Nama
Nama : : KeymanKeyman
St
Stamambubukk : : A1A1C4 C4 11 11 030322
1.
1. SebuSebutkatkan 3 sifan 3 sifat utamt utama logaa logam, dan pm, dan pengenggungunaannaannya !ya !
Jawab : Jawab : Sifat utama logam adalah:
Sifat utama logam adalah:
-- MemMemililiki iki tititik tik lellele dae dan tn titiitik dik didih dih yang yang tintinggiggi -- DapDapat at memenghnghanantatarkrkan an ararus us liliststririk k
-- MMuuddaah dh diitteemmppaa Contoh
Contohnya nya contoh contoh penggunpenggunaan aan loagam loagam adalahadalah: : merkumerkuri ri yang yang digunadigunakan kan dalamdalam proses klor
proses klor alkali.alkali. Proses Proses klor klor alkalalkali i merupmerupakan akan prosproses es elektelektrolisrolisis is yang yang berperberperanan penting dalam industri manufaktur dan pemurnian
penting dalam industri manufaktur dan pemurnian zat kimia.zat kimia.Beberapa zat kimia yangBeberapa zat kimia yang da
dapapat t didipeperoroleleh h dedengngan an prprososes es elelekektrtrololisisis is adadalalah ah nanatrtriuium m (N(Na)a), , kakalslsiuiumm ((CCaa)), , mmaaggnneessiiuum m ((MMgg)), , aalluummiinniiuum m ((AAll)),, temba
tembaga, ga, seng, seng, perak, perak, hidroghidrogen, en, klor, klor, fluorfluor, , natrinatrium um hidrohidroksida, ksida, kaliukalium m dikromdikromat,at, dan
dan kalkalium ium perpermanmanganganat.at.PrPrososes es elelekektrtrololisisis is lalarurutatan n nanatrtriuium m klklororidida a tetersrsebuebutt mer
merupaupakan kan proproses ses kloklor r alkalkaliali. . EleElektrktroliolisis sis larlarutautan n NaCNaCl l menmenghasghasililkan kan natnatriuriumm hidroksida di katode (kutub positif) dan gas klor
hidroksida di katode (kutub positif) dan gas klor di anode (kutub negatif)di anode (kutub negatif) 1.
1. Jelaskan Jelaskan pula sifapula sifat logam t logam dari alumdari alumunium, dunium, dengan dengan diagram iagram pita orbpita orbital molital molekuler!ekuler!
Jawab: Jawab:
Karena adanya orbital setengah penuh mengakibatkan aluminium bersifat paramagnetik Karena adanya orbital setengah penuh mengakibatkan aluminium bersifat paramagnetik sehingga sedikit di tarik oleh magnet.
2. Jelaskan, mengapa penambahan sekelumit pengotor dapat mengubah sifat insulator menjadi konduktor ?
Jawab:
Karena jika atom ditambahkan pengotor, misalnya atom yang memiliki 5 elektron terluar (misalnya P atau As) maka akan ada kelebihan satu elektron tiap atom. Kelebihan elektron ini akan menempati tingkat energi sedikit di bawah pita konduksi (beberapa perpuluh eV) dan dengan sedikit tambahan energi akan sangat mudah berpindah ke pita
konduksi dan berkontribusi pada konduktivitas listrik.
3. Gambarkan model tataan fcc, dan hitung jumlah atom dalam satu sel satuannya!
Jawab :
4. Panjang unit sel emas adalah 0,4079 nm. Hitung volume satu unit sel kubus emas dengan informasi dari soal 1.10 tersebut ; hitung pula rapatan teoritis emas ini ?
Jawab : 6,787 x 10-23cm, dan 19,27 g cm-3
5. Diantara dua ion fluoride dan iodida, jelaskan:
a. Mana yang lebih besar rapatan muatannya.
b. Mana yang lebih mudah terpolarisasi.
c. Mana yang lebih ionic dalam garam alkalinya.
Jawab:
a. - Jari-jari ion fluoride: 117 pm
= 23 C.mm-3
Jari- jari ion iodide: 206 pm
= 4 C.mm-3
Jadi, rapatan muatan terbesar adalah ion fluoride
b. Ion iodide lebih mudah terpolarisasi. Daya polarisasi ditentukan oleh rapatan muatan. c. Ion fluoride lebih ionic dibanding ion iodide. Hal ini terlihat dari tingginya titik leleh
dari ion fluoride. Menandakan bahwa ikatan ionic tentulah sangat kuat.
6. Jelaskan mengapa CaCO3tidak larut dalam air ?
7. Ion magnesium dan ion tembaga (II) mempunyai jari-jari ionic yang hampir sama. Ramalkan spesies mana yang mempunyai titik leleh lebih tinggi antara MgCl2 dan
CuCl2? Jelaskan !
8. Susun diagram siklus Born-Harber untuk pembentukan Kristal Aluminium klorida!
Jawab:
9. Jelaskan mengapa padatan MgCl2lebih mudah larut dalam air sedangkan MgO
tidak?
10. a. Beri batasan sederhana tentang metalurgi dan tahapan- tahapan apa saja yang termaksud di dalamnya.
b. Beri batasan sederhana perihal pirometalurgi, elektrometalurgi, dan hidrometalurgi.
c. Sebutkan 4 macam metode pemurnian logam.
Jawab :
a. metalurgi adalah ilmu pengetahuan dan teknologi logam, pengolahan dari bijinya, pemurnian, serta studi sifat maupun penggunaanya. Dalam proses metalurgi, yang
dimaksud dengan istilah- istilah :
roasting (pemanggangan), yaitu suatu proses pemanasan dalam oksigen atau udara dibawah titik leleh bijih yang bersangkutan yang biasanya dilakukan pada bijih sulfida untuk memperoleh oksidasinya.
calcining (kalsinasi), yaitu suatu pemanasan bijih karbonat atau oksida untuk membebaskan gas karbon dioksida.
leaching (peluluhan / pelumeran), yaitu proses dimana logam atau senyawanya terlarut dan lepas dari bijihnya atau langsung keluar dari endapan bijihnya oleh air, sehingga terbentuk larutan logam tersebut dalam air.
penambahan fluks, yaitu untuk menghasilkan slag (terak atau ampas bijih) yang berupa cairan pada temperatur proses dalam tungku. Dan dalam penambahan
fluks ini, batu-batuan pengotor dipisahkan dalam proses peleburan.
reduksi mineral, yaitu pemurnian logam yang menggunakan energi listrik.
b. Batasan sederhana tentang metalurgi, pirometalurgi, elektrometalurgi, dan hidrometalurgi yaitu metalurgi adalah ilmu pengetahuan dan teknologi logam, pengolahan dari bijinya, pemurnian, serta studi sifat maupun penggunaanya sedangkan pirometalurgi(melibatkan reaksi kimia yang dilaksanakan pada temperatur tinggi), elektrometalurgi (merupakan suatu proses reduksi mineral atau pemurnian logam yang menggunakan energi listrik) dan hidrometalurgi (istilah umum untuk suatu proses yang melibatkan air dalam ekstraksi dan reduksi logam) merupakan tiga proses metalurgi untuk ekstraksi, reduksi dan pemurnian logam.
c. Empat macam metode pemurnian logam meliputi pemurnian (1) elektrolitik, misalnya untuk tembaga, (2) oksidasi pengotor yang harus dipisahkan, misalnya untuk besi atau (3) distilasi logam dengan titik didih rendah seperti untuk raksa dan zink dan nikel, dan (4) zone refining (pemurnian zona).
11. Lengkapi dengan koefisien persamaan reaksi berikut dan identifikasi menurut jenisnya dalam proses metalurgi (sesuai dengan istilah soal 3)
a. FeCO3 (s) + O2 (g) Fe2O3 (s) + CO2 (g)
c. SiO2 (s) + MgCO3 (s) MgSiO3 (l) + CO2 (g)
d. Au (s) + CN- (aq) + O2 (g) + H2O (l) [Au(CN)2]- (aq) + OH- (aq)
e. [Au(CN)2]- (aq) + Zn (s) Au (s) + [Zn(CN)4]- (aq)
Jawab :
a. 4FeCO3 (s) + O2 (g) 2Fe2O3 (s) + 4CO2 (g)
alcining (kalsinasi),
b. 2PbS (s) + 3O2 (g) 2PbO (s) 2SO2 (g)
roasting (pemanggangan),
c. SiO2 (s) + MgCO3 (s) MgSiO3 (l) + CO2 (g)
penambahan pereaksiflux (fluks)
d. 4Au (s) + 8CN- (aq) + O2 (g) H2O (l) 4[Au(CN2]- (aq) + 4OH- (aq)
bijih emas larutan peluluh
leaching (peluluhan / pelumeran).
e. 2[Au(CN)2]- (aq) + Zn (s) 2Au (s) + [Zn(CN)4]- (aq) reduksi
12. Secara singkat uraikan proses Hall untuk preparasi logam aluminium perdagangan.
Jawab :
Dalam proes ini, sel elektrolisis berupa bak-kotak yang dibuat dari baja yang pada bagian dalamnya dilapisi dengan karbon sebagai katode, dan batang-batang karbon sebagai anode dipasang berjajar dalam bak, tercelup didalam elektrolit lelehan kriolit, Na3AlF6,
yang mempunyai titik leleh ~1000oC, dan Al2O3 terlarut didalamnya. Proses elektrolisis
ini berlangsung pada temperatur tinggi, ~1000oC. Selama elektrolisis, ion Al3+ dari oksidanya bermigrasi kekatode kemudian direduksi menjadi logam cair yang akan mengumpul pada bagian dasar sel. Ion O2-bermigrasi keanode dan selanjutnya dioksidasi menjadi gas oksigen. Gas oksigen yang terbentuk bereaksi dengan anode karbon sehingga
anode karbon akan semakin berkurang dan harus diganti secara periodik. Elektrolit [AlF6]3- tidak tereduksi karena mempunyai stabilitas yang sangat tinggi. Dengan proses
ini dapat diperoleh aluminium dengan kemurnian 99,0-99,9%
13. Pada proses peleburan (smelting) tembaga dari bijih sulfidanya maupun mineral sulfide yang lain, gas apa yang dihasilkan; gas ini berbahaya, beracun dan merupakan polutan. Bagaimana cara mengatasi efek polutan ini?
Jawab :
Gas belerang dioksida merupakan produk pencemar ( polutan), oleh karena itu diusahakan untuk dihilangkan dengan oksidasi katalitik menjadi asam sulfat via belerang trioksida, atau dengan mengalirkan gas ini melalui bara karbon hingga terjadi reduksi menjadi belerang:
SO2 (g) + 2C (s) S (l) + 2CO (g)
14. a. Apa yang dimaksud dengan Aloi dan sebutkan dua tipe aloi? Jelaskan kondisi yang diperlukan untuk pembentukan masing-masing tipe aloi tersebut.
b. Dalam beberapa kasus dijumpai senyawa aloi yang tersusun oleh fase- fase stokiometrik; sebutkan tiga tipe senyawa aloi (dengan contoh). Identifikasi senyawa aloi Au3Sn termaksud tipe yang mana?
Jawab :
a. aloi adalah Kombinasi dua jenis logam atau lebih dua tipe aloi yaitu larutan padat dan senyawa aloi. Kondisi yang diperlukan untuk pembentukan masing-masing aloi tersebut yaitu . Untuk membentuk larutan padat, atom-atom kedua jenis logam itu harus mempunyai ukuran yang hampir sama dan struktur Kristal metalik keduanya juga harus sama. Selain itu sifat-sifat kimiawi keduanya juga harus mirip. Emas dan tembaga, misalnya membentuk satu fase tunggal dari campuran 100% emas ke 100% tembaga. Keduanya mempunyai jari-jari yang tidak terlalu besar bedanya yaitu 114
pm untuk emas dan 128 pm untuk tembaga, dan mempunyai struktur kemas yang sama yaitu ccp.
b. fase-fase stoikiometrik yaitu dengan komposisi atom- atom bilangan bulat. Sebagai contoh, tembaga dan zink membentuk tiga macam senyawa aloi, CuZn (β-kuningan), Cu5Zn8 (γ-kuningan), dan CuZn3 (ε-kuningan).
15. Uraikan secara singkat kecenderungan sifat-sifat logam golongan alkali dan reaktifitasnya terhadap air dan asam.
Jawab:
Semua logam alkali ( Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr ) tampak mengkilat, berwarna keperakan, merupakan konduktor listrik dan panas yang baik. Logam alkali bersifat lunak, dan semakin lunak dengan naiknya nomor atom. Litium dapat dipotong dengan pisau,tetapi kalium dapat diremas seperti mentega lunak. Sebagian besar logam mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, tetapi logam alkali mempunyai titik leleh rendah dan semakin rendah dengan naiknya nomor atom. Sesium, Cs, meleleh pada temperatur sedikit di atas temperatur kamar. Kombinasi antara sifat konduktivitas panas yang tinggi dan titik leleh yang rendah, membuat natrium bermanfaat untuk mentransfer panas pada reaktor nuklir. Reaksi logam-logam alkali dengan air bersifat sangat eksotermik dan dramatik, kecuali litium yang bereaksi tenang menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen dan hidroksidanya.
16. Jelaskan mengapa oksida litium stabil sebagai oksida normal, yaitu litium oksida (2-) –Li2O dan oksida natrium stabil sebagai natrium dioksida(2-), Na2O2 –
(peroksida), sedangkan oksida kalium stabil sebagai kalium dioksida (1-), KO2
17. Ion-ion logam alkali pada umumnya tidak berwarna. Bagaimana cara menguji ion alkali misalnya kalium? Tulis persamaan reaksinya.
Jawab:
Identifikasi ion kalium dapat dilakukan dengan penambahan ion heksanitritokobaltat (III) yang akan membentuk endapan kuning cemerlang menurut persamaan reaksi :
3 K + (aq) + [Co(NO2)6]3- (aq) K3[Co(NO 2)6] (s)
18. Salah satu bahan campuran serbuk peluru adalah kalium nitrat. Sebutkan dua serbuk yang lain yang digunakan dalam campuran tersebut dan bagaimana proses kerja campuran serbuk ini sehingga dapat digunakan sebagai serbuk yang mudah meledak?
Jawab:
Kalium nitrat dapat digunakan untuk membuat serbuk peluru yang dicampur dengan arang kayu dan belerang dengan rasio masa sekitar 6:1:1 jika campuran ini dipanaskan, terjadi reaksi :
2 KNO3 (s) + S(s)+ C(s) K 2S (s) +N2(s)+ 3 CO(g)
Terbentuknya gas sebagai hasil reaksi disertai dengan suhu tinggi mengakibatkan pengembangan mendadak sehingga terjadi ledakan.
19. Tuliskan persamaan reaksi dan kondisi yang diperlukan untuk pembuatan padatan NaOH, Na2CO3dan NaHCO3
Pembuatan NaOH:
2NaCl(aq) + 2H2O elektrolisis 2NaOH (aq) + H2 (g) + Cl2 (g)
Pembuatan Na2CO3:
2[Na2CO3.2H2O] (s) 3Na2CO3 (s) + 5H2O (g) + CO2 (g)
2 NaCl (aq) + CaCO3 (g) Na2CO3 (aq) + CaCl2 (aq)
Pembuatan NaHCO3:
Na2CO3 (aq) + CO2 (g) + H2O(l) 2NaHCO3 (s)
20. Untuk logam-logam alkali tanah (tanpa berilium):
a. Logam mana yang paling lunak?
b. Logam mana yang mempunyai densitas besar?
c. Hidroksida mana yang paling sukar larut?
d. Garam sulfat mana yang paling sukar larut?
Jawab:
a. Gallium dengan titik leleh 30 C
b. Talium dengan densitas 11.5 g cm-3
c. Hidroksida yang paling sukar laut adalah Aluminium karena mampu mengakomodasi enam molekul H2O.
d. Aluminium
21. Jelaskan mengapa ion terhidrat untuk berilium mempunyai formula [Be(H2O)4]2+
Sedangkan untuk magnesium adalah [Mg(H2O)6]2+?
Jawab:
berilium membentuk ion [Be(H2O)4]2+ sedangkan magnesium membentuk ion
[Mg(H2O)6]2+. karena bilangan koordinasi atom pusat berilium yang rendah (koordinasi 4)
diduga sebagai akibat dari tidak tersedianya orbital d (untuk membentuk orbital hidrida sp3d2) dan kecilnya ukuran ion berilium untuk mengakomodasi enam molekul air.
22. Jelaskan secara ringkas bagaimana terjadinya gua kapur ?
Jawab:
Gua-gua kapur terbentuk karena aliran air hujan yang mengandung karbon dioksida menerobos batu-batu kapur dan melarutkan sebagian batu kapur ini serta membawanya pergi dalam aliran air dengan meninggalkan rongga-rongga sebagai gua
23. Jelaskan mengapa barium dapat membentuk senyawa peroksida BaO2 sedangkan
logam alkali tanah yang lain tidak ?
Karena pada pemanasan alkali tanah yang lain terbakar hanya menghasilkan oksidanya, tetapi barium dapat menghasilkan dioksida(-2) dalam kondisi oksigen berlebihan, Pembentukan barium dioksida(-2) dapat dijelaskan dengan sifat densitas muatan ion barium yang rendah (23 C mm-3), hampir sama dengan densitas muatan ion natrium (24 C
mm-3), sehingga mampu menstabilkan ion-ion yang mudah terpolarisasi seperti dioksida
(2-), O22-.
24. Jelaskan mengapa magnesium berbeda dengan logam alkali tanah yang lain dalam hal kemampuannya membentuk senyawa dengan senyawa-senyawa organic misalnya sebagai pereaksi Grignard !
Jawab:
Magnesium mudah membentuk senyawa kovalen khususnya dengan senyawa organik berukuran relatif besar. Hal ini berkaitan dengan densitas muatan ion magnesium yang
relatif tinggi, 120 C mm-3 (dibandingkan dengan densitas muatan ion kalsium yang hanya
5 2 C m m-3 . sebagai contoh, logam magnesium dapat bereaksi dengan senyawa
halokarbon (alkil halida), misalnya bromoetena (C2H5Br) dalam pelarut etoksietana
(C2H5)2O (eter). Atom magnesium menyusup masuk diantara atom-atom karbon dan
halogen membentuk ikatan kovalen dengan keduanya, dan menghasilkan suatu senyawa organologam, yang dikenal sebagai pereaksi Grignard dan sangat luas dipakai pada sintesis senyawa-senyawa organic.
