Sumber dan Proses Ekstraksi Silikon

Silikon merupakan unsur periode ketiga yang paling banyak terdapat di alam. 28% dari massa kulit bumi mengandung silikon. Di alam, silikon terdapat dalam bentuk senyawa oksida silica 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. Silicon dalam mineral (silikat).

Sumber/Kelimpahan Silikon di Alam

Silikon dalam mineral (silikat) yang melimpah di alam terdapat dalam berbagai bentuk mineral yaitu :

  • Feldsfar : KAlSi3O8 (ortoklase), NaAlSi3O8 (albit), CaAl2Si2O8 (anortit), Na4Al3Si3O12Cl (sodolit);
  • Kuarsa: SiO2 (silica);
  • amfibol atau piroksena: CaSiO3 (wolastronit), NaAlSi2 (jadeit), CaMg5Si8O22(OH)2 (tremolit/asbes);
  • Mika: KAl2Si3AlO10(OH)2 (muskonit), K2Li3Al4SI7O21(OH, F)3 (lepidolit).

Baca juga:

Proses Ekstraksi Silikon

Walau terbilang banyak pengambilan atau pemisahan Silikon murni dari mineralnya cukup sulit. Karenanya Silikon diekstraksi dari senyawa oksida (silica) atau sulfidanya dengan metode reduksi. berikut tahapan-tahapannya:

Tahap #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)

Tahap #2

Lelehan Silikon 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 silikon dengan kemurnian lebih tinggi, maka dilanjutkan ke tahap3 berikut.

Tahap #3

Silikon dipanaskan dengan gas clorida. Reaksi yang terjadi adalah:

Si(s) + 2Cl2(g) –> SiCl4(l)

Taha[ #4

Lelehan SiCl4 selanjutnya dimurnikan dengan proses distilasi

Tahap #5

SiCl4 lalu direduksi menjadi Si melalui pemanasan dengan H2 atau Mg. reaksi yang terjadi:

SiCl4 + 2H2 –> Si + 4HCl
SiCl4 + 2Mg –> Si + 2MgCl2
Tahap #6

Produk reaksi dicuci dengan air panas untuk memperoleh Si

Tahap #7

Silikon 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 akan dibiarkan membentuk padatan sebelum dipotong.

Thumbnail: Background vector created by freepik – www.freepik.com

Leave a Reply