Makalah Kimia: Unsur-unsur Golongan IIIA dan IVA

1. Aluminium

a.sifat fisis

Aluminium merupakan logam yang lunak, ringan dengan dengan kenampakan seperti perak yang di sebabkan oleh lapisan tipis hasil oksidasi (Al₂O₃). Aluminium merupakan logam yang tidak beracun (nontosik), tidak memiliki sifat magnetik dan tidak mengeluarkan percikan api. Aluminium memiliki kekuatan tarik sekitar 49 megapascal (MPA) dalam keadaan murni dan 400 Mpa sebagai paduan sebagai paduan (alloy), dapat ditempa dan mudah dicetak. Aluminium juga sebagai konduktor yang baik.

b.Sifat kimia

    -reaksi thermit

Fe2O3(s)  + 2Al(s)          Al2O3(s) + 2Fe (l)

Aluminium apabila bereaksi dengan asam menghasilkan H2

2Al(s) + 6H+(aq)            2Al 3+(aq) + 3H2(g)

Aluminium juga dapat bereaksi dalam suasana  basa

2Al(s) + 2OH-(aq)+6H2O           2[Al(OH)4]- (aq) + 3H2(g)

c.Mineral Aluminium

 terdapat dalam bentuk senyawa aluminosilikat (Al2Si2O5)(OH)4, yaitu suatu mineral yang mengandung aluminium, silikon dan oksigen.

mineral yang merupakan sumber aluminium hanyalah bauksit (Al2O3nH2O). Mineral lainnya yang cukup bernilai yaitu kriolit (Na3AlF6) dan veldspath/spat padang (KAlSi3O8).

d.Proses Pembuatan Aluminium

Cara penambangan bauksit  dengan cara dihaluskan , dicuci dan dikeringkan, sesudah itu bauksit mengalami pemurnian menjadi oksida aluminum atau alumina. Bauksit halus yang kering dimasukkan ke dalam pencampuran, diolah dengan soda api (NaOH) di bawah pengaruh tekanan dan pada suhu di atas titik didih.

e.Kegunaan Aluminium dan Senyawanya

Thermit (campuran A1 dan Fe₂O₃) digunanakan untuk mengelas logam,

Aluminium sulfat (A1₂(SO₄)₃. 17H₂O) digunakan pada pewarnaan tekstil,

K₂SO₄(SO₄)₃. 24H₂O KAI(SO₄)₂. 12H₂O yang dikenal dengan tawas digunakan untuk menjernihkan air,

Sebagai bahan pembersih bersama dengan padatan N₃OH. Jika keduanya ditambahkan air, akan dihasilkan panas yang dapat membantu melelehkan lemak dan minyak pernyumbat dan kemudian dapat terlarut dalam NaOH(aq),

Bubuk aluminium digunakan untuk menjalankan roket, dan

Digunakan pada industri otomotif, yaitu untuk badan mobil dan velg.

2.Timah

a.Sifat Fisis

Simbol                   :        Sn

Radius Atom          :         1.62 Å

Volume Atom          :         16.3 cm3/mol

Massa Atom           :        118.71

Titik Didih             :        2876 K

Radius Kovalensi     :         1.41 Å

Struktur Kristal    :         tetragonal

Massa Jenis           :        7.31 g/cm3

Konduktivitas Listrik   :   8.7 x 106 ohm-1cm-1

Elektronegativitas :         1.96

Konfigurasi Elektron    :   [Kr]4d10 5s2p3

Formasi Entalpi            :   7.2 kJ/mol

Konduktivitas Panas     :   66.6 Wm-1K-1

Potensial Ionisasi        :    7.344 V

Titik Lebur                 :   505.12 K

Bilangan Oksidasi        :    4,2

Kapasitas Panas         :     0.228 Jg-1K-1

Entalpi Penguapan      :     290.37 kJ/mol

b.Sifat Kimia

larutan yang mengandung ion timah(II) (misalnya larutan timah(II) klorida) akan mereduksi larutan iod menjadi ion iodida. Pada proses tersebut, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV).

Ion timah(II) juga mereduksi ion besi(III) menjadi ion besi(II). Sebagai contoh larutan timah(II) klorida akan mereduksi larutan besi(III) klorida menjadi larutan besi(II) klorida. Pada proses ini, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV) yang lebih stabil.

Ion timah(II) juga, tentu saja, mudah dioksidasi oleh agen pengoksidasi yang sangat kuat seperti larutan kalium mangan(VII) (larutan kalium permanganat) dalam kondisi asam. Reaksi ini dapat digunakan dalam titrasi untuk menentukan konsentrasi ion timah(II) dalam suatu larutan.

Dalam kimia organik, timah dan asam klorida pekat digunakan untuk mereduksi nitrobenzena menjadi fenilamin (anilin). Reaksi ini melibatkan timah yang teroksidasi menjadi ion timah(II) dan kemudian menjadi ion timah(IV).

c.Mineral Timah

Mineral yang terkandung di dalam bijih timah pada umumnya mineral utama yaitu kasiterit, sedangkan pirit, kuarsa, zircon, ilmenit, plumbum, bismut, arsenik, stibnite, kalkopirit, kuprit, xenotim, dan monasit merupakan mineral ikutan.

D.Proses Pembuatan Timah

a. proses peleburan

untuk memisahkan timah dari pengotor-pengotornya mak biji timah harus dilebur dan di tambahkan senyawa-senyawa lain seperti antrasite dan limestone.peleburan dilakukan di dalam burning chamber (tanur) hingga suhu 1350°C selama 8-12jam sehingga dapat memisahkan timah dengan pengotor-pengotornya seperti: Pb,As,Sb,Cu,Fe,Ni. Proses peleburan imah menggunakan reduktor gas CO, gas ini dipearoleh  dari pembakaran C (karbon) dalm antrasit dengan reaksi sebagai berikut:

C(s) + O₂ (g)   ===>   CO₂(g)

CO₂(g) + C(s)  ===>   (g)

Pada temperatur operasi 1400°C gas CO lebih stabil dari pada gas CO₂ , sehingga reaksi berjalan ke kanan dan diperoleh gas CO

Reaksi reduksi biji timah menjadi bebas , sebagai berikut :

           SnO₂(s) + CO(g) ===>   SnO(s) + CO₂(g)

SnO(s) + CO(g)   ===>     Sn(I) + CO₂(g)

b.Tapping

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

c.pencetakan

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

d.pemurnian

metode pemurnian menggunakan temperatur tertentu untuk mendapatkan produk yang memilki pengotor seminimal mungkin.  

e.kegunaan timah

Banyak sekali Kegunaan Timah dan manfaat timah terutama untuk solder, cendera mata, dan banyak digunakan pelapis untuk melindungi logam lain dari korosi .

3.Karbon

a.sifat fisis

Simbol               :   C

Radius Atom       :  0.91 Å

Volume Atom      :   5.3 cm3/mol

Massa Atom       :   12.011

Titik Didih         :   5100 K

Radius Kovalensi :   0.77 Å

Struktur Kristal :  Heksagonal

Massa Jenis       :   2.26 g/cm3

Konduktivitas Listrik   :   0.07 x 106 ohm-1cm-1

Elektronegativitas      :    2.55

Konfigurasi Elektron   :    [He]2s2p2

Formasi Entalpi           :    kJ/mol

Konduktivitas Panas     :   80 Wm-1K-1

Potensial Ionisasi        :    11.26 V

Titik Lebur                 :   3825 K

Bilangan Oksidasi   :         -4,+4,2

Kapasitas Panas     :         0.709 Jg-1K-1

Entalpi Penguapan  :         -715 kJ/mol

  

b.Sifat Kimia

1) Karbon bereaksi langsung dengan fluor, dengan reaksi seperti berikut.

2) Karbon dibakar dalam udara yang terbatas jumlahnya menghasilkan karbon monoksida.

Jika dibakar dalam kelebihan udara, akan terbentuk karbon dioksida.

3) Membentuk asam oksi.

Bila karbon dipanaskan dalam udara, unsur ini bereaksi dengan oksigen membentuk CO2 dan jika CO2 ini bereaksi dengan air akan membentuk asam karbonat.

4) Membentuk garam asam oksi.

Asam karbonat, suatu asam diprotik yang khas, bereaksi dengan basa menghasilkan karbonat dan bikarbonat, antara lain seperti berikut.

- K2CO3 = kalium karbonat

- KHCO3 = kalium bikarbonat

- MgCO3 = magnesium karbonat

- Mg(HCO3)2 = magnesium bikarbonat

5) Kecenderungan atom karbon membentuk ikatan kovalen tunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga yang akan membentuk senyawa organik.

Karbon juga merupakan bahan batu besar dalam bentuk karbonat unsur-unsur berikut: kalsium, magnesium, dan besi. Batubara, minyak dan gas bumi adalah hidrokarbon. Karbon sangat unik karena dapat membentuk banyak senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur-unsur lainnya. Dalam banyak senyawa ini atom karbon sering terikat dengan atom karbon lainnya. Ada sekitar sepuluh juta senyawa karbon, ribuan di antaranya sangat vital bagi kehidupan. Tanpa karbon, basis kehidupan menjadi mustahil.

c.Pembuatan karbon

Dalam proses pembuatan karbon aktif berbahan dasar kulit singkong lebih baik menggunakan cara aktifasi kimia. Diberikan proses reaksi/pembuatan ... (karbon). Kriolit berfungsi menurunkan titik leleh Al2O3 dari 2000°C.
hidrogenasi karbon monoksida, reaksi karbonilasi, hidrogenasi senyawa tak jenuh.
dipengaruhi oleh komposisi kimia, teknik/proses pembuatan serta. Seperti pada baja karbon rendah + unsur-unsur pemadu kurang dari 4 %.
Karbon monoksida (CO) timbul karena adanya proses pembakaran yang tidak sempurna telah terjadi akumulasi beberapa unsur kimia, sehingga akan sangat berbahaya sekali. Pembuatan ruangan tempat penampung limbah padat (slag).

d.mineral karbon

Terdapat dalam mineral karbonat yakni
 batu kapur dan dolomit

e.Kegunaan Karbon

a.Bahan pembersih udara di ruangan kandungan uap air dan gas berbau/beracun tinggi

b.Digunakan di industri obat dan makanan sebagai penyaring, penghilang warna, bau dan rasa tidak enak pada makanan

c.Untuk pemurnian gas.

4.Silikon

a.Sifat Fisis

Silikon berbentuk padat pada suhu ruangan, dengan titik lebur dan titik didih masing-masing 1.400 dan 2.800 derajat celsius.Silikon mempunyai massa jenis yang lebih besar ketika dalam bentuk cair dibanding dalam bentuk padatannya. Tapi seperti kebanyakan substansi lainnya, silikon tidak akan bercampur ketika dalam fase padatnya, tapi hanya meluas, sama seperti es yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada air. Karena mempunyai konduktivitas thermal yang tinggi (149 W·m−1·K−1), silikon bersifat mengalirkan panas sehingga tidak pernah dipakai untuk menginsulasi benda panas. 

b.Sifat Kimia

1) Silikon bereaksi dengan halogen, secara umum   reaksi yang terjadi dapat dituliskan seperti berikut.

2) Bila silikon dipanaskan dengan oksigen akan membentuk oksida SiO3, sehingga apabila oksida ini bereaksi dengan air membentuk dua asam yaitu asam ortosilikat (H4SiO4) dan asam metasilikat H2SiO3. Senyawa ini tidak larut dalam air tetapi bereaksi dengan basa.

3) Silikon membentuk garam dari asam oksi, antara lain seperti berikut.

- Na2SiO3 = natrium metasilikat

- Mg2 SiO4 = magnesium ortosilikat

- LiAl(SiO3)2 = litium aluminium metasilikat

4) Semua silikat membentuk larutan yang bersifat basa yang dapat dilarutkan dalam air, di mana ion SiO3 2¯ bertindak sebagai basa dengan menghilangkan proton dari air.

5) Silikon membentuk molekul-molekul dan ion-ion raksasa, di mana atom oksigen menempati kedudukan yang berselang-seling.

c.Mineral Silikon

Unsur Na (Natrium)

Unsur Mg (Magnesium)

Unsur Al (Aluminium)

Unsur Si (Silikon)

Unsur P (Fosfor)

Unsur Cl (Klorida)

Unsur Ar (Argon)

D.Pembuatan Silikon

1.Dalam Laboratorium

a.Silika dipanaskan dalam suatu krus dengan serbuk magnesium :

Reaksi Reduksi

SiO2(s) + 2 Mg(s)  Si(s) + 2MgO(s)

Produk diberikan asma klorida encer untuk menghilangkan magnesium oksida , magnesium sisa dan magnesium silikida . kemudian , disaring yang meninggallkan serbuk warna cukelat yang merupakan 97% silicon dan sisanya adalah silica .

b.silika dipanaskan dengan serbuk aluminium atau seng

proses reduksi terjadi dan silicon yang dihasillkan larut dalam leburan logam , lalu terendapkan sebagai Kristal pada pendinginan . logam sisa kemudian dapat dihilangkan dengan asam klorida encer , dengan menyisakan silicon yang tidak larut

c.natrium atau kalium dipanaskan dalam atmosfer silicon tetrafluorida . pproses reduksi akan terjadi :

SiF₄(s) + 4Na(s) ===>  Si(s) + 4NaF(s)

2.Dalam Industri

Dalam industry silicon dibuat melalui pemanasan karbon (coke) dan pasir berlebihan dalam tanur listrik sampai suhu tinggi:

SiO2(s) + 2C(s)  Si(s) + 2CO(g)

Proses ini dilakukan bila daya hidroelektrik dapat disesdiakan.

E.Kegunaan Silikon

a.Untuk membuat transistor , kalkulator , komputer , dengan baterai energi matahari.

b.Untuk operasi plastik.

c.Sebagai lempung yang mengandung partikel silikat digunakan untuk membuat porselin tipis berkualitas tinggi , semen portland.

d.Sebagai silikat yang dapat digunakan untuk membuat gelas kaca.