GOLONGAN ALKALI

1. Keberadaan Di Alam.

Unsur Kelimpahannya di Alam

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Dalam Spodumen LiAl (SiO3)

Dalam garam batu (NaCl), Sendawa Chili (NaNO3), Kriolit (NaAlF6), Boraks

(Na2B4O7).IOH2O), Albit (Na2NO.Al2O3.3SiO2), di kulit bumi tersebar

sebagai natron (Na2CO3.IOH2O)

Di kulit bumi sebagai mineral silvit (KCl), Karnalit (KCl.MgCl.6H2O),

Sendawa ( KNO), Feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2)

Dalam Lepidolit

Dalam Polusit (Cs4Al4Si9O26.H2O), Mineral Fosfat trivilit

Sangat sedikit karena bersifat radioaktif, terbentuk dari peluruhan aktinium

Senyawa-senyawa mengandung alkali yang ditemukan di alam dapat dilihat

pada tabel berikut :

2. Sifat fisika (sifat fisis).

Dari sifat fisis logam alkali yang tercantum pada tabel 2.1, dapat kita temukan

adanya keteraturan titik leleh, titik didih, dan hantar listrik dan panas dari unsur

lithium dan fransium.

a. Titik Leleh.

Dari lithium ke fransium, titik lelehnya semakin menurun. Hal ini

disebabkan titik leleh ditentukan oleh jenis ikatan dan kekuatan ikatan logam

yang dimiliki unsur alkali. Semakin kuat ikatan logamnya, semakin tinggi titik

lelehnya. Ini berarti dari lithium ke fransium ikatan logamnya semakin lemah.

b. Titik Didih.

Dari lithium ke fransium, titik didihnya semakin menurun yang dapat

dijelaskan seperti pembahasan di atas.

c. Daya Hantar Listrik Dan Panas.

Dari lithium ke fransium, daya hantar listrik dan panas semakain menurun,

kecuali pada logam natrium dan kalium yang semakin bertambah karena

electron valensi ada atom Na dan K mudah bergerak bebas.

Sifat fisis Li Na K Rb Cs Fr

Kerapatan (Kg/m3)

Titik leleh ( oC)

Titik didih (oC)

Daya hantar listrik (M-1 cm-1)

Daya hantar panas (W/cmK)

530

181

1342

0.108

0.847

970

98

883

0.210

1.41

860

63

760

0.139

1.02

1530

39

686

0.078

0.582

1880

29

686

0.078

0.582

-

27

677

0.030

0.150

3. Sifat kimia.

Bila ditinjau konfigurasi electron unsur alkali, terdapat hanya satu electron

valensi pada subkulit S. ketika bereaksi, atom unsur alkali cenderung melepaskan

satu electron saja. Oleh karena itu, unsur alkali tergolong logam yang sangat reaktif.

Unsur alkali dapat bereaksi dengan air. Di dalam air, logam Kalium bereaksi

hebat. Sehingga menimbulkan letupan sangat keras dan nyala api berwarna ungu

muda. Logam natrium juga bereaksi hebat dengan air dan menimbulkan letupan api

berwarna kuning. Logam lithium juga bereaksi dengan air, tetapi tidak sereaktif

logam kalium dan natrium.

Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2Li (s)+2H2O(l) 2LiOH(aq)+H2(g)

2Na(s)+22H2O(l) 2HaOH(aq)+H2(g)

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

Berdasarkan reaksinya dengan air tersebut, dapat disimpulkan bahwa logam K

lebih reaktif dibanding logam Li. Hal itu menunjukkan bahwa reaksifitas logam

alkali dari Li ke Fr semakin bertambah. Dikarenakan semakin bertambahnya jari-jari

atom dari Li ke Fr yang menyebabkan daya tarik menarik antara inti atom dengan

electron valensi semakin lemah sehingga semakin mudah melepas electron valensi

tersebut.

4. Proses pembuatan

Tingkat oksidasi logam alkali dalam senyawanya selalu +1. oleh karena itu,

semua reaksi pembuatan logam alkali dari senyawanya tergolong raksi reduksi.

a. Lithium.

Logam lithium dibuat dengan elektrolisis campuran lelehan licl dan kcl cair

penambahan kcl cair berfungsi untuk menurunkan titik leleh LiCl.

reaksi pada sel elektrolisis katode

Katode : Li+(l)+e Li

Anode : 2Cl- Cl2+2e

b. Natrium.

Logam natrium dibuat dengan elektrolisis campuran NaCl dan NaF cair.

Raksi yang terjadi

Katode : Na++e Na

Anode : 2Cl Cl2+2e

c. Kalium.

Logam natrium dibuat dengan elektrolisis campuran KCl dan Ca+Cl2 cair.

Reaksi yang terjadi

Katode : K++l K

Anode : 2Cl- Cl2+Ze

Dapat juga dengan cara reduksi lelehan KCl dengan logam Na pada suhu 850 oC.

KCl + Na K+NaCl

Reaksi reduksi-reduksi di atas merupakan reaksi kesemtimbangan.

d. Rubidium Dan Sesium.

Logam Rb dan Cs dibuat dengan cara mereduksi lelehan halide garamnya

dengan logam Na.

RbCl+Na NaCl+Rb

CsCl+Na NaCl+Cs

5. Kegunaan.

Kebanyakan logam alkali digunakan dalam bentuk senyawa. Penggunaan dalam

bentuk logamnya memerlukan kondisi tertentu.

a. litium (Li).

Logam Li yang tidak terlalu reaktif digunakan dalam baterai untuk

kalkulator, jam, kamera, dan alat pacu jantung.

Paduan logam Li dengan magnalium digunakan pada komponen pesawat

terbang, karena paduan logam ini sangat ringan tetapi kuat.

b. Natrium (Na).

Digunakan sebagai bahan pendingin pada reactor nuklir. Lelehan natrium

mengambil panas yang dihasilkan reaksi fisis dan panas tersebut ditafsirkan oleh

natrium cair ke bagian luar reactor untuk menguapkan air. Uap yang timbul

dipakai untuk menjalankan generator listrik. Disunakan juga pada lampu

penerangan di jalan raya.

c. Kalium (K).

Untuk membuat kalium super oksida, KO2 yang digunakan dalam masker

gas. Di dalam tubuh, kalium bersama natrium dipergunakanoleh sel-sel saraf

untuk mengirim sinyal-sinyal litrik. Digunakan pula untuk mengukur gelombang

otak.

d. Rubidium (Rb).

Digunakan pada filament sel foto listrik (mengubah E.cahaya E listrik).

e. Sesium (Cs).

Digunakan sebagai katode pada lampu-lampu elektronik. Jika terkena

cahaya, menyebabkan timbulnya arus litrik.

GOLONGAN ALKALI TANAH.

1. Keberadaan Di Alam.

Logam alkali tanah adalah nama unsur-unsur yang terletak pada golongan IIA

pada sistem periodik unsur, yaitu berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca),

strontium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra).

Logam-logam yang terletak pada golongan IIA ini dinamakan alkali tanah

karena pada umumnya ditemukan dalam tanah berupa mineral batuan

2. Sifat Fisika.

Dari atas ke bawah dalam system periodic, jari-jari atom secara periodik

meningkat. Penambahan tersebut menyebabkan penurunan energi pengionan dan

keelektronegatifan. Titik leleh dan titik didihnya cenderung menurun dari berilium

ke barium. Sifat fisis unsur alkali tanah dapat dilihat pada tabel.

Sifat fisis Br Mg Ca Sr Ba Ra

Kerapatan (Kg/m3)

Titik leleh ( oC)

Titik didih (oC)

1848

1287

2469

1738

650

1090

1550

842

1484

2630

777

1382

3510

727

1870

5000

700

1737

3. Sifat Kimia.

Logam alkali tanah bereaksi baik dengan air kecuali dengan loga magnesium

yang hanya bereaksi dengan air panas, dan berilium tidak bereaksi. Logam alkali

tanah juga beraksi dengan udara membentuk oksida dan nitrida.

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat membantuk garam dan gas

hydrogen. Reaksinya semakin hebat dari berilium ke barium.

4. Proses Pembuatan.

Diantara logam alkali tanah, yang paling banyak diproduksi adalah magnesium.

Magnesium diolah dari air laut melalui proses Downs sebagai berikut.

Mula-mula air laut dicampur dengan CaO sehingga magnesium diendapkan

sebagai Mg(OH)2. kemudian endapan disaring dan direaksikan dengan larutan HCL

pekat, sehingga diperoleh lautan MgCl2. Selanjutnya larutan diuapkan sehingga

diperoleh kristal MgCl2. kristal dicairkan lalu dielektrolisis.

MgCl2 Mg+Cl2

Berilium diperoleh dengan cara mereduksi garam halidnya dengan magnesium,

kalsium, strontium dan barium hx dapat dibuat dalam jumlah yang sedikit dan

diperoleh melalui reduksi halidnya dengan logam natrium.

5. Kegunaan .

a. Berilium.

Berilium merupakan logam yang ringan dan keras. oleh karena itu, paduan

tembaga dengan berilium digunakan untuk pegas dan klip berilium mempunyai

penampang lintang dengan daya absorpsi yang kecil terhadap radiasi sehingga

digunakan pada industri tenaga nuklir. berilium transparan terhadap sinar X

sehingga digunakan dalam tabung sinar X.

b. Magnesium.

Logam magnesium digunakan untuk membuat magnalium (paduan logam

magnesium-aluminium) yang bersifat kuat, ringan, dan tahan korosi.

Paduan logam ini cocok untuk membuat komponen pesawat terbang. Juga

dibuat untuk kembang api dan blitz.

Senyawa magnesium: MgO untuk batu keras tahan api.

Mg (OH)2 sebagai obat magg

MgSO4.7H2O sebagai obat pencahar

c. Kalsium.

CaO (kapur tohor) fluks pada industri baja untuk mengikat pengatur

membentuk terak, juga mengeringkan zat

Ca(OH)2 (kapur mati) menetralkan asam pada berbagai proses industri.

CaSO4.2H2O (gips) membentuk gips baker (sebagai pembalut bagi

penderita patah tulang serta membuat cetakan gigi).

d. Strontium.

Digunakan untuk membuat kembang api yang menghasilkan warna merah

terang.

GOLONGAN HALOGEN

1. Keberadaan di alam.

Di alam, halogen ditemukan dalam bentuk senyawaanya karena bersifat sangat

reaktif. Unsur halogen terbanyak

Unsur Terdapatnya Di Alam

Flourin

Klorin

Bromin

Lodin

Astatin

Dalam senyawa flourspar (CaF2), kriolit (Na3AlF6), dan Flouroapatit (Ca5

(PO4)3F)

Dalam senyawa NaCl, KCl, MgCl, dan CaCl2 yang terkandung dalam air laut

dengan kadar terbanyak NaCl (2.8% massa air laut).

Dalam senayawa bromida yang ditemukan pada air laut dan mineral.

Dalam senyawa Natrium lodat (NalO3) ditemukan dalam jumlah berlimpah di

Chili dan USA.

Dalam kerak bumi sangat sedikit

2. Sifat fisika.

Di alam, unsur-unsur halogen ditemukan dalam bentuk molekul diatomiks.

Kemampuan fisik unsur halogen.

Unsur Kenampakan fisik

Flourin

Klorin

Bromin

Lodin

Astatin

Gas berwarna kuning pucat.

Gas berwarna kuning kehijauan

Cair berwarna orange kecokelatan

Padat berwarna abu-abu kehitaman, uap berwarna violet

Bersifat radioaktif, sangat tidak stabil

Dalam jumlah kecil terkandung dalam uranit

Kerapatan.

Kenaikan nilai kerapatan yang sangat drastic dari Cl ke Br terjadi karena adanya

perubahan fase gas (F, Cl) ke fase cair (Br). Membuktikan bahwa gaya London

mempengaruhi sifat fisis unsur tersebut.

Titik leleh.

Dipengaruhi oleh kekuatan gaya London. Semakin kuat gaya London yang

terjadi antar molekul-molekul unsur halogen, maka semakin tinggi titik lelehny.

Titik didih.

Titik didih halogen bertambah dari F ke At.

3. Sifat kimia.

Unsur-unsur halogen kekurangan satu electron dibandingkan dengan unsur gas

mulia terdekatnya. Sehingga halogen cenderung melengkapi kekurangan electron

tersebut. Oleh karena itu, jiak unsur-unsur halogen bereaksi dengan logam, akan

membentuk ion halide bermuatan -1 (X-). Akan tetapi, jika bereaksi dengan unsur

non halogen atau beberapa logam dengan tingkat oksidasi tinggi akan membentuk

senyawa kovalen sederhana.

Tabel 3.10 sifat 3 kimia halogen pada pembentukan senyawa.

Sifat-sifat Flourin Klorin Bromin Lodin

Kalor

pembentukan standar NaX (Kj/mol)

Kalor atomisasi X2

(Kj/mol)

Energi ikatan X-X

(Kj/mol)

-573

79

158

-414

121

242

-361

112

193

-228

107

151

4. Proses pembuatan.

a. Di Laboratorium.

Halogen dibuat dengan cara mengoksidasi ion halide (X-), kecuali gas florin

(F2). Karena disamping bersifat racun, tidak ada oksidator yang mampu

mengoksidasi senyawa florida (F-).

b. Di Bidang Industri.

Pembuatan Flourin.

Flourin diperoleh melalui proses elektrolisis garam kalium hydrogen

flourida (KHF2) dilarutkan dalam HF cair, ditambahkan LiF 3% untuk

menurunkan suhu sampai 100oC. Elektrolisis dilaksanakan dalam wajah baj

dengan katode baja dan anode karbon. Campuran tersebut tidak boleh

mengandung air karena F2yang terbentukakan menoksidasinya.

KHF2 –> K+ + HF2-

HF2 –> H+ + 2F-

Katode    : 2H+ + 2e- –> H2

Anode     : 2F- –> F2 + 2e-

Pembuatan Klorin.

Proses downs yaitu elektrolisis leburan NaCl (NaCl cair). Sebelum

dicairkan, NaCl dicampurkan dahulu dengan sedikit NaF agar titik lebur

turun dari 800oC menjadi 600oC.

Katode : Na+ 2e- –> Na

Anode  : 2Cl- –> Cl2 + 2e-

Untuk mencegah kontak (reaksi) antara logam Na dan Cl2 yang

tebentuk, digunakan diafragma lapisdan besi tipis.

Proses gibbs, yaitu elektrolisis larutan NaCl.

Katode : 2H2O + 2e- –> 2OH- + H2

Anode  : 2Cl- –> Cl2 + 2e-

Proses deacon

Reaksi  :4HCl + O2 –> 2H2O

Berlangsung pada suhu ± 430oC dan tekanan 200 atm. Hasil reaksinya

teercampur ± 44% N2.

Pembuatan Bromin

Air laut mengandung ion bromida (Br-) dengan kadar 8 x 10-4.dalam 1

liter air laut dapat diperoleh 3 kilogram bromin (Br2). Campuran udara dan

gas Cl2 dialirkan melalui air laut. Cl2 akan mengoksidasi Br- menjadi Br.

Udara mendesak Br2 untuk keluar dari larutan.

Cl2 + 2Br- –> 2Cl- + Br2

Pembuatan Lodin.

Di alam, senyawa lodin terdapat dalam NaIO3, yang tecampur dengan

NaNO3, untuk memisahkan NaIO3 dilakukan kristalisasi sehingga NaIO3

tertinggal dalam larutan. Kemudian ditambahkan reduktor natrium

hidrosulfit, NaIO3 sehingga terjadi reaksi berikut

2NaIO3 + 5NaHSO3 –> 3NaHSO4 + 2Na2SO4 + H2O + I2

Endapan I2 yang terbentuk disaring dan dimurnikan dengan sublimasi.

5. Kegunaan halogen.

a. Fluorin

1. Asam flourida digunakan untuk mengukir (mengetsa) gelas.

2. Reaksi : CaSiO3 + 8HF –> H2SiF6 + CaF2 + 3H2O

3. Natrium heksafluoroksilikat ( Na2SiF6 ) digunakan untuk bahan campuran

pasta gigi.

4. Natrium fluorida ( NaF ) untuk mengawetkan kayu.

5. Belerang hexafluorida ( SF6 ) sebagai insulator.

6. Kriolit ( Na3AlF6 ) sebagai bahan pelarut dalam pengolahan bahan

aluminium.

7. Freon-12 ( CF2Cl2 ) sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC.

8. Teflon digunakan sebagai pada peralatan mesin.

b. Klorin

1. Asam klorida ( HCl ) digunakan pada industri logam. Untuk mengekstrasi

logam tersebut.

2. Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur.

3. Kalium klorida ( KCl ) sebagai pupuk tanaman.

4. Amoniumklorida ( NH4Cl ) sebagai bahan pengisi batu baterai.

5. Natrium hipoklorit ( NaClO ) digunakan sebagai pengelontang ( breaching

agent ) untuk kain dan kertas.ClO? + zat pewarna ? Cl- + zat tak berwarna

6. CaOCl2/( Ca2+ )( Cl- )( ClO- ) sebagai serbuk pengelontang atau kapur klor.

7. Kalsium hipoklorit ([Ca( OCl2 )2 ] sebagai zat disenfekton pada air ledeng.

8. Kalium klorat (KCl) bahan pembuat mercon dan korek api.

9. Seng klorida (ZnCl2) sebagai bahan pematri (solder).

c. Bromin

1. Natrium bromide (NaBr)sebagai obat penenang saraf

2. Perak bromide(AgBr)disuspensikan dalam gelatin untuk film fotografi

3. Metil bromide(CH3Br)zat pemadam kebakaran

4. Etilen dibromida(C2H4Br2)ditambahkan pada bensin untuk mengubah Pb

menjadi PbBr2.

d. Lodin

1. Sebagai obat antiseptic

2. Mengidentifikasi amilum

3. Kalium Iodat(KIO3)ditambahkan pada garam dapur

4. Iodoform(CHI3)merupakan zat organic

5. Perak Iodida(AgI)digunakan dalam film fotografi.

GOLONGAN GAS MULIA.

1. Keberadaan di alam.

Sumber utama gas mulia, kecuali radon dan udara. Komposisi unsur-unsur gas

mulia di udara dapat dilihat dari tabel.

Unsur Lambang Persentase (volume)

Nitrogen

Oksigen

Argon*

Karbon dioksida

Neon*

Helium*

Metana

Kripton*

Hidrogen

Nitrogen oksida

Xenon*

N2

O2

Ar

CO2

Ne

He

CH4

Kr

H2

NO2

Xe

78.084

20.948

0.934

0.0314

0.00182

0.00052

0.0002

0.00011

0.0005

0.0005

0.000008

Tabel 1.1 unsur-unsur gas mulia (*) di udara kering.

2. Sifat Fisika.

Berdasarkan data fisis gas mulia, terlihat juga adanya keteraturan pada nilai

kerapatan, titik leleh, dan titik didih dari unsur He hingga Rn. Gas mulia merupakan

molekul monoatomik. Oleh karena itu, sifat gas mulia inert, maka gaya antar

molekul yang terjadi antara atom-atom unsur gas mulia berupa gaya London (gaya

disperse).

a. Kerapatan.

Kerapatan gas mulia dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom, dan

kekuatan gaya London.

Kerapatan bertambah dari He ke Rn karena bertambahnya massa atom,

berkurangnya jari-jari danbertambahnya kekuatan London.

b. Titik Leleh.

Titik leleh dipengaruhi oleh jenis dan kekuatan ikatan.

Titik leleh bertambah dari He ke Rn. Hal ini dikarenakan kekuatan gaya

London semakin bertambah.

c. Titik Didih.

Titik didih bertambah dari HE ke Rn karena pertambahan kekuatan gaya

London.

3. Sifat Kimia.

Selama bertahun-tahun unsur-unsur grup VIIA disebut sebagai gas inert (tak

bereaksi), sebab masing-masing nampaknya sama sekali tak reaktif secara kimia.

Dunia kimia terguncang dan tergetar ketika pada tahun 1962 ahli kimia Canada Neil

Bartlett membuat sebuah senyawaan stabil yang dianggap mempunyai rumus XePtF6.

Ahli riset lainnya menunjukkan bahwa xenon dapat bereaksi langsung dengan

folurin untuk membentuk senyawaan-senyawaan biner sederhana. Seperti XeF2,

XeF4, dan XeF6 istilah lamban (inert) tidak lagi sesuai. Kebanyakan ahli kimia

mulai menyebut keluarga itu gas mulia. Sama seperti unsur-unsur yang tak reaktif

dan yang secara kimia bersifat menyendiri seperti emas dan platinum disebut logam

mulia. Radon bereaksi spontan dengan flour pada suhu kamar, sementara xenon

memerlukan pemanasan atau permulaan reaksi secara fotokimia. Krypton bereaksi

denga flour hanya bila keduanya dikenakan penyinaran/pelepasan muatan listrik.

4. Kegunaan.

a. Helium.

Helium memiliki titik didih paling rendah yaitu -269 oC. oleh karena itu,

helium digunakan untuk pendingin koil logam pada alat scanner tubuh,

danpendingin bagi penelitian bersuhu rendah. Helium juga digunakan

sebagai pelarut gas yang digunakan para penyelam karena kelarutan helium

dalam darah para penyelam jauh lebih kecil dibandingkan gas nitrogen.

Helium dengan gas nitrogen digunakan sebagai pengisi bola lampu pijar

karena campuran ini tidak bereaksi denga filament tungsten. Helium juga

digunakan sebagai pengisi balon udara karena bersifat inert.

b. Neon.

Gas neon jika dimasukkan ke dalam tabung bertekanan rendah yang diberi

tegangan listrik dan memancarkan cahaya merah. Tabung ini banyak

digunakan sebagai lampu reklame. Neon cair digunakan sebagai cairan

pendingin pada reactor nuklir, meskipun suhu yang dihasilkan tidak

serendah helium cair.

c. Argon.

Gas argon digunakan sebagai pengisi bola lampu listrik. Sebab argon juga

tidak bereaksi dengan wolfram yang pijar. Gas argon juga dimanfaatkan

untuk menciptakanlingkunga/atmosfer inert terutama pada pembuatan kristal

silicon dan germanium yang ultra murni dalamperalatan semikonduktor.

d. Krypton.

Oleh karena krypton menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi, maka

digunakan dalam laser untuk merawat retina di belakang mata. Dalam

system pengukuran, spectrum atom krypton digunakan ntuk menetapkan

ukuran panjang “satu meter” yang didefinisikan sebagai 1.650.763,73 kali

panjang gelombang garis ungu-merah pada spectrum atom krypton.

e. Xenon.

Xenon digunakan untuk menghasilkan cahaya terang pada lampu blitz (flash

gun). Karen amempunyai sifat anestensi (pemati rasa), gas xenon juga

digunakan untuk membius pasien pada proses pembedahan.

f. Radon.

Radon merupakan gas mulia yang bersifat radioaktif. Sehingga sinar yang

dipancarkannya dapat digunakan dalam terapi penyakit kanker.

Unsur-unsur golongan VII A dalam sistem periodik tergolong unsur-unsur

blok p karena terakhir pada atom unsur ini mengisi subkulit p. Unsur-unsur ini

terdiri dari flourin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I).

Unsur Periode Tiga di Alam dan Pengolahannya

1. Keberadaan Di Alam

Unsur Keberadaannya di Alam

Natirum Merupakan unsur peringkat kelima sesudah oksigen pada kulit

bumi. Di alam terdapat sebagai ion Na+ dalam endapan garam, dan

dakam air laut misalnya NaCl.

Magnesium Merupakan unsur peringkat kedelapan sesudah oksigen pada kulit

bumi. Di alam terdapat sebagai ion Mg+ dalam endapan garam,

dan dalam air laut terutama sebagai karbonat MgCO3 yang sukar larut.

Alumunium Merupakan unsur peringkat ketiga sesudah oksigen pada kulit

bumi. Di alam terdapat sebagai mineral bauksit Al2O3.xH2O dan

krolit Na3AIF6

Silikon Merupakan unsur peringkat kedua sesudah oksigen pada kulit

bumi. Di alam terdapat sebagai pasir kuarsa, SiO2, albit,

NaAISi3O8, anortit, Ca(AISiO4)2, muskavit, KAI2(AISi3O10)(OH)2

Fosforus Merupakan unsur peringkat kedua belas sesudah oksigen pada

kulit bumi. Di alam terdapat sebagai fluoroapatit, Ca5(PO4)3F,

fosforusit, Ca3(PO4)2, hidroksi apatit, Ca5(PO4)3(OH).

Sulfur Merupakan unsur peringkat keempat belas sesudah oksigen pada

kulit bumi. Di alam terdapat sebagai kawah vulkanik (keadaan

bebas), sebagai sulfat dan sulfida, gelena, PbS, pirit, FeS23, zinc

blende, ZnA

Klorin Merupakan unsur peringkat keenambelas sesudah oksigen pada

kulit bumi. Di alam terdapat sebagai ion Cl- dalam air laut.

Argon Hanya terdapat dalam jumlah kecil di udara sebagai unsur bebas

2. Cara Pembuatan

Pada subpokok bahasan ini hanya akan dibahas empat unsur, yaitu alumunium,

silikon, fosforus, dan sulfur

a. Alumunium

Dalam industri, aluminium diperoleh dengan cara elektrolisis aluminium

oksida cair. Aluminium oksida diperoleh dari bausit, yaitu aluminium oksida

hidrat yang mengandung pengotor, misalnya besi (III) oksida dan silikon (IV)

oksida, melalui langkah-langkah sebagai berikut :

a. Bauksit yng masih kotor direaksikan dengan lrutan NaOH pekat. Al2O3

dan SiO2 larut, tetapi Fe2O3 dan kotoran lain yang tidak larut disaring dengan

alat filtrasi.

Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(1) 2NaAl(OH)4(aq)

b. Setelah disaring, filtraynya diecerkan dengan air, dan direaksikan dengan

gas CO2 untuk mengendapkan aluminium hidroksida

2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)

c. Selanjutnya produk disaring untuk memperoleh Al(OH)3. setelah itu

dipanaskan agar diperoleh Al2O3.

2Al(OH)3(s) Al2O3(s) + 3H2O(g)

d. Al2O3 dilarutkan dlam lelehan kriolit (Na3AlF6). Campuran ini kemudian

dimasukkan ke dalm sel elektrolisis, yang terdiri dari anode dan katode

karbon. Al2O3 dalam lelehan kriolit, akan terurai menjadi Al3+ dan ion O2-.

Reaksi elektrolis yang terjadi :

Katode : 4Al3+(l) + 12e 4Al(l)

Anode : 6O 2- (l) 3O 2 (g) + 12e

Sel : 4Al3+(l) + 6O2-(l)

4Al(l) + 3O2(g)

2Al2O3(l)

4Al(l) + 3O2(g)

Lelehan aluminium yang terbentuk pada katode membentuk lapisan di dasar

sel dan secara berkala dikeluarkan dari sel. Oleh karena proses ini

berlangsung pada suhu tinggi (850oC), maka elektrode karbon dapat habis

bereaksi dengan oksigen yang dibebaskan. Untuk itu, secara periodik

elektrode karbon perlu diganti.

b. Silikon

Dalam industri, silikon diperoleh dengan cara memanaskan pasir kuarsa

(SiO2) dengan kokas (C) pada suhu sekitar 3000oC dalam tanur listrik. Reaktan

ditambahkan dari atas tanur.

SiO2(s) + 2C(s) Si(l) + 2CO(g)

Lelehan Si yang dihasilkan akan membentuk padaran pada suhu 1410oC.

Silikon ini cukup murni jika digunakan pada pembuatan aliase dengan logam

lain. Namun, untuk beberapa penggunaan seperti transistor, chips komputer, dan

sel surya, diperlukan silikon ultra murni. Silikon yang diperoleh dari tanur listrik

harus diolah terlebuh dahulu, dengan cara memanaskannya dengan Cl2.

Si(S) + 2Cl2 (g) SiCl4(l)

Oleh karena SiCl4 merupakan zat cair yang mudah menguap, maka

pemurnian dilakukan dengan proses distilasi.

Selanjutnya, SiCl4 direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl4

dengan gas H2 melalui suatu tabung yang dipanaskan hingga diperoleh silikon

ultra murni.

SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g)

c. Fosforus

fosforus dikenal dalam dua bentuk aloptropi, yaitu fosforus putih (P4) dan

fosforus merah. Fosforus putih lebih bersifat racun dan lebih reaktif dari

fosforus merah.

Oleh karena dapat terbakar sendiri di udara, biasanya fosforus putih

disimpan dalam air. Fosforus putih tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam

pelarut organik, misalnya pelarut karbon disulfida.

Fosforus putih diperoleh dengan mereduksi fosforit, Ca3(PO4)2, dalam

batuan fosfat degan cara dipanaskan dengan kokas dan pasir silika, SiO2, pada

suhu 1400-1500oC sehingga terjadi reaksi sebagai berikut.

2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO(s) + 10C(s) 6CaSiO3(s) + 10CO(g) + P4 (g)

Bebatuan fosfat, kokas, dan pasir silika dimasukkan dari atas tungku,

kemudian campuran ini dipanaskan. Uap fosforus yang dihasilkan keluar,

kemuudian dilewatkan melalui presipitator elektostastis. Fungsi presipator

adalah untuk menangkap debu. Setelah itu, uap fosforus masuk ke menara air

dan disemprot dengan air pada suhu 70oC. Fosforus dalam bentuk cair yang

dihasilkan akan dikeluarkan lewat bagian bawah.

d. Belerang (Sulfur)

Di alam, dikenal dua bentuk aloptropi belerang padat, yaitu belerang rombik

dan belerang monoklin. Belerang yang biasa kita lihat berwarna kuning adalah

belerang rombik yang stabil di bawah suhu 95,5oC. Di atas suhu 95,5oC,

belerang rombik berubah menjadi belerang monoklin, yang selanjutnya mencair

pada suhu 113oC.

Belerang banyak terdapat dalam kulit bumi. Belerang yang ditemukan di

daerah vulkanik kemungkinan merupakan hasil reaksi antara gas SO2 dan H2S

yang terdapat dalam gas vulkanik.

8SO2(g) + 16H2O(l) + 3S8(s)

Deposit belerang (S) yang terdapat di bawah permukaan, ditambang dengan

suatu metode, yaitu proses Fransch.

Lubang dibor dan tiga pipa konsentris dimasukkan ke dalam lubang. Air

super panas (150oC) dimasukkan untuk melelehkan belerang. Adanya udara

bertekanan menyebabkan campuran udara, air, dan lelehan belerang dipaksa

naik ke permukaan melalui pipa.

Penggunaan utama dari belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat.

Dalam industri, asam sulfat diproduksi dengan dua proses kontak dan proses

bilik timbel.

3. Sifat Fisika Dan Kimia.

Sifat-sifat Na Mg Al Sl P S Cl Ar

1. Sifat Atomik

a. Jari-jari ionik (pm)

b. Jari-jari atom (pm)

c. Energi ionisasi

(Kj/mol)

d. Keelektronegatifan

e. Bilangan oksidasi

2. Sifat fisis

a. Kerapatan (Kg/m3)

b. Titik leleh (oC)

c. Titik didih (oC)

102

190

496

1.0

+1

970

98

883

72

160

738

1.2

+2

1740

649

1107

544

118

578

1.5

+3

2702

660

2519

26

111

789

1.8

+4

2330

1410

2355

17

102

1013

2.1

+6

1820

29

277

29

102

1000

2.5

+6

2070

27

444

80

99

1250

3.0

+7

3,214

-101

-35

-

98

1520

-

0

1,78

-189

-186

4. Kegunaan.

Belerang.

Penggunaan utama dari belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat.

Silikon.

Dapat membantu dalam penggunaan seperti transistor, chips komputer, dan sel surya.

PERIODE 4

1. Keberadaan Di Alam.

Unsur Keberadaan di alam

Skandium (Sc)

Titanium (Ti)

Vanadium (V)

Kromium (Cr)

Mangan (Mn)

Besi (Fe)

Kobalt (Co)

Nikel (Ni)

Tembaga (Cu)

Zink (Zn)

Skandium terutama terdapat pada mineral tortveitil (kira-kira 34%

massa Sc). Terdapat bersama mineral lainnya, seperti monazite dan

gadolinite.

Merupakan unsur peringkat ke-10 dalam kulit bumi (0.6% massa)

biasanya terdapat dalam bentuk mineral rutile (TiO2) atau ilmenite

(FeTiO3).

Tersebar luas di seluruh kulit bumi (0.02% massa) dengan sumber

utamanya mineral : vanadite (Pb(VO4)2), patronite (VS4), vanadinite

(Pb5(VO4)3Cl), dan carnotite (K2(UO2)VO4.3H2O.

Terdapat dalam mineral chromite (FeO.Cr2.O3)

Terdapat relatif cukup melimpah di kulit bumi (0.1% massa).

Terutama ditemukan sebagai batu kawi atau pirolusite (MnO2), dan

rodocrosite (MnCO3)

Merupakan logam berat yang paling melimpah dalam kulit bumi

(sekitar 4.7%). Ditemukan dalam mineral : hematite (Fe2O3),

magnetite (Fe3O4), limonite (Fe2O3.H2O), siderite (FeCO3), dan pyrite

(FeS2).

Relatif jarang, tetapi dapat ditemukan dalam mineral smaltite (CoAs2),

dan kobalt (CoAsS).

Merupakan unsur peringkat ke-24 dalam kulit bumi. Ditemukan

dalam mineral millerite (NiS) dan pentlandite (NiS – FeS).

Ditemukan dalam bentuk unsur bebas di sekitar kawah vulkanik dan

sebagai senyawa oksida, seperti cuprite (Cu2O), senyawa sulfida,

seperti calcosite (Cu2S) dan calcopirite (CuFeS2), dan senyawa

karbonat, seperti malachite (Cu2(OH)2CO3).

Ditemukan dalam mineral : zink blende/spalerite (ZnS), Zincite

(ZnO), dan smitsonite (ZnCO3).

Di alam, sebagian besar unsur transisi terdapat sebagai bijih. Oleh karena itu,

untuk memperoleh logam murni dari bijihnya diperlukan proses reduksi.

Untuk memperoleh logam murni, diperlikan tiga macam proses utama, yaitu

ekstraksi bijih logam, reduksi bijih logam menjadi logam, dan pemurnian mejadi

logam.

2. Cara Pembuatan.

Pembuatan Baja.

Campuran logam besi dan logam-logam tertentu seperti kromium, nikel,

vanadium, dan beberapa logam transisi lainnya disebut baja.

Proses yang harus dilakaukan pada pengubahan (konversi) besi gubal menjadi

baja adalah sebagai berikut.

1. Menurunkan kadar karbon dari 3 – 4% menjadi 0 – 1.5%.

2. menghilangkan pengotor seperti silikon dan fosforus.

3. menambahkan logam-logam campur seperti nikel dan kromium, sesuai jenis baja

yang diproduksi.

Mula-mula, proses konversi ini dilakukan dalam konverter Bessemer. Namun,

karena kualitas baja yang dihasilkan kuran gbisa dipertahankan, kemudian

digunakan tungku terbuka (open hearth furnace). Akan tetapi, masih ada

permasalahan, yaitu harga tungku yang mahal dan prosesnya yang berlangsung

lambat. Kini, proses konversi besi gubal menjadi baja dilakukan dalam tungku

oksigen (basic oxygen furnace).

Pada proses ini digunakan tanur yang dapat berputar secara mendatar dan tegak.

Tanur diisi langsung dengan leburan besi tuang dan kapur. Oksidasi karbon dan zat

pengotor lainnya dilangsungkan dengan meniupkan oksigen murni melalui pipa.

Gas oksigen menyusup ke dalam leburan besi dan mengoksidasi zat pengotor

dengan cepat. Kalor yang dibebaskan dapat mempertahankan suhu dalam tanur tetap

tinggi, sehingga baja dalam keadaan lebur dapat dituangkan ke dalam cetakan.

Sebanyak 300 ton besi tuang dapat diolah menjadi baja dalam waktu 40 menit.

Konversi besi gubal menjadi baja dengan cara ini banyak digunakan karena

prosesnya sangat cepat.

Daftar beberapa jenis baja berdasarkan sifatnya.

Jenis Unsur tambahan sifat

Baja mangan

Baja krom

Nikel

Stainless steel

11-14% Mn

12-18%Cr

25%Nl

18% Cr dan 8% Ni

Sangat keras

Tahan karat dan panas

Kuat dan tahan karat

Tahan karat

3. Sifat-Sifat Fisika Dan Kimia.

Unsur-unsur transisi menunjukkan persamaan secara mendatar dalam sifat fisis

dan kimia. Persamaan mendatar sifat unsur transisi ini kontras dengan perubahan

sifat secara bertahap unsur blok S dan blok P dalam satu periode, disebabkan

elektron terakhir dari unsur transisi mengisi orbital d yang terletak di sebelah dalam

yang kurang menetukan sifat kimia. Unsur-unsur transisi bersifat logam, karena

mudah melepaskan elektronnya untuk berubah menjadi ion positif atau kation.

Sifat unsur-unsur transisi ini didukung oleh sifat-sifat fisisnya. Logam transisi

memiliki titik leleh dan didih yang relatif tinggi dan bersifat keras. Karena logam

memiliki elektron valensi yang bebas bergerak atau mudah berpindah dari satu

orbital lainnya. Suatu ketika elektron valensi ini akan terdelokasiasi pada suatu

tempat dalam logam tersebut sebagai awan elektron yang bermuatan negatif. Antar

inti atom logam bermuatan positif dengan awan elektron bermuatan negatif terjadi

tarik-menarik yang kuat, sehingga terbentuk ikatan yang disebut ikatan logam.

Tabel 6.2 sifat-sifat sisis unsur transisi periode IV

Sifat Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Jari-jari atom (A)

Jari-jari ion M2+ (A)

Titik leleh ( oC)

Titik didih (oC)

Rapatan (gr cm-3)

Kekerasan (skalaMohs)

Energi ionisasi (Kj/mol)

Keelektronegatifan

Eored M2+ (aq)(volt)

Eored M3+ (aq)(volt)

1,44

-

1541

2831

3,0

-

631

1,3

-

-2,10

1,32

1,00

1660

3287

4,5

-

658

1,5

-

-1,20

1,22

0,93

1890

3380

6,0

-

650

1,6

-1,20

-0,86

1,18

0,87

1857

1672

7,2

9,0

652

1,6

0,91

-0,86

1,17

0,81

1244

1962

7,9

5,0

7,17

1,5

-1,91

-0,74

1,17

0,75

1535

2750

7,9

4,5

759

1,8

-0,44

-0,04

1,16

0,74

1495

2870

8,9

-

758

1,8

-0,28

-0,40

1,15

0,80

1453

2732

8,9

-

737

1,86

-0,25

-

1,17

0,87

1083

2567

8,9

3,0

745

1,9

+0,34

-

1,25

0,88

220

907

7,1

2,5

906

1,6

-0,76

-