SILIKON OKSIDA (SIO2): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, PEROLEHAN - FISIK - 2025

The silikon oksida adalah padatan anorganik yang dibentuk oleh ikatan dari atom silikon dan dua oksigen. Rumus kimianya adalah SiO ₂ . Senyawa alami ini disebut juga silika atau silikon dioksida.

SiO ₂ merupakan mineral paling melimpah di kerak bumi, karena pasir terdiri dari silika. Tergantung pada strukturnya, silika dapat berbentuk kristal atau amorf. Ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkali dan asam fluorida HF.

Pasir merupakan sumber silikon dioksida SiO ₂ . ರವಿಮುಂ. Sumber: Wikimedia Commons.

SiO ₂ juga ada dalam struktur tumbuhan, bakteri, dan jamur tertentu. Juga pada kerangka organisme laut. Selain pasir, ada juga jenis batuan lain yang terbuat dari silika.

Silika banyak digunakan, memenuhi berbagai fungsi. Penggunaan yang paling luas adalah sebagai bahan filter untuk cairan seperti minyak dan produk minyak bumi, minuman seperti bir dan wine, serta jus buah.

Tetapi memiliki banyak aplikasi lain. Salah satu yang paling berguna dan penting adalah dalam pembuatan kacamata bioaktif, yang memungkinkan pembuatan "perancah" di mana sel-sel tulang tumbuh untuk menghasilkan potongan tulang yang hilang karena kecelakaan atau penyakit.

Struktur

Silikon dioksida SiO ₂ adalah molekul tiga atom, di mana atom silikon terikat pada dua atom oksigen yang terikat secara kovalen.

Struktur kimia molekul SiO ₂ . Grasso Luigi. Sumber: Wikimedia Commons.

Satuan struktural silika padat adalah tetrahedron dimana satu atom silikon dikelilingi oleh 4 atom oksigen.

Satuan struktur silika padat: abu-abu = silikon, merah = oksigen. Benjah-bmm 27. Sumber: Wikimedia Commons.

Ikatan tetrahedra bersama dengan berbagi atom oksigen dari simpul yang berdekatan.

Itulah sebabnya atom silikon membagi masing-masing dari 4 atom oksigen menjadi dua dan ini menjelaskan hubungan dalam senyawa 1 atom silikon dengan 2 atom oksigen (SiO ₂ ).

Tetrahedra berbagi oksigen dalam SiO ₂ . Benjah-bmm 27. Sumber: Wikimedia Commons.

Senyawa SiO ₂ dibagi menjadi dua kelompok yaitu silika kristal dan silika amorf.

Senyawa silika kristalin memiliki struktur pola berulang dari silikon dan oksigen.

Silika kristal memiliki unit berulang. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Sumber: Wikimedia Commons.

Semua kristal silika dapat dikatakan sebagai molekul raksasa yang kisi kristalnya sangat kuat. Tetrahedra dapat dihubungkan dengan berbagai cara, menghasilkan berbagai bentuk kristal.

Dalam silika amorf, struktur dilampirkan secara acak, tanpa mengikuti pola teratur yang ditentukan antara molekul dan ini berada dalam hubungan spasial yang berbeda satu sama lain.

Dalam silika amorf ikatan tidak berulang atau seragam. Silica.svg: * Silica.jpg: id: Pengguna: Jdrewittderivative work: Matt. Sumber: Wikimedia Commons.

Tata nama

-Silicon oksida

-Silikon dioksida

-Silica

-Kuarsa

-Tridimita

-Christobalite

-Dioxosilane

Properti

Keadaan fisik

Tidak berwarna hingga abu-abu solid.

Sampel SiO ₂ murni. LHcheM. Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

60,084 g / mol

Titik lebur

1713 ºC

Titik didih

2230 ºC

Massa jenis

2,17-2,32 g / cm ³

Kelarutan

Tidak larut dalam air. Silika amorf larut dalam alkali, terutama jika terbagi halus. Larut dalam asam fluorida HF.

Silika amorf kurang hidrofilik, yaitu kurang berhubungan dengan air dibandingkan dengan kristal.

Sifat kimiawi

SiO ₂ atau silika pada dasarnya inert untuk sebagian besar zat, sangat sedikit reaktif.

Menahan serangan dari klorin Cl ₂ , bromin Br ₂ , hidrogen H ₂ dan sebagian besar asam pada suhu kamar atau sedikit lebih tinggi. Ini diserang oleh fluor F ₂ , asam fluorida HF dan oleh basa seperti natrium karbonat Na ₂ CO ₃ .

SiO ₂ dapat bergabung dengan unsur logam dan oksida untuk membentuk silikat. Jika silika dilebur dengan logam alkali karbonat pada suhu sekitar 1300 ° C, alkali silikat diperoleh dan CO ₂ terbentuk .

Itu tidak mudah terbakar. Ini memiliki konduktivitas termal yang rendah.

Kehadiran di alam

Sumber utama silika di alam adalah pasir.

SiO ₂ atau silika berbentuk tiga varietas kristal: kuarsa (paling stabil), tridimit, dan kristobalit. Bentuk amorf silika adalah batu akik, jasper, dan onyx. Opal adalah silika terhidrasi amorf.

Ada juga yang disebut silika biogenik, yaitu yang dihasilkan oleh organisme hidup. Sumber silika jenis ini adalah bakteri, jamur, diatom, spons laut dan tumbuhan.

Bagian bambu dan jerami yang berkilau dan keras mengandung silika, dan kerangka beberapa organisme laut juga memiliki proporsi silika yang tinggi; Namun, yang terpenting adalah tanah diatom.

Tanah diatom adalah produk geologi dari organisme bersel tunggal yang membusuk (alga).

Jenis silika alami lainnya

Di alam juga ada varietas berikut:

- Silika vitreous yang merupakan kaca vulkanik

- Lechaterielites yang merupakan kaca mata alami yang dihasilkan dari fusi bahan silika di bawah dampak meteorit

- Fused silica yaitu silika yang dipanaskan hingga fasa cair dan didinginkan tanpa membiarkannya mengkristal

Memperoleh

Silika dari pasir diperoleh langsung dari tambang.

Penambangan pasir di California. Puff krim ruff tuff. Sumber: Wikimedia Commons.

Diatomit atau tanah diatom juga diperoleh dengan cara ini, menggunakan ekskavator dan peralatan serupa.

Silika amorf dibuat mulai dari larutan encer logam alkali silikat (seperti natrium Na) melalui netralisasi dengan asam, seperti asam sulfat H ₂ SO ₄ , asam klorida HCl atau karbon dioksida CO ₂ .

Jika pH akhir larutan netral atau basa, silika endapan diperoleh. Jika pH asam, silika gel diperoleh.

Silika berasap dibuat dengan pembakaran senyawa silikon yang mudah menguap, biasanya silikon tetraklorida SiCl ₄ . Silika yang diendapkan diperoleh dari larutan silikat berair yang ditambahkan asam.

Silika koloid adalah dispersi stabil partikel ukuran koloid silika amorf dalam larutan air.

Aplikasi

Dalam berbagai aplikasi

Silica atau SiO ₂ memiliki berbagai macam fungsi, misalnya berfungsi sebagai abrasif, penyerap, anti-caking, filler, opacifier dan untuk mempromosikan suspensi zat lain, di antara banyak cara penggunaan lainnya.

Ini digunakan sebagai contoh:

-Dalam pembuatan kaca, keramik, refraktori, abrasive dan water glass

-Dekolorasi dan pemurnian minyak dan produk minyak bumi

-Dalam cetakan pengecoran

-Sebagai agen anti-caking untuk segala jenis bubuk

-Sebagai penghilang busa

-Untuk menyaring cairan seperti pelarut pembersih kering, air kolam renang, dan air limbah kota dan industri

-Dalam pembuatan insulasi panas, batu bata tahan api, dan bahan kemasan tahan api dan asam

-Sebagai pengisi dalam pembuatan kertas dan karton, agar lebih tahan

-Sebagai pengisi cat untuk meningkatkan aliran dan warnanya

-Dalam bahan untuk memoles logam dan kayu, karena memberikan sifat abrasif

-Di laboratorium analisis kimia dalam kromatografi dan sebagai penyerap

-Sebagai agen anti-caking dalam formula insektisida dan agrokimia, untuk membantu menggiling pestisida lilin dan sebagai pembawa senyawa aktif

-Sebagai pendukung katalis

-Sebagai pengisi untuk memperkuat karet dan karet sintetis

-Sebagai pembawa cairan pada pakan ternak

-Dalam tinta cetak

-Sebagai pengering dan adsorben berupa silica gel

-Sebagai aditif pada semen

-Seperti pasir hewan peliharaan

-Dalam isolator untuk mikroelektronika

-Pada sakelar termo-optik

Gel silika. KENPEI. Sumber: Wikimedia Commons.

Di industri makanan

Silika amorf dimasukkan ke dalam berbagai produk makanan sebagai bahan langsung multifungsi dalam berbagai jenis makanan. Itu tidak boleh melebihi 2% dari makanan jadi.

Misalnya, berfungsi sebagai anti-caking agent (untuk mencegah makanan tertentu lengket), sebagai penstabil dalam produksi bir, sebagai anti-pencetus, untuk menyaring anggur, bir, dan jus buah atau sayuran.

Peralatan untuk menyaring anggur dengan tanah diatom (SiO ₂ ). Fabio Ingrosso. Sumber: Wikimedia Commons.

Bertindak sebagai penyerap cairan dalam beberapa makanan dan komponen mikrokapsul untuk penyedap minyak.

Selain itu, SiO ₂ amorf diaplikasikan melalui proses khusus pada permukaan plastik barang kemasan makanan, yang bertindak sebagai penghalang.

Di industri farmasi

Ini ditambahkan sebagai anti-penggumpalan, pengental, zat pembentuk gel dan sebagai eksipien, yaitu, sebagai bantuan tablet untuk berbagai obat dan vitamin.

Di industri kosmetik dan perawatan pribadi

Ini digunakan dalam banyak produk: dalam bedak wajah, eyeshadows, eyeliners, lipstik, blush on, penghapus riasan, bedak, bedak kaki, pewarna rambut, dan pemutih.

Juga dalam minyak dan garam mandi, mandi busa, krim tangan dan tubuh, pelembab, deodoran, krim atau masker wajah (kecuali krim cukur), parfum, lotion, dan krim pembersih.

Juga dalam krim pelembab malam hari, cat kuku dan cat, lotion penyegar kulit, penyegar rambut, pasta gigi, kondisioner rambut, gel penyamakan dan krim.

Dalam aplikasi terapeutik

SiO ₂ hadir dalam gelas bioaktif atau bioglass yang karakteristik utamanya adalah dapat bereaksi secara kimiawi dengan lingkungan biologis yang mengelilinginya, membentuk ikatan yang kuat dan langgeng dengan jaringan hidup.

Jenis bahan ini digunakan untuk membuat pengganti tulang seperti yang ada di wajah, sebagai "perancah" tempat sel-sel tulang akan tumbuh. Mereka telah menunjukkan biokompatibilitas yang baik dengan tulang dan jaringan lunak.

Bioglass ini akan memungkinkan untuk memulihkan tulang dari wajah orang yang kehilangannya karena kecelakaan atau penyakit.

Resiko

Partikel silika yang sangat halus dapat terbawa udara dan membentuk debu yang tidak mudah meledak. Tapi debu ini bisa mengiritasi kulit dan mata. Menghirupnya menyebabkan iritasi pada saluran pernapasan.

Selain itu, menghirup debu silika menyebabkan kerusakan progresif jangka panjang pada paru-paru, yang disebut silikosis.

Referensi

1. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2019). Silikon dioksida. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
3. Da Silva, MR dkk. (2017). Teknik Ekstraksi Hijau. Sorben Berbasis Silika. Dalam Kimia Analitik Komprehensif. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Ylänen, H. (editor). (2018). Kacamata Bioaktif: Bahan, Properti dan Aplikasi (Edisi Kedua). Elsevier. Dipulihkan dari books.google.co.ve.
5. Windholz, M. dkk. (editor) (1983) Indeks Merck. Ensiklopedia Bahan Kimia, Obat-obatan dan Biologi. Edisi Kesepuluh. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. dan Suni, T. (2015). Wafer SOI Film Tebal. Dalam Buku Pegangan Bahan dan Teknologi MEMS Berbasis Silikon (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Sirleto, L. et al. (2010). Sakelar termo-optik. Kristal nano silikon. Dipulihkan dari sciencedirect.com.