makalah lengkap tentang golongan IVA from
rahmadawal
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Unsur pada golongan IV A adalah karbon (C), silicon (SI), germanium
(Ge), timah (Sn), timbal (Pb). (Latin: carbo, arang) Karbon, suatu unsur yang telah
ditemukan sejak jaman pra-sejarah sangat banyak ditemukan di alam. Karbon juga
banyak terkandung di matahari, bintang-bintang, komet dan atmosfer kebanyakan
planet. Karbon dalam bentuk berlian mikroskopik telah ditemukan di dalam
beberapa meteor yang jatuh ke bumi. Berlian alam juga ditemukan di
kimberlitepipa gunung berapi, di Afrika Selatan, Arkansas dan beberapa tempat
lainnya. Silikon
adalah salah satu unsure yang berguna bagi manusia. Dalam bentuknya sebagai dan
tanah liat, dapat digunakan untuk membuat bahan bangunan seperti batu bata. Ia
juga berguna sebagai bahan tungku pemanas dan dalam bentuk silikat ia digunakan
untuk membuat enamels (tambalan gigi), pot-pot tanah liat dan sebagainya.
Silika sebagai pasir merupakan bahan utama gelas dapat dibuat dalam berbagai
macam bentuk dan digunakan sebagai wadah, jendela, insulator dan
aplikasi-aplikasi lainnya. Silikon tetraklorida dapat digunakan sebagai gelas
iridize. Selain unsur karbon dan silikon germanium juga merupakan unsur IV A
(Latin: Germania, Jerman). Mendeleev memprediksi keberadaan unsur ini pada
tahun 1871 dengan nama ekasilikon yang kemudian ditemukan oleh Winkler pada
tahun 1886.
Timah 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 antimony atau bismuth. Logam ini
sangat efektif sebagai penyerap suara. Ia digunakan sebagai tameng radiasi di
sekeliling peralatan sinar-x dan reactor nuklir. Juga digunakan sebagai
penyerap getaran. Senyawa-senyawa timbale seperti timbale putih, karbonat,
timbale 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.
B.
Rumusan
Masalah
1.
Apa sajakah
sumber dari masing-masing golongan IV A ?
2.
Apa sajakah
sifat-sifat dari masing-masing golongan IV A ?
3.
Bagaimanakah
proses dari masing-masing golongan IV A ?
4.
Apa sajakah
kegunaan dari masing-masing golongan IV A ?
C. Tujuan
1.
Mengetahui
sumber dari masing-masing golongan IV A.
2.
Mengetahui
sifat-sifat dari masing-masing golongan IV A.
3.
Mengetahui
proses dari masing-masing golongan IV A.
4.
Mengetahui kegunaan
dari masing-masing golongan IV A.
1. Karbon (C)
Karbon merupakan
unsur non logam dan merupakan unsur penyusun senyawa-senyawa organik. Karbon di
alam terdapat dalam bentuk intan, grafit, batubara, minyak bumi, batu kapur,
gas CO2, gas CO dan sebagian besar zat yang ada di alam ini terutama
yang berasal dari hewan, tumbuhan dan bahkan manusia (misalnya karbohidrat,
protein, lemak arang, DNA dan lain-lain). Struktur
elektron C dalam keadaan dasarnya adalah 1s22s22p2 sehingga untuk menenpatkan keempat kovalensi yang
normal, atomnya harus dipromosikan ke keadaan valensi 2s2p1x2p1z.
Ion C4+ tidak mncul dalam setiap proses kmia yang normal, tetapi C4-
mungkin ada dalam beberapa karbida logam yang paling elektropositif. Beberapa anioun,
kation dan radikal telah dideteksi sebagai spesies sementara dalam
reaksi-reaksi anorganik dan spesies-spesies stabil tertentu dari jenis ini
dienal. Ionnya dikenal sebagai ion karbonium, misalnya (C6H5)3C+
atau ion karbon., misalnya (NC)3C-. Mereka mereka dapat
stabil hanya bilamana muatannya terdelokalisasi tidak terbatas kepada
gugus-gugus yang melekat. Keistimewaan
karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah mengikat dirinya
sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin, tidak hanya dngan ikatan
tunggal, C-C tetapi juga mengandung ikatan ganda C=C atau C≡C. sulfur dan
silikon adalah unsur-unsur selanjutnya yang paling condong melakukan katenasi,
yaitu nama dari ikatan-diri ini, tetapi mereka lebih rendah kualitasnya dari
pada karbon. Alasan bagi kestabilan termal rantai-rantai karbon adalah kekuatan
hakiki yang tinggi dari ikatan tunggal C-C, 356 kJ mol-1. Ikatan
Si-Si (226) lebih lemah namun faktor lain yang penting yaitu ikatan-ikatan Si-O
jauh lebih kuat daripada C-O (368 kJ mol-1; 336 kJ mol-1).
Meskipun demikan dengan suatu energi pengaktifan yang dibutuhkan, senyawaan
dengan rantai Si-Si berubah sangat eksotermis menjadi senyawaan dengan
ikatan-ikatan Si-O.
· Bentuk dan sumber senyawa karbon
Karbon di
temukan di alam dalam tiga bentuk alotropik: amorphous, grafit dan berlian.
Diperkirakan ada bentuk keempat yang disebut karbon Ceraphite (serafit)
merupakan bahan terlunak sedangkan berlian 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 sintetis 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 diatas 1.000oC.
Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang diproduksi pada saat
sublimasi grafit pirolotik (pyrolotyc graphite) pada tekanan rendah. Di bawah
kondisi free-vaporization 9vaporisasi bebas) di atas 2550 K, karbon terbentuk
sebagai kristal-kristal transparan kecil pada tepian grafit. Saat ini sangat
sedikit informasi yang tersedia mengenai karbon. Karbon dioksida ditemukan
diatmosfer bumi dan terlarut dalam air. Karbon juga merupakan bahan batu besar
dalam bentuk karbonat unsure-unsur berikut: kalsium, magnesium dan besi. Batu
bara, minyak dan gas bumi adalah hidrokarbon. Karbon sangat unik karena dapat
membentuk banyak senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur-unsur
lainnya
SIFAT-SIFAT KARBON
Simbol
|
C
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
0.9
A
5.3
cm3/mol
12.011
5100
K
0.77
A
Heksagonal
2.26
g/cm3
0.07
x 106 ohm-1cm-1
2.55
[He]
2s2p2
kJ//mol
80
Wm-1K-1
11.26
V
3825
K
-4,
+4, 2
0,709
Jg-1K-1
-715
Kj/mol
|
Karbon dan
silicon tidak reaktif pada suhu biasa. Karbon dan silicon membentuk kation
sederhana seperti C4+ dan Si4+. Sifat kimia karbon adalah
sebagai berikut:
1.
Karbon bereaksi
langsung dengan fluor, dengan reaksi seperti berikut:
C(S) + 2F2(g) CF4(g)
2.
Karbon dibakar
dalam udara yang terbatas jumlahnya menghasilkan karbon monoksida
2C(S)
+
O2(g) 2CO(g)
3.
Membentuk asam
oksi.
Bila karbon
dipanaskan dalam udara, unsure ini bereaksi dengan oksigen membentuk CO2
dan jika CO2 ini bereaksi dengan air akan membentuk asam karbonat
CO2(g)
+
H2O(I)
H4CO3(I)
Asam karbonat
4.
Membentuk garam
asam oksi.
Asam karbonat,
suatu asam diprotik yang khas, bereaksi dengan basa menghasilkan karbonat dan
bikarbonat, antara lain seperti berikut:
·
K2CO3
= kalium karbonat
·
KHCO3
= kalium bikarbonat
·
MgCO3
= magnesium karbonat
·
Mh(HCO3)2
= magnesium bikarbonat
5.
Kecenderungan
atom karbon membentuk ikatan kovalen tunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan
rangkap tiga yang akan membentuk senyawa organik.
· Proses
Sebuah atom karbon dapat berikatan dengan unsur-unsur lain dan
bahkan dengan sesama unsur karbon yang membentuk ikatan rantai karbon.
Senyawa-senyawa yang terdiri dari atom-atom karbon dokenal dengan sebutan
senyawa organik
· Kegunaan Karbon (C):
a.
Digunakan dalam
industri baja, plastik, cat, karet, dan lain-lain.
b.
Dalam membentuk
intan dapat digunakan sebagai perhiasan dan untuk membuat alat pemotong, karena
sifatnya yang sangat keras.
c.
Dalam membentuk
senyawa-senyawa hidrokarbon, seperti minyak bumi dan turunannya digunakan
sebagai bahan bakar, obat-obatan, dan industri-industri petrokimia.
d.
Gas
karbondioksida digunkan oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis yang
menghasilakn gas oksigen untuk pernapasan manusia.
e.
Isotop
karbon-14 digunakan dalam bidang arkeologi
f.
Dalam bentuk
batubara digunakan sebagai bahan bakar
2. Silikon (Si)
Silikon
merupakan metaloid (semi logam) dan berbentuk serbuk atau dalam bentuk kristal
hitam keabu-abuan. Silikon tidak bereaksi dengan asam nitrat, asam hidroklorik
dan asam sulfat tetapi larut dalam asam hidrofluorik yang membentuk gas dan
silikon tetrafluorida (SiF4).
· Sumber Silikon
Silikon terdapat dimatahari dan bintang-bintang dan merupakan
komponen utama satu kelas bahan meteor yang dikenal sebagai aerolites. Ia juga
merupakan komponen tekstites, gelas alami yang tidak diketahui asalnya. Silicon
membentuk 25,7% kerak bumi dalam jumlah berat dan merupakan unsur terbanyak
kedua setelah oksigen. Silikon tidak ditemukan bebas dialam, tetapi muncul
sebagian besar sebagai flint, jasper dan opal adalah beberapa macam bentuk
silikon oksida. Granit, hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica dan
sebagainya merupakan beberapa contoh mineral silikat. Silikon dipersiapkan secara
komersil dengan memanaskan silika dan karbon di dalam tungku pemanas listrik,
dengan menggunakanelektron karbon.
· Sifat Silikon
Simbol
|
Si
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
1.32
A
12.1
cm3/mol
28.0856
2630
K
1.11
A
Fcc
2.33
g/cm3
4
x 106 ohm-1cm-1
1,9
[Ne]
3s2p2
50.2
kJ//mol
148
Wm-1K-1
8.151
V
1683
K
4,2
0.7
Jg-1K-1
395
Kj/mol
|
|
|
Sifat-sifat silikon
Silikon kristalin memiliki tampak kelogaman dan berwarna abu-abu.
Silikon merupakan unsur yang tidak reakatif secara kimia (inert) tetapi dapat
terserang oleh halogen dan alkali. Kebanyakan asam, kecuali hidrofluorik tidak
memiliki pengaruh pada silikon. Unsure silikon mentransmisi lebih dari 95%
gelombang cahaya infra merah dari 1,3sampai 6 mikrometer.
Sifat kimia silikon antara lain sebagai berikut:
1)
Silikon
bereaksi dengan halogen, secara umum reaksi yang terjadi dapat ditulis seperti
berikut.
Si + 2 X2 ® SiX4
2)
Bila silikon
dipanaskan dengan oksigen akan membentuk oksida SiO3, sehingga
apabila oksida ini bereaksi dengan air membentuk dua asam yaitu asam
ortosilikat (H4SiO4) dan asam metasilikat H2SiO3.
Senyawa ini tidak larut dalam air
tetapi bereaksi dengan basa.
H4Si4(l) + 4 NaOH(l) ® Na4SiO4(l) + H2O(l)
3)
Silikon
membentuk garam dari asam oksi, antara lain seperti berikut:
·
Na2SiO3 = natrium metasilikat
·
Mg2SiO4
= magnesium ortosilikat
·
LiAl(SiO3)2
= litium aluminium metasilikat
4)
Semua silikat
membentuk larutan yang bersifat basa yang dapat dilarutkan dalam air, dimana
ion SiO32- bertindak sebagai basa dengan menghilangkan
proton dari air.
SiO32-(aq)+ H2O(l) HSiO3(aq) + OH-(aq)
5)
Silikon
membentuk molekul-molekul dan ion-ion raksasa, dimana atom oksigen menempati
kedudukan yang berselang seling
· Proses pembuatan silikon
Silikon dapat dibuat dari reduksi SiO2 murni dengan serbuk
aluminium pada suhu tinggi.
Pada suhu normal, silikon tidak bereaksi dengan udara, tetapi pada
suhu tinggi dapat bereaksi dengan oksigen yang membentuk lapisan silika, selain
itu pada suhu tinggi silikon juga bereaksi dengan nitrogen dan klor yang membentuk
silikon nitrida dan silikon klorida. Di alam silikon tidak terdapat dalam
keadaan bebas, tetapi dalam bentuk senyawa silikon dioksida dan dalam bentuk
silikat kompleks yang terdapat dalam beberapa jenis batuan kuarsa (carnelian, chrysoprase, onyx, flint, dan
jasper).
· Dampak negatif penggunaan silikon
Silikon yang dipakai untuk kecantikan wajah dapat menyebabkan
kerusakan bentuk dan melumpuhkan beberapa otot wajah. Hal ini karena silikon
dapat membentuk gumpalan dan dapat memblokir aliran darah kejaringan/organ
tubuh. Dalam al-Qur’an surah Ar-Rum ayat 30:
Terjemahannya:
Maka hadapkanlah wajahmu dengan lurus kepada agama Allah; (tetaplah
atas) fitrah Allah yang telah menciptakan manusia menurut fitrah itu, tidak ada
perubahan pada fitrah Allah. (Itulah) agama yang lurus, tetapi kebanyakan
manusia tidak mengetahui.
Fitrah Allah: Maksudnya ciptaan Allah. Manusia di ciptakan Allah
mempunyai naluri beragama yaitu agama tauhid. Kalau ada manusia tidak beragama
tauhid, maka hal ini tidaklah wajar, mereka tidak beragama tauhid itu hanyalah
lantaran pengaruh lingkungan.
Banyak manusia terutama kaum hawa yang selalu ingin tampil cantik
tanpa memperdulikan efek samping dari bahan-bahan yang digunakan misalnya
kosmetik yang mengandung silikon. Ia berusaha mengubah bentuk jasmani yang ada
pada diri mereka dan tanpa ada rasa syukur akan karunia atau fitrah Allah.
· Kegunaan silikon (Si):
a.
Digunakan dalam
industri baja sebagai campuran pokok baja-silikon, yang digunakan sebagai inti
transformator karena baja-silikon menunjukkan karakteristik histerisis yang
rendah.
b.
Baja campuran
yang dikenal dengan duriron (mengandung
15 % silikon) digunakan untuk mencegah korosi logam.
c.
Digunakan
sebagai campuran logam tembaga, kuningan, dan perunggu.
d.
Digunakan
sebagai bahan untuk membuat piranti semikonduktor (elektronika) seperti IC,
dioda, dan transistor.
e.
Silika dan
silikat digunakan dalam pembuatan kaca, semen, dan porselin.
f.
Silikon
monoksida (SiO) digunakan sebagai lapisan pelindung bahan-bahan lain.
Silikon super murni dapat didoping dengan boron, gallium, fosfor
dan arsenic 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 industry antariksa. Silikon sangat
pendting untuk tanaman dan kehidupan binatang. Diatoms dalam air tawar dan air
laut mengekstraksi 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 4560A.
3. Germanium (Ge)
Germanuim
merupakan unsur metaloid (semi logam) yang keras, rapuh dan berwarna putih
keabu-abuan. Germanium mempunyai kasamaan sifat kimia dengan karbon, silikon,
timah, dan timbal.
·
Sumber
Logam ini ditemukan di :
Ø Argyrodite, sulfide germanium dan perak
Ø Germanite, yang mengandung 8 % unsure ini
Ø Biji seng
Ø Batu bara
Ø Mineral-mineral lainnya
Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik pengolahan
bijih-bijih seng dan sebagai prosuk sampingan beberapa pembakaran batu bara.
Germanium dapat dipisahkan dari logam-logam lainnya dengan cara distilasi
fraksi tetrakloridanya yang sangat reaktif. Teknik ini dapat memproduksi
germanium dengan kemurnian yang tinggi.
·
Sifat-sifat
germanium
Simbol
|
Ge
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
1.37
A
13.6
cm3/mol
74.9216
2630
K
1.22A
Fcc
5.32
g/cm3
3
x 106 ohm-1cm-1
2.01
[Ar]
3d104s2p2
31.8
kJ//mol
59.9
Wm-1K-1
7.899
V
1211
K
4
0.32
Jg-1K-1
334.3
Kj/mol
|
Sifat-sifat logam
Unsur ini logam yang putih keabu-abuan. Dalam bentuknya yang murni,
germanium berbentuk kristal dan rapuh. Germanium merupakan bahan semikonduktor yang
penting. Teknik pengilangan zona (zone-refining techniques) memproduksi
germanium kristal untuk semikonduktor dengan kemurnian yang sangat tinggi.Senyawa
germanium yang paling banyak penting adalah germanuim oksida (GeO2)
dan senyawa halidanya. Di alam, germanium terdapat dalam jumlah yang sedikit
dalam biji perak, tembaga, seng, dan mineral germanit (mengandung 8 %
germanium).
·
Kegunaan
germanium (Ge):
a.
Kristal
germanium digunakan pada alat detektor frekuensi radio yang tinggi dan
sinya-sinyal radar.
b.
Kristal
germanium digunakan dalam pembuatan piranti semikonduktor, seperti transistor
dan dioda.
c.
Germanium
oksida digunakan dalam pembuatan kaca optik dan pengobatan anemia.
4. Timah (Sn)
Timah
merupakan unsur logam yang telah digunakan orang sejak zaman dahulu. Timah
mempunyai warna putih perak, mudah dibentuk dan ditempa, serta dapat bereaksi
dengan asam kuat. Di alam, biji timah terdapat dalam bentuk mineral kassiterit
atau tinstone (SnO2) dan dapat dibuat dalam laboratorium melalui
proses elektrolisis.
·
Sifat-sifat Timah
Simbol
|
Sn
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
1.62
A
16.3
cm3/mol
118.71
2876
K
1.41
A
Tetragonal
7,31
g/cm3
8,7
x 106 ohm-1cm-1
1,96
[Kr]
4d105s2p3
7.2
kJ//mol
66.6
Wm-1K-1
7,344
V
505.12
K
4,2
0.228
Jg-1K-1
290.37
Kj/mol
|
Sifat timah
Timah biasa terbentuk oleh 9 isotop yang
stabil. Ada 18 isotop lainnya yang diketahui. Timah merupakan logam perak keputih-putihan , mudah dibentuk, ductile dan
memiliki struktur kristal yang tinggi. Jika struktur ini dipatahkan, terdengar
suara yang seringdisebut alecetyn cristal (tangisan timah) ketika sebatang
unsur timah di bengkokkan.
·
Bentuk timah/
proses 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 antimony atau bismuth. Perubahan dari bentuk alfa ke bentuk beta
dinamakan acetin pesta. 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. Pada suhu yang tinggi, timah dapat bereaksi dengan udara
dan oksigen membentuk senyawa H2SnO4. Timah larut dalam
asam hidroklorik membentuk SnCl4 yang bereaksi dengan larutan
natrium hidroksida.
Proses
ekstraksi:
Pada zam kuno, reduksi bijih SnO2
dilakukan dengan menggunakan batubara panas (glowing cool), menurut persamaan reaksi:
SnO2(s) + 2 C(s)
Sn (l) + CO2
(g)
Pada
tahap awal, bijih timah dipekatkan dalam suatu wadah dengan proses
flotasi-buih. Dalam proses ini, serbuk bijih timah dibuat menjadi suspensi
dalam air, kemudian ke dalam suspensi ini disemprotkan udara melalui saluran
yang berlubang-lubang dan berputar agar terjadi gelembung-gelembung uadar yang
naik ke permukaan. Penambahan zat aditif tertentu, seperti minyak pinus dan
natrium etilxantat ke dalam suspensi akan mengakibatkan terbentukknya buih atau
busa yang menyalimuti bijih timah, sehingga terbawa ke atas bersama dengan
gelembung-gelembung udara. Bijih-bijih timah yang mengapung kemudian
dikumpulkan dengan cara penumpahan keluar; sedangkan bijih pengotor yang tidak
dipengaruhi oleh zat aditif tersebut akan jatuh ke bagian dasar wadah.
Bijih timah yang sudah pekat
kemudian dipanggang. Oleh karena bijih timah sudah dalam bentuk oksidanya, maka
proses pemanggangan ini bertujuan untuk mengoksidasi logam pengotor dan
menghilangkan belerang dan arsen sebagai oksidanya yang mudah menguap. Proses
ini selanjutnya adalah mereduksi oksida timah dengan karbon. Teknik modern
untuk proses ini menggunakan tanur bergaung (reverberatory)
pada temperatur 1200-1300oC. Kesulitan utama dengan teknik ini
adalah adanya unsur besi sebagai pengotor bijih yang mengakibatkan hasil yang
diperoleh bercampur dengan logam besi dan menjadi lebih keras. Hal ini terjadi
karena besi oksida sebagai pengotor memiliki sifat-sifat oksidator yang mirip
dengan SnO2. Oleh karena itu, sangat vital proses reduksi bijih
kasiterit dilaksanakan dengan kondisi tekanan oksigen yang cukup tinggi untuk
mencegah terjadinya reduksi oksida besi pengotor menjadi logam besi. Untuk itu,
lelehan timah yang belum murni dari hasil reduksi dengan karbon disipahkan dari
logam-logam lain yang tidak meleleh. Selanjutnya lelehan timah ini diaduk
dengan kuat, kemudian dialiri dengan udara (oksigen atmosfer) atau uap air
panas agar bahan pengotor yang ada teroksidasi kembali. Oksida-oksida pengotor
ini pada pengadukan biasanya akan membentuk film yang mengambang di atas
permukaan larutan, sehingga dapat dipisahkan dari logam timahnya.
·
Kegunaan timah
(Sn):
a.
Dalam bentuk
lembaran, timah digunakan untuk lapisan pelindung kaleng atau bejana dari
tembaga.
b.
Digunakan
sebagai logam campuran perunggu.
c.
Digunakan untuk
perekat komponen elektronika pada PCB (timah solder).
d.
Dicampur dengan
titanium dan digunakan dalam industri aerospace
dan bahan insektisida.
e.
Sejarah timbal
f.
(Anglo-saxon):
lead, Latin: Plumbum). Unsure ini telah lama diketahui dan disebutkan di kitab
Exodu. Para alkemi mempercayai bahwa timbale merupakan unsur tertua dan
disosialisasi dengan planet Saturn. Timbal alami, walau jarang ada ditemukan di
bumi
5. Timbal (Pb)
Timbal
merupakan konduktor listrik yang buruk dan jika dipotong, maka permukaannya nampak
mengkilat seperti perak yang bertahan sesaat dan kemudian memudar membentuk
warna aslinya, yaitu abu kebiru-biruan.
·
Sumber timbal
Timbal di
dapatkan dari galena (PbS) dengan proses pemanggangan. Anglesite, cerussite,
dan minim adalah mineral-mineral timbale yang lazim ditemukan.
·
Sifat-sifat
timbal
Simbol
|
Pb
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
1.75
A
18.3
cm3/mol
207.2
2023
K
1.47
A
Fcc
11.35
g/cm3
4.8
x 106 ohm-1cm-1
2.33
[Xe]
4f145d10 6s2p2
4.77
kJ//mol
35.3
Wm-1K-1
7.416
V
600.65
K
4,2
0.129
Jg-1K-1
177.9
Kj/mol
|
Sifat-sifat timbal
Timbal merupakan loam putih kebiru-biruan dengan pancaran yang
terang. Ia sangat lunak, mudah dibentuk, ductile dan bukan konduktor listrik
yang baik. Ia memiliki resistasi tinggi terhadap korosi. Pipa-pipa timbal dari zaman
romawi masih digunakan sampai sekarang. Unsur ini juga digunakan dalam
kontainer yang mengandung cairan korosif seperti asam sulfur dan dapat dibuat
lebih kuat dengan cara mencampurkannya dengan antimony atau logam lainnya.
·
Bentuk timbal
Timbal alami
adalah campuran 4 isotop: 204Pb (1.48%), 206Pb (23,6%), 207Pb
(52,3%). Isotop-isotop timbal merupakan produk akhir dari tiga seri unsur
radioaktif alami: 206Pb untuk seri uranium, 207Pb untuk
seri actinium dan 208Pb untuk seri torium. Dua puluh tujuh isotop
timbale lainnya merupakan radioaktif. Timbal
dapat larut dalam asam nitrat dan sidikit bereaksi dengan asam sulfat dan asam
hidroklorik pada suhu kamar. Selain itu timbal bereaksi lambat dengan air yang
membentuk timbal hidroksida. Biji timbal diperoleh dari alam dalam bentuk kerusitdan galena.
·
Proses
ekstraksi:
Dalam proses ekstraksinya, mula-mula
bijih galena dipekatkan dengan teknik flotasibuih, selanjutnya ditambah
sejumlah kwarsa (SiO2) kemudian diikuti dengan pemanggangan terhadap
campuran ini. Persamaan reaksi utama pada proses ini adalah:
2 PbS (s) + 3 O2 (g)
2 PbO (s) + 2 SO2 (g)
Kemudian
proses reduksi dilaksanakan dengan batubara coke(C)
dan air kapur dengan persamaan reaksi utamanya adalah:
PbO (s) + C (s)
Pb (l) + CO
(g)
PbO (s)
+ CO (g)
Pb (l) + CO2
(g)
Maksud penambahan SiO2
sebelum pemanggangan dan penambahan air kapur pada proses reduksi adalah agar
PbSO4 yang mungkin terjadi dalam proses pemanggangan galena pada
temperatur tinggi diubah menjadi PbSiO3 oleh karena hadirnya kwarsa
menurut persamaan reaksi:
PbSO4 (s) + SiO2 (s)
PbSiO3 (s) + SO3
(g)
Silikat ini pada proses reduksi akan
diubah oleh air kapur (CaO) menjadi PbO yang selanjutnya tereduksi oleh
batubara menjadi logam timbal dan kapur diubah menjadi kalsium silikat sebagai
kerak atau ampas menurut persamaan reaksi:
PbSiO3
(s) + CaO (s)
PbO (s) +
CaSiO3 (s)
Alternatif
lain pada proses reduksi adalah pemakaian bijih galena segar sebagai reduktor
pengganti batubara (coke):
PbS (s) + 2 PbO (s)
Pb (l) + SO2
(g)
Sampai
dengan tahap ini, logam timbal yang dihasilkan masih belum murni dan masih
mengandung banyak unsur pengotor seperti tembaga, perak, zink, arsen, antimon
dan bismut. Oleh karena itu masih perlu proses pemurnian lebih lanjut yang
meliputi beberapa tahap.
Pertama-tama, logam timbal yang
dihasilkan dilelehkan selam beberapa waktu pada temperatur dibawah titik leleh
tembaga, sehingga tembaga pengotor akan mengkristal dan dapat dipisahkan. Tahap
berikutnya, uadara ditiupkan di atas permukaan lelehan timbal sehingga pengotor
seperti arsen dan antimon akan diubah menjadi arsenat dan antimonat atau
oksidanya, termasuk bismut sebagai buih di atas permukaan dapat dipisahkan
dengan disendoki ke luar. Selanjutnya, untuk memisahkan pengotor seperti emas
atau perak ditambahkan kira-kira 1-2 % zink agar pengotor ini larut dalam
lelehan zink. Campuran ini kemudian didinginkan secara perlahan dari sekitar
480oC menjadi 420oC, sehingga logam emas atau perak akan
terbawa dalam zink yang akan mengkristal lebih dulu untuk dipisahkan dari
lelehan timbal. Kelebihan zink, jika ada, dapat dipisahkan dengan teknik
penyulingan hampa atau pada tekanan sangat rendah.
Pemurnian tahap terakhir biasanya
dilakukan dengan teknik elektrolisis menurt metode Betts. Proses ini
menggunakan elektrolit larutan timbal heksafluorosilikat (PbSiF6)
dan asam heksafluorosilikat (H2SiF6). Lembaran-lembaran
tebal timbal dipasang sebagai katode dan pelat-pelat timbal yang belum murni
dipasang sebagai anode. Anode timbal akan mengalami oksida menjadi larutan Pb2+
yang kemudian akan teraduksi menjadi logam Pb dan melekat pada katode.
Dengan proses ini akan diperoleh timbal dengan kamurnian yang sangat tinggi
(~99,9 %).
·
Kegunaan timbal
(Pb):
a.
Digunakan
sebagai bahan pengisi baterai dan pelapis kabel listrik.
b.
Digunakan dalam
industri pipa, tank. Dan alat sinar X.
c.
Karena
mempunyai kerapatan yang tinggi, timbal digunakan untuk melindungi bahan-bahan
radioaktif.
d.
Dicampur dengan
timah digunakan sebagai perekat komponen-komponen elektronika pada PCB.
·
Penanganan
Timbal yang tertimbun dalam tubuh
dapat menjadi racun. Program nasional di AS telah melarang penggunaan timbale
dalam campuran bensin karena berbahaya bagi lingkungan.
Unsur Unuquadium
Unsur 114 memiliki masa paruh
waktu 30 detik, yang lebih lama dari unsur 112. Ini merupakan bukti kestabilan
yang diperkirakan disekitar unsur 114 (dimana kombinasi proton dan neutron akan
bergabung membentuk struktur yang stabil. Sebuah cahaya 48Ca
ditembakkan ketarget 244Pu untuk membuat atom unsur 114.
Simbol
|
Uuq
|
Radius
atom
Volume
atom
Massa
atom
Titik
didih
Radius
kovalensi
Struktur
kristal
Massa
jenis
Konduktivitas
listrik
Elektronegativitas
Konfigurasi
elektron
Formasi
entalpi
Konduktivitas
panas
Potensial
ionisasi
Titik
lebur
Bilangan
oksidasi
Kapasitas
panas
Entalpi
penguapam
|
A
cm3/mol
n/a
K
A
n/a
g/cm3
x 106 ohm-1cm-1
n/a
[Rn]
5f146d12 7s2
kJ//mol
Wm-1K-1
V
K
n/a
Jg-1K-1
Kj/mol
|
