PROSES EKSTRAKSI GOLONGAN IVA

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 2s2p¹_x2p¹_z. Ion C⁴⁺ tidak mncul dalam setiap proses kmia yang normal, tetapi C^4- 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 1.000^oC. 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 H₂SiO_3. 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 SiO₃^2-  bertindak sebagai basa dengan menghilangkan proton dari air.

SiO₃^2-(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 H₂SnO_4. 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:

SnO_2(s)  +  2 C_(s) Sn _(l)  +  CO_{2 (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 1200-1300^oC. 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 SnO_2. 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 O_{2 (g)}  2 PbO _(s) + 2 SO_{2 (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) + CO_{2 (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:

            PbSO_{4 (s)}  + SiO_{2 (s)}   PbSiO_{3 (s)} + SO_{3 (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:

            PbSiO_{3 (s)}  + CaO _(s)   PbO _(s) + CaSiO_{3 (s)}

Alternatif lain pada proses reduksi adalah pemakaian bijih galena segar sebagai reduktor pengganti batubara (coke):

            PbS _(s)  + 2 PbO _(s)   Pb _(l) + SO_{2 (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 480^oC menjadi 420^oC, 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

Share this

Share on FacebookPlus on Google+