LoGAM GoLoNGAN p
4.3 GOLONGAN 14 DAN 15
4.3.1 Sifat dan Penggunaan Timah dan Timbel
Timah dan timbel termasuk unsur-unsur golongan 14 (p) yang lebih bersifat logam dibanding dengan tiga anggota pertama yaitu karbon, silikon, dan germanium. Karakteristika kedua logam ini dapat diperiksa pada Tabel 4.4 bersama-sama dengan bismut (golongan 15).
1 Kimia Anorganik Logam Tabel 4.4 Karakteristika timah, timbel dan bismut Karakteristika 50Sn 82Pb 83Bi Konfigurasi elektronik [36Kr] 4d10 5s2 5p2 [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 Titik leleh / oC 232 327 271 Titik didih / oC 2270 1620 1560 Densitas / g cm-3 5,75 (abu-abu) 6,97 (rapuh) 7,28 (putih) 11,29 9,80 Jari-jari atomik ( pm) 141 175 155 Jari-jari ionik, M2+ / pm 93 120 96 (M3+) Energi ionisasi / kJ mol-1 I II IV 0,7086 1,4118 3,9303 0,7155 1,4504 4,083 Elektronegativitas 1,7 1,6 1,9 Potensial reduksi standar / V M2+ + 2e → M (s) BiO+ + 2H++ 3 e → Bi (s) + H2O - 0,136 - 0,126 -0,32 Tingkat oksidasi *) (+2 , +4) (+2), +4 (+3), +5 *) Tingkat oksidasi dalam tanda kurung, ( ), lebih stabil
Meskipun tidak sebanyak aluminium, timah merupakan logam yang juga dapat dijumpai di sekitar kita. Timah, demikian juga timbel, merupakan unsur-unsur yang bersifat logam dalam golongannya, tetapi lunak, tidak kuat, dan mempunyai titik leleh rendah (232 oC) sehingga mudah ditempa menjadi bentuk piringan, serta tahan terhadap korosi. Ada tiga macam timah yang dikenal yaitu timah abu-abu yang mempunyai bentuk kristal kubus, timah putih rapuh dengan bentuk kristal rombik, dan timah putih-lunak dengan bentuk kristal tetragonal masing-masing dengan rapatan 5,75, 6,79 dan 7,28, g cm-3. Pada temperatur kamar, timah putih paling stabil, pada temperatur dibawah
Logam Golongan p 1 13,2 oC berubah secara perlahan menjadi serbuk abu-abu amorf; dan jika dipanaskan diatas 161 oC berubah menjadi timah rapuh.
Atas dasar sifat fisiknya, timah banyak digunakan dalam industri makanan sebagai pembungkus bahan makanan, dan kaleng minuman selain aluminium. Timah merupakan bahan pembentuk paduan, misalnya perunggu (Cu-Sn) dengan kadar Sn 5-10 % massa, dan bahan ”solder” (Sn-Pb) dengan kadar Sn yang bervariasi antara 2 - 63 % bergantung pada penggunaannya. Solder ini ternyata mempunyai titik leleh yang lebih rendah daripada titik leleh logam asalnya (titik leleh timbel 328 oC). Paduan timah dan timbel dengan kadar yang sangat tinggi, 90-95 %, dipakai sebagai bahan pembuat alat musik seperti pipa organ. Logam babit, yaitu paduan Sn-Cu-Pb, digunakan sebagai bahan untuk alat penduga (kompas). Paduan yang lain adalah pewter yang terdiri atas ~ 90 % Sn, Sb dan Cu. Seperti halnya aluminium, timah bersifat logam amfoterik, bereaksi dengan asam kuat dan basa kuat. Timah dengan konfigurasi elektronik [36Kr] 4d10 5s2 5p2, dalam senyawa-senyawanya, dapat mempunyai tingkat oksidasi +2 dan +4 (yang lebih stabil). Senyawa fluorida, SnF2, digunakan sebagai bahan aditif pasta gigi untuk mencegah terjadinya lubang pada gigi. Oksidanya, SnO2, digunakan sebagai bahan ampelas atau penggosok permata, dan sulfidanya, SnS2, dipakai pada industri pewarnaan serta proses penyepuhan atau bahan imitasi.
Dewasa ini, industri keramik sangat maju pesat di Indonesia. Oksida timah, SnO2 dapat digunakan sebagai campuran glasir sekaligus memberi warna kuning SnO2-V2O5, warna biru abu-abu SnO2-Sb2O5, dan warna pink SnO2-Cr2O3. Senyawa SnCl4 bersama-sama SnO2 dipakai sebagai pelapis permukaan botol atau gelas agar lebih kuat dan tahan abrasi. Uap SnCl4 dihembuskan pada permukaan kaca atau gelas yang baru terbentuk yang kemudian akan bereaksi dengan molekul air pada permukaan kaca atau gelas membentuk lapisan tipis SnO2. Lapisan tipis ini dapat memperkuat kaca atau gelas seperti pada kaca mata. Lapisan SnO2 yang lebih tebal bertindak sebagai lapisan penghantar
14 Kimia Anorganik Logam arus listrik. Kaca jendela cockpit pesawat terbang menggunakan lapisan tebal ini; dengan aliran arus listrik akan terjadi panas pada kaca yang selanjutnya mencegah terjadinya pengembunan uap air pada kaca jendela cockpit tersebut. Selain itu, SnCl4 juga dapat dipakai sebagai katalisator dalam reaksi-reaksi organik seperti pada pembuatan asam asetat, oksalat, oleat dan asam stearat.
Timbel sebagai logam berat merupakan unsur yang terbanyak di alam. Istilah logam berat digunakan karena timbel mempunyai densitas (rapatan) yang sangat tinggi (11,34 g cm-3), jauh melebihi densitas tertinggi logam transisi pertama (yaitu 8,92 g cm-3 untuk tembaga). Timbel bersifat lembek-lemah dengan titik leleh ~ 327 oC, nampak mengkilat / berkilauan ketika baru dipotong, tetapi segera menjadi buram ketika terjadi kontak dengan udara terbuka. Hal ini karena terjadi pembentukan lapisan timbel-oksida atau timbel karbonat yang melapisi secara kuat, sehingga dapat mencegah terjadinya reaksi lebih lanjut. Karena sifat ini, timbel sering dipakai, misalnya sebagai bingkai-bingkai kaca berwarna yang dibentuk sebagai lukisan pada suatu jendela kaca. Selain itu SnO2 dapat juga digunakan sebagai campuran bahan atap, dan pipa saluran air.
Memang pemakaian logam timbel di sekitar kita agak jarang dijumpai, tetapi campuran timbel dan timah digunakan sebagai bahan solder untuk perekat atau pematri barang-barang elektronik. Timbel merupakan salah satu bahan paduan yang mempunyai kemampuan sangat tinggi untuk menahan sinar-X dan sinar-γ, sehingga lempenganγ, sehingga lempengan, sehingga lempengan timbel banyak dipakai sebagai pelindung bahan radioaktif.
Timbel yang terletak pada golongan 14 dalam sistem periodik unsur-unsur, mempunyai konfigurasi elektronik [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2, pada umumnya membentuk senyawa-senyawa dengan tingkat oksidasi +2 (lebih stabil) dan +4. Sebagai persenyawaan, timbel ternyata sangat banyak bermanfaat. Dalam industri cat, senyawa timbel banyak digunakan sebagai pigment (pewarna). Misalnya, PbCrO4 berwarna
Logam Golongan p 15 kuning yang banyak digunakan untuk cat pewarna jalan atau bahan plastik, PbMoO4 berwarna merah orange, PbO berwarna kuning kenari, dan 2PbCO3.Pb(OH)2 memberi warna putih. Dalam industri keramik, PbSi2O5 (atau PbO.2SiO2) yang tak berwarna dipakai untuk pelapis
glasir. Untuk mendapatkan gelas yang mempunyai densitas, indeks
bias dan stabilitas tinggi, namun sedikit menghantar panas dipakai PbO yang berwarna merah, orange atau -kuning, bergantung pada metode pembuatannya. Selain itu dapat juga dipakai senyawa tribasa timbel sulfat, 3PbO.PbSO4.H2O.
Meni, Pb3O4, yang merupakan oksida campuran Pb(II) dan Pb(IV), 2PbO.PbO2, berfungsi terutama untuk menghambat terjadinya korosi sehingga sering juga digunakan sebagai cat dasar. Selain itu, warnaSelain itu, warna merah meni juga dipakai untuk pewarnaan pada bahan karet dan plastik.
Sel aki terdiri atas pelat-pelat katode PbO2 yang berwarna merah-coklat dan anode berbentuk bunga-karang / busa yang terbuat dari logam Pb yang dipadu sedikit dengan antimon-Sb, dan elektrolit yang digunakan adalah larutan asam sulfat. Pada proses pengeluaran arus listrik, pada anode Pb dan katode PbO2 terjadi reaksi kimia sehingga terbentuk PbSO4 menurut persamaan reaksi total sebagai berikut:
Pb (s ) + PbO2 (s ) + 4 H3O+ (aq) + 2 SO42- (aq) →
2 PbSO4 (s) + 6 H2O (l) Endapan PbSO4 ini melapisi kedua elektrode, dan larutan elektrolit menjadi semakin encer karena dihasilkan air, sehingga lama kelamaan kerja aki semakin terhambat. Untuk mengaktifkan aki kembali dilakukan pengisian, yaitu dengan mengalirkan arus listrik pada aki tersebut dengan elektrode dipasang berlawanan sehingga terjadi reaksi yang berlawanan arah dengan reaksi tersebut di atas.
Tetraethyllead - TEL, (C2H5)4Pb, adalah suatu senyawa organolo-
gam yang mempunyai titik didih rendah, dan telah lama dipakai seba-1 Kimia Anorganik Logam gai bahan anti letupan (antiknocking) karena sifatnya yang dapat me-naikkan angka oktan bahan bakar minyak (bensin) hingga mencapai 80. Namun, di sisi lain ternyata TEL memberikan dampak polusi terhadap lingkungan hidup yaitu mencemari udara. Senyawa Pb yang dihasilkan dari pembakaran pada mesin kendaraan bermotor sangat berbahaya, dan jika masuk ke dalam tubuh manusia dapat menimbulkan gangguan pada sistem syaraf dan sistem peredaran darah.