Upload
eka-putra-ramandha
View
640
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
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
3.1 Kelimpahan Di Alam
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 Sifat Fisika Dan Kimia
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 Pembuatan Dan Kegunaan
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
4.1 Kelimpahan Di Alam
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 Sifat Fisika Dan Kimia
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 Pembuatan Dan Kegunaan
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
5.1 Kelimpahan Di Alam
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
6.1 Kelimpahan Di Alam
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 Sifat Fisika dan Kimia
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 Pembuatan dan Kegunaan
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
7.1 Kelimpahan Di Alam
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 Sifat Fisika dan Kimia
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 Atom : 30,973761 gr/mol
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 Atom : 74,9216 gr/mol
Massa Jenis : 5,727 g/L
Titik Lebur : 1090 K
Titik Didih : 887 K
Kalor peleburan : 24,44 kJ/mol
Kalor penguapan : 34,76 kJ/mol
4) Antimon
Massa Atom : 121,760 gr/mol
Massa Jenis : 6,53 gr/L
Titik Lebur : 903,78 K
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 Lebur : 544,7 K
Titik Didih : 1837 K
Kalor peleburan : 11,30 kJ/mol
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
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 Pembuatan dan Kegunaan
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
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