MAKALAH KIMIA UNSUR UNSUR-UNSUR GOLONGAN IV A

MAKALAH KIMIA UNSUR UNSUR-UNSUR GOLONGAN IV A

Oleh :

Desty Erdiana Kusumawati K3316012

Ika Kurniasari K3316024

Luthfia Izzati K3316035

Purnomo K3316051

Septian Dwi Budi Prakoso K3316063

PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Unsur-unsur golongan IVA merupakan salah satu unsur-unsur yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karbon (C) merupakan salah satu unsur yang paling sering ditemui dalam kehidupan dalam bentuk arang, abu, bahkan karbon dioksida yang merupakan gas yang makhluk hidup keluarkan pada proses respirasi.

Begitu pula dengan silikon (Si) yang sering digunakan dalam bentuk keramik sebagai bahan dalam pembangunan rumah ataupun gedung-gedung bertingkat. Dalam golongan IVA, tidak hanya unsur karbon dan silikon saja yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terdapat pula unsur lain seperti Germanium (Ge), Timah (Sn), dan Timbal (Pb), serta unsur yang baru-baru saja ditemukan yaitu Uuq (ununquadium) yang berganti nama menjadi Flerovium (Fl). Unsur-unsur tersebut tentunya memiliki kegunaan tersendiri dalam kehidupan dan memiliki sifat/ karakteristik masing-masing. Oleh karena itu, mempelajari unsur-unsur tersebut termasuk hal yang perlu untuk menambah pengetahuan.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana sejarah ditemukannya unsur-unsur golongan IVA?

2. Apa saja sifat-sifat unsur golongan IVA?

3. Bagaimana pembuatan atau sintesis dari golongan IVA?

4. Apa saja kegunaan dari unsur golongan IVA?

C. Tujuan

1. Mengetahui sejarah ditemukannya unsur-unsur golongan IVA 2. Mengetahui sifat-sifat unsur golongan IVA

3. Mengetahui proses pembuatan unsur-unsur golongan IVA

4. Mengetahui kegunaan dari unsur-unsur golongan IVA

BAB II PEMBAHASAN I. Karbon (C)

a. Sejarah Unsur Karbon

Karbon berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti arang. Karbon telah ditemukan sejak jaman pra-sejarah dan sangat banyak ditemukan di alam. Barulah pada abad ke-18 bahwa unsur karbon telah ditemukan. Tiga orang yang paling terkenal dalam eksperimen-eksperimen indeitifkasi unsur karbon diantaranya :

Seorang Ilmuwan Prancis bernama Antoine Lavoisier adalah salah satu orang yang paling awal untuk mengajukan teori bahwa karbon merupakan sebuah unsur pada tahun 1789. Dia melakukan percobaan sederhana di mana ia membakar sejumlahi arang dan berlian. Ia menemukan bahwa ia mendapat jumlah yang sama dari karbon dioksida oleh-produk dari dua proses. Ini menuntun dia untuk percaya bahwa berlian dan arang tentunya terbuat dari unsur yang sama. Sebagai informasi berlian itu juga mengandung karbon.

Scheele adalah seorang ilmuwan Jerman yang melakukan tes serupa seperti Lavoisier. Namun, dalam pengalamannya, Scheele memanfaatkan bentuk yang berbeda dari karbon yang dikenal sebagai grafit, yang sebelumnya dianggap sebagai bentuk timbal. Dalam eksperimennya ia juga mendapat jumlah yang sama dari karbon dioksida untuk setiap gram grafit dan batubara bahwa ia terbakar.

René-Antoine Ferchault de Reamur adalah seorang peneliti di berbagai bidang

ilmiah studi. Dia ditunjukkan melalui proses metalurgi yang baja diproduksi ketika

elemen Besi diserap substansi yang dikenal untuk menjadi Carbon. Penelitian ini

dilakukan oleh para ilmuwan terkenal yang membenarkan adanya Carbon kimia sebagai elemen kompleks bahwa manusia telah menggunakan dalam berbagai bentuk.

b. Sumber dan Kelimpahan Unsur Karbon

Karbon dapat dijumpai di kerak bumi dengan konsentrasi 480 ppm dan pada air laut sekitar 28 ppm. Unsur karbon dapat ditemukan sebagai unsur bebas C amorf, intan dan grafit. Sebagai calcium carbonate (limestone). Keberadaan sebagai hidrokarbon: batu bara, petroleum dan gas alam. Karbon juga berada di atmosfir dalam bentuk CO 2 , CO dan metana.

c. Ekstraksi/Pembuatan Unsur Karbon

Karbon dapat dibuat dengan cara alami maupun dengan buatan manusia dalam skala laboratorium. Berikut adalah cara pembuatan karbon. Karbon dibuat dengan mereaksikan coke dengan silica SiO 2

Karbon terdapat dialam sebagai grafit . Grafit buatan dengan mereaksikan coke dengan silica SiO 2 dengan reaksi sebagai berikut:

SiO 2 + 3C → SiC + Si (g) + C (graphite) (berlangsung pada suhu 2500℃).

1. Pembuatan Karbon Aktif

Karbon aktif merupakan bahan kimia yang saat ini banyak digunakan dalam industri yang menggunakan proses absorbsi dan purifikasi. Karbon aktif adalah nama dagang untuk arang yang mempunyai porositas tinggi, dibuat dari bahan baku yang mengandung zat arang. Contoh dari bahan baku pembuatan karbon aktif ini adalah dari kulit singkong dan tempurung kelapa.

Karbon aktif merupakan salah satu adsorben yang paling sering digunakan pada proses adsorpsi. Hal ini disebabkan karena karbon aktif mempunyai daya adsorpsi dan luas permukaan yang lebih baik dibandingkan adsorben lainnya.

Karbon aktif yang baik haruslah memiliki luas area permukaan yang besar sehingga daya adsopsinya juga akan besar.

d. Sifat-Sifat Unsur Karbon

1. Sifat Fisika

Fasa pada suhu kamar : padat

Bentuk kristalin : intan dan grafit

Massa jenis : 2,267 g/cm³ (grafit) dan 3,513 g/cm³ (diamond) Titik leleh : 4300-4700 K

Titik didih : 4000 K

Densitas : 2,267 g/cm ³ (grafit) 3,515 g/cm ³ (diamond) Kalor lebur : 100 kJ/mol (grafit ) dan 120 kJ/mol (diamond) Kalor uap : 355,8 kJ/mol

Kalor jenis : 8,517 J/molK (grafit) dan 6,115 J/molK (diamond)

2. Sifat Kimia

Bilangan oksidasi : 4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4 Elektronegatifitas : 2,55 (skala pauli) Energi ionisasi : 1086 kJ/mol Energi ionisasi ke-2 : 2352,6 kJ/mol Energi ionisasi ke-3 : 4620,5 kJ/mol Jari-jari atom : 70 pm

Jari-jari kovalen : 77 pm Jari-jari Vander Waals : 170 pm

Konduktifitas termal : 119-165 (grafit) 900-2300 (diamond) W/mK Struktur Kristal : heksagonal

3. Sifat Karbon Berdasarkan Bentuk Allotrop

Alotrop adalah sifat sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua tau lebih bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang berbeda sehingga membentuk modifikasi struktur yang berbeda pula. Berbagai macam alotrop karbon adalah:

a. Intan

Intan merupakan zat padat yang bening berkilauan dan merupakan zat

yang paling keras. Setiap atom karbon dalam berada di pusat suatu

tetrahedron dan terikat secara kovalen kepada 4 atom karbon lainnya yang

berada di sudut tetrahedron tersebut. Intan merupakan molekul besar yang melebar dalam 3 dimensi sehingga atom-atomnya terikat sangat kuat satu sama lain. Hal ini mengakibatkan intan menjadi sangat keras.

Gambar intan

• Struktur intan

Intan secara alami diperoleh dari karbon yang dikenal tekanan dan suhu tinggi dalam perut bumi. Intan juga dapat dibuat dari grafit yang diolah pada suhu 3000K dan tekanan lebih dari 125Kbar. Proses ini menggunakan katalis logam transisi, seperti kromium (Cr ), besi (Fe), dan platina (Pt).

Struktur intan

• Sifat fisik intan

Intan merupakan mineral alami yang paling keras, sehingga

intan banyak digunakan sebagai alat untuk memotong, mengasah dan

sebagai mata bor. Intan memiliki titik leleh yang sangat tinggi yakni 4827 °C). Hal ini disebabkan Ikatan kovalen karbon-karbon yang terbentuk pada struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan ionik.

Intan berupa isolator namun dapat menyerap panas dengan sangat baik. Daya hantar listrik intan berkaitan dengan elektron yang digunakan untuk membentuk ikatan, dimana pada intan elektron- elektron berikatan sangat kuat sehingga tidak ada elektron yang bebas bergerak ketika diberi beda potensial. Sifat penyerap panas yang baik dari intan diaplikasikan pada peralatan elektonik untuk menyerap panas yang dihasilkan ketika peralatan elektronik digunakan. Dengan melapisi intan pada konduktor dalam peralatan elektronik maka suhu peralatan tersebut dapat dijaga relatif konstan sehingga peralatan tersebut dapat berfungsi secara normal.

Intan tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal ini tidak memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan atom karbon yang dapat membongkar dayatarik antara atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen. Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul intan.

b. Grafit

• Struktur grafit

Grafit merupakan alotrop karbon yang dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik. Karena sifat inilah grafit biasanya digunakan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

Dalam struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan

kovalen dengan tiga atom karbon lainnya membentuk susunan heksagonal

dengan struktur berlapis seperti tumpukan kartu. Karena atom karbon

memiliki 4 elektron valensi maka pada setiap atom karbon masih terdapat

satu elektron yang belum berikatan (elektron bebas).

Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh grafit dipengaruhi oleh elektron-elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen.

Elektron-elektron ini tersebar secara merata pada setiap atom C karena terjadi tumpang tindih orbital seperti pada ikatan logam yang membentuk awan atau lautan elektron. Oleh sebab itu ketika diberi beda potensial, elektron-elektron yang terdelokaslisasi sebagian besar akan mengalir menuju anoda (kutub positif), aliran elektron inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir. Sedangkan ketika salah satu ujung dipanaskan maka elektron-elektron ini akan segera berpindah menuju bagian yang memiliki suhu lebih rendah. Akibatnya panas tersebut akan menyebar ke bagian grafit yang memiliki suhu lebih rendah. Struktur grafit seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar stuktur grafit

Ikatan kovalen antar lapisan pada grafit relatif lebih lemah bila dibanding ikatan kovalen antar antar atom dalam satu lapisan. Dengan adanya hal ini menyebabkan grafit bersifat licin, karena lapisan yang berada dibagian atas mudah tergelincir atau mudah tergeser.

• Sifat fisik grafit

Grafit memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Untuk

melelehkan grafit, tidak hanya cukup untuk memisahkan salah satu

lembaran atom dari lembaran atom yang lainnya, tetapi harus memutuskan

seluruh ikatan kovalen yang terdapat pada seluruh bagian struktur grafit.

Grafit memiliki sifat lunak, terasa licin, dan digunakan pada pensil dan sebagai pelumas kering seperti pada kunci. Grafit kurang lebih seperti tumpukan kartu. Tiap kartu kuat, tetapi kartu akan saling bergeser satu sama lainnya, atau akan merosot secara keseluruhan. Ketika menggunakan sebagai pensil, lembaran atom digosokkan dan menempel pada kertas.

Grafit memiliki kerapatan yang lebih rendah dibanding dengan intan. Hal ini disebabkan karena terdapat ruang dalam jumlah yang relative banyak yang man ruangan tersebut merupakan “sampah” di antara lembaran-lembaran atom.

Grafit tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena daya tarik antara molekul pelarut tidak akan pernah cukup kuat untuk melampaui ikatan kovalen yang kuat pada grafit.

Grafit menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian lembaran atom. Jika setiap bagian grafit terhubung pada suatu sirkuit, elektron akan dapat berpindah dari ujung lembaran dan digantikan oleh elektron yang baru pada ujung lain.

c. Amorf

Bentuk amorf umum dari karbon adalah arang, kokas, karbon hitam, dan bahan hitam tulang. Unsur karbon dalam amorf, selain terdapat di alam juga dihasilkan dari pembakaran terbatas minyak bumi (jumlah oksigen terbatas sekitar 50% dari jumlah oksigen yang diperlukan untuk pembakaran sempurna). Bila batu bara dipanaskan tanpa udara, berbagai zat yang volatile (mudah menguap) dikeluarkan (gas batu bara), meninggalkan residu dengan kadar karbon yang tinggi yang dikenal sebagai kokas ( ampas batu arang ).

Tipe penyulingan destruktif yang sama dari kayu dan bahan organik lainnya menghasilkan arang. Pembakaran tidak sempurna dari gas alam menghasilkan nyala berasap, dan asp ini dapat disimpan sebagi jelaga yang halus disebut karbon hitam. Secara alami, karbon amorf terdapat dalam serbuk gergaji, lignit batu bara, gambut, kayu, batok kelapa, dan biji – bijian.

d. Fulleren

Fuleren adalah alotrop karbon dimana 1 molekul karbon terdiri dari 60 atom karbon sehingga sering disebut sebagai C 60 . Pada struktur fulleren setiap atom karbon berikatan dengan tiga atom karbon lain dengan pola membentuk susunan pentagonal membentuk struktur berongga seperti bola sepak. Struktur fulleren seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar Struktur fullerene

• Sifat fullerene

Fullrene tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam pelarut organik.

Fullrene sebagai superkonduktor dan penyerap panas yang baik. Sifat superkonduktor dan menyerap panas ini berkaitan 1 elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen, seperti pada grafit. Salah satu senyawaan C 60 yang merupakan semikonduktor adalah K 3 C 60 .

e. Kegunaan Unsur Karbon

Ada banyak kegunaan terbatas karbon dalam bentuk unsurnya. Tapi setelah menggabungkan dengan unsur lain, berubah dirinya menjadi zat yang berguna untuk berbagai hal antara lain :

1. Digunakan sebagai unsur dekoratif dalam barang-barang perhiasan.

2. Bahan bakar fosil seperti gas metana, minyak mentah, bensin, dan diesel mengandung persentase tinggi karbon. Bahkan gas memasak yang kita gunakan adalah hidrokarbon.

3. Karbon digunakan sebagai dasar pelarut untuk tinta yang digunakan dalam printer

inkjet.

4. Unsur ini digunakan dalam industri otomotif sebagai pigmen hitam.

5. Plastik merupakan polimer karbon.

6. ‘Vegetable carbon’ atau karbon aktif sering digunakan sebagai agen pemutih atau penyerap gas yang banyak digunakan dalam sistem filtrasi.

7. Karbon (dalam bentuk karbon dioksida) juga digunakan dalam minuman bersoda, alat pemadam kebakaran, dan bahan pembuat es kering.

8. Barang sehari-hari seperti parfum, semir sepatu, dan kertas karbon menggunakan karbon.

9. Dalam metalurgi, karbon monoksida digunakan sebagai agen pereduksi untuk memperoleh unsur dan senyawa lainnya.

10. Karbon dalam bentuk ‘freon’ digunakan dalam alat dan sistem pendingin.

11. Banyak pemotong logam dan alat-alat tahan panas diproduksi dari karbon.

12. Salah satu bahan yang paling berlimpah yaitu plastik, dihasilkan dari polimer karbon sintetis.

Selain berbagai kegunaan diatas, karbon juga berperan dalam tubuh manusia, diantaranya :

1. Karbon bertindak sebagai makronutrien bagi tubuh dalam bentuk karbohidrat.

Untuk diketahui, setiap bagian tubuh manusia terdiri dan memerlukan sejumlah besar unsur ini.

2. Karbon berperan utama dalam banyak proses kehidupan yang kompleks dan penting. Karbon dalam tubuh berikatan dengan banyak atom lain sehingga membuat tubuh berfungsi serta membantu pertumbuhan. Sekitar 18% tubuh manusia terdiri dari karbon.

3. Unsur ini merupakan dasar dari protein, lemak, dan asam nukleat dalam tubuh manusia. Ini berarti karbon memainkan peran penting dalam fisiologi tubuh manusia.

4. Karbon dioksida yang kita keluarkan pada saat respirasi mengandung karbon.

Kadar tidak normal karbon dioksida dalam tubuh dapat menimbulkan

berbagai masalah kesehatan. Oleh karena itu, penting untuk menjaga tingkat

normal karbon dioksida dalam tubuh.

5. Semua kegiatan metabolisme yang berlangsung dalam tubuh melibatkan karbon sebagai komponen dasar. Sebagai contoh, hormon dan enzim mengandung karbon.

6. Arang aktif digunakan dalam pengobatan untuk menyerap berbagai racun atau gas yang diproduksi dalam tubuh manusia.

Selain memiliki banyak manfaat, ternyata karbon juga memiliki dampak negative yaitu diantaranya :

1. Karbon disulfida CS 2 , beracun bila terserap kulit serta mudah terbakar dan meledak terutama bila mengalami gesekan,

2. Karbon tetraklorida CCl 4 , beracun bila tertelan, terhisap, dan terserap kulit.

Selain itu pemicu terjadinya kanker,

3. Sifat CO 2 yang dapat menyerap sinar infra merah lalu memantulkannya kembali ke permukaan bumi disebut efek rumah kaca (green house effect).

Akan tetapi, bila kadar CO 2 terlalu besar di udara dapat mengakibatkan suhu permukaan bumi bertambah panas sehingga terjadi pemanasan global (pemanasan yang merata di permukaan bumi). Akibat dari pemanasan global di permukaan bumi tersebut, es di kutub akan mencair dan dapat menimbulkan banjir di kota-kota pantai seluruh dunia.

f. Silikon (Si)

1. Sejarah Penemuan Silikon

Silicon ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius. Silicon pertama kali dibuat dalam bentuk murninya pada tahun 1824 dengan nama silisium yang berasal dari kata silicis dan –ium yang berarti logam. Pada tahun 1831 namanya diganti menjadi silicon karena sifatnya lebih mirip dengan karbon dan boron.

Silikon merupakan unsur kedua paling berlimpah di bumi setelah oksigen yaitu mencakup 28 % dari kandungan kerak bumi. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, melainkan ditemukan hanya dalam senyawaan seperti silikat dan silikon dioksida (silika). Bentuk silikon dioksida dapat ditemukan pada pasir, kuarsa dan serbuk batuan. Sedangkan bentuk silikat dapat ditemukan diantaranya pada granit, lempung dan mika. Serbuk silikon murni terdapat sebagai kepingan dalam emas dan letusan gunung berapi.

Suatu sifat kimia yang penting dari karbon dan silikon adalah kecenderungannya untuk membentuk molekul yang sangat besar. Atom-atom karbon bergabung satu sama lain dengan membentuk rantai atom yang tak terbatas ragamnya.

Atom karbon juga cenderung membentuk ikatan kovalen tunggal, ikatan kovalen rangkap dua, dan ikatan kovalen rangkap tiga. Sedangkan silikon cenderung membentuk hanya ikatan tunggal.

Silikon merupakan salah satu unsur metaloid dengan nomor atom 14 dan terdapat pada periode 3 golongan IV A. Silikon membentuk 28% kerak bumi dalam jumlah berat, dan merupakan unsur terbanyak kedua, setelah oksigen. Silikon tidak

Silicon mengkristal

dalam stuktur kristal

kubus berlian (FCC)

ditemukan bebas di alam. Silikon terdapat dalam bentuk senyawa oksida silika SiO2, dan mineral yang disebut silikat.

Kristal SiO2 murni mudah kita jumpai yang dikenal dengan nama pasir atau kuarsa, sedangkan Kristal SiO2 yang tidak murni (dengan runutan bahan kotoran) diantaranya adalah agata (akik), oniks, opal, batu kecubung (ametis), dan flint. Granit, hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica, dan sebagainya merupakan contoh beberapa mineral silikat.

Silikon memiliki 14 isotop yang diketahui, dengan nomor massa 22 sampai 36. Dari jumlah tersebut, ada tiga isotop silikon yang stabil, yaitu ²⁸ Si (92.23%), ²⁹ Si (4.67%), dan ³⁰ Si (3.10%). Hal ini dikarenakan spin intinya I = 1/2, ²⁹ Si digunakan dalam studi NMR senyawa silikon organik atau silikat (NMR padatan).

2. Sifat Fisika dan Kimia a. Sifat Fisika

Sifat Silikon

Fase Solid

Massa Jenis 2,33g/cm3 Titik Leleh 1639K Titik Didih 3435K Jari-jari atom 111 pm Jari-Jari Kovalen 117,59 pm Keelektronegatifan 1,8

Dalam satu golongan dari atas ke bawah maka semakin besar titik didih

dan titik lelehnya, tetapi pada karbon, memiliki titik leleh dan titik didih yang

lebih besar dibandingkan dengan silikon. Sifat ini merupakan anomali pada

karbon. Perbedaan titik didih dan titik leleh disebabkan karena bentuk padatan

antara karbon dan silikon berbeda, serta hubungannya dengan kerapatan, dimana

kerapatan elektron pada karbon semakin besar sehingga menyebabkan titik didih dan titik lelehnya besar.

b. Sifat Kimia

Silikon merupakan metaloid yang siap untuk memberikan atau berbagi 4 elektron terluarnya, sehingga memungkinkan banyak ikatan kimia. Kebanyakan asam tidak bereaksi dengan silikon, kecuali asam nitrat dan asam hidrofluorat.

Silikon dengan 4 elektron valensi mempunyai kemungkinan untuk bergabung dengan elemen atau senyawa kimia lainnya pada kondisi yang sesuai.

Silikon lebih reaktif dari karbon. Pada suhu tinggi silikon dapat berikatan dengan halogen membentu senyawa biner. Bila silikon bereaksi, tidak ada kecenderungan dari atom-atom silikon untuk kehilangan elektron-elektron terluar dan membentuk kation sederhana seperti Si ⁴⁺ , karena ion-ion kecil ini akan mempunyai rapatan muatan tinggi. Namun atom-atom ini biasanya bereaksi dengan penggunaan bersama elektron-elektron atom tersebut untuk membentuk ikatan kovalen. Bila dipanaskan dalam udara, unsur-unsur tersebut bereaksi dengan oksigen dalam reaksi pembakaran yang sangat eksotermik untuk membentuk oksida SiO 2 (silika) yang bersifat asam.

Karbon dapat membentuk ikatan tunggal maupun ikatan rangkap dua dan rangkap tiga, sedangkan pada silikon hanya dapat membentuk ikatan tunggal saja.

Hal ini dikarenakan untuk membentuk ikatan phi (rangkap) dibutuhkan jarak yang dekat (ideal). Karbon memiliki ukuran atom yang kecil sehingga jari-jari atomnya pun juga kecil sehingga jarak ikatan antara C dan C dekat dan memungkinkan terbentuknya ikatan phi (rangkap). Sedangkan silikon memiliki ukuran atom yang besar sehingga jari-jari atomnya pun besar. Jari-jari yang besar ini menyebabkan jarak ikatan antara Si dan Si semakin jauh sehingga sulit untuk membentuk ikatan phi (rangkap).

c. Sifat Homopolar (katenasi)

Dialam terdapat banyak sekali minyak bumi (Hidrokarbon) , dapat dikatakan pada minyak bumi rantai C nya sangat banyak yaitu >30 . Sedangkan pada silikon ikatannya hanya 16 . Sehingga Karbon lebih mudah untuk berkatenasi atau berikatan dengan sesamnya dibandingkan dengan silikon yang tidak dapat berikatan lebih dari 16.

Syarat agar suatu atom memiliki sifat katenasi adalah : 1. Valensinya minimal dua

2. Kuat ikatan antara sesama atom kira-kira sama dengan kuat ikatan antara atom dengan atom lain

3. Relatif lamban teaksinya terhadap molekul atau ion lain.

Katenasi jarang ditemukan pada senyawa-senyawa silikon karena ikatan antara Si–O jauh lebih kuat dibandingkan Si-Si sehingga silikon bersifat heteropolar atau kurang berkatenasi.

d. Sifat Alotrop Silikon

Alotrop adalah sifat sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua atau lebih bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang berbeda sehingga membentuk modifikasi struktur yang berbeda pula.

Dua alotrop silikon yang ada pada suhu kamar yaitu amorf dan kristal.

Amorf muncul sebagai bubuk coklat, sedangkan kristal berupai kilap logam

dengan warna keabu-abuan. Kristal tunggal silikon merupakan kristal yang dapat

tumbuh dengan proses Czochralski. Proses Czochralski biasanya diterapkan

dalam proses pemurnian silikon dimana silikon yang akan dimurnikan dengan

mengkristalkannya diletakkan di dalam tempat dari quartz dan dilelehkan. Sebuah

silinder yang ujungnya terbuat dari kristal silikon dicelupkan kedalam lelehan

silikon yang belum murni. Silinder dengan ujung silikon murni tersebut di putar

dengan sangat pelan ke arah atas yang suhunya lebih dingin. Dengan pendinginan

secara pelan-pelan, pengkristalan akan terjadi dengan sempurna di bagian atas dan

secara otomatis pengotor akan bergerak ke arah bawah. Pada akhir proses ini,

pengotor akan tinggal di dalam wadah quartz dan silikon murni akan menjadi batang silinder yang memanjang. Kemudian dapat dilakukan pemotongan untuk mendapatkan silikon murni.

3. Pembuatan Silikon

Silikon dapat dibuat dari silika dengan cara sebagai berikut : SiO 2 (s) + 2Mg(s) à 2MgO(s) + Si(s) Dalam bentuk kristalnya, silikon adalah abu-abu atau hitam.

Silikon dibuat dari silika dengan kokas sebagai reduktor. Campuran silika dan kokas dipanaskan dalam suatu tanur listrik pada suhu sekitar 30.000 C.

SiO 2 (s) + 2C(s) à Si(l) + 2CO(g)

Pembuatan silikon ultra murni dilakukan sebagai berikut. Mula-mula silikon biasa direaksikan dengan klorin sehingga terbentuk silikon tetraklorida, suatu zat cair yang mudah menguap (titik didih = 580 ^o C)

Si(s) + 2Cl 2 (g) à SiCl 4 (l)

SiCl 4 kemudian dimurnikan dengan distilasi bertingkat. Selanjutnya, SiCl 4

direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl 4 dengan gas H 2 melalui suatu tabung yang dipanaskan. Dengan cara ini dapat diperoleh silikon ultra murni yang pengotornya hanya sekitar 10 %. Reaksinya adalah sebagai berikut.

SiCl 4 (g) + 2H 2 (g) à Si(s) + 4HCl(g)

Padatan Si yang terbentuk berupa batangan yang perlu dimurnikan dengan

cara pemurnian zona (zone refining). Zone Refining biasanya digunakan untuk

memperoleh yang kemurniannya tinggi seperti Si, Ge, dan Ga. Gambar di bawah ini

merupakan contoh zone refining untuk germanium.

Pada pemurnian zona batangan silikon tidak murni secara perlahan dilewatkan ke bawah melalui kumparan listrik pemanas yang terdapat pada zona lebur karena pemanasan maka batang silikon tidak murni akan mengalami peleburan.

Seperti pada sifat koligatif larutan tentang pemurnian titik lebur larutan dimana titik lebut larutan adalah lebih rendah dibandingkan titik lebur pelarut murni.

Pemurnian silikon analog dengan hal tersebut, silikon murni dianggap sebagai pelarut sedangkan leburan silikon yang mengandung pengotor dianggap sebagai larutan.

Berdasarkan sifat koligatif larutan maka titik lebur silikon murni akan akan lebih tinggi dibanding titik lebur silikon yang tidak murni (bagian yang mengandung pengotor).

Hal ini menyebabkan pengotor cenderung mengumpul disilikon yang mengandung pengotor (bagian atas pada zona peleburan). Selama permurnian zona berlangsung maka bagian bawah yang merupakan silikon murni akan bertambah banyak sedangkan bagian atas semakin sedikit. Pengotor yang ada akan terkonsentrasi pada bagian yang sedikit tersebut.

Setelah leburan mengalami pembekuan maka akan diperoleh suatu batangan dimana salah satu ujung merupakan silikon paling murni sedangkan silikon yang lain merupakan silikon yang dipenuhi dengan pengotor atau bagian silikon yang paling tidak murni. Walaupun demikian terkadang bagian yang paling murni dari silikon ada pada bagian atas sedangkan bagian yang paling tidak murni berada pada bagian bawah. Bagian yang tidak murni dan murni dapat dipisahkan dengan cara pemotongan.

4. Reaksi dan Senyawaan Silikon

a. Reaksi pada Silikon

Silikon murni berwujud padat seperti logam dengan titik lebur 14.100 ^o C.

Silikon dikulit bumi terdapat dalam berbagai bentuk silikat, yaitu senyawa silikon dengan oksigen. Unsur ini dapat dibuat dari silikon dioksida (SiO2) yang terdapat dalam pasir, melalui reaksi:

SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g)

Silikon murni berstruktur seperti Intan (tetrahedral) sehingga sangat keras dan tidak menghantarkan listrik, jika dicampur dengan sedikit unsur lain, seperti alumunium (Al) atau boron (B). silikon bersifat semikonduktor (sedikit menghantarkan listrik), yang diperlukan dalam berbagai peralatan, elektronik, seperti kalkulator dan komputer. Itulah sebabnya silikon merupakan zat yang sangat penting dalam dunia modern. Untuk itu dibutuhkan silikon yang kemurniannya sangat tinggi dan dapat dihasilkan dengan reaksi:

SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g)

Jari-jari silikon lebih besar dari karbon, sehingga tidak dapat membentuk ikatan π (rangkap dua atau tiga) sesamanya, hanya ikatan tunggal (σ). Karena itu silikon tidak reaktif pada suhu kamar dan tidak bereaksi dengan asam, tetapi dapat bereaksi dengan basa kuat seperti NaOH.

Si(s) + 4OH-(aq) → SiO4(aq) + 2H2(g)

Pada suhu tinggi, silikon dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida, dan dengan halogen membentuk halida, seperti:

Si(s) + 2H2 → SiH4 Si(s) + 2Cl2 → SiCl4

Silikon dapat bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi : Si(s) + 2H2O SiO2(g) + 2H2(g)

Silikon dapat bereaksi dengan udara membentuk silikon dioksida :

Si(s) + O2(g) SiO2(g)

Batuan dan mineral yang mengandung silikon, umumnya merupakan zat padat yang mempunyai titik tinggi, keras, yang setiap keping darinya merupakan suatu kisi yang kontinu terdiri dari atom-atom yang terikat erat. Sebuah contoh dari zat padat demikian, adalah silikon dioksida, yang terdapat dialam dalam bentuk kuarsa, aqata (akik), dan pasir.

b. Senyawaan Silikon 1. Hidrida

Hidrida adalah gas yang menyala secara spontan dibuat dengan mereaksikan LiAlH 4 pada SiO 2 pada 150─170 ^o C, atau dengan mereduksi SiCl 4 dengan LiAlH 4 dalam eter. Meskipun stabil terhadap air dan asam encer, hidrolisis basa secara cepat memberikan SiO 2 terhidrat dan H 2 . Pada senyawa silikon terdapat deret Silana yaitu sebagai berkut:

2. Oksida Silikon

Silikon dapat memiliki 2 bentuk oksida yaitu silikon monoksida dan silikon dioksida. Silikon monoksida SiO dapat dihasilkan dari reduksi silikon dioksida SiO 2 dan Si pada temperatur tinggi:

SiO 2 (s)+ Si(s) à 2SiO(s)

Bentuk kristal SiO 2 yang paling umum adalah silika, yaitu suatu

mineral kuarsa. Sebagian besar pasir tersusun dari silika, biasanya

mengandung berbagai pengotor terutama oksida oksida besi. Menarik untuk

diperhatikan bahwa CO 2 dan SiO 2 memiliki sifat-sifat yang sangat berlawanan

walaupun keduanya merupakan oksida dari golongan yang sama (4A) dan

juga mamiliki rumus molekul yang sama. Pada kondisi kamar,

CO 2 merupakan gas tidak berwana sedangkan SiO 2 berupa padatan dengan

titik leleh 1.600 ^o C dan titik didih 2.230 ^o C. Perbedaan titik didih tersebut

disebabkan oleh faktor ikatan. CO 2 terdiri dari satuan molekul-molekul

nonpolar triatomin yang berukuran kecil, sehingga terikan antar molekul-

molekulnya yang disebabkan oleh gaya dispersi yang relatif lemah. Di sisi lain, SiO2 mengandung ikatan kovalen Si-O dalam kisi molekuler raksasa.

Setiap atom Si terikat pada atm O dan tiap atom O terikat pada 2 atom Si.

Struktur SiO2 sebagai berikut :

Perbedaan tipe ikatan tersebut dapat dijelaskan. Terutama, ikatan

tunggal C-O (energi ikat=358 kJ/mol) adalah jauh lebih lemah dibanding

ikatan rangkap C=O (energi ikat =799 kJ/mol). Jadi setelah terbentuk ikatan

π-π antara atom C dan O total energi ikat nya lebih besar diabandibng 2 kali

ikatan tunggal C-O. Dengan demikian pada CO2 pembentukan 2 ikatan

rangkap C=O lebih disukai (favorable) dibandingkan dengan 4 ikatan tunggal

C-O yang analog dengan struktur SiO2. Dipihak lain, karna sifat katenasinya

ikatan tunggal pada SiO dipandang sebagai memliki karakter ikatan rangkap

parsial, yaitu yang dihasilkan dari pertumpang tindihan (overlapping) antara

orbital d kosong pada atom Si dengan orbital p terisi pada atom O karena

adanya delokalisasi Si-O cukup besar. Jadi, untuk SiO 2 , 4 ikatan tunggal

(dengan karakter ikatan rangkap parsial) lebih disukai dibandingkan dengan 2

ikatan rangkap.

Dikenal adanya 3 bentuk silika yaitu kuarsa, tridimit dan kristobalit.

Setiap bentuk silika ini memiliki bentuk yang berbeda baik pada temperatur tinggi maupun rendah. Bentuk yang paling stabil pada temperatur kamar adalah kuarsa-β sedangkan pada suhu tinggi akan berubah menjadi tridimit-β dan akan menjadi tristibalit-β pada suhu yang lebih tinggi lagi.

Bentuk α dan β masing-masing mewakili struktur pada temperatur rendah dan struktur pada temperatur tinggi. Kuarsa dan kristobalit dapat saling dipertukarkan bila dipanaskan. Proses ini lambat karena dibutuhkan pemutusan dan pembentukan kembali ikatan-ikatan dengan energi pengatifannya tinggi. Walaupun demikian, kecepatan perubahan sangat dipengaruhi oleh adanya pengotor atau kehadiran oksida-oksida logam alkali.

Secara umum, silika dalam segala bentuknya adalah tidak reaktif.

Senyawa ini hanya dapat bereaksi dengan gas fluor, asam hidrogen fluorida atau dengan larutan basa. Reaksi dengan larutan basa menunjukkan bahwa SiO2 merupakan oksida asam. Reaksi silika dengan HF sering digunakan dalam analisis kualitatif, karena senyawa volatil silikon tetrafluorida akan dapat mengalami hidrolisis membentuk asam silikat.

SiO2(s) + 4HF(l) à SiF4(s)+ 2H2O(l) SiF4 (s) + 4H2O(l) à 4HF + Si(OH)4

Reaksi antara silika dengan hidroksida alkali akan menghasilkan garam-garam silikat (Na2SiO3)n dan Na4SiO4.

3. Halida

a. Tetrahalida

Tetrahalida adalah senyawa yang dapat dibentuk dengan semua halogen. Misalnya, silikon tetraklorida, dapat bereaksi dengan air, tak sama dengan homolognya yaitu karbon tetraklorida. Silikon dihalida dapat dibentuk dengan reaksi dengan suhu tinggi antara silikon dan tetrahalida;

dengan struktur yang serupa dengan karbena sehingga senyawa ini adalah

senyawa reaktif. Silikon difluorida terkondensasi untuk membentuk senyawa polimer (SiF2) n .

Silikon dan silikon karbida keduanya mudah bereaksi dengan semua halogen untuk membentuk volatil berwarna produk reaktif SiX 4 . SiX 4 sangat penting dan diproduksi pada skala multikiloton untuk memproduksi boronfree transistor kelas Si. Ketika kedua tetrahalida yang berbeda dipanaskan bersama-sama, akan terbentuk distribusi random disekitar halida silikon pada pendinginan sehingga dapat dipisahkan dan ditandai.

nSiX 4 + (4 - n) SiY 4 à 4SiXnY (4-n)

Halida campuran juga dapat dilakukan dengan reaksi pertukaran halogen, misalnya dengan menggunakan SbF3 berturut-turut untuk fluorinate SiCl4 atau SiBr4 .

b. Nitrida Silikon

Aplikasi senyawa nitrida silikon Si3N4, sebagai keramik dan bahan tahan api. Bubuk amorf termasuk senyawa kimia inert, yang dapat dibentuk oleh reaksi, atau dengan menggabungkan Si dan N2 diatas suhu 1.650 K.

Dua polimorf utama , α- dan β - Si3N4 , memiliki jenis struktur rantai yang tak terbatas di mana Si dan N berada pada tetrahedral dan di sekitar trigonal planar masing-masing. γ-Si3N4 yang berbentuk padat diperoleh pada tekanan tinggi dan suhu tinggi (15 GPa dan > 2.000 K) dengan fabrikasi. Polimorf ini memiliki bentuk struktur atom N membentuk kubik.

Struktur di mana dua pertiga dari atom Si menempati lubang

membentuk oktahedral, sedangkan tetrahedral terbentuk karena sepertiga

atom Si menempati lubang. Terdapat ion logam dalam 2 dan 3 keadaan

oksidasi pada spinels oksida tersebut yaitu (AII) dan ( BIII ) 2O 4 .

Dalam γ-Si3N4, semua atom Si berada dalam keadaan tunggal (+4) oksidasi. Bahan lain yang keras adalah Si 2 N 2 O, terbuat dari Si dan SiO 2

serta N 2 pada suhu 1.700 K. Hal itu membentuk jaring heksagonal antara atom Si dan N secara bergantian, ini terkait dengan ikatan Si-O–Si (silika).

c. Silikat

Sebagian besar silikat sangat tidak larut dalam air, hanya silikat dari logam alkali yang sederhana yang larut dalam air. Sifat umum dari mineral silikat adalah kekompleksan anion silikatnya. Namun sebenarnya anion-anion kompleks tersebut berasal dari unit struktur dasar yang sama, yaitu susunan tetrahedral sederhana dari 4 atom O disekitar atom pusat Si.

Tetrahedral ini dapat berupa unit terpisah, bergabung membentuk lembaran atau membentuk kerangka 3 dimensi sehingga terdapat beberapa kelompok silikat.

1. Ortosilikat

Silikat ini tersusun atas satuan satuan SiO 4 4- berbentuk tetrahedral seperti pada gambar :

Silikat ini dijumpai dalam mineral willemit Zn 2 SiO 4 , fenasi Be 2 SiO 4 , fersterit Mg 2 SiO 4 , zirkon ZrSiO 4 , dan olivin (Mg,Fe) 2 SiO 4 .

2. Pirosilikat

Pirosilikat merupakan gabungan dari 2 tetrahedral yang membentuk ion ( Si 2 O 7 ) ^6- . Contoh mineral silikat yang telah dikenal dari kelompok ini adalah tertoveltit Sc 2 (Si 2 O 7 ) dan hemimorfit Zn 4 (OH)(Si 2 O 7 ).H 2 O

3. Silikat siklis

Jika atom oksigen dalam setiap tetrahedral digunakan

bersama oleh dua satuan , maka akan diperoleh dua struktur silikat

siklis, dengan rumus umum (SiO 3 2n- )n. Jika n=3, maka diperoleh

Si 3 O 9 6- terdapat dalam mineral wollastonit Ca 3 (Si 3 O 9 ) dan

benitonit BaTi(Si 3 O 9 ), sedangkan jika n=6 diperoleh Si 6 O 18 12- yang terdapat dalam mineral beril Be 3 Al 2 (Si 6 O 18 ).

4. Silikat rantai

Jika satuan satuan tetrahedral digabungkan menggunakan dua atom oksigennya, maka akan dihasilkan rantai sederhana (piroksen) dengan rumus umum (SiO 3 2n ) n , yang dijumpai dalam mineral enstatit MgSiO 3 dan spodumen LiAl(SiO 3 ) 2 . Jika rantai sederhana digabungkan maka akan dihasilkan rantai ganda atau amfibol dengan rumus (Si 4 O 11 6n- )n , misalnya termolit yang memiliki rumus molekul CO 2 Mg 5 Si 4 O 11 (OH) 2 silikat amfibol selalu memiliki gugus hidroksil yang mengikat ion logam. Mineral asbes berasal dari silikat amfibol yang dihasilkan dengan menghilangkan logam atau karbon dalam termolit secara isomorfis.

Mineral asbes yang memiliki nilai ekonomis adalah krisotil Mg 3 (OH) 4 Si 2 O 5 .

5. Silikat lapis

Silikat ini terbentuk karena penggabungan satuan satuan tetrahedral menggunakan bersama 3 atom oksigen sehingga terbentuk lapisan dua dimensi takberhingga. Silikat ini memiliki rumus empiris (Si 2 O 5 2n- )n satu lapisan dengan lapisan yang lain dalam silikat lapis diikat oleh gaya elektrostatis yang berasal dari ion logam yang ada. Karena gaya elektrostatis tidak sekuat ikatan Si-O dalam lapsan silikat, maka mineral yang terbentuk terbagi dalam lembaran-lembaran yang tipis. Mineral mineral silikat dalam kelompok ini meliputi lempung aluminosilikat dan mika. Dua contoh mineral lempug yag dikenal adalah mineral talk (Mg 3 (OH) 2 Si 4 O 10 ) dan kaolin Al 2 (OH) 4 (Si 2 O 5 ). Jika atom Si digantikan oleh alumunium dan logam alkali, maka didapat logem yang lebih keras, seperti Ka l2 (OH) 2 (Si 3 AlO 10 ).

6. Silikat tiga dimensi

Silikat ini terbentuk karena penggabungan satuan tetrahedral

menggunakan keempat atom oksigennya sehingga mempunyai susunan kristal

tanpa adanya penggantian Si dengan logam. Rumus umum silikat ini adalah SiO 2 (kuarsa, tridimit dan kristobalit). Penggantian Si ⁴⁺ oleh Al ³⁺ dalam kisi kristal SiO 2 memerlukan tambahan ion logam untuk menjaga agar kenetralah listrik dalam kristal tidak berubah. Beberapa mineral yang didapat dari penggantian ini adalah feldspar, zeolit dan ultramarin.

5. Kegunaan Silikon

a. Silikon dioksida secara luas digunakan dalam pembuatan kaca dan batu bata.

b. Silica gel, bentuk koloid silikon dioksida, mudah menyerap kelembaban dan digunakan sebagai desikan. Silikon membentuk senyawa yang berguna lainnya.

Silikon karbida (SiC) hampir sekeras berlian dan digunakan sebagai abrasif.

c. Natrium silikat (Na 2 SiO 3 ), juga dikenal sebagai gelas air, digunakan dalam produksi sabun, perekat dan sebagai pengawet telur.

d. Silikon tetraklorida (SiCl 4 ) digunakan untuk membuat layar asap.

e. Silikon juga merupakan unsur penting dalam silikon, kelas bahan yang digunakan untuk hal-hal seperti pelumas, agen polishing, isolator listrik dan implan medis.

f. Bahan-bahan yang mengandung silikon yang dikenal baik : 1. Keramik

2. Semen 3. Kaca 4. Silikon 5. Zeolit

II. Germanium (Ge)

a. Sejarah Penemuan Germanium

Keberadaan Germanium diprediksi oleh ilmuan kimia Dimitri Mendeleev pada 1869, setelah dia mengembangkan tabel periodik unsur, berdasarkan penjelasan kimiawi. Menyusun unsur-unsur menurut massa atom menyisakan jarak kosong pada tabel. Mendeleev berteori bahwa ada beberapa unsur yang belum ditemukan, termasuk unsurke 32. Pada tahin 1885, Celmens Winkler, seorang Kimiawan Jerman menemukan apa yang disebut eka-sillicon pada bijih argyrodite. Bijih tersebut mengandung perak, belerang, oksida besi, seng dan kira-kira 7% logam yang belum diketahui.

Menurut penjelasan kimiawi, Mendeleev sudah memprediksi bahwa unsur ke 32 akan memiliki kerapatan 5,5 gram/cm ³ (5.5 kali dari kerapatan air) dan massa atom relatif sebesar 70. Kerapatan sebenarnya unsur Ge 5,323 gram/cm ³ dan massa atom relatif 72,630. Data yang dihasilkan hampir akurat dengan perkiraan Mendeleev, maka dari itu para Kimiawan lebih yakin mengenai sistem periodik unsur oleh Mendeleev.

Germanium adalah unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom 32.

Germanium adalah metaloid berkilau, keras, berwarna abu-abu keputihan

dalam golongan karbon, secara kimiawi bersifat sama dengan unsur

segolongannya timah dan silikon. Germanium murni adalah semikonduktor,

dengan penampilan hampir sama dengan unsur silikon. Germanium, sama

halnya dengan silikon, secara alamiah bereaksi dan membentuk senyawa

kompleks dengan oksigen di alam. Berkebalikan dengan silikon, germanium

terlalu reaktif untuk ditemukan secara alami di Bumi dalam bentuk bebasnya.

Karena sangat sedikit mineral yang berkandungan tinggi, germanium ditemukan cukup terlambat dalam sejarah kimia. "Logam" germanium (germanium terisolasi) dipakai sebagai semikonduktor di dalam transistor dan berbagai perangkat elektronik lainnya. Germanium tidak dianggap sebagai unsur yang esensial untuk semua organisme hidup.

b. Sifat Fisika dan Kimia 1. Sifat Fisika

• Nomer Atom = 32

• Simbol Atom = Ge

• Massa Atom Relatif = 72.630

• Konfigurasi elektron = [Ar] 3d ¹⁰ 4s ² 4p ²

• Kerapatan = 5.323 gram/cm ³

• Fase dalam suhu ruang = solid

• Titik Leleh = 938.3 ^o C

• Titik Didih = 2,833 ^o C

• Kalor peleburan = 36.94 kJ/mol

• Kalor penguapan = 334 kJ/mol

• Kapasitas kalor molar = 23.222 J/(mol·K)

• Jumlah Isotop Alami = Ada 19 Isotop yang dibuat dalam Lab

• Isotop yang paling umum = G -74 (36.28 percent of natural

abundance), Ge-72 (27.54 percent of natural abundance), Ge-79 (20.84 percent of natural abundance), Ge-73 (7.73 percent of natural abundance), Ge-76 (7.61 percent of natural abundance) 2. Sifat Kimia

Germanium memiliki sifat kimia dan fisika mirip silikon. Germanium stabil di udara dan air, serta tidak terpengaruh oleh asam dan basa, kecuali asam nitrat.

3. Pembuatan Germanium

Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik pengolahan bijih-bijih seng, dan sebagai produk sampingan beberapa pembakaran batubara. Germanium dapat dipisahkan dari logam-logam lainnya dengan cara distilasi fraksi tetrakloridanya yang sangat reaktif. Teknik ini dapat memproduksi germanium dengan kemurnia yang tinggi.

4. Fakta-fakta Germanium

a. Germanium adalah metaloid, yaitu unsur yang memiliki sifat dari sifat logam dan non logam (Chemicool).

b. Germanium adalah satu dari beberapa unsur yang memuai saat beku, seperti air.

c. Kelimpahan Germanium pada Bumi 1,5 ppm dan kelimpahan pada tata surya adalah 200ppm.

d. Sejumlah Germanium dulu diketahui saat Perang Dunia II, menurut Emily Darby (Mahasiswa Kimia di Harvey Mudd College) , Germanium digunakan pada resolusi tinggi yang diterbaca radar.

5. Pernyataan tentang Kesehatan

Terdapat pernyatan bahwa germanium mungkin dapat bermanfaat untuk kesehatan, termasuk meningkatkan sistem imun, supply oksigen dalam tubuh, dan membunuh radikal bebas. Menurut Healthline, Germanium juga dipetimbangkan untuk digunakan sebagai pengobatan alergi, atsma, arthritis, HIV/AIDS, dan beberapa macam kanker.

Bagaimanapun juga belum ada penelitian ilmiah yang mendukung pernyataan ini, dan penggunaan suplemen Germanium atau obat mengandung Germanium dapat menyebabkan efek samping seperti kerusakan ginjal, anemia, lemah otot, gangguan saraf.

Pada suatu percobaan, derivat Germanium, spirogermanium menunjukkan penghalangan replikasi sel kanker, tapi beberapa studi menunjukkan bahwa hal itu merugikan dan tidak cocok untuk pengobatan anti kanker (Memorial Sloan Kettering Cancer Center).

6. Kegunaan

Germanium umumnya digunakan sebagai detektor (Applied Physics Letter, 2016). Pada studi tersebut ditunjukkan mengenai efisiensi detektor cahaya Germanium yang digunakan pada Near IR Spectrophotometry.

Detektor cahaya Germanium lebih baik dibanding detektor cahaya berbasis Silikon karena memiliki rasio sinyal yang lebih baik.Germanium diteliti untuk kegunaan pada detektor cahaya karena memiliki jarak pita yang kecil, atau kemampuan loncatan elektron yang lebih mudah ke state yang lebih tinggi, diamana hal itu biasanya dimiliki oleh logam semikonduktor. Konduktor cahaya digunakan dalam beberapa macam teknologi dalam kehidupan, misalnya remote TV, pintu otomatis, dan sistem komunikasi serat optik, dan kegunaan lain.

III. Timah (Sn)

a. Sejarah Penemuan Timah

Timah telah diketahui dan dimanfaatkan manusia selam ribuan tahun. Ia telah ditemukan oleh manusia sejak sebelum masehi. Dalam kitab suci orang hindu, Reg Veda yang ditulis sekitar 1000 tahun sebelum masehi telah menyebutkan adanya beberapa logam termasuk timah.

b. Sifat Fisika dan Kimia

1. Sifat Fisika

Informasi Umum

Nama Unsur : Tin

Simbol : Sn (Stannum : Latin)

Nomor Atom : 50

Kelompok : Logam

Golongan : 4a

Sifat Atom

Berat Atom : 118,70999999999999

Densitas : 7.30 g/cm ³

Struktur Kristal : Tetragonal

Kofigurasi

Elektron : 2,8,18,18,4

Elektron Valensi : 2,4

Orbital : [Kr] 4d10 5s2 5p2

Jari-jari Atom : 1.72 Angstrum

Jari-jari Ion : .71 (+4) Angstrum

Volume Atom : 16.3 cm ³ /mol

Elektronegativitas : 1,96

Energi Ionisasi I : 7.3438 V

Energi Ionisasi II : 14.632 V

Energi Ionisasi III : 30.502 V

Bilangan

Oksidasi : (4),2

Termodinamika

Titik Didih : 2602°C

Titik Lebur : 231.97°C

Kalor Jenis : 0.227 J/gK

Kalor Uap : 295.80 kJ/mol

Kalor Lebur : 7.029 kJ/mol

Konduktivitas

Panas : 0.666 W/cmK

2. Sifat Kimia

Timah punya sifat tahan karat ketika terkena air tetapi tidak tahan terkena asam dan alkali. Ia tidak terlalu terpengaruh oleh air dan oksigen pada suhu kamar, tidak karatan dan tidak mudah korosi. Timah biasa digunakan sebagai lapisan pelindung untuk logam lain. Lapisan ini berguna mencegah oksidasi lanjutan oleh oksigen yang ada pada di udara atau air. Akan tetapi pada suhu tinggi timah dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida timah.

Tidak hanya pada suhu tinggi, timah juga dapat bereaksi lambat dengan asam encer seperti asam klorida (HCl) dan asam sulfat (H 2 SO 4 ).

Selain itu, timah mudah larut dalam asam pekat dan dalam larutan alkali panas. Timah juga bereaksi dengan unsur-unsur halogen membentuk senyawa seperti timah klorida dan tima bromida.

Timah dan timbal secara nyata adalah logam, meskipun mereka memiliki empat elektron di kulit terluarnya. Timah dan timbal memiliki beberapa perbedaan dalam sifat-sifatnya dari unsur-unsur logam yang mengesankan jarak yang dekat dari garis antara logam dan non-logam (keanehan semi-logam). Keduanya memiliki lebih dari satu valensi dan agak umum terdapat di kulit bumi.

c. Pembuatan Timah

Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (stannum) dengan nomor ataom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak paduan , dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama daricassiterite (SnO 2 ) yang terbentuk sebagai oksida yang kemudian dilebur untuk membentuk Sn murni.

1. Proses peleburan

Untuk memisahkan timah dari pengotor – pengotornya maka bijih

timah harus dilebur dan ditambahkan senyawa – senyawa lain

seperti antrasite, dan limestone. Peleburan dilakukan didalam burning

chamber (tanur) hingga suhu 1.350 ^o C selama 8-12 jam sehingga dapat

memisahkan timah dengan pengotor – pengotornya seperti Pb, As, Sb, Cu, Fe, dan Ni.

Proses peleburan timah menggunakan reduktor gas CO, gas ini diperoleh dari hasil pembakaran C (fixed carbon) dalam antrasit dengan reaksi sebagai berikut:

C(s) + O 2 (g) à CO 2 (g) CO 2 (g) + C(s) à 2CO(g) 2C(s) + O 2 (g) à 2CO(g)

Pada temperatur operasi 1.400°C gas CO lebih stabil daripada gas CO2 sehingga reaksi berjalan ke kanan dan diperoleh gas CO.

Reaksi reduksi bijih timah menjadi timah bebas adalah sebagai berikut:

SnO 2 (s) + CO(g) à SnO(s) + CO 2 (g) SnO(s) + CO (g) à Sn(l) + CO 2 (g)

Dari reaksi tersebut, masih terdapat SnO 2 yang tidak tereduksi oleh C(s) yang lalu akan bereaksi dengan Sn(l) dan silika (SiO 2 ) untuk menghasilkan terak (slag) stannous silicate.

Reaksi yang terjadi adalah:

SnO2(s) + Sn(l) + 2 SiO2(l) à 2 SnOSiO2(aq)

Untuk menghasilkan Sn(l), terak ini dapat direduksi oleh C(s), reaksinya adalah sebagai berikut:

2SnOSiO 2 (sl) + 2 C(s) à 2 Sn(l) + 2 SiO 2 (sl) + 2 CO 2 (g) Pada temperatur 1.150 ^o C – 1.250 ^o C oksida - oksida pengotor yang terdapat di dalam bijih timah sebagian tereduksi menjadi FeO. Reaksi sebagai berikut:

3FeO(s) + CO 2 (g) à Fe 3 O 4 (s) + CO(g) Fe 3 O 4 (s) + CO(g) à 3FeO(s) + CO 2 (g)

Lalu adanya penambahan fluks akan mendesak FeO dan SnO dari

dalam slag karena fluks/batu kapur akan terdekomposisi menjadi CaO dan

CO 2 , dengan reaksi:

CaCO 3 (s) à CaO(s) + CO 2 (g)

Yang dimulai pada temperatur 600°C dan akan sempurna pada temperatur 900-1.000°C. Kemudian, akan bereaksi mendesak FeO dan SnO dari slag 1 dengan reaksi sebagai berikut :

SnO.SiO 2 (slag) + CaO (s) à SnO (slag) + CaO.SiO 2 (slag) SnO (slag) + CO (g) à Sn (l) + CO 2 (g)

2FeO.SiO 2 (slag) + CaO (s) à FeO (slag) + CaO.SiO 2 (slag) FeO (slag) + CO (g) à Fe (l) + CO 2 (g)

2. Tapping

Tapping adalah proses mengeluarkan timah cair dan slag dalam tanur, setelah dilakukan tapping maka akan dipisahkan antara slag dan logam timah cair, sehingga logam timah cair yang dipisahkan dapat dicetak.

3. Pencetakan

Proses pencetakan dilakukan setelah mengeluarkan logam timah cair dari dalam tanur, pencetakan dilakukan dengan menggunakan cetakan yang sudah ada. Produk akhir disebut ingot.

4. Refining (pemurnian) a. Pyrorefining

Pyrorefining adalah metode pemurnian dengan menggunakan temperature tertentu guna mendapatkan produk yang memiliki impurities/pengotor seminimal mungkin. Pada industri pemurnian timah, produk yang didapat dari pyrorefining berkisar antara 99,85 – 99,95 %. Proses ini dilakukan dengan menambahkan zat aditif yang akan berfungsi sebagai pengikat impurities di dalam timah cair. Tahapan proses ini meliputi:

Pengurangan kadar As, dilakukan dengan cara menambahkan

alumunium sehingga akan terbentuk senyawa AsAl yang mengapung

di permukaan timah cair, karena ditiupkan udara ke dalam timah cair

(proses polling).

Pengurangan kadar Cu dan Ni, dilakukan dengan menambahkan sulfur ke dalam timah cair sehingga akan terbentuk endapan CuS dan NiS. Analisa akhir juga tetap dilakukan untuk pengecekan, jika ternyata terdapat kandungan impurities yang melebihi atau di ambang batas standar yang ditetapkan maka dilakukan refiningulang sesuai dengan kandungan impurities yang ingin dikurangi.

Pengurangan kadar Fe, dilakukan dengan cara mengubah temperatur ketel menjadi 300 S- 400°C sehingga akan terbentuk endapan FeSn di dasar ketel. Selain itu ditambahkan serbuk gergaji yang akan berfungsi sebagai buffer interface untuk memisahkan endapan FeSn dengan Sn cair.

d. Kegunaan

Bahan Membuat Solder

Di negara-negara maju seperti Amerika serikat dan Inggris timah banyak digunakan sebagai baham memproduksi Solder. Solder adalah paduan timah dengan timbal yang memiliki titik didih rendah. Biasanya solder digunakan untuk menggabungkan dua logam. Sobat pasti akrab dengan kabel loga yang melekat pada perangkat listrik yang biasanya direkatkan dengan menggunakan solder.

Solder juga digunakan oleh tukang pipa untu menyambungkan dua buah pipa yang terbuat dari logam.

IV. Timbal (Pb)

a. Sejarah Penemuan

Logam timbal telah dipergunakan oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu (sekitar 6.400 SM) hal ini disebabkan logam timbal terdapat diberbagai belahan bumi, selain itu timbal mudah di ekstraksi dan mudah dikelola. Unsur ini telah lama diketahui dan disebutkan di kitab Exodus. Para alkemi mempercayai bahwa timbal merupakan unsur tertua dan diasosiasikan dengan planet Saturnus.

Timbal alami, walau ada jarang ditemukan di bumi.

b. Sifat Fisika dan Kimia 1. Sifat Fisika

Nama, Lambang, Nomor atom lead, Pb, 82

Deret kimia logam miskin

Golongan, Periode, Blok 14, 6, p

Massa atom 207.2(1) g/mol

Konfigurasi elektron [Xe] 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ² 6p ² Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 18, 4 Ciri-ciri fisik

Fase padat

Massa jenis (sekitar suhu kamar) 11.34 g/cm³ Massa jenis cair pada titik lebur 10.66 g/cm³

Titik lebur 600.61 K

(327.46 °C, 621.43 °F)

Titik didih 2022 K

(1749 °C, 3180 °F)

Kalor peleburan 4.77 kJ/mol

Kalor penguapan 179.5 kJ/mol

Kapasitas kalor (25 °C) 26.650 J/(mol·K)

Tekanan uap

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T/K 978 1088 1229 1412 1660 2027

Timbal sebagai logam berat merupakan unsur yang terbanyak di dunia.

Istilah logam berat digunakan pada timbal karena mempunyai kerapatan (massa jenis) yang sangat tinggi yaitu 11,34 gram/cm ³ , jauh lebih tinggi daripada kerapatan tertinggi bagi logam transisi pertama yaitu 8,92 gram/cm ³ untuk tembaga.

2. Sifat Kimia

Unsur Timbal

Bilangan oksidasi +4,+2,

Elektronegatifitas 2,33 (skala pauling) Energi ionisasi 1 715,6 kJ/mol Energi ionisasi 2 1450,5 kJ/mol Energi ionisasi 3 3081,5 kJ/mol Potensial elektrode E0 (v)

[M ²⁺ (aq) + 2e ^- M (p)

[M ⁴⁺ (aq) + 2e ^- M ²⁺ (aq)

-0,126 +1,5

Jari – jari atom 175

Timbal dengan konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2, pada umumnya membentuk senyawa-senyawa dengan bilangan oksidasi +2 (lebih stabil) dan +4. Timbal mempunyai tiga isotop stabil yaitu ²⁰⁶ Pb yang stabil dengan 124 neutron, ²⁰⁷ Pb yang stabil dengan 125 neutron, serta ²⁰⁸ Pb yang satbil dengan 126 neutron. Selain tiga isotop stabil di atas, timbal juga mempunyai tiga isotop lain yaitu ²⁰⁴ Pb dengan waktu paruh >1,4 x 1017 y,

205 Pb yang sintesis dengan waktu paruh 1.53 x 107 y, serta ²¹⁰ Pb yang

mempunyai waktu paruh 22,3 y..Sifat-sifat timbal sangat mirip dengan timah,

apalagi timbal dan timah terletak pada golongan yang sama dalam sistem periodik unsur. Satu hal yang berbeda yaitu bahwa peran pasangan inert (6s ² ) dalam senyawa timbal(II) relatif lebih besar dalam menstabilkan senyawanya daripada peran tersebut dalam senyawa timah(II). Oleh karena itu timbal(II) relatif lebih stabil dan lebih banyak ditemui daripada timbal(IV), dan dengan demikian timbal(II) bukan reduktor yang baik tidak seperti halnya timah(II), melainkan timbal(IV) adalah oksidator yang baik dibanding timah(IV).

c. Fakta-fakta

Timbal atau Timah Hitam (Pb) adalah unsur yang bersifat logam, hal ini merupakan anomali karena unsur-unsur diatasnya (Gol IV) yakni Karbon dan Silikon bersifat non-logam. Di alam, timbal ditemukan dalam mineral Galena (PbS), Anglesit (PbSO4 ) dan Kerusit (PbCO3,), juga dalam keadaan bebas.

Memiliki sifat khusus seperti dibawah ini, yakni:

a. Berwarna putih kebiru-biruan dan mengkilap.

b. Lunak sehingga sangat mudah ditempa.

c. Tahan asam, karat dan bereaksi dengan basa kuat.

d. Daya hantar listrik kurang baik. (Konduktor yang buruk) e. Massa atom relative 207,2

f. Memiliki Valensi 2 dan 4.

g. Tahan Radiasi

h. Timbal larut dalam beberapa asam

d. Pembuatan Timbal

Isolasi atau pembuatan timbal adalah sebagai berikut : 1. Ekstraksi

Bijih Galena dipekatkan dengan teknik flotasi buih. Ditambah kuarsa, SiO 2 lalu dilakukan proses pemanggangan. Terjadi reaksi sebagai berikut :

2PbS + 3O 2 à 2PbO + 2SO 2 Direduksi dengan batu bara coke (C) dan air kapur.

PbO (p) + C (p) à Pb (c) + CO (g)

PbO (p) + CO (g) à Pb (c) + CO 2 (g)

2. Pemurnian

Pb dilelehkan beberapa saat pada suhu di bawah titik leleh tembaga sehingga Cu pengotor mengkristal dan dapat dipisahkan. Udara ditiupkan di atas permukaan lelehan Pb sehingga pengotor Arsen dan antimon diubah menjadi Arsenat dan antimonat atau oksidanya.termasuk Bismuth sehingga buih di atas permukaan yang dapat disendoki keluar. Ditambah 1-2%

Zn agar Ag dan Au akan terbawa dalam Zn yang akan mengkristal lebih dahulu dan dapat dipisahkan dari lelehan Pb. Didinginkan perlahan pada suhu 4.800-4.200 C.

3. Elektrolisis

Menggunakan elektrolit larutan PbSiF 6 dan H 2 SiF 6. Membaran tebal Pb dipasang sebagai katoda. Anoda Pb teroksidasi menjadi logam Pb dan melekat pada katoda. Diperoleh kemurnian Pb 99,9%.

e. Kegunaan

Ada banyak manfaat timbal di antaranya adalah sebagai berikut.

1. Timbal digunakan dalam aki dimana aki ini banyak dipakai dalam bidang automotif.

2. Timbal dipakai sebagai agen pewarna dalam bidang pembuatan keramik terutama untuk warna kuning dan merah.

3. Timbal dipakai dalam industri plastic PVC untuk menutup kawat listrik.

4. Timbal dipakai sebagai proyektil untuk alat tembak dan dipakai pada peralatan pancing untuk pemberat disebakan timbale memiliki densitas yang tinggi, harganya murah dan mudah untuk digunakan.

5. Timbal banyak dipakai untuk elektroda pada peralatan elektrolisis.

6. Timbal digunakan untuk solder untuk industri elektronik.

7. Timbal ditambahkan dalam peralatan yang terbuat dari kuningan agar tidak licin dan biasanya digunakan dalam peralatan permesinan.

8. Timbal dipakai dalam raket untuk memperberat massa raket.

9. Timbal karena sifatnya tahan korosi maka dipakai dalam bidang kontruksi.

10. Semikonduktor berbahan dasar timbal

11. Banyak seperti Timbal telurida, timbal

12. Selenida, dan timbale antimonida dipakai dalam peralatan sel surya dan dipakai dalam peralatan detector inframerah.

V. Flerovium

a. Sejarah Penemuaan Flerovium

Flerovium awalnya bernama ununquadium (Uuq) di table periodic unsur.

Senyawa ini ditemukan oleh ahli fisika dari Rusia yang bernama georgiy Flerov yang menemukan fisi spontan uranium. Flerov memberikan namanya ke laboratorium di Joint Institue for Nuclear research di Dubna, Rusia.

Flerovium merupakan unsur transuranium yang diproduksi secara artifisial bernomor atom 114. Pada tahun 1998-1999 para ilmuwan di Institut Bersama untuk Penelitian Nuklir di Dubna, Rusia, dan Lawrence Livermore National Laboratory di Livermore, California, menghasilkan atom Flerovium dari pertabrakan atom kalsium 48 dengan target plutonium -244 dan -242. Atom Flerovium yang terbentuk kemudian terurai melalui emisi partikel alfa (inti helium) menjadi atom copernicium.

Isotop terpanjang Flerovium memiliki berat atom 289 dan paruh 0,97

detik, isotop inilah yang paling stabil. Enam isotop lain Flerovium memiliki paruh

2 milidetik pada isotop 284; 0,15 detik pada isotop 285; 0,17 detik pada isotop

286; 0,54 detik pada isotop 287; dan 0,64 detik pada isotop 288. Kemungkinan

akan ditemuka flerovium dengan isotop 290 dengan waktu paruh mencapai 19

detik. Panjang paruh Flerovium terlihat sebagai shore dari island of stability,

sebuah istilah untuk atom dengan sejumlah proton dan neutron yang membuat

mereka jauh lebih stabil daripada unsur transuranium lainnya. Namun, perhitungan teoritis menunjukkan isotop yang belum diproduksi dari Flerovium dengan berat atom 298 sebagai peak.

Pada bulan Juni 2011 penemuan unsur 114 diakui oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) dan International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP). Dinamakan Flerovium, berasal dari nama fisikawan yang menemukannya yaitu Rusia Georgy Flerov.

b. Sifat Fisika dan Kimia 1. Sifat Fisika

2. Sifat Kimia

c. Pembuatan Flerovium

Flerovium merupakan logam radioaktif sintesis yang dibuat dari

perombakan nuklir dan hanya diprodukdi dalam jumlah menit. Flerovium

diproduksi dengan membombardir 244Pu dengan 48Ca dalam akselerator ion berat.

Flerovium hanya digunakan untuk penelitian saja karena sulit disintesis dan memiliki sifat radioaktif yang berbahaya. Pernah dilakukan sintesis untuk mendapatkan isotop flerovium-289 dan didapatkan pada bulan Januari 1999 Percobaan kemudian diulang, namun sebuah isotop dengan sifat peluruhan ini tidak pernah ditemukan lagi dan karenanya identitas sebenarnya dari aktivitas ini tidak diketahui.

Ada kemungkinan bahwa hal itu disebabkan oleh isomer metastabil 289 ^m Fl, tetapi karena adanya serangkaian isomer berumur panjang dalam rantai peluruhannya akan agak diragukan, kemungkinan besar penugasan rantai ini adalah ke saluran 2n yang menghasilkan 290 Fl dan tangkapan elektron menjadi 290 Nh, yang sesuai dengan sistematika dan tren di seluruh isotop flerovium, dan konsisten dengan energi balok rendah yang dipilih untuk eksperimen tersebut, walaupun konfirmasi lebih lanjut akan diinginkan melalui sintesis 294 Lv pada 248 Cm (48 Ca, 2n) reaksi, yang akan membusuk sampai 290 Fl.

Tim di RIKEN melaporkan kemungkinan sintesis isotop 294 Lv dan 290 Fl pada 2016 melalui reaksi 248 Cm ( 48 Ca, 2n), namun peluruhan alfa 294 Lv tidak terjawab, pembusukan alfa 290 Fl ke 286 Cn diamati daripada menangkap elektron sampai 290 Nh, dan penugasan ke 294 Lv dan bukan 293 Lv dan pembusukan ke isomer 285 Cn tidak pasti.

d. Kegunaan

Flerovium tidak dapat digunakan secara komersil karena sifatnya yang

radioaktif sehingga flerovium hanya dapat digunakan untuk penelitian saja.

BAB III PENUTUP

a. Kesimpulan

Dalam golongan IVA, tidak hanya unsur karbon dan silikon saja yang sering

digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terdapat pula unsur lain seperti Germanium (Ge),

Timah (Sn), dan Timbal (Pb) yang juga memiliki kegunaan tersendiri dalam kehidupan

dan memiliki sifat/ karakteristik masing-masing. Oleh karena itu, mempelajari unsur-

unsur tersebut termasuk hal yang perlu untuk menambah pengetahuan.