikaitkan

dengan besarnya jari-jari atom Si. Dimana orbital yang terbuka diserang oleh nukleofil

yang memiliki polaritas lebih besar dari ikatan Si—H dan ketersedian yang rendah pada

orbital d sehingga dapat membentuk hasil adisi. Silan merupakan agen pereduksi dalam

larutan berair. Sebagai contoh, ketika silan di alirkan melalui larutan berair bebas

oksigen yang mengandung Fe3, maka silan akan mereduksi Fe3 menjadi Fe2. Ikatan

antara silikon dan hidrogen tidak mudah dihidrolisis dalam air yang netral, tetapi raksi

akan berlangsung secara cepat pada asam kuat ataupun dalam hidrat basa. Demikian

pula, alkoholisis dapat dipercepat oleh sejumlah katalitik alkoksida:

SiH4+4ROH Si(OR)4 + 4H2Δ,OR-

RCH=CH2 + SiHCl3 RCH2CH2SiCl3

Studi kinetik menunjukan bahwa reaksi berlangsung melalui struktur OR- me nyerang

atom Si sementara atom H2terbentuk melaui ikatan H.......H antara ikatan hidrogen atom

hydridi dan atom H protic.

Hydrosilylation merupakan penambahan SiH melewati ikatan rangkap alkena

dan alkuna. Reaksi ini digunakan pada industri dan sintesis di laboratorium, dilakukan

dibawah kondisi (300oC atau iradiasi ultraviolet) yang menghasilkan radikal menengah.

Pada praktiknya, biasanya dilakukan pada kondisi yang jauh lebih rendah dengan

menggunakan kompleks platinum sebagai katalis. Reaksinya adalah sebagai berikut.

Reaksi ini berlangsung melalui perantara di mana kedua alkena dan silan yang

melekat pada atom Pt. Silan digunakan dalam produksi perangkat semikonduktor seperti

sel surya dan di Hydrosilylation alkena; itu dipersiapkan secara komersil dengan reaksi

tekanan tinggi dari hidrogen, silikon dioksida, dan aluminium.

Silan yang tersubstitusi dengan gugus organik adalah cukup penting. Reaksi

yang paling penting dari senyawa dengan ikatan Si-H, seperti HSiCl3 atau HSi(CH3)3,

adalah reaksi Speier atau hidrolisasi dari alkena dengan katalis asam kloroplatinat

E. Senyawa Silikon

Beberapa senyawa yang paling penting dari kelompok ini adalah senyawa

dengan halogen, oksigen, dan nitrogen. Pembahasan oksida silikon sangat perlu

mendapat tempat khusus mengingat banyak aspeknya dalam teknologi.

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. Silkon karbida atau juga dikenal dengan carborundum adalah suatu turunan

senyawa silikon dengan rumus molekul SiC, terbentuk melalui ikatan kovalen

antara unsur Si dan C. Silikon karbida merupakan salah satu material keramik

non-oksida paling penting, dihasilkan pada skala besar dalam bentuk bubuk

(powder), bentuk cetakan, dan lapisan tipis. Teknik untuk membentuk bubuk

SiC menjadi bentuk keramik dengan menggunakan agen pengikat, kemudian

memberi pengaruh yang besar terhadap nilai komersial SiC. Sekarang ini, SiC

merupakan salah satu material yang memiliki kegunaan yang besar dan memiliki

peranan penting dalam berbagai industri seperti industri penerbangan dan

angkasa, elektonik, industri tanur, dan industri-industri komponen mekanik

berkekuatan tinggi. Umumnya, industri metalurgi, abrasif dan refraktori juga

merupakan pengguna SiC dalam jumlah paling besar. Proses pembuatan Silikon

Karbida merupakan reaksi karbotermal yakni proses yang melibatkan reaksi

antara kuarsa dengan tingkat kemurnian tinggi atau pecahan-pecahan kuarsit

dengan karbon (grafit, karbon black atau batu bara pada temperatur antara

1600°C - 2500°C). Disebut reaksi Acheson karena pertama kali ditemukan

Edward Acheson dengan menggunakan tanur listrik yang pada saat itu juga baru

diperkenalkan.

Karbon didapat dari kokas migas dan pasirnya mengandung 98 sampai 99,5 %

silika. Persamaan reaksinya dapat digambarkan menurut reaksi berikut:

SiO2 + 2C → Si + 2CO ΔH = + 606 kJ

Si + C→ SiC ΔH = - 127,7 kJ

Sehingga reaksi totalnya dapat dituliskan sebgai berikut:

SiO2 + 3C → SiC + 2CO ΔH = + 478,3 kJ

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 silikon SiX4 merupakan senyawa molekuler yang mudah menguap.

Menurun dalam golongan 14, germanium menunjukan effek pasangan elektron

dalam mana ia juga membentuk dihalida yang tidak menguap. Diantara

Si(s) + 2Cl2(g) SiCl4(l)

SiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(g)SiCl4(l) + 2CO(g)

SiF4(g) + 2F-(aq) [SiF6]2-(aq)

MX(4) + 2H2O MX4(OH2)2MO2+4HX

tetrahalida silikon, tetra klorida silikon adalah yang paling penting, yang dibuat

dari reaksi langsung antar unsur.

Silikon halida adalah asam lewis sedang. Mereka memperlihatkan sifat ini ketika

mereka menambahkan satu atau dua ligan menghasilkan komplek dengan atom

pusat berkoordinat lima atau enam sebagai berikut:

Kemudahan pembentukan hipervalen, kompleks silikon berkontribusi terhadap

lebih cepatnya hidrolisis dari halida dari silikon dibandingkan CCl4.

Reaksi substitusi halosilan telah dipelajari secara luas. Reaksi ini lebih

mudah/tampak dibanding senyawa analog dari karbon, karena atom Si dapat

dengan mudah menambah/memperluas permukaan koordinasi untuk

mengakomodasi nukleofil yang datang dalam sebuah mekanisme asosiatif.

Steriokimia dari reaksi substitusi ini menunjukan bahwa sebuah intermediat

berkoordinasi 5 terbentuk dengan substituen yang paling elektronegatif yang

mengadopsi posisi aksial. Lebih lanjut, substitusi pergi dari posisi aksial. H -

adalah gugus pergi yang lemah, dan gugus alkil bahkan lebih lemah.

Perhatikan bahwa dalam contoh ini, substituen R4 menggantikan H dengan

mempertahankan konfigurasi.

Silikon juga dapat bereaksi langsung dengan nitrogen pada temperatur yang

tinggi membentuk Si3N4. Zat tunggal ini sangat keras dan inert, mungkin didapat

dalam material keramik temperatur tinggi. Projek-projek penelitianindustrial

sekarang memokuskan pada penggunaan senyawa-senyawa organosilikon-

nitrogen yang cocok yang mungkin menghasilkan pirolisis untuk menghasilkan

serat nitrida silikon dan bentuk-bentuk lain. Trisililamin (H3Si)3N mempunyai

kebasaan yang sangat lemah dan strukturnya planar telah dijelaskan di atas. Pada

pihak lain senyawa-senyawa analog trimetil amina dan (H3Ge)3N adalah segitiga

piramida.

F. Silikat

Affinitas silikon yang tinggi terhadap oksigen berkontribusi terhadap eksistensi

dari keteraturan yang luas dari mineral silika dan senyawa-senyawa silikon-oksigen

sintetik, yang penting dalam mineralogi, proses industri dan laboratorium. Terlepas dari

fase-fase temperatur tinggi yang jarang, struktur silikat ditentukan oleh Si koordinat

empat tetrahedral. Struktur silikat yang kompleks sering lebih mudah dipahami jika unit

SiO4 ditarik sebagai sebuah tetrahedron dengan atom Si pada pusatnya dan atom-atom

oksigen pada sudut-sudutnya. Dalam representasi, silikat sering dipotong sampai pada

tulangnya dengan menarik unit SiO4 sebagai sebuah tetrahedron sederhana dengan

atom-atom dihilangkan.

Secara umum, tetrahedron-tetrahedron ini mengunakan bersama sudut-sudut dan

(jarang) sisi-sisi atau muka bidang. Setiap atom O terminal (lepas/akhir) berkontribusi -

1 terhadap muatan (bukan biloks) dari unit SiO4, tetapi setiap atom O yang digunakan

bersama berkontribusi nol. Jadi ortosilikat adalah [SiO4]4-, disilikat [O3SiOSiO3]6-, dan

unit SiO2 dari silika tidak mempunyai muatan karena semua atom O digunakan

bersama.

Dari prinsip-prinsip di atas tentang keseimbangan muatan, semestinya jelas

bahwa sebuah kerangka yang dihubungkan/ditempelkan menjadi satu dan ujung atau

cincin dari unit-unit SiO4 yang memiliki dua atom oksigen yang digunakan bersama

untuk setiap atom Si, akan mempunyai rumus dan muatan [(SiO3)2-]n. Sebuah contoh,

senyawa yang mengandung ion metasilikat siklik adalah mineral berit, Be3Al2Si6O18,

yang mengandung ion [Si6O18]12-. Emerald adalah beryl dalam mana ion Cr3+

disubstitusikan untuk beberapa ion Al3+. Sebuah kerangka metasilikat terdapat dalam

mineral jedeit, NaAl(SiO3)2. Sebagai tambahan terhadap konfigurasi-konfigurasi yang

lain untuk kerangka tunggal, ada silikat-silikat kerangka rangkap yang mencakup family

dari mineral-mineral yang secara komersial dikenal sebagai asbestos.

Silika dan hanya silikat yang mengkristal dengan lambat. Dengan pendinginan

cairan pada laju yang sesuai, padatan yang bersifat amorf yang dikenal sebagai

gelas/kaca dapat diperoleh dan bukan kristal. Dalam beberapa penampilan, kaca-kaca

ini berperangai cairan, struktur diatur pada jarak-jarak oleh hanya sedikit spacing antar

atm (seperti dalam tetrahedron SiO4 tunggal). Tidak seperti cairan, viskositas kaca-kaca

sangat tinggi, dan untuk kebanyakan tujuan-tujuan praktis mereka beroerangai seperti

padatan.

Komposisi dari kaca silikat mempunyai pengaruh yang besar pada sifat-sifat

fisiknya. Sebagai contoh, quartz yang dibekukan (fused quartz atau SiO2 amorf)

melunak pada sekitar 1600oC, kaca borosilikat (mengandung oksida boron) melunak

pada sekitar 800oC. Variasi titik pelunakan dapat dipahami dengan menghayati bahwa

hubungan Si—O—Si dalam bentuk kaca silikat yang yang mengindikasikan ketegaran

(rigidity). Jika oksida basa seperti Na2O dan CaO diincorporasi (sodalime glases),

mereka bereaksi dengan leburan SiO2 dan mengubah hubungan Si—O—Si menjadi

gugs SiO terminal dan jadi merendahkan temperatur pelunakan (pelelehan).

G. Aluminosilikat

Lebih banyak ragam struktural yang terjadi jika atom Al menggantikan beberapa

atom Si. Aluminosilikat dominan berkontribusi terhadap kekayaan varietas dari dunia

mineral. Dalam γ-alumina, ion Al3+ terdapat dalam kedua lubang oktahedral atau

tetrahedral. Kefleksibilitas merambah ke dalam aluminosilikat, dimana Al bisa

mensubstitusi Si dalam kerangka tetrahedral, memasukkan sebuah lingkungan eksternal

oktahedral pada kerangka silikat, atau lebih jarang terjadi pada bilangan koordinasi lain.

Karena aluminium sebagai Al(III), kehadirannya di tempat Si(VI) dalam sebuah

aminosilikat menyebabkan muatan negatif keseluruhan satu satuan. Penambahan kation,

seperti H+, Na+, atau setengah Ca2+ diperlukan untuk setiap atom Al yang mengganti

atom Si. Kation tambahan ini memiliki efek yang perlu diperhatkan pada sifat dari

mineral. Struktur mineral aluminosilikat dapat berupa lapisan, kerangka tiga dimensi,

dan juga sieves molekular (goa/kapit perangkap).

Pada gambar di atas (a) adalah struktur SiO4 tetrahedra dan (b) merupakan

representasi tetrahedral nya. Gambar (c) adalah struktur polihedral dan (d) representasi

polyhedral nya. Struktur (c) dan (d) merupakan lapisan ganda dari chrysotile mineral.

Banyak mineral aminosilikat dengan struktur berlapis juga mengandung logam

seperti litium, magnesium, dan besi: mencakup clay, talk, dan beberapa mika. Contoh-

contoh aluminosilikat yang mempunyai struktur lapisan seperti Al2(OH)4Si2O6 yang

secara komersial digunakan sebagai keramik cina (Cina clay), pirofilit (Al2(OH)2Si4O10,

talk (Mg3(OH)2Si4O10, mika muskovit (KaI2(OH)2Si3AlO10).

Struktur dasar dari phyllosilicates didasarkan pada saling berikatan antara enam

cincin anggota SiO4-4 tetrahedra yang terbentang dalam lembaran yang tak terbatas. Tiga

dari 4 oksigen dari setiap tetrahedra dibagi dengan tetrahedra lain. Hal ini menyebabkan

unit struktural dasar Si2O5-2.

Kebanyakan phyllosilicates mengandung ion hidroksil OH-, dengan OH

terletak di pusat dari anggota cincin 6. Sehingga, menjadi Si2O5(OH)-3. Ketika kation

lain terikat ke lembaran SiO4, mereka berbagi oksigen apikal dan ion (OH) yang terikat

pada kation lain dalam koordinasi oktahedral. Ini membentuk lapisan kation, seperti

Fe+2, Mg+2, atau Al+3, yang terjadi dalam koordinasi oktahedral dengan O dan OH ion

dari lapisan tetrahedral. Hal ini menyebabkan struktur tetrahedral - oktahedral (TO), di

mana masing-masing ke lapisan diikat ke atas (atau bawah) dari yang lain TO lapisan

oleh ikatan Van der Waals.

Jika 2 lebih dari ion OH pada lapisan oktahedral diganti dengan O, dan O ini

menjadi oksigen apikal untuk lapisan tetrahedral lain, ini membangun talc phyllosilicate

trioctahedral atau pyrophyllite dioctahedral. Ini menjadi Lapisan TOT yang dapat

berikatan dengan lapisan TOT lain dengan ikatan lemah Van der Waals

Mineral muskovit umum ditemukan pada batuan metamorf. Muscovite

merupakan mineral yang paling umum dari mineral mika, dan juga dikenal sebagai

mika atau isinglass. Secara komersial digunakan sebagai bahan kaca refraktori (tahan

panas) dalam oven suhu tinggi (lembaran tipis dari muskovit transparan dan digunakan

sebagai pengganti kaca) dan sebagai isolator listrik dan, dalam bentuk bubuk digunakan

sebagai pelumas.

Lembaran mika muskovit ini biasanya sangat elastis, dapat dengan udah

dibedakan dari mineral lainnya dari keluarga mika karena satu-satunya mineral yang

elastis dan transparan. Dimana mika pada umumnya berwarna abu-abu gelap sampai

hitam, bahkan mika klorit biasanya berwarna hijau dan tidak elastis.

Aluminosilikat yang berstruktur tigadimensional, seperti feldspars: feldspar

ortoclase (KaISi3O8) dan albit (NaAlSi3O8). Contoh molekular sieves dari aluminosilikat

adalah beberapa zeolit.

Gambar (a) merupakan struktur 2:1 mineral tanah liat seperti muskovit mika

KAl2(OH)2Si3AlO10, di mana K+ berada antara lapisan bermuatan (tempat pertukaran

kation), Si4+ berada pada bilangan koordinasi 4, dan Al3+ pada bilangan koordinasi 6.

Gambar (b) merupakan representasi polyhedral. Dalam talk, ion Mg2+ menempati posis

oktahedral dan atom O di bagian atas dan bawah diganti dengan gugus OH dan K+

berada pada daerah yang kosong.

Silikon, seperti tetangganya karbon dan karbon juga membentuk berbagai

senyawa biner dengan logam-logam. Beberapa dari mereka membentuk berbagai

senyawa biner dengan logam-logam. Beberapa dari mereka mengandung atom-atom

silikon yang terisolasi. Struktur ferrosilikon (Fe3Si) sebaga contoh, yang memegang

peranan penting dalam pembuatan baja dapat dipandang sebagai kristal fcc dari atom-

atom besi dengan beberapa diganti dengan silikon. Senyawa K4Si4 mengandung anion

kluster tetrahedral yang terisolasi (Si4)4- yang isoelekrik dengan P4. Banyak unsur-unsur

blok –f membentuk senyawa dengan rumus Msi2 yang mempunyai struktur lapisan

AlB2. Karbida silikon adalah senyawa karbida dengan non logam yang paling umum,

karena disintesis dalam jumlah yang besar untuk abrasi. Sebuah polimor dari SiC ada

yang menyerupai intan dan struktur sfalerit diamond—like.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins T., Shriver (2010) Inorganik Chemistry, Fifth Edition. New York: W. H.

Freeman and Company

Chambers C., Holliday A.K, (1975) Modern inorganic chemistry an intermediate text.

London: Butterworth & Co

Oxtoby D. W, Gillis H.P, Campion A. (2008) Principles of Modern Chemistry, Sixth

Edition. Belmont: The Thomson Corporation

Petrucci R.H, dkk. (2007) Kimia Dasar Prinsip-Prinsip & Aplikasi Modern Edisi

Kesembilan Jilid 3. Jakarta: Erlangga

Saito Taro (2008) Buku Teks Kimia Anorganik Online, Jakarta: Portal Pendidikan Gratis

Indonesia (http://oke.or.id)

Siregar M., Sudria I.B.N (1999) Buku Ajar Kima Anorganik I, Singaraja. Program Studi

Pendidikan Kimia Jurusan Pendidikan Kimia STKIP Singaraja.