Kimia Unsur

A. KELIMPAHAN UNSUR DI ALAM

Unsur yang merupakan komponen dasar penyusun materi, ditemukan di alam dalam bentuk unsur, senyawa, maupun campurannya baik di kerak bumi, air, dan atmosfer. Untuk dapat mengekstrak dan mengolahnya di perlukan pemahaman sifat-sifat unsur.

Kerak bumi adalah lapisan terluar Bumi yang terbagi menjadi dua kategori, yaitu kerak samudra dan kerak benua. Kerak samudra mempunyai ketebalan sekitar 5-10 km sedangkan kerak benua mempunyai ketebalan sekitar 20-70 km.

Unsur-unsur kimia utama pembentuk kerak bumi adalah: Oksigen (O) (46,6%), Silikon (Si) (27,7%), Aluminium (Al) (8,1%), Besi (Fe) (5,0%), Kalsium (Ca) (3,6%), Natrium (Na) (2,8%), Kalium (K) (2,6%), Magnesium (Mg) (2,1%).

Kerak bumi dan sebagian mantel bumi membentuk lapisan litosfer dengan ketebalan total kurang lebih 80 km.

Para ahli dapat merekonstruksi lapisan-lapisan yang ada di bawah permukaan bumi berdasarkan analisis yang dilakukan terhadap seismogram yang direkam oleh stasiun pencatat gempa yang ada di seluruh dunia.

Tabel 1. Kelimpahan beberapa unsur di Indonesia.

Unsur	Kelimpahan di Indonesia	Keterangan
Besi	Lampung, Sumatera Selatan, Kalimantan Timur, Kalimantan Barat, Cilacap, Ujung Kulon, Sulawesi Tengah.	Industri besi di Cilegon memproduksi besi beton, besi baja, besi lempengan, dan pelat besi.
Aluminim (Bijih bauksit)	Pulau Bintan (Riau),Tayan (Kalimantan Selatan)	Penambangan bijih bauksit di Pulau Bintan dilakukan sejak tahun 1935. bauksit diolah menjadi batangan dan lembaran al, untuk pasar dalam negeri maupun ekspor. Masalah cadangan bauksit di Bintan yang semakin menipis teratasi dengan ditemukannya bauksit di Tayan dan penambangannya dimulai tahun 2004. bauksit ini akan diolah menjadi Al dengan kualitas non-ekspor (kadar Al <40%)
Tembaga	Papua, Kalimantan Barat	Lokasi penambangan di Papua tidak hanya mengandung tembaga, tetapi juga mengandung emas dan perak. Cadangan mineralnya diperkirakan akan bertahan selama 50 tahun mendatang dengan nilai ~80 milyar dolar.
Nikel	Pomalaa (Sulawesi Tenggara), Soroako (Sulawesi Tengah), Palopo (Sulawesi Selatan), Halmahera, dan Papua.	Nikel yang  ditambang ada yang diekspor langsung dalam bentuk bijih nikel, dan ada pula yang dilebur untuk memperoleh feronikel (FeNi) yang mengandung ~20% nikel dengan harga jual yang lebih tinggi.
Karbon (Batu Bara)	Bukit Asam (Sumatera Selatan), Kota Baru, Banjarmasin, Kutai (Kalimantan Timur)	Berdasarkan kadar C, batu bara digolongkan dengan kualitas tinggi (antarsit), sedang (bituminus), dan rendah (sub-bituminus dan lignite). Seabagai gambaran, antarsit digunakan seperti di industri baja dan semen, pembangkit listrik, peleburan timah dan nikel, serta bituminus untuk industri aluminium dan pembangkit listrik.
Kromium	Sulawesi Tengah

GOLONGAN LOGAM ALKALI (GOLONGAN IA)

Unsur alkali merupakan logam lunak, berwarna putih mengkilap, dan mempunyai titik leleh yang rendah.

Unsur alkali mepunyai 1 elektron valensi dalam pembetukan ikatan logam, sehingga logam ini mempuyai energi ionisasi kecil yang menjadikannya logam lunak.

Unsur alkali, dalam sato golongan, semakin ke bawah ukurannya semakin besar, energi  kohesinya semakin kecil, sehingga bersifat semakin lunak dan dapat dipotong dengan pisau, yang menyebabkan titik leleh dan titik leburnya semakin rendah.

Senyawa alkali tidak pernah dijumpai dalam keadaan bebas di alam, karena sifatnya yang sangat reakstif dan sebagai reduktor kuat.

Senyawa alkali yang banyak dijumpai di alam adalah NaCl dan kalium.

Litium merupakan unsure alkali dengan reduksi paling kuat. Li diperoleh dari elektrolisis leburan garam.

Kegunaan litium adalah sebagai berikut:

• sebagai logam dalam sintesis alkali liyhium
• garam lithium digunakan sebagai pengobatan kerusakan mental
• Aliasi Li dengan Pb digunakan untuk membungkus kabel
• aliasi Li dengan Al digunakan untuk menambah daya tahan korosi Al.

Natrium merupakan unsure alkali dengan daya reduksi paling rendah. Natrium dibuat dari proses downs, yaitu elektrolisis lelehan NaCl (titik lebur 800⁰C), ditambah 58% CaCl₂, dan KF untuk menurunkan suhu lebur sampai 505⁰C.

Na banyak di dapat di air laut dalam bentuk garam NaCl, sehingga banyak senyawa yang dibuat dari NaCl yang berharga murah.

Na juga dugunakan sebagai pengisi lampu penerang di jalan maupun kendaraan, karena emisi warna kuningnya yang mampun menembus kabut. Na juga digunakan untuk pembuatan TEL, yakni untuk menaikan bilangan oktan  bahan baker.

Senyawa natrium lain digunakan sebagai:

• NaOH, yang dihasilkan dari elektrolisis larutan NaCl. Digunakan untuk bahan baku sabun, detergen, kertas, serat rayon, dan memisahkan belerang dari minyak bumi.
• NaHCO₃ (soda kue), akan terurai oleh panas yang menghasilkan gas CO₂ sehingga kue menjadi mengembang. NaHCO₃ juga dipakai sebagai buffer untuk mempertahankan Ph, sebab dapat bereaksi dengan asam dan basa sesuai dengan reaksi berikut:

               HCO^3- + H⁺    → H₂CO₃

               HCO^3- + OH^- → H₂O +CO₃^2-

o   NaCO₃ digunakan untuk pembuatan kaca, menghilangkan kesadahan air, sebagai bahan baku natrium silikat pada pembuatan kertas dan detergen

o   Na-glutamat sebagai penyedap makanan

o   Na-benzoat sebagai pengawet makanan kaleng.

Kalium mempunyai titik leleh yang rendah, mudah menguap, dan sukar dibuat melelui proses elektrolisis. Klium dibuat dengan cara mengolah lelehan klorida dengan uap Na pada suhu tinggi, kemudian logam dimurnikan dengan cara destilasi.

Na + KCl  →NaCl + K

Senyawa kalium yang banyak digunakan adalah KOH sebagai bahan baku sabun, KClO₃ sebagai bahan baku petasan dan korek api, KCL untuk pembuatan pupuk, KBr sebagai bahan untuk membuat obat-obatan, dan KNO₃ yang larut dalam air sebagai bahan pembuatan pupuk, bahan peledak, dan pengawet daging.

Pada tubuh manusi dan hewan, ion Na⁺ dan ion K⁺ berperan dalam menghantarkan kondusi saraf, serta memelihara keseimbangan osmosis dalam darah. Pada tumbuhan, ion K⁺ mempunyai peran penting dalam pertumbuhan.

Rubium mempunyai titik leleh yang rendah, mudah menguap, dan sukar dibuat melalui elektrolisis. rubium diperoleh dalam bentuk uap, yang dibuat pada suhu tinggi, dengan cara mengolah lelehan kloridanya dengan uap Na pada suhu tinggi, kemudian logamnya dimurnikan dengan destilasi.

Ca_(s) + 2RbCl_(s)      → CaCl_2(s) + 2Rb_(g)

Unsur ini akan memancarkan elektron jika disinari cahaya, sehingga banyak digunakan sebagai sel fotolistrik. Rubium yang bereaksi dengan air akan menimbulkan ledakan.

Sesium berwarna keemasan, sedikit terdapat di alam, dan terdapat dalam beberapa mineral silikat.Seium mempunyai titik leleh yang rendah, mudah menguap, dan sukar dibuat dengan elektrolisois. sesium dibuat dengan mengolah lelehan kloridanya dengan uap Na pada suhu tinggi, kemudian logamnya dimurnikan melalui destilasi.

sesium akan memancarkan elektron jika disinari cahaya, sehingga banya digunakan dalam sel fotolistrik. sesiumakan menghasilakan ledakan jika direaksikan dengan air.

Fransium jarang dijumpai di alam., karena bersifat radioaktif dan mempunyai isotop yang sangat pendek, yaitu 21 menit. fransium terbuat dalam peluruhan radioaktif alamiah atau dalam reactor nuklir.

Ekatraksi logam alkali

Semua senyawaan logam alkali kebanyakan stabil dalam pemanasan, sehingga proses dekomposisi termal tidak dapat digunakan dalam menghsilkan logam alkali dari senyawa oksidanya. Logam –logam alkali itu berada pada deret paling atas dari seri elektrokimia unsur, dapat bereaksi dengan air membentuk larutan basa. Karena itu reduksi ion logam alkali tidak dapat dilakukan. Logam-logam alkali itu sendiri merupakan pereduksi yang kuat dan tidak dapat dihasilkan melalui reduksi oksidanya.

 Semua logam alkali dapat diisolasi dengan cara elektrolisis leburan garam kloridanya atau leburan garam halidanya yang lain. Garam halida ini mempunyai titk lebur yang tinggi dan karena itu diberikan penambahan garam halida lain untuk menurunkan titik leburnya.

Dalam elektrolisis leburan NaCl dipakai penambahan CaCl₂ memakai proses Down. Dalam proses ini dipakai anoda grafit, C dan katoda besi atau tembaga. Logam Na akan terbentuk pada katoda, sedangkan pada anoda akan terbentuk gas klor (Cl₂) sebagai hasil samping. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Katoda                                                                         Anoda

Na⁺ discas                                Na⁺Cl^-                         Cl^- discas

2 Na⁺ + 2e---- Na                                                         2Cl^- -----2Cl + 2e

                                                                                     2Cl^- ----- Cl₂

Sejumlah kecil kalsium akan ikut terbentuk selama proses elektrolisis, yang tidak larut dalam cairan natrium, dan melarut sebagai campuran outektik.sementara litium diisolasi dengan cara elektrolisis yang serupa dengan natrium. Begitu juga dengan rubidium dan sesium.

GOLONGAN ALKALI TANAH (GOLONGAN IIA)

Sifat-sifat fisik alkali tanah adalah sebagai berikut

1.1  Sifat fisik Alkali dan Alkali tanah

Sifat fisik alkali tanah

 

sifat	Litium	Natrium	Kalium	Rubium	Sesium
Titik cair,0C Titik didih,0C Kerapatan,g/cm3 Energi pengionan Warna nyala Jari-jari atom,A Jari-jari ion,A Kekerasan,mhos	181 1347 0,53 520 merah-tua 1,52 0,60 0,6	97,8 883 0,97 496 kuning 1,86 0,95 0,4	63,6 774 0,86 419 ungu 2,31 1,33 0,5	38,9 688 1,53 403 merah-biru 2,44 1,48 0,3	28,4 678 1,88 376 biru 2,62 1,69 0,3

unsur alkali tanah merupakan golongan logam yang mempunyai elektron valensi 2, yang cenderung melepas elektron, sehingga bermuatan +2. Karena elektron valensinya mudah terlepas, unsur alkali tanah bersifat mudah teroksidasi, walaupun tidak semudah golongan alkali. jadi, unsure golongan alkali tanah merupakan reduktor kuat.

Berilium banyak digunakan sebagai kerangka rudal dan pesawat ruang angkasa. selain itu berilium bersifat transparan terhadap sinar X, sehingga bias digunakan sebagai jendela tabung sinar-x.

Magnesium merupakan salah satu senyawa alkali yang banyak terdapat di alam. Magnesiumbermanfaat sebagai penyusun klorofil pada tumbuh-tumbuhan. magnesium banyak diproduksi karena stabil di udara terbuka.

Mg diperoleh dari air laut melalui proses Downs sebagai berikut:

magnesium diendapkan sebagai magnesium hidroksida dengan menambahkan     Ca(OH)₂ ke dalam air laut.

Mg₂ + Ca(OH)_2(s)→Mg(OH)₂ + Ca²⁺

tambahkan asam klorida untuk mendapatkan kloridanya, yang kemudian diperoleh MgCl₂.6H₂O

Mg(OH)_2(s) + 2H⁺ + Cl^-→MgCl₂.6H₂0

untuk memperoleh logam Mg, dilakukan elektrolisis leburan kristal dengan terlebih dahulu menambahkan magnesium klorid yang mengalami hidrolisis sebagian ke campuran leburan natrium dan kalsium klirida. hal ini penting untuk menghindari terbentuknya MgO saat kristal magnesium klorida dipanaskan.

dan akhirnya magnesium akan terbentuk pada katoda.

katoda       Mg²⁺ + 2e→Mg

anoda        2Cl^-           → Cl_2(g) + 2e

magnesium banyak digunakan sebagai pencegah korosi pipa besi di tanah dan diding kapal laut. dalam bidang farmasi, Mg(OH)₂, dapat digunakan sebagai obat maag, dan MgSO₄, lebih dikenal sebagai garam inggris, digunakan untuk laktasif usus.

Kalsium merupakan senyawa alkali tanah yang banyak terdapat di alam selain magnesium.Senyawa kalsium merupakan senyawa yang mudah di dapat dan melimpah di alam, dapat digunakan sebagai bahan bangunan, seperti salah satu bahan pembuatan semen. Selain unsure alkali tanah, kalsium membentuk senyawa CaCO₃ murni yang dapat digunakan sebagai pasta gigi dan kapur tulis.

Cara memperoleh kalsium adalah sebagai berikut:

CaCO_{3 (s)}   →        CaO_(s) + CO_2(g)

CaO_(s) + H₂O_(l)      →        Ca(OH)_2(aq)

Ca(OH)2(aq) + CO2(g)    →        CaCO_3(s) + H₂O

Stronsium menghasilkan spectrum warna merah tua. Unsur alkali tanah Sr, dalam senyawa SrSO₄, jika di bakar menghasilkan nyala merah. senyawa ini dapat digunakan sebagai sumber nyala kembang api.

Barium menghasilkan warna spectrum hijau kekuningan. Barium juga dapat digunakan sebagai warna nyala kembang api

Radium merupakan unsure yang hanya sedikit sekali dijumpai di alam. unsure ini bersifat radioaktif, yang kekuatan radioaktifnya akan menurun 1 % tiap 25 tahun. sifat kimia radiummirip dengan barium, yakni jika diendapkan akan berupa sulfat. radium dalam bentuk garam harus disipan dalam tabung kaca tertutup dan di beri pelindung timah hitam.

Eksraksi logam alkali tanah

Logam alakli tanah merupakan zat epreduksi yang aktif/kuat, sehingga tidak mudah direduksi secara kimia. Logam alkali bereaksi dengan karbon, karena itu tidak dilakukan reduksi dengan menggunakan karbon. Logam alkali itu bereaksi dengan air, maka tidak mungkinmelakukan elektrolisi dalam pelarut air. Juga tidak dapat dilakukan dengan menggunakan katoda Hg karena amalgam yang terbentuk sangat sulit dipisahkan.

Semua logam alkali tanah diekstrak dengan metode elektrolisis dari leburan garam halidaya dengan penambahan klorida alkali guna menurunkan suhu leburnya.

Isolasi Be dilakukan dengan cara yang relatif kuno, diperoleh dari mineral beril. Beril diluluhkan dengan logam alkali, lalu diikuti dengan penambahan asam sulfat untuk menghasilkan berilium sulfat, BeSO₄. Kepada sulfat yang diperoleh ditambahkan amonia, NH₃OH guna menghasilkan endapan Be(OH)₂ yag pada pemanasan akan terurai menjadi berilium oksida BeO. Oksida ini kemudian dipanaskan bersama karbon dan gas klor sehingga diperoleh berilium klorida. Dan akhirnya pada klorida ini dikenakan elektrolisis.

Magnesium diproduksi secara besar-besaran, melalui reduksi magnesium oksida dengan pereduksi karbon, pada suhu 2000^o C:

MgO_(s) + C_(s) → Mg_(g) + CO_(g)

Selanjutnya campuran gas Mg dan Co secara mendadak didinginkan guna mengendapkan Mg (mencegah reaksi sebaliknya). Pada akhir-akhir ini dilakukan produsi Mg dengan cara reduksi silikotermal atau elektrolisi. Pada  reduksi silikotermal, redusi dolomit terkalsinasi dengan besi silikon pada suhu 1150^oC dan tekanan rendah.

CaCO₃.MgCO_{3 (s)}     →     CaO.MgO_(s) + C)2CO₂

CaO.MgO_(s)       →    Mg_(s) + CaSiO_(s) + Fe_(s)

Pada metode elektrolisis, dilakukan terhadap leburan Mg Cl₂. salah satu metode ini adalah prose Daw, dimana menggunakan air laut sebagai sumber magnesium. Air laut inimengandung sekitar 0,13% ion-ion Mg sebagai MgCl. Ekatraksi Mg dari air laut ini dilakukan berdasarkan kenyataan bahwa Mg(OH)₂ mempunyai kelarutan yang jauh lebihkecil daripada Ca(OH)₂. bilamana Ca(OH)₂ ditambahkan kedalam air laut, akan terbentuk endapan Mg(OH)₂. endapan ini kemudian disaring, dan diteruskan dengan penambahan asam klorida sehingga terbenuk larutan MgCl₂. pada pemanasan air laut ini, air menguap dan diperoleh padatan MgCl₂.

Mg²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)  → Mg(OH)_{2 (s)}

Mg(OH)_{2 (s)} + 2HCl_(aq)  →  MgCl₂(aq) + H₂O_(l)

Kalsium diperoleh dengan cara elektrolisis leburan CaCl₂ dengan memberi tambahan CaF₂. kalsium klorida diperoleh sebagai hasil samping pada proses solvey. Sementara barium dan stronsium diperoleh dengan cara yang sama tetapi lebih rumit karena lebih elektropositif.

GAS MULIA

Kelimpahan Unsur Gas Mulia dan Cara Mengisolasinya

            Gas-gas mulia terdapat di atmosfer dalam jumlah yang relatif sedikit. Sebagaimana kita ketahui atmosfer kita didominasi oleh gas-gas nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂) yang masing-masing meliputi 78% dan 21% volume udara.

gas mulia yang paling banyak dijimpaidi atmosfer adalah argon. Meliputi 0,934% volume udara, gas argon menduduki peringkat ketiga terbanyak di udara setelah nitrogen dan oksigen. Cukup berlimpahnya kadar argon di udara, dibandingkan dengan gas-gas mulia yang lain, adalah disebabkan argon merupakan hasil peluruhan unsur radioaktif kalium-40 yang banyak dikandung oleh kulit bumi.

Akan tetapi, gas mulia yang paling banyak terdapat di alam semesta bukanlah argon, melainkan helium. Unsur helium bersama-sama dengan unsurhidrogen merupakan komponen utama dari matahari dan bintang-bintang. Adapun di atmostis bumi, kadar helium sangat sedikit (Cuma sekitar, 0,0005% volume udara), sebab gas helium sangat ringan sekali sehingga memiliki “kecepatan lolos” (escape velocity) yang cukup besar untuk melepas dari tarikan grafitasi bumi.

Di beberapa daerah bagian selatan Amerika Serikat, terutama di negara bagian Kansas, Colorado, dan Texas, gas helium diperoleh dalam konsentrasi cukup tinggi dari sumber-sumber gas alam, sebagai hasil peluruhan unsur-unsur radioaktif uranium dan torium.

Gas mulia yang paling sedikit dijumpai adalah radon. Unsur radon bersifat radioaktif, sehingga mudah berubah (meluruh) menjadi unsur lain.

Semua gas mulia, kecuali radon, dapat diperoleh dengan cara mencairkan udara, kemudian komponen0kmponen udara air ini dipisahkan sau sama lain dengan ara destilasi beringkat. Hal ini dimungkinkan sebab gas-gas mulia memiliki titik didih yang berbeda-beda.

Argon sebagai gas mulia yang terbanyak di udara dapat juga diperoleh dengan cara memanaskan udara dan kalsium karbida CaC₂. nitrogen dan oksigen di udara akan diikat oleh CaC₂, sehingga pada udara sisa kita memperoleh argon.

CaC₂ + N₂  →  CaCN₂ + C

2CaC₂ + O₂   →   2CaO + 4C

helium memang sedikit diperoleh dari udara. Akan tetapi, helium dapat dijumpai dalam kadar yang cukup tinggi pada beberapa sumber gas alam, sebagai jasil peluruhan bahan-bahan radioaktif.

Adapun radon hanya apat diperoleh dari peluruhan raioaktif unsur radium, berdasarkan reaksi inti berikut:

²²⁶₈₈Ra    →    ²²²₈₆Rn + ⁴2He

GOLONGAN HALOGEN

Dalam sistem periodik unsur halogen terletak pada golongan VIIA.

·         Sifat umum unsur halogen

1.       Unsur  halogen merupakan unsur bukan logam yang paling reaktif dan tidak ditemukan dalam keadaan bebas.

2.       Titik lebur dan titik didih unsur halogen bertambah dengan kenaikan nomor atom. Unsur flour dan klor berwujud gas pada suhu kamar, sedangkan unsur brom dan iodium pada suhu kamar berturut-turut berwujud cair dan padat.

3.       Semua unsur halogen merupakan senyawa berwarna karena dapat menyerap sinar tampak. Unsur flour menyerap sinar lembayung bila dikenai sinar tampak sehingga unsur fluor berwarna kuning pucat. Unsur iodium akan menyerap sinar kuning bila dikenai sinar tampak sehingga unsur iodium berwarna ungu

·         Reaksi unsur halogen

1.       Reaksi unsur halogen dengan air

Semua unsur halogen merupakan oksidator kuat. Unsur flour adalah oksidator terkuat dibandingkan dengan unsur halogen lainnya. Kekuatan oksidasi berkurang dari unsur flour ke iodium. Penurunan kekuatan oksidatir dapat ditunjukan dari reaksi antar unsur halogen dengan air. Reaksinya sebagai berikut:

F₂ + H₂O         →        2H⁺ + 2F^- + ½ O₂

2.       Reaksi unsur halogen dan logam

Semua unsur halogen dapat bereaksi  dengan semua logam. Keareaktifan unsur halogen akan berkurang sesuai kenaikan nomor atom. Reaksi unsur halogen dan logam membentuk senyawa halida yang dikenal sebagai garam halida. Senyawa halida merupakan senyawa ionik. Unsur folur. Clor dan brom dapat bereaksi langsung dengan smua logam, sedangakan unsur iodium bereaksi lambat dengan unsur platina dan emas. Reaksinya sebagai berikut:

F₂ + Cu           →        CuF

3Cl₂ + 2Fe      →        2FeCl₃

3Br₂ + 2Al      →        2AlBr₃            

3.       Reaksi antar unsur halogen

Reaksi antar unsur halogen dinamakan reaksi pendesakan. Sesuaidengan urutannya daya oksidasinya yang menurun dari atas sampai ke bawah, unsur halogen yang terletak dibagian atas dalam sistem periodik dapat mengoksidasi unsur halogen yang terletak dibagian bawahnya, tetapi tidak sebaliknya. Oleh karena itu unsur halogen yang terletak dibagian atas unsur halogen dapat mendesak unsur halogen yang terletak dibagian bawah dari senyawanya. Reaksinya sebagai berikut:

Cl₂ + 2NaBr    →  2NaCl + Br₂

Br₂ + 2NaCl    tidak bereaksi

4.       Reaksi unsur halogen dengan nonlogam

Unsur flour dapat bereaksi langsung dengan beberapa unsur non logam kecuali nitrogen, helium, neon, dan argon. Unsur klor dan brom tidak dapat bereaksi langsung dngan nitrogen, oksigen, karbon, dan gas mulia, sedangkan unsur iodium hanya dapat bereaksi langsung dengan pospor. Reaksinya sebagai berikut:

2F₂ + C           →        CF₄

3Cl₂ + 2B        →        2BCl₃

·         Senyawa halogen

1.       Senyawa halogen berbentuk garam

Senyawa halogen mampu berikatan dengan unsur logam melalui ikatan ion untuk membentuk garam, misalnya NaCl, KBr, dan MgI₂

2.       Senyawa halogen berbentuk asam

Asam  golongan halogen dapat berbentuk menjadi 2 yaitu asam halida dan asam oksi halida.

Asam halida: asam halida terdiri dari HF, HCl, HBr, dan HI. Pada keadaan encer, senyawa HF hanya terdisosiasi sedikit, sedangkan senyawa HCl, HBr, dan HI terdisosiasi sempurna. Dalam pelarut bukan air seperti metanol, maka senyawa asam halida tersbut akan terdisosiasi tidak sempura, tetapi senyawa HI akan terdisosiasi lebih sempurna dibandingkan dengan HCl. Oleh karena itu, senyawa HI adalah asam terkuat di antara asam halida lainnya. Urutan kekuatan asam untuk asam halida adalah sebagai berikut HI>HBr>HCl>HF.

Senyawa HF dan HCl biasanya dibuat dengan menambahkan asam sulfat pada garam flourida dan klorida reaksinya sebagi berikut:

CaF₂ + H₂SO₄             →        CaSO₄ + 2HF

2NaCl + H₂SO₄           →        NaSO₄ + HCl

·         senyawa HBr biasa dibuat dengan mereaksikan garam bromida dengan H₂PO₄, tetapi di laboratorium sering dilakukan dengan penambahan bromida dengan fosfor merah.

Pembuatan senyawa halogen

di laboratorium, pembuatan senyawa halogen  dapat dilakukan dengan cara mengoksidasi senyawa halida dengan MnO₂ atau KMnO₄ dalam asam (H₂SO₄ pekat)

X^- + MnO₄ + H⁺          →        X₂ + Mn²⁺ + H₂O

Ion Halida dalam Tubuh Manusia

Ion klorida merupakan anion terbanyak yang terkandung dalam plasma darah, cairan tubuh, air susu, air ludah, dan cairan ekskresi. Kegunaan utama dari ion klorida adalah menjaga kesetimbangan osmotik antara cairan di dalam dan di luar sel. Juga getah lambug mengandung 0,3% HCl untuk memantu pencernaan makanan.

Ion iodin dikanding oleh kelenjar tiroid, dan erupakan komponen yang diperlukan untuk mmbuat hormon tiroksin.kekurangan iodin akan menyebabkan penyakit gondok. Sementara ion fluorida diperlukan untuk mencegah kerusakan gigi, terutama pada waktu pertumbuhan gigi anak-anak, sebab F^- merupakan komponen pembuat bahan perekat Fluoroapatit yang terdapat pada email gigi.

Ekstraksi fluorindapat dilakukan denagn cara elektrolisis denagn memakai bahan-bahan yang kering benar,

Anoda  : 2F^- + 2e   →  F₂

Katoda : 2H⁺ +  2e  →  H₂

Sebagai elektrolit digunakan hidrogen fluorida yang dicampur sedikit kalium fluorin (KF) guna menaikkan daya hantar listriknya. Biasanya dipakai sel baja, yang sekaligus bertindak sebagai katoda sedang anoda dari grafit. Elektrolit ihasilkan engan cara mengalirkan hidrogen fluorida ke dalam kalium fluorida yang lebur. Susu operasi berkisar anatara 250-270^oC.

Untuk mengisolasi gas klorin, iodin, dan bromin di bedakan menjadi 2: pertama pembuatan dilakuakn di laboratorium, untuk membuat klorin, yaitudengan mengoksidasi asam klorida pekat dengan oksidator mangan(IV) oksida.

MnO_2(s) + 4HCl_(aq)   →  MnCl_2(aq) + Cl_{2 (g)} + 2H₂O_(l)

2KMnO_4(s) + 16 HCl _(aq)   →  2KCl _(aq) + MnCl_(aq) + Cl_2(g) +8H₂O_(l)

klorin yang di hasilkan kemudian dikeringkan dengan mengalirkan gas klorin melalui asam sulfat pekat, dan mengumpulkannya dengan pengaliran kearah bawah.

Untuk pembuatan bromin, dan iodin yaitu dengan cara memanaskan suatu campuran kalium bromida, mangan (IV) oksida dan asam sulfat pekat. Reaksi in dilakukan dalam sebuah peralatan destilasi, uap bromida diembunkan dalam sebuah botol penerima yang didinginkan di bawah aliran air. Reaksi terjadi dalam 2 langkah:

KBr_(s) + H₂SO_4(l)    →  KHSO_4(s) + HBr_(g)

MnO_2(s) + 4HBr_(g)   → MnBr_(s) + 2H₂O_(l) + Br_2(g)

Iodin dibuat dengan cara yang sama seperti pada bromin.

Kedua, pembuatan klorin, iodin, bromin dalam industri. Dalam industri klorin dibuat dengan cara elektrolisis air laut, dan oleh karena itu ia didapat sebagai hasil samping dari pembuatan natrium hidroksida.

2NaCl_(aq) + 2H₂O_(l)   →  2NaOH_(g) + Cl_2(g) + H_2(g)

Bromin juga diperoleh dari air laut tetapi karena bromin muah menguap, maka terlebih dahulu harus dipekatkan, pH disesuaikan  menjadi 3-3,5 agar tidak terjadi hidrolisis baik pada klorin  maupun pada klorin. Air laut ini kemudian dikerjakan dengan klorin untuk mengoksidasi ion-ion bromida kepada bromin.

2Br^-_(aq) + Cl_2(g)  →  2Cl^- _(aq) + Br_2(g)

Kemudian udara ditiupkan ke dalam larutan, dimana bromin yang mudah menguap itu bersama klorin yang tidak bereaksi, akan tersapu bersama udara. Udara itu lalu didinginkan, menyebabkan bromin mengembu menjadi cairan.

Sejumlah iodin komersial dibuat ari pembakaran rumput laut jenis tertentu, dimana konsentrasi iodida dapat mencapai hingga 1%. Ion iodida dioksidasikan menjadi iodin dengan memakai klorin atau agen-agen oksidasi yang lain.

PERIODE TIGA

Kelimpahan  Unsur Periode Tiga.

Aluminium merupakan unsur logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, meliputi 7,8% dari massa kulit bumi, yaitu menempati urutan ketiga setelah oksigen dan silikon. Aluminium ditemukan dalam batuan sebagai aluminium silikat (senyawa yang tersusun dari unsur Al, O, dan Si), bijih bauksit (Al₂O₂.2H₂O), tanah liat (Al₂Si₂O₇.2H₂O) dan kriolit (Na₃AlF₆). Aluminium pertama kali diisolasi pada 1825 oleh ilmuwan denmark. Nama aluminium berasal dari kat latin alumen, yang berarti tawas. Bijih uatama aluminuim yang sering digunakan untuk membuat logamnya adalah bauksit. Di Indonesia, bauksit banyak terdapat di Pulau Bintan dan Kalimantan Barat.

Di alam, silikon merupakan unsur peringkat kedua terbanyak setelah oksigen pada kerak bumi, meliputi sekitar 28% dari berat bumi, silikon dapat berada dalam bentuk silika (SiO₂) atau pasir kuarsa, aluminosilikat, ortoklase (K₂O.Al₂O₃.6SiO₂) dan asbes (MgCasilikat). Pasir yang banyak dijumpai di mana-mana adalah silika yang tidak murni, sedangkan silika yang lebih murni dapat berupa batu api (flint) dan baiduri (opal). Silikon dapat diperoleh dengan cara mereduksi SiO₂ pada suhu tinggi menggunakan pereduksi karbon.

SiO_2(s)  +  2C_2(s)   →   Si_(s)    + 2CO_(g)  

Fosfor ditemukan pada bebatuan fosfat sebagai senyawa fluorapatit (Ca₅(PO₄)₃F), hidroksiapatit (Ca₅(PO₄)₃(OH)), dan klorapatit (Ca₅(PO₄)₃Cl).

Nama belerang berasal daribahasa latin sulphurium, yang artunya batu belerang. Belerang (sulfur) merupakan unsur periode ketiga yang terdapat di alam dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawanya. Dalam keadaan bebas, umumnya belerang ditemukan dalam bentuk mineral sulfida, seperti besi sulfida (FeS₂), gips (CaSO₄.2H₂O) dan seng (ZnS). Selain itu, belerang juga terkandung dalam gas alam, seperti H₂S dan SO₂.

Sebagai unsur, belerang terdapat di daerah pegunungan vulkanik dan sebagai endapan pada kedalaman >100 m di bawah tanah. Endapan ini kemungkinan terbentuk dari reaksi reduksi CaSO₄ menjadi unsur S oleh bakteri.

Ekstraksi Logam Periode Tiga

Cara yang ekonomis untuk mendapatkan logam aluminium adalah dengan cara elektrolisis. Sama halnya dengan logam alkali dan alkali tanah logam aluminium disintesi dari lebuan senyawanya. Pengolahan bijih bauksit menjadi logamnya terdiri dari dua tahap: pemurnian Al₂O₃ serta elektrolisis leburan Al₂O₃. bijih bauksit mengandung 50-60% Al₂O₃ yang bercampur dengan zat-zat pengotor terutama Fe₂O₃ dan SiO₂. untuk memisahkan Al₂O₃ dari zat-zat pengotor yang tidak dikehendaki, kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al₂O_3.

Pertama-tama bauksit direaksikan dengan basa, yaitu larutan NaOH pekat. Al₂O₃ dan SiO₂ akan larut, sedangkan Fe₂O₃ dan pengotor lain tidak larut.

Al₂O_3(s) +2OH^- +3H₂O     →   2Al(OH)₄^-_(aq)

SiO_2(s) +2OH^-_(aq)   →   SiO^2-_3(aq) +2H₂O

Setelah disaring, larutan itu kemudian direaksikan dengan asam, yaitu HCl. Ion  silikat tetap larut, sedangkan ion aluminat tetap sebagai Al(OH)₃

Al(OH)₄^-_(aq) + H⁺_(aq)   →  Al(OH)_{3 (s)} +H₂O

Endapan lalu disaring agar teruai menjadi Al₂O₃ yang murni. Selanjutkan dilakukan proses elektrolisis yang dikenal dengan sebagai pross Hall.

Cara pembuatan unsur silikon adalah dengan  mereduksi pasir (SiO2) dengan karbon dalam suatu tanur listrik yang bersuhu 3000^oC

SiO_2(s) + 2C _(s)   → Si_(s) + 2CO_(g)

Unsur fosforus (P₄) diperoleh melalui proses Wohler, yaitu memanaskan campuran kalsium fosfat, pasir, dan karbon pada suhu 1300 C dalam siatu tanur tinggi.

2Ca₃(PO₄)_2(s) + 6SiO_2(s)   →  6CaSiO_3(s) + P₄O_10(s)

2Al(OH)^-_(aq) + 10C_{(s)  →}  P_4(g)+10CO_(g)

uap fosforus yang terbentuk dipadatkan melalui kondensasi.

Pengambilan belerang dalam deposit tanah dilakukan dengan menggunakan apa yang disebut pompa Franch, uap air yang sangat panas dipompakan kepada deposit belerang dalam tanah, dan hal ini menyebabkan belerang meleleh. Ke,mudian campuran belerang dan air yang panas didorong ke atas pemukaan tanah oleh udara yang bertekanan tinggi. Belerang yang diperoleh dengan cara ini cukup murni.

PERIODE EMPAT

Unsur-unsur transisi didefinisikan sebagai suatu unsur yang atom netralnya memiliki orbital d atau f yang terisi sebagian. Hal ini berarti bahwa logam-logam mata uang, yaitu: Cu, Ag, dan Au termasuk unsur-unsur transisi, karena Cu(II) mempunyai konfigurasi [Ar]3d⁹, Ag(II) mempunyai konfigurasi [Kr]4d⁹, dan Au(III) mempunyai konfigurasi [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸. dengan demikian, lebih tepat unsur-unsur ini dianggap sebagai unsur transisi karena perilaku kimianya mirip dengan unsur transisi lainnya. Zn mempunyai orbital d yang sudah penuh, baik pada bentuk netral maupun bentuk Zn(II), sehingga seng tidak termasuk unsru transisi.

Kelimpahan Unsur Periode Empat dan Cara Mengisolasinya

Skandium ditemukan di alam bersama-sama dengan unsur-unsur lantanida dan memiliki sifat yang sama dengan unsur-unsur tersebut. Skandium merupakan logam yang jarang ditemukan. Kandungan unsur ini di perkirakan antara 5 sampai 30 ppm, dan hanya ditemukan pada beberapa tambang mineral. Penggunaan skandium secara komersial sangat terbatas, salah satunya adalah sebagai komponen dalam lampu-lampu berintensitas tinggi. Logam skandium murni dibuat dengan cara elektrolisis campuran cairan ScCl₃ dengan klorida-klorida lain.

Titanium mempunyai struktur elektron [Ar] 3d² 4s². energi untuk mengeluarkan empat elektron begitu besar, sehingga ion Ti tidak ada, dan senyawa titanium (IV) yang ada bersifat kovalen. Ada kemiripan antara Ti(IV) dan Sn(IV), yaitu TiO₂ adalah isomorf dengan SnO₂ dan keduanya berwarna kuning bila panas. TiCl₄ seperti halnya SnCl₄ adalah berupa zat cair yang dapat didestilasi, mudah terhidrolisis oleh air, dan bertindak sebagai asan lewis.

Titanium relatif melimpah di kulit bumi (0,6%). Diantara logam-logam yang terdapat di alam, logam titanium memiliki kelimpahan nomor tujuh. Jadi lebih banyak daripada logam seng, tembaga, maupun nikel. Bijih titanium utama adalah rutil TiO₂ dan ilmenti FeTiO₃. produksi logam titanium akhir-akhir ini semakin banyak, hal ini disebabkan oleh kebutuhan dalam bidang militer dan industri pesawat terbang. Titanium lebih disukai daripada aluminium atau baja dalam industri pesawat terbang, karena aluminium akan kehilangan kekuatannya pada suhu tinggi sedangkan baja terlalu berat.

Logam vanadium lebih banyak didapatkan di alam daripada logam-logam tembaga, seng, timah, dan raksa (kira-kira 0,02% dalam kerak bumi). Logam ini walaupun tersebar luas tetapi sedikit deposit yang terkonsentrasi. Di alam logam ini diperoleh pada vanadit, Pb₃(VO₄)₂ dan juga sebagai senyawa V₂S₅. Vanadium juga didapat dalam bijih carnotit yang mengandung unsur kalium, uranium, vanadium dan oksigen. Senyawa ini sangat penting sebagai sumber uranium. Selain itu vanadium juga terdapat dalam minyak tanah dari Venezuela, dan diperoleh kembali sebagai V₂O₅ dari debu asap setelah pembakaran.

Vanadium murni jarang didapat, karena seperti titanium, cukup rekatif terhadap oksigen, nitrogen, dan carbn pada suhu tinggi yang digunakan pada proses metalurgi. Karena kegunaan utama secara komersial adalah untuk aliasi baja yang memberikan sifat dapat diulur dan tahan getaran, maka produksinya terutama sebagai aliasi besi “ ferrovanadium “. Dengan reaksi kimia yang kompleks diperoleh vanadium(V)oksida. Senyawa ini kemudian diubah menjadi aliasi besi vanadium dengan cara mereduksi  V₂O₅ menggunakan logam aluminium dalam serpihan baja.

3 V₂O_5(s)  + 10 Al_(s) → 6V_(s) + 5Al₂O_3(s)

Unsur mangan didapatkan di alam dalam bijih pirolusit MnO₂, manganit Mn₂O₂.H₂O dan juga hausmanit Mn₃O₄. Di dasar laut, pada kedalamn ribuan meter, juga telah ditemukan nodul mangan. Beda ini menyerupai batuan yang tersusun oleh lapisan logam mangan dan besi oksida dengan sejumlah kecil logam-logam lain seperti Co, Cu, dan Ni. Nodul biasanya berbentuk bulat dengan diameter antara beberapa milimeter samapai sekitar 15 cm. Cadangan terbesar ada di daerah Hawaii Tenggara.

Mangan yang murni dapat diperoleh dengan cara mereduksi Mn₃O₄ menggunakan reduktor aluminium. Logam mangan yang dihasilkan lalu didestilasi vacum.

3Mn₃O_4(s) + 8Al _(s) →  4Al₂O_3(s) + 9Mn_(s)

Cara lain untuk menghasilkan logam mangan adalah dengan mereduksi batu kawi menggunakan reduktor karbon pada suhu 1100C. reaksi ini menghasilkan logam yang kurang murni dan masih mengandung karbon.

MnO_2(s) + 2C_(s)  →  Mn_(s)  + 2CO_(g)

Manusia telah mengenal besi sejak 4000 tahun SM. Pada wakti itu besi yang dipakai mula-mula berasal dari meteorit, sebab di alam tidak didapatkan besi dalam keadaan bebas.  Besi merupakan unsur logam yang kedua yang melimpah di alam setelah Al. Besi juga merupakan unsur keempat yang paling banyak terdapat di kerak bumi dengan jumlah sekitar 4,7%. Bijih utama unsur logam besi terdapat dalam bentuk mineral hematit (Fe₂O₃). Magnetit (Fe₃O₄), limonit (FeO(OH)), pirit (FeS₂) dan siderit (FeCO₃).Di Indonesia, bijih-bijih besi ini banyak terdapat di Kalimantan Barat, Sumatra Selatan, Sulawesi Tengah, dan Pulau Jawa

Bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan besi secara besar-besaran adalah bijihbesi yang berupa Fe₂O₃ dan Fe₃O₄, kokas, batu kapur, dan udara. Mula-mulka bijih besi dipanggang untuk mengeringkan dan menguraikan senyawa karbonat serta mengoksidasi sulfida-sulfida yang biasanya terdapat pada bijih besi. Reaksi yang terjadi adalah:

4FeCO_3(s) + O _2(g)  →  2Fe₂O_3(s)  + 4CO_2(g)

4FeS_(S) + 7O_{2 (g)}  → 2Fe₂O_3(s)+ 4 SO_4(g)

Oksida besi yang telah diperoleh kemudian dicampur dengan kokas atau karbon, batu kapur atau pasir dan dimasukkan ke dalam tanur tinggi untuk direduksi.

Kromium ditemukan di alam ditemukan sekitar 122 ppm dalam kerak bumi, kromium merupakan salah satu logam terpenting dalam industri logam. Bijih utama di alam terdapat dalam bentuk mineral kromit (FeCr₂O₄) dan timbal kromat (PbCrO₄). Kromium dapat diperoleh dengan cara mereduksi kromium (III) oksida, Cr₂O₃ menggunakan reduktor aluminium. Prosesnya disebut proses termit karena reaksinya sangat eksoterm.

             Cr₂O_3(s) + 2Al_(s)   →   2Cr_(s) + Al₂O_3(s)

Kromium juga dapat diperoleh dengan cara mereduksi kromit dengan menggunakan karbon sebagai reduktor. Pembuatan logan ini tidak dapat menghasilkan logam yang murni karena akan terjadi aliasi ferrokromium yang mengandung karbon.

          Fe Cr₂O_4(s) +4C_(s)   →    Fe_(s) + 2Cr_(s) +4CO_(g)

Di Indonesia, mineral ini terdapat di Sulawesi Tengah.

Tembaga di alam tidak terlalu melimpah, dan diketemukan baik dalam keadaan bebas maupun senyawaan. Bijih tembaga terdapat dalam bentuk mineral kalkopirit (CuFeS₂), kalkosit (Cu₂S), kuprit (Cu₂O), malakonit (CuO), dan malakit (Cu(OH)₂CO₃). Unsur yang bebas biasanya diketemukan di antaranya di Northern Michigan amerika Serikat. Di Indonesia, mineral ini terdapat di Irian Jaya.

Tembaga juga diketemukan dalam jumlah kecil pada beberapa jenis tanama, pada bulu burung (terutama yang berwarna terang) dan dalam darah binatang laut seperti udang dan kerang.

Tembaga yang terletak pada bagian bawah dari deret elektrokimia dan kareana itu mudah diasingkan dari bijihnya. Oksida atau karbonat tembaga mudah direduksi dengan karbon untuk mendapatkan tembaga. Bijih dalam bentuk sulfida seringkali berkualitas rendah karena mengandung tembaga kurang dari 10%. Bijih semacam ini dapat dipekatkan dengan proses pengapungan. Dalam hal ini, bijih yang suah dihancurkan dicampur dengan air dan suatu jenis minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Selanjutkan gelembung-gelembung yang membawa partikel logam dipisahkan dan dipekatkan.

Partikel logam yang sudah dipekatkan, kemudian dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan uap air dan belerang sebagai belerang dioksida.

2CuFeS_2(s) + 4O_2(g)  →  Cu₂S_(s) +3SO_2(g) + 2 FeO_(s)

campuran yang tinggal mengandung Cu₂S, FeO dan mungkin sedikit FeS. Campuran ini setelah lebih dahulu  silika, kemudian dipanaskan pada keadaan bebas udara guna mengubah besi (II)oksida menjadi sanga, yang kemudian dapat dipisahkan. Tembaga (II) yang terbentuk kemudian reduksi menjadi tembaga dengan cara meniupkan udara terkontrol melalui lelehan matte. Tembahga yang diperoleh dengan cara ini disebut lepuhan.

Cu₂S_(s) + O_2(g) → 2Cu_(s) + SO_2(g)

Kobalt merupakan logam yang jarang ditemukan dan diperkirakan sebanyak 20 ppm terdapat dalam kerak bumi. Kobalt ditemukan dalam cadangan yang mengumpul, sehingga produksi pertahunnya mencapai jutaan ton. Bijih utamanya adalah kobalti (CoAsS), dan smaltit (CoAs₂). Biasanya bijih-bijih ini diperoleh bersama-sama dengan unsur lain seperti besi, nikel, tembaga, belerang, dan arsen. Ekstraksi kobalt sangat rumit dan sebagai hasilnya direduksi sampai menjadi logamnya dengan reuktor karbon aau aluminium.

3 Co₃O_4(s) + 8Al_(s)   →  9Co_(s) + 4Al₂O_3(s)

Nikel menduduki urutan ke24 dalam jumlah kandungannya dikerak bumi. Bijih-bijih nikel biasanya berupa senyawa sulfida atau arsenida yang bercampur dengan logam-logam lain seperti Fe, Cu, dan Co. misalnya pentladit (Ni, Cu, Fe)S dan gernierit (Ni, Mg)SiO₃.xH₂O. Cadangan nikel yang besar ditemukan di Kanada dan di Indonesia terdapat di Sulawesi.

Proses pembuatannya melalui beberapa tahap yang rumit, an hasil akhirnya adalah nikel oksida. Selanjutnya nikel oksida ini direduksi menjadi nikel dengan cara memanaskan campuran nikel oksida dan karbon.

NiO_(s) + C_(s)  →  Ni_((s) + CO_3(g)

Zink didapatkan di alam terutama sebagai zink blende (kerpu zink), ZnS yang terdapat di Australia, Kanada dan ZnCO₃. Kadmium didapatkan bersama-sama dengan zink. Pada pengolahan bijih zink  dan kadmium, kdmium dapat dipisahkan dengan zink dengan cara penyulingan bertingkat.

Perak di alam diperoleh dalam bentuk bebas dan dalam bentuk senyawa dalam berbagai batuan. Perak didapat sebagai paduan bersama emas, tembaga, atau raksa. Sebagai senyawaan, bijih utama adalah pwerak sulfida (Ag₂S), perak klorida (AgCl), dan sebagai kompleks sulfida bersama-sama arsen dan antimon (Sb₂S₃.3Ag₂S). sejumlah yang cukup menyakinkan juga diperoleh selama proses ekstraksi timbal dan tembaga.

Ekstraksi perak dari bijihnya tergantung pada pembuatan ion kompleks disianoargentat (I). bijih yang sudah dihancurkan dilarutkan dalam larutan natrium sianida, dan sealma proses udara dimasukkan. Logam perak dan semua senyawanya larut dengan baik oleh adanya oksigen uadara itu:

2Ag₂S _(S) + 8CN_(aq) + O_2(g) + 2H₂O_(l)  →  4Ag(CN)^-_{2 (aq)} +4OH^-

4Ag _(s) + 8CN^-_(aq) + O_2(g) + 2H₂O _(l)   →  4Ag(CN)^-_{2 (aq)} +4OH^-_(aq)

AgCl _(s) + 2CN^-_(aq)   → Ag(CN)^-_2(aq) + Cl^-_(aq)

Penambahan logam zink, yang membentuk suatu kompleks sianida yang stabil dan menghasilkan endapan perak:

4Ag(CN)^-_{2 (aq)} + Zn_(s)  →  2Ag _(s) + Zn(CN)^-_4(aq)

logam perak yang murni diperoleh dengan cara elektrolisis suatu larutan yang mengandung campuran perak nitrat dan asam notrat. Perak kotor dopakai sebagai anoda dan perakmurni dipakai sebagai katoda.

Emas biasanya didapatkan di alam dalam betuk logamnya sebagai butiran-butiran kecil dalam pasir bersama Cu dan Ag atau bersama logam-logam golongan platina. Emas juga di dapat dalam senyawaan sebagai mineral telurida (AuTe₂)  dan silvanit (AuAgTe₄)

Selama berabad-abad emas diperoleh dengan cara pencucian batuan dengan air untuk memisahkan partikel-partikel kecil dari partikel emas yang berukuran lebih besar. Pada proses amalgamasi  untuk mengekstraksi emas, tepung halus bijih emas dicuci di atas lembaran tembaga yang di lapisi raksa, yang mana setengah bagian dari emas akan terlarut. Amalgam kemudian di keruk dan raksa dihilangkan dengan cara destilasi. Emas diperoleh sebagai residu.

Satu proes ekstraksi logam emas melibatkan pengolahan serbuk bijih emas dengan suatu larutan natrium sianida dalam aliran udara 9seperti yang dipakai untuk mengekstrak perak) dan mengerjakan kompleks sianida yang terbentuk, Au (CN)2(aq) dengan zink untuk mengeluarkan ligam bebas

4Au(s) + 8CN………………………..

Emas yang diperoleh dengan berbagai cara di atas masih mengandung perak dan berbagai logam lainnya, seperti tembaga, timbal dan zink. Pemurnian dilakukan dengan cara elektrolisis, atau dengan cara pelarutan pengokor dalam asam sulfat atau asam nitrat.

Unsur-Unsur Transisisi Periode Keempat

Logam transisi periode keempat terdiri dari scandium(Sc), vanadium (V), kromium(Cr), mangan(Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel(Ni), tembaga(Cu), dan seng (Zn). Pembahasan kali ini meliputi sifat fisis dan sifat kimia dari unsure-unsur transisi periode keempat. Sifat logam dari insur-unsur transisi ini tampak dari permukaannya yang mengkilap dan logam dapat ditempa/mudah dibentuk menjadi pelat atau kawat tipis. Semua logam transisi periode keempat berwarna putih mengkilap, kecuali Cu. Perhatikan gambar-gambar di bawah ini untuk memperjelas pemahaman anda :

Dari tabel di atas diperoleh adanya suatu keteraturan, yaitu:

v  Nilai jari-jari berkurang dari Sc ke Ni dan bertambah dari Ni ke Zn

Penurunan jari-jari atom dari Sc ke Ni dikarenakan terdapat lebih banyak electron di subkulit 3d,  namun electron-elektron ini terikat semakin kuat ke inti. Kenaikan jari-jari atom dari Cu Ke Zn dikarenakan

semua electron subkulit 3d telah berpasangan, sehingga gaya tolak-menolak antar-elektron lebih besar.

v  Nilai ionisasi bertambah dari Sc ke Zn

v  Nilai keelektronegatifan bertambah dari Sc ke Zn

v  Nilai bilangan oksidasi maksimum bertambah dari Sc ke Mn dan berkurang dari Mn ke Zn 

Struktur Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

Atom-atom unsure-unsur transisi periode keempat terikat satu sama lainnya dengan ikatan logam. Ikatan logam pada logam transisi membentuk struktur kristal. Sehingga ikatan logamnya semakin kuat. 

Selanjutnya, simak kecenderungan sifat-sifat fisis unsure-unsur transisi. Periode keempat:

Ø  Kerapatan bertambah dari Sc ke Zn

Ø  Kekerasan bertambah dari Ti ke Cr dan berkurang dari Cr ke Zn

Pertambahan nilai kekerasan dari Ti ke Cr dijelaskan dengan kekuatan logam yang bertamabah dari Sc ke V.

Ø  Titik leleh, titik didih, H_fus, dan ∆H_v  bertambah dari Sc ke V dan kemudian secara umum berkurang dari V ke Zn

Kecenderungan ini dikarenakan adanya ikatan logam pada logam transisi.

Ø  Daya hantar listrik dan panas secara umum bertambah dari Sc ke Zn

Karena pergerakan electron valensi yang semakin bebas.

SIFAT KARAKTERISTIK UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

            Ada tiga sifat karakteristik, yaitu :

      Sifat magnetic

      Tingkat oksidasi

      Warna senyawa

 

Sifat Magnetik

Sifat magnetic unsur dikarenakan adanya electron tidak berpasangan dalam orbitalnya.                 Berdasarkan sifatnya dalam medan magnet luar, sifat magnetic zat dapat dibedakan menjadi:

·         Diamagnetik : dimiliki oleh zat yang memiliki elektron berpasangan, sehingga momen magnetiknya saling meniadakan.

·         Paramagnetik : dimilikim oleh zat yang mempunyai setidaknya 1 elektron yang tidak berpasangan.

·         Ferromagnetik

               

              Tingkat Oksidasi

Salah satu karakteristik dari unsure-unsur transisi adalah memiliki berbagai bilangan oksidasi. Beberapa catatan penting tentang tingkat oksidasi dari unsure-unsur transisi periode keempat:

·         Tingkat oksidasi yang umum dari Sc samapai Cr adalah +3 dan dari Mn sampai Zn adalah +2.

·         Logam transisi memiliki bilangan oksidasi tertinggi bila berikatan dengan unsure yang sangat elektronegatif, seperti O dan F.

Warna Senyawa

   

 Unsur-unsur periode transisi periode keempat umumnya membentuk senyawa-senyawa warna. Hal ini dikarenakan penyerapan energi cahaya oleh senyawa logam transisi menyebabkan electron tereksitasi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Aluminium

Aluminium dibuat dari alumina yang diperoleh dari proses bayer. Dalam proses ini terjadi 5 tahapan yaitu : preparasi batuan, disgestion, penyaringan, precipitation, dan kalsinasi.

o   Reaksi yang terjadi dalam proses digestion

proses ini bertujuan untuk mengekstrak aluminium dari bauksit.

Pelarutan aluminium dilakukan dengan penambahan NaOH, reaksinya adalah sebagai berikut:

2NaOH_(aq) + Al₂O₃.3H₂O_(s)  → 2[Al(OH)₄]^-_(aq) +2Na⁺_(aq)

o   Reaksi yang terjadi dalam proses precipitation

Pada proses pengendapan dilakukan penambahan Al(OH)₃ dan dialiri gas CO₂

CO_2(g) + Al(OH)₄^-              →           Al(OH)_3(s) + CO₃^2-_(aq)+ H₂O_(l)

o   Reaksi pada proses kalsinasi

Pada proses kalsinasi terjadi reaksi adalah sebagai berikut:

Al(OH)_3(s)           →        Al₂O_3(s) + H₂O_{(g) (dipanaskan)}

Reduksi alumina dilakukan melalui elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Alumina dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na₃AlF₆) dalam bejana dari baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode, sedangkan anodenya adalah batang grafit. Elektrolisis dilangsungkan pada suhu 950⁰C. Kriolit merupakan pelarut yang terbaik untuk alumina. Untuk mendapatkan hasil yang optimal ditambahkan CaF₂ untuk menurunkan temperatur pembuatan abu soda, dan AlF₃ untuk membentuk kreolit

3Na₂CO₃ + 2AlF₃    →        2Na₃AlF₆ + CO₂ + Al₂O₃

Dalam proses ini ion aluminium direduksi menghasilkan logam aluminium pada katode, dan oksigen yang dihasilkan oleh grafit pada anode bereaksi dengan karbon menghasilkan karbon dioksida.

      2Al₂O₃ + 3C    →        4Al + 3CO₂

gambar 2 menunjukan sel elektrolisis dalam pembuatan aluminium.

  Selanjutnya aluminium yang diperoleh diproses untuk kebutuhan industri.

Secara keseluruhan proses pembuatan aluminium adalam sebagai berikut:

Aluminium memiliki banyak kegunaan, penggunaan aluminium didasarkan pada beberapa sifatnya yang khas, yaitu: ringan, tahan karat, mudah dibentuk, dapat dipadu dengan logam lain, dan tidak beracun. Oleh karena itu aluminium digunakan dalam:

1.      sektor industri otomotif: untuk membuat bak truk, dan komponen kendaraan lainnya.

2.      untuk membuat badan pesawat terbang

3.      sektor pembangunan perumahan : untuk kusen pintu dan jendela.

4.      sektor industri makanan : alumunium foil dan kaleng aluminium untuk kemasan berbagai jenis produk makanan / minuman.

5.      untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga, dan kerajinan.

6.      membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi(III) oksida yang digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya menyambung rel kereta api. Campuran itu bereaksi sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja dan besi yang terbentuk akan menyambung dengan baja yang dilas.

Dalam kehidupan kita, selain aluminium yang digunakan, senyawaannya pun  juga banyak digunakan oleh manusia, yaitu:

1.      Alumina (Al₂O₃)

Alumina digunakan dalam pembuatan aluminium, untuk pasta gigi, dan industri keramik, serta industri gelas. Selain itu alumina juga dapat digunakan sebagai amplas atau grida.

2.      Aluminium sulfat [Al₂(SO₄)₃]

Aluminium sulfat digunakan dalam pengolahan air minum, yakni mempercepat koagulasi lumpur koloidal.

Dampak buruk dari pemanfaatan aluminium adalah:

• Emisi CO₂ dari sel elektrolisis berpengaruh terhadap pemanasan global : 2Al₂O_3(l) + 3C_(s)    →         4Al_(l) + 3CO_2(g)
• Emisi senyawa flourida PFC (perfluorocarbon), yaitu CF₄ dan C₂F₆ yang berkontribusi terhadap pemanasan global. PFC dihasilkan dari efek anode yaitu anode C dengan flourida sewaktu konsentrasi Al₂O₃ dalam kriolit (Na₂AlF₆) berkurang
• Rusaknya ekosistem pada permukaan tanah akibat penambangan bauksit

Besi

Dalam bumi, bijih utama besi adalah hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄), Pirit (FeS₂), dan Siderit (FeCO₃). Untuk mendapatkan besinya, bijih utamanya dimasukkan ke dalam tungku (tanur tiup) bersama arang kokas (C), dan batu kapur (CaCO₃) dari bagian atas tungku. Kokas berfungsi sebagai reduktor dan batu kapur berfungsi sebagai fluks yang akan bereaksi dengan silika membentuk kalsium silikat dan memisahkan pengotor itu dalam bentuk

terak (slag).

 Udara panas dialirkan melalui satu pipa baja di sekeliling bagian bawah tungku itu dan pada berbagai tingkatan di sepanjang pipa dan pipa yang dinamakan tuyeres diarahkan ke dalam tungku. Udara panas ini akan bereaksi dengan arang kokas membentuk karbon monoksida, yang akan mereduksi oksida besi membentuk besi. Karena reaksi itu dapat dibalik, maka diperlukan karbon monoksida yang berlebihan agar reaksi itu dapat sempurna. Reaksi yang terjadi dalam tungku:

C_(s)  +  O_2(g) → CO_2(g)                                                          (2000⁰C)                        

CO_2(g)  +  C_(s)  → 2CO_(g)                                       (1300⁰C)      

Fe₂O_3(s)  + 3CO     ↔    2Fe_(l)  +  3CO_2(g)                  (1000⁰C)

CaCO_3(s)    →  CaO_(s)  +  CO_2(g)                            (800-900⁰C)

CaO_(s)  +  SiO_2(s)  →  CaSiO_3(l)                              (1200⁰C)

Besi yang dihasilkan masih mengandung pengotor yang terlarut bersama besi cair,pengotor itu adalah MnO, P₂O₅. Pada suhu 1400⁰C kedua pengotor itu akan direduksi oleh kokas menghasilkan logamnya.

MnO_(l)  +  C_(s)  →  Mn_(l)  +  CO_(g)          (1400⁰C)  

P₂O_{5 (l)} +  C_(s) →  2P_(l)  +  5CO_(g)           (1400⁰C)

Besi yang dihasilkan tanur disebut besi gubal (pig iron) atau besi kasar, mengandung kira-kira 95% besi, 3% karbon, dan sisanya pengotor.  Besi gubal bersifat keras tetapi rapuh. Sebagian besar besi gubal akan diproses untuk membuat baja. Sebagian lain dapat dialirkan ke dalam cetakan sehingga diperoleh besi tuang.

Besi yang didapat sebagian besar diubah menjadi baja. Baja merupakan aliase dari besi. Jenis baja sangat beragam sehingga penggunaannya sangat luas, mulai dari mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dan sebagainya.

Untuk membuat baja dilakukan dengan tungku oksigen. Ke dalam tungku ini dimasukkan besi cair, besi bekas, kapur, dan ke dalam campuran yang panas itu ditiupkan oksigen murni melalui pipa berpendingin. Karbon dalam besi akan dioksidasi dan pengotor lain akan mengumpul dalam terak.

Selain baja, senyawaan besi yang penting adalah besi(III) oksida. Senyawa ini digunakan sebagai cat warna merah yang murah. Limonit juga merupakan besi(III) oksida terhidrat yang digunakan sebagai zat warna kuning

Belerang

Belerang banyak terdapat dalam kulit bumi sebagai unsur maupun senyawa. Di daerah vulkanik ditemukan belerang unsur. Dalam senyawaan, belerang terdapat sebagai sulfida logam-logam (tembaga, timbal, zink, dan besi) dan sebagai sulfat seperti gips dan garam epson serta sebagai ion sulfat dalam larutan. Selain itu juga terdapat dalam gas alam, petroleum, dan batu bara.

Untuk mengeluarkan belerang dari dalam bumi dapat dilakukan dengan 2 cara, yakni:

1. Cara Herman Frasch

Pada cara ini, tiga buah pipa yang konsentris ditanamkan ke dalam endapan endapan belerang. Air lewat panas (1650C) dan dibawah tekanan dimasukkan ke dalam terluar, dan oleh suhu setinggi ini belerang akan mencair. Kemudian udara dibawah tekanan ditiupkan melalui pipa paling dalam. Keadaan ini memaksa belerang cair ke permukaan melalui pipa tengah.

2. Proses Claus

Proses ini dimulai dengan mengekstrak hidrogen sulfida dari gas alam dengan cara penggelembungan gas melaui etanolamin

HOCH₂CH₂NH_2(l)  +  H₂S_(g) →  HOCH₂CH₂NH₃⁺_(pelarut) + HS^-_(pelarut) 

Larutan dipisahkan dan dipanaskan yang menyebabkan gas hidrogen sulfida keluar. Kemudian gas hidrogen sulfida dicampurkan dengan dioksigen dalam suatu perbandingan mol 2 : 1 (bukan 2 : 3 yang diperlukan guna mengoksidasikan semua hidrogen sulfida menjadi air dan belerang dioksida). Sepertiga hidrogen sulfida terbakar menjadi belerang diokasida dan belerang dioksida yang terbentuk ini kemudian bereaksi dengan 2/3 hidrogen sulfida yang belum terbakar menghasilkan unsur belerang.

2H₂S_(g)  +  3O_2(g)  →  2SO_2(g)  +  2H₂O_(g)

4H₂S_(g)  +  2SO_2(g)  →  6S_(s)  +  4H₂O_(g)

6H₂S_(g)  +   3O_2(g)  →  6S_(s)  +  6H₂O_(g)

Belerang itu kemudian digunakan untuk :

1. belerang digunakan untuk membuat asam sulfat.
2. belerang dipakai untuk vulkanisasi karet untuk industri ban kendaraan

Senyawaan belerang yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah asam sulfat.Pembuatan asam sulfat melibatkan konversi belerang dioksida kepada belerang trioksida, yang kemudian dilarutkan ke dalam air guna menghasilkan asam sulfat.

Dalam proses kontak, suatu campuran belerang dioksida kering dengan udara kering dialirkan melalui katalis vanadium pentaoksida pada suhu sekitar 430⁰C. Reaksi ini eksotermis, oleh sebab itu suhu cepat naik hingga menjadi 600⁰C, dan karena itu campuran gas itu didinginkan hingga mencapai suhu semula dengan cara melewatkan pada sebuah penukar panas (panas yang dikeluarkan ini dipaka untuk memanaskan campuran awal). Pada tahap ini, konversi belerang dioksida menjadi belerang trioksida sudah mencapai 66%. Campuran gas ini dilewatkan lagi melalui tiga konverter. Pada setiap tahapan, gas yang mengalir didinginkan menjadi 430⁰C. Dan gas yang keluar dari konverter terakhir, dimana konversi telah mencapai sekitar 98% untuk menghasilkan asam sulfat 100% atau menjadi asam sulfat berasap. Pengenceran asam sulfat berasap ini dengan air akan menghasilkan asam sulfat.

2SO_2(g)  +  O_2(g)  →  SO_3(g)

SO_3(g)  +  H₂SO_4(l)  →  H₂S₂O_7(l)

H₂S₂O_7(l)  +  H₂O_(l)  →  2H₂SO_4(l)

Manfaat yang ditunjukkan oleh asam sulfat adalah

1. Untuk membuat pupuk dan detergen.
2. untuk membersihkan permukaan logam dalam elektroplating.

3. asam sulfat juga digunakan dalam industri zat warna, bahan peledak, obat-obatan, dan pemurnian minyak bumi.
4. asam sulfat dipakai untuk pengisi aki

Nitrogen

Belerang banyak terdapat dalam kulit bumi sebagai unsur maupun senyawa. Di daerah vulkanik ditemukan belerang unsur. Dalam senyawaan, belerang terdapat sebagai sulfida logam-logam (tembaga, timbal, zink, dan besi) dan sebagai sulfat seperti gips dan garam epson serta sebagai ion sulfat dalam larutan. Selain itu juga terdapat dalam gas alam, petroleum, dan batu bara.

Untuk mengeluarkan belerang dari dalam bumi dapat dilakukan dengan 2 cara, yakni:

1. Cara Herman Frasch

Pada cara ini, tiga buah pipa yang konsentris ditanamkan ke dalam endapan endapan belerang. Air lewat panas (1650C) dan dibawah tekanan dimasukkan ke dalam terluar, dan oleh suhu setinggi ini belerang akan mencair. Kemudian udara dibawah tekanan ditiupkan melalui pipa paling dalam. Keadaan ini memaksa belerang cair ke permukaan melalui pipa tengah.

2. Proses Claus

Proses ini dimulai dengan mengekstrak hidrogen sulfida dari gas alam dengan cara penggelembungan gas melaui etanolamin

HOCH₂CH₂NH_2(l)  +  H₂S_(g) →  HOCH₂CH₂NH₃⁺_(pelarut) + HS^-_(pelarut) 

Larutan dipisahkan dan dipanaskan yang menyebabkan gas hidrogen sulfida keluar. Kemudian gas hidrogen sulfida dicampurkan dengan dioksigen dalam suatu perbandingan mol 2 : 1 (bukan 2 : 3 yang diperlukan guna mengoksidasikan semua hidrogen sulfida menjadi air dan belerang dioksida). Sepertiga hidrogen sulfida terbakar menjadi belerang diokasida dan belerang dioksida yang terbentuk ini kemudian bereaksi dengan 2/3 hidrogen sulfida yang belum terbakar menghasilkan unsur belerang.

2H₂S_(g)  +  3O_2(g)  →  2SO_2(g)  +  2H₂O_(g)

4H₂S_(g)  +  2SO_2(g)  →  6S_(s)  +  4H₂O_(g)

6H₂S_(g)  +   3O_2(g)  →  6S_(s)  +  6H₂O_(g)

Belerang itu kemudian digunakan untuk :

1. belerang digunakan untuk membuat asam sulfat.
2. belerang dipakai untuk vulkanisasi karet untuk industri ban kendaraan

Senyawaan belerang yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah asam sulfat.Pembuatan asam sulfat melibatkan konversi belerang dioksida kepada belerang trioksida, yang kemudian dilarutkan ke dalam air guna menghasilkan asam sulfat.

Dalam proses kontak, suatu campuran belerang dioksida kering dengan udara kering dialirkan melalui katalis vanadium pentaoksida pada suhu sekitar 430⁰C. Reaksi ini eksotermis, oleh sebab itu suhu cepat naik hingga menjadi 600⁰C, dan karena itu campuran gas itu didinginkan hingga mencapai suhu semula dengan cara melewatkan pada sebuah penukar panas (panas yang dikeluarkan ini dipaka untuk memanaskan campuran awal). Pada tahap ini, konversi belerang dioksida menjadi belerang trioksida sudah mencapai 66%. Campuran gas ini dilewatkan lagi melalui tiga konverter. Pada setiap tahapan, gas yang mengalir didinginkan menjadi 430⁰C. Dan gas yang keluar dari konverter terakhir, dimana konversi telah mencapai sekitar 98% untuk menghasilkan asam sulfat 100% atau menjadi asam sulfat berasap. Pengenceran asam sulfat berasap ini dengan air akan menghasilkan asam sulfat.

2SO_2(g)  +  O_2(g)  →  SO_3(g)

SO_3(g)  +  H₂SO_4(l)  →  H₂S₂O_7(l)

H₂S₂O_7(l)  +  H₂O_(l)  →  2H₂SO_4(l)

Manfaat yang ditunjukkan oleh asam sulfat adalah

1. Untuk membuat pupuk dan detergen.
2. untuk membersihkan permukaan logam dalam elektroplating.

3. asam sulfat juga digunakan dalam industri zat warna, bahan peledak, obat-obatan, dan pemurnian minyak bumi.
4. asam sulfat dipakai untuk pengisi aki

Natrium

Natrium dibuat dari elektrolisis lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida. Kalsium klorida berguna untuk menurunkan titik cair dari 801⁰C menjadi 500⁰C. Oleh karena itu potensial Ca²⁺ lebih negatif dibanding Na⁺, maka padfa elektrolisisnya hanya terjadi reduksi ion Na⁺.

NaCl_(l)  →  Na⁺_(l)  +  Cl^-_(l)

Katode : Na⁺_(l)  +  e  → Na_(l)

Anode  : 2Cl^-_(l)         → Cl_2(g)  +  2e

Natrium cair yang terbentuk di katode mengapung di atas cairan NaCl, selanjutnya dikumpulkan pada kolektor. Sedangkan pada anode terbentuk gas klor. Dalam elektrolisis ini, digunakan anode grafit dan katode besi atau baja.

Natrium dipakai sebagai pendingin pada reaktor atom, selain itu natrium juga digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu seperti Li, K, Zr, dan logam alkali yang lebih berat. Natrium juga digunakan untuk membuat senyawa natrium yang tidak dapat dibuat dari NaCl, seperti natrium peroksida. Sedikit natrium digunakan dalam lampu natrium yang banyak digunakan sebagai penerangan jalan raya. Natrium dipakai sebagai paduan dengan timbal guna memproduksi tetraetil timbal. Natrium juga digunakan untuk membuat natrium sianida.

Senyawaan natrium yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah:

1. Natrium Klorida (NaCl)

Senyawa natrium yang paling banyak diproduksi adalah natrium klorida. Natrium klorida dibuat dari air laut atau dari garam batu. Kegunaan natrium klorida antara lain sebagai bahan baku untuk membuat natrium, klorin, dan senyawa-senyawa natrium seperti natrium hidroksida. Selain itu natrium klorida juga dipakai dalam industri susu, pengawetan ikan dan daging, mencairkan salju di musim dingin, regenerasi alat pelunak air, pengolahan kulit, serta sebagai bumbu masak.

2. Natrium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida diperoleh melalui elektrolisis larutan NaCl. NaOh terutama digunakan dalam industri sabun, detergen, pulp dan kertas, pengolahan bauksit, tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi, serta untuk membuat senyawa natrium lainnya seperti NaClO.

3. Natrium Karbonat (Na₂CO₃)

Natrium karbonat berasal dari alam yaitu trona. Natrium karbonat juga dapat dibuat dari NaCl menurut proses solvay. Kegunaan natrium karbonat adalah untuk pembuatan kaca. Selain itu untuk membuat bahan-bahan kimia lainnya, juga digunakan dalam industri pulp dan kertas, industri detergen, dan bahan pelunak air.

4. Natrium Bikarbonat (NaHCO₃)

Natrium bikarbonat juga disebut soda kue, dikatakan demikian karena jika adonan kue yang mengandung natrium bikarbonat ini dipanggang, maka senyawa itu akan terurai membebaskan CO₂ yang memekarkan adonan sehingga empuk. 

5. Natrium Sulfat (Na₂SO₄)

Natrium sulfat dibuat dari NaCl dengan asam sulfat dengan pemanasan. Reaksi ini dirancang oleh Glauber Jr dan oleh karena itu Na₂SO₄.10H₂O dinamakan garam Glauber.

Natrium sulfat digunakan oleh industri kertas karena natrium sulfat ini digunakan untuk membuat natrium sulfida yang dapat melarutkan lignin dari kayu sebagai bahan untuk membuat kertas.

Magnesium

Untuk membuat magnesium dapat dilakukan dengan beberapa cara, yakni:

1.      Proses Dow

Dalam industri, magnesium dibuat dari air laut. Langkah pertama adalah mencampur air laut dengan CaO sehingga magnesium mengendap sebagai Mg(OH)₂.

CaO_(s)  + H₂O_(l)  → Ca(OH)_2(aq)

Ca(OH)_2(aq)  +  Mg²⁺_(aq)  →  Mg(OH)_2(s)  + Ca²⁺_(aq)

Endapan Mg(OH)₂ yang terbentuk kemudian disaring dan direaksikan dengan HCl pekat.

Mg(OH)_2(s)  +  2HCl_(aq)  →  MgCl_(aq)  +  2H₂O_(l)

Selanjutnya larutan MgCl₂ diuapkan sehingga diperoleh kristal MgCl₂. kristal ini kemudian dicairkan dan dielektrolisis.

MgCl_2(l) → Mg²⁺_(l)   +  2Cl-_(l)

Katode : Mg²⁺_(l)  +  2e  → Mg_(l)

Anode  : 2Cl^-_(l)               → Cl_2(g)  +2e

2.      Reduksi MgO

Ekstraksi magnesium diproduksi dengan mereduksi MgO dengan pereduksi karbon pada suhu 2000⁰C.

MgO_(s)  +  C_(s)  → Mg_(g)  +  CO_(g)

Selanjutnya campuran gas secara mendadak didinginkan guna mengendapkan magnesium (mencegah reaksi sebaliknya).

3.      Ekstraksi dengan metode reduksi elektrotermal

Bijih yang digunakan adalah dolomit (CaCO₃.MgCO₃) sedangkan reduktornya adalah besi-silikon pada suhu 1150⁰C dan tekanan rendah.

CaCO₃.MgCO_3(s)  →  CaO.MgO_(s)  +  2CO_2(g)

CaO.MgO_(s)  →  Mg_(s)  +  CaSiO_3(s) +  Fe_(s)

Kegunaan magnesium adalah untuk membuat logam campur. Paduan antara alumunium dengan magnesium dinamakan magnalium, yang merupakan logam yang kuat tetapi ringan, resisten terhadap asam maupun basa, serta tahan korosi. Paduan ini digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Oleh karena merupakan reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan dalam pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga unsur itu digunakan untuk membuat kembang api dan juga untuk blitsz.

fosforus

Bahan dasar dalam pembuatan phosfor adalah batu-batu phosfat yang banyak tersedia di alam. Jika batu phosfat mengandung fluorida, maka fluor ini dihilangkan lebih dahulu dengan cara memanaskan bersama tanah liat dan arang. Fluor akan keluar sebagai silikon tetrafluorida, SiF₄.

Batu phosfat, arang, dan silika yang telah diperhitungkan perbandingannya dipanaskan hingga suhu sekitar 1500⁰C dalam sebuah dapur listrik

2Ca₃(PO₄)_2(s)  +  SiO_2(s)  →  CaSiO_3(l)  +  P₄O_10(g)

P₄O_10(g)  +  10C_(s)  →  P_4(g)  +  10CO_(g)

Gas phosfor dan karbon monoksida serta debu dikeluarkan dari dapur dan dialirkan melalui alat pengendap elektrostatis dan kemudian masuk ke ruang pengembun yang disemprot dengan air hangat sehingga uap phosfor menjadi cair. Cairan phosfor ini dipompakan melalui pipa-pipa yang dipanaskan dan dituang guna menjadikan batang-batang dari alotrop putih, dan disimpan dibawah air dalam suatu ruang penyimpanan. Hasil ini mengandung sekitar 90% phosfor. Pemurnian dapat dilakukan dengan cara pengoksidasian dengan larutan natrium bikromat berasam.

1.      Phosfor merah digunakan untuk membuat pancalogam seperti phosfor perunggu.

2.      digunakan dalam industri korek api.

3.      phosfor digunakan dalam pembuatan senyawa yang berphosfor, contoh: asam phosfat yang digunakan sebagai penghilang karat dan sebagai pupuk, insektisida, plastisier, detergen, dan sebagai agen pengapung.

Senyawaan phosfor yang paling terkenal adalah asam phosfat. Asam phosfat digunakan sebagai senyawa yang berguna untuk pembuatan bahan penunjang detergen, bahan pembersih lantai, insektisida, dan makanan hewan. Selain asam phosfat, ada natrium tripoliphosfat yang digunakan sebagai bahan penunjang dalam detergen, yaitu untuk mengikat ion-ion kalsium dan magnesium dari air sadah sehingga tidak mengganggu detergen. Salah satu akibat dari pemakaian senyawa phosfat ini adalah pencemaran air karena akan menyuburkan ganggang dan enceng gondonk. Bila massa tumbuhan ini mati, reaksi pembusukannya akan menghabiskan oksigen dalam air sehingga kehidupan binatang air musnah.

Karbon, Nitrogen, dan Oksigen

Kelimpahan Karbon di Alam

Karbon terletak pada periode 2 dan golongan IVA. Di alam karbon berada dalam sebagai unsur maupun senyawa.

Keberadaan di alam	Keterangan
CO2	Gas CO2 berada di udara dengan kadar ~0,031%. CO2 adalah komponen utama gas vulkanik, dan juga terdapat di gua, tambang, dan sumur. Bahkan kadar CO2 juga larut dalam air. Pada mata air berkarbonasi, CO2 membantu melarutkan mineral.
Karbonat	C berada bersama Ca, Mg, dan Fe dalam bebatuan karbonat seperti batu gamping, dolomit, dan marbel.
Grafit	Grafita dalah salah satu bentuk unsur karbon di alam. Grafit berada dalam bebatuan kalsium-silikat, dan juga hasil metamorfosis batu bara dan minyak bumi.
Intan	Intan adalah salah satu bentuk unsur karbon di alam. Sebagian besar intan bearda dalam mineral kimberlit di pipa vulkanik pada daerah vulkanik lama, dan juga pada dasar laut.
Batu bara	Batu bara terdiri dari komponen utama berupa senyawa hidrokarbon dan komponen lain yang mengandung O, N,S dan komponen anorganik yang mengandung mineral seperti pirit, markasit, qauartz. Dan tanah liat.
Minyak bumi dan gas alam	Minyak bumi dan gas alam mengandung senyawa hidrokarbon, yakni senyawa yang tersusun dari atom C dan H. keduanya berasal dari peruraian senyawa-senyawa organik yang berasal dari jasad organisme kecil yang hidup di laut jutaan tahun lalu.
Senyawa organik (Biomolekul)	Aenyawa organik adalh senyawa yang mengandung atom C yang membentuk rantai karbon yang panjangnya mencapai ribuan. Beberapa senyawa organik anatara lain: karbohidrat, lemak, dan protein

Nitrogen

Kelimpahan di Alam dan Cara Mengisolasinya

Nitrogen bebas terdapat dalam uara hingga 78% volume. Jejak nitrogen bebas dapat ditentukan pada gas-gas yang berasl dari aerah gunung berapi dan yang berasal dari batu bara. Dalam bentuk persenyawaan terdapat sebagai amoniak, asam amino dan nitrat. Amoniak terdapat secara bebas dan dalam garam amonium dalam udara, air dan produk-produk gunung berapi. Deposit terbesar terjadi di Chili. Nitrogen juga terdapat sebagai asam nitrat dan nitrit sebagai akibat dari oksidasi nitrogen bebas di udara ioleh adanya petir dan kemudian larut dalam uap air.

Penyediaan nitrogen di laboratorium dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan memanaskan amonium nitrit. Sementara di industri nitrogen disediakan dengan cara penyulingan udara cair.

Dalam laboratorium nitrogen dapat disediakan dengan menggunakan bahan, antara lain:

1.      memanaskan amonium nitrit

Oleh sebab garam ini kurang stabil, maka tidak tersedia dalam laboratorium. Untuk itu digunakan campuran natrium nitrit bersama amonium klorida, dan gas nitrogen kemudian dikeringkan dengan menggunakan zat higroskopis seperti kalsium klorida anhidrat

NaNO₂  +  NH₄Cl  →  NaCl  +  N₂  +  2H₂O

2.      mengalirkan gas klor atau brom ke dalam larutan pekat amoniak

reaksi yang terjadi sangat kuat sehingga dalam gelap nampak bercahaya. Sebagai ganti klor dapat digunakan serbuk pemutih atau hipoklorit

NH₃  +  NaOCl  →  NH₂Cl  +  NaOH

2NH₂Cl  +  NaOCl  +  2NaOH  →  N₂  +  3NaCl  +  3H₂O

3.      memanaskan secara hati-hati hablur amonium kromat

(NH₄)₂Cr₂O₇  →  N₂  +  4H₂O  +  Cr₂O₃

4.      nitrogen yang murni disediakan dengan cara memanaskan campuran nitrogen monoksida dan amoniak di atas tembaga yang dipanaskan

6NO  +  4NH₃ →  5N₂  +  6H₂O

Dalam industri, nitrogen diperoleh dari udara. Prosesnya berlangsung dalam 2 tahap, yaitu :

1.      mencairkan udara

2.      distilasi bertingkat udara

Udara kering mengandung 78% nitrogen dan 21% oksigen, sisanya terdiri dari gas mulia (terutama argon 0,93%), karbondioksida 0,03%, uap air dan berbagai jenis gas lain dalam jumlah sangat kecil. Uap air dan karbondioksida akan membeku pada proses pencairan udara, sehingga udara cair praktis hanya mengandung argon, nitrogen, dan oksigen. Ketiga gas ini kemudian dipisahkan melalui distilasi bertingkat.

Mula-mula udara disaring untuk membersihkan debu, lalu udara bersih dikompresi. Kompresi ini menyebabkan suhu udara meningkat. Kemudian proses dilanjutkan dengan pendinginan. Pada tahap ini air dan karbondioksida sudah membeku dan dapat dipisahkan. Setelah melalui menara pendingin, udara kemudian diekspansikan (dialirkan ke dalam pipa yang lebih besar) sehingga suhu turun lagi dan sebagian udara akan mencair. Udara yang belum mencair disirkulasikan, dialirkan lagi ke dalam kompresor.

Dalam kehidupan sehari-hari nitrogen digunakan sebagai:

1.      oleh sifatnya yang tidak mudah bereaksi dengan zat lain (inert), nitrogen digunakan pada zat-zat yang mudah terbakar atau gas yang mudah dioksidasi (sebagai atmosfer inert).

2.      nitrogen cair digunakan sebagai bahan pendingin.

3.      nitrogen digunakan dalam pembuatan amonia.

4.      nitrogen digunakan sebagai gas pembawa dalam kromatografi kolom.

5.      nitrogen dipakai sebagai atmosfer inert dalam makanan kemasan untuk memperpanjang masa penggunaannya.

Senyawaan nitogen yang penting dalam kehidupan adalah amonia. Dalam laboratorium, amonia dibuat dengan cara:

1.      mengerjakan larutan alkali kepada suatu garam amonium. Biasanya dipergunakan amonium klorida, sedangkan alkalinya kapur mati :

2NH₄Cl  +  Ca(OH)₂  →  CaCl₂  +  2NH₃  +  2H₂O

gas amoniak yang dihasilkan kemudian dikeringkan dengan CaO

2.      menguraikan nitrida-nitrida logam dengan air. contoh :

Ca₃N₂  +  3H₂O  →  3Ca(OH)₂  +  2NH₃

3.      memanaskan garam amonium tertentu, seperti amonium sulfat atau amonium klorida

(NH₄)₂SO₄  →  NH₂HSO₄  +  NH₃

4.      mereduksi nitrat dengan memanaskan campuran garam nitrat, alkali kostik berair, dan logam aktif seperti Zn :

Zn  +  2NaOH  →  Na₂ZnO₂  +  H₂

2NaNO₃  +  8H₂  →  2NaOH  +  4H₂O  +2NH₃

 Secara industri amonia diperoleh dengan cara:

1.      Proses haber

Amonia dibuat dari gas nitrogen dan hidrogen menurut proses haber-Bosch.

N_2(g)  +  3H_2(g)      ↔       2NH_3(g)  

Reaksi dilangsungkan pada suhu sekitar 5500C dan tekanan tinggi sekitar 300 atm dengan katalisator terdiri atas serbuk besi dengan campuran Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

2.      Proses sianamida

Pengikata nitrogen telah ditemukan di jerman dan itali dengan suatu reaksi dengan serbuk kalsium karbida dalam sebuah dapur listrik pada suhu sekitar 1100⁰C yang membentuk kalsium sianamida:

CaC₂  +  N₂  →  CaNCN  +  C

Hasil yang berwarna hitam oleh karena adanya karbon itu diperdagangkan sebagai nitrolim. Untuk membuat amonia, zat itu disedu dengan sedikit air, guna menghilangkan tiap kalsium karbida yang mungkin masih ada

CaNCN  +  3H₂O  →  CaCO₃  +  2NH₃

Adapun kegunaan amonia adalah sebagai :

1.      digunakan untuk membuat pupuk, misalnya urea {CO(NH₂)₂}, dan ZA {(NH₄)₂SO₄}.

2.      untuk membuat senyawa nitrogen yang lain, seperti asam nitrat, amonium klorida, dan amonium nitrat.

3.      dalam pabrik es digunakan sebagai pendingin (refrigerant) karena amonia cair mudah menguap dan menyerap banyak panas.

4.      untuk membuat hidrazin, N₂H4 yang digunakan sebagai bahan bakar roket.

Selain amonia, senyawaan nitrogen yang sangat bermanfaat adalah asam nitrat. Asam ini tergolong keras karena melarutkan hampir semua logam kecuali emas dan platina. Oleh karena itu asam nitrat digunakan dalam pemisahan campuran emas dan perak. Selain itu asam nitrat juga digunakan untuk:

1.      sebagian besar asam nitrat digunakan untuk membuat amonium nitrat yang digunakan sebagai pupuk.

2.      asam nitrat juga digunakan sebagai bahan peledak, plastik, dan obat. Beberapa contoh bahan peledak adalah TNT, nitrogliserin, dan nitroselulosa. Serbuk mesiu adalah campuran kalium nitrat, belerang, dan arang.

Oksigen

Kelimpahan dan Cara Mengisolasi Oksigen

Oksigen merupakan unsur yang terbanyak terdapat dalam kerak bumi hingga mencapai sekitar 50% berat dalam berbagai bentuk perseyawaan karbonat, nitrat, sulfat, dan silikat yang tersebar luas. Air mengandung hingga 89% berat oksigen. Udara mengandung hingga 21% volume oksigen. Persentase in hampir tetap karena adanya proses fotosintesis. Oksigen merupakan unsur esensial penyusun makhluk hidup. Oksigen ada dalam dua bentuk alotrop, yaitu dioksigen dan trioksigen.

Dalam laboratorium dioksigen dapat dibuat dengan berbagai cara:

Penguraian suatu peroksida, yaitu dengan adanya katalisator mangan(IV) oksida.

2H₂O_2(aq)   → 2H₂O_(l) + O_2(g)

sementara untuk trioksigen dibuatdengan cara discas listrikbersuhu rendah melalui dioksigen. Pada proses ini dapat diperoleh konversi hingga 10% menjadi trioksigen.

3O_2(g)   →  2O_3(g)

Di laboratorium, oksigen dapat dibuat dengan cara :

1.      penguraian kalium klorat

Jika KClO₃ dipanaskan dengan PbO₂ sebagai katalisator, akan terurai membentuk KCl dan gas oksigen

2KClO3_(s)  →  2KCl_(s)  +  3O_2(g)

2.      penguraian hidrogen peroksida

Penguraian H₂O₂ menghasilkan air dan oksigen. Reaksi ini dapat dikatalisis oleh ion Fe³⁺ atau Co²⁺

2H₂O_2(aq) → 2H₂O_(l)  +  O_2(g)

3.      elektrolisis air

Elektrolisis air menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode.

2H₂O_(l)  →  2H_2(g)  +  O_2(g)

Secara industri, oksigen dibuat dengan penyulingan udara cair (seperti pembuatan nitrogen dalam industri), yang terdiri dari nitrogen dan oksigen cair. Nitrogen cair akan tersuling lebih dahulu (titik didih -196⁰C) dan demikian oksigen cair didapat sebagai residu (titik didih -183⁰C).

Manfaat oksigten dalam kehidupan sehari-hari adalah :

1.      oksigen dipakai dalam peralatan oksigen untuk piranti di rumah sakit, pesawat, tambang atau kapal selam.

2.      oksigen dipakai dalam api oksi-asetilen dan oksi-hidrogen .

3.      oksigen dipakai sebagai mesin pendorong roket.

4.      oksigen dipakai dalam industri baja untuk menurunkan kadar karbon dalam besi yang akan diubah menjadi baja.

5.      dipakai dalam industri kimia organik dan anorganik.

Senyawaan oksigen yang paling penting adalah air. Air adalah suatu pelarut yang sangat baik, dan karena itu tidak mudah mendapatkan air yang bersih dan murni. Air dibutuhkan bagi semua yang hidup, dan sangat melimpah dalam kerak bumi dan udara.