MAKALAH KARBON SILIKON

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Karbon dan Silikon merupakan unsur dari unsur-unsur yang terdapat dalam golongan IV A dan

merupakan unsure penting dalam kehidupan sehari-hari. Karbon adalah suatu unsur kimia yang

memiliki lambang C dan nomor atom 6. Karbon merupakan salah satu unsur dari unsur-unsur

yang terdapat dalam golongan IV A dan merupakan salah unsur terpenting dalam kehidupan

sehari-hari karena terdapat lebih banyak senyawaan yang terbentuk dari unsur karbon.

Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah untuk mengikat

dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin,tidak hanya dengan ikatan tunggal, C - C ,

tetapi juga mengandung ikatan ganda C = C, serta rangkap tiga,C≡C.Akibatnya, jenis senyawa

karbon luar biasa banyaknya. kini diperkirakan terdapat sekitar dua juta jenis senyawa

karbon,dan jumlah itu makin meningkat dengan laju kira-kira lima persen per tahun.Alasan bagi

kestabilan termal rantai-rantai karbon adalah kekuatan hakiki yang tinggi dari ikatan tunggal C -

C.

Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor

atom 14. Silikon merupakan elemen terbanyak kedelapan di alam semesta dari segi massanya,

tapi sangat jarang ditemukan dalam bentuk murni di alam. Silikon paling banyak terdistribusi

pada debu, pasir, planetoid, dan planet dalam berbagai bentuk seperti silikon dioksida atau

silikat.

Berdasarkan hal-hal tersebut maka dilakukan disusun makalah mengenai “Karbon dan Silikon”

yang membahas kelimpahan dialam, cara pemurnian atau isolasi karbon, sifat fisik dan

reaktivitas, pembentukan senyawa dengan unsur lain, jenis ikatan dalam senyawa, serta sifat-sifat

lainnya.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah, sebagai berikut:

1. Bagaimana kelimpahan unsur karbon dan silikon di alam?

2. Bagaiaman cara pemurnian atau isolasi unsur karbon dan silikon?

3. Apa saja sifat fisik dan bagaimana reaktivitas unsur karbon dan silikon?

4. Bagaimana pembentukan senyawa dengan unsur lain pada unsur karbon dan silikon?

5. Apa saja jenis ikatan pada unsur karbon dan silikon dalam senyawa?

6. Apa saja sifat-sifat lainnya dari unsur karbon dan silikon?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah, sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui kelimpahan unsur karbon dan silikon di alam

2. Untuk mengetahui cara pemurnian atau isolasi unsur karbondan silikon

3. Untuk mengetahui sifat fisik dan reaktivitas unsur karbon dan silikon

4. Untuk mengetahui pembentukan senyawa dengan unsur lain pada unsur karbon dan silikon

5. Untuk mengetahui jenis ikatan pada unsur karbon dan silikon dalam senyawa

6. Untuk mengetahui sifat-sifat lainnya dari unsur karbon dan silikon

BAB II

ISI

A. Karbon

1. Kelimpahan Unsur Karbon Di Alam

Karbon adalah salah satu unsur yang terdapat dialam dengan symbol dalam sistem periodik

adalah “C”. Karbon merupakan unsur ke-19 yang paling banyak terdapat di kerak bumi yaitu

dengan prosentase berat 0,027%, dan menjadi unsur paling banyak ke-4 terdapat jagat raya

setelah hydrogen, helium, dan oksigen. Ditemukan baik di air, darat, dan atmosfer bumi, dan

didalam tubuh makhluk hidup. Karbon membentuk senyawaan hampir dengan semua unsur

terutama senyawa organic yang banyak menyusun dan menjadi bagian dari makhluk hidup.

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. Ini disebabkan satu

atom karbon berikatan kovalen dengan empat atom karbon lain sehingga membentuk geometri

molekul tetrahedral, molekul berkembang ke segala arah menjadi molekul yang sangat keras.

Arang, wujud grafit dari karbon, juga terikat dengan empat atom kabon yang lain, tetapi

geometri molekulnya tidak membentuk tetrahedral, karena hanya ada tiga ikatan yang berikatan

kovalen tetap sedangkan yang satu ikatan lagi membentuk ikatan kovalen sesaat dengan atom

karbon lapisan atas dan bawah secara bergantian.

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 (CO 2)

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.

2. Cara Pemurnian Atau Isolasi Karbon

a. Karbon dibuat dengan mereaksikan coke dengan silica SiO2

Karbon terdapat dialam sebagai grafit . Grafit buatan dengan mereaksikan coke dengan silica

SiO2 dengan reaksi sebagai berikut:

SiO2 + 3C (2500°C) SiC + Si (g) + C(graphite)

b. 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.

a) 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.

b) 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.

a) 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.

b) 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, H3PO4.

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

a) 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.

b) 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.

c) 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.

c. Karbon dibuat dari pembakaran hidrokarbon atau coal

Karbon juga dapat dibuat dari pembakaran hidrokarbon atau coal, 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)

3. Sifat Fisik Dan Reaktivitas Unsur Karbon

Fasa pada suhu kamar : padat

Bentuk kristalin : intan dan grafit

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

Titik leleh : 4300-4700 K

Titik didih : 4000 K

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

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

Kalor uap : 355,8 kJ/mol

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

Karbon merupakan unsur dasar segala kehidupan di Bumi. Walaupun terdapat berbagai jenis

senyawa yang terbentuk dari karbon, kebanyakan karbon jarang bereaksi di bawah kondisi yang

normal. Di bawah temperatur dan tekanan standar, karbon tahan terhadap segala oksidator

terkecuali oksidator yang terkuat. Karbon tidak bereaksi dengan asam sulfat, asam

klorida, klorin, maupun basa lainnya. Pada temperatur yang tinggi, karbon dapat bereaksi dengan

oksigen, menghasilkan karbon oksida dalam suatu reaksi yang mereduksi oksida logam menjadi

logam. Reaksi ini bersifat eksotermik dan digunakan dalam industri besi dan baja untuk

mengontrol kandungan karbon dalam baja:

Fe3O4 + 4 C(s) → 3 Fe(s) + 4 CO(g)

Pada temperatur tinggi, karbon yang dicampur dengan logam tertentu akan menghasilkan karbida

logam, seperti besi karbida sementit dalam baja, dan tungsten karbida yang digunakan secara

luas sebagai abrasif.

4. Pembentukan Senyawa Dengan Unsur Lain

a.Karbon monoksida(CO)

Karbon monoksida dapat dibuat secara komersil dengan hidrogen melalui pembentukan uap

kembali atau pembakaran sebagian hidrokarbon dengan reaksi:

CO2 + H2 → CO + H2O

Gas ini tidak berwarna dan mempunyai titik didih -190. Dapat digunakan sebagai bahan bakar

industri melalui reaksi:

2CO(g) +O2(g)→2CO2(g)

Gas CO juga dapat trjadi 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

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

hemoglobin darah. Hemoglobin berfungsi mengedarkan oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh.

Orang yang mengisap CO akan kekurangan oksigen dan dapat berakibat fatal.

b. Karbon Dioksida(CO2)

Karbon dioksida mempunyai struktur molekul linier dan bersifat non polar. Gas ini larut dalam

air.terdapat diudara dan sangat penting bagi tumbuhan sebagai bahan fotosintesis serta

merupakan komponen nafas yang dikeluarkan oleh hewan ataupun manusia, karena dihasilkan

dari oksidasi makanan dalam tubuh.

CO2 dapat dibuat dengan membakar karbon senyawa hidrokarbon, atau gas CO dengan oksigen

yang cukup.

C + O2 → CO2

CH4 + 2O2 → CO2 + H2O

2CO + O2 → 2CO2

Dilaboratorium gas CO2 dapat dibuat dengan mereaksikan garam karbonat dengan asam seperti :

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Gas CO2 tidak beracun,tetapi konsentrasi yang terlalu tinggi dalam udara adalah tidak sehat,

karena merendahkan konsentrasi O2 dan menimbulkan efek fisikologis yang membahayakan.

Jumlah CO2 yang sangat besar sekali. dihasilkan oleh aktifitas manusia, meningkatnya gas CO2

dikhawatirkan atmosfer mungkin menjadi begitu panas, sehingga akan muncul perubahan suhu

yang serius yang sering juga disebut efek rumah kaca.

c. Karbonat dan Bikarbonat

Sebagai senyawaan karbon anorganik yang paling melimpah, karbonat dan bikarbonat adalaha

zat yang berguna serta terkenal. Kebanyakan karbonat hanya sedikit larut dalam air, misalnya

kalsium karbonat, CaCO3, barium karbonat, BaCO3, magnesium karbonat, MgCO3, dan timbal

karbonat, PbCO3. Banyak bikarbonat hanya stabil dalam larutan ai. Contohnya kalskum

bikarbonat Ca(HCO3)2, dan magnesium bikarbonat Mg(HCO3)2.

Karbon dan bikarbonat bereaksi dengan kebanyakan asam, menghasilkan CO2. Reaksi ini sangat

cepat dan gas itu dengan mudah terlepas. Misalnya, barium karbonat bereaksi dengan asam

bromide.

BaCO3 + 2HBr BaBr2 + H2O + CO2

Bikarbonat adalah zat amfoter, yaitu, ia dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa.

Bikarbonat tidak stabil; bila dipanaskan, ia terurai membentuk karbonat. Kalium bikarbonat

bubuk digunakan dalam alat pemadam kebakaran karena ia mudah terurai dengan menghasilkan

karbon dioksida.

2KHCO3 K2CO3 + H2O + CO2

d. Senyawaan dengan ikatan-ikatan C – S

a). Karbon disulfida, CS2

Cairan yang sangat beracun ini biasanya berwarna kuning pucat, dibuat dengan skala besar

dengan interaksi metana dan sulfur diatas katalis silika atau alumina pada ̴ 1000º.

CH4 +4 S → CS2 + 2H2S

CS2 adalah suatu molekul yang sangat teaktif dan mempunyai kimiawi yang luas, banyak darinya

adalah bersifat organik. Ia digunakan untuk membuat karbon tetraklorida dalam industri:

CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2

b)Dithiokarbomat

Biasanya dibuat sebagai garam Na olek reaksi amina primer dan sekunder pada CS2 dengan

adanya NaOH. Dithiokarbomat dari Zn, Mn, dan Fe digunakan sebagai fungisida pertanian, dan

garam-garam Zn digunakan sebagai pemercepat dalam vulkanisasi karet.

e. Senyawaan dengan Ikatan-Ikatan C-N

a) Sianogen ( CN)2

Gas yang mudah menyala ini (titik didih -21º) stabil disamping fakta bahwa ia sangat endotermis

(ΔHfº298 = 297 Kj mol-1). Ia dapat diperolah dengan oksidasi katalitik fase gas HCN oleh NO2.

2HCN + NO2 → (CN)2 + NO + H2O

NO + ½ O2 → NO2

Sianogen dapat pula diperoleh dari CN- dengan oksidasi dengan air menggunakan Cu2+

Cu2+ + 2CN- → CuCN + ½ (CN)2

Atau peroksodisulfat yang diasamkan. (CN)2 kering dapat dibuat

dengan reaksi:

Hg(CN)2 + HgCl2 → Hg2Cl2 + (CN)2

b) Hidrogen Sianida

HCN, seperti halida-halida higrogen, adalah zat molekular yang kovalen, namun mampu

terdisosiasi dalam larutan akua. Ia adalah gas yang sangat beracun, tidak berwarna dan terbentuk

bila sianida direaksikan dengan asam.

Hidrogen sianida dibuat dalam industri dari CH4 dan NH3 dengan reaksi-reaksi:

2CH2 + 3O2 + 2NH3 → 2HCN +6H2O ΔH= -475 Kj mol-1

CH4 + NH3 → HCN + 3H2 ΔH= +240 kJ mol-

c) Sianida

Natrium sianida dihasilkan dipabrik dengan peleburan kalsium sianamida dengan karbon dan

natrium karbonat:

CaCN2 + C + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCN

Sianida logam elektropositif larut dalam air, namun sianida dari AgI, HgI, dan PbII sangat tidak

larut. Ion sianida sangat penting sebagai ligan dan banyak komplek siano logam transisi, Zn, Cd,

Hg, dsb. Kompleksnya kadang-kadang mirip kompleks halogeno, misalnya, Hg(CN)4- dan

HgCl42-, namun ada jenis lainnya peleburan alkali sianida dengan sulfur menghasilkan ion

thiosianat, SCN-.

Sianida logam elektropositif larut dalam air, namun sianida dari AgI, HgI, dan PbII sangat tidak

larut. Ion sianida sangat penting sebagai ligan dan banyak komplek siano logam transisi, Zn, Cd,

Hg, dsb. Kompleksnya kadang-kadang mirip kompleks halogeno, misalnya, Hg(CN)4- dan

HgCl42-, namun ada jenis lainnya peleburan alkali sianida dengan sulfur menghasilkan ion

thiosianat, SCN-.

5. Jenis Ikatan Karbon Dalam Senyawa

Unsur karbon dapat membentuk ikatan-ikatan kimia yang kuat, baik sebagai ikatan tunggal,

ikatan rangkap atau sebagai ganda tiga. Ini terbukti dari besarnya energi ikatan yang dapat kita

lihat di bawah ini :

Ikatan tunggal : C - C dengan enegi ikatan : + 356 kJ 1/mol

Ikatan rangkap: C=C dengan energi ikatan + 598kJ 1/mol

Ikatan ganda tiga: C=C dengan energi ikatan: + 813 Kj 1/mol

Ikatan tunggal: C - H dengan energi ikatan : + 416 kJ 1/mol

Umumnya senyawa - senyawa karbon bila terkena udara menjadi tidak stabil. Hal ini terbukti

bila senyawa - senyawa karbon terkena langsung terbakar dengan reaksi yang eksoterm. Jadi

secara kinetik senyawa karbon adalah stabil, tetapi belum tentu stabil secara energetik, karena

apabila suatu senyawa karbon terkena udara maka ia langsung bereaksi. Ada pengecualian

yaitu bila metana yang berasal dari gas bumi bila terkena udara tidak langsung terbakar, tetapi

harus dipanaskan terlebih dahulu, karena untuk reaksi ini dibutuhkan energi aktivasi yang tinggi.

Jadi campuran itu tidak akan bereaksi sebelum diberi energi dengan cara memanaskannya lebih

dulu.

Atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen, sebab memiliki n4 elektron valensi.

Dalam senyawanya atom C membentuk ikatan dengan hibridasi sp 3 dengan ikatan tunggal,

tetapi tidak untuk senyawa yang berisi ikatan ganda.

6. Sifat-Sifat Lainnya.

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. Berbagai macam alotrop karbon

adalah:

1. Diamond

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

yang tinggi, dimana sifatnya yang keras dan memiliki optikal optis sehingga banyak dipakai

dalam berbagai industri dan untuk bahan baku perhiasan. Diamond menjadi mineral alami

terkeras yang pernah ada, tidak ada unsur alam yang dapat memotong diamond maupun menarik

(merenggangkan) diamond.

Setiap karbon yang terdapat dalam diamond berikatan secara kovalen pada empat atom karbon

yang lain dalam bentuk geometri tetrahedarl. Dan tetrahedarl ini membentuk 6 cincin karbon

seperti sikloheksana dalam bentuk konformasi “kursi” sehingga hal ini mengakibatkan tidak

adanya sudut ikatan yang mengalami ketegangan. Jalinan struktur kovalen yang stabil inilah

membuat sifat diamond menjadi keras.

Panjang ikatan tunggal pada diamond adalah 0,154 nm. Dengan struktur kristal kubus perbusat

muka dan densitasnya sekitar 3,51 g/cm3. Diamond yang murni memiliki indeks refraktori

sebesar 2,465 pada 397 nm, 2.427 at 527 nm, 2.417 at 589 nm, 2.408 at 670 nm, and 2.402 at

763 nm.

2. Grafit

Grafit berstruktur lapisan yang terdiri atas cincin atom karbon beranggotakan 6 yang mirip cincin

benzen yang terkondensasi tanpa atom hidrogen (Gambar 4.4). 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).

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.

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.

3. Grafena

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 aromatic.

4. Karbon Amorfos

Karbon amorfos atau disebut sebagai karbon reaktif, merupakan alotop karbon dimana tidak

memiliki struktur kristalin.

Karbon amorfos biasa disingkat sebagai aC untuk karbon amorfos yang biasa, C-H untuk karbon

amorfos yang terhidrogenasi, dan C untuk tetrahedral karbon amorfos (seperti diamond). Dalam

bidang mineralogy, karbon amorfos biasa digunakan untuk istilah coal dan jenis karbon yang tak

murni selain grafit dan diamond.

B. Silikon

1. Kelimpahan Unsur Karbon Di Alam

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. Cara Pemurnian Atau Isolasi Karbon

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) + C(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 = 580C)

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.

3. Sifat Fisik Dan Reaktivitas Unsur Silikon

Konfigurasi : [Ne] 3S23P2

Fase (suhu kamar) : Solid

Massa Jenis : 2,33 g/cm3

Titik leleh : 1687 K (14100 C, 5909 0F)

Titik didih : 3538 K (2355 0C, 5909 0F)

Kalor Lebur : 50,21 kJ/mol

Kalor Penguapan : 359 kJ/mol

Energi Pengionan : 8,2 eV/atm

Jari-jari kovalen atom : 790 (1,17A)

Jari-jari ion : 0,41 A (Si4+)

Keelektronegatifan : 1,8

Berat atom standar : 28,085 g.mol-1

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

biasa. 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.

4. Pembentukan Senyawa Dengan Unsur Lain

1. Senyawaan dengan Oksigen

a. Silika

SiO2 murni terdapat dalam dua bentuk, kuarsa dan kristobalit. Si selalu terikat secara tetrahedral

kepada empat atom oksigen namun ikatan – ikatannya mempunyai sifat cukup ionik. Dalam

kristobalit, atom – atom silikon ditempatkan seperti halnya atom – atom karbon dalam intan,

dengan atom atom oksigen berada berada di tangah dari setiap pasangan. Dalam kuarsa, terdapat

heliks, sehingga terjadi enansiomorf dan hal ini dapat dengan mudah dikenali dan dipisahkan

secara mekanik.

Kuarsa dan kristobalit dapat saling dipertukarkan bila dipanaskan. Proses ini lambat karena

dibutuhkan pemutusan dan pembentukan kembali ikatan – ikatan dan energi pengaktifan tinggi.

Walaupun demikian, kecepatan perubahan amat sangat dipengaruhi oleh adanya pengotor atau

oleh kehadiran oksida – oksida logam alkali.

Pendinginan lambat dari lelehan SiO2 atau pemanasan bentuk padatan pada suhu yang lebih

hangat memberikan bahan amorf yang nampak seperti gelas dan benar – benar gelas dalam arti

umum, yaitu suatu bahan yang tidak mempunyai order beranah panjang tetapi merupakan suatu

deretan cincin polimer, lembaran – lembaran, atau satuan – satuan tiga dimensi yang teratur.

Silika relatif tidak reaktif terhadap Cl2, H2, asam – asam dan sebagian besar logam pada suhu 25o

atau walaupun pada suhu yang agak tinggi, tapi dapat diserang oleh F2, HF aqua, hidroksida

alkali, dan leburan karbonat – karbonat.

HF aqua memberikan larutan yang mengandung fluorosilikat, misalnya SiF62-. Peleburan

karbonat yang larut dalam air, dijual sebagai cairan sirup yang mempunyai banyak kegunaan

[SiO2(OH)2]2- tetapi terdapat pula spesies terpolimer yang bergantung pada pH dan konsentrasi.

Kebasaan dioksida bertambah, SiO2 menjadi benar – benar asam, GeO2 kurang asam, SnO2

amfoter, dan PbO2 dapat dikatakan lebih basis. Bilamana SnO2 dibuat pada suhu tinggi atau

dengan melarutkan Sn dalam asam ntrat pekat panas, seperti halnya PbO2, adalah inert terhadap

penyerangan.

Hanya timbal yang membentuk suatu oksida yang larut mengandung PbII dan PbIV yaitu Pb3O4,

yang berupa bubuk berwarna merah terang dan dikenal secara komersial sebagai timbal merah.

Ia dibuat dengan pemanasan PbO bersama – sama dengan PbO2 pada 250o. meskipun ia

berperilaku kimiawi sebagai suatu campuran PbO dan PbO2, kristalnya mengandung PbIVO6

yang terikat secara octahedral dalam rantai – rantai dengan pemakaian bersama sisi yang

berlawanan. Rantai – rantai itu terikat dengan atom – atom PbII masing – masing terikat dengan 3

atom O.

Tidak ada hidroksida yang benar dan hasil hidrolisis hidrida atau halida, dan sejenisnya, yang

paling baik dianggap sebagai oksida terhidrat.

b. Silikon dioksida

adalah padatan tahan panas berbentuk kristal; mineral yang paling umum adalah quartz. Pada

mineral quartz, setiap atom silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen yang menjembatani atom

silikon lainnya untuk membentuk kisi tiga dimensi.[24] Silika dapat larut dalam air pada suhu

tinggi untuk membentuk senyawa asam monosilikat, Si(OH)4.

2. Senyawaan dengan Hidrogen

a. Hidrida , MH4

Hidrida ini adalah senyawa yang tidak berwarna. Hanya monosilan , SiH4 yang penting . gas

yang menyala secara spontan ini di buat oleh reaksi LiAlH4 pada SiO2 pada 150-170o, atau

dengan reduksi SiCl4 dengan LiAlH4 dalam eter. Meskipun stabil terhadap air dan asam encer,

hidolisis basa secara cepat memberikan SiO2 terhidrat dan H2.

Silan yang tersubtitusi dengan gugus organik cukup penting, seperti halnya beberpa senyawaan

timah yang berhubungan erat. Reaksi yang paling penting dari senyawaan dengan ikatan Si – H,

seperti HsiCl3 atau HsiCH3, adalah reaksi speier atau hidroksilasi alkena :

RCH = CH2 + SiHCl3 RCH2CH2SiCl

Reaksi ini, yang menggunakan asam klooprlatina sebagai katalis, penting secara komersial bagi

sintesis prekursor untuk silikon.

b. Silana, SiH4,

Silana 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

3. Senyawaan dengan Halida

Tetrahalida, SiX4

Tetrahalida adalah senyawa yang dapat dibentuk dengan semua halogen. Silikon tetraklorida,

misalnya, dapat bereaksi dengan air, tak sama dengan homolognya, 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.

4. Senyawaan Kompleks Silikon

Kebanyakan spesies kompleks mengandung ion – ion halida atau ligan – ligan donor yang

berupa senyawaan O, N, S atau P.

Kompleks Anion. Silikon hanya membentuk anion – anion fluoro, biasanya SiF62- dengan

tetapan pembentukan yang tinggi, diperhitungkan untuk hidrolisis tak sempurna SiF4 dalam air

2SiF4 + 2H2O SiO2 + SiF62- + 2H+ + 2HF

Ionnya biasanya dibuat dengan melarutkan SiO2 dalam larutan HF dan stabil meskipun dalam

larutan basa. Pada kondisi yang dipilih dan dengan ion – ion yang ukurannya tepat, ion SiF5-

dapat diisolasi misalnya :

SiO2 + HF(aq) + R4N+Cl CH3OH [R4N][SiF5]

Sebaliknya dengan SiF62-, ion – ion GeF6

2- dan SnF62- dihidrolisis dengan basa, ion PbF6

2-

terhidrolisis meskippun dengan air.

Walaupun Si tidak, unsur – unsur lainnya membentuk anion – anion kloro, dan seluruh unsur

membentuk ion – ion oksalato [Mox3]2-.

Kompleks Kation. Yang paling penting adalah dengan ligan pengkelat yang mengandung

oksigen dan bernuatan negatif satu seperti asetil asetonat , misalnya [Geacac3]+.

Adduct. Tetrahalida bertindak sebagai asam lewis, SnCl4 adalah katalis Friedel – Craft yang baik.

Adductnya 1:1 atau 1:2 namun tidak selalu jelas dengan adanya pembuktian dengan sinar-X,

apakah mereka netral, yaitu MX4L2 ataukah berupa garam misalnya [MX2L2]X2. Yang terdifinisi

paling baik adalah adduct piridin, misalnya trans – Py2SiCl4.

5. Senyawaan lain Silikon

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.

Silikon karbida, SiC (karborundum) adalah padatan keras, tahan panas.

Disilena, senyawa yang berisi ikatan rangkap dua silikon-silikon (mirip alkena) dan secara meski

senyawanya berbentuk non-linear, ikatannya tidak sama dengan alkuna.

Dengan kondisi yang sesuai, asam monosilikat dapat terpolimer untuk membentuk asam silikat

yang lebih kompleks, muali dari senyawa kondensasi paling sederhana, asam disilikat (H6Si2O7)

sampai struktur kompleks yang menjadi basis banyak mineral silikat yang disebut asam

polisilikat {Six(OH)4–2x}n.

5. Jenis Ikatan Unsur Silikon Dalam Senyawa

Senyawa Kovalen raksasa adalah senyawa kovalen yang memiliki struktur molekul cukup besar.

Sifat senyawa kovalen raksasa sangat dipengaruhi oleh struktur molekulnya. Senyawa ini

memiliki titik didih dan titik leleh yang sangat tinggi,sedangkan daya hantar dan kekerasanya

sangat bervariasi.

Contoh dari senyawa kovalen raksasa adalah gravit, intan dan silikon. Ikatan kovalen yang

terbentuk pada senyawa senyawa ini sangat kiat sehingga intan dan silikon mempunyai sifat

keras (grafit tetap rapuh). Sifat intan yang keras dimanfaatkan untuk berbagai keperluan,

misalnya alat bor dalam pertambangan minyak dan pemoting batu atau kaca.

Pada saat dipanaskan, diperlukan energi yang sangat besar untuk memutuskan ikatan kovalen

raksasa yang sangat kuat. Faktor inilah yang menyebabkan titik didih dan titik leleh senyawa

kovalen raksasa sangat besar.Intan dan silikon sama sama tidak dapat menghantarkan arus listrik

karena seluruh atomnya tidak memiliki elektron bebas.Adapun pada grafit, hanya 3 elektron

valensi yang berikatan dan struktur yang terbentuk berupa lapisan lapisan. Satu elektron valensi

lagi digunakan untuk menghubungkan antar lapisan. Elektron elektron dapat bergerak bebas

dalam lorong lorong diantara lapisan sehingga dapat menghantarkan arus listrik. Struktur grafit

tersebut juga menyebabkan grafit bersifat rapuh karena ikatan antar lapisan yang sangat lemah

sehingga mudah bergeser jika dikenakan suatu gaya.

Molekul Titik didih

(°C)

Titik leleh

(°C)

Keisolatoran Kekerasan

Intan

Grafit

Silikon

4.830

4.200

2.230

3.550

-

1.500

Tidak dapat

Dapat

Tidak dapat

Sangat keras

Lunak,mudah

rapuh

Sangat keras

Berdasarkan pada data diatas dapat diketahui bahwa titik didih dan titik leleh molekul kovalen

raksasa lebih tinggi daripada molekul kovalen sederhana. Adapun sifat lainya ada yang sama dan

ada pula yang berbeda. Hal tersebut dapat terjadi karena perbedaan struktur kimianya.

6. Sifat-Sifat Unsur Silikon Lainnya

Silikon merupakan metaloid, siap untuk memberikan atau berbagi 4 atom terluarnya, sehingga

memungkinkan banyak ikatan kimia. Meski silikon bersifat relatif inert seperti karbon, silikon

masih dapat bereaksi dengan halogen dan alkali encer. 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.

Bubuk Silikon

Silikon yang eksis di alam terdiri dari 3 isotop yang stabil, yaitu silikon-28, silikon-29, dan

silikon-30, dengan silikon-28 yang paling melimpah (92% kelimpahan alami). Out of these, only

silicon-29 is of use in NMR and EPR spectroscopy. Dua puluh radioisotop telah diketahui,

dengan silikon-32 sebagai yang paling stabil dengan paruh waktu 170 tahun dan silikon-31

dengan waktu paruh 157,3 menit. Sisa isotop radioaktif lainnya mempunyai paruh waktu kurang

dari 7 detik dan kebanyakan malah kurang dari 0,1 detik. Silikon tidak mempunyai isomer

nuklir.

Isotop dari silikon mempunyai nomor massa berkisar antara 22 sampai 44. Bentuk peluruhan

paling umum dari 6 isotop yang nomor massanya dibawah isotop paling stabil (silikon-28)

adalah β+, utamanya membentuk isotop aluminium (13 proton) sebagai produk peluruhannya.

Untuk 16 isotop yang nomor massanya diatas 28, bentuk peluruhan paling umumnya adalah β−,

utamanya membentuk isotop fosfor (15 proton) sebagai produk peluruhan.

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

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

merupakan wujud grafit.

2. Teknik ekstraksi unsur karbon dapat dibuat dengan mereaksikan coke dengan silica SiO2 pada

suhu 2500oC, karbon aktif dibuat dengan kulit singkong dan tempurung kelapa dengan proses

aktivasi dan karbonisasi.

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

4. Pembentukan senyawa unsur karbon dengan unsur lain yaitu karbon monoksida(co), karbon

dioksida(co2), karbonat dan bikarbonat, senyawaan dengan ikatan-ikatan c – s, senyawaan

dengan ikatan-ikatan c-n

5. Unsur karbon dapat membentuk ikatan-ikatan kimia yang kuat, baik sebagai ikatan tunggal,

ikatan rangkap atau sebagai ganda tiga. Atom karbon juga dapat membentuk empat ikatan

kovalen, karena atom karbon memiliki 4 elektron valensi.

6. Sifat kimia yang lain dari karbon berdasarkan bentuk alotrop antara lain dimond, grafit, grafena,

dan karbon amorfos.

7. Silikon membentuk 28% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak

kedua, setelah oksigen.

8. 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.