GOLONGAN ALKALI
1. Keberadaan Di Alam.
Unsur Kelimpahannya di Alam
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Dalam Spodumen LiAl (SiO3)
Dalam garam batu (NaCl), Sendawa Chili (NaNO3), Kriolit (NaAlF6), Boraks
(Na2B4O7).IOH2O), Albit (Na2NO.Al2O3.3SiO2), di kulit bumi tersebar
sebagai natron (Na2CO3.IOH2O)
Di kulit bumi sebagai mineral silvit (KCl), Karnalit (KCl.MgCl.6H2O),
Sendawa ( KNO), Feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2)
Dalam Lepidolit
Dalam Polusit (Cs4Al4Si9O26.H2O), Mineral Fosfat trivilit
Sangat sedikit karena bersifat radioaktif, terbentuk dari peluruhan aktinium
Senyawa-senyawa mengandung alkali yang ditemukan di alam dapat dilihat
pada tabel berikut :
2. Sifat fisika (sifat fisis).
Dari sifat fisis logam alkali yang tercantum pada tabel 2.1, dapat kita temukan
adanya keteraturan titik leleh, titik didih, dan hantar listrik dan panas dari unsur
lithium dan fransium.
a. Titik Leleh.
Dari lithium ke fransium, titik lelehnya semakin menurun. Hal ini
disebabkan titik leleh ditentukan oleh jenis ikatan dan kekuatan ikatan logam
yang dimiliki unsur alkali. Semakin kuat ikatan logamnya, semakin tinggi titik
lelehnya. Ini berarti dari lithium ke fransium ikatan logamnya semakin lemah.
b. Titik Didih.
Dari lithium ke fransium, titik didihnya semakin menurun yang dapat
dijelaskan seperti pembahasan di atas.
c. Daya Hantar Listrik Dan Panas.
Dari lithium ke fransium, daya hantar listrik dan panas semakain menurun,
kecuali pada logam natrium dan kalium yang semakin bertambah karena
electron valensi ada atom Na dan K mudah bergerak bebas.
Sifat fisis Li Na K Rb Cs Fr
Kerapatan (Kg/m3)
Titik leleh ( oC)
Titik didih (oC)
Daya hantar listrik (M-1 cm-1)
Daya hantar panas (W/cmK)
530
181
1342
0.108
0.847
970
98
883
0.210
1.41
860
63
760
0.139
1.02
1530
39
686
0.078
0.582
1880
29
686
0.078
0.582
-
27
677
0.030
0.150
3. Sifat kimia.
Bila ditinjau konfigurasi electron unsur alkali, terdapat hanya satu electron
valensi pada subkulit S. ketika bereaksi, atom unsur alkali cenderung melepaskan
satu electron saja. Oleh karena itu, unsur alkali tergolong logam yang sangat reaktif.
Unsur alkali dapat bereaksi dengan air. Di dalam air, logam Kalium bereaksi
hebat. Sehingga menimbulkan letupan sangat keras dan nyala api berwarna ungu
muda. Logam natrium juga bereaksi hebat dengan air dan menimbulkan letupan api
berwarna kuning. Logam lithium juga bereaksi dengan air, tetapi tidak sereaktif
logam kalium dan natrium.
Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
2Li (s)+2H2O(l) 2LiOH(aq)+H2(g)
2Na(s)+22H2O(l) 2HaOH(aq)+H2(g)
2K(s)+2H2O(l) 2KOH(aq)+H2(g)
Berdasarkan reaksinya dengan air tersebut, dapat disimpulkan bahwa logam K
lebih reaktif dibanding logam Li. Hal itu menunjukkan bahwa reaksifitas logam
alkali dari Li ke Fr semakin bertambah. Dikarenakan semakin bertambahnya jari-jari
atom dari Li ke Fr yang menyebabkan daya tarik menarik antara inti atom dengan
electron valensi semakin lemah sehingga semakin mudah melepas electron valensi
tersebut.
4. Proses pembuatan
Tingkat oksidasi logam alkali dalam senyawanya selalu +1. oleh karena itu,
semua reaksi pembuatan logam alkali dari senyawanya tergolong raksi reduksi.
a. Lithium.
Logam lithium dibuat dengan elektrolisis campuran lelehan licl dan kcl cair
penambahan kcl cair berfungsi untuk menurunkan titik leleh LiCl.
reaksi pada sel elektrolisis katode
Katode : Li+(l)+e Li
Anode : 2Cl- Cl2+2e
b. Natrium.
Logam natrium dibuat dengan elektrolisis campuran NaCl dan NaF cair.
Raksi yang terjadi
Katode : Na++e Na
Anode : 2Cl Cl2+2e
c. Kalium.
Logam natrium dibuat dengan elektrolisis campuran KCl dan Ca+Cl2 cair.
Reaksi yang terjadi
Katode : K++l K
Anode : 2Cl- Cl2+Ze
Dapat juga dengan cara reduksi lelehan KCl dengan logam Na pada suhu 850 oC.
KCl + Na K+NaCl
Reaksi reduksi-reduksi di atas merupakan reaksi kesemtimbangan.
d. Rubidium Dan Sesium.
Logam Rb dan Cs dibuat dengan cara mereduksi lelehan halide garamnya
dengan logam Na.
RbCl+Na NaCl+Rb
CsCl+Na NaCl+Cs
5. Kegunaan.
Kebanyakan logam alkali digunakan dalam bentuk senyawa. Penggunaan dalam
bentuk logamnya memerlukan kondisi tertentu.
a. litium (Li).
Logam Li yang tidak terlalu reaktif digunakan dalam baterai untuk
kalkulator, jam, kamera, dan alat pacu jantung.
Paduan logam Li dengan magnalium digunakan pada komponen pesawat
terbang, karena paduan logam ini sangat ringan tetapi kuat.
b. Natrium (Na).
Digunakan sebagai bahan pendingin pada reactor nuklir. Lelehan natrium
mengambil panas yang dihasilkan reaksi fisis dan panas tersebut ditafsirkan oleh
natrium cair ke bagian luar reactor untuk menguapkan air. Uap yang timbul
dipakai untuk menjalankan generator listrik. Disunakan juga pada lampu
penerangan di jalan raya.
c. Kalium (K).
Untuk membuat kalium super oksida, KO2 yang digunakan dalam masker
gas. Di dalam tubuh, kalium bersama natrium dipergunakanoleh sel-sel saraf
untuk mengirim sinyal-sinyal litrik. Digunakan pula untuk mengukur gelombang
otak.
d. Rubidium (Rb).
Digunakan pada filament sel foto listrik (mengubah E.cahaya E listrik).
e. Sesium (Cs).
Digunakan sebagai katode pada lampu-lampu elektronik. Jika terkena
cahaya, menyebabkan timbulnya arus litrik.
GOLONGAN ALKALI TANAH.
1. Keberadaan Di Alam.
Logam alkali tanah adalah nama unsur-unsur yang terletak pada golongan IIA
pada sistem periodik unsur, yaitu berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca),
strontium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra).
Logam-logam yang terletak pada golongan IIA ini dinamakan alkali tanah
karena pada umumnya ditemukan dalam tanah berupa mineral batuan
2. Sifat Fisika.
Dari atas ke bawah dalam system periodic, jari-jari atom secara periodik
meningkat. Penambahan tersebut menyebabkan penurunan energi pengionan dan
keelektronegatifan. Titik leleh dan titik didihnya cenderung menurun dari berilium
ke barium. Sifat fisis unsur alkali tanah dapat dilihat pada tabel.
Sifat fisis Br Mg Ca Sr Ba Ra
Kerapatan (Kg/m3)
Titik leleh ( oC)
Titik didih (oC)
1848
1287
2469
1738
650
1090
1550
842
1484
2630
777
1382
3510
727
1870
5000
700
1737
3. Sifat Kimia.
Logam alkali tanah bereaksi baik dengan air kecuali dengan loga magnesium
yang hanya bereaksi dengan air panas, dan berilium tidak bereaksi. Logam alkali
tanah juga beraksi dengan udara membentuk oksida dan nitrida.
Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat membantuk garam dan gas
hydrogen. Reaksinya semakin hebat dari berilium ke barium.
4. Proses Pembuatan.
Diantara logam alkali tanah, yang paling banyak diproduksi adalah magnesium.
Magnesium diolah dari air laut melalui proses Downs sebagai berikut.
Mula-mula air laut dicampur dengan CaO sehingga magnesium diendapkan
sebagai Mg(OH)2. kemudian endapan disaring dan direaksikan dengan larutan HCL
pekat, sehingga diperoleh lautan MgCl2. Selanjutnya larutan diuapkan sehingga
diperoleh kristal MgCl2. kristal dicairkan lalu dielektrolisis.
MgCl2 Mg+Cl2
Berilium diperoleh dengan cara mereduksi garam halidnya dengan magnesium,
kalsium, strontium dan barium hx dapat dibuat dalam jumlah yang sedikit dan
diperoleh melalui reduksi halidnya dengan logam natrium.
5. Kegunaan .
a. Berilium.
Berilium merupakan logam yang ringan dan keras. oleh karena itu, paduan
tembaga dengan berilium digunakan untuk pegas dan klip berilium mempunyai
penampang lintang dengan daya absorpsi yang kecil terhadap radiasi sehingga
digunakan pada industri tenaga nuklir. berilium transparan terhadap sinar X
sehingga digunakan dalam tabung sinar X.
b. Magnesium.
Logam magnesium digunakan untuk membuat magnalium (paduan logam
magnesium-aluminium) yang bersifat kuat, ringan, dan tahan korosi.
Paduan logam ini cocok untuk membuat komponen pesawat terbang. Juga
dibuat untuk kembang api dan blitz.
Senyawa magnesium: MgO untuk batu keras tahan api.
Mg (OH)2 sebagai obat magg
MgSO4.7H2O sebagai obat pencahar
c. Kalsium.
CaO (kapur tohor) fluks pada industri baja untuk mengikat pengatur
membentuk terak, juga mengeringkan zat
Ca(OH)2 (kapur mati) menetralkan asam pada berbagai proses industri.
CaSO4.2H2O (gips) membentuk gips baker (sebagai pembalut bagi
penderita patah tulang serta membuat cetakan gigi).
d. Strontium.
Digunakan untuk membuat kembang api yang menghasilkan warna merah
terang.
GOLONGAN HALOGEN
1. Keberadaan di alam.
Di alam, halogen ditemukan dalam bentuk senyawaanya karena bersifat sangat
reaktif. Unsur halogen terbanyak
Unsur Terdapatnya Di Alam
Flourin
Klorin
Bromin
Lodin
Astatin
Dalam senyawa flourspar (CaF2), kriolit (Na3AlF6), dan Flouroapatit (Ca5
(PO4)3F)
Dalam senyawa NaCl, KCl, MgCl, dan CaCl2 yang terkandung dalam air laut
dengan kadar terbanyak NaCl (2.8% massa air laut).
Dalam senayawa bromida yang ditemukan pada air laut dan mineral.
Dalam senyawa Natrium lodat (NalO3) ditemukan dalam jumlah berlimpah di
Chili dan USA.
Dalam kerak bumi sangat sedikit
2. Sifat fisika.
Di alam, unsur-unsur halogen ditemukan dalam bentuk molekul diatomiks.
Kemampuan fisik unsur halogen.
Unsur Kenampakan fisik
Flourin
Klorin
Bromin
Lodin
Astatin
Gas berwarna kuning pucat.
Gas berwarna kuning kehijauan
Cair berwarna orange kecokelatan
Padat berwarna abu-abu kehitaman, uap berwarna violet
Bersifat radioaktif, sangat tidak stabil
Dalam jumlah kecil terkandung dalam uranit
Kerapatan.
Kenaikan nilai kerapatan yang sangat drastic dari Cl ke Br terjadi karena adanya
perubahan fase gas (F, Cl) ke fase cair (Br). Membuktikan bahwa gaya London
mempengaruhi sifat fisis unsur tersebut.
Titik leleh.
Dipengaruhi oleh kekuatan gaya London. Semakin kuat gaya London yang
terjadi antar molekul-molekul unsur halogen, maka semakin tinggi titik lelehny.
Titik didih.
Titik didih halogen bertambah dari F ke At.
3. Sifat kimia.
Unsur-unsur halogen kekurangan satu electron dibandingkan dengan unsur gas
mulia terdekatnya. Sehingga halogen cenderung melengkapi kekurangan electron
tersebut. Oleh karena itu, jiak unsur-unsur halogen bereaksi dengan logam, akan
membentuk ion halide bermuatan -1 (X-). Akan tetapi, jika bereaksi dengan unsur
non halogen atau beberapa logam dengan tingkat oksidasi tinggi akan membentuk
senyawa kovalen sederhana.
Tabel 3.10 sifat 3 kimia halogen pada pembentukan senyawa.
Sifat-sifat Flourin Klorin Bromin Lodin
Kalor
pembentukan standar NaX (Kj/mol)
Kalor atomisasi X2
(Kj/mol)
Energi ikatan X-X
(Kj/mol)
-573
79
158
-414
121
242
-361
112
193
-228
107
151
4. Proses pembuatan.
a. Di Laboratorium.
Halogen dibuat dengan cara mengoksidasi ion halide (X-), kecuali gas florin
(F2). Karena disamping bersifat racun, tidak ada oksidator yang mampu
mengoksidasi senyawa florida (F-).
b. Di Bidang Industri.
Pembuatan Flourin.
Flourin diperoleh melalui proses elektrolisis garam kalium hydrogen
flourida (KHF2) dilarutkan dalam HF cair, ditambahkan LiF 3% untuk
menurunkan suhu sampai 100oC. Elektrolisis dilaksanakan dalam wajah baj
dengan katode baja dan anode karbon. Campuran tersebut tidak boleh
mengandung air karena F2yang terbentukakan menoksidasinya.
KHF2 –> K+ + HF2-
HF2 –> H+ + 2F-
Katode : 2H+ + 2e- –> H2
Anode : 2F- –> F2 + 2e-
Pembuatan Klorin.
Proses downs yaitu elektrolisis leburan NaCl (NaCl cair). Sebelum
dicairkan, NaCl dicampurkan dahulu dengan sedikit NaF agar titik lebur
turun dari 800oC menjadi 600oC.
Katode : Na+ 2e- –> Na
Anode : 2Cl- –> Cl2 + 2e-
Untuk mencegah kontak (reaksi) antara logam Na dan Cl2 yang
tebentuk, digunakan diafragma lapisdan besi tipis.
Proses gibbs, yaitu elektrolisis larutan NaCl.
Katode : 2H2O + 2e- –> 2OH- + H2
Anode : 2Cl- –> Cl2 + 2e-
Proses deacon
Reaksi :4HCl + O2 –> 2H2O
Berlangsung pada suhu ± 430oC dan tekanan 200 atm. Hasil reaksinya
teercampur ± 44% N2.
Pembuatan Bromin
Air laut mengandung ion bromida (Br-) dengan kadar 8 x 10-4.dalam 1
liter air laut dapat diperoleh 3 kilogram bromin (Br2). Campuran udara dan
gas Cl2 dialirkan melalui air laut. Cl2 akan mengoksidasi Br- menjadi Br.
Udara mendesak Br2 untuk keluar dari larutan.
Cl2 + 2Br- –> 2Cl- + Br2
Pembuatan Lodin.
Di alam, senyawa lodin terdapat dalam NaIO3, yang tecampur dengan
NaNO3, untuk memisahkan NaIO3 dilakukan kristalisasi sehingga NaIO3
tertinggal dalam larutan. Kemudian ditambahkan reduktor natrium
hidrosulfit, NaIO3 sehingga terjadi reaksi berikut
2NaIO3 + 5NaHSO3 –> 3NaHSO4 + 2Na2SO4 + H2O + I2
Endapan I2 yang terbentuk disaring dan dimurnikan dengan sublimasi.
5. Kegunaan halogen.
a. Fluorin
1. Asam flourida digunakan untuk mengukir (mengetsa) gelas.
2. Reaksi : CaSiO3 + 8HF –> H2SiF6 + CaF2 + 3H2O
3. Natrium heksafluoroksilikat ( Na2SiF6 ) digunakan untuk bahan campuran
pasta gigi.
4. Natrium fluorida ( NaF ) untuk mengawetkan kayu.
5. Belerang hexafluorida ( SF6 ) sebagai insulator.
6. Kriolit ( Na3AlF6 ) sebagai bahan pelarut dalam pengolahan bahan
aluminium.
7. Freon-12 ( CF2Cl2 ) sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC.
8. Teflon digunakan sebagai pada peralatan mesin.
b. Klorin
1. Asam klorida ( HCl ) digunakan pada industri logam. Untuk mengekstrasi
logam tersebut.
2. Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur.
3. Kalium klorida ( KCl ) sebagai pupuk tanaman.
4. Amoniumklorida ( NH4Cl ) sebagai bahan pengisi batu baterai.
5. Natrium hipoklorit ( NaClO ) digunakan sebagai pengelontang ( breaching
agent ) untuk kain dan kertas.ClO? + zat pewarna ? Cl- + zat tak berwarna
6. CaOCl2/( Ca2+ )( Cl- )( ClO- ) sebagai serbuk pengelontang atau kapur klor.
7. Kalsium hipoklorit ([Ca( OCl2 )2 ] sebagai zat disenfekton pada air ledeng.
8. Kalium klorat (KCl) bahan pembuat mercon dan korek api.
9. Seng klorida (ZnCl2) sebagai bahan pematri (solder).
c. Bromin
1. Natrium bromide (NaBr)sebagai obat penenang saraf
2. Perak bromide(AgBr)disuspensikan dalam gelatin untuk film fotografi
3. Metil bromide(CH3Br)zat pemadam kebakaran
4. Etilen dibromida(C2H4Br2)ditambahkan pada bensin untuk mengubah Pb
menjadi PbBr2.
d. Lodin
1. Sebagai obat antiseptic
2. Mengidentifikasi amilum
3. Kalium Iodat(KIO3)ditambahkan pada garam dapur
4. Iodoform(CHI3)merupakan zat organic
5. Perak Iodida(AgI)digunakan dalam film fotografi.
GOLONGAN GAS MULIA.
1. Keberadaan di alam.
Sumber utama gas mulia, kecuali radon dan udara. Komposisi unsur-unsur gas
mulia di udara dapat dilihat dari tabel.
Unsur Lambang Persentase (volume)
Nitrogen
Oksigen
Argon*
Karbon dioksida
Neon*
Helium*
Metana
Kripton*
Hidrogen
Nitrogen oksida
Xenon*
N2
O2
Ar
CO2
Ne
He
CH4
Kr
H2
NO2
Xe
78.084
20.948
0.934
0.0314
0.00182
0.00052
0.0002
0.00011
0.0005
0.0005
0.000008
Tabel 1.1 unsur-unsur gas mulia (*) di udara kering.
2. Sifat Fisika.
Berdasarkan data fisis gas mulia, terlihat juga adanya keteraturan pada nilai
kerapatan, titik leleh, dan titik didih dari unsur He hingga Rn. Gas mulia merupakan
molekul monoatomik. Oleh karena itu, sifat gas mulia inert, maka gaya antar
molekul yang terjadi antara atom-atom unsur gas mulia berupa gaya London (gaya
disperse).
a. Kerapatan.
Kerapatan gas mulia dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom, dan
kekuatan gaya London.
Kerapatan bertambah dari He ke Rn karena bertambahnya massa atom,
berkurangnya jari-jari danbertambahnya kekuatan London.
b. Titik Leleh.
Titik leleh dipengaruhi oleh jenis dan kekuatan ikatan.
Titik leleh bertambah dari He ke Rn. Hal ini dikarenakan kekuatan gaya
London semakin bertambah.
c. Titik Didih.
Titik didih bertambah dari HE ke Rn karena pertambahan kekuatan gaya
London.
3. Sifat Kimia.
Selama bertahun-tahun unsur-unsur grup VIIA disebut sebagai gas inert (tak
bereaksi), sebab masing-masing nampaknya sama sekali tak reaktif secara kimia.
Dunia kimia terguncang dan tergetar ketika pada tahun 1962 ahli kimia Canada Neil
Bartlett membuat sebuah senyawaan stabil yang dianggap mempunyai rumus XePtF6.
Ahli riset lainnya menunjukkan bahwa xenon dapat bereaksi langsung dengan
folurin untuk membentuk senyawaan-senyawaan biner sederhana. Seperti XeF2,
XeF4, dan XeF6 istilah lamban (inert) tidak lagi sesuai. Kebanyakan ahli kimia
mulai menyebut keluarga itu gas mulia. Sama seperti unsur-unsur yang tak reaktif
dan yang secara kimia bersifat menyendiri seperti emas dan platinum disebut logam
mulia. Radon bereaksi spontan dengan flour pada suhu kamar, sementara xenon
memerlukan pemanasan atau permulaan reaksi secara fotokimia. Krypton bereaksi
denga flour hanya bila keduanya dikenakan penyinaran/pelepasan muatan listrik.
4. Kegunaan.
a. Helium.
Helium memiliki titik didih paling rendah yaitu -269 oC. oleh karena itu,
helium digunakan untuk pendingin koil logam pada alat scanner tubuh,
danpendingin bagi penelitian bersuhu rendah. Helium juga digunakan
sebagai pelarut gas yang digunakan para penyelam karena kelarutan helium
dalam darah para penyelam jauh lebih kecil dibandingkan gas nitrogen.
Helium dengan gas nitrogen digunakan sebagai pengisi bola lampu pijar
karena campuran ini tidak bereaksi denga filament tungsten. Helium juga
digunakan sebagai pengisi balon udara karena bersifat inert.
b. Neon.
Gas neon jika dimasukkan ke dalam tabung bertekanan rendah yang diberi
tegangan listrik dan memancarkan cahaya merah. Tabung ini banyak
digunakan sebagai lampu reklame. Neon cair digunakan sebagai cairan
pendingin pada reactor nuklir, meskipun suhu yang dihasilkan tidak
serendah helium cair.
c. Argon.
Gas argon digunakan sebagai pengisi bola lampu listrik. Sebab argon juga
tidak bereaksi dengan wolfram yang pijar. Gas argon juga dimanfaatkan
untuk menciptakanlingkunga/atmosfer inert terutama pada pembuatan kristal
silicon dan germanium yang ultra murni dalamperalatan semikonduktor.
d. Krypton.
Oleh karena krypton menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi, maka
digunakan dalam laser untuk merawat retina di belakang mata. Dalam
system pengukuran, spectrum atom krypton digunakan ntuk menetapkan
ukuran panjang “satu meter” yang didefinisikan sebagai 1.650.763,73 kali
panjang gelombang garis ungu-merah pada spectrum atom krypton.
e. Xenon.
Xenon digunakan untuk menghasilkan cahaya terang pada lampu blitz (flash
gun). Karen amempunyai sifat anestensi (pemati rasa), gas xenon juga
digunakan untuk membius pasien pada proses pembedahan.
f. Radon.
Radon merupakan gas mulia yang bersifat radioaktif. Sehingga sinar yang
dipancarkannya dapat digunakan dalam terapi penyakit kanker.
Unsur-unsur golongan VII A dalam sistem periodik tergolong unsur-unsur
blok p karena terakhir pada atom unsur ini mengisi subkulit p. Unsur-unsur ini
terdiri dari flourin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I).
Unsur Periode Tiga di Alam dan Pengolahannya
1. Keberadaan Di Alam
Unsur Keberadaannya di Alam
Natirum Merupakan unsur peringkat kelima sesudah oksigen pada kulit
bumi. Di alam terdapat sebagai ion Na+ dalam endapan garam, dan
dakam air laut misalnya NaCl.
Magnesium Merupakan unsur peringkat kedelapan sesudah oksigen pada kulit
bumi. Di alam terdapat sebagai ion Mg+ dalam endapan garam,
dan dalam air laut terutama sebagai karbonat MgCO3 yang sukar larut.
Alumunium Merupakan unsur peringkat ketiga sesudah oksigen pada kulit
bumi. Di alam terdapat sebagai mineral bauksit Al2O3.xH2O dan
krolit Na3AIF6
Silikon Merupakan unsur peringkat kedua sesudah oksigen pada kulit
bumi. Di alam terdapat sebagai pasir kuarsa, SiO2, albit,
NaAISi3O8, anortit, Ca(AISiO4)2, muskavit, KAI2(AISi3O10)(OH)2
Fosforus Merupakan unsur peringkat kedua belas sesudah oksigen pada
kulit bumi. Di alam terdapat sebagai fluoroapatit, Ca5(PO4)3F,
fosforusit, Ca3(PO4)2, hidroksi apatit, Ca5(PO4)3(OH).
Sulfur Merupakan unsur peringkat keempat belas sesudah oksigen pada
kulit bumi. Di alam terdapat sebagai kawah vulkanik (keadaan
bebas), sebagai sulfat dan sulfida, gelena, PbS, pirit, FeS23, zinc
blende, ZnA
Klorin Merupakan unsur peringkat keenambelas sesudah oksigen pada
kulit bumi. Di alam terdapat sebagai ion Cl- dalam air laut.
Argon Hanya terdapat dalam jumlah kecil di udara sebagai unsur bebas
2. Cara Pembuatan
Pada subpokok bahasan ini hanya akan dibahas empat unsur, yaitu alumunium,
silikon, fosforus, dan sulfur
a. Alumunium
Dalam industri, aluminium diperoleh dengan cara elektrolisis aluminium
oksida cair. Aluminium oksida diperoleh dari bausit, yaitu aluminium oksida
hidrat yang mengandung pengotor, misalnya besi (III) oksida dan silikon (IV)
oksida, melalui langkah-langkah sebagai berikut :
a. Bauksit yng masih kotor direaksikan dengan lrutan NaOH pekat. Al2O3
dan SiO2 larut, tetapi Fe2O3 dan kotoran lain yang tidak larut disaring dengan
alat filtrasi.
Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(1) 2NaAl(OH)4(aq)
b. Setelah disaring, filtraynya diecerkan dengan air, dan direaksikan dengan
gas CO2 untuk mengendapkan aluminium hidroksida
2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)
c. Selanjutnya produk disaring untuk memperoleh Al(OH)3. setelah itu
dipanaskan agar diperoleh Al2O3.
2Al(OH)3(s) Al2O3(s) + 3H2O(g)
d. Al2O3 dilarutkan dlam lelehan kriolit (Na3AlF6). Campuran ini kemudian
dimasukkan ke dalm sel elektrolisis, yang terdiri dari anode dan katode
karbon. Al2O3 dalam lelehan kriolit, akan terurai menjadi Al3+ dan ion O2-.
Reaksi elektrolis yang terjadi :
Katode : 4Al3+(l) + 12e 4Al(l)
Anode : 6O 2- (l) 3O 2 (g) + 12e
Sel : 4Al3+(l) + 6O2-(l)
4Al(l) + 3O2(g)
2Al2O3(l)
4Al(l) + 3O2(g)
Lelehan aluminium yang terbentuk pada katode membentuk lapisan di dasar
sel dan secara berkala dikeluarkan dari sel. Oleh karena proses ini
berlangsung pada suhu tinggi (850oC), maka elektrode karbon dapat habis
bereaksi dengan oksigen yang dibebaskan. Untuk itu, secara periodik
elektrode karbon perlu diganti.
b. Silikon
Dalam industri, silikon diperoleh dengan cara memanaskan pasir kuarsa
(SiO2) dengan kokas (C) pada suhu sekitar 3000oC dalam tanur listrik. Reaktan
ditambahkan dari atas tanur.
SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g)
Lelehan Si yang dihasilkan akan membentuk padaran pada suhu 1410oC.
Silikon ini cukup murni jika digunakan pada pembuatan aliase dengan logam
lain. Namun, untuk beberapa penggunaan seperti transistor, chips komputer, dan
sel surya, diperlukan silikon ultra murni. Silikon yang diperoleh dari tanur listrik
harus diolah terlebuh dahulu, dengan cara memanaskannya dengan Cl2.
Si(S) + 2Cl2 (g) SiCl4(l)
Oleh karena SiCl4 merupakan zat cair yang mudah menguap, maka
pemurnian dilakukan dengan proses distilasi.
Selanjutnya, SiCl4 direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl4
dengan gas H2 melalui suatu tabung yang dipanaskan hingga diperoleh silikon
ultra murni.
SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g)
c. Fosforus
fosforus dikenal dalam dua bentuk aloptropi, yaitu fosforus putih (P4) dan
fosforus merah. Fosforus putih lebih bersifat racun dan lebih reaktif dari
fosforus merah.
Oleh karena dapat terbakar sendiri di udara, biasanya fosforus putih
disimpan dalam air. Fosforus putih tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam
pelarut organik, misalnya pelarut karbon disulfida.
Fosforus putih diperoleh dengan mereduksi fosforit, Ca3(PO4)2, dalam
batuan fosfat degan cara dipanaskan dengan kokas dan pasir silika, SiO2, pada
suhu 1400-1500oC sehingga terjadi reaksi sebagai berikut.
2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO(s) + 10C(s) 6CaSiO3(s) + 10CO(g) + P4 (g)
Bebatuan fosfat, kokas, dan pasir silika dimasukkan dari atas tungku,
kemudian campuran ini dipanaskan. Uap fosforus yang dihasilkan keluar,
kemuudian dilewatkan melalui presipitator elektostastis. Fungsi presipator
adalah untuk menangkap debu. Setelah itu, uap fosforus masuk ke menara air
dan disemprot dengan air pada suhu 70oC. Fosforus dalam bentuk cair yang
dihasilkan akan dikeluarkan lewat bagian bawah.
d. Belerang (Sulfur)
Di alam, dikenal dua bentuk aloptropi belerang padat, yaitu belerang rombik
dan belerang monoklin. Belerang yang biasa kita lihat berwarna kuning adalah
belerang rombik yang stabil di bawah suhu 95,5oC. Di atas suhu 95,5oC,
belerang rombik berubah menjadi belerang monoklin, yang selanjutnya mencair
pada suhu 113oC.
Belerang banyak terdapat dalam kulit bumi. Belerang yang ditemukan di
daerah vulkanik kemungkinan merupakan hasil reaksi antara gas SO2 dan H2S
yang terdapat dalam gas vulkanik.
8SO2(g) + 16H2O(l) + 3S8(s)
Deposit belerang (S) yang terdapat di bawah permukaan, ditambang dengan
suatu metode, yaitu proses Fransch.
Lubang dibor dan tiga pipa konsentris dimasukkan ke dalam lubang. Air
super panas (150oC) dimasukkan untuk melelehkan belerang. Adanya udara
bertekanan menyebabkan campuran udara, air, dan lelehan belerang dipaksa
naik ke permukaan melalui pipa.
Penggunaan utama dari belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat.
Dalam industri, asam sulfat diproduksi dengan dua proses kontak dan proses
bilik timbel.
3. Sifat Fisika Dan Kimia.
Sifat-sifat Na Mg Al Sl P S Cl Ar
1. Sifat Atomik
a. Jari-jari ionik (pm)
b. Jari-jari atom (pm)
c. Energi ionisasi
(Kj/mol)
d. Keelektronegatifan
e. Bilangan oksidasi
2. Sifat fisis
a. Kerapatan (Kg/m3)
b. Titik leleh (oC)
c. Titik didih (oC)
102
190
496
1.0
+1
970
98
883
72
160
738
1.2
+2
1740
649
1107
544
118
578
1.5
+3
2702
660
2519
26
111
789
1.8
+4
2330
1410
2355
17
102
1013
2.1
+6
1820
29
277
29
102
1000
2.5
+6
2070
27
444
80
99
1250
3.0
+7
3,214
-101
-35
-
98
1520
-
0
1,78
-189
-186
4. Kegunaan.
Belerang.
Penggunaan utama dari belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat.
Silikon.
Dapat membantu dalam penggunaan seperti transistor, chips komputer, dan sel surya.
PERIODE 4
1. Keberadaan Di Alam.
Unsur Keberadaan di alam
Skandium (Sc)
Titanium (Ti)
Vanadium (V)
Kromium (Cr)
Mangan (Mn)
Besi (Fe)
Kobalt (Co)
Nikel (Ni)
Tembaga (Cu)
Zink (Zn)
Skandium terutama terdapat pada mineral tortveitil (kira-kira 34%
massa Sc). Terdapat bersama mineral lainnya, seperti monazite dan
gadolinite.
Merupakan unsur peringkat ke-10 dalam kulit bumi (0.6% massa)
biasanya terdapat dalam bentuk mineral rutile (TiO2) atau ilmenite
(FeTiO3).
Tersebar luas di seluruh kulit bumi (0.02% massa) dengan sumber
utamanya mineral : vanadite (Pb(VO4)2), patronite (VS4), vanadinite
(Pb5(VO4)3Cl), dan carnotite (K2(UO2)VO4.3H2O.
Terdapat dalam mineral chromite (FeO.Cr2.O3)
Terdapat relatif cukup melimpah di kulit bumi (0.1% massa).
Terutama ditemukan sebagai batu kawi atau pirolusite (MnO2), dan
rodocrosite (MnCO3)
Merupakan logam berat yang paling melimpah dalam kulit bumi
(sekitar 4.7%). Ditemukan dalam mineral : hematite (Fe2O3),
magnetite (Fe3O4), limonite (Fe2O3.H2O), siderite (FeCO3), dan pyrite
(FeS2).
Relatif jarang, tetapi dapat ditemukan dalam mineral smaltite (CoAs2),
dan kobalt (CoAsS).
Merupakan unsur peringkat ke-24 dalam kulit bumi. Ditemukan
dalam mineral millerite (NiS) dan pentlandite (NiS – FeS).
Ditemukan dalam bentuk unsur bebas di sekitar kawah vulkanik dan
sebagai senyawa oksida, seperti cuprite (Cu2O), senyawa sulfida,
seperti calcosite (Cu2S) dan calcopirite (CuFeS2), dan senyawa
karbonat, seperti malachite (Cu2(OH)2CO3).
Ditemukan dalam mineral : zink blende/spalerite (ZnS), Zincite
(ZnO), dan smitsonite (ZnCO3).
Di alam, sebagian besar unsur transisi terdapat sebagai bijih. Oleh karena itu,
untuk memperoleh logam murni dari bijihnya diperlukan proses reduksi.
Untuk memperoleh logam murni, diperlikan tiga macam proses utama, yaitu
ekstraksi bijih logam, reduksi bijih logam menjadi logam, dan pemurnian mejadi
logam.
2. Cara Pembuatan.
Pembuatan Baja.
Campuran logam besi dan logam-logam tertentu seperti kromium, nikel,
vanadium, dan beberapa logam transisi lainnya disebut baja.
Proses yang harus dilakaukan pada pengubahan (konversi) besi gubal menjadi
baja adalah sebagai berikut.
1. Menurunkan kadar karbon dari 3 – 4% menjadi 0 – 1.5%.
2. menghilangkan pengotor seperti silikon dan fosforus.
3. menambahkan logam-logam campur seperti nikel dan kromium, sesuai jenis baja
yang diproduksi.
Mula-mula, proses konversi ini dilakukan dalam konverter Bessemer. Namun,
karena kualitas baja yang dihasilkan kuran gbisa dipertahankan, kemudian
digunakan tungku terbuka (open hearth furnace). Akan tetapi, masih ada
permasalahan, yaitu harga tungku yang mahal dan prosesnya yang berlangsung
lambat. Kini, proses konversi besi gubal menjadi baja dilakukan dalam tungku
oksigen (basic oxygen furnace).
Pada proses ini digunakan tanur yang dapat berputar secara mendatar dan tegak.
Tanur diisi langsung dengan leburan besi tuang dan kapur. Oksidasi karbon dan zat
pengotor lainnya dilangsungkan dengan meniupkan oksigen murni melalui pipa.
Gas oksigen menyusup ke dalam leburan besi dan mengoksidasi zat pengotor
dengan cepat. Kalor yang dibebaskan dapat mempertahankan suhu dalam tanur tetap
tinggi, sehingga baja dalam keadaan lebur dapat dituangkan ke dalam cetakan.
Sebanyak 300 ton besi tuang dapat diolah menjadi baja dalam waktu 40 menit.
Konversi besi gubal menjadi baja dengan cara ini banyak digunakan karena
prosesnya sangat cepat.
Daftar beberapa jenis baja berdasarkan sifatnya.
Jenis Unsur tambahan sifat
Baja mangan
Baja krom
Nikel
Stainless steel
11-14% Mn
12-18%Cr
25%Nl
18% Cr dan 8% Ni
Sangat keras
Tahan karat dan panas
Kuat dan tahan karat
Tahan karat
3. Sifat-Sifat Fisika Dan Kimia.
Unsur-unsur transisi menunjukkan persamaan secara mendatar dalam sifat fisis
dan kimia. Persamaan mendatar sifat unsur transisi ini kontras dengan perubahan
sifat secara bertahap unsur blok S dan blok P dalam satu periode, disebabkan
elektron terakhir dari unsur transisi mengisi orbital d yang terletak di sebelah dalam
yang kurang menetukan sifat kimia. Unsur-unsur transisi bersifat logam, karena
mudah melepaskan elektronnya untuk berubah menjadi ion positif atau kation.
Sifat unsur-unsur transisi ini didukung oleh sifat-sifat fisisnya. Logam transisi
memiliki titik leleh dan didih yang relatif tinggi dan bersifat keras. Karena logam
memiliki elektron valensi yang bebas bergerak atau mudah berpindah dari satu
orbital lainnya. Suatu ketika elektron valensi ini akan terdelokasiasi pada suatu
tempat dalam logam tersebut sebagai awan elektron yang bermuatan negatif. Antar
inti atom logam bermuatan positif dengan awan elektron bermuatan negatif terjadi
tarik-menarik yang kuat, sehingga terbentuk ikatan yang disebut ikatan logam.
Tabel 6.2 sifat-sifat sisis unsur transisi periode IV
Sifat Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Jari-jari atom (A)
Jari-jari ion M2+ (A)
Titik leleh ( oC)
Titik didih (oC)
Rapatan (gr cm-3)
Kekerasan (skalaMohs)
Energi ionisasi (Kj/mol)
Keelektronegatifan
Eored M2+ (aq)(volt)
Eored M3+ (aq)(volt)
1,44
-
1541
2831
3,0
-
631
1,3
-
-2,10
1,32
1,00
1660
3287
4,5
-
658
1,5
-
-1,20
1,22
0,93
1890
3380
6,0
-
650
1,6
-1,20
-0,86
1,18
0,87
1857
1672
7,2
9,0
652
1,6
0,91
-0,86
1,17
0,81
1244
1962
7,9
5,0
7,17
1,5
-1,91
-0,74
1,17
0,75
1535
2750
7,9
4,5
759
1,8
-0,44
-0,04
1,16
0,74
1495
2870
8,9
-
758
1,8
-0,28
-0,40
1,15
0,80
1453
2732
8,9
-
737
1,86
-0,25
-
1,17
0,87
1083
2567
8,9
3,0
745
1,9
+0,34
-
1,25
0,88
220
907
7,1
2,5
906
1,6
-0,76
-
Top Related