A. LOGAM GOLONGAN ALKALI1. SIFAT-SIFAT

Terletak di gol IA pada SPU, di alam tidak dijumpai dalam keadaan bebas (sangat reaktif)

Na dan K banyak terdapat di alam sebagai senyawa, sedangkan yang lain hanya sedikit.

Energi ionisasi dan keelektronegatifannya kecil,

Makin besar nomor atom makin kecil energi kohesinya sehingga bersifat lunak, reduktor kuat, larut dalam larutan amonia.

Penyimpanan dalam minyak tanah / hidrokarbon yang inert (menghindari oksidasi O2).

2. PEMBUATAN ALKALI

Dengan mereduksi oksidanya, atau dengan mengelektrolisis leburan garamnya.

Natrium diperoleh dengan proses Down. Kalium diperoleh dengan mengalirkan uap natrium melalui leburan KCl.

3. PENGGUNAAN ALKALI

Aliasi Na / K : pendingin reaktor atom, aliasi Li / Pb : pembungkus kabel lunak, Aliasi Li / Al : penambah daya tahan korosi aluminium, Rb dan Cs membentuk aliasi dengan Na dan K : sel fotolistrik, dan Na : mereduksi TiCl4 menjadi logam Ti.

4. PERSENYAWAAN ALKALI

NaCl : bahan pengawet dan pembuatan senyawa yang lain.

NaOH (soda api) : pembuatan senyawa lain, bahan baku pembuatan sabun dan deterjen, dalam industri kertas, rayon dan serat.

Na2CO3 (soda) : dalam industri kaca, kertas, detergen, untuk proteksi logam dan menurunkan kesadahan air.

NaHCO3 (soda kue) : dalam pembuatan roti, menghilangkan bau tengik pada mentega, menghilangkan gom pada sutera, menghilangkan lilin dan lemak pada bulu wol, dan campuran bahan pemadam kebakaran.

B. LOGAM GOLONGAN ALKALI TANAH 1. SIFAT-SIFAT

Terletak di gol IIA dalam SPU, di alam banyak dijumpai dalam bentuk senyawa.

Bersifat sangat reaktif, namun < gol IA, reduktor kuat, nyala bunsen khas

Elektropositif, makin besar nomor atom makin berkurang energi ionisasinya, keelektro-negatifan kecil, struktur tidak sama dalam satu golongan, energi kohesi besar sehingga sifat lebih keras dan titik lelehnya lebih tinggi > gol IA.

Mudah bereaksi dengan O2 membentuk oksida, dengan air membentuk basa kecuali Be dan Mg akan membuat lapisan oksida yang melindungi terhadap reaksi selanjutnya, dengan asam encer membentuk garam dan membebaskan H2, Be bersifat amfoter, makin ke bawah hidroksidanya makin mudah larut, tetapi karbonat dan sulfatnya sebaliknya, kestabilan karbonat terhadap pemanasan makin bertambah.

2. PEMBUATAN ALKALI TANAH

Magnesium diperoleh dengan proses Down : (1) mengendapkan sebagai Mg(OH)2, (2) diubah jadi MgCl2 dan dikristalkan sebagai MgCl2.6H2O (3) leburan kristal dielektrolisis.

3. PENGGUNAAN ALKALI TANAH

Be : industri nuklir dan tabung sinar X, Mg : campuran pembuatan badan pesawat terbang dan mobil, pereaksi Grignard dan pereduksi, Ca : memperkeras timbal, dan senyawa alkali tanah banyak dipakai untuk campuran kembang api.

Senyawa yang penting CaO (kapur tohor / gamping) dan Ca(OH)2 : bahan baku industri, pengolahan air limbah dan air sadah, industri gula, dan pembuatan soda.

CaCO3 : pada industri kertas, makanan dan gula, campurannya dengan MgCO3 dan Mg(OH)2 sebagai basa penetral asam lambung (antasida).

CaSO4 (gips / batu tahu) : sebagai cetakan, pembalut tulang patah, pembuatan kapur tulis, bahan warna dalam industri cat.

MgSO4.7H2O (garam inggris) : obat pencahar.

C. UNSUR-UNSUR LOGAM PERIODA KETIGA1. PENGERTIAN

Terdiri dari 8 unsur, yaitu : Natrium (Na), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Silikon (Si), Phospor (P), Belerang / Sulfur (S), Klorin (Cl), dan Argon (Ar).

Unsur Na, Mg, Al : logam, Si : metaloid (semi logam), P, S, Cl, Ar : non logam.

2. SIFAT-SIFAT

Sifat Logam

@ Dari kiri ke kanan, sifat logam unsur perioda ketiga semakin berkurang, karena elek-tronegativitasnya semakin besar, sehingga semakin mudah membentuk ion negatif.

@ Titik leleh Na ke Si meningkat, pada P dan S menurun cukup drastik, karena adanya perbedaan struktur kristal padatan-padatan tersebut.

@ Si titik lelehnya tertinggi karena mampu membentuk struktur kovalen raksasa.

Sifat Reduktor dan Oksidator

@ Dari kiri ke kanan harga energi ionisasi (EI) semakin besar, semakin sukar melepas elektron, sifat reduktornya semakin berkurang, sifat oksidator semakin bertambah.

@ Na : reduktor terkuat, Cl : oksidator terkuat.

@ Unsur-unsur perioda ketiga memiliki lebih dari satu biloks.

Sifat Asam dan Basa

@ Unsur-unsur perioda ketiga bisa bertindak sebagai asam maupun basa.

@ Jika EI kecil unsur mudah melepas elektron, sehingga elektron memusat di sekililing atom O, menyebabkan atom O bersifat negatif. Sifat negatif O akan mengikat atom H yang bermuatan positif, sehingga terbentuklah ion OH-.

3. BEBERAPA UNSUR LOGAM PERIODA KETIGA DI ALAM

Aluminium (Al)

Sifat-sifat Aluminium

@ Banyak terdapat di alam sebagai mineral, misal bauksit (Al2O3.2H2O), kriolit (Na3AlF6), feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2), dan tanah liat (Al2Si2O7.2H2O).

@ Sifatnya yang ringan banyak dimanfaatkan untuk peralatan rumah tangga, kerangka pesawat terbang dan bangunan modern.

@ Berwarna putih mengkilat, daya hantar panas dan listrik yang baik, amfoter, tahan korosi (membentuk lapisan oksida, mencegah reaksi lebih lanjut), reduktor kuat.

Pembuatan Aluminium

@ Dibuat dari elektrolisis leburan Al2O3 dalam kriolit cair dengan elektroda C melalui 2 tahap : (1) pemurnian, diperoleh oksidanya, (2) Al2O3 dicampur kriolit (menurunkan titik lebur dan sebagai pelarut) lalu dilebur dan dielektrolisis (Proses Hall-Heroult).

Kegunaan Aluminium

@ Bahan konstruksi bangunan, kendaraan bermotor, kapal laut, pesawat terbang

@ Bahan peralatan dapur, seperti panci, sendok makan, dan sebagainya.

@ Wadah kemasan biskuit, rokok, kembang gula, dan sebagainya.

@ Tawas (KAl(SO4)2.12 H2O) untuk menjernihkan air.

b. Silikon (Si)

Sifat-sifat Silikon

@ Di alam terdapat dalam bentuk senyawa silikat, seperti SiO2 / pasir / kuarsa, tanah liat (Al2Si2O7.2H2O), juga pada asbes dan mika.

Pembuatan Silikon

@ Dibuat melalui reduksi SiO2 dengan C dalam tanur listrik, Si yang dihasilkan dimurnikan dengan menambahkan gas Cl2, Gas SiCl4 yang dihasilkan direduksi dengan gas H2 (suhu tinggi), dan menghasilkan Si murni.

Kegunaan Silikon

@ Logam Si : bahan baku mikroprosesor (mikrochip), kalkulator saku, dan baterai solar.

@ SiO2 digunakan untuk membuat kaca (gelas).

@ Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O) digunakan untuk membuat semen

@ Silikon karbida (SiC) digunakan sebagai bahan untuk gerinda pemotong

@ Natrium silikat (Na2SiO3) sebagai bahan pengisi pembuatan sabun atau deterjen.

c. Phospor (P)

Sifat-sifat Phospor

@ Di alam terdapat sebagai batuan fosforit (Ca3(PO4)2), fluoroapatit (CaF2.3Ca3(PO4)2).

@ non logam yang cukup reaktif, tidak ditemukan dalam keadaan bebas.

@ mempunyai beberapa allotrop, yaitu phospor putih dan phospor merah.

@ Perbedaan keduanya adalah :Phospor putih Phospor merah

· titik leburnya rendah (44oC) dan terbakar pada titik leburnya

· beracun

· bercahaya (fosforesensi)

· larut dalam CS2

· berbau ozon

· metastabil · titik leburnya 59oC, dan terbakar di atas suhu 300oC.

· tidak beracun

· tidak bercahaya

· tidak larut dalam CS2

· tidak berbau

· selalu stabil

Pembuatan Phospor

@ Diperoleh melalui proses Wohler, hasilnya disimpan dalam air (mudah terbakar).

Persenyawaan Phospor

@ Bereaksi dengan beberapa unsur membentuk senyawa : fosfida (Na3P dan Mg3P2).

@ Bereaksi dengan H2 membentuk fosfin (PH3). Fosfida terhidrolisis membentuk fosfin.

@ Senyawa yang penting : halida phospor, missal : PCl3 yang bereaksi dengan O2 membentuk phosporilklorida (POCl3) : bahan pemadam kebakaran.

@ Oksida P : P2O3 dan P2O5 dapat membentuk dimer P4O6 dan P4O10 : bahan baku pembuatan pupuk, zat aditif makanan, dan detergen.

@ H2PO4- dan HPO42- merupakan sistem buffer dalam darah.

Kegunaan Phospor

@ P merah tidak beracun, stabil : dalam pembuatan korek api dan kembang api.

d. Belerang / Sulfur (S)

Sifat-sifat Belerang

@ Di alam, sebagai unsur bebas maupun dalam senyawanya (sulfida dan sulfat).

@ Memiliki 2 allotrop, belerang rhombis (α), titik leleh 112,8oC dan belerang monoklin (β), titik leleh 119,25oC.

Pembuatan Belerang

@ Dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu :

(1) Cara Sisilia : S yang ada di permukaan tanah / batu dipanaskan hingga melebur dan terpisah dari batuan, lalu S dimurnikan dengan cara sublimasi.

(2) Cara Frasch : S yang ada di dalam tanah (di bumi) disemprot dengan hembusan air panas (± 1700C) melalui pipa bor di bawah permukaan tanah, sehingga menekan S cair ke atas. S yang dihasilkan kemurniannya 99,5%.

Persenyawaan Belerang

@ Senyawa terpenting S : H2SO4, sebagai bahan baku pembuatan senyawa sulfat, membuat pupuk superphospat, dan elektrolit pada aki kendaraan bermotor.

@ Asam sulfat dapat dibuat dengan 2 cara, yaitu :

(1) Proses Kontak : bahan dasarnya gas SO2, katalisator V2O5, suhu 400oC. Asam sulfat yang dihasilkan memiliki kadar 98%.

(2) Proses Bilik Timbal : bahan dasarnya gas SO2, katalisator uap nitroso (campuran NO dan NO2). H2SO4 yang dihasilkan memiliki kemurnian yang lebih rendah dari proses kontak yaitu 80%.

Kegunaan Asam Sulfat

@ Bahan baku pembuatan senyawa (NH4)2SO4 / pupuk ZA, MgSO4 (obat pencahar), ZnSO4 (obat emesis / pembuat muntah), Al2(SO4)3 / tawas, FeSO4.7H2O (bahan pembuat tinta), pupuk superphospat, elektrolit pada aki, dalam industri tekstil / bahan kulit / cat / obat-obatan.

D. UNSUR LOGAM TRANSISI PERIODE KEEMPAT 1. PENGERTIAN

Terdiri dari unsur-unsur Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu) dan Seng (Zn).

2. SIFAT-SIFAT

Sifat Umum

@ Logam padat dan dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik.

@ Membentuk senyawa yang pada umumnya berwarna, mempunyai beberapa biloks.

@ Pada umumnya dapat membentuk senyawa kompleks, bersifat paramagnetik.

@ Memiliki titik leleh > unsur golongan utama yang merupakan logam.

@ Unsur transisi dan senyawanya dapat bertindak sebagai katalis.

Sifat Logam

@ Memiliki banyak elektron tak berpasangan yang bebas bergerak pada kisi kristalnya sehingga dapat membentuk ikatan logam yang kuat. Akibatnya logamnya bersifat kekerasan dan kerapatan tinggi, titik leleh tinggi, dan penghantar listrik yang baik.

Sifat Kemagnetan

@ Pada umumnya memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga dapat diinduksi oleh medan magnet dan bersifat paramagnetik (dapat ditarik oleh magnet), seperti : Sc, Ti, V, Cr dan Mn.

@ Unsur yang memiliki elektron berpasangan (Zn dan Cu) bersifat diamagnetik (tidak tertarik oleh medan magnet). Unsur Fe, Co, Ni bersifat ferromagnetik, meski logam ini dijauhi medan magnet, tetapi induksi magnet logam ini tidak hilang.

Ion Berwarna

@ Warna disebabkan oleh tingkat energi elektron yang hampir sama. Elektron-elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak yang terlihat oleh mata.

Bilangan Oksidasi

@ Logam transisi pada umumnya memiliki > 1 biloks.Unsur

+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7

Sc - - * - - - -

Ti - ° ° * - - -

V ° ° ° * * - -

Cr - ° * - - * -

Mn - * ° * - ° *

Fe - * * ° - ° -

Co - * ° - - - -

Ni - * ° - - - -

Cu ° * - - - - -

Zn - * - - - - -

Keterangan : * : biloks yang stabil

° : biloks yang tidak stabil

Katalis

@ Logam dan senyawanya digunakan sebagai katalis, pada pembuatan ammonia : katalis Fe, pembuatan H2SO4 : katalis V2O5, reaksi organik : katalis logam Ni dan Pt

3. KEGUNAAN UNSUR-UNSUR PERIODA KEEMPAT

Skandium (Sc) : sebagai komponen pada lampu listrik yang berintensitas tinggi.

Titanium (Ti) : di alam terdapat sebagai TiO2 dan FeTiO3, sebagai paduan logam yang sangat keras dan tahan karat.

Vanadium (V) : di alam sebagai V2O5, katalis pada pembuatan H2SO4 (proses kontak), dengan Fe : baja vanadium yang keras, kuat, dan tahan karat (untuk per mobil).

Krom (Cr) : logam keras dan tahan karat, dihasilkan dari bijih ferokromit, FeO.Cr2O3, penyepuh (plating) pada peralatan logam (menahan korosi dan menambah keindahan), pigmen dan penyamak kulit. Nikrom : 15% Cr + 60% Ni + 25% Fe (alat pemanas).

Mangan (Mn) : di alam sebagai MnO2 / bercampur dengan oksida besi, digunakan dalam proses pembuatan baja karena dapat mengikat oksigen agar tidak terjadi gelembung-gelembung gas yang dapat menyebabkan baja keropos.

Besi (Fe) : di alam dalam bijih hematite, siderit, dan magnetit, logam yang murah, mudah berkarat (dicampur dibuat V / Mn : baja), besi cair (besi tuang) banyak mengandung C yang menjadi sangat keras jika dingin.

Kobalt (Co) dan Nikel (Ni) : paduan logam (alloy), misal : alnico (campuran Al, Ni, dan Co) yang memiliki sifat kemagnetan kuat. Ni : sebagai bahan campuran stainless steel, Co : sebagai bahan sintesis vitamin B-12.

Tembaga (Cu) : di alam dalam senyawa kalkopirit (CuFeS2), kalkosit (Cu2S), dan malasit (Cu2(OH)2CO3), ditemukan bersama Au dan Ag. Cu : kabel listrik dan peralatan rumah tangga. Cu : paduan logam, seperti kuningan (+ Zn), perunggu (+ Zn, Mn, Sn), monel (+ Ni, Fe).

Seng (Zn) : di alam sebagai zinsit (ZnO), sfalerit / zink blende (ZnS), pembuatan atap (tidak mudah berkarat), batu baterai, campuran kuningan, melapisi logam besi agar tidak berkarat, pigmen lithopone (putih) pada pembuatan cat, alat elektronik (menghamburkan sinar X) : pada tabung televisi, oscilloscope, dan fluoroscope sinar X.

EMAS

Termasuk logam transisi golongan IB.

Merupakan reduktor terkuat (dalam deret Volta terletak paling kanan)

Sebagai mineral yang dapat di tambang di tempat-tempat tertentu. Di alan dalam keadaan unsur bebas.

Logam yang lunak, mudah dibentuk menjadi perhiasan atau dicampur dengan logam lain agar lebih keras dan kuat.

Tidak mudah bereaksi dengan senyawa lain sehingga disebut logam mulia.

E. GAS MULIA1. PENGERTIAN

Terletak di golongan VIIIA dalam SPU, terdiri dari : Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe) dan Radon (Rn).

2. SIFAT – SIFAT

Gas tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, satu-satunya kelompok gas yang partikel berwujud atom tunggal (monoatomik), sehingga stabil (sukar bereaksi dengan unsur lain).

Kestabilan unsur gas mulia disebabkan : (1) kulit terluarnya 8 e- (kecuali He 2 e-), sehingga sukar bereaksi dengan unsur lain, (2) harga EI unsur-unsur gas mulia sangat tinggi, sehingga sukar bereaksi dengan unsur-unsur lain.

3. PERSENYAWAAN UNSUR GAS MULIA

Ditemukan 1962 oleh Neil Barlett dan Lohman : mereaksikan PtF6 + O2 menghasilkan zat berwarna merah jingga, diduga strukturnya O2+PtF6-. Kemudian XePtF6 suatu padatan berwarna kuning ditemukan dari reaksi Xe + PtF6, disusul sintesa XeF2, XeF4 dan XeF6.

Pembentukan senyawa gas mulia harus memenuhi syarat : memiliki EI yang cukup rendah (Kr, Xe, Rn), hanya bereaksi dengan unsur yang sangat elektronegatif (F dan O). Contoh senyawa lain : XeO2, XeO4, H2XeO4 (asam xenat), H4XeO6 (asam perxenat), NaHXeO4, Na4XeO6, KrF2, KrF4, RnF2, dan RnF4.

4. KEGUNAAN UNSUR GAS MULIA

Helium (He) : pengisi balon udara (ringan dan tidak dapat terbakar), isi tabung udara bagi penyelam (80% He + 20% O), He cair : pendingin (refrigerant), pada reaktor nuklir, menciptakan lingkungan yang inert untuk mencegah oksidasi (penyepuhan).

Neon (Ne) : lampu reklame (warna merah), Ne cair : pendingin dalam reaktor nuklir, membuat indikator tekanan tinggi, penangkal petir, dan tabung televisi.

Argon (Ar) : pengisi ruangan dalam bola lampu listrik biasa karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram, menciptakan lingkungan inert, lampu neon (warna merah muda pada tekanan rendah dan biru pada tekanan tinggi).

Kripton (Kr) : dengan Ar untuk mengisi lampu fluoresensi, spektrum atom Kr untuk menetapkan ukuran panjang “satu meter” standar, lampu kilat fotografi kecepatan tinggi.

Xenon (Xe) : pembuatan tabung elektron, pembiusan pada pembedahan, bahan baku pembuatan senyawa-senyawa xenon.

Radon (Rn) : bersifat radioaktif, digunakan dalam terapi radiasi bagi penderita kanker.

G. GOLONGAN HALOGEN1. PENGERTIAN

Terletak di golongan VIIA, terdiri dari : Fluorin (F), Clorin (Cl), Bromin (Br), Iodin (I), dan Astatin (As).

Disebut halogen karena bila unsur ini bereaksi dengan logam akan membentuk garam (bahasa Yunani halos = garam dan genes = pembentuk).

Merupakan non logam yang paling reaktif (mudah bereaksi dengan zat lain).

Di alam dalam mineralnya, seperti F : fluorspaar (CaF2), kriolit (Na3AlF6) dan fluorapatit (Ca5(PO4)3F), Cl : sebagai NaCl dalam air laut, Br dan I : sedikit dalam air laut, I : sebagai NaIO3 yang bercampur dengan sendawa Chile.

2. SIFAT-SIFAT UNSUR HALOGEN

mempunyai sifat sangat reaktif (7 e- valensi), stabil dengan menerima 1 e- senyawa.

Sifat Fisika

@ Dalam bentuk unsur sebagai molekul diatomik (X2), di alam selalu dalam bentuk senyawanya, yaitu F2, Cl2, Br2, dan I2.

@ Kestabilan molekul berkurang dari atas ke bawah, karena penambahan jari-jari atom, sehingga energi ikatannya juga berkurang dari atas ke bawah.Halogen Titik leleh (oC) Titik didih (oC)

Kerapatan Kelarutan

Fluorin -220 -118 1,1 bereaksi

Klorin -100 -35 1,5 20

Bromin -7 59 3,0 42

Iodin 113 183 5,0 3

@ Dari atas ke bawah tiitik didih / lelehnya semakin meningkat. Semakin besar Mr, gaya tarik antar partikelnya semakin besar, sehingga untuk memutuskan gaya tarik ini, diperlukan energi yang besar, akibatnya titik didih / lelehnya semakin besar.

@ Pada suhu kamar, fluorin (kuning muda) dan klorin (hijau kekuningan) : gas, , bromin : cair dan mudah menguap, coklat, iodin : padat dan mudah menyublim, ungu.

@ Semua halogen berbau merangsang dan menusuk

@ Kelarutan halogen berkurang dari fluorin ke iodin

Sifat KimiaHalogen Fluorin Klorin Bromin Iodin

Massa atom 19 35,5 80 127

Jari-jari atom 72 99 115 133

Keelektronegatifan 4,0 3,0 2,8 2,5

Energi ionisasi 1680 1260 1140 1010

Energi ikatan 155 240 190 149

Afinitas elektron -328 -349 -325 -295

@ Jari-jari atom bertambah besar dari atas ke bawah, sehingga afinitas elektron berkurang, kecuali afinitas fluorin lebih kecil daripada afinitas klorin.

@ Kereaktifan unsur halogen dari atas ke bawah semakin kecil.

@ Halogen dapat bereaksi dengan unsur-unsur lain : logam, hidrogen, hidrokarbon, antar halogen, air, basa, non logam, metaloid tertentu,

Daya Oksidasi Halogen

@ Berkurang dari atas ke bawah, daya reduksi ion halogen semakin bertambah dengan naiknya nomor atom. Halogen di atas dapat mengoksidasi halogen di bawahnya dan bukan sebaliknya.

3. PEMBUATAN UNSUR HALOGEN

Flourin dan klorin dibuat dengan mengelektrolisis HF dalam leburan KF, lelehan NaCl atau larutan NaCl.

Klorin dan bromin di laboratorium dibuat dengan mengoksidasi garamnya.

Skala industri : I dibuat dengan mengoksidasi abu rumput laut menggunakan gas klorin atau bromin, reduksi ion iodat dari NaIO3.

Di laboratorium dibuat seperti bromin tetapi menggunakan garam iodida.

4. KEGUNAAN UNSUR HALOGEN

Fluorin (F) : Freon / CFC (zat pendingin pada kulkas / AC, pendorong pada spray), teflon (politetra fluoro etena), plastik tahan panas, HF (mengetsa kaca), NaF (pengawet kayu dari gangguan serangga), Na2SiF6 (campuran pembuatan pasta gigi).

Klorin (Cl) : HCl (industri logam / pembersih permukaan logam dan pengekstraks logam dari bijihnya), NaCl (bahan masakan dan bahan baku industri kimia), KCl (pupuk tanaman), NH4Cl (pengisi batu baterai), CaOCl2 (bahan pemutih serat), Ca(OCl)2 (bahan pembunuh kuman / disinfektan), KClO3 (bahan pembuat korek api dan mercon), ZnCl2 (bahan solder / pematri), pelarut organik kloroform (CHCl3), karbon tetraklorida (CCl4), dan plastik (poly vinyl chloride = PVC).

Bromin (Br) : bahan baku pembuat senyawa NaBr (obat penenang), AgBr (bahan pembuat negatif film), CH3Br (bahan pemadam kebakaran).

Iodin (I) : KIO3 (pada garam dapur), CHI3 (zat antiseptik), AgI (dalam film fotografi).

H. BEBERAPA UNSUR PENTING LAINNYA1. HIDROGEN (H)

Sifat-sifat

@ Di alam terbesar, sedikit di bumi, penyusun utama atmosfer matahari (75%).

@ Di bumi sebagai air, hidrokarbon, dan senyawa organik lainnya.

@ Hidrogen cair mempunyai titik didih -253oC dan titik beku -259oC.

Isotop Hidrogen

@ Memiliki 3 isotop : 11H (protonium : H) 99,98%, 12H (deuterium : D) dan 13H (tritium : T) sebanyak 0,016%. Tritium bersifat radioaktif.

Pembuatan Hidrogen

@ Di laboratorium : dengan reduksi ion hidrogen

@ Di industri : elektrolisis air, hasil samping pengolahan minyak bumi, mengalirkan uap air pada kokas panas, dan mengalirkan uap air melalui besi pijar.

Persenyawaan Hidrogen

@ Bentuk persenyawaan berupa hidrokarbon, asam basa, hidrida, dan air.

@ Dapat bereaksi dengan logam / non logam, oksigen, dan halogen.

@ Reaksi hidrogen dengan logam golongan IA / IIA menghasilkan hidrida logam : titik lelehnya tinggi, biloks H : -1, dalam air membebaskan H2.

@ Bereaksi dengan unsur non logam menghasilkan hidrida non logam : berikatan kovalen, titik leleh dan titik didihnya rendah dengan biloks H : +1.

@ Bereaksi dengan unsur transisi menghasilkan hidrida interstisi disebabkan jari-jarinya yang kecil (0,037 nm) mampu menembus di sela-sela partikel unsur transisi tanpa merusak struktur kristalnya.

Ikatan Hidrogen

@ Terjadi antar atom yang kecil dan sangat elektronegatif (F, O, N), menyebabkan titik didih tinggi (terjadi anomali / penyimpangan) kenaikan titik didih dalam satu gol.

Kegunaan Hidrogen.

@ Pada pembuatan ammonia secara Haber-Bosch, pembuatan margarin, untuk mensintesis metanol, untuk pengisi balon meteorologi, sebagai cairan kriogenik dan bahan bakar.

@ Keuntungan bahan bakar Hidrogen : energi yang dihasilkan besar (efisien) dan tidak menghasilkan polutan, namun mahal produksi dan penyimpanannya.

2. OKSIGEN (O)

Sifat-sifat

@ Unsur utama penyusun kerak bumi (46,6%), 89% massa air dan 21% di atmosfer.

@ Di alam sebagai oksida, senyawa organik, air dan unsur bebas di atmosfer.

@ Pada suhu kamar sebagai gas diatomik yang tidak berwarna, tidak berbau, lebih ringan dari udara, titik didih -183oC, titik beku -219oC, massa jenis 1,429 g/cm3.

@ Satu-satunya unsur Golongan VIA yang berujud gas.

@ Memiliki 3 isotop, yaitu (99,76%), (0,04%), dan (0,20%). Antara O2 dan O3 ber-allotropi, artinya memiliki struktur kristal berbeda.

Pembuatan Oksigen.

@ Di laboratorium : dengan penguraian katalitik H2O2, pemanasan beberapa senyawa yang mengandung oksigen, dan reaksi antara peroksida logam dengan air.

@ Di industri : destilasi bertingkat udara yang dicairkan dan elektrolisis terhadap air.

Persenyawaan Oksigen.

@ Persenyawaan terpenting : oksida asam (SO3, CO2, Cl2O5), oksida basa (Na2O, CaO, MgO), oksida amfoter (ZnO, Al2O3, Cr2O5), oksida netral (H2O, N2O, NO, CO), oksida campuran (Pb3O4 campuran 2 : 1 = PbO : PbO2), peroksida dengan biloks –1 (H2O2, Na2O2, BaO2), superoksida dengan biloks –1/2 (RbO2, CsO2).

@ Senyawa ozon (O3) : allotropi O2 (gas berbau tidak enak, sangat beracun), berfungsi sebagai filter sinar ultraviolet.

Kegunaan Oksigen.

@ Unsur yang penting dalam kehidupan : untuk pernafasan, unsur utama dalam pembakaran pada logam, non logam, dan senyawa organik.

3. NITROGEN (N)

Sifat-sifat.

@ Di alam bebas sebagai N2 yang stabil, tidak berbau, tidak berwarna, dan kurang reaktif, titik didih –196oC, titik beku –210o.

@ Mempercepat pendinginan dan sebagai selubung gas pelindung alat-alat elektronika.

@ Di udara bebas sebanyak 78%. Mempunyai isotop dan .

Pembuatan Nitrogen.

@ Di Industri : destilasi bertingkat terhadap udara yang telah dicairkan, NH3 : proses Haber-Bosch (tekanan 300 atm, suhu 500oC, katalisator Fe dan V2O5), HNO3 : proses Haber-Bosch Oswald (mengoksidasi ammonia)

@ Di laboratorium : pemanasan NH4NO2 atau campuran KNO2 dan NH4Cl, HNO3 : memanaskan kalsium nitrat atau barium nitrat dengan asam sulfat.

Persenyawaan Nitrogen.

@ Persenyawaan terpenting : ammonia (gas tidak berwarna, berbau merangsang, bersifat amfoter dan mudah larut dalam air membentuk basa).

@ Di alam dihasilkan dari pembusukan zat organik

Kegunaan Nitrogen

@ Ammonia : bahan baku pembuatan pupuk urea.

@ HNO3 : campuran 1 : 3 = HNO3 : HCl disebut aqua regia (air raja) yang bisa bereaksi dengan Au dan Pt, dalam industri pupuk, campuran bahan bakar cair pada roket, bahan peledak.

Unsur Radioaktif

Perkembangan Keradioaktifan

Pada tahun 1895 W.C. Rontgen melakukan percobaan dengan sinar katode. Ia menemukan bahwa tabung sinar katoda menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus besar yang dapat menghitamkan film foto. Selanjutnya sinar itu diberi nama sinar X. Sinar X tidak mengandung elektron, tetapi merupakan gelombang elektromagnetik. Sinar X tidak dibelokkan oleh bidang magnet, serta memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya. Berdasarkan hasil penelitian W.C Rontgen tersebut, maka Henry Becquerel pada tahun 1896 bermaksud menyelidik sinar X, tetapi secara kebetulan ia menemukan gejala keradioaktifan. Pada penelitiannya ia menemukan bahwa garam-garam uranium dapat merusak film foto meskipun ditutup rapat dengan kertas hitam. Menurut Becquerel, hal ini karena garam-garam uranium tersebut dapat memancarkan suatu sinar dengan spontan. Peristiwa ini dinamakan radio aktivitas spontan.

Marie Curie merasa tertarik dengan temuan Becquerel, selanjutnya dengan bantuan suaminya Piere Curie berhasil memisahkan sejumlah kecil unsur baru dari beberapa ton bijih uranium. Unsur tersebut diberi nama radium. Pasangan Currie melanjutkan penelitiannya dan menemukan bahwa unsur baru yang ditemukannya tersebut telah terurai menjadi unsur-unsur lain dengan melepaskan energi yang kuat yang disebut radioaktif.

Ilmuwan Inggris, Ernest Rutherford menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida) mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah. Para ahli kimia memisahkan sinar-sinar tersebut ke dalam aliran yang berbeda dengan menggunakan medan magnet. Dan ternyata ditemukan tiga tipe radiasi nuklir yang berbeda yaitu sinar alfa, beta, dan gamma. Semua radionuklida secara alami memancarkan salah satu atau lebih dari ketiga jenis radiasi tersebut.

2. Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:

1. Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.

2. Dapat mengionkan gas yang disinari.

3. Dapat menghitamkan pelat film.

4. Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).

5. Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β,

dan γ.

3. Macam-macam sinar radioaktif

1. Sinar Alfa (α)

Radiasi ini terdiri dari seberkas sinar partikel alfa. Radiasi alfa terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan positif dengan muatan +2 dan massa atomnya 4. Partikel ini dianggap sebagai inti helium karena mirip dengan inti atom helium. Sewaktu menembus zat,sinar α menghasilkan sejumlah besar ion. Oleh karena bermuatan positif partikel α dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik.

Partikel alfa memiliki daya tembus yang rendah. Partikel-partikel alfa bergerak dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1 –10 persen kecepatan cahaya.

2. Sinar Beta (β)

Berkas sinar β terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan negatif dan partikel β identik dengan elektron. Sinar beta mempunyai daya tembus yang lebih besar tetapi daya pengionnya lebih kecil dibandingkan sinar α . Berkas ini dapat menembus kertas aluminium setebal 2 hingga 3 mm. Partikel beta juga dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet , tetapi arahnya berlawanan dari partikel alfa. Selain itu partikel β mengalami pembelokan yang lebih besar dibandingkan partikel dalam medan listrik maupun dalam medan magnet. Hal itu terjadi karena partikel β mempunyai massa yang jauh lebih ringan dibandingkan partikel α

3. Sinar Gamma

Beberapa proses peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel α atau β menyebabkan inti berada dalam keadaan energetik, sehingga inti selanjutnya kehilangan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik yaitu sinar gamma. Sinar gamma mempunyai daya tembus besar dan berkas sinar ini tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sinar gamma mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek.

4. Struktur Inti

Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida.

Macam-macam nuklida:

a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda.

Contoh:

b. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton berbeda.

Contoh:

c. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.

Contoh:

5. Pita Kestabilan

Unsur-unsur dengan nomor atom rendah dan sedang kebanyakan mempunyai nuklida stabil maupun tidak stabil (radioaktif). Contoh pada atom hidrogen, inti atom protium dan deuterium adalah stabil sedangkan inti atom tritium tidak stabil. Waktu paruh tritium sangat pendek sehingga tidak ditemukan di alam. Pada unsur-unsur dengan nomor atom tinggi tidak ditemukan inti atom yang stabil. Jadi faktor yang memengaruhi kestabilan inti atom adalah angka banding dengan proton.

Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Bagi nuklida dengan Z = 20, perbandingan neutron terhadap proton (n/p) sekitar 1,0 sampai 1,1. Jika Z bertambah maka perbandingan neutron terhadap proton bertambah hingga sekitar 1,5.

Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih stabil dengan cara:

6. Reaksi pada Inti

Reaksi yang terjadi di inti atom dinamakan reaksi nuklir. Jadi Reaksi nuklir melibatkan perubahan yang tidak terjadi di kulit elektron terluar tetapi terjadi di inti atom. Reaksi nuklir memiliki persamaan dan perbedaan dengan reaksi kimia biasa. Persamaan reaksi nuklir dengan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.

a. Ada kekekalan muatan dan kekekalan massa energi.

b. Mempunyai energi pengaktifan.

c. Dapat menyerap energi (endoenergik) atau melepaskan energi (eksoenergik).

Perbedaan antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.

a. Nomor atom berubah.

b. Pada reaksi endoenergik, jumlah materi hasil reaksi lebih besar dari pereaksi, sedangkan dalam reaksi eksoenergik terjadi sebaliknya.

c. Jumlah materi dinyatakan per partikel bukan per mol.

d. Reaksi-reaksi menyangkut nuklida tertentu bukan campuran isotop.

Reaksi nuklir dapat ditulis seperti contoh di atas atau dapat dinyatakan seperti berikut. Pada awal dituliskan nuklida sasaran, kemudian di dalam tanda kurung dituliskan proyektil dan partikel yang dipancarkan dipisahkan oleh tanda koma dan diakhir perumusan dituliskan nuklida hasil reaksi.

Contoh

Ada dua macam partikel proyektil yaitu:

a. Partikel bermuatan seperti , atau atom yang lebih berat seperti

b. Sinar gamma dan partikel tidak bermuatan seperti neutron.

Contoh

Penembakan dengan partikel alfa

2. Penembakan dengan proton

3. Penembakan dengan neutron

a. Reaksi Pembelahan Inti

Sesaat sebelum perang dunia kedua beberapa kelompok ilmuwan mempelajari hasil reaksi yang diperoleh jika uranium ditembak dengan neutron. Otto Hahn dan F. Strassman, berhasil mengisolasi suatu senyawa unsur golongan II A, yang diperoleh dari penembakan uranium dengan neutron. Mereka menemukan bahwa jika uranium ditembak dengan neutron akan menghasilkan beberapa unsur menengah yang bersifat radioaktif. Reaksi ini disebut reaksi pembelahan inti atau reaksi fisi.

Contoh reaksi fisi.

Dari reaksi fisi telah ditemukan lebih dari 200 isotop dari 35 cara sebagai hasil pembelahan uranium-235. Ditinjau dari sudut kestabilan inti, hasil pembelahan mengandung banyak proton. Dari reaksi pembelahan inti dapat dilihat bahwa setiap pembelahan inti oleh satu neutron menghasilkan dua sampai empat neutron. Setelah satu atom uranium-235 mengalami pembelahan, neutron hasil pembelahan dapat digunakan untuk pembelahan atom uranium-235 yang lain dan seterusnya sehingga dapat menghasilkan reaksi rantai. Bahan pembelahan ini harus cukup besar sehingga neutron yang dihasilkan dapat tertahan dalam cuplikan itu. Jika cuplikan terlampau kecil, neutron akan keluar sehingga tidak terjadi reaksi rantai.

b. Reaksi Fusi

Pada reaksi fusi, terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi lebih besar daripada energy yang dihasikan reaksi fisi dari unsur berat dengan massa yang sama. Perhatikan reaksi fusi dengan bahan dasar antara deuterium dan litium berikut.

Reaksi-reaksi fusi biasanya terjadi pada suhu sekitar 100 juta derajat celsius. Pada suhu ini terdapat plasma dari inti dan elektron. Reaksi fusi yang terjadi pada suhu tinggi ini disebut reaksi termonuklir. Energi yang dihasikan pada reaksi fusi

7. Waktu paro

Waktu pro adalah waktu yang dibutuhkan unsur radioaktif untuk mengalami peluruhan sampai menjadi 1/2 kali semula (masa atau aktivitas).

Rumus:

Nt = massa setelah peluruhan

N0 = massa mula-mula

T = waktu peluruhan

t( 1)/2 = waktu paro

Contoh:

Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paro 4 jam. Jika semula tersimpan 16 gram unsur radioaktif, maka berapa massa zat yang tersisa setelah meluruh 1 hari ?

Jawab :

8. Kegunaan radioaktif

A. Sebagai Perunut

1. Bidang Kedokteran

Digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit, antara lain:

a. 24Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.

b. 59Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah.

c. 11C, mengetahui metabolisme secara umum.

d. 131I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.

e. 32P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor.

2. Bidang Industri

Digunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti pada:

a. Industri makanan, sinar gama untuk mengawetkan makanan, membunuh mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buahbuahan.

b. Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besi cor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawat terbang, dan lain-lain.

c. Industri kertas, mengukur ketebalan kertas.

d. Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama mesin bekerja.

3. Bidang Hidrologi

a. 24Na dan 131I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.

b. Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.

c. 14C dan 13C, menentukan umur dan asal air tanah.

4. Bidang Kimia

Digunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti:

a. Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat ditentukan asal molekul air yang terbentuk.

b. Analisis pengaktifan neutron.

c. Sumber radiasi dan sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.

d. Pembuatan unsur-unsur baru.

5. Bidang Biologi

a. Mengubah sifat gen dengan cara memberikan sinar radiasi pada gen-gen tertentu.

b. Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis menggunakan radioisotop C–14.

c. Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.

d. Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh dengan menggunakan radioisotop 38F.

6. Bidang Pertanian

a. 37P dan 14C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat.

b. 32P, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.

c. Mutasi gen atau pemuliaan tanaman.

d. 14C dan 18O, mengetahui metabolisme dan proses fotosintesis.

7. Bidang Peternakan

a. Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.

b. Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitas pada pakan ternak.

c. 32P dan 35S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar.

d. 14C dan 3H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam lemak mudah

menguap di dalam usus besar.

B. Sebagai Sumber Radiasi

1. Bidang Kedokteran

Digunakan untuk sterilisasi radiasi, terapi tumor dan kanker.

2. Bidang Industri

Digunakan untuk:

a. Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan lebih awet.

b. Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.

c. Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas, film, dan lempeng logam.

d. 60Co untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamak dengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa.

3. Bidang Peternakan

Digunakan untuk:

a. Mutasi gen dengan radiasi untuk pemuliaan tanaman.

b. Pemberantasan hama dengan meradiasi serangga jantan sehingga mandul.

c. Pengawetan bahan pangan dengan radiasi sinar-X atau gama untuk membunuh telur atau larva.

d. Menunda pertunasan pada bawang, kentang, dan umbi-umbian untuk memperpanjang masa penyimpanan.

Dampak negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain:

1. Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat radioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkan

kekebalan tubuh.

2. Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.

3. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.

4. Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.

9. Pengaruh Radiasi pada Makhluk Hidup

Akibat radiasi yang melebihi dosis yang diperkenankan dapat menimpa seluruh tubuh atau hanya lokal. Radiasi tinggi dalam waktu singkat dapat menimbulkan efek akut atau seketika sedangkan radiasi dalam dosis rendah dampaknya baru terlihat dalam jangka waktu yang lama atau menimbulkan efek yang tertunda. Radiasi zat radioaktif dapat memengaruhi kelenjarkelenjar kelamin, sehingga menyebabkan kemandulan. Berdasarkan dari segi cepat atau lambatnya penampakan efek biologis akibat radiasi radioaktif ini, efek radiasi dibagi menjadi seperti berikut.

1. Efek segera

Efek ini muncul kurang dari satu tahun sejak penyinaran. Gejala yang biasanya muncul adalah mual dan muntah muntah, rasa malas dan lelah serta terjadi perubahan jumlah butir darah.

2. Efek tertunda

Efek ini muncul setelah lebih dari satu tahun sejak penyinaran. Efek tertunda ini dapat juga diderita oleh turunan dari orang yang menerima penyinaran.