BAB22 Elemen Grup 12

BAB 22

Elemen Grup 12

22.1Tren Grup

22.2Seng dan Kadmium 22.3Air raksa

22.4Aspek Biologis Amalgam Merkuri di Gigi 22,5Diagram Alir Reaksi Elemen

Zn CD HG

Unsur-unsur Golongan 12, meskipun pada akhir deret logam transisi, berperilaku seperti logam golongan utama. Seng adalah yang paling sering ditemui anggota kelompok, baik secara kimia maupun biokimia.

M

ercury, logam yang mengalir seperti air, telah menjadi sumber daya tarik selama ribuan tahun. Catatan tentang logam ditemukan dalam tulisan Cina dan India kuno, dan spesimen Mesir berasal dari sekitar tahun 1500B.C. Dari 200B.C., sebuah tambang di Spanyol memasok merkuri (sebagai merkuri(II) sulfida) ke Kekaisaran Romawi. Salah satu hukuman yang paling ditakuti bagi narapidana Romawi adalah hukuman tambang merkuri, karena bekerja di atmosfer yang kaya akan uap merkuri ini hampir menjamin kematian yang menyiksa dalam beberapa bulan. Tambang yang sama terus berproduksi hingga saat ini. Baru pada tahun 1665, bekerja di tambang lebih dari delapan hari sebulan dan lebih dari enam jam sehari menjadi ilegal—meskipun perhatian terhadap kesehatan pekerja ini lebih terkait dengan efisiensi produksi daripada kesejahteraan pekerja itu sendiri.

Alkemis abad pertengahan menggunakan merkuri dalam upaya mereka mengubah logam biasa menjadi emas. Namun, lonjakan permintaan merkuri datang ketika, sekitar tahun 1570, disadari bahwa merkuri dapat digunakan untuk mengekstraksi perak dari bijih yang mengandung perak. Larutan perak dalam merkuri dipisahkan dari residu padat dan kemudian dipanaskan dengan kuat— merkuri menguap dan hilang ke atmosfer. Proses ini

599

Diterjemahkan dari bahasa Inggris ke bahasa Indonesia - www.onlinedoctranslator.com

jelas berbahaya bagi para pekerja, dan kita masih hidup dengan polusi merkuri yang dihasilkan 300 tahun kemudian. Diperkirakan bahwa di Amerika saja, sekitar 250.000 ton merkuri telah dilepaskan ke lingkungan melalui ekstraksi logam mulia, dan nasib sebagian besar merkuri ini tidak diketahui. Bahkan saat ini, metode primitif dan berbahaya bagi lingkungan ini sedang digunakan, kali ini untuk mengekstraksi emas dari deposit emas di lembah Amazon.

22.1Tren Grup

Kelompok logam keperakan ini secara dangkal tampaknya termasuk dalam logam transisi, tetapi sebenarnya sifat kimia dari unsur-unsur ini sangat berbeda. Misalnya, titik leleh seng dan kadmium masing-masing adalah 419°C dan 321°C, jauh lebih rendah daripada nilai khas logam transisi, yang mendekati 1000°C. Fase cair merkuri pada suhu kamar dapat dijelaskan paling baik dalam hal efek elektron relativistik—yaitu, bahwa kontraksi orbital luar membuat elemen berperilaku lebih seperti "cairan mulia."

Elemen Grup 12 telah terisidorbital di semua senyawanya, sehingga lebih baik dianggap sebagai logam golongan utama. Konsisten dengan penugasan ini, sebagian besar senyawa dari logam Golongan 12 berwarna putih, kecuali bila anionnya berwarna. Seng dan kadmium sangat mirip dalam perilaku kimianya, memiliki bilangan oksidasi12 dalam semua senyawa sederhananya. Merkuri menunjukkan bilangan oksidasi11 dan12, meskipun Hg¹ion itu sendiri tidak ada;

sebagai gantinya, sebuah Hg21ion terbentuk. Satu-satunya kesamaan nyata antara unsur Golongan 12 dan logam transisi adalah pembentukan kompleks, terutama dengan ligan seperti amonia, ion sianida, dan ion halida. Semua logam, terutama merkuri, cenderung membentuk senyawa kovalen daripada senyawa ionik.

Seperti yang telah kita bahas di Bab 9, Bagian 9.5, ada kesamaan yang kuat dalam perilaku antara kimia magnesium dan seng.ndan n110

hubungan). Juga, kami sebutkan di Bab 9, Bagian 9.8, bahwa ada hubungan

"gerakan ksatria" antara Zn(II) dan Sn(II) dan antara Cd(II) dan Pb(II).

2

22.2Seng dan Kadmium

Kedua logam lunak ini reaktif secara kimia. Misalnya, seng bereaksi dengan asam encer menghasilkan ion seng:

Zn1s212 H

¹

1aq2SZn

²¹

1aq21H

²

1g2

Logam juga terbakar ketika dipanaskan dengan lembut dalam gas klorin:

Zn1s21Cl

²

1g2SZnCl

²

1g2 Ekstraksi Seng

Sumber utama seng adalah seng sulfida, ZnS, mineral sfalerit (atau

campuran seng), struktur prototipe untuk struktur kisi ion tetrahedral

22.2 Seng dan Kadmium 601

(lihat Bab 5, Bagian 5.4). Sphalerite terjadi di Australia, Kanada, dan

Amerika Serikat.

Langkah pertama dalam ekstraksi seng adalahmemanggangseng sulfida di udara sekitar 8008C, mengubahnya menjadi oksida:

2 ZnS1s213 O

2

1g2¡2 ZnO1s212 SO

2

1g2

Kemudian dimungkinkan untuk menggunakan kokas untuk mereduksi oksida logam menjadi logam:

ZnO1

s

21C1

s

2¡Zn1

s

21BERSAMA1

g

2

¢

¢

Logam seng gas panas didinginkan dengan cepat dengan menyemprotkannya dengan timah cair.

Kedua logam tersebut kemudian mudah dipisahkan, karena logam cair tidak dapat bercampur. Seng (densitas 7 g?cm–3) mengapung di atas timah (massa jenis 11 g?cm–3), dan timbal didaur ulang.

Seng terutama digunakan sebagai lapisan anti korosi untuk besi. Proses ini disebut galvanizing, istilah yang mengakui sifat elektrokimia dari proses.

Sebenarnya, logam ini tidak begitu reaktif seperti yang diharapkan. Ini hasil dari pembentukan lapisan pelindung di udara lembab. Awalnya ini adalah oksida, tetapi selama periode waktu karbonat dasar, Zn2(OH)2BERSAMA3, terbentuk. Keuntungan dari pelapisan seng adalah bahwa seng akan teroksidasi lebih disukai daripada besi, bahkan ketika sebagian besi terpapar. Ini adalah hasil dari potensial reduksi seng yang lebih negatif daripada besi, seng bertindak sebagai anoda korban:

Zn1s2SZn

21

1aq212 e

2

Fe

²¹

1aq212 e

²

SFe1s2

E

∫

5 10,76 V E

∫

5 20,44 V

garam seng

Kebanyakan garam seng larut dalam air, dan larutan ini mengandung ion heksaaquazinc(II) tak berwarna, [Zn(OH

2

)

6

]

21

. Garam padat sering

terhidrasi; misalnya, nitrat adalah heksahidrat dan sulfat, heptahidrat, seperti magnesium dan kobalt(II). Struktur heptahidrat sulfat adalah [Zn(OH

²

)

⁶

]

²¹

[JADI

⁴

?H

²

HAI]

²²

.

Ion seng memilikid¹⁰konfigurasi elektron, sehingga tidak ada energi stabilisasi medan kristal. Oleh karena itu, seringkali ukuran dan muatan anion yang

menentukan apakah ion seng mengadopsi stereokimia oktahedral atau tetrahedral.

Larutan garam seng bersifat asam sebagai hasil hidrolisis bertingkat yang mirip dengan aluminium atau besi(III):

3Zn1OH2264211aq2Δ H3HAI11aq213Zn1OH21OH223411aq21H2HAI1aku2 Penambahan ion hidroksida menyebabkan pengendapan putih, seng hidroksida agar-agar, Zn(OH)2:

Zn

21

1aq212 OH

²

1aq2SZn1OH2

²

1s2

Dengan ion hidroksida berlebih, ion tetrahidroksozinkat(II) yang larut, [Zn(OH)4]2–, terbentuk:

Zn1OH221

s

212 OH21

aq

2S3Zn1OH244221

aq

2

Endapan juga akan bereaksi dengan amonia menghasilkan larutan ion tetraamin(II), [Zn(NH

³

)

⁴

]

²¹

:

Zn1OH221

s

214 NH31

aq

2S3Zn1NH3244211

aq

212 OH21

aq

2

Senyawa seng yang paling umum digunakan adalah seng klorida. Ini dapat diperoleh sebagai dihidrat Zn(OH .)²)²Cl²dan sebagai batang seng klorida anhidrat. Yang terakhir ini sangat deliquescent dan sangat larut dalam air. Ini juga larut dalam pelarut organik seperti etanol dan aseton, dan sifat ini menunjukkan sifat kovalen ikatannya.

Seng klorida digunakan sebagai fluks dalam penyolderan dan sebagai pengawet kayu.

Kedua kegunaan tersebut bergantung pada kemampuan senyawa tersebut untuk berfungsi sebagai asam Lewis. Dalam penyolderan, lapisan oksida pada permukaan yang akan disambung harus dihilangkan; jika tidak, solder tidak akan menempel pada permukaan ini. Di atas 2758C, seng klorida meleleh dan menghilangkan lapisan oksida dengan membentuk kompleks ikatan kovalen dengan ion oksida. Solder kemudian dapat menempel pada permukaan logam yang bersih secara molekuler. Ketika diterapkan pada kayu, seng klorida membentuk ikatan kovalen dengan atom oksigen dalam molekul selulosa. Akibatnya, kayu dilapisi dengan lapisan seng klorida, zat beracun bagi organisme hidup.

Seng Oksida

Seng oksida dapat diperoleh dengan membakar logam di udara atau dengan dekomposisi termal karbonat:

2 Zn1s21HAI

²

1g2¡2 ZnO1s2

ZnCO31s2¡ZnO1s21BERSAMA21g2

¢

¢

Dalam kristal seng oksida, setiap ion seng dikelilingi secara tetrahedral oleh empat ion oksigen, dan setiap ion oksigen juga dikelilingi oleh empat ion seng. Tidak seperti oksida logam putih lainnya, seng oksida mengembangkan warna kuning saat dipanaskan.

Perubahan warna yang reversibel yang bergantung pada suhu disebuttermokromisme.

Dalam hal ini, perubahan warna dihasilkan dari hilangnya sebagian oksigen dari kisi, meninggalkannya dengan muatan negatif berlebih. Muatan negatif berlebih (elektron) dapat dipindahkan melalui kisi dengan menerapkan perbedaan potensial; dengan demikian, oksida ini adalah semikonduktor. Seng oksida kembali ke warna semula ketika didinginkan, karena oksigen yang hilang selama pemanasan kembali ke kisi kristal.

Seng oksida adalah senyawa seng yang paling penting. Ini digunakan sebagai pigmen putih, sebagai pengisi karet, dan sebagai komponen dalam berbagai glasir, enamel, dan salep antiseptik. Dalam kombinasi dengan kromium(III) oksida, digunakan sebagai katalis dalam pembuatan metanol dari gas sintesis.

Kadmium Sulfida

Satu-satunya senyawa kadmium yang penting secara komersial adalah kadmium sulfida, CdS. Sedangkan seng sulfida memiliki warna putih khas senyawa Golongan 12, kadmium sulfida berwarna kuning pekat. Akibatnya, senyawa tersebut digunakan sebagai pigmen.

Kadmium sulfida disiapkan di laboratorium dan industri dengan cara yang sama, penambahan ion sulfida ke ion kadmium:

CD

²¹

1aq21S

²²

1aq2SCDS1s2

22.3 Merkuri 603

Meskipun senyawa kadmium sangat beracun, kadmium sulfida sangat tidak larut sehingga menimbulkan sedikit bahaya.

Baterai NiCad

Penggunaan kadmium yang paling signifikan adalah pada baterai NiCad yang dapat diisi ulang.

Dalam siklus pelepasan, kadmium dioksidasi menjadi kadmium hidroksida, sedangkan nikel direduksi dari keadaan oksidasi yang tidak biasa13 dalam nikel(III) oksida hidroksida, NiO(OH), ke yang lebih normal12 negara, sebagai nikel(II) hidroksida. Elektrolitnya adalah ion hidroksida:

CD1s212 OH

²

1aq2SCD1OH2

²

1s212 e

²

2 NiO1OH21s212 H²HAI1aku212 e²S2 Ni1OH2²1s212 OH²1aq2

Dalam proses pengisian, reaksi sebaliknya terjadi. Ada dua alasan utama untuk menggunakan media reaksi dasar: keadaan nikel(III) hanya stabil dalam basa, dan ketidaklarutan hidroksida berarti bahwa ion logam tidak akan bermigrasi jauh dari permukaan logam, sehingga memungkinkan reaksi sebaliknya untuk terjadi dengan mudah di situs yang sama. Masalah utama dengan baterai ini adalah pembuangannya; dengan kadmium beracun, penting bahwa sel-sel tersebut dikembalikan untuk didaur ulang.

22.3Air raksa

Dengan ikatan logam terlemah dari semua, merkuri adalah satu-satunya logam cair pada 208C. Ikatan merkuri yang lemah juga menghasilkan tekanan uap yang tinggi pada suhu kamar. Karena uap logam beracun dapat diserap melalui paru-paru, tetesan air raksa yang tumpah dari termometer air raksa yang rusak merupakan bahaya besar di laboratorium kimia tradisional. Merkuri adalah cairan yang sangat padat (13,5 g?cm–3).

Membeku pada –398C dan mendidih pada 3578C.

Ekstraksi Merkuri

Satu-satunya bijih merkuri adalah merkuri(II) sulfida, HgS, mineral cinnabar, meskipun merkuri kadang-kadang ditemukan sebagai logam cair bebas. Endapan merkuri(II) sulfida di Spanyol dan Italia menyumbang sekitar tiga perempat dari pasokan logam dunia. Banyak bijih merkuri mengandung kurang dari 1 persen sulfida, yang menyebabkan tingginya harga logam tersebut. Merkuri mudah diekstraksi dari bijih sulfida dengan memanaskannya di udara. Uap merkuri berevolusi dan kemudian terkondensasi menjadi logam cair:

HgS1s21HAI²1g2¡HG1^¢aku21JADI²1g2

Merkuri digunakan dalam termometer, barometer, sakelar listrik, dan lampu busur merkuri. Larutan logam lain dalam merkuri disebut amalgam. Amalgam natrium dan amalgam seng digunakan sebagai agen pereduksi laboratorium, dan amalgam yang paling umum, amalgam gigi (yang mengandung merkuri dicampur dengan satu atau lebih logam perak, timah, dan tembaga), digunakan untuk mengisi rongga di gigi belakang. . Sangat cocok untuk tujuan ini karena beberapa alasan. Ini sedikit

mengembang saat amalgam terbentuk, sehingga menambatkan tambalan ke bahan di sekitarnya. Itu tidak mudah patah di bawah terlokalisasi ekstrim

tekanan yang diberikan oleh gigi gerinda kami. Dan ia memiliki koefisien ekspansi termal yang rendah; dengan demikian, kontak dengan zat panas tidak akan menyebabkan gigi mengembang dan retak di sekitarnya. Dalam hal konsumsi total, penggunaan utama senyawa merkuri adalah di bidang pertanian dan hortikultura; misalnya, senyawa organomerkuri digunakan sebagai fungisida dan sebagai pengawet kayu.

Senyawa Merkuri(II)

Hampir semua senyawa merkuri(II) menggunakan ikatan kovalen. Merkuri(II) nitrat adalah salah satu dari sedikit senyawa yang diyakini mengandung Hg²¹ion. Ini juga merupakan salah satu dari sedikit senyawa merkuri yang larut dalam air.

Merkuri(II) klorida dapat dibentuk dengan menggelegak gas klorin melalui merkuri:

HG1aku21Cl21g2SHgCl21s2

Senyawa ini larut dalam air hangat, tetapi perilaku larutan yang tidak menghantarkan listrik menunjukkan bahwa ia hadir sebagai HgCl2molekul, bukan sebagai ion. Larutan merkuri(II) klorida mudah direduksi menjadi merkuri(I) klorida putih yang tidak larut dan kemudian menjadi logam merkuri hitam dengan penambahan larutan timah(II) klorida.

Ini adalah tes yang mudah untuk ion merkuri(II):

2 HgCl

²

1aq21SnCl

²

1aq2SSnCl

⁴

1aq21HG

²

Cl

²

1s2

HG²Cl²1s21SnCl²1aq2SSnCl⁴1aq212 Hg1aku2

Merkuri(II) oksida tidak stabil secara termal dan terurai menjadi merkuri dan dioksigen jika dipanaskan dengan kuat:

2 HgO1s2¡2 Hg1^¢ aku21HAI21g2

Penguraian ini merupakan demonstrasi yang menarik secara visual karena merkuri(II) oksida, bubuk merah, “menghilang” sebagai butiran keperakan dari logam merkuri yang terbentuk di bagian wadah yang lebih dingin. Namun, reaksi ini sangat berbahaya karena sebagian besar logam merkuri lolos sebagai uap ke laboratorium. Eksperimen ini memiliki sejarah yang menarik, karena itu adalah metode yang digunakan oleh Joseph Priestley untuk mendapatkan sampel pertama dari gas oksigen murni.

Senyawa Merkuri(I)

Fitur unik kimia merkuri adalah kemampuannya untuk membentuk [Hg—Hg]21

ion, di mana dua ion merkuri disatukan oleh ikatan kovalen tunggal. Faktanya, tidak ada senyawa yang diketahui mengandung ion merkuri(I) sederhana.

Meskipun merkuri(I) klorida, Hg

2

Cl

2

, dan merkuri(I) nitrat, Hg

2

(TIDAK

3

)

2

, ada, senyawa dengan anion umum lainnya, seperti sulfida, tidak pernah disintesis. Untuk memahami alasannya, kita harus melihat keseimbangan disproporsionasi,

HG

221 1aq2Δ HG1aku21HG²¹1aq2

yang memiliki konstanta kesetimbangan,Kdis, sekitar 6310–3pada 258C. Nilai konstanta kesetimbangan yang rendah menyiratkan bahwa, dalam kondisi normal, ada sedikit kecenderungan ion merkuri(I) untuk tidak proporsional menjadi merkuri(II)

22.4 Aspek Biologis 605

ion dan merkuri. Namun, anion seperti sulfida membentuk senyawa yang sangat tidak larut dengan ion merkuri(II):

HG211

aq

21S221

aq

2SHgS1

s

2

Curah hujan ini "mendorong" keseimbangan disproporsionasi ke kanan.

Akibatnya, reaksi keseluruhan ion merkurium(I) dengan ion sulfida menjadi:

HG

221 1aq21S²²1aq2SHG1aku21HgS1s2

Untuk kebutuhan daya yang sangat kompak, seperti alat bantu dengar, baterai merkuri sering digunakan. Dalam sel ini, seng adalah anoda dan merkuri(II) oksida (dicampur dengan grafit konduktor) adalah katoda. Seng dioksidasi menjadi seng hidroksida sedangkan merkuri(II) oksida direduksi menjadi logam merkuri:

Zn1s212 OH

²

1aq2SZn1OH2

²

1s212 e

² HgO1s21H2HAI1aku212 e2SHG1aku212 OH21aq2

Karena konsentrasi elektrolit (ion hidroksida) tetap konstan, terdapat potensial sel yang stabil.

Merkuri(IV) Fluorida

Dalam Bab 3, kita membahas spesies transien, termasuk molekul yang hanya dapat disintesis pada suhu yang sangat rendah dan yang terurai pada pemanasan. Salah satu senyawa tersebut adalah merkuri(IV) fluorida, HgF⁴. Sintesis sejumlah kecil senyawa ini pada suhu 4 K telah diklaim. Jika preparat ini terbukti, merkuri dalam senyawa khusus ini berperilaku sebagai logam transisi dengan himpunan yang tidak lengkapdelektron, khususnya [Xe]5d8, isoelektronik dengan iridium(I), platina(II), dan emas(III). Namun demikian, keberadaan senyawa tersebut dalam kondisi ekstrim tidak memerlukan pergeseran batas logam transisi. Untuk semua kimia merkuri dalam kondisi realistis, unsur tersebut masih berperilaku sebagai logam golongan utama.

22.4Aspek Biologis

Golongan ini mengandung satu unsur esensial (seng) dan dua unsur yang sangat beracun.

Esensi dari Seng

Di antara jejak elemen penting, seng adalah yang kedua setelah zat besi. Di seluruh dunia, kekurangan seng adalah kekurangan tanah yang paling umum. Kacang-kacangan, buah jeruk, kopi, dan beras adalah tanaman yang paling rentan terhadap defisiensi seng.

Seng adalah elemen penting untuk hewan. Lebih dari 200 enzim seng telah diidentifikasi dalam organisme hidup dan peran mereka ditentukan. Enzim seng yang melakukan hampir semua jenis fungsi enzim yang mungkin diketahui, tetapi fungsi yang paling umum adalah hidrolisis; misalnya, hidrolase yang mengandung seng adalah enzim yang mengkatalisis hidrolisis ikatan P—O—P, P—O—C, dan C—O

—C. Dengan ketergantungan seperti itu pada enzim seng, dapat dimengerti bahwa seng adalah salah satu elemen terpenting dalam makanan kita. Namun diperkirakan hingga sepertiga orang di dunia Barat menderita kekurangan seng. Seperti

SciAm

Defisiensi tidak mengancam jiwa, tetapi berkontribusi terhadap kelelahan, kelesuan, dan gejala terkait (dan mungkin mengurangi resistensi penyakit).

Timbul pertanyaan tentang apa yang membuat seng menjadi ion yang berguna, mengingat ia tidak dapat menjalankan fungsi redoks. Ada beberapa alasan:

1.Seng banyak tersedia di lingkungan.

2.Ion seng adalah asam Lewis yang kuat, dan seng berfungsi sebagai asam Lewis dalam enzim.

3.Seng, tidak seperti banyak logam lainnya, lebih menyukai geometri tetrahedral, fitur kunci dari situs logam di sebagian besar enzim seng. Geometri lima dan enam koordinat juga tersedia, memungkinkan keadaan transisi yang melibatkan bilangan koordinasi ini.

4.Ion seng memilikid¹⁰konfigurasi elektron, sehingga tidak ada energi stabilisasi medan kristal yang terkait dengan geometri eksak seperti halnya dengan logam transisi. Oleh karena itu, lingkungan di sekitar seng dapat terdistorsi dari tetrahedral yang tepat untuk memungkinkan sudut ikatan yang tepat diperlukan untuk fungsinya tanpa penalti energi.

5.Ion seng sepenuhnya tahan terhadap perubahan redoks pada potensi biologis; dengan demikian, perannya tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan potensial redoks dalam organisme.

6.Ion seng mengalami pertukaran ligan yang sangat cepat, memfasilitasi perannya dalam enzim.

Toksisitas Kadmium

Kadmium adalah elemen beracun yang ada dalam bahan makanan kita dan biasanya tertelan pada tingkat yang mendekati tingkat aman maksimum. Ginjal adalah organ yang paling rentan terhadap kadmium; sekitar 200 ppm menyebabkan kerusakan parah.

Perokok sigaret menyerap kadar kadmium yang signifikan dari asap tembakau.

Paparan kadmium dari sumber industri menjadi perhatian utama. Secara khusus, baterai nikel-kadmium menjadi masalah pembuangan limbah utama. Banyak perusahaan baterai sekarang menerima pengembalian baterai NiCad yang sudah tidak berfungsi sehingga logam kadmium dapat didaur ulang dengan aman. Keracunan kadmium di Jepang dihasilkan dari air yang terkontaminasi kadmium yang dihasilkan oleh operasi penambangan. Penyakit degeneratif tulang yang menyakitkan berikutnya telah disebutitai-itai.

Banyaknya Bahaya Merkuri

Seperti disebutkan sebelumnya, merkuri berbahaya karena tekanan uapnya yang relatif tinggi. Uap merkuri diserap di paru-paru, larut dalam darah, dan kemudian dibawa ke otak, di mana terjadi kerusakan permanen pada sistem saraf pusat. Logam ini juga sedikit larut dalam air, sekali lagi karena ikatan logamnya yang sangat lemah. Keluarnya logam merkuri dari kebocoran pabrik elektrolisis klor-alkali ke sungai terdekat telah menyebabkan masalah polusi besar di Amerika Utara.

Senyawa anorganik merkuri biasanya tidak terlalu menjadi masalah karena tidak terlalu larut. Catatan sejarah yang menarik: Pada suatu waktu, larutan ion merkuri digunakan dalam perawatan bulu hewan untuk pembuatan topi. Pekerja di

22.4 Aspek Biologis 607

industri rentan terhadap keracunan merkuri, dan gejala penyakitnya adalah

model untuk Mad Hatter dalam buku ituAlice di Negeri Ajaib.

Senyawa organomerkuri menimbulkan bahaya terbesar. Senyawa ini, seperti kation metilmerkuri, HgCH

^{1 3}

, mudah diserap dan kembali

disimpan oleh tubuh jauh lebih kuat daripada senyawa merkuri sederhana. Gejala keracunan metilmerkuri pertama kali ditemukan di Jepang, di mana pabrik kimia telah memompa limbah merkuri ke Teluk Minamata, daerah penangkapan ikan yang kaya. Senyawa merkuri anorganik diubah oleh bakteri di lingkungan laut menjadi senyawa organomerkuri. Senyawa ini, terutama CH³HgSCH³, diserap oleh jaringan lemak ikan, dan ikan yang mengandung merkuri dikonsumsi oleh penduduk setempat yang tidak menaruh curiga. Gejala unik dari keracunan mengerikan ini diberi nama penyakit Minamata. Bahaya utama lainnya adalah fungisida

organomerkuri. Dalam satu kasus yang sangat tragis, keluarga petani di Irak dikirimi biji-bijian yang diolah dengan fungisida merkuri, beberapa di antaranya mereka gunakan untuk membuat roti alih-alih menanam, karena tidak menyadari toksisitasnya. Akibatnya, 450 orang meninggal, dan lebih dari 6500 jatuh sakit.

Amalgam Merkuri di Gigi

M

setiap dari kita memiliki merkuri di mulut kita dalam bentuk tambalan gigi. Tambalan terdiri dari amalgam—

campuran homogen dari logam cair (merkuri) dan sejumlah logam padat. Biasanya, amalgam gigi memiliki komposisi dalam kisaran berikut: merkuri (50–55 persen), perak (23–35 persen), timah (1–15 persen), seng (1–20 persen), dan tembaga (5–20 persen). persen). Campuran lunak ditempatkan di rongga gigi yang digali saat masih merupakan suspensi partikel logam padat dalam merkuri. Di dalam rongga, atom merkuri menyusup ke struktur logam untuk menghasilkan amalgam padat (setara dengan paduan). Saat reaksi terjadi, ada sedikit pemuaian yang menahan isian pada tempatnya.

Merkuri adalah unsur yang sangat beracun. Namun, penggabungannya dengan logam padat menurunkan tekanan uapnya, sehingga tidak menimbulkan tingkat bahaya yang sama seperti merkuri cair murni. Ini adalah keputusan dari American Dental Association bahwa tambalan merkuri cukup aman, tetapi beberapa berpendapat bahwa bahkan pada tingkat yang sangat rendah, merkuri yang dilepaskan dari tambalan berbahaya. Sulit untuk mengukur tingkat bahaya. Ada klaim orang-orang yang tambalan merkurinya dihilangkan dan cepat pulih dari penyakit kronis. Pemulihan tiba-tiba seperti itu tidak mungkin terkait dengan pembuangan merkuri, karena akan memakan waktu lama bagi merkuri untuk dikeluarkan dari tubuh. Faktanya, proses penghilangan tambalan merkuri akan menghasilkan peningkatan paparan merkuri dalam jangka pendek.

Masalah sebenarnya adalah bahwa saat ini kami tidak memiliki pengganti yang memiliki ekspansi termal rendah dan kekuatan amalgam yang tinggi. Para peneliti sedang mencoba untuk mensintesis bahan yang secara kimiawi akan terikat pada permukaan gigi dan cukup kuat untuk menahan tekanan besar yang kita tempatkan pada gigi belakang (penggerindaan).

Sebagian besar polusi merkuri berasal dari kantor dokter gigi.

Untuk dokter gigi yang masih menggunakan amalgam merkuri untuk tambalan gigi belakang, lebih dari setengah kilogram limbah merkuri dihasilkan per tahun, yang sebagian besar dibuang ke saluran pembuangan ke sistem saluran pembuangan. Tergantung pada lokasi, lumpur limbah dapat dibakar, disebarkan di lahan pertanian, atau dibuang. Khususnya melalui pembakaran, merkuri dapat lepas ke lingkungan. Untuk mencegah hal ini, di beberapa yurisdiksi, undang-undang mengharuskan dokter gigi untuk memasang pemisah pada saluran air limbah mereka. Limbah merkuri kemudian dapat dikumpulkan secara berkala dari perangkap dan dikirim kembali ke pusat daur ulang merkuri.

Karena kremasi menjadi lebih umum, terutama di negara-negara berpenduduk padat, kita harus mengenali potensi polusi merkuri dari sumber ini.

Selama pembakaran tubuh, amalgam merkuri terurai, melepaskan uap merkuri ke atmosfer. Dengan demikian, pengendalian lingkungan atas emisi krematorium menjadi perhatian baru.

21.5Diagram Alir Reaksi Elemen

Satu-satunya diagram alur yang ditampilkan adalah untuk seng. Perhatikan kesamaan dengan diagram alur untuk tembaga (lihat Bab 20, Bagian 20.10).

- e H-

H-

OH

H-

Zn

Zn(OH2)6 -² Zn(OH)2 OH Zn(OH)24 H-

NH3

ZnO

Zn(NH3)2-4

ZnCO3

IDE KUNCI

• Seng dan kadmium serupa dalam kimianya,

sedangkan merkuri sangat berbeda. • Merkuri terjadi di kedua

1

2 dan

1

1 (Hg21 2) oksidasi

negara bagian.

• Semua senyawa seng ada di12 keadaan oksidasi. • Seng merupakan elemen penting, sedangkan kadmium dan merkuri keduanya sangat beracun.

LATIHAN

22.1Tulis persamaan kimia yang setara untuk reaksi kimia berikut:

(a) logam seng dengan bromin cair (b) efek panas pada seng karbonat padat

22,7Tulis dua setengah persamaan untuk proses pengisian baterai NiCad.

22.8Kadmium sulfida mengadopsi struktur seng sulfida (wurtzite dan seng blende), tetapi kadmium oksida mengadopsi struktur natrium klorida. Sarankan penjelasan untuk perbedaannya.

22.2Tulis persamaan kimia yang setara untuk reaksi kimia berikut:

(a) ion seng berair dengan larutan amonia

(b) memanaskan merkuri(II) sulfida di udara 22.9Klip kertas berlapis kadmium dulunya umum. Sarankan mengapa mereka digunakan dan mengapa penggunaannya dihentikan.

22.3Sarankan urutan reaksi dua langkah untuk menyiapkan seng

karbonat dari logam seng. 22.10Bandingkan dan kontraskan kimia kalsium (Kelompok

2) dan kadmium (Kelompok 12).

22.4Jelaskan secara singkat alasan untuk mempertimbangkan

unsur Golongan 12 secara terpisah dari logam transisi. 22.11Tulis persamaan kimia setara yang sesuai dengan setiap transformasi dalam diagram alir reaksi unsur seng (di atas).

22,5Bandingkan dan bedakan sifat-sifat (a) seng dan magnesium; (b) seng dan aluminium.

22.6Biasanya, logam dalam kelompok yang sama memiliki sifat kimia yang cukup mirip. Bandingkan dan bandingkan kimia seng dan merkuri dengan kriteria ini.

Sumber daya tambahan 609

DI LUAR DASAR

22.12Kedua ion kadmium, Cd21, dan ion sulfida, S2–, tidak berwarna. Sarankan penjelasan untuk warna kadmium sulfida.

Penambahan ion sulfida ke dalam larutan senyawa (A) menghasilkan endapan putih yang sangat tidak larut (E). Penambahan ion perak ke dalam larutan senyawa (A) menghasilkan endapan kuning (F).

Penambahan brom berair ke larutan (A) menghasilkan padatan hitam (G), yang dapat diekstraksi ke dalam pelarut organik dan

menghasilkan larutan ungu. Padatan (G) bereaksi dengan ion tiosulfat menghasilkan larutan tak berwarna yang mengandung ion (H) dan (I), yang terakhir adalah oksianion.

Identifikasi (A) hingga (I) dan tulis persamaan setara untuk setiap reaksi.

22.13Merkuri(I) selenide tidak diketahui. Sarankan penjelasan.

22.14Merkuri(II) iodida tidak larut dalam air. Namun, itu akan larut dalam larutan kalium iodida untuk memberikan spesies anionik dinegatif. Sarankan formula untuk ion ini.

22.15Dalam ekstraksi seng industri, timah cair digunakan untuk mendinginkan uap seng sampai mencair. Seng cair dan timah cair tidak bercampur; dengan demikian, mereka dapat dengan mudah dipisahkan. Sarankan mengapa kedua logam tersebut tidak bercampur secara signifikan.

22.21Manakah yang Anda harapkan memiliki titik leleh yang lebih tinggi, seng oksida atau seng klorida? Jelaskan alasan Anda.

22.22Untuk reaksi

22.16Anda adalah seorang seniman dan Anda ingin membuat cat "kuning kadmium"

Anda lebih pucat. Mengapa bukan ide yang baik untuk mencampurkan beberapa “timbal putih”, Pb3(BERSAMA3)2(OH)2, untuk menyelesaikan ini?

HG1aku2112HAI21g2SHgO1s2

nilai perubahan energi bebas,DG, membalikkan tandanya dari negatif ke positif di atas sekitar 400 °C. Jelaskan mengapa ini terjadi.

22.17Ketika merkuri(II) membentuk kompleks dengan

dimetilsulfoksida, (CH3)2SO, apakah atom pengikat kemungkinan

besar oksigen atau belerang? Jelaskan alasan Anda. 22.23Ketika hidrogen sulfida digelembungkan ke dalam larutan netral ion seng, seng sulfida mengendap. Namun, jika larutan diasamkan terlebih dahulu, tidak ada endapan yang terbentuk. Sarankan penjelasan.

22.18Satu-satunya bijih merkuri yang umum adalah merkuri(II) sulfida, sedangkan seng ditemukan sebagai sulfida dan karbonat. Sarankan penjelasan.

22.24Berikut ini adalah empat bentuk merkuri yang berbeda, yang masing- masing memiliki tingkat bahaya kesehatan yang berbeda: Hg(aku), Hg(CH3)

2(aku), HgCl2(aq), HgS(s). Manakah dari bentuk-bentuk ini, pada konsumsi,

(a) akan lewat tanpa perubahan melalui saluran pencernaan (untuk pencernaan, zat harus larut dalam air atau lemak)?

(b) akan paling mudah dihilangkan melalui ginjal?

(c) akan menjadi bahaya terbesar untuk penyerapan melalui kulit?

(d) akan paling mudah berpindah dari darah ke jaringan otak (nonpolar)?

(e) akan diserap melalui inhalasi melalui paru- paru?

22.19Kimia asam-basa amonia cair sering paralel dengan larutan berair. Atas dasar ini, tulis persamaan setara untuk

(a) reaksi seng amida, Zn(NH²)², dengan ion amonium dalam amonia cair

(b) reaksi seng amida dengan ion amida, NH–2, dalam amonia cair

22.20Suatu senyawa (A) dari ion logam dipositif dilarutkan dalam air menghasilkan larutan yang tidak berwarna. Ion hidroksida ditambahkan ke dalam larutan. Endapan putih agar-agar (B) awalnya terbentuk, tetapi dalam ion hidroksida berlebih, endapan larut kembali untuk memberikan larutan ion kompleks (C) yang tidak berwarna. Penambahan larutan amonia pekat ke dalam endapan (B) menghasilkan larutan ion kompleks (D) yang tidak berwarna.

SUMBER DAYA TAMBAHAN

Untuk jawaban atas pertanyaan bernomor ganjil:www.whfreeman.com/descriptive5e Untuk klip video yang menyertai:www.whfreeman.com/descriptive5e