TEKNIK EKSTRAKSI SILIKON

             TEKNIK EKSTRAKSI SILIKON

Teknik pembuatan silikon itu terbilang sederhana. Mineral silika yang telah dimasukkan ke dalam larutan kalsium klorida (CaCl) dipanaskan hingga suhu 850^oCelsius. Atom oksigen yang ada di dalam silika akan berubah menjadi ion oksida. Akibatnya, secara perlahan silika akan menjadi silikon. "Ini cara terbaik dan termurah untuk membuat silikon," kata Toshiyuki Nohira, Ketua Tim Peneliti. 

Sebelumnya, teknologi pembuatan silikon terbilang rumit. Selain memanfaatkan silika, beberapa unsur seperti seng (Zn), besi (Fe), dan timbel (Pb) harus digunakan dalam reaksi kimiawi  pembuatannya. Proses ini baru berjalan pada suhu yang sangat tinggi (2.000^o Celsius). Temuan Laboratorium Bahan Mineral Universitas Kyoto itu menjadi alternatif menarik kalangan industri.

Silikon dibuat dengan mereduksi kuarsa (quartz) atau sering disebut juga dengan silika ataupun silikon dioksida dengan kokas (C). Proses reduksi ini dilangsungkan di dalam tungku listrik pada suhu 3000 °C. Reaksi yang terjadi adalah:

                                SiO₂(l) + 2C(s) –––→  Si(l) + 2CO₂

Silikon yang diperoleh kemudian didinginkan sehingga diperoleh padatan silikon. Namun silikon yang diperoleh dengan cara ini belum dalam keadaan murni. Agar diperoleh silikon dalam bentuk murni diawali dengan mereaksikan padatan silikon yang diperoleh melalui cara di atas direaksikan dengan gas klorin (Cl₂), sesuai reaksi berikut:

                                   Si(s) + Cl₂(g) –––→ SiCl₄(g)

Gas SiCl₄ ini mememiliki titik didih 58 °C. Uap yang terbentuk kemudian dilewatkan melalui sebuah tabung panas berisi gas H₂ sehingga terbentuk Si, berikut reaksinya:

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

Padatan Si yang terbentuk berupa batangan yang perlu dimurnikan lebih lanjut denan cara pemurnian zona (zona refining), seperti pada gambar berikut.

.

Pada pemurnian zona batangan silikon tidak murni secara perlahan dilewatkan ke bawah melalui kumparan listrik pemanas yang terdapat pada zona lebur. Karena pemanasan maka batang silikon tidak murni akan mengalami peleburan.

Seperti pada sifat koligatif larutan tentang pemurnian titik lebur larutan dimana titik lebur 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  murni dan tidak murni dapat dipisahkan dengan cara pemotongan.

Mineral silikon merupakan mineral terbanyak ke dua di alam setelah gas helium. Walau terbilang banyak pengambilan atau pemisahan Silikon murni dari mineralnya cukup sulit. Karenanya Si diekstraksi dari senyawa oksida (silica) atau sulfidanya dengan metode reduksi. berikut tahapan-tahapannya.

1.      SiO2 dipanaskan dengan kokas (karbon) pada suhu ± 3000oC dalam tungku pembakaran maupun tanur listrik. Pereaksi ditambahkan dari atas tungku. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: SiO2(s) + C(s) --> Si(l) + 2CO(g)

2.      Lelehan Si yang dihasilkan dikeluarkan dari bawah tungku dan akan membentuk padatan. Si yang dihasilkan cukup murni dan dapat digunakan antara lain untuk pembuatan paduan dengan logam lain (alloy) Jika ingin memperoleh silicon dengan kemurnian lebih tinggi, maka dilanjutkan ke tahap3 berikut.

3.      .Silikon dipanaskan dengan gas clorida. Reaksi yang terjadi adalah: Si(s) + 2Cl2(g) --> SiCl4(l)

4.      .Lelehan SiCl4 selanjutnya dimurnikan dengan proses distilasi

5.      .SiCl4 lalu direduksi menjadi Si melalui pemanasan dengan H2 atau Mg. reaksi yang terjadi: SiCl4 + 2H2 --> Si + 4HCl SiCl4 + 2Mg --> Si + 2MgCl2

6.      .Produk reaksi dicuci dengan air panas untuk memperoleh Si

7.      .Si dimurnikan dengan alat zone refining.

 Dalam alat ini, batangan Si dilewatkan secara perlahan melalui alat pemanas. Pada zona pemanasan, batangan Si tersebut akan meleleh. Karena zat pengotor lebih mudah larut dalam lelehan dibanding dalam padatan Si, maka padatan tersebut akan terkumpul di dalam lelehan Si. Daerah lelehan yang tidak murni tersebut akan berpindah sepenjang batangan Si, selama proses berlangsung. Ketika daerah lelehan yang tidak murni telah sampai ke ujung, maka ujung ini akandibiarkan membentuk padatan sebelum dipotong.

ilustrasi kimia

cinta dapat dirasakn tanpa bisa dilihat. begitu juga tentang kimia tidak bisa dilihat tapi bisa dirasakan.sperti sebuah kado yang disi dengan uang logam maka kita akan mengetahui bahwa didalam kotak tersebut  adalah sebuah uamg logam.