MAKALAH KIMIA UNSUR

MAKALAH

KIMIA UNSUR

Di susun oleh :

1. Astri Sulastri NIM : 122311052. Fariani NIM : 122311023. Emy Dhatul Laeli NIM : 122310634. Hasnah NIM : 122310595. Ida Indrayanti NIM : 122310826. Nurima Suryani NIM : 122310527. Nova Rizkiansyah NIM : 122310748. Muhammad Eka Putra Ramandha NIM : 12231095

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA IKIP MATARAM

2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

hidayah-Nya serta karunia yang di berikan-Nya, sehingga tugas Makalah Kimia

Unsur ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya dan sesuai dengan yang

diinginkan. Tidak lupa ucapan terima kasih yang sedalam - dalamnya kepada dosen

bidang studi yang bersangkutan serta teman - teman yang telah membimbingdan

membantu dalam penyusunan makalah ini. Tidak lupa juga ucapan terima kasih yang

sedalam-dalamnya kepada orang tua yang telah memberikan dukungan serta do’a dan

perhatian yang luar biasa sehingga tugas ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

Menyadari bahwa makalah yang telah disusun ini masih banyak

kekurangan dan kesalahan, maka hal itu semua tidak lepas dari ketidak sempurnaan

dan kekhilafan yang telah diperbuat. Oleh karena itu, kritik dan saran dari semua

pihak sangatlah diharapkan.

Demikian, semoga makalah ini dapat bermanfaat ke depannya dan dapat

menjadi acuan serta koreksi untuk lebih baik lagi.

Penulis,

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

BAB I PENDAHULUAN

1.LatarBelakang………………………………………………………... .1

BABII ISI……………………………………………………………………..... .2

2. Logam Alkali………………………………………………..…….... ..2

2.1 Kelimpahan di Alam…………………………………..…..... 2

2.2 Sifat Fisika dan Kimia……………….…………………….. .2

2.3 Pembuatan dan Kegunaan…………………………….……. 3

2.4 Senyawa Logam Alkali…………………………………..... .4

3. Logam Alkali Tanah………………………………………….…….. .5

3.1 Kelimpahan di Alam………………………………………. .5

3.2 Sifat Fisika dan Kimia………………………………………5

3.3 Pembuatan dan Kegunaan…………………………………. 6

3.4 Senyawa Logam Alkali Tanah…………………………….. 8

4. Unsur Transisi………………………………………………………...9

4.1 Kelimpahan di Alam………………………………………...9

4.2 Sifat Fisika dan Kimia………………………………………10

4.3 Pembuatan dan Kegunaan…………………………………...11

5. Golongan Logam IIIA………………………………………………...13

5.1 Kelimpahan di Alam………………………………………....13

5.2 Sifat Fisika dan Kimia……………………………………….15

5.3 Pembuatan dan Kegunaan…………………………………...19

5.4 Senyawa Logam IIIA………………………………………23

6. Logam Golongan IVA………………………………………………27

6.1 Kelimpahan di Alam………………………………………27

6.2 Sifat Fisika dan Kimia……………………………………..29

6.3 Pembuatan dan Kegunaan…………………………………29

6.4 Senyawa Logam Golongan IVA…………………………..32

7. Logam Golongan VA……………………………………………….37

7.1 Kelimpahan di Alam……………………………………… 37

7.2 Sifat Fisika dan Kimia……………………………………..39

7.3 Pembuatan dan Kegunaan………………………………… 42

7.4 Senyawa Logam Golongan VA……………………………45

BAB III KESIMPULAN………………………………………………………………..50

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………… 52

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Balakang

Kimia unsur adalah bidang kimia yang membahas tentang sifat-sifat, sumber, cara membuat,

dan kegunaan unsur. Kemudian ditambah dengan senyawa penting unsur tersebut serta cara

membuat dan kegunaannya. Mempelajari unsur satu per satu secara rinci cukup sulit, karena

jumlahnya banyak, tetapi sifat umumnya dapat diketahui dari letaknya dalam sistem periodik.

Secara umum, unsur yang segolongan dan berdekatan mempunyai sifat yang mirip, sedangkan

yang jauh dan tak segolongan mempunyai sifat yang berbeda. Oleh sebab itu, pembahasan kimia

unsur lebih didasarkan atas golongannya.

Dari sistem periodik diketahui bahwa ada 90 buah unsur yang terdapat di alam dan ditambah

belasan unsur buatan. Perbandingan berat atau jumlah atom unsur tersebut beragam, ada yang

besar, sedang dan kecil. Ditinjau dari jumlah atomnya, kulit bumi mengandung O (46,6 %), Si

(27,1 %), Al (8,1 %), Fe (5 %), Ca (3,6 %), Na (2,8 %), K (2,8 %), Ag (2,1 %), Ti (0,40 %), H

(0,22 %), C (0,19 %), dan yang lain lebih kecil dari 0,1 %. Unsur tersebut terdapat dalam

berbagai senyawa, dan sebagian kecil dalam bentuk bebas.

1

BAB II

ISI

2. Logam Akali

2.1 Kelimpahan Di Alam

Logam alkali yang banyak di kulit bumi adalah natrium dan kalium, sedangkan litium,

rubidium, dan cesium jauh lebih kecil. Fransium (Fr) sebagai unsur ke enam golongan

alkali tidak stabil (radioaktif) dengan waktu paro 21 menit, sehingga sulit dipelajar.

Diperkirakan hanya sekitar 30 g fransium di kulit bumi. Karena kereaktifannya, unsur

alkali tidak ditemukan dalam keadaan bebas di alam, tetapi sebagai ion positif (L+) dalam

senyawa ion. Kebanyakan senyawanya larut dalam air sehingga logam ini banyak

terdapat di air laut.

2.2 Sifat Fisika Dan Kimia

2.2.1 Sifat fisika

Li Na K Rb Cs

Bentuk Kristal

Kerapatan (g/cm3)

Titik lebur (oC)

Titik didih (oC)

Energi sublimasi (kj/mol 25oC)

Energi ionisasi I (eV)

Jari-jari atom (pm)

Jari-jari ion (pm)

Kalor hidrasi M (kj mol-1)

Eo(M+/M) (volt)

Kbb

0,534

179

1317

155,1

5,392

152

90

515

-3,040

Kbb

0,97

97,9

884

108,7

5,139

185

116

406

-2,714

kbb

0,87

63,7

760

90,0

4,343

231

152

322

-2,931

kbb

1,53

38,5

668

85,81

4,177

246

166

293

-2,925

kbb

1,873

28,5

705

78,78

3,894

263

188

264

-3,08

2.2.2 Sifat kimia

Unsur alkali merupakan logam yang paling reaktif yang disebabkan oleh energy

ionisasinya yang rendah sehingga mudah melepas electron.Kereaktifan meningkat dari

atas ke bawah (dari Litium ke Fransium). Reaksi-reaksi kimia logam alkali sebagai

berikut :

2

1) Reaksi dengan air pada suhu 25 oC membentuk basa dan gas hydrogen yang

mudah menguap.

2L(s) + 2H2O 2LOH(aq) + H2(g)

2) Reaksi dengan hydrogen membentuk hidrida, yaitu suatu senyawa ion yang

hidrogennya memiliki bilangan oksidasi -1.

2L(s) + H2(g) 2LH(s)

3) Reaksi dengan oksigen membentuk oksida, peroksida, atau superoksida.Alkali oksida : 4L(s) + O2(g) 2L2O(s)

Alkali peroksida : 2L(s) + O2(g) L2O2(s)

Alkali superoksida : L(s) + O2(s) LO2(s) dengan L = K, Rb, Cs.

4) Reaksi dengan halogen membentuk garam halida.2L(s) + X2(g ) 2LX(s)

2.3 Pembuatan Dan Kegunaan

2.3.1 Pembuatan

1) Logam alkali umumnya dibuat dengan mengelektrolisis cairan garamnya atau

hidroksidanya. Natrium biasanya dapat dibuat dengan mengelektrolisis NaCl cair.

elektrolisis2NaCl (l) 2Na (s) + Cl2 (g)

2) Dalam jumlah kecil, alkali dapat dibuat di laboratorium dengan mereduksi ion

alkali, contohnya membuat cesium dengan reaksi

Ca (s) + 2CsCl (s) CaCl2 (g) + 2Cs (g)

3) Logam cesium mudah menguap dan dipisahkan dengan mendistilasi campuran

hasil reaksi. Logam kalium dan natrium juga dapat dibuat dengan reaksi :

2KF + CaC2 CaF2 + 2K + 2C

2NaN3 2Na + 3N2

2.3.2 Kegunaan

1) Natrium digunakan untuk pendingin reaktor nuklir.

2) Logam natrium dipakai sebagai pengering, karena bereaksi kuat dengan air dan

juga dapat menghampakan tabung, karena dapat mengikat uap air dan oksigen.

3

3) Natrium digunakan dalam pembentukan soda api (Natrium Hidroksida), dimana

soda api dipakai dalam pembuatan sabun, detergen, kertas, tekstil, menurunkan

kadar belerang minyak bumi, dan menetralkan asam.

2.4 Senyawa Logam Alkali

1) Alkali halida (LX), Kecendrungan logam alkali teroksidasi menyebabkan mudah

bereaksi dengan unsur bukan logam, seperti halogen dan oksigen. Senyawa logam

alkali (L) dengan halogen (X2) dapat dibuat langsung darri halogennya.

2L (s) + X2 2LX (s)

2) Alkali oksida, Logam alkali sangat mudah bereaksi dengan oksigen membentuk

oksida, contohnya litium.

Na2O2 (s) + 2H2O (l) 2Na+ (aq) + 2OH-

(aq) + H2O2 (aq)

Logam kalium, rubidium, dan cesium dengan oksigen berlebih membentuk

superoksida,

Rb (s) + O2 (g) RbO2 (g)

Dalam air, rubidium superoksida bereaksi

RbO2 (s) + 2H2O (l) 2Rb+ (aq) + 2OH-

(aq) + H2O2 (aq)

Kalium superoksida dapat bereaksi dengan CO2 dan menghasilkan O2.

4KO2 (s) + 2CO2 (g) 2K2CO3 (s) + 3O2 (g)

3) Alkali hidroksida, Natrium hidroksida (NaOH), yang disebut juga soda api, dapat

dibuat dengan mengelektrolisis NaCl. Kalium hidroksida (KOH) dibuat dengan

elektrolisis larutan KCl. Karena KOH lebih mahal, maka pemakaiannya terbatas.

4) Alkali karbonat, Natrium karbonat (Na2CO3) terdapat dalam biji logam berupa

campuran natrium karbonat dengan natrium bikarbonat, Na2CO3, NHCO3.2H2O.

Natrium karbonat dapat dibuat dengan proses solvay, melalui empat tahap reaksi.

a.Penguraian batu kapur dengan panas.

b. Gas CO2 dialirkan ke dalam larutan amonia.

c. Setelah HCO3- terbentuk terjadi endapan NaHCO3, karena ada larutan NaCl.

d. Kemudian NaHCO3 disaring dan dipanaskan untuk mendapatkan Na2CO3

panas2NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

4

3. Logam Alkali Tanah


Unsur golongan IIA berisi berilium, magnesium, kalsium, stronsium, barium, dan radium.

Unsur ini disebut logam alkali tanah karena oksidasinya bersifat basa (alkalis) dan

senyawanya banyak terdapat di kerak bumi. Berilium terdapat dalam mineral yang

disebut beril. Kadang-kadang mineral ini ditemukan berupa kristal murni yang besar, dan

bila digosok akan menjadi mutiara berwarna biru laut. Magnesium ditemukan dalam air

laut (sebagai Mg2+) dan berbagai mineral, seperti dolomit dan kalnalit. Kalsium terdapat

dalam air laut dan dalam berbagai mineral dengan bermacam komposisi, contohnya

gypsum, batu kapur, dan dolomite. Magnesium dan kalsium juga terdapat dalam

organisme. Stronsium dan barium sering ditemukan sebagai SrSO4 dan BaSO4. Radium

bersifat radioaktif dan ditemukan bersamaan dengan mineral uranium karena merupakan

hasil peluruhan U-238.


3.2.1 Sifat fisika

Sifat Be Mg Ca Sr Ba Ra

Bentuk Kristal

Kerapatan (g/cm3)

Titik lebur (oC)

Titik didih (oC)

Energi sublimasi (kJ mol-1

25oC)

Energi ionisasi (eV)

Jari-jari atom (pm)

Jari-jari ion (pm)

Kalor hidrasi M2+ (kJ mol-1)

Eo(M2+/M.V)

H

1,845

1284

2507

319,2

9,322

111

41

2385

-1,85

H

1,74

651

1103

150

7,646

160

86

1940

-2,37

Kbm

1,54

851

1440

192,6

6,113

197

114

600

-2,87

Kbm

2,6

770

1350

164

5,695

215

132

1460

-2,89

Kbb

3,5

710

1500

175,6

5,212

217

149

1320

-2,90

-

5

960

1140

130

5,279

-

162

-

-2,92

5

3.2.2 Sifat kimia

1) Logam alkali tanah cenderung melepaskan dua electron valensi, sehingga

senyawanya mempunyai bilangan oksidasi +2.

2) Kerapatan bertambah dengan naiknya nomor atom, karena pertambahan massa

atom. Demikian juga jari-jari atom dan ionnya, disebabkan bertambahnya jumlah

kulit elektronnya. Tetapi, energy ionisasi, kalor hidrasi, dan potensial reduksinya

berkurang dengan naiknya nomor atom. Hal ini disebabkan oleh pertambahan

jari-jari atom yang akan mengurangi daya tarik inti terhadap elektron atau partikel

negatif di luar atom tersebut.

3) Nilai potensial reduksi (Eo) alkali tanah semuanya bertanda negatif, artinya logam

ini lebih cenderung teroksidasi dibandingkan tereduksi.

4) Sangat reaktif sehingga umumnya dijumpai dalam bentuk senyawa kecuali

berilium (Be).

5) Energi hidrasi ion alkali tanah lebih besar dari alkali, karena energy itu

bergantung pada jari-jari ion dan besarnya muatan.


3.3.1 Pembuatan

1) Dari semua unsur golongan IIA, hanya berilium dan magnesium yang diproduksi

dalam jumlah besar. Berilium dibuat dengan mengelektrolisis berilium klorida

cair, yang ditambah NaCl sebagai penghantar arus listrik, sebab BeCl2 kurang

menghantar listrik karena berikatan kovalen.

elektrolisisBeCl2 (l) Be (l) + Cl2 (g)

(NaCl)

2) Magnesium dapat dibuat dari mineral atau air laut. Mula-mula mineral dolomit

diekstraksi dengan air panas, dan kemudian dipanaskan,

panasMgCO3 (s) CaO.MgO (s) + 2CO2 (g)

Oksida CaO.MgO dilarutkan dalam air laut (yang mengandung Mg2+), sehingga

terjadi reaksi :

CaO (s) + H2O Ca2+ (aq) + 2OH-

(aq)

MgO (s) + H2O Mg(OH)2 (s)

6

Jika larutan bersifat basa, akan terjadi endapan Mg(OH)2 secara sempurna dan

disaring, kemudian dilarutkan dalam HCl sehingga menjadi MgCl2. Setelah itu,

MgCl2 dicairkan dan dielektrolisis, sehingga didapat logam Mg.

MgCl2 (l) Mg (l) + Cl2 (g)

Jika tidak ada dolomit, maka dipakai batu kapur yang bila dibakar akan terurai

sebagai berikut.

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

Kemudian CaO ditambah air laut (ada Mg2+)

CaO + H2O + Mg2+ Ca2+ + Mg(OH)2 (s)

Padatan Mg(OH)2 disaring dan dilakukan seperti di atas untuk mendapatkan

logam Mg. secara komersial dibuat dengan reaksi :

MgO + C Mg + CO

3) Logam alkali dalam jumlah kecil dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya

dengan logam pengoksidasi, seperti :

3BaO + 2Al 3Ba + Al2O3

Kalsium, stronsium, dan barium sangat sedikit diproduksi, karena belum banyak

kegunaannya, tidak stabil dan bereaksi mudah dengan udara dan air. Ketiga unsur

ini dapat dibuat dengan mengelektrolisis cairan garam kloridanya.

3.3.2 Kegunaan

1) Berilium, digunakan sebagai bahan logam campur untuk pegas, klip,

sambungan listrik, dan pembuatan tabung sinar –X untuk reaktor atom.

2) Magnesium, digunakan sebagai bahan logam campuran dalam duralumin (Mg

0,5%, Cu 4%, Mn 0.5%, Al 95%) dan magnalium ( campuran Mg dan Al yang

ringan dan tahan korosi).

3) Kalsium, digunakan sebagai elektroda, sebagai reduktor pada pengolahan

logam, dan membentuk proses pembekuan darah.

4) Barium, digunakan sebagai logam campuran (Ba + Ni) untuk membuat tabung

volume.

5) Stronsium, digunakan sebagai bahan pembuatan kembang api.

7

3.4 Senyawa Logam Alkali Tanah

1) Alkali tanah oksida, Senyawa logam golongan IIA dengan oksigen disebut oksida

alkali tanah (LO), yang dapat dibuat dari logamnya dan oksigen.

2L (s) + O2 (g) 2LO (s) (L = Mg, Ca, Sr, Br)

Atau penguraian garam karbonatnya.

LCO3 (s) LO (s) + CO2 (g)

Oksida ini cukup stabil, karena kalor pembentukan dan energi bebas pembentukannya

bertanda negatif.

2) Alkali tanah hidroksida, Alkali tanah hidroksida L(OH)2 dapat dibuat dengan

mereaksikan oksidanya dengan air.

LO (s) + H2O (l) L(OH)2 (s) (L = Ca, Cr, Ba)

Hidroksida ini sukar larut dalam air, dan kelarutannya bertambah dari atas ke bawah

dalam system periodik.

3) Alkali tanah halida, Semua logam alkali tanah dapat membentuk halide (LX2)

langsung dari unsurnya

L + X2 LX2

4) Alkali tanah sulfat, Alkali tanah sulfat merupakan garam yang sukar larut, dengan

kelarutan makin kecil dari kalsium ke barium. Berium sulfat dipakai sebagai pemutih

kertas fotografi dan pembuat polimer. Dalam diagnose dengan sinar X dipakai BaSO4

untuk mencari ketidak-teraturan usus halus. Usus yang telah diisi BaSO4 akan dapat

dipotret, karena senyawa ini tidak tembus sinar X.

5) Alkali tanah karbonat, Senyawa kalsium karbonat (CaCO3) terdapat dalam batu kapur

dan marmer, sedangkan dolomit mengandung MgCO3 dan CaCO3. Kalsium karbonat

adalah bahan pembuatan kapur tulis dan dipakai dalam pasta gigi. Batu kapur sangat

penting dalam industry, seperti bahan pembuatan semen. Rumah binatang laut, seperti

siput, lokan dan penyu terbuat dari kalsium karbonat.

8

4. Logam Transisi


Di alam unsur-unsur transisi periode keempat terdapat dalam senyawa/mineral

berupa oksida, sulfida, atau karbonat. Berikut ini tabel beberapa mineral terpenting

dari unsur-unsur transisi periode keempat.

Logam Nama mineral Rumus

TiCrMn

Fe

CoNiCu

Zn

Rutilekromitpirolusitmanganithematitmagnetitpiritsideritlimonitkobaltitpentlanditgarneritkalkopiritkalkositemalachitseng blendesmith sonite

TiO2Cr2O3.FeOMnO2Mn2O3.H2OFe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Fe2O3.H2OCoAsSFeNiSH2(NiMg)SiO4.2H2OCuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3ZnSZnCO3

Sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk senyawa. Hanya sebagian kecil

terdapat dalam keadaan bebas seperti emas, perak dan sedikit tembaga. Pada

umumnya terdapat dalam bentuk senyawa sulfida dan oksida, karena senyawa ini

sukar larut dalam air. Contohnya : Fe2O3, Cu2S, NiS, ZnS, MnO2.


4.2.1 Sifat Fisika

Unsur Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Energi ionisasi (Kkal)

151 158 155 156 171 182 181 176 178 217

9

Jari-jari atom (Å)

1,44 1,32 1,22 1,17 1,17 1,16 1,16 1,15 1,17 1,26

Jari-jari ion M2+

- 0,90 0,88 0,84 0,80 0,76 0,74 0,72 0,72 0,72

Jari-jari ion M3+

0,81 0,76 0,84 0,69 0,66 0,64 0,63 - - -

Rapatan (gr/cm3)

3 4,49 5,98 6,9 7,4 7,9 8,8 8,90 8,94 7,13

Titik lebur (˚C)

1400 1812 1730 1900 1244 1535 1493 1455 1083 419

Titik Didih (˚C)

3900 3130 3530 2480 2087 2800 3520 2800 2583 907

4.2.2 Sifat kimia

1) Jari-Jari Atom

Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengan semakin bertambahnya

elektron pada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, sehingga jarak

elektron pada jarak terluar ke inti semakin kecil.

2) Energi Ionisasi

Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit

fluktuatif, namun secara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau

kita perhatikan, ada sesuatu hal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam

transisi. Setelah pengisian elektron pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke

kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga kalium dan kalsium terlebih dahulu dibanding

Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yang fluktuatif dan selisih nilai

energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu besar. Karena ketika logam

menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s-lah yang terlebih dahulu terionisasi.

3) Konfigurasi Elektron

10

Kecuali unsur Cr dan Cu, Semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron

pada kulit terluar 4s2, sedangkan pada Cr dan Cu terdapat pada subkulit 4s1.

4) Bilangan Oksidasi

Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih

dari satu. Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan

dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni

jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s)

dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1) d1ns2,

bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1) d5ns2, akan berbilangan

oksidasi maksimum +7.


4.3.1 Sifat kimia

1) Logam kromium diperoleh melalui proses alumino thermit mereduksi Cr2O3 dengan

aluminium.

Cr2O3(s) + 2Al 2Cr(l) + Al2O3(s)

2) Pengolahan logam besi dilakukan dalam tanur tinggi, melalui proses reduksi bijih besi

(Fe2O3, Fe3O4) dengan karbonmonoksida meliputi tahap-tahap sebagai berikut.

a. Daerah Pemanasan

Pada daerah pemanasan karbonat, sulfida dan zat organik yang ada pada bijih besi

dioksidasi dan kokas dibakar menjadi CO2 yang kemudian oleh kokas lain CO2

direduksi menjadi CO. Reaksi:

C(kokas) + O2(g) CO2(g)

CO2(g) + C(kokas) 2CO(g)

Gas CO ini yang selanjutnya akan mereduksi bijih besi.

b. Daerah Reduksi

Pada daerah reduksi ini baik Fe2O3 dan Fe3O4 direduksi oleh gas CO menjadi

Fe. Reaksi:

Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + CO2(g)

11

Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g)

c. Daerah Karburasi

Pada daerah karburasi ini besi reduksi menyerap karbon untuk menurunkan titik

cairnya.

d. Daerah Pencairan

Pada daerah pencairan ini kerak (CaSiO3) mencair. Cairan kerak dan besi cair

dialirkan melalui lubang yang berbeda karena perbedaan massa jenis. Biasanya

besi cair ini masih tercampur dengan beberapa zat di antaranya karbon, silikat,

belerang maka besi cair ini disebut sebagai besi kasar (pig iron).

3) Logam zing diperoleh dengan cara memanaskan ZnCO3 dan ZnS dengan udara. ZnO

yang dihasilkan direduksi dengan karbon pada suhu di atas 1000 oC.

ZnCO3(s) ZnO(s) + CO2(g)

2ZnS(s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2(g)

ZnO(s) + C(s) Zn(s) + CO(g)

4.4.2 Kegunaan

1) Skandium digunakan sebagai komponen pada lampu listrik yang berintesitas tinggi.

2) Titanium digunakan sebagai paduan logam yang sangat keras dan tahan karat.

3) Vanadium digunakan sebagai baja vanadium yang keras, kuat, dan tahan karat.

4) Krom digunakan pada campuran stainless steel (72%Fe, 19%Cr, dan 9%Ni). Nikrom

(15%Cr, 60%Ni, dan 25%Fe), penyamakan kulit, dan penyepuhan.

5) Mangan digunakan pada proses pembuatan baju, batu kawi (MnO2) untuk pembuatan

batu baterai

5. Logam Golongan IIIA


1) Boron

Boron adalah unsur golongan IIIA dengan nomor atom lima. Warna dari unsur

boron adalah hitam. Boron memiliki sifat diantara logam dan nonlogam

12

(semimetalik). Boron lebih bersifat semikonduktor daripada sebuah konduktor

logam lainnya. Secara kimia boron berbeda dengan unsur- unsur satu

golongannya. Boron juga merupakan unsur metaloid dan banyak ditemukan

dalam bijih borax. Ada dua alotrop boron; boron amorfus adalah serbuk coklat,

tetapi boron metalik berwarna hitam. Bentuk metaliknya keras (9,3 dalam skala

Moh) dan konduktor yang buruk dalam suhu kamar. Tidak pernah ditemukan

bebas dalam alam.

Ciri-ciri optik unsur ini termasuklah penghantaran cahaya inframerah. Pada suhu

piawai boron adalah pengalir elektrik yang kurang baik, tetapi merupakan

pengalir yang baik pada suhu yang tinggi. Boron merupakan unsur yang kurang

elektron dan mempunyai p-orbital yang kosong. Ia bersifat elektrofilik. Sebagian

boron sering berkelakuan seperti asam Lewis yaitu siap untuk terikat dengan

bahan kaya elektron untuk memenuhi kecenderungan boron untuk mendapatkan

elektron.

2) Aluminium

Aluminium murni adalah logam berwarna putih keperakan dengan banyak

karakteristik yang diinginkan. Aluminium ringan, tidak beracun (sebagai logam),

nonmagnetik dan tidak memercik. Aluminium sangat lunak dan kurang keras.

Aluminium adalah logam aktif seperti yang ditunjukkan pada harga potensial

reduksinya dan tidak ditemukan dalam bentuk unsur di alam. Aluminium adalah

unsur ketiga terbanyak dalam kulit bumi, tetapi tidak ditemukan dalam bentuk

unsur bebas. Walaupun senyawa aluminium ditemukan paling banyak di alam,

selama bertahun-tahun tidak ditemukan cara yang ekonomis untuk memperoleh

logam aluminium dari senyawanya.

3) Galium

Galium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Ga

dan nomor atom 31. sebuah logam miskin yang jarang dan lembut, galium

merupakan benda padat yang mudah rapuh pada suhu rendah namun mencair

13

lebih lambat di atas suhu kamar dan akan melebur ditangan. Terbentuk dalam

jumlah sedikit di dalam bauksit dan bijih seng.

4) Indium

Indium adalah logam yang jarang ditemukan, sangat lembut, berwarna putih

keperakan dan stabil di dalam udara dan air tetapi larut dalam asam. Indium

termasuk dalam logam miskin ( logam miskin atau logam post-transisi adalah

unsur logam dari blok p dari tabel periodik, terjadi antara metalloid dan logam

transisi, tetapi kurang dibanding dengan logam alkali dan logam alkali tanah, titik

leleh dan titik didihnya lebih rendah dibanding dengan logam transisi dan mereka

lebih lunak). Indium ditemukan dalam bijih seng tertentu. Logam indium dapat

menyala dan terbakar.

5) Thallium

Thalium adalah unsur kimia dengan simbol Tl dan mempunyai nomor atom 81.

Thalium adalah logam yang lembut dan berwarna kelabu dan lunak dan dapat

dipotong dengan sebuah pisau. Thalium termasuk logam miskin. Thalium

kelihatannya seperti logam yang berkilauan tetapi ketika bersentuhan dengan

udara, thalium dengan cepat memudar menjadi warna kelabu kebiru-biruan yang

menyerupai timbal. Jika thalium berada di udara dalam jangka waktu yang lama

maka akan terbentuk lapisan oksida pada thalium. Jika thalium berada di air maka

akan terbentuk thalium hidroksida.

5.2 Sifat Fisika dan Kimia

5.2.1 Sifat Fisika

Unsur B Al Ga In Ti

Titik Leleh 2349 K 933,47 K 302,91 K 429,75,47 577 K

14

(20760C) (660,320C) (29,760C) K (156,600C)

(3040C)

Titik Didih 4200 K (39270C)

2729 K (25190C)

2477 K (22040C)

2345 K (20720C)

1746 K (14730C)

Kalor peleburan

5,59 kJ/mol

10,71 kJ/mol -1

5,59 kJ/mol

3,281 kJ/mol

4,14 kJ/mol -1

Kalor penguapan

254 kJ/mol

294,0 kJ/mol-1

254 kJ/mol

231,8 kJ/mol

165 kJ/mol -1

5.2.2 Sifat kimia

1) Boron

a. Reaksi boron dengan udara

Kemampuan boron bereaksi dengan udara bergantung pada kekristalan sampel

tersebut, suhu, ukuran partikel, dan kemurniannya. Boron tidak bereaksi dengan

udara pada suhu kamar. Pada temperatur tinggi, boron terbakar membentuk boron

(III) Oksida, B2O3.

4B + 3O2 (g) → 2 B 2O3

b. Reaksi boron dengan air

Boron tidak bereaksi dengan air pada kondisi normal

c. Reaksi boron dengan halogen

Boron bereaksi dengan hebat pada unsur –unsur halogen seperti flourin (F2),

klorin (Cl2), bromine (Br2), membentuk trihalida menjadi boron (III) flourida,

boron (III) bromida, boron (III) klorida.

2B (s) + 3F2 (g) → 2 BF3

2B (s) + 3Cl2 (g) → 2 BCl3

2B (s) + 3Br2 (g) → 2 BBr3

c. Reaksi boron dengan asam

15

Kristal boron tidak bereaksi dengan pemanasan asam hidroklorida (HCl) atau

pemanasan asam hidroflourida (HF). Boron dalam bentuk serbuk mengoksidasi

dengan lambat ketika ditambahkan dengan asam nitrat.

2) Aluminium

a. Reaksi aluminium dengan udara

Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan. Permukaan logam

aluminium dilapisi dengan lapisan oksida yang membantunya melindungi logam

agar tahan terhadap udara. Jadi, aluminium tidak bereaksi dengan udara. Jika

lapisan oksida rusak, logam aluminium bereaksi untuk menyerang (bertahan).

Aluminium akan terbakar dalam oksigen dengan nyala api, membentuk

aluminium (III) oksida Al2O3.

4Al (s) + 3O2 (l ) → 2 Al2O3

b. Reaksi aluminium dengan air

Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan. Permukaan logam

aluminium dilapisi dengan lapisan oksida yang membantunya melindungi logam

agar tahan terhadap udara. Hal serupa juga terjadi pada reaksi aluminium dengan

air.

c. Reaksi aluminium dengan halogen

Aluminium bereaksi dengan hebat pada unsur –unsur halogen seperti iodin (I2),

klorin (Cl2), bromine (Br2), membentuk aluminium halida menjadi aluminium

(III) iodida, aluminium (III) bromida, aluminium (III) klorida.

2Al (s) + 3I2 (l) → 2 Al2I6 (s)

2Al (s) + 3Cl2 (l) → 2 Al2 Cl3

2Al (s) + 3Br2 (l) → 2 Al2 Br6

d. Reaksi aluminium dengan asam

16

Logam aluminium larut dengan asam sulfur membentuk larutan yang

mengandung ion Al (III) bersama dengan gas hydrogen.

2Al (s) + 3H2SO4 (aq) → 2Al 3+ (aq) + 2SO4 2- (aq) + 3H2 (g)

2Al (s) + 6HCl (aq) → 2Al 3+ (aq) + 6Cl- (aq) + 3H2 (g)

e. Reaksi aluminium dengan basa

Aluminium larut dengan natrium hidroksida.

2Al (s) + 2 NaOH (aq) + 6 H2O → 2Na+(aq) + 2 [Al (OH)4]- + 3H2

3) Galium

a. Reaksi galium dengan asam

Ga2O3 + 6 H+ → 2 Ga3+ + 3 H2O

Ga (OH)3 + 3 H+ → Ga3+ + 3 H2O

b. Reaksi galium dengan basa

Ga2O3 + 2 OH- → 2 Ga(OH)4-

Ga (OH)3 + OH- → Ga(OH)4-

4) Indium

a. Reaksi indium dengan udara

In3+ + O2 → In2O3

b. Reaksi indium dengan asam

Indium bereaksi dengan HNO3 15 M

In3+ + 3HNO3 → In(NO3)3 + 3H+

Indium juga bereaksi dengan HCl 6M

In3+ + 3HCl → InCl3 + 3H+

17

5) Thalium

a. Reaksi talium dengan udara

Potongan logam thalium yang segar akan memudar dengan lambat memberikan

lapisan oksida kelabu yang melindungi sisa logam dari pengokdasian lebih lanjut.

2 Tl (s) + O2 (g) → Tl2O

b. Reaksi thalium dengan air

Thalium kelihatannya tidak bereaksi dengan air. Logam thalium memudar dengan

lambat dalam air basah atau larut dalam air menghasilkan racun thalium (I)

hidroksida

2 Tl (s) + 2H2O (l) → 2 TlOH (aq) + H2 (g)

c. Reaksi thalium dengan halogen

Logam thalium bereaksi dengan hebat dengan unsur-unsur halogen seperti flourin

(F2), klorin (Cl2), dan bromin (Br2) membentuk thalium (III) flourida, thalium (III)

klorida, dan thalium (III) bromida. Semua senyawa ini bersifat racun.

2 Tl (s) + 3 F2 (g) → 2 TiF3 (s)

2 Tl (s) + 3 Cl2 (g) → 2 TiCl3 (s)

2 Tl (s) + 3 Br2 (g) → 2 TiBr3 (s)

d. Reaksi thalium dengan asam

Thalium larut dengan lambat pada asam sulfat atau asam klorida (HCl) karena

racun garam talium yang dihasilkan tidak larut.

5.3 Pembuatan dan Kegunaan

5.3.1 Pembuatan

1) BoronSumber boron yang melimpah adalah borax (Na2B4O5 (OH)4.8 H2O) dan kernite

(Na2B4O5 (OH)4.2 H2O). Ini susah diperoleh dalam bentuk murni. Ini dapat dibuat

18

terus dengan reduksi oksidasi magnesium, B2O3. Oksidasi ini dapat dibuat melalui

pemanasan asam borik, B(OH)3, yang diperoleh dari borax.

B2O3 + 3 Mg → 2B + 3 MgO

Akan tetapi hasil ini sering kali dicemari dengan logam borida (proses ini agak

menakjubkan). Boron murni bisa diperoleh dengan menurunkan halogenida boron

yang mudah menguap dengan hidrogen pada suhu tinggi.

2) Aluminium

Aluminium adalah barang tambang yang didapat dalam skala besar sebagai

bauksit (Al2O3. 2H2O). Bauksit mengandung Fe2O3, SiO2, dan zat pengotor

lainnya. Maka untuk dapat memisahkan aluminium murni dari bentuk

senyawanya, zat-zat pengotor ini harus dipisahkan dari bauksit. Ini dilakukan

dengan proses Bayer. Ini meliputi dengan penambahan larutan natrium hidroksida

(NaOH) yang menghasilkan larutan natrium alumina dan natrium silikat. Besi

merupakan sisa sampingan yang didapat dalam bentuk padatan. Ketika

CO2 dialirkan terus menghasilkan larutan, natrium silikat tinggal di dalam larutan

sementara aluminium diendapkan sebagai aluminium hidroksida. Hidroksida

dapat disaring, dicuci dan dipanaskan membentuk alumina murni, Al2O3.

Langkah selanjutnya adalah pembentukan aluminium murni. Ini diperoleh dari

Al2O3 melalui metode elektrolisis. Elektrolisis ini dilakukan karena aluminium

bersifat elektropositif.

3) Ghalium

Ghalium biasanya adalah hasil dari proses pembuatan aluminium. Pemurnian

bauksit melalui proses Bayer menghasilkan konsentrasi ghalium 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.

19

4) Indium

Indium biasanya tidak dibuat di dalam laboratorium. Indium adalah hasil dari

pembentukan timbal dan seng. Logam indium dihasilkan melalui proses

elektrolisis garam indium di dalam air. Proses lebih lanjut dibutuhkan untuk

membuat aluminium murni dengan tujuan elektronik.

5) Thalium

Logam thalium diperoleh sebagai produk pada produksi asam belerang dengan

pembakaran pyrite dan juga pada peleburan timbal dan bijih besi.

Walaupun logam thalium agak melimpah pada kulit bumi pada taksiran

konsentrasi 0,7 mg/kg, kebanyakan pada gabungan mineral potasium pada tanah

liat, tanah dan granit. Sumber utama thalium ditemukan pada tembaga, timbal,

seng dan bijih sulfida lainnya.

Logam thalium ditemukan pada mineral crookesite TlCu7Se4, hutchinsonite

TlPbAs5S9 dan lorandite TlAsS2. Logam ini juga dapat ditemukan pada pyrite.

5.3.2 Kegunaan

1) Kegunaan unsur boron

a. Natrium tetraborat pentaidrat (Na2B4O7. 5H2O) yang digunakan dalam

menghasilkan kaca gentian penebat dan peluntur natrium perborat.

b. Asam ortoborik (H3BO3) atau asam Borik yang digunakan dalam penghasilan

textil kaca gentian dan paparan panel rata.

c. Natrium tetraborat dekahidrat (Na2B4O7. 10H2O) atau yang dikenal dengan

nama boras digunakan dalam penghasilan pelekat.

d. Asam Borik belum lama ini digunakan sebagai racun serangga, terutamannya

menentang semut atau lipas.

e. Sebagian boron digunakan secara meluas dalam síntesis organik dalam

pembuatan kaca borosilikat dan borofosfosilikat.

20

f. Boron-10 juga digunakan untuk membantu dalam pengawalan reactor nuklir,

sejenis pelindung daripada sinaran dan dalam pengesanan neutron.

g. Boron-11 yang dipatenkan (boron susut) digunakan dalam pembuatan kaca

borosilikat dalam bidang elektronik pengerasan sinaran.

h. Filamen boron adalah bahan berkekuatan tinggi dan ringan yang biasanya

digunakan dalam struktur aeroangkasa maju sebagai componen bahan komposit.

i. Natrium borohidrida (NaBH4) ialah agen penurun kimia yang popular

digunakan untuk menurunkan aldehid dan keton menjadi alcohol.

2) Kegunaan unsur aluminium

a. Aluminium digunakan pada otomobil, pesawat terbang, truck, rel kereta api,

kapal laut, sepeda.

b. Pengemasan (kaleng, foil)

c. Bidang konstruksi ( jendela, pintu, dll)

d. Pada perlengkapan memasak

e. Aluminium digunakan pada produksi jam tangan karena aluminium

memberikan daya tahan dan menahan pemudaran dan korosi.

3) Kegunaan unsur galium

a. Karena galium membasahi gelas dan porselin, maka galium dapat digunakan

untuk menciptakan cermin yang cemerlang.

b. Galium dengan mudah bercampur dengan kebanyakan logam dan digunakan

sebagai komponen dalam campuran peleburan yang rendah. Plutonium digunakan

pada senjata nuklir yang Dioperasikan dengan campuran dengan gallium untuk

menstabilisasikan allotrop plutonium.

c. Galium arsenida digunakan sebagai semikonduktor terutama dalam dioda

pemancar cahaya.

21

d. Galium juga digunakan pada beberapa termometer bertemperatur tinggi.

4) Kegunaan unsur indium

a. Indium digunakan untuk membuat komponen elektronik lainnya thermistor dan

fotokonduktor

b. Indium dapat digunakan untuk membuat cermin yang memantul seperti cermin

perak dan tidak cepat pudar.

c. Indium digunakan untuk mendorong germanium untuk membuat transistor.

d. Indium dalam jumlah kecil digunakan pada peralatan yang berhubungan

dengan gigi.

e. Indium digunakan pada LED (Light Emitting Diode) dan laser dioda

berdasarkan senyawa semikonduktor seperti InGaN, InGaP yang dibuat oleh

MOVPE (Metalorganic Vapor Phase Epitaxy) teknologi.

f. Dalam energi nuklir, reaksi (n,n’) dari 113In dan 115 In digunakan untuk

menghilangkan jarak fluks neutron.

5) Kegunaan unsur thalium

a. Digunakan sebagai bahan semikonduktor pada selenium

b. Digunakan sebagai dopant ( meningkatkan) kristal natrium iodida pada

peralatan deteksi radiasi gamma seperti pada kilauan alat pendeteksi barang pada

mesin hitung di supermarket.

c. Radioaktif thalium-201 (waktu paruh 73 jam) digunakan untuk kegunaan

diagnosa pada pengobatan inti.

d. Jika thalium digabungkan dengan belerang, selenium dan arsen, thalium

digunakan pada produksi gelas dengan kepadatan yang tinggi yang memiliki titik

lebur yang rendah dengan jarak 125 dan 1500 C.

e. Thalium digunakan pada elektroda dan larut pada penganalisaan oksigen.

22

f. Thalium juga digunakan pada pendeteksi inframerah.

g. Thalium adalah racun dan digunakan pada racun tikus dan insektisida, tetapi

penggunaannya dilarang oleh banyak negara.

h. Garam-garam Thalium (III) seperti thalium trinitrat, thalium triasetat adalah

reagen yang berguna pada sintesis organic yang menunjukkan perbedaan

perubahan bentuk pada senyawa aromatik, keton dan yang lainnya.

5.4 Senyawa Logam Golongan IIIA

1) Boron

Pada bagian ini kita akan membahas beberapa persenyawaan boron dengan

halogen ( yang disebut sebagai halida), dengan oksigen (yang dikenal dengan

oksida), dengan hidrogen (yang dikenal dengan hidrida) dan beberapa senyawa

boron lainnya.

Untuk setiap senyawa, bilangan oksidasi boron sudah diberikan, tetapi bilangan

oksidasi tersebut kurang berguna untuk unsur-unsur blok p khususnya. Tetapi

umumnya dari senyawa boron yang terbentuk, bilangan oksidasinya adalah tiga

( 3 ).

a. Hidrida

Istilah hidrida digunakan untuk mengindikasikan senyawa dengan jenis MxHy

Diborane (6) : B2H6

Decaborane (14) : B10H14

Hexaborane (10) : B6H10

Pentaborane (9) : B5H9

Pentaborane (11) : B5H11

23

Tetraborane (10) : B4H10

b. Flourida

Senyawa –senyawa boron yang terbentuk dengan flourida adalah sebagai berikut :

Boron trifluoride : BF3

Diboron tetrafluoride : B2F4

c. Klorida

Boron trichloride : BCl3

Diboron tetrachloride : B2Cl4

d. Nitrida

Ketika boron dipanaskan dengan unsur nitrogen, hasilnya adalah senyawa putih

padatan dengan bentuk empiris BN yang disebut dengan nama boron nitrida.

Beberapa alasan yang menarik tentang boron nitrida adalah kemiripan strukturnya

dengan grafit. Pada tekanan tinggi, boron nitride berubah menjadi lebih padat,

lebih keras ( kekerasannya mendekati intan). Nitrida juga berperan sebagai

penghambat elektrik tetapi mengalirkan haba (kalor) seperti logam. Unsur ini juga

mempunyai sifat pelincir sama seperti grafit.

2) Aluminium

a. Nitrida

Aluminium Nitrida (AlN) dapat dibuat dari unsur-unsur pada suhu 8000 C. Itu

dihidrolisis dengan air membentuk ammonia dan aluminium hidroksida.

b. Aluminium Hidrida

24

Aluminium hidrida (AlH3)n dapat dihasilkan dari trimetilaluminium dan

kelebihan hydrogen. Ini dibakar secara meledak pada udara. Aluminium hidrida

dapat juga dibuat dari reaksi aluminium klorida pada litium klorida pada larutan

eter, tetapi tidak dapat diisolasi bebas dari pelarut.

c. Aluminium oksida

Aluminium oksida (Al2O3) dapat dibuat dengan pembakaran oksigen atau

pemanasan hidroksida,nitrat atau sulfat.

d. Pada unsur halogen

aluminium iodida : AlI3

aluminium flourida : AlF3

3) Galium

a. Pada unsur halogen membentuk :

Galium triklorida : GaCl3

Galium (III) bromida : GaBr3

Galium (III) iodida : GaI3

Galium (III) flourida : GaF3

Galium (II) selenida

Galium (II) sulfida

Galium (II) tellurida

Galium (III) tellurida

Galium (III) selenida

Galium (III) arsenida

25

4) Indium

Senyawa –senyawa indium jarang ditemukan oleh manusia. Semua senyawa

indium seharusnya dipandang sebagai racun. Senyawa –senyawa indium dapat

merusak hati, ginjal dan jantung.

a. Pada unsur halogen

Indium (I) Bromida

Indium (III) Bromida

Indium (III) Klorida

Indium (III) Flourida

b. Indium (III) Sulfat

c. Indium (III) Sulfida

d. Indium (III) Selenida

e. Indium (III) Phosfida

f. Indium (III) Nitrida

g. Indium (III) Oksida

5) Thalium

a. Senyawa thalium pada flourida : TlF, TlF3,

b. Senyawa thalium pada klorida : TlCl, Tl,Cl2, Tl,Cl3

c. Senyawa thalium pada bromida : TlBr, Tl2Br4

d. Senyawa thalium pada iodida : TlI, TlI3

e. Senyawa thalium pada oksida : Tl2O, Tl2O3

f. Senyawa thalium pada sulfida : Tl2S

26

g. Senyawa thalium pada selenida : Tl2Se

6. Logam Golongan IVA


1) KarbonKarbon ditemukan di alam dalam tiga bentuk alotropik: amorphous, grafit dan

berlian. Diperkirakan ada bentuk keempat, yang disebut karbon. Ceraphite

(serafit) merupakan bahan terlunak, sedangkan belian bahan yang terkeras. Grafit

ditemukan dalam dua bentuk: alfa dan beta. Mereka memiliki sifat identik.,

kecuali struktur kristal mereka. Grafit alami dilaporkan mengandung sebanyak

30% bentuk beta, sedangkan bahan sintesis memiliki bentuk alfa. Bentuk alfa

hexagonal dapat dikonversi ke beta melalui proses mekanikal, dan bentuk beta

kembali menjadi bentuk alfa dengan cara memanaskannya pada suhu di atas 1000

derajat Celcius. Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang

diproduksi pada saat sublimasi grafit pirolotik (pyrolytic graphite) pada tekanan

rendah. Di bawah kondisi free-vaporization (vaporisasi bebas) di atas 2550K,

karbon terbentuk sebagai kristal-kristal tranparan kecil pada tepian grafit. Saat ini

sangat sedikit informasi yang tersedia mengenai karbon.

2) Silikon

Silikon terdapat di matahari dan bintang-bintang dan merupakan komponen

utama satu kelas bahan meteor yang dikenal sebagai aerolites. Ia juga merupakan

komponen tektites, gelas alami yang tidak diketahui asalnya. Silikon membentuk

25.7% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak kedua,

setelah oksigen. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, tetapi muncul sebagian

besar sebagai oksida dan sebagai silikat. Pasir, quartz, batu kristal, amethyst,

agate, flint, jasper dan opal adalah beberapa macam bentuk silikon oksida. Granit,

hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica, dsb merupakan contoh beberapa

mineral silikat. Silikon dipersiapkan secara komersil dengan memanaskan silika

dan karbon di dalam tungku pemanas listrik, dengan menggunakan elektroda

27

karbon. Beberapa metoda lainnya dapat digunakan untuk mempersiapkan unsur

ini. Amorphous silikon dapat dipersiapkan sebagai bubuk cokelat yang dapat

dicairkan atau diuapkan. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk

memproduksi kristal-kristal silikon yang digunakan untuk peralatan

semikonduktor. Silikon super murni dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi

termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses

vacuum float zone.

3) Germanium

Logam ini ditemukan di argyrodite, sulfida germanium dan perak germanite,

yang mengandung 8% unsur ini, bijih seng, batubara ,mineral-mineral lainnya.

Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik pengolahan bijih-bijih

seng, dan sebagai produk sampingan beberapa pembakaran batubara. Germanium

dapat dipisahkan dari logam-logam lainnya dengan cara distilasi fraksi

tetrakloridanya yang sangat reaktif. Tehnik ini dapat memproduksi germanium

dengan kemurnian yang tinggi.

4) Timah

Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan,

timah abu-abu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada 13.2 derajat

Celcius menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal.

Ketika timah didinginkan sampai suhu 13,2 derajat Celcius, ia pelan-pelan

berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan oleh

ketidakmurnian (impurities) seperti aluminium dan seng, dan dapat dicegah

dengan menambahkan antimoni atau bismut. Timah abu-abu memiliki sedikit

kegunaan. Timah dapat dipoles sangat licin dan digunakan untuk menyelimuti

logam lain untuk mencegah korosi dan aksi kimia. Lapisan tipis timah pada baja

digunakan untuk membuat makanan tahan lama.

5) Timbal

Timbal atau Timah Hitam (Pb) adalah unsur yang bersifat logam, hal ini

merupakan anomali karena unsur-unsur diatasnya (Gol IV) yakni Karbon dan

28

Silikon bersifat non-logam. Di alam, timbal ditemukan dalam mineral Galena

(PbS), Anglesit (PbSO4 ) dan Kerusit (PbCO3,), juga dalam keadaan bebas


6.2.1 Sifat Fisika

Unsur C Si Ge Sn Pb

Titik Didih 5100 K 2630 K 3107 K 2876 K 2023 K

Titik Lebur 3825 K 1683 K 1211.5K 505.12 K 600.65 K

Massa Atom

12.021 g/mol

28.0856 g/mol

74.9216 g/mol

118.71 g/mol

207.2 g/mol

6.2.2 Sifat kimia

Unsur transisi mempunyai beberapa bilangan oksidasi, karena unsure transisi

mempunyai elektron-elektron yang tingkat energinya hamper sama dalam orbital

3d dan 4s. Perbedaan tingkat energi yang relative kecil ini memungkinan variasi

jumlah elektron yang terlibat dalam

reaksi berbeda-beda sehingga mempunyai bilangan oksidasi yang berbeda dalam

berbagai senyawanya.


6.3.1 Pembuatan

1) Pada temperatur yang tinggi, karbon dapat bereaksi dengan oksigen,

menghasilkan oksida karbon oksida dalam suatu reaksi yang mereduksi oksida

logam menjadi logam. Reaksi ini bersifat eksotermik dan digunakan dalam

industri besi dan baja untuk mengontrol kandungan karbon dalam baja:

Fe3O4 + 4 C(s) → 3 Fe(s) + 4 CO(g)

2) Pada suhu tinggi, silikon dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida,

dan dengan halogen membentuk halida, seperti :

Si (s) + 2H2 SiH4

Si (s) + 2Cl2 SiCl4

29

6.3.2 Kegunaan

1) Karbon

Sebagai bahan penyusun dari batu kapur, minyak bumi, tanah gambut, batu bara

dan klatrat metana.

2) Silikon

Silikon adalah salah satu unsur yang berguna bagi manusia. Dalam bentuknya

sebagai pasir dan tanah liat, dapat digunakan untuk membuat bahan bangunan

seperti batu bata. Ia juga berguna sebagai bahan tungku pemanas dan dalam

bentuk silikat ia digunakan untuk membuat enamels (tambalan gigi), pot-pot

tanah liat, dsb. Silika sebagai pasir merupakan bahan utama gelas Gelas dapat

dibuat dalam berbagai macam bentuk dan digunakan sebagai wadah, jendela,

insulator, dan aplikasi-aplikasi lainnya. Silikon tetraklorida dapat digunakan

sebagai gelas iridize. Silikon super murni dapat didoping dengan boron, gallium,

fosfor dan arsenik untuk memproduksi silikon yang digunakan untuk transistor,

sel-sel solar, penyulingan, dan alat-alat solid-state lainnya, yang digunakan secara

ekstensif dalam barang-barang elektronik dan industri antariksa. Hydrogenated

amorphous silicone memiliki potensial untuk memproduksi sel-sel murah untuk

mengkonversi energi solar ke energi listrik. Silikon sangat penting untuk tanaman

dan kehidupan binatang. Diatoms dalam air tawar dan air laut mengekstrasi silika

dari air untuk membentuk dinding-dinding sel. Silika ada dalam abu hasil

pembakaran tanaman dan tulang belulang manusia. Silikon bahan penting

pembuatan baja dan silikon karbida digunakan dalam alat laser untuk

memproduksi cahaya koheren dengan panjang gelombang 4560 A.

3) Germanium

Ketika germanium didoping dengan arsenik, galium atau unsur-unsur lainnya, ia

digunakan sebagai transistor dalam banyak barang elektronik. Kegunaan umum

germanium adalah sebagai bahan semikonduktor. Kegunaan lain unsur ini adalah

sebagai bahan pencampur logam, sebagai fosfor di bola lampu pijar dan sebagai

katalis. Germanium dan germanium oksida tembus cahaya sinar infra merah dan

30

digunakan dalam spekstroskopi infra mera dan barang-baran optik lainnya,

termasuk pendeteksi infra merah yang sensitif. Index refraksi yang tinggi dan

sifat dispersi oksidanya telah membuat germanium sangat berguna sebagai lensa

kamera wide-angle dan microscope objectives. Bidang studi kimia

organogermanium berkembang menjadi bidang yang penting. Beberapa senyawa

germanium memiliki tingkat keracunan yang rendah untuk mamalia, tetapi

memiliki keaktifan terhadap beberap jenis bakteria, sehingga membuat unsur ini

sangat berguna sebagai agen kemoterapi.

4) Timah

Logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%), industri plating (16%),

untuk bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%), industri gelas

(2%), dan berbagai macam aplikasi lain (11%).

5) Timbal

Logam ini sangat efektif sebagai penyerap suara. Ia digunakan sebagai tameng

radiasi di sekeliling peralatan sinar-x dan reaktor nuklir. Juga digunakan sebagai

penyerap getaran. Senyawa-senyawa timbal seperti timbal putih, karbonat, timbal

putih yang tersublimasi, chrome yellow (krom kuning) digunakan secara

ekstensif dalam cat. Tetapi beberapa tahun terakhir, penggunaan timbal dalam cat

telah diperketat untuk mencegah bahaya bagi manusia.

6.4 Senyawa Logam Golongan IVA

1) Karbon

Senyawa karbon dapat dibagi dua, yaitu senyawa organik dan anorganik.

Senyawa organik yang penting adalah karbon oksida (CO dan CO2), senyawa ion

karbonat (CO2-3), ion sianida (CN-) dan karbida.

a. Karbon monoksida, karbon monoksida (CO) berikatan kuat dengan

hemoglobin darah. Hemoglobin berfungsi mengedarkan oksigen dari paru-

paru ke seluruh tubuh. Orang yang mengisap gas CO akan kekurangan

31

oksigen karena hemoglobinnya telah mengikat CO. Itulah sebabnya gas CO

sangat berbahaya bagi manusia dan hewan peliharaan, tetapi gas ini dipakai

sebagai bahan bakar dalam industri melalui reaksi eksotermik.

2CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g) ∆H = -596 kj mol-1

Gas CO dapat terjadi sebagai hasil samping pembakara senyawa organik

dalam ruang kurang oksigen.

C8H18 (e) + 6O2 (g) → 8CO2 (g) + 4H2O (l)

Oleh sebab itu, jangan menghidupkan kompor atau mobil dalam ruang

terkurung dan sempit, sebab dapat menghasilkan gas CO yang beracun itu.

Di laboratorium karbon monoksida dibuat dengan menarik air asam format

(HCOOH) oleh H2SO4 pekat.

H2SO4

HCOOH H2O (l) + CO (g)

pekat Secara besar-besaran, gas CO dibuat dengan reaksi :

1000oCC (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)

b. Karbon dioksida, Karbon dioksida (CO2) mempunyai struktur molekul

linier dan bersifat non polar. Titik tripel gas ini di atas 1 atm, maka bila

suhu diturunkan akan berubah menjadi padat yang disebut es kering. Gas

ini larut dalam iar membentuk kasetimbangan asam karbonat yang lemah.

CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq)

Karbon dioksida terdapat di udara dan sangat penting bagi tumbuhan

sebagai bahan fotosintesis.

cahaya 6CO2 (g) + 6H2O (l) C6H12O6 (aq) + 6O2(g)

klorofil Walaupun ada reaksi fotosintesis, jumlah atau konsentrasi CO2 di udara

relatif konstan, karena reaksi pembakaran zat organik serta pernapasan

hewan dan manusia mengahsilkan CO2.

32

Karbon dioksida dapat dibuat dengan membakar karbon, senyawa

hidrokarbon, atau gas CO dengan oksigen yang cukup

C + O2 CO2

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

2CO + O2 2CO2

Di laboratorium, gas CO2 dapat dibuat dengan mereaksikan garam

karbonat dengan asam, seperti :

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

c. Hidrogen sianida, Hidrogen sianida (HCN) adalah senyawa berupa gas

bersifat racun, tetapi penting dalam industri, seperti dalam pembuatan

plastik. Senyawa HCN dapat dibuat dengan berbagai cara, tetapi secara

komersial melalui reaksi :

NH3 (g) + CH4 (g) HCN (g) + 3H2 (g)

d. Karbon disulfida, Karbon disulfida (CS2) adalah cairan yang mudah

terbakar dan dapat dibuat dengan reaksi :

suhuC + 2S CS2

tinggisenyawa CS2 dapat dipakai sebagai pelarut dan bahan pembuat CCl4,

dengan reaksi :

CS2 + 3Cl2 (l) CCl4 + S2Cl2

e. Karbida, Senyawa antara karbon dengan logam atau metaloid disebut

karbida. Ada karbida kovalen, seperti silikon karbida (SiC), dan karbida ionik

seperti kalsium karbida (CaC2). Silikon karbida dapat dibuat dengan reaksi :

panasSiO2 (s) + 3C (l) SiC (s) + 2CO

Kalsium karbida dibuat dengan reaksi :

CaO (s) + 2C (s) CaC2 (s) + CO (g)

33

2) Silikondiperoleh dalam pembentukan komersial biasa dengan reduksi SiO2 dengan

karbon atau CaC2 dlm tungku pemanas listrik untuk memperolh kemurnian yg

sgt tinggi (untuk digunakan sebagai semikonduktor) unsurnya pertama-tama

diubah menjadi klorida, yg direduksi kembali menjadi logam oleh hidrogen suhu

tinggi. Setelah pengecoran menjadi batangan kemudian dihaluskan (zone

refined). Batangan logam dipanaskan dekat ujungnya sehingga dihasilkan lempeg

bersilang dari lelehan silikon (Si). Karena pengotor lebih larut dlm lelehan

tersebut daripada dalam padatannya yang terkonsentrasi dalam lelehan, dan

daerah yang meleleh, kemudian bergerak lambat sepanjang batangan dengan

pemindahan sumber panas. Hal ini membawa pengotor sampai ke ujung. Proses

ini perli di ulang. Ujung yang tidak murni kemudian dipotong.

3) Germanium

Keberadaan germanium dialam sangat sedikit, yang diperoleh dari batu bara dan

batuan seng pekat.nsur ini lebih reaktif daripada silikon, dan dapat larut dalam

HNO3dan H2SO4 pekat seperti silikon, germanium juga merupakan bahan

semikonduktor.

4) Timah

Berbagai macam metode dipakai untuk membuat timah dari biji timah tergantung

dari jenis biji dan kandungan impuritas dari biji timah. Bijih timah yang biasa

digunakan untuk produksi adalah dengan kandungan 0,8-1% (persen berat) timah

atau sedikitnya 0,015% untuk biji timah berupa bongkahan-bongkahan kecil. Biji

timah dihancurkan dan kemudian dipisahkan dari material-material yang tidak

diperlukan, adakalanya biji yang telah dihancurkan dilewatkan dalam “floating

tank” dan titambahkan zat kimia tertentu sehingga biji timahnya bisa terapung

sehingga bisa dipisahkan dengan mudah.

Biji timah kemudian dikeringkan dan dilewatkan dalam alat pemisah magnetik

sehingga kita dapat memisahkan biji timah dari impuritas yang berupa logam

34

besi. Biji timah yang keluar dari proses ini memiliki konsentrasi timah antara 70-

77% dan hampir semuanya berupa mineral Cassiterite.

Cassiterite selanjutnya diletakkan dalam furnace bersama dengan karbon dalam

bentuk coal atau minyak bumi. Adakalanya juga ditambahkan limestone dan pasir

untuk menghilangkan impuritasnya kemudian material dipanaskan pada suhu

1400 C. Karbon bereaksi dengan CO2 yang ada didalam furnace membentuk CO,

CO ini kemudian bereaksi dengan cassiterite membentuk timah dan

karbondioksida. Logam timah yang dihasilkan dipisahkan melalui bagian bawah

furnace untuk diproses lebih lanjut. Untuk memperoleh timah dengan kemurnian

yang tinggi maka dapat dilakukan dengan menggunakan proses elektrolisis.

Dengan cara ini kemurnian timah yang diperoleh bisa mencapai 99,8%.

Berbagai macam metode dipakai untuk membuat timah dari biji timah

tergantung dari jenis biji dan kandungan impuritas dari biji timah. Bijih timah

yang biasa digunakan untuk produksi adalah dengan kandungan 0,8-1% (persen

berat) timah atau sedikitnya 0,015% untuk biji timah berupa bongkahan-

bongkahan kecil. Biji timah dihancurkan dan kemudian dipisahkan dari material-

material yang tidak diperlukan, adakalanya biji yang telah dihancurkan

dilewatkan dalam “floating tank” dan titambahkan zat kimia tertentu sehingga

biji timahnya bisa terapung sehingga bisa dipisahkan dengan mudah.

Biji timah kemudian dikeringkan dan dilewatkan dalam alat pemisah magnetik

sehingga kita dapat memisahkan biji timah dari impuritas yang berupa logam

besi. Biji timah yang keluar dari proses ini memiliki konsentrasi timah antara 70-

77% dan hampir semuanya berupa mineral Cassiterite.

Cassiterite selanjutnya diletakkan dalam furnace bersama dengan karbon dalam

bentuk coal atau minyak bumi. Adakalanya juga ditambahkan limestone dan pasir

untuk menghilangkan impuritasnya kemudian material dipanaskan pada suhu

1400 C. Karbon bereaksi dengan CO2 yang ada didalam furnace membentuk CO,

CO ini kemudian bereaksi dengan cassiterite membentuk timah dan

karbondioksida. Logam timah yang dihasilkan dipisahkan melalui bagian bawah

furnace untuk diproses lebih lanjut. Untuk memperoleh timah dengan kemurnian

35

yang tinggi maka dapat dilakukan dengan menggunakan proses elektrolisis.

Dengan cara ini kemurnian timah yang diperoleh bisa mencapai 99,8%.

5) Timbal

Pada umumnya biji timbal mengandung 10% Pb dan biji yang memiliki

kandungan timbal minimum 3% bisa dipakai sebagai bahan baku untuk

memproduksi timbal. Biji timbal pertama kali dihancurkan dan kemudian

dipekatkan hingga konsentrasinya mencapai 70% dengan menggunakan proses

“froth flotation” yaitu proses pemisahan dalam industri untuk memisahkan

material yang bersifat hidrofobik dengan hidrofilik. Kandungan sulfida dalam biji

timbal dihilangkan dengan cara memanggang biji timbal sehingga akan terbentuk

timbal oksida (hasil utama) dan campuran antara sulfat dan silikat timbal dan

logam-logam lain yang ada dalam biji timbal. Pemanggangan ini dilakukan

dengan menggunakan aliran udara panas. Reaksi yang terjadi adalah:

MSn + 1.5nO2 → MOn + nSO2.

Timbal oksida yang terbentuk direduksi dengan menggunakan alat yang

dinamakan “blast furnace” dimana pada proses ini hampir semua timbal oksida

akan direduksi menjadi logam timbal. Hasil timbal dari proses ini belum murni

dan masih mengandung kontaminan seperti Zn, Cd, Ag, Cu, dan Bi. Timbal

oksida yang tidak murni ini kemudian dicairkan dalam “furnace reverberatory”

dan ditreatment menggunakan udara, uap, dan belerang dimana kontaminan akan

teroksidasi kecuali perak, emas, dan bismuth. Kontaminan ini akan terapung pada

bagian atas sehingga dapat dipisahkan. Logam perak dan emas dipisahkan, dan

bismuthnya dihilangkan dengan menggunakan logam kalsium dan magnesium.

Hasil logam yang dihasilkan dari keseluruhan proses ini adalah logam timbal.

Logam timbal yang sangat murni diperoleh dengan cara elektrolisis meggunakan

elektrolit silica flourida.

7. Logam Golongan VA


1) Nitrogen

36

Nitrogen mengisi 78,08 persen atmosfir Bumi dan terdapat dalam banyak

jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam

amino, amoniak, asam nitrat, dan sianida. Nitrogen adalah zat non logam, dengan

elektronegatifitas 3.0. Mempunyai 5 elektron di kulit terluarnya. Oleh karena itu

trivalen dalam sebagian besar senyawa. Nitrogen mengembun pada suhu 77K (-

196oC) pada tekanan atmosfir dan membeku pada suhu 63K (-210oC). Nitrogen

(Latin nitrum, Bahasa Yunani Nitron berarti "soda asli", "gen", "pembentukan")

secara resmi ditemukan oleh Daniel Rutherford pada 1772, yang menyebutnya

udara beracun atau udara tetap. Senyawa nitrogen diketahui sejak Zaman

Pertengahan Eropa. Ahli kimia mengetahui asam nitrat sebagai aqua fortis.

Campuran asam hidroklorik dan asam nitrat dinamakan akua regia, yang diakui

karena kemampuannya untuk melarutkan emas.

2) Fosfor

Fosfor di alam terdapat di kulit bumi dalam senyawa yang pada umumnya

senyawa fosfat. Fosfor merupakan mineral kedua terbanyak di dalam tubuh, yaitu

1% dari berat badan. Kurang lebih 85% fosfor di dalam tubuh terdapat sebagai

garam kalsium fosfat, yaitu bagian dari kristal hidroksiapatit di dalam tulang dan

gigi yang tidak dapat larut. Hidroksipatit memberi kekuatan dan kekakuan pada

tulang. Fosfor di dalam tulang berada dalam perbandingan 1:2 dengan kalsium.

Fosfor selebihnya terdapat di dalam semua sel tubuh, separuhnya di dalam otot

dan di dalam cairan ekstraseluler. Fosfor merupakan bagian dari asam nukleat

DNA dan RNA yang terdapat dalam tiap inti sel dan sitoplasma tiap sel hidup.

Sebagai fosfolipid, fosfor merupakan komponen struktural dinding sel. Sebagai

fosfat organik, fosfor memegang peranan penting dalam reaksi yang berkaitan

dengan penyimpanan atau pelepasan energi dalam bentuk Adenin Trifosfat

(ATP). Sumber fosfor yang penting ialah susu, keju, telur, daging, ikan, sereal,

dan sayur. Dalam sereal unsur ini berada dalam asam fitat, tetapi dalam bentuk

ini sulit diabsorpsi. Lagi pula asam ini dapat menghalangi diabsorpsi Fe dan Ca.

Gandum mengandung enzim fitase, yang merombak asam fitat menjadi inositol

dan asam fosfat. Dalam bentuk garam anorganik unsur ini mudah diabsorpsi dari

37

usus. Dalam darah sangat penting, ikut membina eritrosit dan plasma darah.

Kelebihan P sebagian besar dibuang lewat kemih, sebagian kecil lewat tinja.

3) Arsen

Arsen terdapat di alam semesta dengan jumlah 0.008ppm, dan di kerak bumi

1.8ppm. di peroleh Arsen di peroleh sebagai As2O3 pada cerobong asap dari

pemanggangan CuS, PbS, FeS, CoS, dan NiS dalam udara.

4) Antimon (Sb)

Bijih utama antimony (stibium) yaitu stibnite Sb2S3 yang banyak di jumpai di

Meksiko, Bolivia, Afrika selatan dan Cina. Dijumpai juga valentinit (Sb2O3) yang

dikenal sebagai stibium putih.

5) Bismut

Sumber utama dari bismuth adalah yang terdapat dalam keadaan bebas dan bijih

sebagai sulfide yang dikenal dengan nama bismutinit (Bi2S3), bismuth (BiO3), dan

bismutit (BiO)2CO3.


7.2.1 Sifat Fisika

1) Nitrogen

Massa Atom : 14,0067 gr/mol

Massa Jenis : 1.251 gr/L

Titik Lebur : 63,15 K

Titik Didih : 77,36 K

Kalor peleburan : 0.720 kJ/mol

Kalor penguapan : 5.57 kJ/mol

2) Fosfor


Massa Jenis : 1,823gr/L

38

Titik Lebur : 317,3K

Titik Didih : 550 K

Kalor peleburan : 0,66 kJ/mol

Kalor penguapan : 12,4 kJ/mol

3) Arsen


Massa Jenis : 5,727 g/L

Titik Lebur : 1090 K

Titik Didih : 887 K


Kalor penguapan : 34,76 kJ/mol

4) Antimon


Massa Jenis : 6,53 gr/L


Titik Didih : 1860 K

Kalor peleburan : 19.79 kJ/mol

Kalor penguapan : 193.43 kJ/mol

5) Bismut

Massa Atom : 208, 98 gr/mol

Massa Jenis : 9,78 gr/L


Titik Didih : 1837 K


Kalor penguapan : 151 kJ/mol

7.2.2 Kimia

1) Nitrogen

a. Nitrogen merupakan unsur pembentuk protein, sebagai senyawa utama dalam

organisme.

39

b. Energi ikatannya relatif besar (946 kj mol-1) sehingga sangat stabil atau sukar

beraksi. Karena itu, kebanyakan entalpi dan energi bebas pembentukan senyawa

nitrogen bertanda positif.

c. Molekul nitrogen relatif ringan dan non polar, sehingga gaya van der Waals

antar molekul sangat kecil.

2) Fosfor

a. Fosfor padat yang murni mempunyai tiga bentuk Kristal, yaitu fosfor putih (P4),

fosfor merah (Pn), dan fosfor hitam (Pn).

b. Fosfor putih (P4) berstruktur tetrahedral, sehingga sudut P-P-P = 60o dan

mengakibatkan terjadi ketegangan dalam ikatan P-P. Hal ini menyebabkan P4

sangat reaktif, terutama terhadap oksigen.

c. Fosfor merah terbentuk bila fosfor putih dipanaskan atau kena sinar ultraviolet,

yang mengakibatkan atom unsur dalam tetrahedron saling berikatan.

d. Fosfor hitam kurang reaktif dibandingkan dengan yang merah. Atom fosfor ini

tersusun dalam bidang datar melalui ikatan kovalen.

e. Secara umum fosfor membentuk padatan putih yang lengket yang memiliki bau

yang tak enak tetapi ketika murni menjadi tak berwarna dan transparan.

Nonlogam ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam karbon disulfida. Fosfor

murni terbakar secara spontan di udara membentuk fosfor pentoksida.

3) Arsen

Massa atom74,92160(2) g/mol Konfigurasi elektron[Ar] 3d10 4s2 4p3

Jumlah elektron tiap kulit2, 8, 18, 5

4) Antimon

a. Bereaksi dengan udara

4Sb + 3O2 Sb4O6

b. Bereaksi dengan Air

40

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tingkat_energi&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektron

http://id.wikipedia.org/wiki/Argon

http://id.wikipedia.org/wiki/Konfigurasi_elektron

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=1_E-25_kg&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Massa_atom

4Sb + 6H2O Sb4O6 + 6H2

c. Bereaksi dengan asam

2Sb + 6H2SO4 Sb2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

d. Bereaksi dengan Logam

2Sb + 3Mg2+ Mg3Sb2

5) Bismut

a. Bereaksi dengan udara

4Bi + 3O2 2Bi2O3

b. Bereaksi dengan Air

2Bi + 3H2O Bi2O3 + 3H2

c. Bereaksi dengan Asam

6Bi + 6H2SO4 Bi2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

d. Bereaksi dengan logam Mg

2Bi + 3Mg2+ Mg3Bi2


7.3.1 Pembuatan

1) Nitrogen

a. Di laboratorium, nitrogen dibuat dengan memanaskan larutan yang

mengandung garam amonium ( seperti NH4Cl ) dan garam nitrit (misalnya

NaNO2). Bila dipanaskan terjadi reaksi

+ -NH4 (aq) + NO2 (aq) N2 (g) + 2H2O (l)

b. Secara komersial, nitrogen dibuat dengan mencairkan udara, kemudian

didestilisasi, akhirnya didapat nitrogen sekitar 99 %, yang mengandung sedikit

argon dan oksigen.

c. Amonia kualitas komersial meliputi NH3 cair murni dan yang larut dalam air

dengan konsentrasi 28 %NH3. Transportasi bahan ini sebagian besar memakai

tangki silinder dan sebagian lagi ada yang langsung disalurkan melalui pipa.

Belakangan ini pemakaian pipa mulai berkembang pesat, terutama dari pusat

41

produksi ke pusat distribusi yang keseluruhan panjangnya bisa mencapai 1.000

km.

2N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

2) Fosfor

Fosfor putih dapat dibuat dengan mereaksikan garam fosfor, silikon oksida, dan

karbon pada suhu 1300oC dalam tungku listrik.

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

P4O10 (g) + 10C P4 (g) + 10CO (g)

3) Arsen

Bila dihasilkan arsenik dari limbah arsenopyrite yang dipanaskan sampaikisen

arsenik atau arsen oksida (ditemukan dalam produk terak) dalam bijih hanya

mencair. Bila uap arsenik didinginkan didapatkan kisen murni dalam bentuk

bubuk arsenik.

4) Antimon

Tidak mudah untuk membuat antimondi laboratorium seperti yang tersedia secara

komersial. Antimony ditemukan di alam dalam sejumlah mineral termasuk

stibnit(Sb2S3) dan ulmanite(NiSbS). Sejumlah kecil anti monasli telah ditemukan.

Beberapa bijih yang dapat diobati dengan mengurangi kondisi untuk membentuk

Sb2S3. Parasulfidaakan dihapus untuk meninggalkan unsure antimony dengan besi

tua.

Sb2S3+3Fe→2Sb+3FeS

Dalam prosesanther, beberapa bijihdapat dipanaskan untuk berevolusi Sb2O3

oksida dan pada gilirannya dapat dikurangi dengan arang di hadapan natrium

sulfat, untuk menjamin pencampuran,untuk membentuk antimony unsur.

2Sb2O3+3C+3CO2→4Sb

42

7.3.2 Kegunaan

1) Nitrogen

a. Dalam bentuk amonia nitrogen , digunakan sebagai bahan pupuk, obat-obatan,

asam nitrat, urea, hidrasin, amin, dan pendingin.

b. Asam nitrat digunakan dalam pembuatan zat pewarna dan bahan peledak.

c. Nitrogen sering digunakan jika diperlukan lingkungan yang inert, misalnya

dalam bola lampu listrik untuk mencegah evaporasi filament.

d. Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin)

yang sangat efektif karena relatif murah

e. Banyak digunakan oleh laboratorium-laboratorium medis dan laboratorium-

laboratorium penelitian sebagai pengawet bahan-bahan preservatif untuk jangka

waktu yang sangat lama, misalnya pada bank sperma, bank penyimpanan organ-

organ tubuh manusia, bank darah.

2) Fosfor

a. Fosfor sangat penting dan dibutuhkan oleh mahluk hidup tanpa adanya fosfor

tidak mungkin ada organik fosfor di dalam Adenosin trifosfat (ATP) Asam

Dioksiribo nukleat (DNA) dan Asam Ribonukleat (ARN) mikroorganisme

membutuhkan fosfor untuk membentuk fosfor anorganik dan akan mengubahnya

menjadi organik fosfor yang dibutuhkan untuk menjadi organik fosfor yang

dibutuhkan, untuk metabolisme karbohidrat, lemak, dan asam nukleat.

b. Kegunaan fosfor yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, bahan korek

api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen.

c. Fosfor juga digunakan dalam memproduksi baja, perunggu fosfor, dan produk-

produk lainnya. Trisodium fosfat sangat penting sebagai agen pembersih, sebagai

pelunak air, dan untuk menjaga korosi pipa-pipa.

43

d. Fosfor juga merupakan bahan penting bagi sel-sel protoplasma, jaringan saraf

dan tulang.

e. bahan tambahan dalam deterjen, bahan pembersih lantai dan insektisida. Selain

itu fosfor diaplikasikan pula pada LED (Light Emitting Diode) untuk

menghasilkan cahaya putih.

3) Arsen

a. Arsen terutama digunakan sebagai racun tikus, dalam ilmu kesehatan untuk

membunuh parasit, dan untuk kayu menjadi busuk, semuanya timbul dari racun

alami.

b. As4O10 dan H3AsO4 digunakan sebagai agen oksidasi dalam analisis

volumetric.

c. Arsen digunakan dalam pembuatan perunggu dan kembang api.

4) Antimon

Antimon digunakan di teknologi semikonduktor untuk membuat detektor

inframerah, dioda dan peralatan Hall-effect.Ia dapat meningkatkan kekerasan dan

kekuatan timbal. Baterai, logam anti friksi, senjata ringan dan tracer

bullets (peluru penjejak), pembungkus kabel, dan produk-produk minor lainnya

menggunakan sebagian besar antimon yang diproduksi.Senyawa-senyawa yang

mengambil setengah lainnya adalah oksida, sulfida, natrium antimonat, dan

antimon tetraklorida. Mereka digunakan untuk membuat senyawa tahan api, cat

keramik, gelas dan pot.

5) Bismut

a. Bismut oxychloride digunakan dalam bidang kosmetik dan bismutsubnitrate

dan subcarbonate digunakan dalam bidang obat-obatan.

b. Magnet permanen yang kuat bisa dibuat dari campuran bismanol(MnBi)dan

diproduksi oleh US Naval Surface Weapons Center.

44

http://wanibesak.wordpress.com/

c. Bismut digunakan dalam produksi besi lunak

d. Bismut sedang dikembangkan sebagai katalis dalam pembuatanacrilic fiber

e. Bismut telah digunakan dalam peyolderan, bismut rendah racunterutamauntuk

penyolderan dalam pemrosesan peralatan makanan.

f. Sebagai bahan lapisan kaca keramik.

7.4 Senyawa Logam Golongan VA

1) Nitrogen

a. Amonia NH3

Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini didapati

berupa gas dengan bau tajam yang khas (mp -77.7 oC dan bp -33.4 oC). Ammonia

adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan. Administrasi Keselamatan

dan Kesehatan Pekerjaan Amerika Serikat memberikan batas 15 menit bagi

kontak dengan ammonia dalam gas berkonsentrasi 35 ppm volum, atau 8 jam

untuk 25 ppm volum. Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat

menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian. Sekalipun amonia di AS

diatur sebagai gas tak mudah terbakar, amonia masih digolongkan sebagai bahan

beracun jika terhirup. Amonia umumnya bersifat basa (pKb=4.75), namun dapat

juga bertindak sebagai asam yang amat lemah (pKa=9.25). NH3 merupakan

molekul polar, berbentuk trigonal piramidal dengan tiga atom hydrogen

menempati dasar piramid dan memiliki sepasang elektron bebas pada puncaknya

(atom N), menyebabkan senyawa ini mudah terkondensasi (suhu kondensasi -

33oC) menjadi cairan yang dapat digunakan sebagai pelarut. Dalam banyak hal,

ammonia cair merupakan pelarut yang mirip dengan air dan mampu melarutkan

berbagai macam garam. Selain itu, ammonia mempunyai sifat yang unik dalam

hal melarutkan logam-logam alkali dan alkali tanah, yakni menghasilkan larutan

yang mengandung elektron tersolvasi. Gas ammonia sangat larut dalam air,

karena baik NH3 maupun H2O adalah molekul-molekul polar. Ammonia dapat

bereaksi dengan air yang akan membentuk ammonium hidroksida (NH4OH).

NH3 + H2O NH4+ + OH-

45

NH3 dan NH4OH keduanya bereaksi dengan asam membentuk garam ammonium.

NH3 bereaksi dengan oksigen membentuk warna nyala kuning muda, reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut :

4NH3 + 3O2 2N2 + 3H2O

Senyawa nitrogen salah satunya adalah ammonia (NH3) yang terdapat di atmosfir

dalam jumlah yang sangat sedikit, terutama sebagai produk peruraian bahan yang

mengandung nitrogen dari hewan dan tumbuhan. Ammonia dapat juga dibuat dari

hidrolisis kalsium sianamide(CaNCN). Kalsium sianamide (CaNCN) biasanya

digunakan sebagai pupuk dan reaksi ini terjadi secara lambat di dalam tanah.

b. Garam amonium

Garam Kristal stabil dari ion NH4+ berbentuk tetrahedral dengan sudut 109º28′ ini

kebanyakan larut dalam air. Amonia dan amonium hidroksida bereaksi baik

dengan asam, membentuk garam ammonium. Amonium biasanya bersifat sedikit

asam jika mereka telah berikatan dengan asam kuat seperti HCl, HNO3, dan

H2SO4. Garam ammonium terurai cukup cepat dengan adanya proses pemanasan.

NH4Cl NH3 + HCl

(NH4)2SO4 NH3 + H2SO4

NH4Cl Pada suatu waktu dapat diperoleh dengan memanaskan kotoran unta:

amonium klorida mudah oleh sublimasi, itu didapatkan sebagai produk sampingan

dari proses Solvay. NH4Cl ini yang digunakan dalam baterai kering jenis

Leclanché. Hal ini juga digunakan sebagai fluks ketika logam tinning atau solder,

karena oksida logam banyak bereaksi dengan amonium klorida, membentuk

klorida volatile, sehingga meninggalkan permukaan logam yang bersih.

c. Hidrazin

Hidrazin, N2H4, dapat dianggap sebagai turunan dari ammonia dengan

penggantian satu atom hidrogen oleh gugus NH2 dan memiliki bau yang hampir

mirip dengan ammonia. Hidrazin murni terbakar secara cepat dengan udara.

46

N2H4(l) + O2(g ) N2(g) + 2H2O

Turunan metil (MeNHNH2 dan Me2NHNH2) dicampurkan dengan N2O4 dapat

digunakan sebagai bahan bakar roket. N2H4 adalah basa lemah dan akan bereaksi

dengan asam, membentuk 2 macam garam. Garam yang terbentuk berbentuk

padatan Kristal putih dan sifatnya dapat larut didalam air.

N2H4 + HX N2H5+ + X-

N2H4 + 2HX N2H62+ + 2X-

Ketika dilarutkan kedalam air (larutan netral atau basa ) Hidrazin atau garamnya

merupakan agen pereduksi yang kuat. Mereka digunakan dalam produksi cermin

perak dan tembaga serta pembentukan endapan logam platina. Hidrazin juga

mereduksi I2 dan O2.

N2H4 + 2I2 4HI + N2

N2H4 + 2O2 2H2O2 + N2

d. Hidroksilamin

Hidroksilamin berbentuk Kristal yang tidak berwarna memiliki titik didih 33ºC.

hidroksilamin adalah basa yang yang lebih lemah daripada ammonia dan

hydrazine. Garam yang terbentuk adalah ion hidroksilammonium.

NH2OH + HCl [NH3OH]+Cl-

2) Fosfor

Diamonium fosfat ((NH4)2HPO4)

kalsium fosfat dihidrogen (Ca(H2PO4)2).

Trinatrium fosfat (Na3PO4),

Fluor-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaF

Karbonato-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaCO3

Hidroksi-apatit 3 Ca3(PO4)2.Ca(OH)2

Oksi-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaO

Trikalsium-fosfat Ca3(PO4)2

Dikalsium-fosfat CaHPO4

Monokalsium-fosfat Ca(H2PO4)2

47

3) Arsen

Asam arsenat (H3AsO4)

Asam arsenit (H3AsO3)

Arsen trioksida (As2O3)

Arsin (Arsen Trihidrida AsH3)

Kadmium arsenida (Cd3As2)

Galium arsenida (GaAs)

Timbal biarsenat (PbHAsO4)

4) Antimon

a. Hidrida Antimon

Antimon membentuk stibin SbH3 yang diperoleh dari:

Mg3Sb2 + 6 HCl 3 MgCl2 + 2SbH3

Hidrida ini bersifat basa dan tidak membentuk garam yang analog dengan

ammonium dan posfonium, dan jika diuraikan dengan panas:

2SbH3 2Sb + 3H2

Hidrida ini bersifat reduktor yang kuat, mereduksi larutan garam perak

beramoniak menjadi logam perak:

SbH3+ 3 Ag+ Ag3Sb + 3H+

b. Antimion trioksidaAntimon trioksida disediakan dengan cara memanaskan antimony atau sulfidanya

dalam udara:

4Sb + 3O2 SbO6

c. Antimon pentoksidaAntimon pentoksida terbentuk dari reaksi antara antimon dengan asam nitrat

pekat:

4Sb + 2HNO3 10 H2O + Sb4O10 + 2 NO2

d. Trihalida

48

Antimon Trifluorida diperoleh dari penyulingan antara antimony dengan raksa

(II) fluoridea:

3HgF2 + 2Sb 2SbF3 + 3Hg

Pentahalida

Diperoleh dari gas klor yang dialirkan di antimony triklorida:

SbCl3 + Cl2 SbCl5

5) Bismut

Trihidrida Bismutin (BiH3)

Oksida bismut Bismut trioksida (Bi2O3)

Bismut hidroksida Bi(OH)3

Pentahalida Bismut pentafluorida (BiF5)

BAB III

KESIMPULAN

1) Logam alkali yang banyak di kulit bumi adalah natrium dan kalium, sedangkan

litium, rubidium, dan cesium jauh lebih kecil. Fransium (Fr) sebagai unsur ke

enam golongan alkali tidak stabil (radioaktif) dengan waktu paro 21 menit,

sehingga sulit dipelajar. Diperkirakan hanya sekitar 30 g fransium di kulit bumi.

Karena kereaktifannya, unsur alkali tidak ditemukan dalam keadaan bebas di

alam, tetapi sebagai ion positif (L+) dalam senyawa ion. Kebanyakan senyawanya

larut dalam air sehingga logam ini banyak terdapat di air laut.

2) Unsur golongan IIA berisi berilium, magnesium, kalsium, stronsium, barium, dan

radium. Unsur ini disebut logam alkali tanah karena oksidasinya bersifat basa

(alkalis) dan senyawanya banyak terdapat di kerak bumi. Berilium terdapat dalam

mineral yang disebut beril. Kadang-kadang mineral ini ditemukan berupa kristal

murni yang besar, dan bila digosok akan menjadi mutiara berwarna biru laut.

Magnesium ditemukan dalam air laut (sebagai Mg2+) dan berbagai mineral,

49

seperti dolomit dan kalnalit. Kalsium terdapat dalam air laut dan dalam berbagai

mineral dengan bermacam komposisi, contohnya gypsum, batu kapur, dan

dolomite. Magnesium dan kalsium juga terdapat dalam organisme. Stronsium dan

barium sering ditemukan sebagai SrSO4 dan BaSO4. Radium bersifat radioaktif

dan ditemukan bersamaan dengan mineral uranium karena merupakan hasil

peluruhan U-238.

3) Unsur – unsur golongan IIIA dalam system periodic terletak pada group 13.

Unsur-unsur golongan IIIA terdiri dari 6 unsur yaitu boron (B), aluminium(Al),

Galium(Ga), Indium(In), talium(TI), dan ununtrium(Uut). Golongan IIIA

merupakan unsure logam kecuali unsur boron yang merupakan unsur

metalloid(mempunya sifat diantara logam dan nonlogam).

4) Unsur-unsur golongan IVA terdiri dari enam unsure yaitu karbon (C), silicon

(Si), Germanium (Ge), timah (Sn), timbal (Tb), dan ununquadium (Uuq). Unsur

golongan IVA terdiri dari unsure nonlogam (karbon), unsure metalloid (silicon

dan germanium), dan unsure logam (timah, timbal, dan ununquadium).

5) Unsur golongan VA terdiri dari enaam unsur, yaitu nitrogen(N), fosfor(P),

arsenic(As), antimon(Sb), bismuth(Bi), dan ununpentium(Uup).

6) Unsur-unsur golongan transisi dalam sistem periodik terletak pada golongan B.

Dalam pembahasan ini, kita hanya membatasi untuk logam krom, tembaga, seng

dan besi. Karena unsur-unsur logam tersebut banyak sekali kelimpahannya di

alam, dan produk-produknya dalam kehidupan sehari-hari.

50

DAFTAR PUSTAKA

Anshory, I.1995. Mudah Memahami Kimia. Bandung : Amico

Sunarya, Yayan. 2000. Kimia Dasar Prinsip-prinsip Kimia Terkini Jilid I. Bandung : Angkasa.

Mujtaba, Mirza. (2009, 05 desember). Unsur Golongan VA. Diperoleh 12 Maret 2013, dari http://blog.ub.ac.id/mustanginkimia/2011/12/05/golongan-v-a/

Pettruci. Ralph.H.1999. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern.Edisi ke-4,Jilid III. Erlangga. Jakarta.

51

http://blog.ub.ac.id/mustanginkimia/2011/12/05/golongan-v-a/

MAKALAH KIMIA UNSUR

Documents

Transcript of MAKALAH KIMIA UNSUR