Silika, Siapa Tuh? Yuk Kenalan Sama Penjaga Kualitas Alat dan Sampel
Di laboratorium, mata kita biasanya langsung tertuju pada alat-alat canggih, mesin analitik berharga mahal, atau hasil uji yang menentukan. Wajar saja. Tapi ada satu benda kecil yang hampir selalu luput dari perhatian, padahal tanpanya, banyak hal bisa berantakan. Kenalin nih, silika gel.
Bentuknya memang tidak mencolok ya. Biasanya cuman kelihatan seperti butiran putih atau transparan yang diam di sudut desikator. Tapi ternyata, diam-diam, dia yang menjaga agar udara di sekitar sampel dan peralatan tetap kering. Yuk, kenalan lebih jauh sama silika gel.
Kelembaban udara adalah salah satu faktor yang paling sering diabaikan, padahal dampaknya bisa sangat besar di lingkungan laboratorium. Air berlebih di udara, atau kelembaban yang tidak terkontrol dapat menyebabkan:
- Memicu korosi pada alat logam
- Mengubah sifat sampel kimia dan mineral
- Merusak dokumen dan arsip penting
- Menurunkan akurasi pengukuran instrumen sensitif
Dalam banyak kasus, kerusakan tidak terjadi secara langsung, tetapi perlahan dan tanpa disadari hingga akhirnya memengaruhi hasil analisis. Karena itulah kita perlu untuk menggunakan silika gel.
Nah di laboratorium, biasanya silika ditempatkan pada:
- Lemari penyimpanan alat
- Desiccator untuk sampel sensitif
- Box inventarisasi bahan dan alat
- Ruang penyimpanan reagen
Tapi, gimana sih sebenernya silika gel ini bekerja???
Jadi, Cara Kerja Silika Itu Gini Nih
Secara fisika, silika gel bekerja melalui proses adsorpsi, yaitu penyerapan zat (cair atau gas) pada permukaan zat adsorben(cair atau padat). Molekul air(H₂O) dari udara menempel pada permukaan butiran silika gel yang dipenuhi pori-pori berukuran nanometer. Karena struktur porous(berpori)nya, silika gel mampu “menampung” uap air dalam jumlah yang besar relatif terhardap beratnya.
Kalo secara Kimia, permukaan silika gel tersusun dari gugus silanol(Si-OH) yang bersifat hidrofilik, gugus ini memiliki afinitas yang tinggi terhadap molekul air, sehingga molekul H₂O tertarik dan terikat melalui ikatan hidrogen. Nah kerennya, ikatan ini sifatnya reversibel, artinya silika gel ini bisa dipakai ulang/diregenerasi dengan cara dipanaskan, agar molekul air terlepas kembali ke udara. Jadi kurang lebih ya, dia ini mirip spons cara kerjanya.
Tapi Kalo Kaya Spons, Gimana Caranya Dia Menyerap Air Dengan Diam Aja?
Pertanyaan bagus!! kalau kita analogikan dengan spons, mungkin kita membayangkan kalau spons itu menyerap air ditekan atau dicelukan ke dalam air. Makanya kita bingung, kok bisa benda yang diam menyerap air di ruangan yang cukup besar?
Jawabannya cukup sederhana sebenarnya, silika gel ngga perlu bergerak, karena H₂O sendiri yang datang dan terperangkap di silika gel. Kok bisa? Yuk kenalan sama Gerak Brown
Gerak Brown
Jadi gini, molekul air(H₂O) di udara itu tidak pernah diam. Mereka bergerak secara acak ke segala arah akibat gerak termal, yaitu energi panas yang membuat setiap molekul gas terus bergerak dan bertumbukan satu sama lain.. Semakin tinggi suhu udara, semakin cepat molekul-molekul ini bergerak.
Gerakan acak inilah yang juga menjadi dasar dari fenomena yang dikenal sebagai Gerak Brown, yaitu gerakan zig-zag tidak beraturan yang bisa diamati ketika ketika partikel kecil, seperti debu atau serbuk sari, melayang di udara. Partikel-partikel itu tampak bergerak sendiri, padahal mereka ini sedang didorong dari berbagai arah secara tidak seimbang oleh tumbukan molekul-molekul gas di sekitarnya, termasuk juga molekul air.
Nah, dalam pergerakannya yang acak itulah molekul air itu akhirnya menyentuh permukaan silika gel, dan begitu menyentuh gugus silanol (Si-OH) di permukaannya, molekul air langsung terikat melalui ikatan hidrogen dan tidak bisa lepas begitu saja. Tapi bukan ini saja faktor kenapa silika gel bisa sangat efektif, ada satu lagi, yaitu…
Luas Permukaan Internal
Nah, dibantu jugan dengan fakta bahwa silika gel punya luas permukaan internal yang ekstrem bisa mencapai 700–800 m² per gram karena pori-porinya yang tak terhitung jumlahnya. Kalau kita lihat secara skala nanometer, di butiran silika gel yang kelihatannya halus itu penuh dengan terowongan dan rongga rongga kecil yang saling terhubung. Nah, dinding-dinding terowongan itulah yang disebut luas permukaan internal permukaan yang ada di dalam butiran, bukan di luarnya. Dan karena rongganya sangat banyak dan sangat kecil, total luas dindingnya menjadi luar biasa besar meski butirannya tampak kecil dari luar. Artinya, peluang molekul air “menabrak dan nyangkut” jauh lebih besar dibanding permukaan biasa.
Kesimpulan
Silika gel menangkap molekul air yang bergerak acak di udara. Dan begitu molekul air menyentuh permukaannya, langsung menempel via ikatan kimia. Efektif karena pori-pori di dalamnya menciptakan luas permukaan yang sangat besar, jadi peluang molekul air tersangkut jauh lebih tinggi.
Laboratorium pengujian mineral terpercaya cuman di PT Global Mineralium Corporindo
Sumber
Cara Kerja Silika Gel (Adsorpsi & Gugus Silanol)
https://www.streampeakgroup.com/silica-gels-structure-and-its-desiccant-properties/
Struktur Internal & Luas Permukaan Silika Gel (300–800 m²/gram)
https://biologyinsights.com/what-is-silica-gel-made-of-and-how-does-it-work/
Gugus Silanol (Si-OH) sebagai Situs Adsorpsi
https://www.shimadzu.com/an/service-support/technical-support/analysis-basics/basic/silica_gel.html
Ikatan Hidrogen antara Air dan Silanol
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.3c01366
Gerak Termal & Gerak Brown
https://www.nsta.org/science-teacher/science-teacher-novemberdecember-2019/evidence-molecular-motion
Dampak Kelembaban terhadap Instrumen & Sampel Laboratorium
https://instrumindo.com/article/pentingnya-menjaga-suhu-dan-kelembapan-di-laboratorium
Silika Gel dalam Desikator Laboratorium
https://tekniklingkungan.unud.ac.id/protected/storage/lampiran_post/1f04ffde3bd13140eeeb2b0702ff2e70.pdf
