Gol IIIA Al

21
GOLONGAN IIIA ALUMINIUM DAN GALIUM (TUGAS MATA KULIAH TELAAH KIMIA ANORGANIK II) Disusun oleh : Kelompok 5 Elsa Septigiantari 12130230 Irma Ria Ferdianti 1213023033 Ratna Manika 1213023055 Sinta Chintia T. 12130230 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

description

ppt

Transcript of Gol IIIA Al

GOLONGAN IIIAALUMINIUM DAN GALIUM(TUGAS MATA KULIAH TELAAH KIMIA ANORGANIK II)

Disusun oleh :Kelompok 5Elsa Septigiantari12130230Irma Ria Ferdianti1213023033Ratna Manika1213023055Sinta Chintia T.12130230

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIAJURSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS LAMPUNG2014

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam kehidupan sehari hari, kita sering menggunakan peralatan dapur seperti wajan, panci, sendok sampai kompor. Peralatan tersebut terbuat dari aluminium. Selain digunakan dalam peralatan rumah tangga, alloy ari alumunium terdapat dalam industri pesawat terbang. Alumunium merupakan salah satu unsur yang tergolong dalam golongan IIIA.Unsur-unsur dari golongan IIIA masing masing mempunyai sifat yang berbeda beda. Selain Aluminium, unsur dari golongan IIIA adalah boron (B), galium (Ga), indium(In), dan thalium (Thalium). Dari logam logam golongan ini memiliki sifat berbeda dengan sifat logam logam dari golongan lainnya. Pada makalah ini, akan membahas mengenai dua unsur dari golongan IIIA, yaitu luminium dan Galium. Seberapa besar kelimpahannya di alam, cara pembuatannya, senyawaannya, serta kereaktivitasannya, merupakan pengetahuan yang sangat perlu kita ketahui agar lebih mengenal dengan Aluminium dan Galium.Olehkarena itu, maka disusunlah makalah ini yang betujuan untuk lebih memahami tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan unsur aluminium dan galium dari sifat sifat sampai kereaktivannya. 1.2 Tujuan MakalahAdapun tujuan disusunnya makalah ini adalah sebagai berikut.1. Untuk mengetahui sifat fisika dan sifat kimia unsur Aluminium dan Galium.2. Untuk mengetahui kelimpahan unsur Aluminium dan Galium di alam.3. Untuk memahami cara pembuatan unsur Aluminium dan Galium4. Untuk mengetahui kereaktivitasan unsur Aluminium dan Galium5. Untuk mengetahui senyawaan unsur Aluminium dan Galium

1.3 Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut.1. Bagaimanakah sifat fisika dan sifat kimia unsur Aluminium dan Galium?2. Seberapa besarkah kelimpahan unsur Aluminium dan Galium di alam?3. Bagaimanakah cara pembuatan unsur Aluminium dan Galium?4. Bagaimanakah kereaktivitasan unsur Aluminium dan Galium?5. Apa sajakah senyawaan dari unsur Aluminium dan Galium?

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Sumber dan kelimpahanAluminium(Al) Aluminium merupakan unsur logam yang terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 8 % atau sebesar 81.300 ppm.Aluminium juga bisa didapatkan didalam batuan seperti felspar dan mika. Dengan kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpah tetapi tidak ditemukan dalam bentuk unsur bebas di alam.Di alam, aluminium tidak pernah ditemukan dalam keadaan logam bebas,tetapi umumnya dalam bentuk aluminium silikat atau sebagai silikat aluminium dan campurannya dengan logam lain, seperti natrium, kalium, besi, kalsium, danmagnesium.Walaupun senyawa aluminium ditemukan paling banyak di alam, selama bertahun-tahun tidak ditemukan cara yang ekonomis untuk memperoleh logam aluminium dari senyawanya. Oleh karena itu aluminium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya yang sukar. Mineral aluminium yang bernilai ekonomis adalah bauksit yang merupakan satu-satunya sumber aluminium. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). nH2O dan Kriloit(Na3ALF6) digunakan pada peleburan aluminium.Di Indonesia, bauksit banyak ditemukan di pulau Bintan dan di Tayan (Kalimantan Barat).

Galium(Ga)Galiummerupakan unsur yang jumlahnya sangat sedikit dialam ini , dan untuk logam galium ini bisa kita dapatkan dalam bentuk bauksit, pirit, magnetit,Kaolin,germanite,diaspore,batubara dan juga didalam bentuk galit (CuGaS2). Galium sebenarnya lebih berlimpah dari timbal tapi lebih sulit diakses karena tidak terkonsentrasi selektif dalam mineral sehingga persebarannya cenderung luas.

BijiGalium(Ga) sangat langka tetapiGalium (Ga) terdapat juga di logam-logam yang lain. Kelimpahan Galium dalam kulit bumi (ppm) sebesar 15. Analisa debu dari hasil pembakaran batubara pernah menunjukkan kandungan galium sebanyak 1.5%

2.2 Sifat FisikaAlGa

Konfigurasi elektron terluar[Ne] 3s23p2[Ar] 4s24p1

Jari-jari logam (pm)143141

Jari-jari ion (pm)M+M3+-5011362

Energi Ionisasi pertama (KJ/mol)576,4578,3

Energi Ionisasi (II) (kJ/mol)1816,11978,8

Energi ionisasi (III) (kJ/mol)2744,12389

Potensial Elektroda ( V )M+(aq) + eM (p)M3+(aq) + 3e M (p)--1,66--0,56

Titik Cair (oC)660,429,8

Titik didih (oC)24672403

Kelimpahan dalam kulit bumi (ppm)81,30015

Kerapatan (g/cm3)2,542,70

AluminiumAluminium kali pertama di isolasi pada 1825 oleh ilmuan Denmark,Hans Oersted(1777-1851). Adapun Aluminium murni, dimurnikan kali pertama olehFriedrich Whlerdua tahun setelahnya (1927) dengan cara mencampurkan Aluminium klorida dengan kalium.Nama Aluminium berasal dari kata latin yaitualumen,yang berarti tawas.Aluminium adalah logam lunak dan ringan dan memiliki warna keperakan kusam karena lapisan tipis oksidasi yang terbentuk saat unsur ini terkena udara. Logam ini sangat reaktif dan mudah teroksidasi,sehingga sulit sekali untuk memurnikannya. Karena kereaktifannya ini makanya aluminium tidak ditemukan dalam bentuk bebas dialam .Logam ini tidak beracun , tidak berbau dan non magnetik. Unsur ini hanya memiliki satu isotop alami, aluminium-27, yang tidak radioaktif.Keunggulan Logam aluminiuum dari logam-logam lainnya sebagai berikut : Logam aluminium ini ringan pada suhu kamar (290C) massa jenisnya sekitar 2,7 gr/cm3. Aluminium ini cukup kuat ,memiliki daya renggang 8 kg/mm3, tetapi daya ini dapat berubah menjadi lebih kuat dua kali lipat apabila Aluminium tersebut dikenakan proses pencairan atau roling. Aluminium juga menjadi lebih kuat dengan ditambahkan unsur-unsur lain seperti Mg, Zn, Mn, Si. Aluminium mengalami korosi dengan membentuk lapisan oksida yang tipis yang sangat keras dan pada lapisan ini dapat mencegah karat pada aluminium yang berada di bawahnya. Dengan demikian logam Aluminium adalah logam yang mempunyai daya tahan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan besi dan baja lainnya. Aluminium adalah logam yang paling ekonomis sebagai penghantar listrik karena massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis tembaga, dimana kapasitas arus dari Aluminium kira-kira dua kali lipat dari kapasitas arus pada tembaga. Aluminium adalah logam yang anti magnetis. Aluminium adalah logam yang tidak beracun dan tidak berbau. Aluminium mempunyai sifat yang baik untuk proses mekanik dari kemampuan perpanjangannya, hal ini dapat dilihat dari proses penuangan, pemotongan, pembengkokan, ekstrusi dan penempaan Aluminium.

Galium(Ga)Galium berasal dari bahasa latin yaitu Gallia (Perancis) dan Gallus yang berarti ayam jantan. Galium ini dipredisikan dan disebut oleh Mendellev sebaga ekaluminium dan ditemukan oleh secara Spektroskopik oleh aul Lecoqde Boisbaudran (1875).Galium padat merupakan logam abu-abu kebiruan yang memiliki struktur kristal ortorombik, sedangkan galium murni memiliki warna keperakan menakjubkan.Galium berbentuk padat pada suhu ruang.Tetapi jika bersentuhan dengan tangan manusia makan galium mudah mencair atau meleleh .Pada suhu diatas 20000C unsur ini akan berupa cairan, oleh karena ini bahan ini dapat digunakan untuk termometer suhu-tinggi . Galium padat cukup lunak sehingga bisa dipotong dengan pisau. Unsur ini stabil di udara dan air, tetapi bereaksi dan larut dalam asam dan basa. Dan galium tidak terdapat dalam bentuk murni di alam.

2.3 Pembuatan Unsur Golongan IIIAA. AluminiumFriedrich Wohler mengisolasi aluminium murni dalam tahun 1827 dengan memanaskan aluminium klorida dengan kalium. Metode wohler disempurnakan pada tahun 1850-an dengan menggantikan K dengan Na sebagai senyaya pereduksi. Perkembangan ini menurunkan harga Aluminium dari $90 menjadi $5 per pon. Tetapi asih merupakan logam agak mahal dalam penggunaannya sebagai perhiasan dan barang barang kerajinan. Perlengkapan makam mewah milik Napoleon III terbuat dari Aluminium. Demikian pula mahkota yang dikenakan oleh Chrstian X dari denmark dan cungkup logam diatas monumen Washington pada tahun 1844.Pembuatan Aluminium terjadi dalam dua tahap:1. Proses Bayer merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina), dan2. Proses Hall-Heroult merupakan proses peleburan aluminium oksida untuk menghasilkan aluminium murni.Proses BayerPada tahap pemurnian, dilakukan pemisahan bijih bauksit untuk menghilangkan pengotor utamanya. Bijih bauksit (Al2O3) mula mula masih mengandung Fe2O3, TiO2, dan SiO2 sebagai zat-zat pengotor utama. Pengotor ini dinamakan lumpur merah. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat yang tidak dikehendaki, kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al2O3. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),karea sifat amfoternya ini, Al2O3 akan larut sedangkan zat pengotornya tidak.Al2O3(s) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) 2[Al(OH) 4]- (aq) + 2 Na+(aq)Selanjutnaya zat zat pengotor ini dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. kemudian [Al(OH) 4]- diendapkan dari filtratnya dengan cara pengenceran atau penambahan sedikit asam. Langkah ini akan menghasilkan endapan Al(OH)3 .[Al(OH) 4]-(aq) + H3O+(aq) Al(OH)3(s) + 2 H2O(l)Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3)2Al(OH)3(s) Al2O3(s) + 3H2O(g)Berikut gambar tahapan metode burner dalam skala industri.

Proses Hall-HeroultSelanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 oC. Sebagai anode digunakan batang grafit. Setelah diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah elektrolisis leburan Al2O3. Pada elektrolisis ini Al2O3 dicampur dengan CaF2 dan 2-8% kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al2O3 (titik lebur Al2O3 murni mencapai 20000C), campuran tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950oC. Anode dan katodenya terbuat dari grafit. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: Al2O3 (l) 2Al3+ (l) + 3O2- (l)Anode (+): 3O2- (l) 3/2 O2 (g) + 6eKatode (-): 2Al3+ (l) + 6e- 2Al (l)Reaksi sel: 2Al3+ (l) + 3O2- (l) 2Al (l) + 3/2 O2 (g)Peleburan alumina menjadi aluminium logam terjadi dalam tong baja yang disebut pot reduksi atau sel elektrolisis. Bagian bawah pot dilapisi dengan karbon, yang bertindak sebagai suatu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Secara umum pada proses ini, leburan alumina dielektrolisis, dimana lelehan tersebut dicampur dengan lelehan elektrolit kriolit dan CaF2 di dalam pot dimana pada pot tersebut terikat serangkaian batang karbon dibagian atas pot sebagai katoda. Karbon anoda berada dibagian bawah pot sebagai lapisan pot, dengan aliran arus kuat 5-10 V antara anoda dan katodanya proses elektrolisis terjadi. Tetapi, arus listrik dapat diperbesar sesuai keperluan, seperti dalam keperluan industri.Alumina mengalami pemutusan ikatan akibat elektrolisis, lelehan aluminium akan menuju kebawah pot, yang secara berkala akan ditampung menuju cetakan berbentuk silinder atau lempengan. Masing masing pot dapat menghasilkan 66.000-110.000 ton aluminium per tahun. Secara umum, 4 ton bauksit akan menghasilkan 2 ton alumina, yang nantinya akan menghasilkan 1 ton aluminium.

Tahapan proses Hall-Heroult adalah sebagai berikut:1. Di dalam pot reduksi (sel elektrolisis), kristal alumina dilarutkan dalam pelarut lelehan kriolit (Na3AlF6) cair dan CaF2 pada suhu 1.760-1.780 F (960-970 C) untuk membentuk suatu larutan elektrolit yang akan menghantarkan listrik dari batang karbon (Katoda) menuju Lapisan-Karbon (Anoda).2.) Sebuah arus searah (5-10 volt dan 100.000-230.000 ampere) dilewatkan melalui larutan. Reaksi yang dihasilkan akan memecah ikatan antara aluminium dan atom oksigen dalam molekul alumina. Oksigen yang dilepaskan tertarik ke batang karbon, di mana ia membentuk karbon dioksida. Atom-atom aluminium dibebaskan dan mengendap di bagian bawah pot sebagai logam cair.3. Proses peleburan dilanjutkan, dengan penambahan alumina pada larutan kriolit untuk menggantikan senyawa yang terdekomposisi. Arus listrik konstan tetap dialirkan. Panas yang berasal dari aliran listrik menjaga agar isi pot tetap berada pada keadaan cair. 4. Lelehan aluminium murni terkumpul dibawah pot.5. Lelehan yang sudah terkumpul ini dipindahkan ke tungku penyimpanan dan kemudian dituangkan ke dalam cetakan sebagai batangan atau lempengan. 6. Ketika logam diisi ke dalam cetakan, bagian luar cetakan didinginkan dengan air, yang menyebabkan aliminium menjadi padat. 7. Logam murni yang padat dapat dibentuk dengan penggergajian sesuai dengan kebutuhan. B. Pembuatan GaliumGalium biasanya diperoleh dengan elektrolisis larutan garam garamnya dalam air, bagi Ga dan In, kemungkinan ini bertambah karena besarnya tegangan lebih untuk evolusi hidrogen dari logam logam ini. Ghalium biasanya adalah hasil dari proses pembuatan aluminium. Pemurnian bauksit melalui proses Bayer menghasilkan konsentrasi galium pada larutan alkali dari sebuah aluminium. Elektrolisis menggunakan sebuah elektroda merkuri yang memberikan konsentrasi lebih lanjut dan elektrolisis lebih lanjut menggunakan katoda baja tahan karat dari hasil natrium gallat menghasilkan logam galium cair. Galium murni membutuhkan sejumlah proses akhir lebih lanjut dengan zona penyaringan untuk membuat logam galium murni.Galium sebagai hasil sampingan dari aluminium dan produksi seng, sementara sfalerit untuk produksi seng adalah merupakan sumber kecil. Kebanyakan galium diekstrak dari minyak mentah aluminium hidroksida dari proses Bayer untuk produksi alumina dan aluminium. Sebuah merkuri elektrolisis dan hidrolisis dari amalgam dengan natrium hidroksida menghasilkan natrium gallate. Elektrolisis kemudian menghasilkan galium. Untuk penggunaan semikonduktor, pemurnian lebih lanjut dilakukan dengan menggunakan pencairan zona, atau ekstraksi kristal tunggal lain dari lelehan (proses Czochralski).

Galium adalah suatu unsur yang ditemukan dalam tubuh, namun itu terjadi dalam jumlah yang sangat kecil. Sebagai contoh, pada orang dengan massa tujuh puluh kilogram, ada 0,7 miligram galium dalam tubuh. Kemungkinan besar hanya hadir karena jejak-jejak kecil di lingkungan alam, dalam air, dan residu pada sayuran dan buah-buahan. Beberapa vitamin dan didistribusikan secara komersial air telah diketahui mengandung jumlah jejak galium dengan kurang dari satu bagian per juta.

C. Senyawaan Aluminium dan Galium1. Aluminium2. GaliumUnsur ini stabil di udara dan air, tetapi bereaksi dan larut dalam asam dan basa. Reaksi galium dengan asamGa2O3 + 6 H+ 2 Ga3+ + 3 H2OGa (OH)3 + 3 H+ Ga3+ + 3 H2OReaksi galium dengan basaGa2O3 + 2 OH- 2 Ga(OH)4-Ga (OH)3 + OH- Ga(OH )4-

Sifat kimia galium serupa dengan aluminium. Pemanasan unsur golongan IIIA dalam oksigen menghasilkan seskuioksida (M2O3).

Semua logam golongan IIIA dapat bereaksi dengan halogen membentuk senyawa trihalida. Fluorida-fluorida Al, Ga, dan In adalah ionik, titik leleh tinggi ( berturut-turut 1290, 950, dan 1170 oC), sukar larut dalam air ( energi kisi tinggi); sedangkan klorida, bromida, dan iodidanya mempunyai titik leleh lebih rendah, bersifat kovalen dengan bilangan koordinasi yang bervariasi.Galium pada unsur halogen membentuk :Reaksi :

Ion-ion akuo, garam-garam okso, kimiawi akua.Unsur-unsur membentuk ion-ion akuo tetrahedral yang dinyatakan dengan baik, [M(H2O)6]3+, dan banyak garam dibentuk, termasuk halida terhidrat, sulfat, nitrat, dan perklorat. Fosfat larut sebagian.Dalam larutan akua, ion-ion oktahedral [M(H2O)6]3+ sangatlah asam. Untuk reaksi[M(H2O)6]3+ [M(H2O)5(OH)]2+ + H+[Ga(H2O)6]3+ [Ga(H2O)5(OH)]2+ + H+ Ka Ga=2,5 x 10-3Hibrida kompleksKimiawi Al dan Ga yang terpenting adalah anion hibrida tetrahedral, AlH4- dan GaH4- . kestabilan termal dan kimia beragam sesuai dengan kemampuan gugus MH3 bertindak sebagai akseptor seperti dalam reaksi.MH4 + H- MH4-GaH4 + H- GaH4-

Garam Al dan Ga terhidrolisis dalam air secara cepat dan seringkali disertai ledakan ;MH4- + H2O 4 H2 + M(OH)3 + OH-GaH4- + H2O 4 H2 + Ga(OH)3 + OH-

BAB IIIPENUTUP

Berdasarkan pembahasan , dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut.1. Pembuatan alumunium dalam industri melalui 2 tahapan, yaitu tahapan dengan metode Bayer dan tahapan menggunakan metode Hall-Heroult.2. Sumber utama untuk pembuatan aluminium adalh bauksit Al2O3.