KIMIA UNSUR

A. Pendahuluan

Unsur dapat dibedakan atas logam dan non logam. Pengelompokan ini sangat

penting, karena sebagian besar penerapan unsur dalam teknologi sangat bergantung pada

sifat-sifat yang dimiliki unsur tersebut, apakah bersifat logam, non logam ataukah radio

aktif. Perlu diketahui pula bahwa di antara seratus unsur lebih yang sudah kita kenal,

ternyata lebih dari tiga perempatnya merupakan unsur logam.

.B. Unsur-Unsur Logam

Apabila kita perhatikan benda di sekeliling, maka dengan mudah kita dapatkan benda

yang terbuat dari logam dengan berbagai bentuk dan corak yang disesuaikan dengan

kebutuhan serta keinginan manusia. Barang perhiasan, peralatan mulai dari alat dapur,

rumah tangga, kontruksi, sampai pada alat transportasi, komunikasi, alat-alat berat,

maupun alat persenjataan militer yang canggih, sebagian besar dibuat dengan

menggunakan bahan logam. Dengan mengetahui berbagai sifat logam pada umumnya,

baik sifat fisika maupun kimianya, memberi peluang yang sangat besar bagi manusia

untuk memperoleh manfaat dengan membuat alat dari bahan logam yang disesuaikan

dengan kebutuhan dan keinginan manusia pada abad modern ini.

Berikut ini akan dibahas perihal logam, namun oleh karena materi tentang logam itu

luas, dalam bab ini hanya dibahas beberapa logam alkali dan alkali tanah, sedangkan

pada logam unsur transisi dibahas pada subbab berikutnya antara lain membahas prinsip

metalurgi, prinsip pemurnian logam dan paduan logam.

Logam Alkali

Logam alkali dalam sistem periodik terdapat dalam golongan IA. Unsur yang

termasuk golongan ini adalah Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb),

Sesium (Cs) dan Fransium (Fr). Logam alkali sangat aktif, sehingga tidak terdapat dalam

keadaan bebas di alam, tetapi dalam bentuk senyawa. Oleh karena logam ini sangat

reaktif, mudah bereaksi dengan oksigen dan uap air di udara, maka untuk menyimpan

logam ini biasanya direndam dalam minyak tanah atau minyak parafin.

1

Secara fisis logam alkali dapat diidentifikasi sebagai logam yang sangat lunak dan

dapat diiris dengan pisau. Sedangkan sifat kimiawi logam alkali ini antara lain:

a. mudah bereaksi dengan udara membentuk oksida, selain itu juga akan

membentuk garam karbonat karena udara itu mengandung uap air dan CO2.

b. bereaksi dengan beberapa unsur non logam. Misalnya, dengan oksigen

akan menghasilkan oksida.

Litium akan membentuk monooksida, Natrium akan membentuk peroksida dan unsur

lain membentuk superoksida.

Reaksi: 4Li + O2 2Li20

2Na + O2 Na2O2

K + O2 KO2

c. dengan air bereaksi sangat cepat, reaksinya eksoterm dan akan

menghasilkan hidroksida dan gas hidrogen.

Reaksi: 4Li(s) + H2O 2LiOH(aq) + H2(g)

2Na(s) + 2H2O 2NaOH(aq) + H2(g)

2K(s) + 2H2O 2KOH(aq) + H2(g)

d. bereaksi dengan asam klorida dan amonia, menghasilkan gas hidrogen

Reaksi: 2Na + 2HC1 2NaCl + H2

2Na + 2NH3 2NaNH2 + H2

e. dalam amonia cair logam alkali dapat larut menghasilkan larutan

berwarna biru bila diencerkan.

f. merupakan reduktor kuat.

g. reaksi nyala dari unsur alkali memberikan warna:

Litium memberikan warna merah.

Natrium memberikan warna kuning.

Kalium memberikan warna ungu.

Kegunaan Logam Alkali

Beberapa kegunaan logam alkali antara lain:

a. Litium dapat digunakan untuk menyerap N2 karena logam ini sangat

reaktif terhadap N2.

2

b. Natrium banyak digunakan untuk:

i. pembuatan timbal tetraetil, yaitu suatu bahan untuk

meninggikan bilangan oktan bensin.

Pb + 4Na + 4C2H5C1 (C2H5)4Pb + 4NaCl

ii. untuk pembuatan lampu natrium yang dapat menembus kabut.

iii. aliasi Na/K digunakan sebagai cairan pendingin untuk reaktor atom.

Tabel 1. Sifat-sifat Fisik Logam-logam Alkali

Lithium Natrium Kal ium Rubidium Cesium

Titik didih, °C 131 98 64 39 29

Titik lebur, °C 1336 881 766 694 679

Kerapatan, g/Cm3 0,54 0,97 0,87 1,53 1,88

Susunan elektron 2,1 2,8,1 2,8,8,1 2,8,18,8,1 2,8,18, 18,8,1

Energi ionisasi, eV 5,4 5,1 4,3 . 4,2 3,9

Jari-jari atom, Ǻ 1,34 1,54 1,96 1,96 2,35

Jari- jari ion. Ǻ 0,60 0,95 1,33 1,33 1,69

Keelektronegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7

Struktur kristal bcc bcc bcc bcc bcc

Beberapa Senyawa logam alkali dan kegunaannya

Beberapa senyawa logam alkali yang perlu diketahui serta kegunaannya antara lain:

a. Na2O2 (Natrium peroksida), digunakan sebagai sumber oksigen untuk

bernafas bagi awak kapal selam dan pemakai topeng gas.

b. NaOH (Natrium hidroksida), biasa dipakai untuk pembuatan sabun,

industri tekstil, kertas dan zat warna.

c. KOH (Kalium hidroksida), digunakan untuk pembuatan sabun lunak.

3

d. Na2CO3 (Natrium karbonat), senyawa ini disebut pula soda natron, soda

api, dipakai sebagai bahan dasar pada pembuatan kaca, pembuatan pulp, kertas,

tekstil, sabun dan detergen. Selain itu dipakai pula untuk menghilangkan kesadahan

air.

e. NaHCO3 (Natrium hidrogen karbonat) dikenal juga dengan nama soda

kue, karena sering dipakai dalam pembuatan kue sebagai pengembang.

f. KNO3 (Kalium nitrat), digunakan untuk pengawet daging dan agar warna

daging tetap merah. Selain itu digunakan pula sebagai bahan untuk membuat

mesiu/petasan.

Logam Alkali Tanah

Dalam sistem periodik logam ini terdapat dalam golongan IIA. Unsur golongan IIA

terdiri dari Berilium (Be), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stronsium (Sr)., Barium (Ba)

dan Radium (Ra). Logam alkali tanah sangat reaktif, tetapi tidak sereaktif logam alkali,

dan logam ini tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam.

Tabel 2. Sifat-sifat Fisik Logam-logam Alkali Tanah

Berilium Magnesium Kalsium Stronsium Barium

Titik didih, oC 1277 650 850 769 725

Titik lebur, oC 2484 1150 1487 1381 1849

Kerapatan, g/cm3 1,86 1,74 1,55 2,6 3,59

Susunan elektron 2,2 2,8,2 2,8,8, 2 2,8,18, 8,2 2,8,18, 18,8,2

Energi ionisasi, eV 9,3 7,6 6,1 5,7 5,2

Jari-jari atom, Ǻ 1,25 1,45 1,74 1,92 1,98

Jari-jari ion, Ǻ 0,31 0.65 0,99 1,33 1,35

Keelektronegatifan 1,5 1,2 1,0 1,0 0,9

Struktur kristal hex hex fcc fcc bcc

Beberapa sifat kimia logam alkali tanah yang perlu diketahui antara lain:

4

a. magnesium terbakar di udara dengan nyala terang menghasilkan MgO yang berupa

serbuk putih.

Reaksi: 2Mg + O2 2MgO

b. bereaksi dengan asam menghasilkan gas H2

Reaksi: Ca + 2HC1 CaCl2 + H2

c. bereaksi dengan air membentuk hidroksida dan gas H , kecuali Be.

Reaksi: Ca + 2H2O Ca(OH) 2 + H2

d. reaksi nyala garam memberikan warna tertentu

Ca2+ memberikan warna merah bata.

Sr2+ memberikan warna merah anggur.

Ba2+ memberikan warna-hijau

Beberapa Senyawa Logam Alkali Tanah dan Kegunaannya

Beberapa senyawa logam alkali tanah yang perlu diketahui serta kegunaannya antara

lain:

a. CaO (Kalsium Oksida), dikenal dengan nama kapur kembang atau kapur

tohor, digunakan sebagai bahan bangunan, karena sifatnya sangat higroskopis

digunakan sebagai pengering.

b. Ca(OH)2 (Kalsium hidroksida), larutannya disebut air kapur, digunakan

sebagai pengikat gas CO2. Selain itu digunakan untuk menghilangkan kesadahan air

dan untuk pengolahan air limbah.

c. CaSO4 (Kalsium sulfat), zat ini merupakan padatan putih yang hampir tidak larut

dalam air. CaSO4 yang mengandung air kristal yaitu CaSO4.2H2O digunakan sebagai

bahan gips untuk dipakai pembalut tangan atau kaki yang patah, membuat cetakan

dan pembuatan patung.

d. CaCO3 (Kalsium karbonat), dipakai sebagai bahan pembuatan kaca dan pembuatan

semen.

e. CaCl2 (Kalsium klorida), zat ini bersifat higroskopis karena itu

digunakan sebagai pengering.

f. Ca3(PO4)2 (Kalsium fosfat), terdapat sebagai mineral di dalam tulang, zat

ini dipakai untuk membuat pupuk.

5

g. CaC2 (Kalsium karbida), dikenal sebagai karbit, reaksi dengan air

membentuk gas asetilen yang dipakai untuk mengelas.

Reaksi: CaC2 + H2O CaO + C2H2,

h. Sr(NO3)2 (Stronsiumnitrat), memberikan warna merah pada nyala api,

karena itu dipakai untuk membuat kembang api.

i. Ba(OH)2 (Barium hidroksida), larutannya dinamakan air barit, dapat

digunakan sebagai pengikat gas karbondioksida.

j. BaSO4 (Bariumsulfat), merupakan padatan putih yang hampir tidak larut

dalam air dan dalam asam. Digunakan sebagai bahan pemutih, untuk bahan cat putih,

sebagai pengisi karet untuk menambah kekuatan dan untuk pengisi kertas agar tinta

tidak merembes.

k. Ba(NO3)2 (Barium nitrat), zat ini dipakai untuk membuat kembang api

karena dapat memberikan warna hijau pada nyala api.

C. Unsur-Unsur Non Logam

Unsur-unsur yang akan dibicarakan pada kegiatan ini adalah unsur-unsur non logam.

Dalam sistem periodik unsur-unsur ini terdapat pada golongan IVA, VA, VIA dan VIII.

Dalam uraian selanjutnya akan dibicarakan beberapa unsur dari golongan VIA yaitu

belerang dan oksigen, golongan VIII yaitu gas mulia. Selain itu dibahas pula unsur

hidrogen, walaupun unsur tersebut dalam sistem periodik termasuk golongan logam

alkali, akan tetapi unsur hidrogen ini mempunyai sifat non logam.

Oksigen dan Senyawa-senyawanya

Anda pasti mengetahui, bahwa kebutuhan yang paling pokok yang harus dipenuhi

dalam kehidupan ini adalah makan dan minum. Namun barangkali terlepas dari perhatian

Anda, bahwa di samping kebutuhan tadi, manusia membutuhkan udara segar yang

dihirup pada waktu bernafas.

Boleh jadi Anda dapat bertahan untuk hidup, tidak makan dan minum hingga 1

sampai 2 minggu, tetapi Anda tidak akan dapat bertahan selama itu tanpa bernafas. Coba

Anda perhatikan apakah sebetulnya yang terjadi pada waktu kita bernafas?

6

Bernafas pada hakikatnya adalah menghisap oksigen (O2) dari udara di sekitar kita.

Oksigen yang dihisap pada waktu bernafas, masuk ke dalam darah dan dibawa ke

jaringan tubuh. Pada proses selanjutnya oksigen bereaksi dengan zat-zat makanan dengan

membentuk uap air dan karbondioksida (CO2) serta panas (energi).

Reaksi oksigen dengan zat makanan dalam tubuh sering kita kenal dengan oksidasi

atau pembakaran yang menghasilkan energi atau panas. Energi inilah sangat kita

butuhkan untuk kegiatan-kegiatan fisik dari anggota tubuh kita, serta untuk menjaga

supaya suhu badan kita tetap stabil.

Berbicara tentang pembakaran, perlu Anda ketahui bahwa sebelum suatu zat dapat

terbakar, maka zat itu memerlukan panas sampai suhu tertentu, barulah bisa mengadakan

reaksi pembakaran dengan oksigen yang dapat dilihat dalam bentuk cahaya atau nyala

api. Temperatur dimana suatu zat yang dipanaskan bersama oksigen terbakar disebut

temperatur pembakaran atau titik bakar.

Berdasarkan uraian tadi, Anda dapat memahami bagaimana proses kebakaran hutan

pada musim kemarau panjang terjadi. Pada proses ini jika kita perhatikan ada 3

komponen yang saling berkaitan erat sehingga menimbulkan kebakaran yakni :

a. zat/bahan yang dapat terbakar (bahan bakar).

b. Ada oksigen (O2).

c. Panas yang mencapai titik bakar dari bahan bakar tersebut.

Jika tidak ada salah satu di antara tiga komponen tadi, maka tidak akan terjadi api.

Udara bersih mengandung 21% volume. Gas oksigen di alam terdapat dalam bentuk

monoatom, O, diatom, O2, dan tri-atom, O3. Sifat-sifat fisik dan kimia alotrof-alotrof ini

tentunya berbeda-beda dan biasanya disebut atom oksigen (O), oksigen biasa (O2), dan

ozon (O3). Oksigen yang ada dalam udara hampir seluruhnya berupa O2.

Ozon terjadi sedikit di udara pada saat ada petir, sedangkan di laboratorium ozon

dapat dibuat dengan loncatan bunga api listrik pada gas oksigen dengan memakai alat

yang disebut ozonisator. Ozon digunakan untuk pemutih dan membersihkan air, karena

ozon dapat mematikan bakteri dan mikroorganisme.

Pada lapisan stratosfer terdapat ozon dengan kadar tinggi, mempunyai fungsi yang

penting bagi kehidupan di bumi, karena dapat menyerap sebagian besar sinar ultra violet

yang datang dari matahari yang sangat membahayakan kehidupan di bumi. Oleh karena

7

itu penipisan lapisan ozon sebagai akibat ulah manusia seperti pemakaian gas freon,

percobaan/pemakaian senjata nuklir perlu dicegah. Dalam kerak bumi, sampai kira-kira

25 Km dari permukaan, dalam samudera dan dalam atmosfir unsur oksigen paling banyak

terdapat dalam bentuk senyawa-senyawanya.

Dalam industri, oksigen didapat dari udara. Udara dicairkan dengan proses

pendinginan, lalu disuling. Nitrogen (titik didih -196°C) dan argon (titik didih -186°C)

menguap terlebih dahulu, kemudian baru oksigen (titik didih -183°C). Oksigen yang

dihasilkan ini cukup murni dan disimpan dalam silinder-silinder baja.

Kecuali oksigen terdapat bebas di udara, oksigen dapat dibuat di laboratorium dengan

penguraian kaliumklorat dengan menggunakan manganoksida sebagai katalis.

Reaksi: 2KClO3 2KC1 + 3O2

atau mereaksikan natriumperoksida dengan air.

Reaksi: 2Na2O2 + 2H2O 4NaOH + O2

Untuk memperoleh O2 secara banyak yang dibuat dalam industri yaitu digunakan cara:

a. Destilasi udara cair.

b. Elektrolisis air 2H2O 2H2 + O2

Senyawa Oksida

Oksigen dengan unsur logam dan non logam akan membentuk oksida. Macam-

macam oksida dimaksud antara lain:

a. Oksida asam (oksida non logam): SO3, N2O5, CO2, SiO2. Oksida ini bila

dilarutkan dalam air akan membentuk larutan asam misalnya:

SO3 + H2O H2SO4

b. Oksida basa, (oksida logam): K2O; Na2O; MgO; FeO; Fe2O3 dan lain-lain.

Oksida ini bila dilarutkan dalam air akan membentuk larutan basa. Misalnya:

K2O + H2O 2KOH.

c. Oksida amfoter yaitu oksida yang hanya dapat bereaksi dengan oksida

sangat basa atau sangat asam, misalnya: Al2O3; ZnO, PbO.

d. Oksida netral, yaitu oksida yang sukar bereaksi dengan apapun juga.

Contoh: CO, NO, dan NO2.

8

e. Oksida campuran, yaitu oksida yang mengandung logam yang mempunyai

lebih dari satu bilangan oksidasi. Contoh: Pb3O4 adalah campuran oksida PbO dengan

PbO2.

9

Reaksi-reaksi Oksigen

Karena keelektronegatifan oksigen yang besar yaitu 3,5 maka oksigen membentuk

banyak senyawa- senyawa dengan banyak unsur-unsur lain. Pada senyawanya bilangan

oksidasi oksigen biasanya –2 . Beberapa contoh senyawa yang dibentuk oleh oksigen

adalah sebagai berikut:

a. dengan logam membentuk senyawa ion

2 Li + ½ O2 LiO (1)Zn + ½ O2 ZnO (2)

b. dengan non-logam membentuk senyawa kovalenC + O2 CO2 (3)H2 + ½ O2 H2O (4)

c. dengan senyawa-senyawa organik berikut ini membentuk karbon dioksida dan air

CH4 + 2 O2 CO2 + H2O (5)

Hidrogen dan Senyawa-senyawanya

Dalam keadaan bebas, hidrogen terdapat sedikit di udara yaitu sekitar 0,01%, tetapi

pada gas gunung berapi prosentasi H2 lebih besar. Unsur ini secara spektrokopis dapat

diketahui terdapat di sekitar matahari dan bintang lain. Akan tetapi di ruang angkasa

hidrogen merupakan unsur yang paling banyak. Massa matahari terdiri atas hidrogen

sebanyak 75%.

Tidak seperti oksigen, hidrogen kurang begitu penting, akan tetapi senyawanya

seperti air, protein, lemak, karbohidrat dan lain sebagainya sangat dibutuhkan dalam

kehidupan kita sehari-hari.

Secara fisik hidrogen dapat kita identifikasi sebagai unsur yang paling ringan, tidak

berwarna, tidak berbau, titik didihnya –253°C , titik bekunya –259 °C dan daya larutnya

dalam air sangat kecil. Sedangkan sifat kimia hidrogen, mudah bereaksi dengan oksigen

dan beberapa unsur lain seperti belerang, klor, nitrogen, natrium dan lain-lainnya.

Contoh: 1) H2 + O2 2H2O + Energi

pada reaksi ini timbul energi yang cukup banyak sehingga gas yang ada

mengembung dengan tiba-tiba dan menimbulkan letupan kecil.

2) H2 + S H2S

3) 3H2 + N2 2NH3

10

4) Na + H2 2NaH

5) H2 + Cl2 2HCl

Hidrogen secara kecil-kecilan dapat dibuat di laboratorium dengan cara:

a. Reaksi asam kuat encer dengan logam

Zn + 2HC1 ZnCl2 + H2

b. Reaksi logam alkali dan alkali tanah dengan air

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

c. Reaksi beberapa logam dengan basa

Zn + 2KOH K2ZnO2 + H2

Dalam industri, hidrogen dibuat dengan tiga cara, yaitu:

a. Cara Gas Air

Uap air diembuskan pada kokas yang panas, maka akan terbentuk gas

karbonmonooksida dan hidrogen.

C + H2O CO + H2

Campuran karbonmonooksida dan hidrogen ini disebut "gas air". Gas air ini sangat

berharga untuk bahan bakar, karbonmonooksida dan hidrogen dapat dibakar. Jika

yang diinginkan hidrogen murni, campurannya direaksikan dengan uap air panas

dengan katalis untuk mengoksidasi karbonmonooksida menjadi karbondioksida.

CO + H2O CO + H2

gas airKarbondioksida dapat dipisahkan dengan mengalirkan campurannya ke dalam air

pada tekanan tertentu. Karbondioksidanya larut dalam air, sedangkan hidrogennya

tidak.

b. Cara Hidrokarbon Uap Air

Banyak hidrogen juga dibuat dengan mengalirkan campuran hidrokarbon-

hidrokarbon dan uap air pada temperatur tinggi dengan katalis nikel. Misalkan

hidrokarbonnya metana, maka reaksinya adalah sebagai berikut:

CH4 + 2H2O CO + 4H2

Karbondioksidanya dapat dipisahkan dengan cara seperti pada pembuatan hidrogen

dari gas air atau campurannya dapat dialirkan ke dalam air kapur.

CaO + CO2 + H2 CaCO3

c. Cara Elektrolisis air .

11

Ke dalam air yang dibubuhi sedikit asam sulfat, dialirkan arus listrik searah.

Reaksinya:

Anoda : H2O 2 H+ + ½ O2 + 2e

Katoda: 2 H2O + 2e H2 + 2OH-

3 H20 2 H+ + ½ O2 + H2 + 2OH-

.

Hidrogen biasanya digunakan untuk.

a. Dalam bentuk hidrogen cair dipergunakan untuk bahan bakar roket.

b. Untuk pembuatan mentega, pada proses ini hidrogen bereaksi dengan

minyak, dengan menggunakan katalis nikel, akan menghasilkan minyak padat

(mentega).

c. Untuk pembuatan senyawa anorganik, industri pupuk, membuat HC1 dan

amoniak.

Unsur oksigen dan hidrogen mudah sekali bereaksi. Senyawa kedua unsur ini

membentuk air (H2O). Air merupakan zat yang sangat penting bagi kehidupan manusia,

hewan maupun tumbuh-tumbuhan. Tubuh kita 65% terdiri atas air, dan banyak bahan

makanan mengandung air.

Di alam, air terdapat sebagai air hujan, air laut, air sungai dan air mineral. Adapun air

yang biasa digunakan di laboratorium, di apotik untuk pembuatan obat adalah air

murni/air suling/aquades yang dibuat secara destilasi. Sedangkan air yang kita minum

bukanlah air minum, tetapi air yang masih mengandung garam yang diperlukan, tidak

beracun, tidak mengandung bakteri dan tidak keruh.

Apabila air itu mengandung garam kalsium dan magnesium, air tersebut disebut air

sadah. Jika garamnya sulfat atau klorida maka airnya disebut air sadah tetap, bila garam

yang dikandungnya bikarbonat disebut air sadah sementara. Air sadah ini tidak baik

untuk mencuci, sebab dengan sabun membentuk endapan hingga menyebabkan sabun

tidak berbuih. Air sadah juga tidak baik untuk mengisi ketel uap, karena akan membentuk

batu ketel, menyebabkan pemborosan bahan bakar karena batu ketel merupakan isolator

dan menimbulkan penyumbatan pipa-pipa.

Senyawa oksigen dengan hidrogen selain air ialah hidrogen peroksida (H2O2).

Senyawa ini mempunyai sifat dapat mengelantang dan mematikan bakteri sehingga zat

12

ini biasa dipergunakan untuk memutihkan wol dan sutera. Karena hidrogen peroksida

adalah oksidator yang kuat, maka digunakan sebagai bahan untuk mengoksidasi bahan

bakar di dalam roket.

Hidrogen Halida

Sifat-sifat hidrogen halida tercantum dalam daftar berikut ini. Titik lebur dan titik

didih hidrogen fluorida lebih tinggi daripada yang lainnya, karena ikatan hidrogen yang

kuat pada HF.

Tabel 3. Sifat-sifat Hidrogen Halida

HF HC1 HBr HI

Titik didih, °C 20 - 85 - 67 - 36

Titik lebur, °C - 83 -144 - 87 - 51 -

%. dissosiasi pada 1000 °C HX ½ H2 + ½ X2

sangat kecil

0,0014 0 , 50 33'

ΔHfo, kJ/mol - 271,1 - 92,3 - 36,4 + 26,3

Semua hidrogen halida merupakan senyawa kovalen dan berwujud cair. Hidrogen

halida tidak menghantarkan arus listrik. Dalam air HC1, HBr, dan HI merupakan asam

kuat, tetapi HF merupakan asam yang lemah dengan Ka = 6,6.10-4. HC1, HBr dan HI

sifat-sifatnya dapat dikatakan sama. HBr dan HI jarang sekali digunakan, karena mahal

harganya.

Karena hidrogen fluorida bereaksi dengan kaca, maka dipakai untuk menulis atau

menggoreskan garis-garis pada benda-benda kaca. Kaca yang merupakan campuran

sillikon dioksida dengan garam-garam silikat. Reaksinya dengan hidrogen fluorida akan

membentuk SiF4 yang menguap. Caranya, sebelumnya permukaan kacanya dilapisi

dengan parafin, kemudian goresan-goresannya dikerjakan dengan benda tajam pada

parafinnya agar uap hidrogen fluorida dapat bersentuhan dengan kacanya. Reaksinya

adalah sebagai berikut:

SiO2 + 4 HF SiF4 + 2 H2O

Na2SiO3 + 6 HF 2 NaF + SiF4(g) + 3 H2O(l)

13

Sulfur (belerang) dan Senyawanya

Anda tentu sudah mendengar, atau mengunjungi tempat sumber air panas di

pegunungan yang mengandung sulfur atau belerang, disana kita dapatkan orang-orang

yang mandi atau berendam dalam air panas tersebut dengan maksud untuk mengobati

beberapa penyakit terutama penyakit kulit. Oleh karena itu mudah dipahami sulfur

digunakan sebagai bahan untuk pembuatan obat-obatan.

Dalam keadaan bebas, belerang terdapat pada batuan gunung berapi, untuk

memperoleh belerang, batuan yang mengandung Sulfur (S) dipanaskan sehingga

sulfurnya melebur, selanjutnya leburan sulfur tersebut biasanya dicetak dalam bentuk

batang.

Sulfur mempunyai sifat alotropi, yakni kemampuan suatu zat terdapat lebih dari satu

macam bentuk. Ada 2 alotrop dari sulfur yaitu:

a. Sulfur rombik, sulfur padat yang mempunyai rumus S8, larut dalam

alkohol, eter dan CS2. Apabila larutan sulfur dalam pelarut ini diuapkan perlahan-

lahan akan menghasilkan sulfur yang mempunyai bentuk kristal oktahedral.

b. Sulfur monoklin, bentuk ini adalah mengkristal dari leburan sulfur di atas

suhu 95,6 °C, berbentuk jarum-jarum prisma.

Pada suhu di bawah 96°C sulfur rombik stabil dan pada suhu di atas 96°C sulfur

monoklin yang stabil. Suhu 96°C ini disebut suhu transisi. Jika sulfur dipanaskan terus

sampai 200°C, warnanya menjadi merah tua dan cairannya menjadi kental, jika suhunya

lebih tinggi lagi maka sulfur menjadi encer kembali dan berwarna tetap merah tua dan

akan mendidih pada suhu 444,6°C. Jika cairan sulfur yang mendidih dituangkan ke dalam

air dingin, maka akan terjadi sulfur plastis berbentuk rantai spiral, jika didiamkan bentuk

rantai berubah menjadi sulfur rombik.

Belerang dengan oksigen dapat membentuk dua macam oksida yaitu belerang

dioksida (SO2) dan belerang trioksida (SO3). Be1erang dioksida berupa gas yang berbau

rangsang, gas ini sering ditemukan pada gunung berapi yang masih aktif atau gunung api

meletus. Gas ini dapat diperoleh dengan jalan membakar belerang dan memberikan nyala

biru.

Reaksi: S + O2 SO3

14

Belerang trioksida (SO3) diperoleh dengan jalan oksidasi SO2, bila direaksikan

dengan air akan terbentuk asam sulfat.

Reaksi: SO2 + ½ O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

Asam sulfat merupakan asam kuat, bersifat racun dan korosif. Proses korosif

disebabkan ada SO2 yang berasal dari hasil pembakaran bahan bakar yang mengandung

belerang, gas ini bereaksi dengan oksigen di udara membentuk SO3. Sifat SO2 dan SO3

yang dapat larut dalam udara lembab dan menghasilkan asam (H2SO3 = asam sulfit dan

H2SO4 = asam sulfat) , menimbulkan masalah lingkungan karena menyebabkan air hujan

bersifat asam. Di kota, hujan asam ini akan merusak bangunan, patung, candi dan lain-

lain. Di pedalaman merusak tumbuh-tumbuhan dan menyebabkan air danau menjadi

asam sehingga mematikan ikan.

Senyawa belerang dengan hidrogen adalah hidrogen sulfida. Zat ini berupa gas yang

bersifat racun dan berbau telur busuk. Gas ini dapat diperoleh dari reaksi belerang dengan

hidrogen.

Reaksi: S + H2 H2S

Untuk membuat gas H2S di laboratorium biasanya dibuat dengan jalan mereaksikan

suifida seperti FeS. ZnS dengan asam klorida dan asam sulfat encer dalam pesawat kipp.

Reaksi: FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S

Belerang dan senyawanya

Belerang digunakan sebagai bahan obat, untuk pembuatan asam sulfat pada proses

kontak, dan juga digunakan pada proses vulkanisasi untuk memperkuat karet. Vulkanisasi

adalah proses reaksi belerang dengan ikatan rangkap dua, dari karet alam dan buatan

yang memungkinkan pembentukan jembatan belerang antara rantai karbon.

Senyawa belerang yang penting untuk dikemukakan adalah hidrogen-sulfida (H2S) ,

hidrogen sulfida digunakan dalam analisis kualitatif untuk mengendapkan berbagai

logam sehingga terbentuk endapan garam sulfida seperti Ag2S; HgS ; ZnS; FeS dan CuS.

Nitrogen dan Unsur-Unsur Golongan VA

Golongan VA mencakup unsur-unsur nitrogen, fosfor, arsen, antimon, dan bismut.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah semak1n besar nomor atomnya: (1). jari-jari

15

atomnya makin besar. (2). energi ionisasinya dan keelektronegatifannya makin kecil.

Makin besar nomor atomnya, unsurnya makin menyamai logam. Daya hantar arus

listriknya bertambah dari nitrogen sampai bismut. Antimon dan bismut pada permukaan

potongan barunya rata dan mengkilat. Selain nitrogen, yang lain berwujud padat pada

suhu kamar.

Pembuatan Nitrogen

Seperti oksigen, dalam industri, nitrogen juga dibuat dari udara dengan penyulingan.

Nitrogen terutama dipakai pada pembuatan amonia. Dalam laboratorium, nitrogen dibuat

dengan mencampurkan natrium nitrit dengan amonium klorida .

NaNO2 + NH4Cl NH4NO2 + NaCl

NH4NO2 2 H20 + N2

Amonia

Kelarutan amonia dalam air, luar biasa besarnya. Dalam 4 liter air dapat larut 700 liter

gas amonia. Daya tarik molekul air terhadap amonia disebabkan oleh ikatan hidrogen .

Sifat-sifat amonia lebih menyamai air dibanding senyawa lain. Berikut ini perbandingan

dari beberapa sifat-sif at fisik amonia dan air.

Tabel 4. Beberapa Sifat-sifat Fisik Amonia dan Air

NH3 H2O

Titik lebur, °C - 77,8 0

Titik didih, °C - 33,4 100

Temperatur kritis, oC 132,4 374,2

Kalor jenis, Jg-1K-1 . 4,60 4,10

Kalor lebur, Jg-1 338,9 333,5

Kalor penguapan, Jg-1 1,366 2,257

Pembuatan Fosfor

Secara besar-besaran fosfor dibuat dari mineral fosforit, Ca3(PO4)2, silika, SiO2, dan

kokas, C, yang dipanaskan pada temperatur tinggi.

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 6 CaSiO3 + P4O10

16

Uap fosfor (V) oksida kemudian bereaksi dengan kokas membentuk fosfor dan

karbonmonooksida. Hasil campuran gasnya kemudian dialirkan melalui pipa-pipa dingin.

Fosfornya menjadi cair, sedangkan karbon-monooksidanya tetap berupa gas.

Halogen

Keaktifan halogen dari fluor, khlor, brom, dan iodium menurun. Flour merupakan

oksidator yang paling kuat di antara unsur-unsur dalam keadaan normalnya. Seperti

dalam gas oksigen, hidrogen, hidrokarbon, atau logam-logam yang aktif, terbakar

menyala dalam gas fluor atau gas khlor. Flour dan khlor bersifat racun. Percobaan dengan

gas-gas ini sebaiknya dilakukan dalam lemari asam. Dengan konsentrasi lebih dari 1 ppm

dalam udara sudah mengganggu kesehatan. Beberapa isapan udara yang mengandung

khlor sebanyak 1.000 ppm dapat mematikan. Demikian pula dengan uap brom, meskipun

kurang dahsyat daripada khlor. Cairan brom dapat melukai kulit.

Reaksi Oksidasi-Reduksi Halogen

Berikut ini diagram emf halogen-halogen, ion-ion halida, dan ion-ion oksiasamnya

dalam larutan standard asam dan basa. Bagi tiap pasangan yang harga E ored-nya lebih

besar dari 1,23 V, zat disebelah kirinya dapat mengoksidasi air dan membebaskan

oksigen

Larutan asam: F2 HFClO4

- C103- ClO2 HC1O2 HClO Cla Cl-

BrO4- BrO3 >. HBrO Br2 Br-

Larutan basa: BrO3

- BrO- Br2 Br-

IO3- IO- I2 I-

Harga-harga Eored. tersebut dalam larutan 1M asam dan 1M basa. Bagi asam lemah,

yang dalam larutan hanya sedikit terurai atas ion-ionnya, rumus asamnya ditulis lengkap

dengan H-nya, misalnya HClO dan HF. Bagi asam kuat, yang dalam larutan sebagian

besar terdiri atas ion-ion, ditulis berupa ionnya saja. Misalnya bukan HC1 tetapi Cl- dan

bukan HC1O3 tetapi C1O3-.

17

Halida Logam

Keelektronegatifan halogen yang besar, sedangkan logamnya mempunyai

keelektronegatifannya sangat kecil, maka senyawanya terutama bersifat ion. Dengan

logam yang keelektronegatifannya sedang, senyawanya lebih bersifat kovalen daripada

ion. Makin kecil ion logamnya dan makin besar muatannya, makin kuat penarikannya

terhadap elektron-elektron atom halogennya dan makin kovalen sifatnya.

Gas Mulia

Lampu listrik, yang mudah Anda dapatkan dan temui seperti lampu pijar, lampu

neon, lampu reklame yang berwarna-warni, lampu-lampu tersebut sebagai bahan

pengisinya digunakan gas mulia. Gas mulia Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar),

Kripton (Kr), dan Xenon (Xe), semuanya berwujud gas yang sangat stabil. Gas mulia ini

terdapat di alam dalam keadaan bebas di udara dengan kadar yang sangat kecil sekali.

Tidak seperti gas-gas lain yang membentuk molekul dengan 2 atom, gas mulia atomnya

berdiri sendiri, sebab sudah stabil dengan 8 elektron di kulit terluarnya. Dahulu orang

mengira gas mulia tidak dapat sama sekali bereaksi dengan unsur lain untuk membentuk

senyawa, maka disebut "gas inert". Pada akhirnya diketahui bahwa xenon dan kemudian

kripton juga dapat bereaksi membentuk senyawa-senyawa fluor dan oksigen.

Gas helium pertama kali ditemukan dengan penelitian secara spektrofotometri

dari cahaya matahari, helium tersebut terbentuk dari reaksi fusi dari atom hidrogen yang

terdapat dalam matahari. Dengan mengisolasi mineral uranium, Hillebrand juga

menemukan suatu gas, selanjutnya Sir Willian Ramsey menemukan bahwa gas tersebut

mmepunyai spektrum yang sama seperti unsur yang ada di matahari. Oleh Lockyer dan

Frankland pada tahun 1868 gas tadi disebut gas helium. Helium selain terdapat di

matahari, juga terdapat dalam mineral radioaktif sebagai hasil peluruhan isotop uranium

atau thorium yang memancarkan partikel alfa.

Karena sifat helium yang sangat ringan, gas ini digunakan untuk mengisi balon.

Dibandingkan dengan hidrogen, helium lebih berat, tetapi untuk mengisi balon lebih

aman karena tidak bisa terbakar di udara, sedangkan hidrogen mudah terbakar di udara

dan menimbulkan ledakan. Selain itu helium digunakan sebagai pengisi pada pesawat

terbang, campuran helium dengan oksigen digunakan untuk bernafas bagi penyelam.

18

Setelah Anda mengenal helium selanjutnya akan dibicarakan penggunaan gas Argon,

Neon, Kripton dan Xenon. Gas-gas tersebut biasanya digunakan untuk mengisi lampu

reklame. Dengan gas ini maka lampu reklame dapat mempunyai warna yang beraneka

ragam, neon menyebabkan warna merah orange, argon menyebabkan warna ungu,

kripton dan xenon menyebabkan warna biru. Dengan campuran gas tertentu dan warna

kaca tertentu dapat diperoleh warna lain. Lampu TL (lampu neon) mengandung gas neon

yang tekanannya rendah. Untuk menghasilkan warna tertentu dicampurkan argon dengan

prosentase tertentu, bila dicampur dengan raksa (Hg) dapat menambah terang sinar dan

menghasilkan warna hijau. Argon dipakai untuk mengisi lampu pijar, dengan gas ini

dapat dicegah meleburnya dan menguapnya filament yang ada. Xenon digunakan untuk

mengisi tabung gambar pada televisi. Kripton digunakan untuk pembuatan lampu

landasan pesawat terbang. Lampu ini mampu menembus lapisan kabut sehingga dapat

membantu awak pesawat mendaratkan pesawatnya.

Unsur gas mulia yang terakhir yaitu radon merupakan hasil peluruhan unsur

radioaktif radium. Radon digunakan sebagai salah satu sumber radiasi untuk pengobatan

penyakit kanker.

Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Gas Mulia

He Ne Ar Kr Xe Rn

Titik lebur, °C -272,2 -248,6 -189,4 -157,2 -111,8 -71

Titik didih, °C -268,9 -246,0 -185,9 -153,4 -108,1 -62

Kerapatan, g/L 0,178 0,900 1,78 3,73 5,89 9,37

Energi ioni sasi, eV 24,6 21,6 15,8 14,0 12,1 10,7

Jari-jari atom, A 0 , 50" 0,65" 0,95" 1,10 1,30 1,45Keelektronegatifan 2,7 4,4 3,5 3,0 2,6 2,4

Banyaknya (%) di udara

5,2 18 0 , 93 1,1 0,087 10-14

Harga ini untuk tekanan 26 atm. Helium tidak dapat berwujud padat pada °K pada 1 atm. Harga jari-jarinya didapat dari atom non-logam tetangganya

Jika pada mulanya orang mengira bahwa gas mulia sangat stabil sehingga tidak dapat

bereaksi dengan unsur lain, tetapi pada tahun 1962 Neil Bartlett bangsa Kanada berhasil

19

membuat senyawa gas mulia XePtF6. Selanjutnya ditemukan berturut-turut senyawa

xenon seperti XeF2, XeF4, XeF6. XeOF4. XeO2F2 , dan XeO3.

D. Kimia Unsur Transisi

Kita telah mengenal emas, perak dan platina yang biasa dipakai sebagai perhiasan,

tembaga yang banyak dipakai sebagai kawat penghantar listrik dan besi sebagai bahan

bangunan. Unsur-unsur ini dalam sistem periodik tergolong unsur transisi yang terdapat

antara golongan IIA dan IIIA.

Unsur transisi dapat didefinisikan sebagai unsur yang mempunyai sub kulit d yang

belum terisi penuh oleh elektron. Semua unsur transisi adalah logam karena itu sering

disebut logam transisi, mempunyai sifat yang berbeda dengan unsur logam alkali dan

alkali tanah.

Ada empat deret unsur transisi yaitu deret unsur transisi I yang terletak pada periode

keempat, meliputi Sc sampai dengan Zn, unsur transisi II terletak pada periode kelima

yaitu Y sampai dengan Cd, unsur transisi III terletak pada periode keenam yaitu La

sampai dengan Hg dan unsur transisi IV terletak pada periode ketujuh yaitu Ge sampai

dengan Lw.

Tabel 6. Beberapa Sifat Unsur Transisi Deret Pertama

Unsur Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu

20

Nomor AtomKonfigurasi Elektron

Jari-jari (pm)Energi Ionisasi

pertama, kJ/mol kedua, kJ/mol ketiga, kJ/mol

Potensial ElektrodaBilangan Oksidasi

Titik Cair, oCKerapatan, (g/cm3)Kekerasan (Mohs)Daya Hantar Listrik

(Nilai Ag = 100)

213d1

4s2

161631123

5238

9-

2,083

1397

2,99--

223d2

4s2

145658131

0265

3-

1,63224

1672

4,49-2

233d3

4s2

132650141

4282

8-

1,182345

1710

5,96-3

243d4

4s2

127653159

2298

7-

0,91236

1900

7,20

9,010

253d5

4s1

124718150

9324

9-

1,192347

1244

7,20

5,02

263d5

4s2

124759156

1295

7-

0,4423

1530

7,86

4,517

273d6

4s2

125758164

6323

2-

0,2823

1495

8,90-

24

283d7

4s2

125737175

3339

4-

0,232

1455

8,91-

24

293d9

4s1

128746195

8355

4+0,3412

1083

8,92-

97

Bila kita perhatikan sistem periodik pada periode keenam dan golongan IIIB terdapat

14 unsur yang ditempatkan dalam satu kotak dengan lantanium, unsur-unsur ini disebut

unsur lantanida. Demikian pula pada periode ketujuh terdapat pula 14 unsur yang

ditempatkan satu kotak dengan Actinium, unsur-unsur ini disebut unsur aktinida.

Pada bagian ini pembahasan dibatasi pada beberapa unsur dari deret unsur transisi I

yaitu Fe, Co, Ni, Cu, Zn, deret unsur transisi II yaitu Ag dan unsur transisi III yaitu Pt,

Au dan Hg. Seperti kita ketahui bahwa sifat unsur dapat dijelaskan dari konfigurasi

elektron terluar atomnya. Konfigurasi elektron pada unsur transisi memegang peranan

penting, sebab menyangkut pengisian lima orbital d.

Sifat-sifat unsur transisi yang khas

a. Hampir semua logam transisi berupa logam yang keras dan ikatan

logamnya kuat. Ikatan yang kuat ini disebabkan karena selain elektron pada subkulit

4s, elektron pada subkulit 3d juga ikut membentuk ikatan.

b. Titik lebur dan titik didihnya tinggi karena ikatannya yang sangat kuat.

c. Mempunyai beberapa macam bilangan oksidasi.

21

Konfigurasi elektron terluar unsur transisi misalnya deret transisi I mengisi subkulit

4s dan 3d. Pada pembentukan ion positif selain elektron pada subkulit s, elektron

pada subkulit d juga dapat dilepaskan karena energi elektron pada subkulit 4s dan 3d

hanya berbeda sedikit. Misalnya besi dapat mempunyai bilangan oksidasi +2 dan +3,

sedangkan mangan dapat mempunyai bilangan oksidasi +2, +3, +4, +6 dan +7.

d. Banyak senyawanya bersifat paramagnetik.

Sifat magnetik suatu zat ditentukan oleh struktur elektronnya, Atom ion atau molekul

yang mengandung elektron yang tidak berpasangan dapat ditarik magnet. Zat

demikian disebut bersifat paramagnetik. Makin banyak elektron yang tidak

berpasangan dari struktur elektron suatu zat makin besar sifat paramagnetiknya. Zat

yang sifat paramagnetiknya sangat besar disebut ferromagnetik, zat yang semua

elektronnya berpasangan akan ditolak oleh magnet. Zat tersebut disebut diamagnetik.

Sebagai contoh marilah kita perhatikan Scandium dengan nomor atom 21 (3p63d14s2)

mempunyai satu elektron yang tidak berpasangan pada subkulit d, sehingga dapat

ditarik magnet. Besi dengan nomor atom 26 (3p63d64s2) mempunyai empat elektron

yang tidak berpasangan, sehingga sangat kuat ditarik magnet. Seng dengan nomor

atom 30 (3p63d104s2 ) semua elektronnya berpasangan sehingga tidak dapat ditarik

magnet.

e. Senyawa unsur transisi pada umumnya berwarna, baik dalam keadaan

padat maupun dalam bentuk larutan. Timbulnya warna karena ion unsur logam

transisi mempunyai elektron yang tidak lengkap pada subkulit d, sehingga elektron

dapat pindah ke subkulit d yang lain sambil menyerap warna tertentu dari cahaya.

Pada seng subkulit d-nya terisi penuh oleh karena itu ion Zn tidak berwarna dalam

semua senyawanya.

Tabel 7. Warna Beberapa Ion Logam Transisi

Sc3+ tidak berwarna 3d0 Fe3+ kuning 3d5

Ti3+ ungu 3d Fe2+ hijau 3d6

V3+ hijau 3d2 Co2+ merah 3d7

Cr3+ violet 3d3 Ni2+ hijau 3d8

Mn3+ violet 3d4 Cu2+ biru 3d9

Mn2+ merah 3d5 Zn2+ tidak berwarna 3d10

22

f. Unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks atau senyawa

koordinasi. Ion-ion dari logam transisi kebanyakan membentuk ion kompleks. Pada

ion kompleks ini terdapat ikatan kovalen koordinasi oleh karena itu senyawanya

disebut juga senyawa koordinasi. Secara umum senyawa koordinasi didefinisikan

sebagai senyawa yang terbentuk dari ion logam positif (kation) yang disebut sebagai

ion pusat dan dikelilingi oleh anion atau molekul netral yang disebut ligan. Ligan

bersifat sebagai donor pasangan elektron dan kation sebagai akseptor pada

pembentukan ikatan kovalen koordinasi. Jumlah ikatan kovalen koordinasi yang

dapat terbentuk antara atom pusat dan ligan-ligannya disebut bilangan koordinasi.

Sebagai contoh marilah kita perhatikan senyawa koordinasi Cu(NH3)4SO4, atom Cu

membentuk kompleks dengan amonia jadi ion Cu2+ disebut atom pusat dan molekul

NH3 disebut ligan sedangkan bilangan koordinasinya adalah 4 karena ada 4 molekul

NH3 yang diikat oleh ion Cu2+ . Berikut diberikan beberapa contoh senyawa

koordinasi:

K3[Fe(CN)6] kalium heksasianof errat (III)[Co(NH3)6]Cl3 heksaminekobal (III) kloridaK[Ag(CN)2] kalium disianoargentat (II)K2[PtCl6] kalium heksakloroplatina (IV)

Prinsip Pengolahan Logam

Telah kita ketahui, bahwa tidak semua logam terdapat di alam ini dalam keadaan

bebas, tetapi terdapat dalam bentuk senyawa logam atau dikenal dengan nama bijih

logam. Untuk memperoleh logam dari bijih logam tersebut, perlu diolah sedemikian rupa

sehingga dapat diambil logam dari bijihnya.

Ilmu yang mempelajari cara membuat logam dari bijihnya disebut metalurgi. Untuk

pembuatan logam dari bijihnya perlu diperhatikan 2 hal sebagai berikut:

a. Sifat-sifat kimia logam yang akan dibuat

b. Macamnya bijih logam yang ada.

Sesuai dengan sifat kimia masing-masing logam dan macam bijih logamnya, maka

untuk membuat logam dari bijihnya sehingga diperoleh logam murni, ditempuh dengan

berbagai cara. Namun pada prinsipnya pekerjaan pemurnian logam dilakukan dalam 4

bagian penting yaitu:

23

a. Proses pemekatan, pekerjaan ini adalah menghilangkan zat yang bercampur

dengan bijih logam, seperti pasir, tanah liat, kerak dan lain-lainnya. Mula-mula bijih

logam digiling, kemudian dipisahkan dengan zat yang bercampur dengan cara

ditiriskan dalam air atau disemprot dengan air sehingga terpisah dengan zat yang

bercampur. Dapat juga dengan cara flotasi, cara ini biasanya digunakan untuk

memisahkan sulfida dari tembaga, nikel, timbal dan seng. Pada proses ini bijih sulfida

dicampur dengan detergen atau zat pembusa, sulfida akan melekat pada gelembung

busa dan mengapung ketika padanya dihembuskan udara, sedangkan zat yang

bercampur seperti batu kerak akan tertarik pada lapisan luar dan terapung keluar.

Bijih logam yang sudah bersih tersebut kemudian dikeringkan untuk dilakukan proses

selanjutnya.

b. Pemanggangan, pada proses ini bijih logam dipanaskan di udara terbuka.

Beberapa sulfida seperti HgS dan CuS dapat diubah langsung dengan pemanggangan

di udara terbuka:

Reaksi: HgS + O2 Hg + SO2

CuS + O2 Cu + SO2

Akan tetapi ada beberapa sulfida yang dalam proses pemanggangan tidak dapat

diubah langsung menjadi logamnya, tetapi berubah menjadi oksidanya. Oleh

karena itu setelah pemanggangan perlu direduksi untuk memperoleh logamnya.

c. Reduksi, untuk mereduksi oksida menjadi logamnya tergantung dari mudah

sukarnya zat tersebut direduksi. Oksida besi, timah, seng dan timbal dapat direduksi

dengan jalan memanaskan karbon dalam aliran udara.

Contoh: ZnO + CO Zn + CO2

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

d. Pemurnian, apabila dikehendaki logam yang sangat murni, maka diperlukan

pemurnian terhadap logam yang diperoleh. Untuk logam yang mempunyai titik didih

rendah seperti Hg, dapat dimurnikan dengan cara destilasi. Adapun cara yang paling

umum dipakai untuk pemurnian logam adalah cara elektrolisis.

Pembuatan logam transisi secara umum

24

Berikut ini dibahas beberapa logam transisi yang telah kita kenal dalam kehidupan

sehari-hari.

Logam besi (Fe)

Dalam dunia industri besi merupakan logam yang sangat penting. Di alam unsur ini

terdapat sebagai senyawa oksida, sulfida dan karbonat. Besi yang murni ialah logam yang

putih, agak lunak dan dapat dipipihkan dengan jalan ditempa. Logam ini penghantar

panas yang baik dan mudah dibuat magnet. Dalam kehidupan sehari-hari ditemukan

dalam beberapa bentuk yaitu:

1. Besi murni, ialah besi yang mengandung 99,7% Fe.

2. Besi kasar (pig iron), ialah besi yang mengandung 95% Fe, 4% C, sedikit

silikon, mangan, fosfor, dan belerang. Besi yang mengandung sedikit kotoran ini

sangat keras dan dapat digunakan sebagai besi tuang, sedangkan keraknya (slag)

dipakai untuk bahan semen dan pelapis jalan.

3. Baja, adalah besi yang mengandung 0,02% sampai dengan 1,7% karbon. Sifat

baja tergantung dari prosentasi karbon yang terkandung di dalamnya. Jadi untuk

memperoleh baja yang baik prosentase karbon di dalamnya harus rendah, jika

prosentase karbon lebih besar dari 0,25% akan dihasilkan baja lunak sedangkan baja

yang banyak mengandung karbon sifatnya keras tetapi rapuh.

Untuk memperoleh baja yang sesuai dengan kualitas yang diinginkan, maka baja

dicampur dengan logam-logam lain dan pada umumnya dipakai logam-logam transisi.

Macam-macam baja.

a. Stainless steel, adalah baja yang tahan karat mengandung 18% Cr dan 8%

Ni.

b. Baja krom, adalah baja yang tahan karat dan tahan panas, mengandung 12%

sampai dengan 15% Cr.

c. Baja nikel, baja yang tahan karat dan kuat mengandung 25% Ni.

d. Baja mangan, adalah baja yang sangat keras mengandung 11% sampai dengan

14% Mn.

25

Sifat besi yang terpenting adalah mudah mengalami korosi, yaitu proses berkarat

(keropos) pada permukaan besi yang disebabkan oleh reaksi antara besi dengan oksigen

menjadi oksida besi dengan bantuan molekul air. Senyawa yang terjadi pada perkaratan

besi adalah Fe2O3.xH2O.

Kobalt (Co)

Kobalt terdapat di alam sebagai senyawa sulfida, sifat mempunyai kesamaan dengan

besi dan banyak digunakan dalam pembuatan paduan logam yang tahan karat. Paduan

logamnya yang terkenal adalah alnico (Al , Ni , Co).

Senyawa kobalt antara lain adalah kobalt klorida (CoCl2), larutannya berwarna merah

jambu dan dapat berubah menjadi warna biru karena dehidrasi. Oleh karena itu kertas

yang mengandung ion Co2+ digunakan dalam meramal cuaca, bila keadaan lembab maka

kertas berwarna merah jambu dan menandakan hari akan hujan.

Nikel (Ni)

Nikel terdapat di alam sebagai senyawa sulfida yaitu sebagai pentlandite

(FeS.NiS). Nikel berupa logam yang berwarna putih perak bersifat konduktor yang baik,

tahan terhadap udara dan air pada suhu biasa, oleh karena itu sering juga digunakan

sebagai lapisan pelindung. Nikel digunakan untuk membuat paduan logam. Paduan

logamnya yang terkenal adalah monel (campuran 60% Ni dan 40% Cu). Selain itu nikel

juga digunakan untuk membuat uang logam dan sebagai katalis pada pembuatan

margarine.

'Tembaga (Cu)

Tembaga di alam terdapat dalam keadaan bebas dan dalam bentuk senyawa sulfida

dan karbonat. Bijih tembaga yang terpenting adalah Chalcopyrite (CuFeS2). Tembaga

adalah logam yang berwarna kemerahan merupakan penghantar listrik dan panas yang

baik. Gunanya untuk membuat kabel listrik, kabel telepon, mata uang logam dan

perkakas rumah tangga. Selain itu tembaga digunakan juga pada pembuatan paduan

logam seperti kuningan (campuran Cu dan Zn), perunggu (Cu dan Sn) dan monel (Cu dan

Ni).

Senyawa tembaga yang penting adalah tembaga sulfat atau dikenal juga dengan nama

terusi (CuSO4.5H2O), kristalnya berwarna biru, mudah larut dalam air dan larutannya

26

berwarna biru. Apabila terusi ini dipanaskan maka warna birunya akan hilang dan

terbentuk zat padat yang berwarna putih (CuSO4) karena air kristalnya dilepaskan. Terusi

ini mempunyai sifat dapat mematikan kuman, oleh karena itu senyawa ini dipakai untuk

mematikan kuman, misalnya dipakai dalam kolam renang dan juga digunakan untuk

memberantas hama tanaman. Larutan Cu(OH)2 dalam amonia akan membentuk ion

kompleks Cu(NH3)42+ (ion tetramin tembaga II) dikenal sebagai larutan Schweitser yang

digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan sutera tiruan.

Seng (Zn)

Seng terdapat di alam sebagai senyawa sulfida, oksida dan sebagai karbonat. Seng

pada suhu biasa berupa logam yang berwarna putih, keras serta rapuh, pada temperatur

100oC sampai dengan 150oC seng mudah digiling sehingga dapat dijadikan lembaran

yang tipis dan pada temperatur 200oC - 300°C dapat dihaluskan menjadi serbuk. Udara

yang kering tidak dapat mempengaruhi seng, akan tetapi dengan udara yang lembab yang

mengandung uap air dan CO2 membentuk seng karbonat basa yang rapat sekali, berfungsi

sebagai lapisan pelindung sehingga seng tahan karat.

Reaksi: 2Zn + O2 2ZnO

ZnO + H2O + CO2 Zn(OH)2CO3

Oleh karena seng tahan karat maka seng dipakai juga sebagai pelapis besi untuk

melindungi besi dari karat.

Oksida seng (ZnO) digunakan untuk membuat cat putih dan sebagai bahan pengisi

dalam pembuatan ban mobil dan ban sepeda. Selain itu ZnO juga digunakan dalam salep

obat sebagai bahan antiseptik. Senyawa sulfidanya yaitu ZnS digunakan sebagai bahan

untuk melapisi tabung gambar pada televisi, ZnS ini dapat merubah berkas elektron

menjadi cahaya tampak.

Perak (Ag)

Perak terdapat di alam dalam keadaan bebas dan sebagai senyawa sulfida (Ag2S).

Perak adalah logam yang berwarna putih, mengkilap dapat ditempa, merupakan

konduktor panas dan listrik yang baik. Beberapa sifat kimia dari perak dapat

dikemukakan bahwa perak tidak dapat bereaksi dengan oksigen walaupun dipanaskan,

tetapi dapat bereaksi dengan belerang dan H2S. Reaksi dengan H2S sering kita temukan

dalam kehidupan sehari-hari seperti pudarnya atau hitamnya hiasan yang terbuat dari

27

perak, hal ini terjadi karena perak bereaksi dengan H2S yang ada di udara membentuk

senyawa Ag2S yang berwarna hitam.

Raksa (Hg)

Raksa terdapat di alam sebagai senyawa sulfida. Bijih raksa yang terpenting adalah

cinnabar (HgS). Raksa adalah cairan yang bersinar pada suhu biasa. BJ nya 13,6 dan

mencair pada suhu -38,85oC. Karena titik cairnya rendah, pada suhu biasa berupa cairan

dan mudah menguap, uapnya bersifat racun. Oleh karena itu harus disimpan dalam

kemasan tertutup dan dalam ruang yang cukup pertukaran udaranya. Dalam biosfer raksa

beracun karena konversi oleh bakteri menjadi metil merkuri (CH3Hg+) . Dengan berbagai

macam logam dapat membentuk amalgama seperti amalgama natrium (Na.Hg).

Amalgama timah, emas dan perak digunakan untuk mengisi gigi yang berlobang. Oleh

karena raksa itu berat, pada suhu biasa tekanan uapnya rendah, gaya kohesinya lebih

besar dari gaya adhesinya terhadap kaca serta memuainya teratur maka air raksa itu baik

sekali dipakai dalam termometer dan barometer.

Platina (Pt)

Platina terdapat di alam dalam keadaan bebas dan sebagai senyawa sulfida. Platina

merupakan logam yang berwarna putih ke abu-abuan. Logam platina digunakan secara

luas sebagai katalis dalam industri. Salah satu penggunaan Pt sebagai katalis misalnya

pada busi mobil dalam proses pengapian (katalitik "after burner").

Emas (Au)

Emas terdapat di alam dalam keadaan bebas dan dalam bentuk senyawa, emas

berwarna kuning, lunak, mudah ditarik dan ditempa. Merupakan penghantar listrik dan

panas yang baik, reaktif tidak termakan oleh udara dan asam, mudah bereaksi dengan

halogen atau dengan larutan yang melepaskan klor. Logam ini digunakan untuk perhiasan

dan mata uang. Oleh karena emas murni lunak maka untuk keperluan di atas supaya

menjadi keras biasanya dicampur dengan tembaga atau perak. Kemurnian emas

dinyatakan dengan karat, emas murni 24 karat, emas 22 karat mengandung 91,66% emas.

Paduan Logam (Alloy)

28

Paduan logam adalah campuran bahan yang memiliki sifat logam dan biasanya terdiri

dari sekurang-kurangnya dua logam. Apabila campuran yang telah menjadi satu tersebut

mempunyai sifat logam yang berubah dari sifat-sifat dasar penyusun logam tersebut,

maka'bahan tadi dinamakan paduan logam atau alloy.Berikut ini diberikan beberapa

contoh paduan logam:

Tabel 8. Beberapa paduan logam

Logam- logam penyusun Nama logam campur

Cu 90%, Zn 10% Kuningan

Cu 90%, Al 10% Perunggu Aluminium

Cu 90%, Zn 5%, Sn 3%, Mn 2% Perunggu Mangan

Ni 72%, Cu 25,5%, Fe 1,5% Logam monel

Pb 67%, Sn 33% Logam solder (lunak)

Pb 50%, Sn 50% Logam solder (medium)

Pb 33%, Sn 67% Logam solder (keras)

29

SOAL LATIHAN

1. Mengapa logam alkali harus disimpan dalam minyak

tanah?

2. Tulislah reaksi logam kalium dan natrium dengan air.

3. Tulislah reaksi logam kalsium dengan larutan asam

klorida.

4. Sebutkanlah warna nyala dari garam kalsium, stronsium

dan barium.

5. Jelaskan empat tahap penting dalam pemurnian logam.

6. Sebutkan tiga faktor yang menyebabkan timbulnya api.

7. Mengapa lapisan ozon sangat penting bagi kehidupan di

bumi?

8. Sebutkan dua contoh penggunaan hidrogen.

9. Tulislah nama dan klasifikasi oksida berikut ini

a. CaO c. SO e. Fe 0

b. A1203 d. N02 f. CO .

10. Apakah yang dimaksud dengan alotropi? Berikan

contoh!

11. Sebutkan syarat-syarat air yang dapat digunakan untuk

air minum!

12. Mengapa gas helium lebih aman digunakan sebagai

pengisi balon daripada gas hidrogen?

13. Tulislah konfigurasi elektron dari unsur-unsur:

a. Fe b. Co c. Cu d. Sn

14. Mana yang lebih bersifat paramagnetik senyawa CuSO4

ataukah NiSO4 . Jelaskan!

15. Mengapa seng dapat dipakai untuk melindungi besi dari

karat?

16. Perak tidak bereaksi dengan oksigen walaupun

dipanaskan, tetapi mengapa perhiasan dari perak lama kelamaan dapat berubah

menjadi hitam?

30

17. Apakah perbedaan antara emas 24 karat dengan emas 22

karat?

Daftar Pustaka:

Sutikno,Bambang. 1990. Sifat-Sifat Unsur Dalam Susunan bekala. Bandung: FMIPA ITB.

Tresna sastrawijaya, M.Sc. 1993/1994. Materi Pokok kimia Dasar II. Jakarta: Debdikbud, Ditjen Pendidikan dasar dan Menengah. Bagian Proyek penataran Guru SLTP setara D-III.

31