PENINGKATAN KEMURNIAN SILIKON DARI PASIR KUARSA SECARA MAGNESIOTERMIK DENGAN VARIASI WAKTU SKRIPSI SABAM MIKEL SITORUS 090802029

PENINGKATAN KEMURNIAN SILIKON DARI PASIR KUARSA SECARA MAGNESIOTERMIK DENGAN VARIASI WAKTU SKRIPSI 090802029

PENINGKAKAN KEMURNIAN SILIKON DARI PASIR KUARSA SECARA MAGNESIOTERMIK DENGAN VARIASI WAKTU SKRIPSI

  Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

SABAM MIKEL SITORUS

  

PERSETUJUAN

Judul : Peningkatan Kemurnian Silikon dari Pasir Kuarsa

Secara Magnesiotermik Dengan Variasi Waktu Kategori : Skripsi Nama : Sabam Mikel Sitorus NomorIndukMahasiswa : 090802029 Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia Sumatera Utara Disetujui di

  

Medan, Agustus 2014

Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dra. Saur Lumban Raja. M.Si Dr. Andriayani, M.Si NIP 195506231986011002 NIP 196903051999032001 Diketahui/Disetujui oleh: Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, DR. Rumondang Bulan, MS. NIP 195408301985032001

  

PERNYATAAN

PENINGKATKAN KEMURNIAN SILIKON DARI PASIR KUARSA SECARA

MAGNESIOTERMIK DENGAN VARIASI WAKTU

SKRIPSI

  aya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan

  S dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, Agustus 2014 SABAM MIKEL SITORUS 090802029

  

PENGHARGAAN

  Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan kasih karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis diberikan kesanggupan dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan-Nya. Pertama, tiada kata yang indah selain ucapan syukur penulis kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan ibunda yang terbaik, Nurbaya Lubis, S.Pd dan ayahanda terhebat, Rosen Sitorus yang telah mendidik penulis dengan penuh kasih dan sayang dan memberikan terkhususnya alm. Oppung H. Sitorus yang selalu mendukung melalui doa kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Kedua, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ibu Dr. Andriayani, S.Pd,M.Si selaku dosen pembimbing I dan ibu Dra. Saur Lumban Raja, M.Si selaku dosen pembimbing II yang selalu dengan sabar dan ikhlas memberikan bimbingan, saran, pengertian, bahkan bantuan dana kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian skipsi ini. Begitu juga dengan ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, ibu Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si selaku dosen pembimbing akademik, bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc selaku Kepala laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU serta seluruh staf dosen yang telah memberikan motivasi dan ilmu yang berguna bagi penulis selama menjadi mahasiswa di FMIPA USU. Dan yang terakhir, penulis mengucapkan rasa terima kasih kepada Laboran Laboratorium Ilmu Dasar USU: K’ Ayu, asisten Laboratorium Kimia Anorganik, asisten Laboratorium Kimia Organik, asisten Laboratorium Kimia Analitik, Parry, Despita, Naomi, Junita, Iwan, Emilia, Reh Malem, Melda, Sheyla, Nora, Sudirman, dan Royman, Monica G. Samosir, Julfi, Ester, Ruben dan Monica Pangaribuan, Swandy, Swardy, Hardy, Geofry, Randy, Novi Triana, Jessy, Lina, teman-teman seperjuangan 2009 serta adik-adik stambuk 2010, 2011, dan 2012.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan yang dimiliki penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian selanjutnya dan kemajuan ilmu pengetahuan.

  Penulis, Sabam Mikel Sitorus 090802029

  

ABSTRAK

  Telah dilakukan penelitian tentang peningkatan kemurnian silikon dari pasir kuarsa secara magnesiotermik dengan variasi waktu. Pasir kuarsa diambil dari pantai Kecamatan Tanjung Tiram, Kabupaten Asahan, Sumatera Utara kemudian dicuci berulang kali sambil digosok- gosok dan dikeringkan. Lalu dihaluskan dan diayak menggunakan ayakan 100 mesh. Pasir kuarsa yang telah dihaluskan ditambahkan HCl dan H SO sambil dipanaskan untuk

  2

  4

  melarutkan zat-zat pengotor berupa oksida-oksida logam dan senyawa-senyawa organik sehingga menghasilkan silika (SiO

  2 ) berupa padatan berwarna putih kemudian

  dikarakterisasi dengan XRD dan SEM. Lalu silika direduksi menjadi silikon secara

  o

  variasi waktu 4 jam, 5 jam, dan 6 jam. Campuran hasil reduksi dimurnikan melalui tiga

  o

  tahap menggunakan HCl, CH

3 COOH, dan HF dengan pemanasan pada suhu 80 C selama 3

  jam sehingga menghasilkan silikon yang kemudian dianalisa menggunakan XRD, dimana

  o

  kemurnian silikon pada suhu 800 C selama 4 jam, 5 jam, dan 6 jam adalah 84,0%; 90,4%; dan 94,3%

  

THE IMPROVEMENT OF PURITY SILICON FROM QUARTZ BY

MAGNESIOTERMIC METHOD WITH TIME VARIATION

ABSTRACT

  The improvement of purity silicon from quartz by magnesiotermic method with time variation has been researched. Quartz sand was taken from the district of Tanjung Tiram beach, regency of Asahan, North Sumatera and then washed repeatedly with a rubbed and dried. Then it mashed and sieved using a 100 mesh sieve. The quartz sand that had been metal oxides and organic compounds to produce silica (SiO ) in the form of white solid and

  2

  then characterized by XRD. Then silica reduced to silicon by magnesiotermic method with

  o

  ratio between silica : magnesium powder was 1 : 2 at the temperature of 800 C with time variation of 4 hours, 5 hours, and 6 hours. The resulting mixture of reduction was purified

  o

  through three stages using HCl, CH

3 COOH, and HF by heating at the temperature of 80 C for

  3 hours to produce silicon which is then analyzed using XRD, where the purity silicon at the

  o

  temperature of 800 C for 3 hours, 4 hours, and 6 hours are 84,0%; 90,4%; and 94,3%

DAFTAR ISI

  JUDUL Halaman

  LEMBAR PERSETUJUAN iii

  LEMBAR PERNYATAAN iv

  LEMBAR PENGHARGAAN v

  ABSTRAK vi

  ABSTRACT vii

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR TABEL xi

  DAFTAR GAMBAR xii

  DAFTAR LAMPIRAN xiii

  BAB 1. PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang

  1

  1.2. Permasalahan

  3

  1.3. Pembatasan Masalah

  4

  1.4. Tujuan Penelitian

  4

  1.5. Manfaat Penelitian

  5

  1.6. Lokasi Penelitian

  5

  1.7. Metodologi Penelitian

  5 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Pasir Kuarsa

  6

  2.2. Silika

  7

  2.3. Silikon

  9

  2.4. Metode Reduksi Silika

  10

  1. Reduksi Aluminotermik

  10

  2. Reduksi Karbotermik

  11

  3. Reduksi Kalsiotermik

  11

  4. Reduksi Magnesiotermik

  12

  2.5. Pengaruh Suhu dan Waktu Terhadap Laju Reaksi

  13

  2.6. Difraksi Sinar X

  15

  2.7. Metode Kuantitatif dari Difraksi Sinar X

  17

  1. Metode Kalibrasi Sederhana

  17

  2. Metode Kalibrasi Sederhana (Pembilasan Matriks)

  18

  3. Metode RIR (Refence Intensity Ratio )

  18 BAB 3. METODOLOGI

  3.1. Alat dan Bahan

  20

  3.1.1. Alat-Alat

  20

  3.1.2. Bahan-Bahan

  20

  3.2. Prosedur Penelitian

  21

  3.2.1. Preparasi Pasir Kuarsa

  21

  3.2.2. Pemurnian Silika dari Pasir Kuarsa

  21

  3.2.3. Reduksi Silikon dari Silika

  22

  3.2.4. Tahap Pemurnian Silikon

  22

  3.2.4.1. Pemurnian Tahap I

  22

  3.2.4.2. Pemurnian Tahap II

  22

  3.2.4.3. Pemurnian Tahap III

  22

  3.3. Bagan Penelitian

  23

  3.3.1. Preparasi Pasir Kuarsa

  23

  3.3.2. Pemurnian Silika dari Pasir Kuarsa

  24

  3.3.3. Reduksi Silika Menjadi Silikon

  25

  3.3.4. Tahap Pemurnian Silikon

  25

  3.3.4.1. Pemurnian Tahap I

  25

  3.3.4.2. Pemurnian Tahap II

  26

  3.3.4.3. Pemurnian Tahap III

  27 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1. Preparasi Pasir Kuarsa

  C Selama 5 jam

  44 LAMPIRAN

  43 DAFTAR PUSTAKA

  5.2. Saran

  43

  5.1. Kesimpulan

  39 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

  C Selama 6 jam

  o

  4.4.3. Difraktogram Sinar X dari Silikon Suhu 800

  37

  o

  28

  4.4.2. Difraktogram Sinar X dari Silikon Suhu 800

  34

  C Selama 4 jam

  o

  4.4.1. Difraktogram Sinar X dari Silikon Suhu 800

  33

  4.4. Tahap Pemurnian Silikon

  32

  4.3. Reduksi Silika Menjadi Silikon

  28

  4.2. Pemurnian Silika dari Pasir Kuarsa

  46

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat-sifat Pasir Kuarsa

  8 Tabel 4.1. Peak Difraktogram XRD Silika Ukuran 100 mesh dari Pasir Alam

  29 Tabel 4.2. Komposisi Tingkat Kemurnian Silika Ukuran 100 Mesh dari Pasir Alam Menggunakan Metode RIR

  31 Tabel 4.3. Peak Difraktogram XRD Silikon Suhu 800 C Selama 4 jam

  35 Tabel 4.4. Komposisi Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 4 jam Menggunakan Metode RIR

  35 Tabel 4.5. Peak Difraktogram XRD Silikon Suhu 800

  o

  C Selama 5 jam

  37 Tabel 4.6. Komposisi Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 5 jam Menggunakan Metode RIR

  38 Tabel 4.7. Peak Difraktogram XRD Silikon Suhu 800

  o

  C Selama 6 jam

  40 Tabel 4.8. Komposisi Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 6 jam Menggunakan Metode RIR

  40

  

DAFTAR GAMBAR

  o

  39 Gambar 4.13. Difraktogram XRD Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 6 jam dengan Metode RIR

  C Selama 6 jam

  o

  39 Gambar 4.12. Difraktogram XRD Silikon Suhu 800

  37 Gambar 4.11. Difraktogram XRD Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 5 jam dengan Metode RIR

  C Selama 5 jam

  o

  36 Gambar 4.10. Difraktogram XRD Silikon Suhu 800

  34 Gambar 4.9. Difraktogram XRD Tingkat Kemurnian Silikon Pada Suhu 800 C Selama 4 jam dengan Metode RIR

  C Selama 4 jam

  34 Gambar 4.8. Difraktogram XRD Silikon Suhu 800

Gambar 2.1. Pasir Kuarsa

  34 Gambar 4.7. Silikon Hasil Pemurnian

  33 Gambar 4.6. Campuran Hasil Reduksi Pada Pemurnian Tahap III

  32 Gambar 4.5. Campuran Hasil Reduksi Silika

  Tanjung Tiram dengan Metode RIR

  2 ) dari Pasir Alam

  29 Gambar 4.4. Difraktogram XRD Tingkat Kemurnian Silika (SiO

  29 Gambar 4.3. Difraktogram XRD Silika Ukuran 100 mesh dari Pasir Alam

  29 Gambar 4.2. Silika Hasil Pemurnian

  14 Gambar 4.1. Campuran Silika Dengan Zat-Zat Pengotornya

  8 Gambar 2.3. Kurva Konsentrasi Sebagai Fungsi Waktu Pada Suhu Tetap

  6 Gambar 2.2. Perubahan Polimorf dari Silika

  41