Silikon merupakan elemen terbanyak kedelapan di alam semesta dari segi massanya, tetapi sangat jarang ditemukan dalam bentuk murni di alam. Silikon paling banyak terdistribusi pada debu, pasir, planetoid, dan planet dalam berbagai bentuk seperti silikon dioksida atau silikat. Lebih dari 90% kerak bumi terdiri dari mineral silikat, menjadikan silikon sebagai unsur kedua paling melimpah di kerak bumi (sekitar 28% massa) setelah oksigen.

Silikon sering digunakan untuk membuat serat optik dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubuh pasien dalam bentuk silikone. 

Sifat Fisik Silikon : 

1. Wujud dan Penampilan

Wujud: Padat pada suhu kamar.

Penampilan:

Dalam bentuk murni, silikon berwarna abu-abu gelap dengan permukaan mengkilap menyerupai logam.

Dalam bentuk amorf, silikon dapat berbentuk bubuk cokelat hingga hitam.

2. Struktur Kristal

Struktur:

Silikon memiliki struktur kristal kubic berlian (diamond cubic structure), mirip dengan karbon dalam bentuk intan.

Struktur ini memberikan kekuatan dan stabilitas yang tinggi.

3. Massa Jenis

Massa Jenis (Densitas):

Silikon kristalin memiliki massa jenis sekitar 2,33 g/cm³.

Lebih ringan dibandingkan logam seperti besi, tetapi lebih berat dari beberapa bahan non-logam.

4. Titik Lebur dan Titik Didih

Titik Lebur: 1.414 °C (2.577 °F)

Relatif tinggi, membuatnya stabil dalam aplikasi suhu tinggi.

Titik Didih: 3.265 °C (5.909 °F)

5. Konduktivitas

Konduktivitas Listrik:

Silikon adalah semikonduktor, yang berarti ia dapat menghantarkan listrik dalam kondisi tertentu, terutama jika diberi doping dengan unsur lain (seperti fosfor atau boron).

Konduktivitas Termal:

Konduktivitas termal silikon sekitar 149 W/m·K pada suhu kamar, cukup baik untuk menyebarkan panas, meskipun tidak sebaik logam seperti tembaga.

6. Kekerasan

Kekerasan Mohs: 6,5

Silikon cukup keras, tetapi rapuh, sehingga dapat pecah jika dikenai tekanan yang cukup besar.

7. Sifat Optik

Silikon Kristalin: Tidak tembus cahaya.

Silikon Amorf: Dapat menyerap cahaya dalam spektrum tertentu, yang membuatnya berguna dalam sel surya dan fotodetektor.

8. Stabilitas

Silikon stabil pada suhu kamar dan tidak bereaksi dengan air atau oksigen di udara secara cepat.Namun, pada suhu tinggi, silikon dapat bereaksi dengan oksigen membentuk lapisan tipis silikon dioksida (SiO₂).

Sifat Kimia Silikon : 

1. Reaktivitas

• Relatif Stabil:

  • Silikon murni cukup stabil pada suhu kamar.

  • Tidak bereaksi dengan air atau oksigen dalam kondisi normal.

• Reaksi dengan Oksigen:

  • Pada suhu tinggi, silikon bereaksi dengan oksigen di udara membentuk silikon dioksida (SiO₂). 

• Reaksi dengan Halogen:

  • Silikon bereaksi dengan halogen (fluorin, klorin, bromin) pada suhu tinggi menghasilkan silikon halida. 

2. Reaksi dengan Asam dan Basa

• Asam:

  • Silikon umumnya tidak bereaksi dengan asam lemah atau sedang seperti asam klorida (HCl).

  • Namun, bereaksi dengan asam fluorida (HF) membentuk gas silikon tetrafluorida (SiF₄). 

• Basa:

  • Silikon bereaksi dengan larutan basa kuat (misalnya, NaOH atau KOH) menghasilkan silikat dan gas hidrogen (H₂). 

3. Afinitas dengan Logam

• Silikon dapat bereaksi dengan beberapa logam pada suhu tinggi, membentuk silikida (misalnya, magnesium silikida, Mg₂Si). 

4. Sifat Semikonduktor

• Silikon menjadi semikonduktor dengan kemampuan menghantarkan listrik yang meningkat jika diberi doping dengan unsur lain seperti boron (B) atau fosfor (P).

  • Boron memberikan doping tipe p.

  • Fosfor memberikan doping tipe n.

5. Peran dalam Senyawa

• Silikon Dioksida (SiO₂):

  • Merupakan salah satu senyawa paling umum dari silikon, digunakan dalam pembuatan kaca, keramik, dan sebagai isolator listrik.

• Silikon Karbida (SiC):

  • Dibentuk melalui reaksi silikon dengan karbon, dikenal sebagai bahan yang sangat keras dan digunakan dalam alat abrasif serta komponen elektronik suhu tinggi.

• Silikon Halida:

  • Digunakan dalam pembuatan silikon murni untuk industri semikonduktor.

Cara Membuat Silikon : 

a. Reduksi Silika dalam Tanur Listrik

1. Proses Reduksi:

   • Pasir silika direduksi menjadi silikon dengan memanaskannya bersama karbon dalam tanur busur listrik pada suhu sekitar 1.700 - 2.000 °C.

   • Reaksi kimia yang terjadi: SiO2+2C→Si+2CO\text{SiO}_2 + 2\text{C} \rightarrow \text{Si} + 2\text{CO}SiO2​+2C→Si+2CO

2. Hasil:

   • Silikon murni yang diperoleh dari proses ini disebut silikon metalurgi dengan kemurnian sekitar 98-99%.

   • Gas karbon monoksida (CO) dilepaskan sebagai produk samping.

b. Pemurnian Silikon

• Untuk aplikasi tertentu seperti semikonduktor, silikon perlu dimurnikan lebih lanjut hingga mencapai kemurnian 99,9999% (silikon kelas elektronik). Berikut adalah metode pemurniannya:

1. Proses Siemens (untuk Silikon Polikristalin):

   • Silikon mentah direaksikan dengan gas hidrogen klorida (HCl) untuk membentuk triklorosilana (SiHCl₃). Si+3HCl→SiHCl3+H2\text{Si} + 3\text{HCl} \rightarrow \text{SiHCl}_3 + \text{H}_2Si+3HCl→SiHCl3​+H2​

   • Triklorosilana kemudian dimurnikan melalui proses distilasi.

   • Gas triklorosilana diurai kembali menjadi silikon murni melalui dekomposisi termal pada suhu tinggi. SiHCl3→Si+Cl2+H2\text{SiHCl}_3 \rightarrow \text{Si} + \text{Cl}_2 + \text{H}_2SiHCl3​→Si+Cl2​+H2​

2. Zona Peluruhan (Zone Refining):

   • Silikon dipanaskan secara lokal menggunakan pemanas bergerak sehingga kotoran terdorong ke satu ujung batang silikon, menghasilkan silikon dengan kemurnian sangat tinggi.

3. Czochralski Process:

   • Silikon murni dilelehkan dan sebuah kristal tunggal ditarik perlahan dari lelehan untuk menghasilkan silikon monokristalin yang digunakan dalam industri chip komputer dan panel surya.

3. Produk Akhir

• Silikon Metalurgi:

  • Digunakan dalam industri paduan logam, pembuatan silikon karbida, dan bahan konstruksi.

• Silikon Polikristalin:

  • Digunakan dalam pembuatan panel surya dan komponen elektronik.

• Silikon Monokristalin:

  • Digunakan dalam chip semikonduktor untuk elektronik berteknologi tinggi.