Material Anorganik [PDF]

Citation preview

1



MAKALAH MATERIAL ANORGANIK “POLISILENA”



Disusun Oleh: 1. Ahmad Sholikin



24030117120029



2. Bunga Fitri Sitoresmi 24030117120025 3. Lutfia Cahyaningrum 24030117140027 4. Sarahtrinita G. L.M.



24030117140029



DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2019



2



KATA PENGANTAR Terima kasih penulis ucapkan atas bantuan Tuhan yang telah mempermudah dalam pembuatan makalah ini, hingga akhirnya terselesaikan tepat waktu. Selain itu, Saya juga ingin mengucapkan terima kasih kepada orang tua, keluarga, serta dosen yang sudah mendukung hingga ini. Dalam hal ini, Saya ingin membahas mengenai “Polisilena” untuk membaca lebih lengkap, Anda dapat membaca hasil makalah penulis.Saya menyadari jika mungkin ada sesuatu yang salah dalam penulisan, seperti menyampaikan informasi berbeda sehingga tidak sama dengan pengetahuan pembaca lain. Saya mohon maaf yang sebesar-besarnya jika ada kalimat atau kata-kata yang salah. Tidak ada manusia yang sempurna kecuali Tuhan. Demikian Saya ucapkan terima kasih atas waktu Anda telah membaca hasil karya ilmiah Saya.



Semarang, 22 Mei 2019



Penulis



3



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian tentang material anorganik semakin banyak dilakukan. Terutama pada bahan-bahan yang memiliki bahan dasar dari polimer. Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Polimer dapat ditemukan di alam dan dapat disintesis di laboratorium (Steven, 2001). Polimer tinggi terdapat di alam seperti pati, selulosa, protein, dan kitosan serta dapat disintesis di laboratorium sepertipolivinil klorida, polivinil alkohol, polimetil metakrilatdan polietilenaPolimer terbentuk darisusunan monomermonomer melalui proses polimerisasi. Polimerisasi adalah proses pembentukan polimer dari monomernya. Reaksi tersebut akan menghasilkan polimer dengan susunan ulang tertentu. Proses pembentukan polimer (polimerisasi) dibagi menjadi dua golongan, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi (Cowd, 1991). Penelitian mengenai dilakukan karena bahan-bahan yang mengandung polimer ini memiliki keunikan dibandingkan dengan senyawa yang lainnya. Salah satu kemajuan yang dibauat dalam bidang polimer ini sendiri adalah menentukan sifat polimer yaitu konduktif dan semikonduktif. Salah satu cara membuat polimer menjadi konduktif adalah dengan menambahkan karbon aktif sebagai dopping sehingga terbentuk bahan komposit polimer-karbon. Polimer dibagi dalam beberapa kelompok, diantaranya yaitu homopolimer dan Heteropolimer. Heteropolimer adalah polimer yang monomernya tidak sejenis. Heteropolimer ada dua jenis yaitu heteropolimer alami dan heteropolimer sintesis. Salah satu contoh heteropolimer sintesis adalah Polisilana. Polisilana adalah senyawa organo-silikon yang didasarkan pada backbone atau rantai molekul atom silicon. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang dapat diberikan sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan Polisilena? 2. Bagaimana sifat Polisilena? 3. Bagaimana sintesis Polisilena? 4. Bagaimana struktur dari Polisilena? 5. Bagaimanakah kegunaan Polisilena?



4



1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1 Mengetahui pengertian dari Polisilena. 2. Mengetahui bagaimana sifat kimia dan sifat fisika dari Polisilena. 3. Mengetahui sintesis dari Polisilena. 4. Mengetahui struktur dri polisilena. 5. Mengetahui manfaaat polisilena dalam kehidupan sehari hari. 1.4 Manfaat Penelitian Adapun beberapa manfaat yang dapat diambil dalam penulisan makalah ini adlah sebagai berikut: 1. Diharapkan mampu menjadi referensi bagi peneliti lainnya untuk menggali informasi tentang Polisilena. 2. Penulis dapat memberikan pengertian, sifat, sintesis, struktur dan manfaat polisilena sebagai referensi sumber.



5



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Polisilena adalah polimeran organic golongan IV A dengan linier Si-Si dalam rantai utama dan dengan dua subtituen organic pada setiap atom silikon.



Polisilena pertama kali disintesis oleh Kipping pada tahun 1920 menggunakan larutan chlorosilane monomer dengan logam natrium, tetapi produk Polisilena tidak bias diekstraksi. Pada 1970-an, Yajima, et al., mampu membuat polimer polidimethil silane yang kemudian digunakan sebagai precursor untuk mengembangkan serat silicon karbida. Pada awal 80-an, poli (dimetil) silan dibuat dari monomer dengan kemurnian yang sangat tinggi.Namun, polimer yang dihasilkan hanya sedikit larut dalam pelarut organic pada suhu tinggi (Bube, R.H, 1992). Polisilen menjadi polimer yang menarik karena dapat menghantarkan listrik namun, sangat tahan panas sampai 300° C.Tingkat substitusi rangka yang tinggi dimungkinkan olehpanjang (2,34 A) relative terhadap panjang ikatan karbon. Sebuah rantai silicon memungkinkan delokalisasi electron dari elektron sigma (Chu,1995).



6



2.2 Sifat Fisika dan Sifat Kimia 2.2.1 Sifat Fisika Sifat fisika dari polisilena adalah sebagai berikut: Menyerap



panjang



gelombang



yang



tinggi



yaitu



300



nm.Penyerapan ini berasal dari eksitasi electron pada silikon-silikon yang berhubungan dengan fotosensitif dan tergantung pada panjang gelombang serta intensitas iradiasi yang belah untuk berbagai produk.Sensitifitas dari polisilen relative rendah (aplikasi kimianya belum bias diterapkan pada photodigredasi polisilen). Penyerapan UV dari alkil tersubtitusi polisilen berasal dari ekstitasi electron terdelokalisasi pada bagian belakang.Dengan demikian dari sudut pandang struktur elektronik, polisilen mempunyai bentuk menyerupai poliena (Wenas,1999) .



2.2.2 Sifat Kimia Sifat kimia polisilena yaitu sebagai berikut: Polisilen merupakan photorhesistter baik karena memiliki kontras yang sangat tinggi, mengandung silikon yang tinggi. Padasuhu yang tinggi, polisilen mampu membentuk mesophes 5 columnar, tetapi pada suhu yang rendah polisilen pada sisi organic tidak melebur dan tidak terjadi penataan sebagian konformasi pada bagian belakangnya. Polisilen



7



sangat larut,



film, bentuk dan seratnya berkualitas baik dan dapat



diproses dengan teknik standar seperti kasting film, injection molding dan lain-lain (Stevens,2001).



2.3Sintesis Sintesis untuk polisilena linear adalah metode kopling Wurtz, yang digambarkan dalam skema gambar di bawah ini. Agenkatalisator yang biasanya digunakan dalam Wurtz kopling adalah sodium.Metode ini menggunakan kondensasi dichlorosilane pada suhu tinggi dalam pelarut inert seperti toluene atau xilena menggunakan logam alkali sebagai katalis.Logam lithium cenderung menghasilkan pembentukan oligomer siklik, sementara logam kalium dapat menyebabkan degradasi spesies yang memiliki berat molekul tinggi (Cowd,1991).



Gambar sintesis Polysilane: metode koplingWurtz.



Sintesis lain untuk memproduksi Polysilane linear adalah penggunaan metode kopling dehydrogenative, juga dikenal sebagai metatesis σobligasi,dijelaskanoleh Aitken dan Harrod. Dalam metode ini kompleks Zr atau Ti dan sebagai katalis senyawa yang digunakan untuk polimerisasi R1R2SiH2senyawa dalam bentuk umum Cp2MX (Cp = η-C5H5,M = Zr atau Ti, X = H2, asam atau alkil seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawahini. Metode ini efisien untuk polimerisasi monomer silan sampai dengan 99% monomer tingkat konversi yang diamati (Rajeswaran,1983).



8



Gambar sintesis Polysilane: metode kopling Dehydrogenative Polysilane



juga



dapat



diproduksi



menggunakan



metode



kopling



elektroreduksi. Dalam hal ini, elektroreduksi dari chlorosilane dilakukan dengan batang elektroda Mg dengan elektrokimia yang belum terbagi di bawah frekuensi ultrasonik dari 47 MHz. Logam lainnya,seperti Cu, Pt, Ni dan Zn juga dapat digunakan meskipun tidak seefektif Mg.Metode electroreductive menghasilkan Polysilane berat molekul tinggi dengan hasil 20-40%;namun juga menghasilkan ~ 2% dari produk sampingan siloxane (Matsui,2002).



2.4 Struktur Molekul dan Struktur Elektronik 2.4.1 Delokalisasi Elektron Teori awal mengemukakan bahwa penyerapan foton dalam sistem berbasis Polysilane disebabkan oleh transisi antara Kedudukan Molekul Orbital Tertinggi (HOMO) dari σSi-sidan π 3d Si-Siorbital sepanjang rantai. Namun, penyelidikan kemudian menggunakan perhitungan orbital molekul menyimpulkan d-orbital tidak memiliki peran yang signifikan baik dalam HOMO atau energi yang lebih rendah orbital yang diduduki. Karakteristik delokalisasi



elektron



berhubungan



dengan



tingkat



ikatan



molekul



terkonjugasi dari rantai Si dapat dijelaskan secara kualitatif dalam hal tumpang tindih orbital sp3menggunakan metode



Sandorfy C. Metode



Sandorfy C, awalnya dikembangkan untuk alkana dan memperkirakan interaksi energi (resonansi integral) antara dua atom silikon saat menggunakan batas periodik kondisi untuk mewakili sistem terpolimerisasi.



9



Dalam metode ini, kontribusi energi dari keadaan molekul yang timbul dari ikatanSi-Si dibagi menjadi dua faktor utama, digambarkan oleh interaksi orbital atom sepanjang rantai. Di sini,"Vicinal" kontribusi menggambarkan interaksi yang timbul dari orbitalsp3 hibridaatom Si berdekatan langsung berpartisipasi dalam ikatan interatomik, yaitu mereka yang menunjuk Si tetangga. Kontribusi "Geminal" menjelaskan sp3terkait dengan interaksi antara orbital Si-atom umum (Ichikawa,2000).



Gambar topologi σ-ikatan planar berinteraksi orbital Si 3 sp3 dalam rantai linear Polysilane menggambarkan kontribusi yang berbeda untuk diamati, terdelokalisasi molekul orbital terkait dengan backbone Si-Si. βvicinal (βvic) adalah energi interaksi antara dua sp3 yang berdekatan Si berpartisipasi dalam σbond. βgeminal (βgem) adalah energi interaksi antara dua sp3 pada atom Si yang sama. Resonansi integral, βvicinal menjelaskan kontribusi energi interaksi dariorbital sp3atom silikon yang berdekatan bertanggung jawab untuk ikatan σSi-Si. Analisisresonansi



terpisahkan



menunjukkan



pembentukan



orbital



ikatan



terlokalisasi σSi-Si bonding sangat kuat dan orbital antibonding σ*SiSi. Sebuah resonansi lemah, terkait dengan interaksi antara dua orbital sp3pada atom silikon



10



yang samaberfungsi untuk menghilangkan degenerasi terkait dengan keadaankeadaan yang timbul dariinteraksi vicinal. Dalam hal distribusi spasial dari tingkat orbital molekulterkait dengan backbone Si-Si, metode Sandorfy menunjukkan bahwa βgeminal yangberfungsi untuk pasangan σSiSi dan σ*SiSi lebih terlokalisasi, orbital yang timbul dari pasangan interaksi Si-Si untuk membentuk σSiSidan σ*SiSi terdelokalisasi yang memberikan dasar bagi delokalisasi elektronbersama rantai Si. Gambar 3.5 menunjukkan diagram orbital molekul vicinal berbeda dan energi interaksi geminal dan lokasi yang sesuai dengan node orbital di sepanjang rantai bagi keadaan-keadaan yang terlibat. Karena jumlah atom Si yang berpartisipasi dalam backbone meningkat, tingkat orbital tambahan dari atom Si akhirnya menghasilkan pembentukan band yang berhubungan dengan σ dan σ * dengantingkat orbitalyang timbul dari interaksi vicinal. Demikian pula, rantai Si juga berkontribusi untuk tingkat energi yang timbul dari interaksi geminal. Secara keseluruhan, efek untuk menghasilkan pitaikatan terdelokalisasi terkait dengan kedua tingkat HOMO dan LUMO. Transisi penyerapan optik antara pita HOMO dan LUMO ini bertanggung jawab atas puncak penyerapan energi terendah yang diamati dalam sistem Polysilane. Penting untuk dicatat bahwa selain panjang rantai,



perubahantopologi



obligasi



Si-Si



sepanjang



rantai



tentu



akan



mempengaruhi energidan karakteristik spasial dari tingkat orbital yang terkait dengan bagian Si-Si (Feenstra, 1999).



11



Gambar Skema pembangunan orbital σ dari Polysilane lama semua-trans



2.5 Kegunaan Kegunaan Polisilena dapat digunakan sebagai precursor untuk keramik silicon karbida, photoresist dimikro elektronika, photo initiators untuk reaksi radikal dan sebagai photo conductors. Polysilane juga dapat digunakan sebagai obat maag sekaligus perut kembung yang mengandung tiga kombinasi zataktif;



dimetilpolisiloksan,



aluminium



hidroksida,



dan



magnesium



hidroksida. Dimetilpolisiloksan merupakan zataktif yang bertugas untuk mengurangi gas dalam saluran cerna. Gas-gas di lambung dan usus bias terbentuk akibat asam lambung yang tinggi, intoleransi makanan, makanan tidak tercerna sempurna, ataupun pertumbuhan bakteri yang berlebihan. Jika dibiarkan begitu saja gas yang terkumpul akan menyebabkan kembung dan perut terasa penuh. Aluminium Hidroksida dan Magnesium Hidroksida merupakan kombinasi pas yang sering disebut sebagai antasida.Sesuai dengan namanya antasida berarti (anti acid atauasam) yang menetralkan asam lambung yang



12



sudah terbentuk sehingga mampu meringankan atau bahkan mengatasi rasa sakit ulu hati akibat iritasi asam lambung dan pepsin pada lapisan lambung. Kombinasi keduanya memiliki efek menguntungkan, karena magnesium hidroksida memiliki efek laksatif yang dapat mengurangi efek konstipasi aluminium hidroksida (Hamers,1998).



13



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 3.1.1 Polisilena merupakan polimer anorganik golongan IV A , yang membentuk rantai linear dengan silikon (Si) yang berikatan dengan kelompok organik. Dengan mengetahui struktur dan sifat polisilena , maka polisilena dapat dimanfaatkan sebagai obat maag. 3.1.2 Sintesis untuk polisilane linear adalah metode kopling Wurtz. 3.1.3 Kegunaan Polisilena dapat digunakan sebagai precursor untuk keramik silicon karbida, photoresist dimikroelektronika, photoinitiators untuk reaksi radikal dan sebagai photoconductors. 3.2 Saran 3.2.1 Saran yang dapat kami berikan dari makalah ini adalah sebaiknya pembaca lebih banyak belajar atau mencari literatur lain mengenai polisilena



agar dapat lebih menambah wawasan dan pemahaman



mengenai polisilena tersebut. 3.2.2 Polisilena mempunyai kegunaan yang sangat besar terutama dalam dunia farmasi sebagai obat sehingga perlu adanya inovasi lebih agar hasilnya lebih baik.



14



DAFTAR PUSTAKA



Bube, R.H. 1992. Photoelectronic Properties of Semiconductors. Cambridge: Cambridge University Press. Chu, V., Conde, J.P., Broguira, P., Micaelo, P., Jarego, J.P., daSilva, M.F., and Soares, J.C. 1995. Optoelectronic properties of high-gap amorphous siliconcarbon alloys. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 377. Cowd, M.A. 1991.Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh J.G. Stark. Bandung : Penerbit ITB. Feenstra, K.F., Schropp, R.E.I., and Van-der-Weg, W.F. 1999. Deposition of amorphous silicon films by hot-wire chemical vapor deposition. J. Appl. Phys., 85 (9): 6843-6852. Hamers, E.A.G., van Sark, W.G.J.H.M., Bezemer, J., Meiling, H., and van der Weg, W.F. 1998. Structural properties of a-Si:H related to ion energy in FHV silane deposition plasma. J. Non-Cryst. Solids, 226: 205-216. Ichikawa, M., Tsushima, T., Yamada, A., and Konagai, M. 2000. Amorphous-topolycrystalline silicon transition in hot wire cell method. Jpn. J. Appl. Phys., 39: 4712-4715. Matsui, T., Tsukiji. M., Saika, H., Tayoma, T., and Okamoto, H. 2002. Correlation between microstructure and photovoltaic performance of polycrystalline silicon thin film solar cells. Jpn. J. Appl. Phys., 41: 20-27 Rajeswaran, G., Vanier, P.E., Kampas, F.J., and Corderman, R.R. 1983. The effect of silane fraction on the optoelectronic and photovoltaic properties of RF glow discharge a-Si:H prepared from SiH4 + H2 mixtures. J. Non-Cryst. Solids, 59-60: 1131-1134. Stevens, M. P. 2001. Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh Iis Sopyan. Jakarta: PT. Pradya Paramita. Wenas, W.W. 1999. Divais semiconductor berbasis material silikon amorf, Proc., Third Workshop on Electro Communication and Information. Bandung: Bandung Institute Technology, 4.17-4.20.