SUKIMAN BARCITIZEN: MAKALAH KIMIA UNSUR

MAKALAH

KIMIA UNSUR

Di susun oleh

CHEMISTRY II B

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.

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 25^oC) Energi ionisasi I (eV) Jari-jari atom (pm) Jari-jari ion (pm) Kalor hidrasi M (kj mol^-1) E^o(^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 :

1) Reaksi dengan air pada suhu 25 ^oC membentuk basa dan gas hydrogen yang mudah menguap.

2L_(s) + 2H₂O 2LOH_(aq) + H_2(g)

2) Reaksi dengan hydrogen membentuk hidrida, yaitu suatu senyawa ion yang hidrogennya memiliki bilangan oksidasi -1.

2L_(s) + H_2(g)2LH_(s)

3) Reaksi dengan oksigen membentuk oksida, peroksida, atau superoksida.

Alkali oksida : 4L_(s)+ O_2(g)2L₂O_(s)

Alkali peroksida : 2L_(s)+ O_2(g)L₂O_2(s)

Alkali superoksida : L_(s) + O_2(s)LO_2(s) dengan L = K, Rb, Cs.

4) Reaksi dengan halogen membentuk garam halida.

2L_(s)+ X_{2(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.

elektrolisis

2NaCl_(l) 2Na_(s) + Cl_2
(g)

2) Dalam jumlah kecil, alkali dapat dibuat di laboratorium dengan mereduksi ion alkali, contohnya membuat cesium dengan reaksi

Ca_(s) + 2CsCl_(s) CaCl_{2 (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) 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.

Na₂O_2
(s) + 2H₂O_(l) 2Na⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) + H₂O_{2 (aq)}

Logam kalium, rubidium, dan cesium dengan oksigen berlebih membentuk superoksida,

Rb_(s) + O_2
(g) RbO_{2 (g)}

Dalam air, rubidium superoksida bereaksi

RbO_{2 (s)} + 2H₂O_(l) 2Rb⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) + H₂O_2
(aq)

Kalium superoksida dapat bereaksi dengan CO₂ dan menghasilkan O₂.

4KO_{2 (s)} + 2CO_2
(g) 2K₂CO_{3 (s)} + 3O_2
(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

panas

2NaHCO_{3 (s)} Na₂CO_3
(s) + H₂O_(g) + CO_2
(g)

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 25^oC) Energi ionisasi (eV) Jari-jari atom (pm) Jari-jari ion (pm) Kalor hidrasi M²⁺ (kJ mol^-1) E^o(^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

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 (E^o) 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.

elektrolisis

BeCl_{2 (l)} Be_(l) + Cl_2
(g)

(NaCl)

2) Magnesium dapat dibuat dari mineral atau air laut. Mula-mula mineral dolomit diekstraksi dengan air panas, dan kemudian dipanaskan,

panas

MgCO_{3 (s)} CaO.MgO_(s) + 2CO_2
(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)}

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.

MgCl_{2 (l)} Mg_(l) + Cl_2
(g)

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

CaCO_{3 (s)} CaO_(s) + CO_2
(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.

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) + O_2
(g) 2LO_(s) (L = Mg, Ca, Sr, Br)

Atau penguraian garam karbonatnya.

LCO_{3 (s)} LO_(s) + CO_{2 (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.

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
Ti Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn	Rutile kromit pirolusit manganit hematit magnetit pirit siderit limonit kobaltit pentlandit garnerit kalkopirit kalkosite malachit seng blende smith sonite	TiO2 Cr2O3.FeO MnO2 Mn2O3.H2O Fe2O3 Fe3O4 FeS2 FeCO3 Fe2O3.H2O CoAsS FeNiS H2(NiMg)SiO4.2H2O CuFeS2 Cu2S Cu2(OH)2CO3 ZnS ZnCO3

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, MnO_2.

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
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

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) + O_2(g) CO_2(g)

CO_2(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:

Fe2O_3(s) + 3CO_(g) 2Fe_(s) + CO_2(g)

Fe3O_4(s) + 4CO_(g) 3Fe_(s) + 4CO_2(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.

ZnCO_3(s) ZnO_(s) + CO2(g)

2ZnS_(s)+ 3O2_(g) 2ZnO(s) + 2SO_2(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 (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 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 (2076⁰C)	933,47 K (660,32⁰C)	302,91 K (29,76⁰C)	429,75,47 K (156,60⁰C)	577 K (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

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

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) + 3H_{2 (g)}

2Al _(s) + 6HCl _(aq) → 2Al ³⁺ _(aq) + 6Cl^- _(aq) + 3H_{2 (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⁺

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) Boron

Sumber 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 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.

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.

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.

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.

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 M_xH_y

Diborane (6) : B₂H₆

Decaborane (14) : B₁₀H₁₄

Hexaborane (10) : B₆H₁₀

Pentaborane (9) : B₅H₉

Pentaborane (11) : B₅H₁₁

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

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

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

g. Senyawa thalium pada selenida : Tl₂Se

6. Logam Golongan IVA

6.1 Kelimpahan Di Alam

1) Karbon

Karbon 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 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 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

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 bangunana 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 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 (CO^2-₃), 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 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) + O_{2 (g)} → 2CO_{2 (g)} ∆H = -596 kj mol^-1

Gas CO dapat terjadi sebagai hasil samping pembakara senyawa organik dalam ruang kurang oksigen.

                       C₈H_18
(e)    +    6O_{2 (g)} → 8CO_2
(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 :

1000^oC

C_(s) + H₂O_(g) CO_(g) + H_2
(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.

CO_{2 (g)} + H₂O _(l) H₂CO_{3 (aq)}

Karbon dioksida terdapat di udara dan sangat penting bagi tumbuhan sebagai bahan fotosintesis.

cahaya

6CO_{2 (g)} + 6H₂O_(l) C₆H₁₂O_{6 (aq)} + 6O_2(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.

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 :

CaCO_{3 (s)} + 2HCl _(aq) CaCl_{2 (aq)} + H₂O_(l) + CO_{2 (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 :

NH_{3 (g)} + CH_4
(g) HCN _(g) + 3H_2
(g)

d. Karbon disulfida, Karbon disulfida (CS₂) adalah cairan yang mudah terbakar dan dapat dibuat dengan reaksi :

suhu

C + 2S CS₂

tinggi

senyawa CS₂ dapat dipakai sebagai pelarut dan bahan pembuat CCl₄, dengan reaksi :

CS₂ + 3Cl_{2 (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 :

panas

SiO_{2 (s)} + 3C _(l) SiC _(s) + 2CO

Kalsium karbida dibuat dengan reaksi :

CaO_(s) + 2C_(s) CaC_2
(s) + CO_(g)

2) Silikon

diperoleh 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 H₂SO₄pekat 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 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%.

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

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 (-196^oC) pada tekanan atmosfir dan membeku pada suhu 63K (-210^oC). 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 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 As₂O₃pada 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)₂CO_3.

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

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 senyaw utama dalam organisme.

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 (P_n), dan fosfor hitam (P_n).

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

4Sb + 6H₂O Sb₄O₆ + 6H₂

c. Bereaksi dengan asam

2Sb + 6H₂SO₄Sb₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

d. Bereaksi dengan Logam

2Sb + 3Mg²⁺Mg₃Sb₂

5) Bismut

a. Bereaksi dengan udara

4Bi + 3O₂2Bi₂O₃

b. Bereaksi dengan Air

2Bi + 3H₂O Bi₂O_{3 +}3H₂

c. Bereaksi dengan Asam

6Bi + 6H₂SO₄Bi2(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

₊_-

NH_{4 (aq)} + NO_2
(aq) N_{2 (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 produksi ke pusat distribusi yang keseluruhan panjangnya bisa mencapai 1.000 km.

2N_{2 (g)} + 3H_2
(g) 2NH_{3 (g)}

2) Fosfor

Fosfor putih dapat dibuat dengan mereaksikan garam fosfor, silikon oksida, dan karbon pada suhu 1300^oC dalam tungku listrik.

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ 6CaSiO₃ + P₄O_10
(g)

P₄O_10
(g) + 10C P_{4 (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) Animon

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 Sb2O₃oksida dan pada gilirannya dapat dikurangi dengan arang di hadapan natrium sulfat, untuk menjamin pencampuran,untuk membentuk antimony unsur.

2Sb₂O₃+3C+3CO₂→4Sb

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.

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.

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 -33^oC) 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^-

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.

N₂H_4(l) + O_{2(g )} N_2(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

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) Animon

a. Hidrida Antimon

Antimon membentuk stibin SbH₃yang 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 trioksida

Antimon trioksida disediakan dengan cara memanaskan antimony atau sulfidanya dalam udara:

4Sb + 3O₂ SbO₆

c. Antimon pentoksida

Antimon pentoksida terbentuk dari reaksi antara antimon dengan asam nitrat pekat:

4Sb + 2HNO₃ 10 H₂O + Sb₄O₁₀ + 2 NO₂

d. Trihalida

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, 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.

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.

SUKIMAN BARCITIZEN

BERANI BERKARYA

Jumat, 08 November 2013

MAKALAH KIMIA UNSUR

3 komentar: