Sifat Fisika dan Sifat Kimia Zat

LAJU REAKSI

Definisi laju reaksi 

Laju Reaksi adalah berkurangnya jumlah pereaksi untuk satuan waktu atau bertambahnya jumlah hasil reaksi untuk setiap satuan waktu.

Ukuran jumlah zat dalam reaksi kimia umumnya dinyatakan sebagai konsentrasi molar atau molaritas (M), dengan demikian maka laju reaksi menyatakan berkurangnya konsentrasi pereaksi atau bertambahnya konsentrasi zat hasil reaksi setiap satu satuan waktu (detik). Satuan laju reaksi dinyatakan dalam satuan mol dmˉ³ detˉ¹ atau mol /liter detik.

Pembahasan

a. Kemolaran

           

Kemolaran adalah satuan konsentrasi larutan yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam 1 liter larutan

Kemolaran (M) sama dengan jumlah mol (n) zat terlarut dibagi volume (v) larutan

Kemolaran (Molaritas) dinyatakan dengan lambang M, adalah jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter larutan.

M = n/V	M = gr/mr x 1000/mL
M =  gram/mr x L	M= ( % x p x 10 ) x 1/M

Pengenceran larutan                                          

Larutan pekat (mempunyai kemolaran besar) dapat diencerkan dengan menambah volum pelarut, sehingga akan diperoleh larutan yang lebih encer (kemolarannya kecil).

pada pengenceran berlaku rumus :

            V1 M1 = V2 M2              V1  = volum sebelum pengenceran

                                                M1 = kemolaran sebelum pengenceran

                                                V2  = volum sesudah pengenceran

                                                M2 = kemolaran sesudan pengenceran

dimana:

V1M1 : volume dan konsentrasi larutan asal

V2 M2 : volume dan konsentrasi hasil pengenceran

Volum pelarut yang ditambahkan = V2 – V1

pada pengenceran hanya terjadi pertambahan volum, sedang jumlah zat terlarut tetap, maka M2 < M1

b. Konsep Laju Reaksi

          

Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap satuan waktu:

                           V =  selisih M / t

•         Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu

•         Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu

•         Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama dengan perbandingan koefisien reaksinya

Pada reaksi :

N2(g) + 3 H2(g) ->  2 NH3(g)

Laju reaksi :

-     laju penambahan konsentrasi NH3

-       laju pengurangan konsentrasi  N2 dan H2.

c. Pengertian Laju Reaksi

Laju reaksi adalah perbandingan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi terhadap perubahan waktu.

Pada reaksi :                A (Reaktan)  ¬>  B (Produk)

Laju Reaksi didefinisikan sebagai :

¶        Berkurangnya konsentrasi A(reaktan) tiap satuan waktu

¶        Bertambahnya konsentrasi B(produk) tiap satuan waktu

Untuk persamaan reaksi:  pA + qB ¬> mC + nD

                                                  V = k [A]x[B]y

                                                           

 Keterangan :

 V      = Laju Reaksi

 K      = tetapan laju reaksi

 [  ]      = konsentrasi zat

 X      = orde/tingkat reaksi terhadap A

 Y      = orde/tingkat reaksi terhadap B

x + y    = orde/tingkat reaksi keseluruhan

d. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi

1. Luas permukaan sentuhan/ Ukuran partikel

          “Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin luaspermukaan zat, semakin banyak bagian zat yang saling bertumbukan dan semakin besar peluang adanya tumbukan efektif menghasilkan perubahan”.

            “Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi pun akan semakin cepat”.

2.  Konsentrasi

            Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan.

            “Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus melalui percobaan”.

            Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan adalah laju perubahan konsentrasi reaktan. Ada reaktan  yang perubahan konsentrasinya tidak mempengaruhi  laju reaksi:

3.Suhu

      Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu energi kinetik partikel zat-zat meningkat sehingga memungkinkan semakn banyaknya tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan

            Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi:

           

            Hubungan ini ditetapkan dari suatu percobaan, misal diperoleh data sebagai berikut:

Suhu (oC)	Laju reaksi (M/detik)
10 20 30 40 t	0,3 0,6 1,2 2,4 Vt

4. Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas. Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

A + C → AC (1)

B + AC → AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi :

A + B + C → AB + C

Beberapa katalis yang pernah dikembangkan antara lain berupa katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitis yang paling dikenal adalah proses Haber, yaitu sintesis amoniak menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik yang dapat menghancurkan produk emisi kendaraan yang paling sulit diatasi, terbuat dari platina dan rodium. 4. Molaritas Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah: V = k [A]m [B]n dengan: • • • • V = Laju reaksi k = Konstanta kecepatan reaksi m = Orde reaksi zat A n = Orde reaksi zat B

Ada 2 jenis katalis  :

1. Katalis aktif yaitu katalis yang ikut terlibat reaksi dan pada akhir rekasi terbentuk kembali.
2. Katalis pasif yaitu katalis yang tidak ikut bereaksi, hanya sebagai media reaksi saja

  ORDE REAKSI

 Pangkat perubahan konsentrasi terhadap perubahan laju disebut orde reaksi

• Ada reaksi berorde O, dimana tidak terjadi perubahan laju  reaksi berapapun perubahan konsentrasi pereaksi.

• Ada reaksi berorde 1, dimana perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 2 kali.

• Ada reaksi berorde 2, dimana laju perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan  laju reaksi lebih cepat 4 kali, dst.

Untuk reaksi

A + B → C

Rumusan laju reaksi adalah :

V = k [A]m [B]n

Dimana :

k  = tetapan laju reaksi

m = orde reaksi untuk A               Orde reakasi total = m + n

n  = orde reaksi untuk B

Langkah-langkah penentuan orde reaksi yaitu sebagai berikut.
1. Memilih 2 data percobaan yang salah satunya mempunyai konsentrasi yang sama.
2. Bandingkan 2 data percobaan tersebut dengan memasukkannya ke dalam persamaan umum laju reaksi.

e. Teori Tumbukan

Tumbukan yang menghasilkan zat baru adalah tumbukan efektif. Tumbukan efektif dapat dicapai jika :

1. Molekul-molekul memiliki energi yang cukup agar dapat mulai bereaksi dengan memutuskan ikatan kimia lawan, dan molekul itu sendiri ikatan kimianya akan putus karena tumbukan dari molekul lain lawan. Energi yang diperlukan ini dinamakan energi aktivasi (Ea), yaitu sejumlah energi minimum yang diperlukan oleh suatu zat untuk memulai reaksi.
2. Posisi tumbukan harus tepat mengenai sasaran, sehingga ikatan kimia lawan dan molekul itu sendiri dapat putus. Jadi putusnya ikatan kimia memerlukan 2 hal penting, yaitu tumbukan dengan Ea dan posisi yang tepat. Perhatikan gambar di atas, walaupun energi cukup, namun jika posisinya tidak tepat, tidak semua energi mengenai ikatan, sehingga terjadi pemborosan energi. Sebaliknya walaupun posisinya tepat mengenai sasaran, namun jika energi molekul belum mencapai Ea, tumbukannya akan pelan, sehingga gaya tarik pada ikatan kimia tidak dapat diputus.

Kesimpulan

Berdasarkan penjalasan diatas dapat disimpulkan :

1. Laju reaksi adalah perbandingan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil      reaksi terhadap perubahan waktu

2. Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan.,“Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus melalui percobaan”. Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan adalah laju perubahan konsentrasi reaktan.

Senyawa Karbon dan Silikon

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Terdapat berbagai unsur di alam ini, salah satunya adalah unsur karbon dan silikon. Karbon dan silikon mempunyai keunikan tersendiri. Keunikan unsur karbon adalah kecenderungannya secara alamiah mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin, tidak hanya dengan ikatan tunggal (C-C) tetapi juga mengandung ikatan ganda (C=C) atau (C≡C). Karbon terdapat dalam kerak bumi, baik dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawa. Senyawaan-senyawaan alamiah karbon yang utama adalah zat-zat organik yang terbentuk dalam jaringan tubuh makhluk hidup, baik tumbuhan maupun hewan, dan dalam bahan yang berasal dari benda hidup, seperti arang dan minyak bumi.

Silikon merupakan unsur kedua paling berlimpah di bumi setelah oksigen yaitu mencakup 28 % dari kandungan kerak bumi. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, melainkan ditemukan hanya dalam senyawaan seperti silikat dan silikon dioksida (silika). Bentuk silikon dioksida dapat ditemukan pada pasir, kuarsa dan serbuk batuan. Sedangkan bentuk silikat dapat ditemukan diantaranya pada granit, lempung dan mika. Serbuk silikon murni terdapat sebagai kepingan dalam emas dan letusan gunung berapi.

Suatu sifat kimia yang penting dari karbon dan silikon adalah kecenderungannya untuk membentuk molekul yang sangat besar. Atom-atom karbon bergabung satu sama lain dengan membentuk rantai atom yang tak terbatas ragamnya. Atom karbon juga cenderung membentuk ikatan kovalen tunggal, ikatan kovalen rangkap dua, dan ikatan kovalen rangkap tiga. Sedangkan silikon cenderung membentuk hanya ikatan tunggal. Oleh karena itu untuk lebih memahami mengenai karbon dan silikon maka ditulislah makalah ini.

1.2    Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut :

1.         Bagaimana kelimpahan unsur karbon dan silikon di alam?

2.         Bagaimana sifat fisik dan sifat kimia dari unsur karbon dan silikon?

3.         Bagaimana perbandingan sifat homopolar karbon dan silikon ?

4.         Bagaimana isolasi unsur karbon dan silikon ?

5.         Bagaimana alotropi karbon dan silikon ?

6.         Bagaimana reaksi-reaksi dan senyawaan unsur karbon dan silikon serta deret alkana dan silana ?

7.         Bagaimana polimer pada silikon ?

8.         Apakah kegunaan unsur karbon dan silikon ?

1.3     Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.    Untuk mengetahui kelimpahan unsur karbon dan silikon di alam.

2.    Untuk mengetahui sifat fisik dan sifat kimia dari unsur karbon dan silikon.

3.    Untuk mengetahui perbandingan sifat homopolar karbon dan silikon.

4.    Untuk mengetahui cara isolasi unsur karbon dan silikon.

5.    Untuk mengetahui alotropi karbon dan silikon.

6.    Untuk mengetahui reaksi-reaksi dan senyawaan pada unsur karbon dan silicon serta deret alkana dan silana.

7.    Untuk mengetahui polimer pada silikon .

8.    Untuk mengetahui kegunaan unsur karbon dan sili

BAB II

PEMBAHASAN

1.    Sumber dan Kelimpahan

1.1.    Senyawa Karbon

Karbon adalah salah satu unsur yang terdapat dialam dengan simbol dalam sistem periodik adalah “C”. Karbon merupakan unsur ke-19 yang paling banyak terdapat di kerak bumi, baik dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawa, dan menjadi unsur paling banyak ke-4 di jagat raya setelah hidrogen, helium, dan oksigen. Keberadaan karbon di alam terjadi dalam dua wujud, yang pertama dalam wujud mineral dan yang kedua dalam wujud grafit.

Karbon ditemukan baik di air, darat, dan atmosfer bumi, dan didalam tubuh makhluk hidup. Senyawaan-senyawaan alamiah karbon yang utama adalah zat-zat organik yang terbentuk dalam jaringan tubuh makhluk hidup, baik tumbuhan maupun hewan, dan dalam bahan yang berasal dari benda hidup, seperti arang dan minyak bumi. Karbon juga terdapat dalam senyawa organik komersial, misalnya senyawa asam asetat (CH₃COOH) dan freon (CFC). Senyawa karbon lainnya adalah senyawaan karbon anorganik yaitu karbon dioksida dan batuan karbonat, terutama kalsium karbonat (CaCO₃). Karbonat dari unsur II A lainnya dikenal baik sebagai mineral : masing-masing magnesium, stronsium, dan barium karbonat.

Karbon dioksida terdapat di atmosfer (300 ppm), dalam gas-gas vulkanik, dan dalam larutan super jenuh dari mata air tertentu. Pada proses fermentasi, kalsinasi batu kapur, dan semua bentuk pembakaran karbon dan senyawaan karbon akan membentuk karbon dioksida dengan skala besar. Karbon dioksida banyak ditemukan dalam air dari beberapa geiser (sumber air panas) dan mata air mineral. Saat ini, konsentrasi karbon dioksida di atmosfer makin meningkat karena aktivitas industri dan pertanian yang tinggi.

1.2. Senyawa Silikon

Silikon merupakan salah satu unsur metaloid dengan nomor atom 14 dan terdapat pada periode 3 golongan IV A. Silikon membentuk 28% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak kedua, setelah oksigen. Silikon tidak ditemukan bebas di alam. Silikon terdapat dalam bentuk senyawa oksida silika SiO₂, dan mineral yang disebut silikat.

Kristal SiO₂ murni mudah kita jumpai yang dikenal dengan nama pasir atau kuarsa, sedangkan Kristal SiO₂ yang tidak murni (dengan runutan bahan kotoran, di antaranya adalah agata (akik), oniks, opal, batu kecubung (ametis), dan flint.  Granit, hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica, dsb merupakan contoh beberapa mineral silikat.

Silikon memiliki 14 isotop yang setengah-hidup diketahui, dengan nomor massa 22-36. Dari jumlah tersebut, tiga yang stabil, yaitu  ²⁸Si (92.23%), ²⁹Si (4.67%), dan ³⁰Si (3.10%).  Sebab spin intinya I = 1/2, ²⁹Si digunakan dalam studi NMR senyawa silikon organik atau silikat (NMR padatan).

2.      Sifat Fisik dan Sifat Kimia

2.1.   Sifat Fisik dan Kimia Senyawa Karbon dan Silikon

Sifat	Karbon	Silikon
Fase	Solid	Solid
Massa Jenis	2,267g/cm3 (grafit) 3,513g/cm3 (intan)	2,33g/cm3
Titik Leleh	3730K	1639K
Titik Didih	5100K	3435K
Jari-jari atom	70 pm
Jari-Jari Kovalen	77 pm	117,59 pm
Keelektronegatifan	2,5	1,8

Dalam satu golongan dari atas ke bawah maka semakin besar titik didih dan titik leleh nya , tetapi pada karbon,  memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih besar dibandingkan dengan silikon . Sifat ini merupaka anomali pada karbon . Perbedaan titik didih dan titik leleh disebabka karena bentuk padatan antara karbon ddan silikon berbeda , dan hubungannya dengan kerapatan , dimana kerapatan elektron pada karbon semakin besar sehingga menyebabkan titik dedih dan titik leleh nya besar.

2.2.Sifat kimia

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. Karbon memiliki kecenderungan untuk membentuk ikatan kovalen tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga yang akan membentuk senyawa organik.

 Contoh: C₂H₆, C₂H₂, dan C₂H₄

Silikon merupakan metaloid, siap untuk memberikan atau berbagi 4 atom terluarnya, sehingga memungkinkan banyak ikatan kimia. Kebanyakan asam (kecuali asam nitrat dan asam hidrofluorat) tidak bereaksi dengan silikon. Silikon dengan 4 elektron valensinya mempunyai kemungkinan untuk bergabung dengan elemen atau senyawa kimia lainnya pada kondisi yang sesuai.

Silikon lebih reaktif dari karbon . Pada suhu tinggi silikon dapat berikatan dengn halogen  membentu senyawa biner. Bila silikon bereaksi, tak ada kecendrungan dari atom-atom silikon untuk kehilangan elektron-elektron terluar dan membentuk kation sederhana seperti  Si⁴⁺, karena ion-ion kecil ini akan mempunyai rapatan muatan begitu tinggi. Namun atom-atom ini biasanya bereaksi dengan persekutuan antara elektron mereka membentuk ikatan kovalen. Bila dipanaskan dalam udara, unsur-unsur itu bereaksi dengan oksigen dalam reaksi pembakaran yang sangat eksotermik untuk membentuk oksida SiO₂ yang bersifat asam.

Karbon dapat membentuk ikatan tunggal maupun ikatan rangkapdua dan rangkap tiga , sedangkan pada silikon hanya dapat membentuk ikatan tunggal saja . Ini dikarenakan untuk membentuk ikatan phi (rangkap) dibutuhkan jarak yang dekat(ideal) . Pada karbon memiliki ukuran atom yang kecil sehingga jari-jari atomnya pun semakin kecil, jadi jarak ikatan antara C dan C dekat sehingga memungkinkan terbentuknya ikatan phi . Sedangkan silikon memiliki ukuran atom yang besar sehingga jari-jari atomnya pun semakin besar , menyebabkan jarak ikatan antara Si dan Si semakin jauh sehingga sulit untuk membentuk ikatan phi .

3.      Sifat homopolar (katenasi)

3.1.   Sifat Katenasi pada Karbon dan silikon

Dialam terdapat banyak sekali minyak bumi (Hidrokarbon) , dapat dikatakan pada minyak bumi rantai C nya sangat banyak yaitu >30 . Sedangkan pada silikon ikatan nya hanya 16 . Sehingga Karbon lebih mudah untuk berkatnasi atau berikatan dengan sesamnya dibandingkan dengan silikon yang tidak dapat berikatan lebih dari 16.

Syarat agar suatu atom memiliki sifat katenasi adalah :

·                 Valensinya minimal dua

·                Kuat ikatan antara sesama atom kira-kira sama dengan kuat ikatan antara atom dengan atom lain

·                 Relatif lamban teaksinya terhadap molekul atau ion lain.

Katenasi jarang ditemukan pada senyawa-senyawa silikon karena ikatan antara Si – O jauh lebih kuat dibandingkan Si-Si sehingga silikon bersifat heteropolar atau kurang berkatenasi .

4.      Isolasi Unsur Karbon

4.1.   Karbon

Pembuatan karbon aktif

Karbon aktif merupakan bahan kimia yang saat ini banyak digunakan dalam industri yang menggunakan proses absorbsi dan purifikasi. Karbon aktif adalah nama dagang untuk arang yang mempunyai porositas tinggi, dibuat dari bahan baku yang mengandung zat arang.

1.    Pembutan karbon aktif dari kulit singkong

Kulit singkong mengandung karbon sekitar 59%. Proses pembuatan

karbon aktif ini terdiri dari dua tahapan yaitu aktivasi dan karbonasi.

·      Tahap aktivasi

Kulit singkong kering diaktivasi secara kimia menggunakan KOH 0,3 N selama 1 jam pada suhu 500 ^oC di dalam mixer kemudian dikeringkan.

·      Tahap karbonisasi

Karbonasi dilakukan di dalam furnace elektrik (oksigen terbatas) pada suhu (3000, 4500, 6000, dan 7500)^oC selama 1, 2, dan 3 jam.

Uji kualitas dan kuantitas karbon aktif meliputi uji kadar abu, kadar air, uji daya serap karbon aktif, dan yield (hasil). Bilangan iodine optimal terbentuk pada temperatur karbonisasi 3000 ^oC dan lamanya waktu karbonisasi 2 jam yaitu 606,589 mg/g dengan total kandungan kadar abu 4,934%, kadar air 1,419%, dan yield 40,083% serta daya serap tinggi.

2.    Pembutan karbon aktif dari tempurung kelapa

Pemilihan tempurung kelapa sebagai bahan baku karbon aktif atas dasar kualitas yang dihasilkan lebih baik dari bahan lain. Proses pembuatan karbon aktif dari bahan baku tempurung kelapa terbagi menjadi dua tahapan utama yaitu karbonisasi dan aktivasi.

·      Proses pembuatan arang dari tempurung kelapa (karbonisasi)

Tempurung kelapa dipanaskan tanpa udara dan tanpa penambahan zat kimia. Tujuan karbonisasi adalah untuk menghilangkan zat terbang. Proses karbonisasi dilakukan pada temperature 400-600 ⁰C.

              Hasil karbonisasi adalah arang yang mempunyai kapasitas penyerapan rendah. Untuk mendapat karbon aktif dengan penyerapan yang tinggi maka harus dilakukan aktivasi terhadap arang hasil karbonisasi.

·      Proses pembuatan karbon aktif dari arang (aktivasi)

              Proses aktivasi dilakukan dengan tujuan membuka dan menambah pori-pori pada karbon aktif. Bertambahnya jumlah pori-pori pada karbon aktif akan meningkatkan luas permukaan karbon aktif yang mengakibatkan kapasitas penyerapannya menjadi bertambah besar. Proses aktivasi dapat dilakukan dengan dua metode yaitu teknik aktivasi fisik dan teknik aktivasi kimia.

i.      Teknik aktivasi fisik

Di lakukan dengan cara mengalirkan gas pengaktif melewati tumpukan arang tempurung kelapa hasil karbonisasi yang berada dalam suatu tungku.

ii.    Teknik aktivasi kimia

Di lakukan dengan menambahkan bahan baku dengan zat kimia tertentu pada saat karbonisasi. Zat itu seperti ZnCl₂, NaOH, KOH, H₃PO_4.

Ada tiga jenis karbon aktif yang terbuat dari tempurung kelapa yang banyak dipasaran yaitu:

·      Bentuk serbuk. Karbon aktif berbentuk serbuk dengan ukuran lebih kecil dari 0,18 mm. Terutama digunakan dalam aplikasi fasa cair dan gas. Digunakan pada industry pengolahan air minum, industry farmasi, terutama untuk pemurnian monosodium glutamate, penghalus gula, pemurnian asam sitrat, pemurnian glukosa dan pengolahan zat pewarna kadar tinggi.

·      Bentuk Granular. Karbon aktif bentuk granular/tidak beraturan dengan ukuran 0,2 -5 mm. Jenis ini umumnya digunakan dalam aplikasi fasa cair dan gas. Beberapa aplikasi dari jenis ini digunakan untuk: pemurnian emas, pengolahan air, air limbah dan air tanah, pemurni pelarut dan penghilang bau busuk. Karbon aktif itu mampu menyerap 99,98 persen kandungan tembaga dalam air limbah.

·      Bentuk Pellet. Karbon aktif berbentuk pellet dengan diameter 0,8-5 mm. Kegunaaan utamanya adalah untuk aplikasi fasa gas karena mempunyai tekanan rendah, kekuatan mekanik tinggi dan kadar abu rendah. Di gunakan untuk pemurnian udara, control emisi, penghilang bau kotoran dan pengontrol emisi pada gas buang.

3.    Karbon dibuat dari pembakaran hidrokarbon

Karbon juga dapat dibuat dari pembakaran hidrokarbon atau yang lainnya dengan kondisi udara yang terbatas sehigga terjadi pembakaran yang tidak sempurna.

Di dalam tubuh makhluk hidup terdapat unsur karbon. Hal ini dapat dibuktikan secara sederhana dengan membakar bahan-bahan yang berasal dari makhluk hidup, misalnya kayu, beras, dan daging. Ketika dibakar, bahan-bahan tersebut akan menjadi arang (karbon).

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.

4.2.   Isolasi Silikon

Silikon dapat dibuat dari silika dengan cara sebagai berikut:

SiO₂(s) + 2Mg(s)       2MgO(s) + Si(s)

Dalam bentuk kristalnya, silikon adalah abu-abu atau hitam.

Silikon dibuat dari silika dengan kokas sebagai reduktor. Campuran silika dan kokas dipanaskan dalam suatu tanur listrik pada suhu sekitar 30000 C.

SiO₂(s) + 2C(s)                   Si(l) + 2CO(g)

Pembuatan silikon ultra murni dilakukan sebagai berikut. Mula-mula silikon biasa direaksikan dengan klorin sehingga terbentuk silikon tetraklorida, suatu zat cair yang mudah menguap (titik didih = 580^oC)

Si(s) + 2Cl₂(g) → SiCl₄(l)

SiCl₄ kemudian dimurnikan dengan distilasi bertingkat. Selanjutnya, SiCl₄ direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl₄ dengan gas H₂ melalui suatu tabung yang dipanaskan. Dengan cara ini dapat diperoleh silikon ultra murni yang pengotornya hanya sekitar 10 %. Reaksinya adalah sebagai berikut.

SiCl₄(g) + 2H₂(g)                 Si(s) + 4HCl(g)

Padatan Si yang terbentuk berupa batangan yang perlu dimurnikan  dengan cara pemurnian zona (zona refining), seperti pada gambar  pemurnian zona silikon.  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 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.

5.      Sifat-Sifat Lain (Alotropi)

5.1.    Karbon

Adapun sifat-sifat lain dari unsur karbon berdasarkan bentuk alotrop. Alotrop adalah sifat sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua tau lebih bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang berbeda  sehingga membentuk modifikasi struktur yang berbeda pula. Berbagai macam alotrop karbon adalah:

a)    Grafit

Grafit memiliki hibridisasi sp2 . Karena mengikat 3 atom C lain. Grafit berstruktur lapisan yang terdiri atas cincin atom karbon beranggotakan 6 yang mirip cincin benzen yang terkondensasi tanpa atom hidrogen. Jarak karbon-karbon dalam lapisan adalah 142 pm dan ikatannya memiliki karakter ikatan rangkap analog dengan senyawa aromatik. Karena jarak antar lapisan adalah 335 pm dan lapis-lapis tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yakni gaya van der Waals, lapisan-lapisan ini dengan mudah akan saling menggelincir bila dikenai gaya. Hal inilah yang merupakan asal mula sifat lubrikasi grafit. Berbagai molekul, seperti logam alkali, halogen, halida logam, dan senyawa organik dapat menginterkalasi lapisan grafit dan membentuk senyawa interkalasi. Grafit memiliki sifat semi-logam, konduktivitasnya (10-3 Ωcm paralel dengan lapisan dan hantarannya sekitar 100 kali lebih kecil dalam arah tegak lurus lapisan).

 

                      Struktur Grafit

b)   Intan

Intan berhibridisasi sp3 dimana mengikat 4 atom C lain. Strukturnya disebut struktur intan. Sel satuan intan terdiri atas 8 atom karbon dan setiap atom karbon berkoordinasi 4 berbentuk tetrahedral. Intan adalah zat terkeras yang dikenal, dengan kekerasan 10 Mhos. Intan dengan hantaran panas sangat tinggi walaupun secara listrik bersifat insulator. Walaupun dulunya sumber padatan yang berharga ini hanya yang terbentuk secara alami, intan industrial kini secara komersial banyak dihasilkan dengan proses pada suhu tinggi (1200 oC atau lebih tinggi) dan tekanan tinggi (5 GPa atau lebih) dari grafit dengan katalis logam. Akhir-akhir ini, lapis tipis intan telah dibuat dengan pirolisis hidrokarbon pada suhu relatif rendah (sekitar 900 oC) dan tekanan yang juga relatif rendah (sekitar 102 Pa), dan digunakan untuk penggunaan sebagai pelapis, dsb.

                                               Gambar Struktur Intan

c)    Fuleren

Fuleren berhibridisasi sp .Fuleren adalah nama generik untuk alotrop karbon 3 dimensi, dengan molekul C₆₀ yang berbentuk bola merupakan contoh khas. R. E. Smalley, H. W. Kroto dkk mendeteksi C₆₀ dalam spektrum massa produk pemanasan grafit dengan laser pada tahun 1985, dan isolasi fuleren dari apa yang disebut jelaga "soot" dilaporkan pada 1991. Strukturnya adalah ikosahedral terpancung (di sudut-sudutnya) dan antar atom karbonnya ada karakter ikatan rangkap. Fuleren larut dalam pelarut organik, dalam benzen larutannya bewarna ungu. Biasanya, fuleren diisolasi dan dimurnikan dengan kromatografi. Berbagai riset dalam kereaktifan dan sifat fisik fuleren misalnya sifat super konduktornya sangat populer. Selain C₆₀, C₇₀ dan karbon nanotube kini juga menarik banyak minat riset.

 

                                    Gambar Struktur Fuleren (C₆₀)

5.2.       Alotrop Silikon

Dua alotrop silikon yang ada pada suhu kamar: amorf dan kristal. Amorf muncul sebagai bubuk coklat sementara silikon kristal memiliki kilap logam dan warna keabu-abuan. Kristal tunggal silikon kristal dapat tumbuh dengan proses yang dikenal sebagai proses Czochralski. Kristal ini, ketika didoping dengan unsur-unsur seperti boron, galium, germanium, fosfor atau arsenik, yang digunakan dalam pembuatan perangkat elektronik, seperti transistor, sel surya, rectifier dan microchip.

6.      Reaksi dan Senyawaan

6.1.        Reaksi kimia dan senyawaan karbon :

a.    Karbon bereaksi langsung dengan Fluor, dengan reaksi sebagai berikut:

C _(s) + 2 F_{2 (g)}                 CF_4(g)

b.    Reaksi karbon dengan udara

2C_(s) + O_2(g)                 2CO_(g)

C(s)  + O₂(g)                  CO₂(g)

c.    Reaksi Karbon dengan air

C(s) + H₂O(g)                     CO(g)  + H₂(g)

d.   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.

CO_2(g) + H₂O_(l)                   H₂CO_3(l)

Senyawaan Karbon

1.    Oksida Karbon

a.    Karbon Monoksida

Bila bahan bakar yang mengandung-karbon (misalnya , kayu, arang , bensin) dibakar dengan ada udara yang banyak , praktis semua karbon itu bergabung dengan oksigen membentuk karbon dioksida, CO₂, tetapi sedikit sekali karbon monoksida , CO , terbentuk. Makin sedikit udara ( atau oksigen) tersedia, makin besar jumlah relatif karbon monoksida yang terbentuk. Juga pada suhu-suhu yang lebih tinggi, karbon dioksida  cenderung bereaksi dengan karbon panas

   CO₂ + C                    2CO

Karbon monoksida mempunyai ikatan yang paling kuat dari antara molekul diantara molekul diatom yang manapun. Ia isoelektronik dengan molekul nitrogen , dan mempunyai ikatan rangkap tiga, C ≡ O : , seperti yang dipunyai N₂.

Secara komersial, karbon monoksida mempunyai beberapa kegunaan. Campuran gas yang mengandung karbon monoksida, telah lama digunakan sebagai bahan bakar. Sesungguhnya , lebih banyak panas dibebaskan ketika karbon monoksida terbakar menjadi karbon dioksida dibanding ketika karbon terbakar menjadi karbon monoksida:

   C + O₂                                     CO            ΔH  = -110,5 kJ

   CO  +   O₂                            CO₂     ΔH  = -283,0 kL

b.    Karbon Dioksida

Karbon dioksida diproduksi dengan pembakaran bahan bakar yang umum, seperti arang, minyak bumi dan kayu . Ia juga merupakan komponen nafas yang dikeluarkan oleh hewan, karena dihasilkan dari oksidasi makanan dalam tubuh. Berada di atmosfer sampai sebanyak kira-kira 0,03 persen , konsentrasinya bisa naik menjadi 1 persen dalam ruang yang penuh sesak orang .

Karbon dioksida tak beracun, tetapi konsentrasi yang terlalu tinggi dalam udara ( 10 sampai 20 persen) adalah tak sehat , karena merendahkan konsentrasi oksigen dan mempunyai efek fisiologis yang membahayakan (pingsan, ketidak-mampuan otot-otot, alat pernafasan, dan perubahan dalam pH darah ). Bia pula konsentrasi karbon dioksida justru terlalu kecil dalam sistem tubuh manusia .

Gas ini dalam jumlah yang banyak , ditemukan dalam air dari beberapa geiser (beberapa sumber air panas) dan mata air mineral. Atmosfer dalam gua atau lembah dimana karbon dioksida merembes keluar dari cela-celah dalam tanah mungkin berbahaya. Karena gas ini mempunyai rapatan yang tinggi (44 g/22,4 L dibanding 29 g/22,4 L rapatan udara), ia cenderung untuk mengumpul ditempat-tempat yang rendah . Gas ini bisa dituang dari bejana yang satu ke bejana yang lainnya seperti suatu cairan ; ia bahkan bisa tinggal dalam gelas pala terbuka untuk waktu yang singkta , sambil berdifusi dengan perlahan-lahan kedalam udara.

Sementara karbon dioksida terus-menerus masuk kedalam atmosfer dengan berbagai cara , ia terus-menerus dihilangkan oleh fotosintesis dalam tumbuhan, oleh pembentukan batuan karbonat, dan oleh pembentukam kulit binatang air. Saat ini, konsentrasi karbon dioksida diatmosfer makin meningkat karena aktivitas industri dan pertanian kita yang tinggi. Pembakaran bahan bakar menghasilkan 6 x 10⁹ ton gas ini per tahun , pengrusakan hutan untuk menciptakan ladang-ladang garapan ,telah mengurai kapasitas biosfer untuk menggunakan karbon dioksida dengan sekitar 2 x 10⁹ ton per tahun, karena lahan tanaman garapan kurang begitu efesien dalam fotosintesis ketimbang lahan berhutan.

2.    Hidrida karbon

Suatu senyawa yang hanya mengandung 2 unsur C dah H disebut hidrokarbon . Misalnya metana (CH4) , etilena (CH2=CH2) dan benzena (C6H6). Hidrkarbon yang membentuk ikatan-ikatan tunggal disebut alkana (atau sikloalkana jika atom karbon itu membentuk cincin). Beberapa alkana yang alzim ialah metana, etana (CH3CH3), propana (CH3CH2CH3) dan butana ( CH3CH2CH2CH3). Alkana alkan ini memebentuk gas dan terdapat dalam mminyak bumi. Gas gas ini digunakan sebagai bahan bakar. Bensin pada hakikatnya adalah campuran alkana. Alkana dan sikloalkana disebut hidrokarbon jenuh artinya “jenuh dengan hidrogen”. Senyawa ini tak bereaksi dengan hidrogen. Senyawa yang mengandung ikatan pi disebut tak jenuh; dalam kondisi reksi yang tepat, senyawa ini bereaksi dengan hidrogen, menghasilkan produk yang jenuh.

Sistem tata nama IUPAC didasarkan pada gagasan bahwa struktur sebuah senyawa organik dapat digunakan untuk menurunkan namanya dan sebaliknya,bahwa suatu struktur yang unik dapat digambar untuk tiap nama dasar sistem IUPAC adalah nama alkana rantai lurus. Struktur dan nama 10 alkana ranta lurus yang pertama dicantumkan dalam tabel . senyawa dalam tabel ditata sedemikian rupa sehingga mereka berbeda dari tetangga dekatnya hanya oleh satu metilena (CH2). Pengelompokan senyawa semacam itu disebut suatu deret homolog dan senyawa dalam daftar semacam itu disebut homolog. 

Dari tabel ternyata semua nama alkana berakhiran –ana, yang menyetakan suatu hidrokarbon jenuh bagian pertama nama 4 alkana pertama ( metana sampai dengan butana) diturunkan dari nama trivial tradisional. Nama alkana yang lebih tinggi diturunkan dari angka latin atau yunani misalnya pentana dari penta (lima). 

3.    Nitrida karbon

Nitrida karbon  merupakan senyawa karbon yang berkatan dengan nitrogen. Sianida merupakan senyawa kimia yang terdiri dari ikatan karbon dan nitrogen rangkap 3.

Hidrogen sianida, titk lelehnya -13,3^o , titik didih  25,7^o, merupakan senyawa yang sangat beracun yang tetapan dielektrik nya sangat tinggi .Senyawa ini larut dengan H₂0, EtOH dan Et₂O.Dalam larutan air itu asam bahkan lebih lemah dari HF, disosiasi yang
konstan K, menjadi 7,2 x IO^-10pada 25 ° C. Dulu sebelumnya diproduksi industri oleh pengasaman NaCN Atau Ca (CN) 2 tetapi yang paling proses modem katalitik didasarkan pada reaksi langsung antara CH4 dan NH3.

Sianogen , ( CN )2 , adalah gas beracun yang tidak berwarna (seperti HCN ) titik leleh -27,9o , titik didih -21,2o Polimer beralih ke ( CN )2 di atas 800o dan untuk CN radikal atas 850o . ( CN )2 dapat dibuat di 80 % yield oleh oksidasi ringan CN dengan Cu2+ aquos, reaksinya sangat  kompleks namun dapat disederhanakan dengan ideal, seperti: 

2CuS04 + 4KCN   (CN)2 + 2CuCN +2K2SO4

4.      Halida karbon

Beralih sebelah halida sederhana karbon: tetraflorometana (CF4) adalah gas yang sangat stabil dengan titik leleh dekat dengan yang CH4 (metana). Hal ini dapat disiapkan pada skala laboratorium dengan mereaksikan SiC dengan F2 atau dengan fluorinating

CO2, CO atau COCl2 dengan SF4. Pembuatan itu disiapkan oleh reaksi cepat  F2 pada CF2Cl2 Atau CF3Cl .Atau dengan elektrolisis dari MF atau MF2 menggunakan anoda C. Penggantian H oleh F sangat baik meningkatkan  stabilitas termal dan inertness kimia karena kekuatan besar dari CF Dengan demikian , florokarbon tahan terhadap serangan asam, alkali , oksidasi agen , agen pereduksi dan sebagian besar bahan kimia hingga 600o . Mereka bercampur dengan air dan pelarut hidrokarbon , dan ketika dikombinasikan dengan kelompok lain mereka berunding air repellance dan noda - tahan untuk kertas , tekstil dan kain .

Tetrafluoroethene ( C2F4 ) dapat dipolimerisasi untuksebuah kimia inert , PTFE plastik thermosetting ( polytetrafluoroethene ) ; ini memiliki koefisien gesekan sangat rendah  dan menemukan peningkatan saat digunakan sebagai lapisan pelindung di non -stick peralatan dapur, pisau cukur dan bantalan . PTFE dibuat oleh fluorination parsial kloroform menggunakan HF dengan adanya SbFCl4 sebagai katalis ,diikuti oleh thermolysis untuk C2F4 dan polimerisasi selanjutnya :

CCl₃H  CF₂ClH  C₂F₄ ( C₂F₄)n

Sebagai ligan terhadap logam , C2F4 dan fluorocarbons lainnya tidak jenuh sangat berbeda dari alkena ( p . 931 ) . CCl4 adalah pelarut yang umum digunakan pada industri dan laboratorium serta memiliki bau yang khas , biasanya dibuat  oleh reaksi CS2 atau CH4 dengan Cl2 . penggunaannyasebagai pelarut telah sedikit menurun karena toksisitasnya , namun CC14 masih banyak digunakan sebagai perantara dalam mempersiapkan " freon " seperti :

CFCl3 , CF2Cl2 dan CF3Cl 

CCl₄ + HF  CFCl₃ + HC1

CFCl3 + HF  CF2Cl2 + HCl

Katalis dibentuk oleh reaksi dari HF pada SbCl5. Freon memiliki kombinasi sifat yag unik yang membuat mereka idealnya cocok untuk digunakan sebagai pendingin dan propelan aerosol. Mereka memiliki titik didih rendah, viskositas rendah, permukaan rendah ketegangan dan kepadatan tinggi, dan tidak beracun, tidak mudah terbakar, tidak berbau, kimia inert dan termal stabil. Yang paling umum digunakan adalah CF2C12, titik didh -29,8o. 

CBr4 berwarna kuning pucat dan berbentuk padat yang nyata kurang stabil daripada tetrahalida ringan. Pembuatannya melibatkan brominasi CH4 dengan HBr atau Br2 atau, lebih nyaman, reaksi dari CCl4 dengan A12Br6 pada 100o. Kecenderungan untuk mengurangi stabilitas termal C14 yang merupakan kristal terang-merah solid dengan bau mengingatkan dengan I2. 

6.2.        Reaksi dan senyawaan  silikon

A.  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 halida, seperti:

Si(s) + 2H₂ → SiH₄

Si(s) + 2Cl₂ → SiCl₄

Silikon dapat bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi :

Si(s)  +  2H₂O  SiO₂(g)  + 2H₂(g)

Silikon dapat bereaksi dengan udara membentuk silikon dioksida :

Si(s)  +  O₂(g)   SiO₂(g)

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.

B.     Senyawaan Silikon

1.      Hidrida

Hidrida adalah gas yang menyala secara spontan dibuat dengan mereaksikan LiAlH₄ pada SiO₂ pada 150─170^o, atau dengan mereduksi SiCl₄ dengan LiAlH₄ dalam eter. Meskipun stabil terhadap air dan asam encer, hidrolisis basa secara cepat memberikan SiO₂ terhidrat dan H₂.

Pada senyawa silikon terdapat deret Silana yaitu sebagai berkut:

2.      Oksida silikon

Silikon dapat memiliki 2 bentuk oksida yaitu silikon monoksida dan silikon dioksida. Silikon monoksida SiO dapat dihasilkan dari reduksi silikon dioksida SiO2 dan Si pada temperatur tinggi:

SiO₂(s)+ Si(s)              2SiO(s)

Bentuk kristal SiO₂ yang paling umum adalah silika, yaitu suatu mineral kuarsa. Sebagian besar pasir tersusun dari silika, biasanya mengandung berbagai pengotor terutama oksida oksida besi. Menarik untuk diperhatikan bahwa CO₂ dan SiO₂ memiliki sifat sifat yang sangat berlawanan walaupun keduanya merupakan oksida dari golongan yang sama (4A) dan juga mamiliki rumus molekul yang sama. Pada kondisi kamar CO₂ merupakan gas tidak berwana sedangkan SiO₂ berupa padatan dengan titik leleh 1600^oC dan titik didih 2230^oC. Perbedaan titik didih tersebut disebabkan oleh fakto ikatan. CO₂ terdiri dari satuan molkeul molekul nonpolar triatomin yang berukuran kecil, sehingga terikan antar molekl molekulnya disebabkan oleh gaya dispersi yang relativ lemah. Dipihak lain, SiO₂ mengandung jaringan ikatan kovalen Si-O dalam kisi molekuler raksasa. Setiap aotm Si terikat pada atm O dan tiap atom O terikat pada 2 atom Si.

                            

Struktur SiO₂

Perbedaan tipe ikatan tersebut dapat dijelaskan. Terutama, ikatan tunggal C-O (energi ikat=358 kJ/mol) adalah jauh lebih lemah dibanding ikatan rangkap C=O (energi ikat =799 kJ/mol), Jadi setelah terbentuk ikatan Pπ- Pπ antara atom C dan O total energi ikat nya lebih besar diabandibng 2 kali ikatan tunggal C-O . Dengan demikian pada CO₂ pembentukan 2 ikatan rangkap C=O lebih disukai (favorable) dibandingkan dengan 4 ikatan tunggal C-O yang analog dengan struktur SiO₂. Dipihak lain , karna sifat katenasinya ikatan tunggal pada SiO dipandang sebagai memliki karakter ikatan rangkap parsial, yaitu yang dihasilkan dari pertumpangtindihan (overlapping) antara orbital d kosong pada atom Si dengan orbital p terisi pada atom O . Karna adanya delokalisasi Si-O cukup besar, 452 kJmol. Alhasil bagi SiO₂ 4 ikatan tunggal (dengan karakter ikatan rangkap parsial) lebih disukai dibandingkan dengan 2 ikatan rangkap.

Dikenal adanya 3 bentuk silika yaitu , kuarsa , tridimit dan kristobalit. Setiap bentuk silak ini memilika bentuk yang berbeda baik pada temperatur tinggi maupun rendah . Bentuk yang paling stabil pada temperatur kamar adalah kuarsa-β sedangkan pada suhu tinggi akan berubah menjadi tridimit-β dan akan menjadi tristibalit-β pada suhu yang lebih tinggi lagi .

                          

Bentuk α dan β masing-masing mewakili struktur pada temperatur rendah dan struktur pada temperatur tinggi . Kuarsa dan kristobalit dapat saling dipertukarkan bila dipanaskan . Proses ini lambat karena  dibutuhkan pemutusan dan pembentukan kembali ikatan-ikatan dengan energi pengatifannya tinggi. Walaupun demikian, kecepatan perubahan sangat dipengaruhi oleh adanya pengotor atau kehadiran oksida-oksida logam alkali.

Secara umum, silika dalam segala bentuknya adalah tidak reaktif. Senyawa ini hanya dapat bereaksi dengan gas fluor, asam hidrogen fluorida atau dengan larutan basa. Reaksi dengan larutan basa menunjukkan bahwa SiO₂ merupakan oksida asam. Reaksi silika dengan HF sering digunakan dalam analisis kualitatif, karena senyawa volatil silikon tetrafluorida akan dapat mengalami hidrolisis membentuk asam silikat .

SiO₂(s) + 4HF(l)                    SiF₄(s)+ 2H₂O(l)

SiF₄ (s) + 4H₂O(l)                   4HF + Si(OH)₄

Reaksi antara silia dengan hidroksida alkali akan menghasilkan garam-garam silikat (Na₂SiO₃)n dan Na₄SiO₄.

3.      Halida

 Tetrahalida

Tetrahalida adalah senyawa yang dapat dibentuk dengan semua halogen.Misalnya, silikon tetraklorida,  dapat bereaksi dengan air, tak sama dengan homolognya yaitu karbon tetraklorida. Silikon dihalida dapat dibentuk dengan reaksi dengan suhu tinggi antara silikon dan tetrahalida; dengan struktur yang serupa dengan karbena sehingga senyawa ini adalah senyawa reaktif. Silikon difluorida terkondensasi untuk membentuk senyawa polimer(SiF2)n.

Silikon dan silikon karbida keduanya mudah bereaksidengan semua halogen untuk membentuk volatil berwarna produk reaktif SiX4 . Sic4 sangat penting dan diproduksi di skala multikilotonne untuk memproduksi boronfree transistor kelas Si dan silika diasapi berbagai ester silikon . Ketika kedua tetrahalida yang berbeda dipanaskan bersama-sama mereka menyeimbangkan untuk membentuk distribusi random disekitar halida silikon yang pada pendinginan , dapat dipisahkan dan ditandai

nSiX₄ + (4 - n)SiY₄ 4SiX_nY_4-n

Halida campuran juga dapat dilakukan dengan reaksi pertukaran halogen , misalnya dengan menggunakan SbF3 berturut-turut untuk fluorinate SiCl4 atau SiBr4 . 

4.      Nitrida Silikon

Aplikasi senyawa nitrida silikon  Si₃N₄ , sebagai keramik

dan bahan tahan api. Termasuk kimia inert bubuk amorf , yang dapat dibentuk oleh reaksi , atau dengan menggabungkan Si dan N₂ di atas 1.650 K.

SiCl₄+4NH₃  Si(NH2)₄  Si(NH)₂  Si₃N₄

Dua polimorf utama , α- dan β - Si3N4 , memiliki jenis struktur rantai yang tak terbatas di mana Si dan N berada pada tetrahedral dan di sekitar trigonal planar masing-masing. Berbentuk  padat , γ - Si3N4 , diperoleh tekanan tinggi pada suhu tinggi ( 15 GPa , > 2000 K ) fabrikasi . Polimorf ini memiliki bentuk struktur atom N membentuk kubik.

struktur di mana dua pertiga dari atom Si menempati lubang oktahedral dan sepertiga menempati lubang tetrahedral. Spinels oksida yang kita bahas , terdapat ion logam dalam 2 dan 3 keadaan oksidasi ,yaitu ( AII ) ( BIII ) 2O4 . 

Dalam γ - Si3N4 , semua atom Si berada dalam keadaan tunggal ( +4 ) oksidasi . Bahan lain yang keras adalah Si2N2O , terbuat dari Si dan SiO2 bawah N2 / Ar pada suasana 1700 K ; itu membuat jaring heksagonal dari atom Si dan N secara bergantian  , ini terkait dengan ikatan Si- O -Si .

5.      Silikat

Si merupakan unsur kunci dari dunia mineral sebagaimana C merupakan unsur kunci dalam kehidupan.sebagian besar silikat sangat tidak larut dalam air, hanya silikat dari logam alkali yang sederhana ang larut dalam ai. Sifat umum dari mineral silikat adalah kekompleksan anion silikatnya. Namun sebenarnya anion anion kompleks tersebut berasal dari unit struktur dasar yang sama, yaitu susunan tetrahedral sederhana dari 4 atom O disekitar atom pusat Si. Tetrahedral ini dapat berupa unit terepisah, bergabung membentuk lembaran atau membentuk kerangka 3 dimensi sehingga terdapat beberapa kelompok silikat.

a.    Ortosilikat

Silikat ini tersusun atas satuan satuan SiO4^4-  berbentuk tetrahedral seperti pada gambar

Silikat ini dijumpai dlam mineral willemit Zn2SiO₄, fenasi Be₂SiO₄, fersterit Mg₂SiO₄, zirkon ZrSiO₄, dan olivin (Mg,Fe)₂SiO₄.

b.      Pirosilikat

Pirosilikat merupakan gabungan dari 2 tetrahedral yang membentuk ion ( Si₂O₇)^6-. Contoh mineral siikat yang telah dikenal dari kelompok ini adalah tertoveltit Sc₂(Si₂O₇)dan hemimorfit Zn₄(OH)(Si₂O₇).H₂O

c.       Silikat siklis

Jika atom oksigen dalam setiap tetrahedral digunakan bersama oleh dua satuan , maka akan diperoleh dua struktur silikat siklis, dengan rumus umum (SiO₃2^n-)n. Jika n=3 diperoleh Si₃O₉^6- terdapat dalam mineral wollastonit Ca₃(Si₃O₉) dan benitoit BaTi(Si₃O₉), sedang jika n=6 diperoleh Si₆O₁₈^12- yang terdapat dalam mineral beril Be₃Al₂(Si₆O₁₈).

d.      Silikat rantai

Jika satuan satuan tetrahedral digabungkan menggunakan dua atom oksigennya, maka akan dihasilkan rantai sederhana (piroksen) dengan rumus umum (SiO₃2n)n, yang dijumpai dalam mineral enstatit MgSiO₃ dan spodumen LiAl(SiO₃)₂. Jika rantai sederhana digabungkan maka akan dihasilkan rantai ganda atau amfibol dengan rumus (Si₄O₁₁6^n-)n , misalnya termolit yang memiliki rumus molekul CO₂Mg₅Si₄O₁₁(OH)₂ silikat amfibol selalu  memiliki gugus hidroksil yang mengikat ion logam. Mineral asbes berasal dari silikat amfibol yang dihasilkan dengan menghilangkan logam atau karbon dalam termolit secara isomorfis. Mineral asbes yang memiliki nilai ekonomis adalah krisotil Mg₃(OH)₄Si₂O₅.

e.       Silikat lapis

Silikat ini terbentuk karena penggabungan satuan satuan tetrahedral menggunakan bersama 3 atom oksigen sehingga terbentuk lapisan dua dimensi takberhingga. Silikat ini memiliki rumus empiris (Si₂O₅2^n-)n satu lapisan dengan lapisan yang lain dalam silikat lapis diikat oleh gaya elektrostatis yang berasal dari ion logam yang ada. Karena gaya elektrostatis tidak sekuat ikatan Si-O dalam lapsan silikat, maka mineral yang terbentuk terbagi dalam lembaran-lembaran yang tipis. Mineral mineral silikat dalam kelompok ini meliputi lempung aluminosilikat dan mika. Dua contoh mineral lempug yag dikenal adalah mineral talk (Mg₃(OH)₂Si₄O₁₀) dan kaolin Al₂(OH)₄(Si₂O₅). Jika atom Si digantikan oleh alumunium dan logam alkali, maka didapat logem yang lebih keras, seperti Kal₂(OH)₂(Si₃AlO₁₀).

f.       Silikat tiga dimensi

Silikat ini terbentuk karena penggabungan satuan tetrahedral menggunakan keempat atom oksigennya sehingga mempunyai susunan kristal tanpa adanya penggantian Si dengan logam. Rumus umum silikat ini adalah SiO₂(kuarsa, tridimit dan kristobalit). Penggantian Si⁴⁺ oleh Al³⁺ dalam kisi kristal SiO₂ memerlukan tambahan ion logam untuk menjaga agar kenetralah listrik dalam kristal tidak berubah. Beberapa mineral yang didapat dari penggantian ini adalah feldspar, zeolit dan ultramarin.

7.      Polimer Silikon

Silikon memiliki stabilitas termal dan oksidatif yang baik , bertahan pada suhu tinggi dan rendah , anti air yang sangat baik ,memiliki sifat dielektrik yang baik ,dapat bertahan lama terhadap iradiasi ultraviolet dan pelapukan .

silikon dapat dibuat sebagai cairan ( minyak ) , gemuk , emulsi , elastomer ( karet ) dan resin .

Minyak silikon yang dibuat oleh goncangan proporsi yang sesuai [ O(SiMe3 ) ₂ ] dan [ peredaran ( Me₂SiO ) ₄ ] dengan jumlah kecil dari 100 % H2SO4 ; ini merandomisasi rantai siloksan dengan berulang kali memutuskan rantai Si - O untuk membentuk HSO4 ester dan kemudian membentuk kembali rantai Si - O baru dengan menghidrolisa kelompok ester .

                                   

Berat molekul polimer yang dihasilkan hanya bergantung pada proporsi awal dari kelompok rantai terakhir ( Me3SiO and Me3Si- ) dan pembentukan kelompok rantai ( -Me2SiO- ) dari dua komponen . Viskositas pada suhu kamar biasanya dalam kisaran 50-300000 kali dari air dan perubahan hanya perlahan-lahan dengan suhu .

Cairan ini digunakan sebagai media isolasi dielektrik , minyak hidrolik dan cairan kompresibel untuk pegas cair. Minyak metil silikon murni adalah pelumas yang baik pada beban ringan namun tidak dapat digunakan untuk roda gigi baja dan poros karena mereka tidak mengandung kelompok pembentuk lapisan polar dan terlalu mudah hancur pada tekanan tinggi .

Kegunaan lain adalah sebagai media yang perpindahan panas di pemandian air panas dan sebagai komponen pada pemoles mobil , tabir surya , lipstik dan formulasi kosmetik lainnya .

Tegangan permukaan rendah mengarah ke penggunaan luas mereka sebagai antifoams dalam pencelupan tekstil , proses fermentasi dan pembuangan limbah : sekitar 10-2 untuk 10-4 % sudah cukup untuk aplikasi ini . Demikian juga lengkap non - toksisitas yang memungkinkan mereka untuk digunakan untuk mencegah buih di minyak goreng , pengolahan jus buah dan produksi keripik kentang

Elastomer silikon ( karet ) yang diperkuat dimethylpolysiloxanes linear dari berat molekul yang sangat tinggi ( 5x10-5 – 10-7 ) memperkuat alat, dimana karet yang kental tidak berguna . biasanya diasapi silika ( p . 345 ) .

Polimerisasi dapat acidcatalysed tapi KOH menghasilkan karet dengan sifat fisik yang superior ; dalam kedua kasus perawatan teliti harus dilakukan untuk menghindari adanya prekursor kelompok rantai -blocking [Me3Si - O-] atau silang kelompok [ MeSi ( -O- ) 3 ] . 

Komposisi karet silikon yang diperkuat dapat " divulkanisir " oleh oksidatif silang menggunakan 1-3 % dari benzoil peroksida atau reagen yang sama ; campuran dipanaskan sampai 150o selama 10 menit pada saat tekanan atau molding dan kemudian diasapi selama 1 -10 jam pada 250o .

Atau, dan lebih elegan . proses dapat dicapai pada suhu kamar atau sedikit di atas dengan memasukkan sedikit konsentrasi dari kelompok Si - H yang dapat katalitik dengan sebelumnya ditambahkan  kelompok Si - CH = CH2 dalam rantai yang berdekatan .

Sekali lagi, silang 1 - komponen karet silikon yang mengandung acetoxy kelompok dapat segera dilakukan pada suhu kamar dengan paparan kelembaban .

Karet tersebut umumnya memiliki 1 garis penghubung untuk setiap 100-1000 Si atom dan tak tertandingi oleh karet sintetis atau alami lainnya dalam mempertahankan kelembaman mereka , fleksibilitas , elastisitas dan kekuatan hingga 250o dan turun ke -100o .

Mereka digunakan dalam kabel , segel statis dan berputar ,pengikat, penggulung,rol,  industri segel dan perekat , pita isolasi listrik , stop kontak konektor , masker oksigen , tabung medis , pakaian luar angkasa , pembuatan katup pada implan hati . dan lain-lain.

Resin silikon disusun oleh menghidrolisis fenil tersubstitusi dikloro- dan trikloro - silana dalam toluena . Kelompok Ph meningkatkan stabilitas panas , fleksibilitas , dan kemungkinan proses dari resin .

Campuran dihidrolisis dicuci dengan air untuk menghilangkan HCI dan kemudian sebagian dipolimerisasi ke tahap kontrol dengan hati-hati di mana resin masih larut .

 Hal ini dalam bentuk bahwa resin biasanya diterapkan . setelah itu silang akhir ke jaringan siloksan 3D dipengaruhi oleh pemanasan untuk 200o dengan adanya logam berat atau katalis amonium kuaterner untuk menyingkat kelompok silanol . 

Resin silikon yang digunakan dalam isolasi peralatan listrik dan mesin , dan elektronik sebagai laminasi untuk dicetak papan sirkuit , mereka juga digunakan untuk enkapsulasi komponen seperti resistor dan sirkuit terpadu dengan cara transfer molding .     

8.       Kegunaan

8.1.    Kegunaan Karbon

Berikut adalah beberapa kegunaan umum unsur karbon :

1. Digunakan sebagai unsur dekoratif dalam barang-barang perhiasan.

2. Bahan bakar fosil seperti gas metana, minyak mentah, bensin, dan diesel mengandungpersentase tinggi karbon. Bahkan gas memasak yang kita gunakan adalah hidrokarbon.

3. Karbon digunakan sebagai dasar pelarut untuk tinta yang digunakan dalam printer inkjet.

4. Unsur ini digunakan dalam industri otomotif sebagai pigmen hitam.

5. Plastik merupakan polimer karbon.

6. ‘Vegetable carbon’ atau karbon aktif sering digunakan sebagai agen pemutih atau penyerap gas yang banyak digunakan dalam sistem filtrasi.

7. Karbon (dalam bentuk karbon dioksida) juga digunakan dalam minuman bersoda, alat pemadam kebakaran, dan bahan pembuat es kering.

8. Barang sehari-hari seperti parfum, semir sepatu, dan kertas karbon menggunakan karbon.

9.  Dalam metalurgi, karbon monoksida digunakan sebagai agen pereduksi untuk memperoleh unsur dan senyawa lainnya.

10. Karbon dalam bentuk ‘freon’ digunakan dalam alat dan sistem pendingin.

11. Banyak pemotong logam dan alat-alat tahan panas diproduksi dari karbon.

12. Salah satu bahan yang paling berlimpah yaitu plastik, dihasilkan dari polimer karbon sintetis.

8.2.    Kegunaan Silikon

1.     Silikon dioksida secara luas digunakan dalam pembuatan kaca dan batu bata.

2.     Silica gel, bentuk koloid silikon dioksida, mudah menyerap kelembaban dan digunakan sebagai desikan.
Silikon membentuk senyawa yang berguna lainnya. Silikon karbida (SiC) hampir sekeras berlian dan digunakan sebagai abrasif.

3.     Natrium silikat (Na₂SiO₃), juga dikenal sebagai gelas air, digunakan dalam produksi sabun, perekat dan sebagai pengawet telur.

4.     Silikon tetraklorida (SiCl₄) digunakan untuk membuat layar asap.

5.     Silikon juga merupakan unsur penting dalam silikon, kelas bahan yang digunakan untuk hal-hal seperti pelumas, agen polishing, isolator listrik dan implan medis.

Bahan-bahan yang mengandung silikon yang dikenal baik :

a. Keramik.

b. Semen

c. Kaca

d. Silikon

e. Zeolit

  

                                                                  BAB III

                               KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut:

1.         Karbon merupakan unsur utama dalam senyawa organik dan anorganik yang begitu banyak jumlah dan jenisnya.

2.         Karbon sangat tidak reaktif, karbon jarang bereaksi di bawah kondisi yang normal.

3.      Atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen karena atom karbon memiliki 4 elektron valensi.

4.         Unsur karbon dapat membentuk ikatan-ikatan kimia yang kuat, baik sebagai ikatan tunggal, ikatan rangkap atau sebagai ganda tiga.

5.         Teknik ekstraksi unsur karbon dapat dibuat dengan mereaksikan coke dengan silica SiO₂ pada suhu 2500^oC, karbon aktif dibuat dengan kulit singkong dan tempurung kelapa dengan proses aktivasi dan karbonisasi.

6.         Pembentukan senyawa unsur karbon dengan unsur lain yaitu karbon monoksida(CO), karbon dioksida(CO₂), karbonat dan bikarbonat, .

7.         Sifat kimia yang lain dari karbon berdasarkan bentuk alotrop antara lain intan, grafit, grafena, fuleren dan karbon amorfos.

8.         Silikon membentuk 28% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak kedua, setelah oksigen.     Silikon dikulit bumi terdapat dalam berbagai bentuk silikat, yaitu senyawa silikon dengan oksigen.

9.          Kereaktifan silikon sama halnya dengan boron dan karbon yaitu sangat tak reaktif pada suhu biasa.

                          DAFTAR PUSTAKA

Fessenden,R.J dan Fessenden,J.S.1992.Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Greenwood, N.N.and A.Earnshaw.1997 .Chemisty Of the Elements edisi ke 2. Oxford : University Of Leeds, U.K

Housecroft Chaterine E.and Alan G.Sharpe.2007. Inorganic Chemistry edisi ke 3. England : Prentice Hall

Keenan, Charles W. 1984. Kimia untuk Universitas. Jakarta: Erlangga

Suyanta. 2013. Buku Ajar Kimia Unsur.Yogyakarta : Universitas Gajah Mada