KIMIA UNSUR

KIMIA UNSUR

KELIMPAHAN UNSUR – UNSUR DI ALAM

Dari 118 unsur yang diketahui, sekitar 90 unsur berada di alam dan sisanya merupakan unsur sintesis (unsur buatan). Sebagian dari unsur tersebut terdapat sebagai unsur bebas, tetapi lebih banyak yang berupa senyawa, sedangkan unsur-unsur gas mulia terdapat sebagai unsur bebas (Petrucci dan Suminar Ahmad, 1987: 96). Sebagian besar logam diperoleh dari deposit tanah, bahan-bahan alam yang mengandung unsur atau senyawa tertentu disebut mineral. Mineral yang mengandung unsur atau senyawa tertentu dengan konsentrasi cukup tinggi dan diolah agar bernilai ekonomis disebut bijih(Brady, 1990: 653).

Unsur-unsur yang paling melimpah di kulit bumi adalah oksigen, silikon, dan aluminium.

Sumber komersial dari oksigen dan nitrogen adalah udara. Kelimpahan

unsur nitrogen dalam udara 78,09% dan oksigen 20,94%. Sedangkan unsur lainnya kurang dari 1%.

Beberapa unsur diperoleh dari air laut. Misalnya, natrium, klorin, magnesium, dan bromin. Konsentrasi unsur terbesar dalam air laut adalah klorida sebesar 18,980 g/kg air laut, kemudian diikuti unsur natrium sebesar 10,556 g/ kg air laut (Sumber: Petrucci dan Suminar Ahmad, 1987: 98).               

           

B.       NITROGEN DAN OKSIGEN

1.      Nitrogen

Nitrogen merupakan unsur yang paling melimpah yang dapat dengan mudah diakses oleh manusia. Di alam, nitrogen berbentuk sebagai senyawa N2 dengan kadar 78,03% volum dan 75,45% berat. Nitrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, serta mencair pada suhu –195,8 °C dan membeku pada suhu –210 °C. Nitrogen diperoleh dengan cara distilasi bertingkat udara cair. Mula-mula udara disaring untuk dibersihkan dari debu. Udara bersih yang diperoleh kemudian dikompresikan yang menyebabkan suhu udara meningkat. Setelah itu dilakukan pendinginan. Pada tahap ini, air dan karbon dioksida membeku sehingga sudah dapat dipisahkan. Setelah melalui menara pendingin, udara kemudian diekspansikan sehingga suhu akan turun lagi dan sebagian udara akan mencair, sedangkan udara yang belum mencair disirkulasikan/dialirkan lagi ke dalam kompresor.

Kegunaan nitrogen antara lain sebagai berikut :

·         Sebagian besar nitrogen dipakai untuk membuat amonia (NH3).

·         Digunakan untuk membuat pupuk nitrogen, seperti urea (CO(NH2)2)       danZA(NH4)2SO4).

·         Sebagai selubung gas inert untuk menghilangkan oksigen pada pembuatan alat elektronika karena sifat inert yang dimiliki.

·         Digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu rendah, misalnya pada industri pengolahan makanan.

·         Membuat ruang inert untuk penyimpanan zat-zat eksplosif.

·         Mengisi ruang kosong dalam termometer untuk mengurangi penguapan raksa.

Beberapa senyawa nitrogen sebagai berikut :

a). Amonia

Wujud amonia adalah gas dengan bau yang khas dan sangat menyengat, tidak berwarna, dengan titik didih –33,35 °C dan titik beku –77,7 °C. Amonia dibuat dengan proses Haber-Bosch, pada suhu 370 – 540 °C dan tekanan 10 – 1.000 atm, dengan menggunakan katalis Fe3O4. Katalis berfungsi untuk memperluas kisi dan memperbesar permukaan aktif, sedangkan suhu tinggi dilakukan untuk mendapatkan laju reaksi yang diinginkan.

Reaksi: N2(g)+ 3H2(g) ⎯⎯→ 2NH3(g)

Dalam skala laboratorium, amonia dibuat dengan mereaksikan garam amonium dengan basa kuat sambil dipanaskan.

Reaksi: NH4Cl + NaOH ⎯⎯→ NaCl + H2O + NH3

Kegunaan amonia, antara lain :

·         Membuat pupuk, seperti urea (CO(NH2)2) dan ZA (NH4)2SO4).

·         Membuat senyawa nitrogen yang lain, seperti asam nitrat, amonium klorida, dan amonium nitrat.

·         Sebagai pendingin dalam pabrik es karena amonia cair mudah menguap dan menyerap banyak panas.

·         Membuat hidrazin (N2H4), bahan bakar roket.

·         Digunakan pada industri kertas, karet, dan farmasi.

·         Sebagai refrigeran pada sistem kompresi dan absorpsi.

b). Asam Nitrat

Asam nitrat termasuk dalam asam kuat, di mana dapat melarutkan hampir semua logam, kecuali emas dan platina. Asam nitrat berupa zat cair jernih pada suhu biasa dan dapat bercampur sempurna dengan air dalam segala perbandingan. Asam nitrat dibuat dengan melalui tiga tahap, dikenal dengan proses Oswald, sebagai berikut. Mula-mula amonia dan udara berlebih dialirkan melalui katalis Pt – Rh pada suhu 950 °C, kemudian didinginkan sampai suhu mencapai 150 °C di mana gas dicampur dengan udara yang akan menghasilkan NO2. NO2(g) dan udara sisa dialirkan ke dasar menara, kemudian disemprotkan dengan air pada temperatur sekitar 80 °C, maka akan diperoleh larutan yang mengandung 70% HNO3

.

Reaksi: 4NH3(g) + 5O2(g) ⎯--> 4NO(g) + 6H2O(g)

  2NO(g) + O2(g) ⎯--> 2NO2(g)

  4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) ⎯--> 4HNO3(aq)

Asam nitrat banyak digunakan untuk pupuk (amonium nitrat), obat-obatan, dan bahan-bahan peledak, seperti TNT, nitrogliserin, dan nitro-selulosa. Asam nitrat juga digunakan pada sistem pendorong roket dengan bahan bakar cair.

2.      Oksigen

Oksigen merupakan unsur yang paling banyak di bumi dan merupakan elemen paling penting dalam kehidupan. Semua makhluk hidup membutuhkan oksigen untuk proses respirasi (pernapasan). Oksigen terdapat di alam dalam keadaan bebas dan dalam bentuk senyawa. Dalam keadaan bebas di alam, oksigen mempunyai dua alotropi, yaitu gas oksigen (O2) dan gas ozon (O3). Kelimpahan oksigen di alam ± 20% dan dalam air ± 5%. Unsur oksigen mudah bereaksi dengan semua unsur, kecuali dengan gas mulia ringan. Gas oksigen tidak berwarna (oksigen padat/cair/lapisan tebal oksigen berwarna biru muda), tidak berbau, dan tidak berasa sehingga tidak terdeteksi oleh panca indra kita. Oksigen mengembun pada –183 °C dan membeku pada –218,4 °C. Oksigen merupakan oksidator yang dapat mengoksidasi logam maupun nonlogam.

Secara industri, dengan proses pemisahan kriogenik distilasi udara akan diperoleh oksigen dengan kemurnian 99,5%, sedangkan dengan proses adsorpsi vakum akan diperoleh oksigen dengan kemurnian 90 – 93% (Kirk – Othmer, vol. 17).

Dalam skala laboratorium, oksigen dapat diperoleh dengan cara berikut.

·         Pemanasan campuran MnO2dan H2SO4, proses ini pertama kali diperkenalkan oleh C. W. Scheele(1771)

Reaksi: MnO2(s) + H2SO4(aq) ⎯--> MnSO4(aq) + H2O(l) + O2(g)

·         Pemanasan HgO, proses ini pertama kali diperkenalkan oleh Priesttley (1771)

Reaksi: 2HgO(s) ⎯--> 2Hg(l) + O2(g)

·         Pemanasan peroksida

Reaksi: 2BaO2(s) ⎯--> 2BaO(s) + O2(g)

Kegunaan oksigen, antara lain :

·         Gas oksigen digunakan untuk pernapasan semua makhluk hidup.

·         Gas oksigen diperlukan untuk proses pembakaran.

·         Pada industri kimia, oksigen digunakan sebagai oksidator untuk membuat senyawa-senyawa kimia.

·         Oksigen cair digunakan untuk bahan bakar roket.

·         Campuran gas oksigen dan hidrogen digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa (sel bahan bakar).

·         Bersama dengan asetilena digunakan untuk mengelas baja.

·         Dalam industri baja digunakan untuk mengurangi kadar karbon dalam besi gubal.

C.       GAS MULIA DAN HALOGEN

1.      Gas Mulia

Gas mulia adalah unsur-unsur golongan VIIIA (18). Disebut mulia karena unsur-unsur ini sangat stabil (sangat sukar bereaksi). Ada 2 sifat dari gas mulia, yaitu sebagai berikut :

·         Sifat-sifat Fisis Gas Mulia

Sifat	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
Nomor atom	2	10	18	36	54	86
Elektron Valensi	2	8	8	8	8	8
Jari-jari  atom (A)	0,50	0,65	0,95	1,10	1,30	1,45
Titik leleh (oC)	-272,2	-248,6	-189,4	-157,2	-111,8	-71
Titik didih (oC)	-268,9	-246,0	-185,9	-153,4	-108,1	-62
Energi Pengionan (kJ mol-1)	2640	2080	1520	1350	1170	1040
Afinitas elektron (kJ mol-1)	21	29	35	39	41	41
Densitas (g L-1)	0.178	0,900	1,78	3,73	5,89	9,73

Seperti tampak pada Tabel, gas mulia mempunyai titik leleh serta titik didih yang sangat rendah. Titik didih helium mendekati nol absolut (0 K). Titik didih gas mulia hanya beberapa derajat di atas titik lelehnya. Rendahnya titik didih gas mulia dapat diterangkan sebagai berikut. Seperti telah diketahui, gas mulia terdapat molekul monoatomik. Gaya tarik-menarik antarmolekulnya hanyalah gaya London (gaya dispersi) yang lemah. Oleh karena itu, gas mulia hanya akan mencair atau menjadi padat jika energi molekul-molekulnya menjadi sangat dilemahkan, yaitu pada suhu yang sangat rendah. Dari atas ke bawah, seiring dengan bertambahnya massa atom relatif, gaya dispersi semakin besar dan titik leleh serta titik didihnya juga meningkat.

·         Sifat-Sifat Kimia Gas Mulia

Dunia kimia seperti terguncang ketika pada tahun 1962, Bartlett berhasil membuat senyawa stabil dari xenon, yaitu XePtF₆. Penemuan itu telah mendobrak kegaiban gas mulia. Tidak lama kemudian, ahli riset lainnya dapat membuat berbagai senyawa dari xenon, radon, kripton. Radon ternyata dapat bereaksi spontan dengan fluorin, sedangkan xenon memerlukan pemanasan atau penyinaran untuk memulai reaksi. Kripton lebih sukar, hanya bereaksi dengan fluorin jika disinari atau jika diberi loncatan muatan listrik. Sementara helium, neon, dan argon, ternyata lebih sukar lagi bereaksi dan belum berhasil dibuat suatu senyawa dari ketiga unsur itu.

Kereaktifan gas mulia bertambah besar sesuai dengan pertambahan jari-jari atomnya, yaitu dari atas ke bawah. Pertambahan jari-jari atom mengakibatkan daya tarik inti terhadap elektron kulit luar berkurang, sehingga elektronnya semakin mudah ditarik oleh atom lain. Walaupun senyawa gas mulia telah berhasil dibuat, namun tetap harus diakui bahwa unsur gas mulia lebih stabil dari semua golongan lainnya. Unsur gas mulia hanya dapat berikatan dengan unsur yang sangat elektronegatif, seperti fluorin dan oksigen.

2.      Halogen

Unsur-unsur golongan VIIA disebut halogen. Nama itu berasal dari bahasa Yunani yang berarti “pembentuk garam”. Dinamai demikian karena unsur-unsur tersebut dapat bereaksi dengan logam membentuk garam.

Unsur-unsur halogen mempunyai 7 elektron valensi pada subkulit ns² np⁵. Konfigurasi elektron yang demikian membuat unsur-unsur halogen bersifat sangat reaktif. Halogen cenderung menyerap satu elektron membentuk ion bermuatan negatif satu. Ada 2 sifat dari gas mulia, yaitu sebagai berikut :

·         Sifat-Sifat Fisis

Dari tabel tampak bahwa titik didih dan titik leleh naik seiring dengan bertambahnya nomor atom. Hal ini karena fakta menunjukkan bahwa molekul-molekul yang lebih besar mempunyai gaya tarik-menarik Van der Waals yang lebih besar daripada yang dimiliki molekul-molekul yang lebih kecil. Kecuali gas mulia, halogen mempunyai energi ionisasi dan elektro-negatifitas yang paling tinggi dari golongan unsur manapun. Dari unsur golongan VII A, fluorlah yang paling erat mengikat elektron-elektronnya, dan iod yang paling lemah. Kecenderungan ini bisa dikaitkan dengan ukuran atom halogen (Keenan, dkk, 1992: 228).

·         Sifat-Sifat Kimia

Ada suatu penurunan yang teratur dalam keaktifan kimia dari fluor sampai iod, sebagaimana ditunjukkan oleh kecenderungan dalam kekuatan mengoksidasinya. Molekul fluor yang beratom dua (diatom) F2 merupakan zat pengoksidasi yang lebih kuat daripada unsur lain yang manapun dalam keadaan normalnya.

Baik fluor maupun klor membantu reaksi pembakaran dengan cara yang sama seperti oksigen. Hidrogen dan logam-logam aktif terbakar dalam salah satu gas tersebut dengan membebaskan panas dan cahaya. Reaktivitas fluor yang lebih besar dibanding klor terungkap oleh fakta bahwa bahan-bahan yang biasa termasuk kayu dan beberapa plastik akan menyala dalam atmosfer fluor.

Keempat unsur halogen tersebut semuanya sangat merangsang sekali terhadap hidung dan tenggorokan. Brom, suatu cairan yang merah tua, pada suhu kamar mempunyai tekanan uap yang tinggi. Brom cair merupakan salah satu reagen kimia yang paling berbahaya karena efek uap tersebut terhadap mata dan saluran hidung. Klor dan fluor harus digunakan hanya dalam kamar asam dan dalam ruangan dengan pertukaran udara (ventilasi) yang baik. Beberapa hisapan klor pada 1.000 ppm bersama napas kita akan mematikan. Semua halogen harus disimpan jauh dari kontak dengan zat-zat yang dapat dioksidasi (Keenan, 1992: 229).

D.       LOGAM ALKALI DAN ALKALI TANAH

1.      Logam Alkali

Unsur logam alkali (IA) terdiri dari litium, natrium, kalium, rubidium, sesium, dan fransium. Unsur ini mempunyai energi ionisasi paling kecil karena mempunyai konfigurasi elektron ns¹. Oleh karena itu, unsur logam alkali mudah melepaskan elektron dan merupakan reduktor yang paling kuat. Unsur alkali merupakan logam lunak, berwarna putih mengkilap, konduktor yang baik, dan mempunyai titik leleh yang rendah, serta ditemukan dalam bentuk garamnya (Mc. Murry dan Fay, 2000: 215).

2.      Sifat-Sifat Logam Alkali

·         Sifat-Sifat Fisis

Dari tabel dapat dilihat bahwa sebagai logam, golongan alkali tanah mempunyai sifat yang tidak biasa, yaitu titik lelehnya yang relatif rendah, rapatannya yang relatif rendah, dan kelunakannya. Semua unsur logam alkali ini dapat dengan mudah diubah bentuknya dengan memencetnya di antara jempol dan jari telunjuk (dengan melindungi kulit baik-baik). Unsur-unsur pada golongan ini mempunyai energi ionisasi dan keelektronegatifan rata-rata yang paling rendah. Hal ini dikarenakan ukuran atom dan jarak yang relatif besar antara elektron terluar dengan inti (Keenan dkk, 1992: 152-153).

·         Sifat-Sifat Kimia

Reaksi-reaksi logam alkali sebagai berikut :

a.       Reaksi Logam Alkali dengan Halogen

Reaksi antara logam alkali dengan halogen berlangsung sangat cepat, membentuk halida logam.

Reaksi: 2M(s) + X2 ⎯--> 2MX(s)

dengan:           M = logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs)

X = halogen (F, Cl, Br, I)

Reaktifitas logam alkali semakin meningkat jika energi ionisasinya semakin berkurang, sehingga Cs > Rb > K> Na> Li (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).

b.      Reaksi Logam Alkali dengan Hidrogen dan Nitrogen

Logam alkali bereaksi dengan gas hidrogen membentuk senyawa putih berbentuk kristal yang disebut hidrida, MH. Reaksi terjadi dengan lambat pada suhu kamar dan membutuhkan pemanasan untuk melelehkan logam alkali (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).

Reaksi: 2M(s) + H2(g) ⎯--> 2MH(s)

Tidak semua logam alkali bereaksi dengan nitrogen, hanya litium yangmembentuk litium nitrit (Li3N) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).

Reaksi: 6Li(s) + N2(g) ⎯--> 2Li3N(s).

c.       Reaksi Logam Alkali dengan Oksigen

Reaksi antara logam alkali dengan oksigen berlangsung sangat cepat. Produk yang dihasilkan berbeda, tergantung pada kondisi reaksi dan berapa banyak oksigen yang ada, seperti oksida (bilangan oksidasi O = –2), peroksida (bilangan oksidasi O = –1), dan superoksida (bilangan oksidasi O = –½) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).

Reaksi: 4Li(s) + O2(g) ⎯--> 2Li2O(s) ——— Oksida, O = –2

 2Na(s) + O2(g) ⎯--> Na2O2(s) ——— Peroksida, O = –1

 K(s) + O2(g) ⎯--> KO2(s) ——— Superoksida, O = –½

d.      Reaksi Logam Alkali dengan Air

Logam alkali bereaksi dengan air membentuk gas hidrogen dan hidroksida logam alkali, MOH.

Reaksi: 2M(s) + 2H2O(l) ⎯--> 2M⁺(aq) + 2OH^–(aq)+ H2(g)

dengan M = Li, Na, K, Rb, Cs

Reaksi logam alkali dengan oksigen merupakan reaksi redoks, di mana logam (M) kehilangan elektron dan hidrogen dari air memperoleh elektron (Mc. Murry dan Fay, 2000: 219).

e.       Reaksi Logam Alkali dengan Amonia

Logam alkali bereaksi dengan amonia membentuk gas H2dan logamamida (MNH2). Reaksi ini sama dengan reaksi logam alkali dengan air(Mc. Murry dan Fay, 2000: 219).

Reaksi: 2M(s) + 2NH3(l) ⎯--> 2M⁺(s) + 2NH2^–(s) + H2(g)

dengan M = Li, Na, K, Rb, Cs

3.      Alkali Tanah

Unsur logam alkali tanah (IIA) ini terdiri dari Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra. Golongan ini mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan golongan IA. Perbedaannya adalah bahwa golongan IIA ini mempunyai konfigurasi elektron ns² dan merupakan reduktor yang kuat. Meskipun lebih keras dari golongan, tetapi golongan IIA ini tetap relatif lunak, perak mengkilat, dan mempunyai titik leleh dan kerapatan lebih tinggi (Mc. Murry dan Fay, 2000: 220).

·         Sifat-Sifat Fisis

Unsur-unsur logam alkali tanah agak lebih keras, kekerasannya berkisar dari barium yang kira-kira sama keras dengan timbal, sampai berilium yang cukup keras untuk menggores kebanyakan logam lainnya. Golongan ini mempunyai struktur elektron yang sederhana, unsur-unsur logam alkali tanah mempunyai 2 elektron yang relatif mudah dilepaskan. Selain energi ionisasi yang relatif rendah, keelektronegatifan rata-rata golongan ini juga rendah dikarenakan ukuran atomnya dan jarak yang relatif besar antara elektron terluar dengan inti (Keenan, dkk, 1992: 152-153).

·         Sifat-Sifat Kimia

Logam alkali tanah mengalami reaksi redoks yang sama dengan logam alkali, hanya saja mereka melepaskan 2 elektron sehingga membentuk ion 2+. Logam alkali tanah cenderung kurang reaktif dibandingkan dengan logam alkali karena energi ionisasinya lebih besar daripada logam alkali tanah, sehingga tren kereaktifannya: Ba > Sr > Ca > Mg > Be (Mc. Murry dan Fay, 2000: 222).

Reaksi-reaksi logam alkali tanah sebagai berikut :

a.       Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan Halogen

Logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halida (MX2)

Reaksi: M + X2 ⎯⎯→ MX2,

dengan:     M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba

X = F, Cl, Br, I

b.      Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan Oksigen

Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida (MO).

Reaksi: 2M + O2 ⎯⎯→ 2MO,

dengan M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba

Berilium dan magnesium tidak begitu reaktif jika direaksikan dengan oksigen pada suhu kamar, tetapi keduanya mengeluarkan cahaya putih cerah jika dibakar dengan nyala api. Sedangkan kalsium, stronsium, dan barium cukup reaktif sehingga perlu disimpan di bawah minyak agar tidak kontak dengan udara. Seperti logam berat alkali, stronsium dan barium membentuk peroksida (MO2) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 222).

c.       Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan Air

Logam alkali tanah bereaksi dengan air membentuk logam hidroksida [M(OH)2].

Reaksi: M(s)+ 2H2O(l) ⎯⎯→ M2+(aq) + 2OH^–(aq) + H2(g)

dengan M = Mg, Ca, Sr, atau Ba

Kecuali berilium, semua logam alkali tanah bereaksi dengan air membentuk logam hidroksida M(OH)2. Magnesium bereaksi hanya jika suhu di atas 100 °C, sedangkan untuk kalsium dan stronsium, reaksi berjalan lambat dan pada suhu kamar. Hanya barium yang bereaksi dahsyat (Mc. Murry dan Fay, 2000: 223).

E.       SIFAT UNSUR – UNSUR PERIODE KETIGA

F.        UNSUR – UNSUR PERIODE KETIGA DI ALAM

1.      Unsur Logam

a.      Natrium

Natrium merupakan unsur alkali dengan daya reduksi paling rendah, dengan sumber utamanya adalah halit (umumnya dalam bentuk NaCl). Pembuatan natrium dapat dilakukan dengan proses Downs, yaitu elektrolisis lelehan NaCl. Air asin yang mengandung NaCl diuapkan sampai kering kemudian padatan yang terbentuk dihancurkan untuk kemudian dilelehkan. Sedangkan untuk me-ngurangi biaya pemanasan, NaCl (titik lebur 801 °C) dicampur dengan 1½ bagian CaCl2 untuk menurunkan suhu lebur hingga 580 °C (Martin S. Silberberg, 2000: 971).

Na dulunya banyak digunakan untuk pembuatan TEL (Tetra Ethyl Lead), yaitu untuk menaikkan bilangan oktan bahan bakar, tetapi sekarang tidak lagi karena mengandung racun yang berbahaya bagi lingkungan. Na juga digunakan untuk pengisi lampu penerangan di jalan maupun di kendaraan. Hal ini dikarenakan emisi warna kuningnya yang mampu menembus kabut dan dapat digunakan juga sebagai cairan pendingin pada reaktor atom (Sri Lestari, 2004: 23).

b.      Magnesium

Magnesium adalah unsur yang sangat melimpah di permukaan bumi, tetapi tidak mudah membuatnya dalam bentuk unsur. Sumber ko-mersial utama magnesium adalah air laut (0,13% kadar Mg), dan dapat ditemukan pada dolomit (CaMg(CO3)2) dan karnalit (KCl.MgCl2.6H2O)(Oxtoby, Gillis, Nachtrieb; Erlangga, 2003: 214).

Kegunaan magnesium, antara lain :

-          Pencegah korosi pipa besi di tanah dan dinding kapal laut.

-          Mg(OH)2, dapat digunakan sebagai obat maag karena dapat menetralkan kelebihan asam lambung (HCl) dan juga sebagai bahan pasta gigi.

-          MgSO4, dikenal dengan nama garam inggris, dapat digunakan sebagai obat pencahar (laktasif usus).

-          Campuran logam magnesium (10%) dan aluminium (90%) atau yang sering disebut magnalium dapat digunakan sebagai bahan konstruksi pesawat terbang karena perpaduan ini kuat dan ringan, rudal, dan bak truk.

-          Magnesium dipakai untuk membuat kembang api dan lampu penerangan pada fotografi (blitz).

-          MgO, dapat digunakan sebagai bata tahan panas/api untuk melapisi tanur dan tempat pembakaran semen.

-          Campuran 0,5% Mg, 95% Al, 4% Cu, dan 0,5% Mn atau yang dikenal dengan nama duralumindigunakan untuk konstruksi mobil.

c.      Aluminium

Aluminium ialah unsur melimpah ketiga terbanyak dalam kerak bumi (sesudah oksigen dan silikon), mencapai 8,2% dari massa total. Bijih yang paling penting untuk produksi alu-minium adalah bauksit, yaitu aluminium oksida terhidrasi yang mengandung 50 – 60% Al2O3, 1 – 20% Fe2O3, 1 – 10% silika, sedikit logam transisi, dan sisanya air. Sumber bauksit di Indo-nesia di Bukit Asam (Oxtoby, Gillis, Nachtrieb,2003: 212).

Aluminium diperoleh dengan menggunakan proses Hall-Heroult, sesuai dengan nama penemunya Charles M. Hall(AS) dan Paul Heroult (Perancis) pada tahun 1886.

2.      Unsur Semi-logam

Silikon

Silikon merupakan unsur kedua terbanyak yang terdapat di muka bumi, yaitu sekitar 28%. Meskipun berlimpah akan tetapi silikon tidak ditemukan dalam bentuk alaminya, melainkan terdapat dalam mineral silikat dan sebagai silika (SiO2) (Sri Lestari, 2004: 48). Kuarsa merupakan salah satu bentuk kristal SiO2 murni, sedangkan pasir, agata (akik), oniks, opal, ametis, dan flint merupakan SiO2 dengan suatu bahan pengotor dalam jumlah runut.

Silikon dapat diperoleh dengan cara mencampurkan silika dan kokas (sebagai reduktor) dan memanaskannya di dalam tanur listrik pada suhu sekitar 3000°C.

Reaksi: SiO2(l)+ C(s) ⎯--> Si(l)+ 2CO(g)

Silikon umumnya digunakan untuk membuat transistor, chips computer, dan sel surya. Sedangkan berbagai senyawa silikon digunakan di banyak industri. Silika dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin,mdan semen. Silikon yang bereaksi dengan karbon membentuk karbida (SiC) yang bersifat inert, sangat keras dan tidak dapat melebur, banyak digunakan dalam peralatan pemotong dan pengampelas. Silika gel bersifat higroskopis sehingga banyak digunakan untuk pengering dalam berbagai macam produk.

3.      Unsur Non-logam

a.      Fosforus

Sumber utama dari fosfor adalah batuan fosfat yang dikenal dengan nama apatit, Ca9(PO4)6.CaF6.

Ada beberapa jenis fosfor, yaitu :

-          Fosfor putih, dengan tetrahedral sebagai bentuk molekulnya, lunak, sangat reaktif, dan beracun. Fosfor jenis ini sering disebut sebagai fosfor kuning karena kadang-kadang berwarna kekuningan.

-          Fosfor merah, bentuk molekulnya belum dapat dipastikan, kurang reaktif, dan tidak beracun.

-          Fosfor hitam (mirip grafit), diperoleh dengan memanaskan fosfor putih di bawah tekanan pada suhu 550 °C.

b.      Belerang

Belerang terdapat di muka bumi dalam bentuk bebas maupun senyawa. Belerang padat mempunyai dua bentuk alotropi, yaitu belerang rombik dan belerang monoklinik. Belerang yang biasa kita lihat adalah belerang rombik, dengan warna kuning, belerang ini stabil di bawah suhu 95,5 °C. Bila lebih dari suhu 95,5 °C, belerang rombik akan berubah menjadi belerang monoklinik yang akan mencair pada suhu 113 °C. Biasanya belerang dijumpai dalam bentuk mineral sulfida dan sulfat, hidrogen sulfida, maupun senyawa belerang organik.

Belerang dapat diperoleh dengan cara ekstraksi melalui proses Frasch. Belerang yang ada di bawah tanah dicairkan dengan mengalirkan air super panas (campuran antara air dan uap air dengan tekanan sekitar 16 atm dan suhu sekitar 160 °C) melalui pipa bagian luar dari suatu susunan tiga pipa konsentrik. Belerang cair kemudian dipaksa keluar dengan memompakan udara panas (dengan tekanan sekitar 20 – 25 atm). Setelah itu belerang dibiarkan membeku. Belerang yang diperoleh dengan cara ini mempunyai kemurnian sampai 99,6%, hal ini disebabkan karena belerang tidak larut dalam air.

Kegunaan belerang yang utama adalah untuk membuat asam sulfat, vulkanisasi karet, dan membasmi penyakit tanaman. Belerang juga digunakan untuk membuat CS2 dan senyawa belerang lainnya.

G.      UNSUR – UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalah unsur-unsur golongan B, dimulai dari IB – VIIB dan VIII. Sesuai dengan pengisian elektron pada subkulitnya, unsur ini termasuk unsur blok d, yaitu unsur-unsur dengan elektron valensi yang terletak pada subkulit d dalam konfigurasi elektronnya.

Pada bagian ini unsur-unsur transisi yang akan dibahas adalah unsur transisi pada periode 4, yang terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), krom (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn).

1.      Sifat Logam

Semua unsur transisi adalah logam, yang bersifat lunak, mengkilap, dan penghantar listrik dan panas yang baik. Perak merupakan unsur transisi yang mempunyai konduktivitas listrik paling tinggi pada suhu kamar dan tembaga di tempat kedua. Dibandingkan dengan golongan IA dan IIA, unsur logam transisi lebih keras, punya titik leleh, titik didih, dan kerapatan lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena unsur transisi berbagi elektron pada kulit d dan s, sehingga ikatannya semakin kuat (Mc. Murry dan Fay, 2000: 867).

2.      Bilangan Oksidasi

Tidak seperti golongan IA dan IIA yang hanya mempunyai bilangan oksidasi +1 dan +2, unsur-unsur logam transisi mempunyai beberapa bilangan oksidasi. Seperti vanadium yang punya bilangan oksidasi +2, +3, dan +4 (Keenan, dkk, 1992: 167).

3.      Sifat Kemagnetan

Setiap atom dan molekul mempunyai sifat magnetik, yaitu para-magnetik, di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medan magnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya dandiamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medan magnet karena seluruh elektron pada orbitnya berpasangan. Sedangkan pada umumnya unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik karena mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital d-nya. Sifat paramagnetik ini akan semakin kuat jika jumlah elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya semakin banyak. Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn bersifat paramagnetik, sedangkan Cu dan Zn bersifat diamagnetik. Untuk Fe, Co, dan Ni bersifat feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetik hanya saja dalam keadaan padat (Brady, 1990: 698).

4.      Ion Berwarna

Tingkat energi elektron pada unsur-unsur transisi yang hampir sama menyebabkan timbulnya warna pada ion-ion logam transisi. Hal ini terjadi karena elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak. Pada golongan transisi, subkulit 3d yang belum terisi penuh menyebabkan elektron pada subkulit itu menyerap energi cahaya, sehingga elektronnya tereksitasi dan memancarkan energi cahaya dengan warna yang sesuai dengan warna cahaya yang dapat dipantulkan pada saat kembali ke keadaan dasar.

Misalnya Ti²⁺ berwarna ungu, Ti⁴⁺ tidak berwarna, Co²⁺ berwarna merah muda, Co³⁺ berwarna biru, dan lain sebagainya.

Beberapa kegunaan unsur-unsur transisi :

-          Skandium, digunakan pada lampu intensitas tinggi.

-          Titanium, digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia (pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik).

-          Vanadium, digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat.

-          Kromium, digunakan sebagai plating logam-logam lainnya.

-          Mangan, digunakan pada produksi baja dan umumnya alloy mangan-besi.

-          Besi, digunakan pada perangkat elektronik.

-          Kobalt, digunakan untuk membuat aliansi logam.

-          Nikel, digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat, membuat monel.

-          Tembaga, digunakan pada alat-alat elektronik dan perhiasan.

-          Seng, digunakan sebagai bahan cat putih, antioksidan pada pembuatan ban mobil, dan bahan untuk melapisi tabung gambar televisi.

H.      ION KOMPLEKS

Semua unsur transisi dapat membentuk ion kompleks, yaitu suatu struktur dimana kation logam dikelilingi oleh dua atau lebih anion atau molekul netral yang disebut ligan. Antara ion pusat dengan ligan terjadi ikatan kovalen koordinasi, dimana ligan berfungsi sebagai basa Lewis (penyedia pasangan elektron).

Contoh:    [Cu(H2O)4]²⁺

[Fe(CN)6]^4–

[Cr(NH3)4Cl2]⁺

Senyawa unsur transisi umumnya berwarna. Hal ini disebabkan perpindahan elektron yang terjadi pada pengisian subkulit d dengan pengabsorbsi sinar tampak. Senyawa Sc dan Zn tidak berwarna.

I.         UNSUR RADIOAKTIF

Radioaktif adalah zat yang mengandung inti yang tidak stabil. Pada tahun 1903,Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif disebut sinar alfa, sedangkan yang bermuatan negatif disebutsinar beta. Kemudian ditemukan sinar ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gama, penemunya Paul U. Vilard.

1.      Sinar Radioaktif

 Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat :

-          Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.

-          Dapat mengionkan gas yang disinari.

-          Dapat menghitamkan pelat film.

-          Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).

-          Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β, dan γ.

a.      Sinar Alfa (α )

Sinar alfa merupakan inti helium (He) dan diberi lambang  atau .

Sinar α memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

-          bermuatan positif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif;

-          daya tembusnya kecil (α < β < γ);

-          daya ionisasi besar (α > β > γ).

b.      Sinar Beta (β)

Sinar beta merupakan pancaran elektron dengan kecepatan tinggi dan diberi lambang  atau  . Sinar beta memiliki sifat-sifat:

-          bermuatan negatif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub positif;

-          daya tembusnya lebih besar dari α;

-          daya ionisasinya lebih kecil dari α.

-           

c.      Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek dan diberi lambang . Sinar γ memiliki sifat-sifat:

-          tidak bermuatan listrik, sehingga tidak dipengaruhi medan listrik;

-          daya tembusnya lebih besar dari α dan β;

-          daya ionisasi lebih kecil dari α dan β.

Selain sinar α, β dan γ unsur radioaktif juga memancarkan partikel yang lain, misalnya positron (elektron positif) , neutron , proton , detron  dan triton .

2.      Stabilitas Inti

Dalam inti atom terdapat proton dan neutron yang disebut nukleon (partikel penyusun inti). Suatu inti atom (nuklida) ditandai jumlah proton dan jumlah neutron. Secara umum nuklida dilambangkan dengan:

Kestabilan inti ditentukan oleh imbangan banyaknya proton dan neu-tron, karena neutron dalam inti berfungsi menjaga tolak-menolak antarproton. Untuk unsur yang kecil, jumlah neutron sama atau sedikit lebih banyak dari pada proton. Untuk unsur yang berat jumlah neutron lebih banyak daripada proton. Nuklida yang stabil dengan nomor atomterbesar 83 yaitu , sedangkan nuklida dengan Z > 83 tidak stabil.

Stabilitas inti dapat digambarkan sebagai pita kestabilan (stability belt) sebagai berikut:

Sampai dengan nomor atom 80 inti-inti stabil semakin besar angka banding neutron dengan proton. Inti  adalah inti stabil terberat yang angkabanding neutron-protonnya adalah 1.Inti yang tidak stabil (bersifat radioaktif) memiliki perbandingan n/p di luar pita kestabilan, yaitu:

-          di atas pita kestabilan

-          di bawah pita kestabilan

-          di seberang pita kestabilan

3.      Penggunaan Radioaktif

a.      Sebagai Peranut

1). Bidang Kedokteran

Digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit, antara lain(Martin S. Silberberg, 2000: 1066):

-          ²⁴Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.

-          ⁵⁹Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah.

-          ¹¹C, mengetahui metabolisme secara umum.

-          ¹³¹I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.

-          ³²P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor.

2). Bidang Industri

     Digunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti pada:

-          Industri makanan, sinar gama untuk mengawetkan makanan, membunuh mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buah-buahan.

-          Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besi cor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawat terbang, dan lain-lain.

-          Industri kertas, mengukur ketebalan kertas.

-          Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama mesin bekerja.

3). Bidang Hidrologi

- ²⁴Na dan ¹³¹I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.

- Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.

- ¹⁴C dan ¹³C, menentukan umur dan asal air tanah.

4). Bidang Kimia dan Biologi

     Digunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti :

-          Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat ditentukan asal molekul air yang terbentuk.

-          Analisis pengaktifan neutron.

-          Sumber radiasi dan sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.

-          Pembuatan unsur-unsur baru.

Dalam bidang biologi di gunakan untuk :

-          Mengubah sifat gen dengan cara memberikan sinar radiasi pada gen-gen tertentu.

-          Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis menggunakan radioisotop C–14.

-          Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.

-          Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh dengan menggunakan radioisotop ³⁸F.

5). Bidang Pertanian dan Peternakan

     Dalam bidang pertanian digunakan untuk :

-          ³⁷P dan ¹⁴C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat.

-          32P, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.

-          Mutasi gen atau pemuliaan tanaman.

-          ¹⁴C dan ¹⁸O, mengetahui metabolisme dan proses fotosintesis.

Dalam bidang peternakan digunakan untuk :

-          Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.

-          Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitas pada pakan ternak.

-          ³²P dan ³⁵S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar.

-          ¹⁴C dan ³H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam lemak mudah menguap di dalam usus besar.

b.      Sebagai Sumber Radiasi

1). Bidang Kedokteran

     Digunakan untuk sterilisasi radiasi, terapi tumor dan kanker.

2). Bidang Industri

     Digunakan untuk :

-          Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan lebih awet.

-          Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.

-          Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas, film, dan lempeng logam.

-          ⁶⁰Co untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamakdengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa.

Dampak negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain :

-          Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat radioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkan kekebalan tubuh.

-          Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.

-          Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.

-          Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokal

-          dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.