Oleh
Kelompok VIII
Kelas A
Antika Atsna Rafalesia (1313023007)
Diara (1313023077)
PENDIDIKAN KIMIA
PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMPUNG BANDARLAMPUNG
I. PENDAHULUAN
Logam golongan 14 dan 15 adalah logam golongan utama yang unsur-unsurnya terdapat pada golongan IVA dan VA dalam tabel periodik unsur. Logam golongan IVA dan VA terdiri atas unsur- unsur yaitu Germanium (Ge), Timah (Sn), Timbal (Pb), dan Bismuth (Bi). Unsur logam golongan 14 dan 15 tidak terdapat bebas di alam melainkan terdapat dalam bentuk senyawanya.
Mineral germanium sangat langka tetapi unsur ini didistribusikan dalam jumlah luas (seperti Ga). Mineral germanium diperoleh dari abu atubara tetapi sekarang biasanya dari gas limbah pengolahan bijih seng. Timah umumnya terdapat di kasiterit SnO2, dan timah menjadi satu- satunya sumber penting dari unsur sejak dahulu. Unsur timbal merupakan unsur yang paling melimpah diantara unsur logam golongan 14 dan 15, yaitu sebesar 13 ppm. Bismuth biasanya ditemukan sebagai bismit (α-Bi2O3), bismutinit (Bi2S3), bismutit [(BiO)2CO3], dan sangat
jarang ditemukan dalam bentuk aslinya.
II. PEMBAHASAN
A. Sumber dan Isolasi Unsur
1. Germanium (Ge)
Kelimpahan germanium dikerak bumi sekitar 1,6 ppm. Hanya ada dalam beberapa bentuk mineral seperti argyrodite, briartite, germanite, dan renierite. Beberapa bijih seng-tembaga-timbal mengandung cukup germanium yang dapat diekstraksi dari bijih besi akhirnya. Kebanyakan bijih besi dari germanium berupa sulfida. Bijih besi sulfidanya diubah menjadi oksida besi dengan pemanasan di udara, proses ini dikenal dengan pemanggangan:
GeS2 + 3 O2 → GeO2 + 2 SO2
Sebagian dari germanium yang menjadi abu dihasilkan selama proses ini, sedangkan sisanya diubah menjadi germanates yang tercuci bersama dengan seng dari sisa arang dengan asam sulfat. Setelah netralisasi hanya seng yang tetap dalam larutan dan endapannya mengandung germanium dan logam lainnya. Setelah mengeluarkan larutan seng dari endapannya dengan proses Waelz, oksidanya tercuci untuk yang kedua kalinya. Dioksida yang diperoleh sebagai endapan dan dikonversi dengan gas klor atau asam klorida untuk germanium tetraklorida, yang memiliki titik didih rendah dan dapat di destilasi, berikut adalah persamaan reaksinya:
GeO2 + 4 HCl → GeCl4 + 2 H2O
GeO2 + 2 Cl2 → GeCl4 + O2
Germanium tetraklorida merupakan salah satu yang mudah dihidrolisis
menjadi oksida (GeO2) atau dimurnikan dengan destilasi fraksional dan
Germanium untuk produksi baja dan proses industri lainnya biasanya direaksikan dengan karbon
GeO2 + C → Ge + CO2.
2. Timah (Sn)
Timah ditemukan diantara kuburan-kuburan kuno di mesir yaitu pada pyramida dan spink. Dari data yang diketahui bahwasannya pada tahun 1977, produksi timah di dunia berasal dari beberapa negara, seperti Malaysia, Indonesia, Rusia, Thailand, dan cina dengan total 200.000 ton per tahun. Konsumen timah terbesar adalah Amerika Serikat.
Di alam, timah terdapat sebagai mineral kasiterit yang disebut juga
batu timah (SnO2). Mineral kasiterit inilah yang menjadi sumber utama
logam timah. Prinsip pengolahan logam timah ini adalah dengan
mereduksi bijih oksida tersebut. Dahulu, reduksi bijih SnO2 dilakukan
dengan menggunakan batubara panas, dengan reaksi sebagi berikut : SnO2 (s) + 2C(s) → Sn(l) + CO2 (g)
mengoksidasi logam pengotornya.kemudian mereduksi oksida timah dengan karbon.
Sedangkan cara yang modern dan sering dipakai baru-baru ini adalah dengan menggunakan metode tanur bergaung(reverberatory) yang dilakukan pada temperatur 1200-1300 ᵒC. Namun, menggunakan metode modern ini terasa sulit dilakukan, karena adanya unsur besi sebagai pengotor bijih yang mengakibatkan hasil yang diperoleh bercampur dengan logam besi oksida sebagai pengotor yang memiliki
kemiripan sifat oksidator dengan SnO2. Oleh karena itu pada proses ini
tidak dilakukan pada kondisi tekanan oksigen yang cukup tinggi karena untuk mencegah terjadinya reduksi oksida besi pengotor menjadi logam besi. Oleh karena itu, lelehan timah yang belum murni dari hasil reduksi dengan karbon dipisahkan dari logam-logam yang tidak meleleh. Kemudian lelehan timah ini diaduk dengan kuat, kemudian dialiri oksigen atau uap air panas, agar bahan pengotornya dapat teroksidasi kembali.oksida-oksida ini biasanya mengambang diatas permukaan laut, sehingga dapat dipisahkan dari logam timahnya.
3. Timbal (Pb)
Timbal didapatkan dari galena (PbS) dengan proses pemanggangan. Anglesite, cerussite, dan minim adalah mineral-mineral timbal yang lazim ditemukan. Anglesite merupakan mineral timbal yang mengandung timbal sulfat PbSO4. Mineral ini terjadi sebagai hasil
oksidasi mineral gelena akibat pengaruh cuaca. Warna mineral ini dari putih, abu, hingga kuning, jika tidak murni maka warnanya abu-abu gelap. Mineral ini memiliki spesifik grafiti 6,3 dengan kandungan timbal sekitar 73%.
yang mungkin terjadi dalam proses pemanggangan galena pada temperatur tinggi dapat diubah menjadi PbSiO3, dengan persamaan
reaksi sebagai berikut:
PbSO4 (s) + SiO2 (s) → PbSiO3 (s) + SO3 (g)
Setelah itu di panggang, dengan persamaan reaksi sebagai berikut 2 PbS (s) + 3O2 (g) → 2PbO (s) + 2SO2 (g)
Kemudian direduksi dengan batubara coke dan air kapur, dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
PbO (s) + C (s) → Pb (l) + CO(g)
PbO (s) + CO (g) → Pb (l) + CO2 (g)
Pada proses reduksi ini, silikat akan akan diubah oleh air kapur (CaO) menjadi PbO, yang kemudian akan tereduksi oleh batubara sehingga menjadi logam timbel(Pb). Sedangkan kapurnya diubah menjadi kalsium silikat sebagai ampas. Dengan reaksi sebagai berikut:
PbSiO3 (s) + CaO (s) →PbO (s) + CaSiO3 (s)
Ada alternatif lain pada proses reduksi adalah dengan pemakaian biji galena yang segar sebagai konduktor pengganti batubara, dengan reaksi sebagai berikut :
PbS (s) + 2PbO (s) → Pb (l) + SO2 (g)
berikutnya, meniupkan udara diatas permukaan lelehan timbel tersebut sehingga pengotor (arsen dan antimon) akan diubah menjadi arsenat dan antimonatnya sebagai oksidanya masing-masing. Kemudian untuk pengotor bismut dapat dipisahkan dengan cara mengeluarkannya dari tabung, karena bismut berada dalam keadaan buih. Untuk memisahkan kotoran emas dan atau perak hrus dengan penambahan 1-2% zink, agar pengotor dapat leleh bersama dengan lelehan zink. Kemudian campuran didinginkan dari suhu 480ᵒ C-420ᵒC, sehingga logam emas dan atau peraknya akan terbawa dalam zink yang akan terlebih dahulu mengkristal sehingga akan lebih mudah untuk dipisahkan dari lelehan timbel. Jika ada kelebihan zink didalam lelehan timbel, dapat dipisahkan dengan teknik penyulingan hampa(pada tekanan yang sangat rendah).
Untuk menjamin kemurnian logam timbel yang dihasilkan, maka dilakukanlah teknik elektrolisis. Dengan menggunakan larutan timbel
heksafluorosilikat, PbSiF6 dan asam heksafluorosilikat H2SiF6. Timbel
dipasang sebagai katode sedangkan timbel yang belum murni dipasang ada bagian lempengan anode. Sehingga anode tibel akan mengalami
oksidasi menjadi larutan Pb2+ dan kemudian akan tereduksi menjadi
logam Pb dan melekat pada katode. Dan diperolehlah kemurnian timbel mencapai 99,99%.
4. Bismuth
Sumber utama dari bismut adalah yang terdapat dalam keadaan bebas
dan bijih sebagai sulfide yang dikenal dengan nama bismutinit (Bi2S3),
bismuth (BiO3), serta bismutit (BiO)2CO3. Negara yang kaya bijih ini
Bolivia, Tasmania, Canada, dan Amerika Serikat. Kebanyakan bismut
Bismut merupakan unsur logam yang langka dan mempunyai warna merah-kemerahan. Di alam bismut terdapat pada lapisan kerak bumi. Terdapat beberapa senyawa bismut yaitu bismut nitrat (Bi(NO3)3),
bismut trinitrat, dan bismut nitrat pentahidrat (Bi(NO3)3.5H2O). Bismut
bersifat diamagnetik yang kuat dan bersifat sebagai isolator panas maupun listrik, namun daya hantar listrik bismut sangatlah rendah.
Bismut terdapat di alam sebagai bijih sulfidanya (Bi2S3) atau bismut
glance, dan dalam bijih tembaga, timah, dan timbel. Bismut dapat diperoleh dari bijihnya dengan proses dipanggang untuk menghasilkan oksidanya (Bi2O3), yang kemudian di reduksi dengan karbon atau
dengan H2. Bismut terdapat pada senyawaannya dengan tingkat
oksidasi +3 dan +5, namun yang lebih stabil adalah bismut dengan bilangan oksidasi +3 karena bismut (III) halida dapat dijumpai, namun
hanya BiF3 saja yang ditemui sebagai garamnya. Dan bismut (III) lebih
stabil daripada bismut (V).
B. Kelimpahan Unsur di dalam kerak bumi
Kelimpahan unsur Ge, Sn, Pb, dan Bi di kerak bumi
Unsur Kelimpahan
Germanium 1.5 ppm
Timah 2.1 ppm
Timbel 13 ppm
Bismut 0.008 ppm
Sedangkan bismit memiliki kelimpahan yang sangat sedikit dibandingkan
Ge, Sn, dan Pb karena bismut biasa ditemukan sebagai bismit (ɑ-Bi2O3).
Dan sangat jarang ditemukan dalam bentuk aslinya.
C. Sifat Kimia dan Sifat Fisika Unsur-unsur
Berikut adalah sifat kimia dan fisika unsur Ge, Sn, Pb, dan Bi
Karakteristika Ge Sn Pb Bi
Titik leleh ᵒC 938 232 327 271
Titik didih ᵒC 2833 2270 1620 1560
Pada unsur golongan 14 (Ge, Sn, dan Pb) nomor atomnya semakin bertambah besar.sedangkan pada 1 periode pada Pb dan Bi juga mengalami kenaikan nomor atom.
Timah dan timbel merupakan suatu logam dalam golongan 14, sedangkan germanium merupakan metalloid atau disebut juga semi logam. Timah dan timbel merupakan unsur yang lunak dan memiliki titik leleh rendah, sehingga mudah ditempa menjadi bentuk piringan, dan juga tahan terhadap korosi. Dan bismut merupakan logam.
Titik didih pada golongan 14 dari atas kebawah akan semakin turun atau kecil, hal ini disebabkan karena jari-jari atom yang semakin besar sehingga jika jari-jarinya besar maka energi pemutusannya akan semakin kecil karena akan lebih mudah terputus/terlepas, sehingga titik didihnya akan semakin kecil. Sedangkan pada Satu periode dari kiri ke kanan akan semakin besar titik didihnya, seperti pada unsur Pb dan Bi karena jari-jari atom Pb lebih besar daripada Bi maka energi pemutusan ikatan Bi akan lebih sulit daripada Pb, sehingga menyebabkan titik didihnya semakin besar karena daya tarik inti yang semakin kuat. Begitupun dengan titik leburnya dari atas kebawah akan semakin kecil, dan dari kiri ke kanan akan semakin besar. Hal ini juga erat kaitannya karena timah membentuk struktur koordinasi 12 yang terdistrosi (bukan murni).
Jari-jari atomiknya akan semakin besar dari atas kebawah pada golongan 14, hal ini berkaitan dengan nomor atom yang semakin besar dari atas kebawah.
Energi ionisasi dari atas kebawah pada golongan 14 akan semakin berkurang atau kecil, hal ini disebabkan karena dari atas kebawah jari-jari atom akan semakin besar sehingga daya tarik inti terhadap elektronnya akan semakin berkurang. Ketika daya tarik inti terhadap elektron terluarnya berkurang, maka elektron terluarnya akan lebih mudah terlepas, sehingga energi ionisasinya pun akan semakin kecil. Sedangkan dari kiri ke kanan dalam satu periode pada Pb dan Bi akan semakin bertambah karena jari-jari ataom Bi lebih kecil daripada Pb, sehingga Bi akan lebih sulit untuk melepaskan elektron terluarnya, sehingga energi yang digunakan untuk melepaskan elektron akan semakin besar.
Keelektonegativan unsur golongan 14 dari atas kebawah akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena jari-jari atom yang semakin besar, sehingga daya tarik elektronnya akan semakin kecil, maka dari itu keelektronegativannya juga akan semakin kecil. Sedangkan pada 1 periode yaitu (Pb dan Bi) harga keelektronegativannya akan semakin besar maka harga keelektronegativan Bi lebih besar daripada Pb, hal ini karena jari-jari atom Pb yang lebih besar daripada Bi, maka atom Bi akan lebih mudah menarik elektron daripada atom Pb.
Ada anomali pada logam timbal, pada logam timbal seharusnya energi ionisasinya menjadi lebih besar dari pada timah, dan juga titik lelehnya yang seharusnya lebih kecil, namun pada kenyataannya logam timbal memiliki titik leleh yang lebih besar daripada timah, hal ini disebabkan karena adanya efek prisai yang buruk pada logam timbal, dimana pada logam Pb memiliki konfigurasi elektron [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 sedangkan
Sn memiliki konfigurasi elektron [36Kr] 4d10 5s2 5p2. Dari konfigurasi
konfigurasi elektron pada 4f14 dan seperti yang kita ketahui bahwasannya
orbital “f dan d” merupakan efek perisai yang sangat buruk. Namun perlu kita tinjau kembali, bahwasannya pada logam Sn elektron tidak mengisi orbital hingga pada orbital “f” dan Sn hanya mengisi hingga orbital “d” saja, sedangkan pada logam Pb elektronnya mengisi hingga orbital “f”. sehingga dapat kita simpulkan bahwasannya logam Pb memiliki muatan inti efektif kecil, karena memiliki efek perisai yang lebih buruk daripada logam Sn.
Mengapa pada timah dapat stabil pada bilangan oksidasi +2 dan +4? Hal
ini karena pada bilangan oksidasi +2 pasangan lembam ns2 tidak terlibat
dalam pembentukan ikatan, sedangkan pada bilangan oksidasi +4 pasangan lembam berpartisipasi dalam pembentukan ikatan.
D. Reaksi-reaksi dan senyawaannya
1. Germanium
Germanium sedikit lebih reaktif dan elektropositif dibandingkan
dengan Si; germanium larut dalam H2SO4 pekat panas dan HNO3 tetapi
tidak bereaksi dengan air atau dengan asam encer atau alkali kecuali
dengan pengoksidasi kuat seperti H2O2 atau NaOCl. Germanium
teroksidasi menjadi GeO2 di udara dengan panas bereaksi dengan H2S
dan gas S menghasilkan GeS2; C12 dan Br2 menghasilkan GeX4 ; pada
pemanasan dan HC1 memberikan GeC14 dan GeHCl3. Alkil halida
bereaksi dengan Ge panas (seperti dengan Si) untuk memberikan halida organogermanium.
Germanium dengan rumus umum GenH2n+2 dikenal sebagai gas tidak
berwarna atau cairan yang mudah menguap, untuk n = 1-5 sifat fisik
dan reaksi-reaksi kimianya mirip dengan silane (SiH4). GeH4
bahkan lebih baik dengan reaksi GeO2 dengan larutan NaBH4.
Persamaan reaksinya:
GeO2 + NaBH4 → GeH4 + NaBO4
Germanium kurang volatil dan kurang reaktif dibandingkan silane. Jadi berbeda dengan SiH4 dan Sn, GeH4 tidak bereaksi dengan udara dan tidak terpengaruh oleh larutan asam atau larutan basa 30%. Bertindak sebagai asam dalam larutan NH3 membentuk NH4+ dan ion GeH3- bereaksi dengan logam alkali dalam pelarut ini (atau dalam MeOC2H4OMe) untuk menghasilkan MGeH3.
oleh penggunaan Garam yang tepat seperti garam Ag atau yang lebih
efektif garam PbII, misalnya GeH3Br dengan PbO, Pb(OAc)2, dan Pb
(NCS)2 menghasilkan O(GeH3)2, GeH3(OAc), dan GeH3(SCN).
campuran Ge & dan CF3NO dalam tabung tertutup di 1200 (yang lain
menjadi produk H2O). Penambahan HI ke Ge=N ikatan ganda memberi
CF3NHGeH2I.
GeF2 berupa volatil padatan putih dari GeF4 pada bubuk Ge di
150-3000, memiliki struktur yang unik yaitu trigonal piramida (GeF 3)
memberikan 2 atom F untuk membentuk rantai spiral yang tak
atau dengan dekomposisi termal dari GeHCl3 pada 700. Reaksi khas ini
dirangkum dalam skema:
GeBr2 dibuat dengan reduksi GeBr4 atau GeHBr3 dengan Zn, atau
dengan reaksi HBr pada kelebihan Ge pada 4000, yang merupakan
padatan kuning, yang disproportiosi untuk Ge dan GeBr4 pada suhu
1500, dengan menambahkan HBr pada 400, dan hidrolisis dengan
Ge(OH)2 kuning yang tidak stabil. Pembuatan GeI2 diperoleh dari
reduksi GeI4 dengan larutan H3PO2 pada larutan HI untuk mencegah
hidrolisis; GeI2 menyublim untuk memberikan kristal oranye-kuning
cerah, kristal ini stabil diudara dan disproportionasi terjadi hanya
ketika pemanasan di atas ~5500. GeI
2 dioksidasi menjadi Ge14 pada
larutan KI atau HCl menghasilkan ligan-ligan nitrogen dan bereaksi dengan C2H2 pada 1400 untuk menghasilkan senyawa yang pada
awalnya dirumuskan sebagai 3-anggota heterosiklik
Halida GeII, MGeX
3 (M = Rb, Cs; X = C1, Br, I) adalah polimorfik
dengan berbagai terdistorsi mirip perovskit, struktur yang mencerminkan pengaruh "non-ikatan" pasangan elektron di pusat GeII.
Dengan demikian, pada suhu kamar, CsGeI3 rhombohedral memiliki
tiga ikatan Ge-I di 275pm dan tiga ikatan di 327pm sedangkan dalam bentuk kubik pada suhu tinggi (di atas 277 ° C) ada enam jarak Ge-I di 320 pm sebagai akibat dari perubahan posisi Atom Ge (urutan
balik-gangguan transisi). RbGeI3 berwarna lemon-kuning, ortorombik di
bawah ~920; perantara, bordeaux-merah ortorombik bentuk perovskit
(-920 ke -520); sebuah bentuk rhombohedral hitam (-520 ke -290); dan
hitam, bentuk perovskite kubik antara -290 dan suhu dekomposisi,
+610. Dalam bentuk lemon-kuning nya ada satu ikatan Ge-I di 281pm,
empat di 306pm dan satu di 327pm, sedangkan dalam bentuk merah membentuk ada tiga Ge-I di 287pm dan tiga di 324prn. Semua
senyawa yang mudah dibuat hanya dengan pemanasan Ge(OH)2
dengan MX di larutan HX encer.
Tetrahalida germanium dapat dibuat dari unsur-unsurn yang bereaksi
atau melalui reaksi dari larutan HX pada GeO2. Bentuknya lebih ringan
tidak berwarna, cairan yang mudah menguap, tapi Gel4 adalah orange
padat. Semuanya terhidrolisis dengan mudah dan GeC14 khususnya
sangat penting dalam penyusunan senyawa organogermanium melalui reagen LiR atau RMgX. Banyak campuran halida dan hidrohalida nya yang dikenal, seperti kompleks dari jenis GeF62-, GeCl62-,
kompleks campuran valensi Ge5F12, yaitu [(GeF2)4GeF4] telah
ditunjukkan oleh ciri terdistorsi piramida persegi {: Ge2+F
4} dengan
"lone-pair '' dengan 4 elektron yang menjauhi atom F yang berada di
181, 195, 220, dan 245pm dari apikal Ge2+; atom Ge4+ berada di pusat
dari segi delapan yang sedikit menyimpang (Ge4+- F 171-180pm, sudut
F-Ge-F 87.592,50) dan seluruh struktur yang di susun bersama oleh
jembatan F.
a. Reaksi dengan hidrogen:
Hidrida germanium yang stabil hanya GeH4
Ge(s) + 2H2 → GeH4(s)
b. Reaksi dengan Halogen
Reaksi germanium dengan klorin membentuk senyawa:
Ge + 2Cl2 → GeCl4
c. Reaksi dengan oksigen 2Ge(s) + O2(g) → 2GeO(s)
Ge(s) + O2(g) → GeO2(s) (stabil)
2. Timah (Sn)
stani. Oleh karena itu, timah(II) umumnya lebih bersifat ionik sedangkan timah(IV) lebih bersifat kovalen. Sifat kovalen timah(IV)
membentuk hibridisasi sp3-tetrahedron. Timah(IV) relatif stabil,
berbeda dengan timbel(IV), dan oleh karena itu timah(II) bersifat sebagai reduktor.
Timah(II). Stano oksida, SnO, berupa serbuk hitam atau hijau bergantung pada cara pembuatannya. Oksida ini dibuat dengan mereaksikan larutan panas senyawa timah(II) dengan larutan karbonat atau dengan memanaskan timah (II) oksalat tanpa udara
Sn2+
(aq) + CO32-(aq) → SnO (s) + CO2(g)
Sn(COO)2(s) → SnO(s) + CO2(g) + CO(g)
Timah(II) oksida bereaksi dengan asam membentuk ion Sn2+, dan
dengan basa kuat membentuk ion stanit, [Sn(OH)4]2-. Jadi, SnO
menunjukkan sifat amfoterik. Dengan melepaskan satu molekul air, ion stanit [Sn(OH)4]2- serimg ditulis dengan formula SnO22- (hal ini penambahan basa ini secara berlebihan membentuk ion stanit, sama seperti yang terjadi pada oksidanya dengan persamaan reaksi:
SnO(s) + 2HCl(aq) + H2O(l) → SnCl2.2H2O
SnCl2 dalam air mudah terhidrolisis membentuk endapan putih-gelatin
timah(II) hidroksiklorida, Sn(OH)Cl, seperti ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut ini:
SnCl2(aq) + 2H2O(l) ↔ Sn(OH)Cl(s) + H3O+(aq) + Cl-(aq)
Garam stano yang lain adalah stano sulfida, SnS, yag berupa padatan coklat tua, dan sering digunakan untuk menguji adanya ion Sn2+.
Garam ini dapat diperoleh dari larutan timah(II) yang dialiri gas hidrogen sulfida.
Timah(IV). Timah yang dibakar dalamudara akan mengalami oksidasi berkelanjutan membentuk stani oksida yang berwarna kuning ketika panas dan berwarna putih setelah dingin. Hal ini menunjukkan bahwa timah(IV), maupun timah(II), mudah teroksidasi. Oleh karena itu reaksi timah dengan asam nitrat pekat (oksidator kuat) juga
menghasilkan stani oksida (dan gas NO2)
Sn(s) + O2(g) → SnO2(s)
Sn(s) + 4HNO3(l) → SnO2(s) + NO2(g) + 2H2O(l)
Seperti halnya stano oksida, stani oksida juga bereaksi dengan asam,
dan basa yang membentuk ion stanat, [Sn(OH)6]2-, yang juga sering
ditulis dengan formula SnO32-, menurut persamaan reaksi:
SnO2(s) + 4H3O+(aq) → Sn4+(aq) + 6H2O(l)
SnO2(s) + 2OH-(aq) +2H2O(l) → [Sn(OH)6]2-(aq)
Namun demikian, jika kedalam larutan timah(IV) ditambahkan basa alkali ternyata diperoleh endapan berwarna putih. Endapan ini sangat mungkin berupa stanioksida atau yang terhidrat menurut persamaan reaksi:
SnX4(aq) + 4MOH(aq) → SnO2.2H2O(s) + 4MX(aq)
Timah(IV) klorida berupa cairan tak berwarna, dan dapat diperoleh dari reaksi langsung logam timah dengan gas klorin berlebihan menurut persamaan reaksi:
Sn(s) + 2CL2(g) → SnCl4(l)
Stani klorida dapat larut dalam air, tetapi mengalami hidrolisis membentuk oksidanya atau yang terhidrat, dan dalam asam hidroklrida pekat terbentuk asam heksaklorostanat, menurutpersamaan reaksi: SnCl4(l) + 2H2O(l) → SnO2(s) + 4HCl(aq)
SnCl4(l) + 2HCl(pekat) → H2[SnCl6]
Seperti halnya stano sulfida, stani sulfida merupakan senyawa khas untuk mengidentifikasi adanya stani. Jadi, jika ke dalam larutan timah(IV) dialiri gas H2S akan diperoleh endapan kuning SnS2.
Berbeda dengan stano sulfida, endapan SnS2 larut dalam sulfida
berlebihan, misalnya dengan NaS membentuk ion tiosianat, [SnS3]
2-yang dapat diendapkan kembali dengan penambahan asam, menurut persamaan reaksi:
SnX4(aq) + 2H2S(aq) → SnS2(s) + 4HX(aq)
SnS2(s) + Na2S(aq) → [SnS3]2-(aq) + 2Na+(aq)
[SnS3]2-(aq) + 2H3O+(aq) → SnS2(s) + H2S(g) + 2H2O(l)
Endapan stani sulfida juga larut dalam asam klorida pekat membentuk ion heksaklorostanat(IV) menurut persamaan reaksi:
a. Reaksi Timah dengan Hidrogen:
Hidrida timah yang stabil hanya SnH4
Sn(s) + 2H2 → SnH4
b. Reaksi dengan halogen
Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida
Sn + 2Cl2 → SnCl4
c. Reaksi dengan oksigen
Jika timah dipanaskan dengan udara maka akan membentuk SnO2,
yaitu oksida dari timah yang paling stabil. Sebenarnya SnO ada tetapi sifatnya tidak stabil dan jika dipanaskan di udara akan
berubah menjadi SnO2.
Sn(s) + O2(g) → SnO2(g)
Timah lebih reaktif dan elektropositif daripada Ge. Timah akan stabil pada suhu dan pada temperatur biasa tetapi bereaksi dengan
uap air menghasilkan SnO2 dan H2 pada suhu dan pemanasan untuk
menghasilkan SnO2. Larutan HCl dan H2SO4 menunjukkan sedikit
reaksi tetapi larutan HNO3 menghasilkan Sn(NO3)2 dan HN4NO3.
Konsentrasi HCl yang tinggi menghasilkan SnCl2 dan H2 yang
mana H2SO4 yang memiliki konsentrasi tinggi terbuat dari SnSO4
dan SO2. Senyawa Sn2 tidak memiliki reaksi. Sebaliknya reaksi
dari larutan alkali yang panas menghasilkan hidroksostanat(IV).
Timah bereaksi cepat dengan Cl2 dan Br2 pada temperatur rendah
dan dengan F2 dan I2 pada suhu tinggi menghasilkan SnX4. Reaksi
ini bereaksi hebat pada S dan Se, untuk menghasilkan kalkogen Sn2
dan Sn4 dan dengan Te dari Sn dan Te.
Timbal(II) bukan merupakan reduktor yang baik tidak seperti halnya timah(II), melainkan timbel(IV) merupakan oksidator yang lebih baik dibanding dengan timah(IV).
Ada tiga macam oksida timbel yang penting yaitu PbO yang berwarna
kuning, PbO2 yang berwarna coklat, dan Pb3O4 yang berwarna merah
meni. Timbel (II) oksida yang mempunyai struktur sama dengan timah(II) oksida, dapat diperoleh dari pemanasan timbel dengan udara: 2Pb(s) + O2(g) → 2PbO(s)
Jadi, berbeda dengan pemanasan timah dengan udara yang menghasilkan timah(IV) oksida, pemanasan timbel dengan udara di
atas 5000C akan menghasilkan Pb
3O4.
Timbel(IV) oksida dapat diperoleh dari oksidasi timbel(II) dalam larutan basa. Dengan oksidator larutan natrium hipoklorit, NaClO, timbel(II) dapat diubah menjadi timbel(IV) oksida menurut persamaan reaksi sebagai berikut:
Pb3O4 dapat diperoleh dari oksidasi PbO dalam udara terbuka dengan
pemanasan pada temperatur sekitar 400-500 0C, menurut persamaan
reaksi:
6PbO(s) + O2(g) → 2Pb3O4(s)
Dengan demikian, Pb3O4 dapat dipandang sebagai hasil oksidasi “tak
sempurna” dari PbO, dan oleh karena itu dapat dipandang tersusun oleh campuran timbel dengan dua macam tingkat oksidasi yaitu +2 dan +4. Dengan demikian, formula oksida ini mungkin dapat dituliskan sebagai PbO2.2PbO. hal ini didukung oleh reaksinya dengan asam
nitrat yang menghasilkan timbel(II) nitrat dan endapan timbel(IV) oksida:
Pb3O4(s) + 4HNO3(aq) → PbO2(s) + Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l)
Sama seperti oksida- oksida aluminium dan timah, oksida- oksida
timbel, PbO dan PbO2 juga bersifat amfoterik. Paralel dengan
oksida-oksida timah, reaksi dengan oksida-oksida timbel denganbasa kuat mengahsilkan ion plumbit [Pb(OH)4]2- dan plumbat, [Pb(OH)2]2-.
Apabila larutan basa alkali ditambahkan ke dalam larutan timbel(II),
diperoleh endapan putih Pb(OH)2. Basa inipun bersifat amfoterik, oleh
karena itu larut kembali dalam basa alkali berlebihan dengan membentuk ion plumbit dan dapat juga bereaksi dengan asam menghasilkan kembali garam timbel(II). Ion stanit merupakan reduktor yang aktif, tetapi tidak demikian halnya dengan ion plumbit yang bukan merupakan reduktor yang baik.
Timbel(II) klorida, PbCl2, berupa padatan putih yang sukar larut dalam
air, tetapi larut dalam air panas. Garam ini dapat diperoleh dari interaksi langsung unsur-unsurnya, berbeda dari logam timah yang mengahsilkan timah(IV) klorida. Timbel(II) klorida juga dapat diperoleh dari reaksi antara timbel(II) oksida dengan asam klorida,
atau dari reaksi pengendapan ion Pb2+ oleh ion Cl-. Ternyata, endapan
timbel(II) klorida larut dalam larutan klorida konsentrasi tinggi dengan membentuk ion kompleks tetrakloroplumbat(II):
Kristal timbel(II) nitrat, tak berwarna dan mudah larut dalam air, dapat diperoleh dari reaksi timbel(II) oksida dengan asam nitrat. Garam ini ternyata mudah terhidrolisis dalam air membentuk endapan putih hidroksinitrat, kecuali jika larutan dibuat sedikit asam dengan asam nitrat.
Pb(NO3)2(aq) + 2H2O(l) ↔ Pb(OH)(NO3) (s) + NO3-(aq) + H3O+(aq)
Persamaan reaksi kesetimbangan di atas mudah dipahami bahwa dengan penambahan sedikit asam nitrat ke dalam larutan akan mencegah terjadinya hidrolisis.
Padatan timbel(II) nitrat juga tidak stabil pada temperatur agak tinggi, dan seperti halnya dengan senyawa nitrat dari logam- logam berat lainnya, akan terurai menjadi oksidanya dengan membebaskan gas
coklat, NO2, menurut persamaan reaksi:
2Pb(NO3)2(s) → 2PbO(s) + 4 NO2(g) + O2(g)
Larutan timbel(II) yang paling stabil dalam air adalah larutan timbel
asetat, Pb(CH2COO)2. Oleh karena itu, larutan ini sering disediakan
untuk menguji timbel(II).
Seperti halnya timah(II), timbel(II) juga diendapkan oleh ion sulfida dengan warna hitam, menurut persamaan reaksi umum:
M2+
(aq) + S2-(aq) → MS(s) (M = Sn/ Pb)
4. Bismuth (Bi)
Bismuth terdapat dalam senyawaannya dengan tingkat oksidasi +3 dan +5. Senyawa bismuth dengan tingkat oksidasi +5 (NaBiO3, BiF5)
bersifat oksidator kuat. Semua garam bismuth (III) halida dapat
dijumpai, namun hanya BiF3 saja yang ditemui sebagai garam. Seperti
halnya pada timah dan timbal, bismuth (III) lebih stabil daripada bismuth (V).
Ketika bismut panas bereaksi dengan air maka akan membentuk bismut (III) trioksida.
2Bi (s) + 3H2O (g) → Bi2O3 (s) + 3H2 (g)
b. Reaksi dengan udara (oksida bismut)
Setelah pemanasan bismut bereaksi dengan oksigen di udara akan membentuk formulirtrioksida bismut (III).
4Bi (s) + 3O2 (g) → 2Bi2O3 (s)
c. Raksi dengan halogen
Bismut bereaksi dengan fluor akan membentuk bismut (V) fluoride.
2Bi (s) + 5F2 (g) → 2BiF5 (s)
Bismut bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan halogen fluorin, klorin, bromin, dan iodin menghasilkan bismut (III) (halida).
2Bi (s) + 3F2 (g) → 2BiF3 (s)
2Bi (s) + 3Cl2 (g) → 2BiCl3 (s)
2Bi (s) + 3Br2 (g) → 2BiBr3 (s)
2Bi (s) + 3I2 (g) → 2BiI3 (s)
d. Reaksi bismuth dengan asam
Bismut larut dalam asam sulfat pekat atau asam nitrat, untuk membentuk solusi yang mengandung Bismut (III). Reaksi dengan asam klorida dalam kehadiran oksigen maka akan menghasilkan bismut (III) klorida.
4Bi (s) + 3O2(g) + 12HCl (aq) → 4BiCl3 (aq) + 6H2O (l)
a. Germanium
Adapun kegunaan germanium adalah sebagi berikut :
1. Kristal germanium digunakan pada alat detektor frekuensi radio yang tinggi dan sinyal-sinyal radar
2. Kristal germanium digunakan pada pembuatan piranti semikonduktor, seperti transistor
3. Germanium oksida digunakan dalam pembuatan kaca optik dan pengobatan anemia.
4. Dalam senyawanya germanium digunakan sebagai agen kemotrapi
5. Digunakan sebagai lensa kamera wide-angle dan microscope
objectives
b. Timah
Adapun kegunaan unsur dan senyawaan timah adalah sebagai berikut: 1. Dalam bentuk lembaran, timah digunakan untuk lapisan pelindung
kaleng atau bejana dari tembaga agar lebih kuat dan tahan abrasi karena dari 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 SnO2, lapisan tipis SnO2 ini dapat memperkuat kaca atau gelas
seperti pada kacamata.
2. Lapisan tebal dari SnO2 digunakan sebagai lapisan penghantar arus
listrik dan juga digunakan pada kaca jendela pada kocpit pesawat terbang. Yaitu dengan aliran arus listrik akan terjadi panas pada kaca yang selanjutnya akan mencegah terjadinya pengembunan uap air pada kaca jendela kocpiy tersebut.
3. SnCl4 juga digunakan sebagai katalisator dalam reaksi organik
seperti pada pembuatan asam asetat, asam oksalat, dan asam stearat.
5. Digunakan untuk perekat komponen elektronika pada PCB (timah solder) bahan solder yang terbentuk dari Sn-Pb dengan kadar Sn sebanyak 2-63%, bergantung pada penggunaannya. Dimana solder ternyata mempunyai titik leleh yang lebih rendah daripada titik leleh logam aslinya
6. Dicampur dengan titanium dan digunakan dalam industri aerospace dan bahan insektisida
7. Timah digunakan sebagai bahan aditif sikat gigi untuk mencegah terjadinya lubang pada gigi, karena timah mempunyai sifat amfoterik bereaksi kuat dengan asam kuat dan basa kuat.
8. SnO2 yaitu oksida timah digunakan sebagai ampelas atau
penggosok permata
9. SnS2 yaitu sulfida timah dipakai pada industri pewarnaan dan
proses penyepuhan (bahan imitasi)
10. Digunakan dalam industri keramik, yaitu oksida timahnya SnO2
yang digunakan sebagai campuran glasir sekaligus memberi warna kuning SnO2-V2O5, warna biru abu-abu SnO2-Sb2O5, dan warna
merah muda SnO2-Cr2O3.
c. Timbel
Adapun kegunaan unsur dan senyawaan timbel sebagai berikut :
1. Timbel digunakan sebagai bahan pengisi baterai dan pelapis kabel listrik
2. Digunakan dalam pipa, tank dan alat sinar X
3. Timbel digunakan untuk melindungi bahan-bahan radioaktif karena memiliki kerapatan yang tinggi dan Karena timbel merupakan salah satu bahan paduan yang mempunyai kemampuan yang sangat
tinggi untuk menahan sinar-X dan sinar-
ᵧ
membentuk lapisan timbel oksida atau timbel karbonat yang melapisi secara kuat, sehingga reaksi tidak akan berlanjut.
5. Digunakan untuk perekat komponen elektronika pada PCB (timah solder) bahan solder yang terbentuk dari Sn-Pb dengan kadar Sn sebanyak 2-63%, bergantung pada penggunaannya. Dimana solder ternyata mempunyai titik leleh yang lebih rendah daripada titik leleh logam aslinya.
6. Timel juga digunakan pada industri cat, misalnya pada PbCrO4
berwarna kuning yang banyak digunakan untuk cat pewarna jalan
atau bahan plastik, PbMoO4 yang berwarna merah orange, PbO
2PbO.PbO2 berfungsi sebagai penghambat korosi sehingga sering
juga digunakan sebagai cat dasar
9. Sel aki terdiri atas pelat-pelat katode PbO2 yang berwarna merah
cokelat dan anode berbentuk bunga-karang, busa yang terbentuk dari logam Pb yang dipadu dengan sedikit 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 dengan persamaan reaksi
total sebagai berikut:
Pb (s) + PbO2 (s) + 4 H3O+(aq) + 2 SO42- → 2 PbSO4 (s) + 6H2O (l)
Endapan PbSO4 lah yang melapisi kedua elektrode, dan larutan
10. Senyawa tetraethyllead (TEL) dengan rumus kimia (C2H5)4Pb yang
merupakan senyawa organologam yang mempunyai titik didih rendah, yang digunakan sebagai bahan anti letupan karena sifatnya yang dapat menaikkan angka oktan bahan bakar minyak hingga mencapai 80. Namun ternyata TEL memiliki dampak buruk bagi lingkungan dengan mencemari udara, senyawa Pb yang dihasilkan dari pembakaran pada mesin kendaraan sangat berbahaya dan jika masuk edalam tubuh manusia dapat menimbulkan gangguan pada syaraf dan sistem peredaran darah.
d. Bismut
Adapun kegunaan unsur dan senyawaan bismut adalah sebagai berikut: 1. Digunakan sebagai bahan obat-obatan dan kosmetik yaitu pada
bismut oxinitrar dan bismutil nitrat
2. Digunakan sebagai piringan pipa stereo yaitu pada aloi bismut dengan timbel Stibium
3. Digunakan pada alat ukur listrik karena rendahnya titik leleh aloi dengan Pb Sn Cd
4. Digunakan pada alat fluoroskopi.
5. pengobatan sinar X, pembalut luka dan pengobatan penyakit sifilis. Pada dunia kedokteran
6. Bismut mengembang 3.22% jika dipadatkan. Sifat ini membuat campuran logam bismut cocok untuk membuat cetakan tajam barang-barang yang dapat rusak karena suhu tinggi
7. Garamnya yang mudah larut membentuk garam basa yang tidak terlarut jika ditambah air, suatu sifat yang kadang-kadang digunakan dalam deteksi
Diperkirakan ia mempunyai beberapa sifat-sifat seperti antibiotik yang mempengaruhi bakteri-bakteri yang menyebabkan diare. 9. Salicylate adalah anti-peradangan dan dapat mengurangi sekresi air
III. PENUTUP
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penulisan makalah ini adalah: 1. Unsur-unsur Germanium, Timah, Timbel, dan Bismut sulit ditemukan
dalam senyawa murninya, kebanyakan unsur-unsur tersebut ditemukan dalam senyawaannya
2. Unsur murninya dapat diperoleh dari senyawaannya dengan cara mengisolasi senyawaannya tersebut
3. Timbal merupakan unsur yang memiliki kelimpahan yang paling besar diantara Germanium, Timah, dan Bismut. Kelimpahannya mencapai 13 ppm didalam kerak bumi. Sedangkan logam bismut merupakan unsur yang memiliki kelimpahan paling kecil diantara Ge, Sn, dan Pb. Dimana kelimpahannya hanya mencapai 0.008 ppm didalam kerak bumi.
4. Terdapat anomali pada logam Pb, dimana berkaitan dengan konfigurasi elektron Pb dengan yang lainnya. Dimana Pb merupakan logam yang memiliki efek perisai yang sangat buruk dibandingkan dengan Sn
5. Unsur logam golongan 14 dan 15 dapat bereaksi dengan hidrogen, halogen, dan oksigen
6. Dalam bentuk garam- garamnya, unsur- unsur golongan 14 dan 15 dapat larut dalam air
7. Dalam bentuk senyawanya, unsur- unsur golongan 14 dan 15 sangat berguna dalam kehidupan.
DAFTAR PUSTAKA
Cotton dan wilkinson.1989.Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Penerbit Universitas
Indonesia (UI-Press)
Greenwood, N.N dan Earnshaw, A. 1997. Chemistry of The Element. Great britain: Butterworth Heinemann
Housecroft C,E dan Sharpe, A,G. 2008. Inorganic Chemistry.London: Pearson
Sugiyarto, Kristian dan Retno sugiyanti. Kimia Anorganik logam. Yogyakarta:
Graha Ilmu
Sunardi. 2008. 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya. Bandung:
