Halaman
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa105Manfaat serta DampakUnsur dan SenyawaOksigen merupakan unsur penting bagi kehidupan. Dan sudah sepan-tasnyalah kita bersyukur karena kita yang sehat dapat memperolehnya secara gratis dari udara. Teman-teman kita yang sedang terbaring di rumah sakit bernapas dengan bantuan tabung oksigen. Tentu oksigen yang mereka hirup tak lagi gratis. Tapi untuk bertahan hidup mau tak mau mereka harus menghirup oksigen, kan? Nah, itulah sedikit gambaran tentang besarnya manfaat oksigen bagi kehidupan. Akan tetapi, di sisi lain oksigen dapat menyebabkan korosi pada permukaan suatu logam sehingga mengakibat-kan rusaknya logam tersebut. Jadi, selain manfaat oksigen juga mempunyai dampak negatif. Bagaimana manfaat dan dampak negatif unsur-unsur yang lain? Temukan jawabannya pada uraian berikut.Bab IV
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa113B. Dampak Unsur dan SenyawaMeskipun unsur dan senyawa di alam mempunyai kegunaan yang cukup luas, mereka juga memiliki dampak negatif dalam penggunaannya. Apa yang menyebabkan munculnya dampak negatif tersebut? Dampak yang timbul dapat terjadi karena sifat unsur tersebut yang berbahaya, interaksi dengan unsur lain, atau terdapat dalam jumlah yang berlebihan di lingkungan. Akan tetapi, tidak semua dampak unsur dan senyawa tersebut kita bahas dalam bab ini karena masih ada unsur-unsur dan senyawa yang belum teridentifikasi bahayanya. Berikut diuraikan dampak beberapa unsur dan senyawa dalam kehidupan.1. Unsur dan Senyawa HalogenDampak negatif penggunaan halogen terhadap lingkungan antara lain berasal dari penggunaan freon dalam berbagai alat pendingin. Freon yang terlepas ke udara dapat mengikis lapisan atmosfer dengan membentuk lubang sehingga radiasi sinar matahari akan langsung sampai ke bumi tanpa adanya perantara atau filter. Hal ini bisa memicu terjadinya kanker pada kulit yang terkena sinar matahari. Oleh karena itu, penggunaan freon perlu dibatasi, dan untuk mengatasi hal tersebut harus dikembangkan alat pendingin non-freon.Limbah klorin yang terlalu banyak dapat mengganggu keseimbangan alam. Dengan banyaknya gas klorin, mikroorganisme pengurai akan musnah, sehingga tidak terjadi penguraian bahan-bahan organik.2. Unsur dan Senyawa AlkaliDampak negatif unsur dan senyawa alkali adalah sebagai berikut.a. Unsur logam alkali bersifat reaktif dan eksplosif. Sifat eksplosifnya cukup berbahaya karena dapat menimbulkan ledakan yang dahsyat terutama apabila bereaksi dengan air.b. Senyawa TEL (tetra etil lead), paduan dari natrium dan timbal dalam etilklorida yang dipergunakan sebagai bahan anti ketukan pada bensin dapat mencemari udara. c. Kandungan alkali yang berlebih pada sabun mandi menyebabkan kulit menjadi kering.3. Unsur dan Senyawa Alkali TanahDampak negatif unsur dan senyawa alkali tanah antara lain:a. Sifat berilium dan barium yang beracun bagi manusia, pada konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan hipertensi dan gangguan ginjal pada manusia.b. Ion Ca2+dan Mg2+ dalam air menimbulkan kesadahan sehingga dapat menghambat proses pencucian karena sabun menjadi tidak berbusa. Apabila air sadah ini dikonsumsi, komposisi kalsium dalam tubuh menjadi berlebih dan terbentuk batu ginjal. Selain itu, pada berbagai industri senyawa tersebut dapat menimbulkan kerak pada bejana, sehingga ketel pemanasan menjadi terlalu panas dan bisa meledak. Gambar 4.17 Ion Ca2+ dan Mg2+ menyebabkan terjadinya kerak pada dasar panci.
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa115Gambar 4.19 Oksigen menyebabkan korosi pada permukaan logam.7. Unsur dan Senyawa NitrogenUnsur dan senyawa nitrogen mempunyai dampak sebagai berikut.a. Unsur nitrogen mudah terbakar.b. Unsur nitrogen dapat menyebabkan terjadinya hujan asam. c. Nitrogen pada senyawa NO2 dan menyebabkan keracunan melalui pernapasan.d. Campuran NO dan NO2 membentuk NOx, dan jika bereaksi dengan partikel-partikel lain di udara dapat menimbukan smog(asbut). Smog merupakan campuran asap dan kabut yang dapat menyebabkan gangguan pernapasan dan iritasi pada mata.8. Unsur dan Senyawa OksigenDampak negatif unsur dan senyawa oksigen antara lain:a. Unsur oksigen berdampak pada timbulnya korosi pada permu-kaan logam, sehingga logam menjadi keropos.b. Gas oksigen dapat menyebabkan terjadinya kebakaran. c. Oksigen yang berlebihan dapat menyebabkan rusaknya bahan makanan.d. Oksigen difluorida mudah meledak dalam udara atau air.e. Dalam bentuk ozon (O3) dapat bersifat racun apabila berada di lapisan atmosfer paling bawah (dekat dengan permukaan bumi).DiskusiPada bab 3, kalian telah mendiskusikan tentang kelimpahan suatu unsur yang terdapat di daerah kalian serta mengidentifikasi produk-produk olahannya. Sekarang, diskusikan dengan teman sebangku kalian, apa manfaat dan dampak dari keberadaan unsur tersebut di daerah kalian. Buatlah dalam bentuk tabel (kerjakan secara individu), kemudian presentasikan hasilnya dan diskusikan di kelas secara bersama-sama. Uji Kompetensi1. Mengapa senyawa CO2 berdampak negatif pada lapisan ozon?2. Unsur apakah yang berperan pada terjadinya hujan asam? Sebutkan senyawanya.3. Sebutkan dampak negatif Cu bagi tubuh manusia.4. Sebutkan manfaat unsur alkali dalam kehidupan sehari-hari.5. Bagaimanakah proses terben-tuknya asbut di udara?
Kimia Kelas XII116C. Pemurnian Unsur dan Pembuatan SenyawaUnsur-unsur yang ada di alam ini tidak semuanya ditemukan dalam keadaan bebas, tetapi ada yang ditemukan bersenyawa dengan unsur yang lain. Dengan demikian, perlu dilakukan pemisahan untuk memperoleh unsur dalam keadaan murni atau untuk membuat senyawa baru. Tahukah kalian langkah-langkah apa saja yang harus ditempuh? Usaha untuk memperoleh unsur dan senyawa dalam skala kecil dilakukan di laboratorium. Selanjutnya, untuk mendapatkan hasil dalam skala besar, dirancanglah proses dalam skala industri. Pemurnian unsur dan pembuatan senyawa di industri tentulah mengalami sedikit penyesuaian terkait dengan efisiensi. Tidak semua langkah pemurnian unsur dan pembuatan senyawa di laboratorium dapat secara tepat diterapkan di industri. Berikut beberapa proses pemurnian unsur dan pembuatan senyawa di laboratorium dan industri.1. Unsur dan Senyawa Gas MuliaUnsur gas mulia didapat dengan destilasi bertingkat udara cair. Tetapi, hal ini tidak berlaku bagi radon yang merupakan unsur radioaktif. Senyawaan gas mulia pertama kali dibuat oleh N. Bartlet. Ia menemukan bahwa dengan oksigen gas PTF6 yang sangat reaktif membentuk suatu padatan kristal [O2+][PtF6]-. Karena entalpi pengionan Xe sama dengan O2, dan dengan mengacu pada reaksi yang analog, maka pada tahun 1962 Bartlet melaporkan bahwa padatan kristal merah yang dibuatnya diyakini sebagai Xe+PtF6-. Diantara unsur-unsur halogen, hanya Xe dan Kr yang telah berhasil disintesis. Perhatikan Tabel 4.1.Tabel 4.1 Beberapa Senyawa Gas Mulia yang Berhasil DisintesisUnsurSenyawaXenonFluoridaXeF2, XeF4, dan XeF6OksidaXeOF4, XeO2F2, XeO2F4, XeO3F2, XeO3, dan XeO4.Garam ksenatNaHXeO4Garam perksenatNa4XeO6KriptonFluoridaKrF2Cotton & Wilikinson, 1989, hlm. 393 (dengan pengembangan)2. Unsur dan Senyawa Halogen `Fluor. Unsur fluor didapat dengan elektrolisis KF dalam HF cair sehingga menghasilkan H2 pada katoda dan fluor pada anoda. Reaksinya adalah:
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa117 KF(aq) K+(aq) + F-(aq)Katoda : H2O + e H2(g) + OH-(aq)Anoda : 2 F-(aq) F2(g) + e Klor. Klor diperoleh antara lain dengan elektrolisis NaCl, reaksi kapur klor dengan asam sulfat, dan dengan mengoksidasi suatu klorida dengan oksidator kuat seperti KMnO4 atau MnO2 dalam suasana asam. Reaksi pembuatan klor dengan reaksi kapur klor dan asam sulfat adalah:CaOCl2(s) + H2SO4(aq) CaSO4(aq) + H2O(l) + Cl2(g)kapur klorSenyawa klor oksida, yakni ClO2 yang digunakan sebagai pemutih bubur kayu, dibuat melalui reaksi:2 NaClO3(aq) + SO2(g) + H2SO4(aq) 2 ClO2(aq) + 2 NaHSO4(aq) Brom. Brom diperoleh dari oksidasi senyawa bromida dalam air laut dengan klorin melalui reaksi:2 Br-(aq) + Cl2(g) B2(g) + 2 Cl-(aq) Iod. Iod merupakan hasil reduksi natrium iodidat dalam senyawa Chili dengan natrium bisulfit (NaHSO3), dengan reaksi:2 NaIO3(aq) + 5 NaHSO3(aq) I2(g) + 3 NaHSO4(aq) + 2 Na2SO4(aq)+ H2O(l)Natrium bisulfit berasal dari belerang dioksida, berbentuk serbuk kristal berwarna putih, dan mudah larut dalam air. Natrium bisulfit banyak digunakan sebagai reduktor, antiseptik, dan pemutih.Mulyono, 2006, hlm.287Gambar 4.20 Elektrolisis KF dalam HF cair menghasilkan fluor (F2) pada anoda.
Kimia Kelas XII1183. Unsur dan Senyawa Alkali Natrium. Natrium diperoleh dengan elektrolisis lelehan NaCl yang dicampurkan dengan kalsium klorida untuk menurunkan titik cair dari 800 oC menjadi 500 oC. Proses ini dikenal dengan proses Down. Reaksi yang terjadi adalah: NaCl(l) Na+(l) + Cl-(l)Katoda : Na+(l)+ e Na(l)Anoda : 2 Cl-(l) Cl2(g) + e Litium. Litium diperoleh dengan elektrolisis cairan LiCl melalui reaksi: LiCl(l) Li+(l) + Cl-(l)Katoda : Li+(l) + e Li(l)Anoda : 2Cl-(l) Cl2(g) + e Kalium. Kalium diperoleh dengan reduksi lelehan garam klorida dengan reaksi:KCl(l) + Na(l) NaCl(l) + K(g)4. Unsur dan Senyawa Alkali Tanah Berilium. Unsur berilium diperoleh dari garam fluorida yang direaksikan dengan magnesium sebagai pereduksi dengan reaksi:BeF2(aq) + Mg(s) Be(s) + MgF2(aq)Adapun unsur Mg, Ca, Sr, dan Ba dibuat dengan elektrolisis lelehan garam kloridanya.Gambar 4.21 Sel Down untuk membuat natrium
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa119 CaCl2(l) Ca2+(l) + 2 Cl-(l)Katoda : Ca2+(l) +2 e Ca(s)Anoda : 2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e5. Unsur dan Senyawa Transisi Periode Ketiga Magnesium. Magnesium dibuat dengan beberapa cara. Pertama-tama dolomit dikalsinasi menjadi campuran CaO/MgO, kemudian kalsium dihilangkan dengan penukar ion menggunakan air laut.Ca(OH)2 . Mg(OH)2(s) + Mg2+(aq) 2 Mg(OH)2(s)+ Ca2+(aq)Cara yang lain adalah dengan elektrolisis leburan garam halidanya, reduksi MgO atau dolomit yang dikalsinasi, dan yang terakhir dipanaskan dengan ferosilikon, dengan reaksi:CaO. MgO + FeSi Mg + silikat Ca dan Fekemudian Mg didestilasi. MgO dapat dipanaskan dengan batu bara pada suhu 2000 oC. Aluminium. Aluminium didapat dengan pengolahan sumber aluminium yaitu bijih bauksit, Al2O3.nH2O, melalui dua tahap. Tahap pertama adalah pemisahan Al2O3 dari bauksit dan tahap kedua adalah reduksi alumina. Proses pemisahan ini didasarkan pada sifat amfoter dari oksida aluminium, dan dilakukan dengan melarutkan bijih bauksit ke dalam larutan NaOH hingga Al2O3 larut. Al2O3(s) + 2 OH-(aq) + 3 H2O(l) 2 Al(OH)4-(aq)Untuk menghilangkan pengotor yang masih ada dalam larutan Al(OH)4-maka dilakukan pengendapan dengan mengalirkan gas CO2.2 Al(OH)4-(aq) + CO2(g) 2 Al(OH)3(s) + CO32-(aq) + H2O(l)Proses selanjutnya adalah penyaringan endapan Al(OH)3, kemudian endapanyang dihasilkan dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh alumina murni.2 Al(OH)3(s) Al2O3(s) + 3 H2O(g)Tahap kedua adalah reduksi Al2O3 untuk memperoleh logam aluminium melalui proses elektrolisis. Proses ini pertama kali dilakukan oleh Charles Martin Hall, peneliti muda dari Amerika Serikat, dan secara terpisah juga dilakukan oleh Paul Heroult di Perancis, sehingga proses ini dikenal dengan proses Hall-Heroult. Al2O3 mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, yaitu lebih dari 2000 oC sehingga reduksi lelehan Al2O3 murni sangatlah tidak ekonomis. Oleh karena itu, Hall menambahkan kryolit (Na3AlF6) pada Al2O3 untuk menurunkan titik leleh dari 2000 oC menjadi 1000 oC. Sebagai katoda dalam proses elektrolisis ini adalah grafit yang dilapiskan pada bejana tempat Al2O3 dilelehkan dan sebagai anoda adalah batang grafit yang dicelupkan ke dalam campuran. Pada katoda akan terbentuk aluminium dan pada anoda terbentuk gas oksigen serta karbondioksida.Charles Martin Hall (1863-1914), ahli metalurgi asal Amerika, berhasil menemukan proses produksi aluminium secara modern. Ia mendapat penghargaan Medali Perkin dalam bidang kimia terapan. Paul Louis Toussaint Heroult (1863-1914), ahli metalurgi asal Prancis, juga menemukan metode modern untuk memroduksi aluminium. Pada tahun 1886 ia mengenalkan proses elektrolisis produksi aluminium dari bauksit. Microsoft Encarta Premium 2006
Kimia Kelas XII120 Al2O3 2 Al3+(l) + 3 O2-(l)Katoda : Al3+ + 3e Al(l)Anoda : 2 O2-(l) O2 (g) + 4e : C(s)+2 O2-(l) CO2(g)+ 4e Silikon. Silikon didapat dari silika yang direduksi dengan kokas pada tanur listrik bersuhu 3000 °C dengan reaksi:SiO2(l) + C(s) Si(l) + 2 CO(g) Fosfor. Fosfor dalam sumber utama batuan fosfat dipisahkan untuk mendapatkan senyawa Ca3(PO4)2 dengan reaksi:2 Ca3(PO4)2(s) + SiO2(s) + 10 C(s) 6 CaSiO3(s) + 10 CO(g) + P4(g) Belerang. Belerang terdapat di alam secara luas sebagai unsur, sebagai H2S, dan sebagai SO2. Belerang murni terdapat di dalam tanah, sedangkan bentuk persenyawaannya, belerang terdapat pada kawah gunung berapi. Dalam persenyawaan merupakan hasil reaksi antara belerang yang dihasilkan perut bumi dengan logam-logam. Deposit belerang yang ada di gunung berapi ditambang menurut cara Frasch. Cara ini ditemukan oleh insinyur asal Amerika yang bernama Herman Frasch. Deposit belerang yang berada di bawah gunung berapi dicairkan dengan mengalirkan air superheated, yaitu air yang panasnya melewati titik didih. Selanjutnya, belerang yang telah mencair dipompa keluar dan dibiarkan membeku. Selain cara Frasch, belerang dapat diperoleh dengan mereaksikan gas SO2 dengan H2S yang terdapat dalam gas vulkanik dengan reaksi:8 SO2(g) + 16 H2S(g) 16 H2O(l) + 3 S8(s)Dalam skala besar, belerang dapat diperoleh dari desulfurisasi hidrokarbon, seperti minyak bumi. Selain mengurangi pencemaran akibat pembakaran belerang dalam bahan bakar minyak, belerang yang didapat bisa digunakan untuk membuat senyawa lain, misalnya asam sulfat.Gambar 4.22 Sel Hall-Heroult untuk pembuatan aluminium.
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa121 Asam Sulfat. Asam sulfat paling banyak diproduksi karena memiliki penggunaan yang luas, antara lain dipergunakan untuk membuat H3PO4dari kalsium fosfat, (NH4)2SO4 dari amonia, dan C2H5OC2H5 dari etanol. Asam sulfat dapat dibuat melalui dua cara, yaitu proses kamar timbal dan proses kontak. Bagaimanakah prosesnya? Simaklah penjelasan berikut.a. Proses Kamar TimbalPada proses ini digunakan campuran gas NO dan NO2 untuk mengkatalisis SO2. Campuran gas SO2 dan udara dialirkan ke suatu bejana berlapis timbal, dan reaksi yang terjadi adalah: SO2(g)+ NO2(g) SO3(g)+ NO(g) 2 NO(g)+ O2(g) 2 NO2(g) NO2 yang dihasilkan kembali mengoksidasi SO2. Gas NO yang terbentuk dioksidasi menjadi NO2, lalu NO2 akan mengoksidasi SO2 lagi, dan begitu seterusnya. SO3 yang dihasilkan lalu ditampung dalam reaktor asam sulfat dan direaksikan dengan air. Reaksi pembuatan asam sulfat secara keseluruhan adalah: SO2(g) + ½ O2(g) +H2O(l) H2SO4(l)E ̊ = –54.500 kalPembuatan asam sulfat dengan proses ini hanya menghasilkan asam sulfat dengan kadar rendah, padahal dalam industri dibutuhkan asam sulfat yang sangat pekat (98%). Oleh karena itu, muncullah cara baru yang disebut proses kontak.b. Proses KontakPada proses ini, pertama-tama belerang dibakar hingga menjadi SO2, kemudian SO2 dioksidasi lebih lanjut menjadi SO3. Oksidasi ini dilakukan pada suhu sekitar 400 oC, tekanan 1 atm, dan dengan adanya katalis V2O5. Gas SO3 yang terbentuk dilarutkan dalam larutan asam sulfat, sehingga dihasilkan asam sulfat pekat berasap atau oleum. Selanjutnya untuk memperoleh asam sulfat 98%, ke dalam oleum ditambahkan air. Secara keseluruhan, reaksi yang terjadi selama proses kontak adalah sebagai berikut. S(s) + O2(g) SO2(g) 2 SO2(g)+ O2(g) 2 SO3(g) SO3(g)+ H2SO4(l) H2S2O7(l)oleum H2S2O7(l)+ H2O(l) 2 H2SO4(l)6. Unsur dan Senyawa Transisi Periode KeempatUnsur transisi periode keempat merupakan unsur logam. Di dalam pengolahannya, logam didapat dari bijih logamnya yang dikenal dengan proses metalurgi. Dalam ilmu sains dan teknologi, metalurgi mempelajari tentang proses produksi logam dari bijihnya, pemurnian, sifat, dan penggunaannya. Proses produksi logam dari bijihnya sendiri terdiri atas tiga tahap, yaitu pemekatan bijih, reduksi, dan pemurnian.
Kimia Kelas XII122 Besi. Besi adalah logam yang paling banyak digunakan. Selain jumlahnya yang melimpah, pengolahan besi relatif mudah dan murah. Selain itu, sifat besi mudah dimodifikasi, sehingga diperoleh logam dengan sifat yang baru. Besi diolah dari bijihnya dalam suatu tanur yang berbentuk silinder dengan tinggi 30 m dan diameter 8 m. Tanur ini sering disebut tanur tinggi (blast furnace).Pada pengolahan besi ini, bijih besi (Fe2O3), batu kapur (CaCO3), dan kokas (C) diumpankan dari bagian atas tanur, dan dari bagian bawah tanur dialirkan udara panas sehingga kokas akan terbakar dan membebaskan kalor. Suhu pada tanur bagian bawah ini mencapai 2000 oC dan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.C(s)+ O2(g) CO2(g)ΔH = -394 kJ/molGas CO2 yang terbentuk bereaksi lagi dengan kokas yang berlebih membentuk gas CO.CO2(g)+ C(s) 2 CO(g)ΔH = 172 kJ/molKemudian gas CO ini akan mereduksi bijih besi secara bertahap.Tahap 1 : 3 Fe2O3 + CO 2 Fe3O4 + CO2Tahap 2 : Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2Tahap 3 : FeO + CO Fe + CO2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Reaksi total: Fe2O3(s)+ 3 CO(g) 2 Fe(l)+ 3 CO2(g)Gambar 4.23 Pengolahan besi dalam tanur tinggi
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa123Bijih besi masih mengandung banyak pengotor, baik berupa oksida asam seperti SiO2, Al2O3, dan P2O5, maupun oksida basa seperti MgO, MnO, dan CaO. Akan tetapi, pada umumnya yang paling banyak adalah oksida asam, sehingga dalam proses ini digunakan CaCO3 yang bersifat basa untuk mengikat oksida asam tersebut. CaCO3(s) CaO(s)+ CO2(g)(800-900 oC)CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)(1200 oC)3 CaO(s)+ P2O5(g) Ca3(PO4)2(l) (1200 oC)Pengikatan kotoran pada reaksi di atas menghasilkan suatu cairan yang disebut dengan terak. Terak ini mengapung di atas besi cair sehingga terak dan besi cair dapat dipisahkan. Terak ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan jalan raya atau bahan pupuk, sedangkan reduksi oksida asam oleh kokas menghasilkan suatu cairan pengotor yang larut dalam besi cair.MnO(s) + C(s) Mn(l) + CO(g)SiO2(s) + 2 C(s) Si(l) + 2 CO(g)P2O5(g) + 5 C(s) 2 P(l) + 5 CO(g)Mn, Si, dan P larut dalam besi cair sehingga besi yang dihasilkan dari proses tanur ini disebut besi kasar (pig iron) karena mengandung kira-kira 95% besi, 3,4% karbon, dan sisanya adalah pengotor seperti Mn, Si, dan P. Besi kasar ini bersifat keras tetapi rapuh, sehingga perlu diolah lagi. Sebagian kecil dibuat menjadi besi tuang (cast iron) dengan menuangkannya pada cetakan-cetakan dan dibuat besi tempa (wrought iron) dengan mengurangi kadar karbonnya, dan sebagian besar lainnya diolah menjadi baja. Baja. Seperti yang telah disebutkan pada uraian di atas, sebagian besar besi kasar yang dihasilkan dalam tanur tinggi diolah menjadi baja. Ada tiga hal yang harus dilakukan untuk mengubah besi menjadi baja, yaitu:a. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% menjadi 0-1,5%b. Menghilangkan pengotor (Mn, Si, dan P)c. Menambahkan unsur paduan, seperti W, Cr, Mn, Mo, V, dan Ni untuk memperoleh baja sesuai keinginan Metode pengubahan besi menjadi baja secara cepat dan murah dikenalkan oleh Henry Bessemer pada tahun 1856. Ia menggunakan sebuah tungku yang terbuat dari baja dengan pelapis tahan api. Kemudian pada tahun 1860-an metode pengubahan besi menjadi baja dikembangkan dengan tungku terbuka (open heartth furnace) oleh William Siemens. Kelebihan tungku ini adalah kemampuannya dalam regenerasi pemakaian kalor, prosesnya yang lebih cepat, dan kualitas hasilnya lebih baik.7. Unsur dan Senyawa NitrogenTelah disebutkan di depan bahwa sekitar 78% volume udara terdiri atas nitrogen. Jadi, sumber utama nitrogen diperoleh dari atmosfer. Dalam industri, proses pembuatan nitrogen berlangsung dalam dua tahap, yaitu Sir Henry Bessemer (1813-1898), lahir di Charlton Hertfordshire, Inggris. Ia adalah penemu yang sangat produktif, dan penemuannya yang sangat terkenal adalah tentang proses pengolahan baja. Ia menerima banyak penghargaan, termasuk dalam bidang keprajuritan dan persahabatan di Royal Society, pada tahun 1879.Microsoft Encarta Premium 2006
Kimia Kelas XII124pencairan udara dan destilasi bertingkat udara cair. Seperti telah kalian ketahui, atmosfer mengandung berbagai macam gas, seperti nitrogen, oksigen, gas mulia (terutama argon), karbondioksida, uap air, dan berbagai jenis gas lain yang berada dalam jumlah yang sangat kecil. Pada proses pencairan udara, uap air, karbondioksida, dan gas-gas lain yang berada dalam jumlah yang sangat kecil akan membeku. Ketiga gas lainnya, yaitu nitrogen, oksigen, dan argon yang masih terkandung dalam udara cair dipisahkan dengan destilasi bertingkat. Udara cair tersebut dimasukkan ke dalam kolom. Karena nitrogen merupakan komponen yang paling mudah menguap, maka nitrogen menguap di puncak kolom dan keluar sebagai gas, sehingga didapatlah gas nitrogen. Nitrogen cair banyak digunakan untuk membuat berbagai senyawa, antara lain urea (CO(NH)2), amonia (NH3), dan asam nitrat (HNO 3).8. Unsur dan Senyawa OksigenOksigen dapat ditemukan di alam dalam keadaan bebas maupun dalam senyawa oksidanya. Pembuatan oksigen dilakukan dengan cara penyulingan bertingkat udara cair, seperti pada penyulingan nitrogen.Pembuatan oksigen dalam skala kecil (di laboratorium) dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya adalah dari penguraian hidrogen peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida merupakan oksidator kuat tetapi mudah terdekomposisi dengan adanya ion logam berat, sehingga dekomposisi H2O2 dapat dikatalisis oleh ion Fe3+ atau Co2+menurut reaksi:2 H2O2 (l) 2 H2O(l) + O2(l)ΔH = –99 kJ/mol Senyawaan oksigen dapat dibentuk dari reaksi molekul oksigen dengan berbagai unsur, kecuali halogen, beberapa logam mulia, dan gas-gas mulia baik dalam suhu ruangan atau pada pemanasan.Diskusi Nitrogen sering digunakan untuk pembuatan amonia. Dalam industri, amonia dibuat melalui proses Haber. Reaksi ini berlangsung dalam kesetimbangan pada suhu 400-500OC, tekanan 100-1000 atm, dan dipercepat dengan adanya katalis. Mengapa dipilih kondisi reaksi yang demikian (suhu, tekanan, katalis)? Bagaimana reaksinya? Bagaimana pula sifat amonia yang dihasilkan? Diskusikanlah secara berkelompok mengenai proses pembuatan amonia tersebut dan buatlah ringkasannya, kemudian laporkan hasilnya di depan kelas. Bersama guru kalian dan kelompok yang lain, buatlah diskusi kelas untuk memperoleh jawaban yang tepat. Hasil diskusi tersebut dapat kalian gunakan untuk melengkapi uraian bab ini.
222⋅()×Ar NMrCO NHmassa urea2146010××kg
210043⋅()×Ar NMr NHNO%21480100⋅×%2100342⋅()×Ar PMr CaPO%231310100⋅×%
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa129Uji Kompetensi1. Fluor dapat dibuat dari elektrolisis KF dan HF. Jelaskan.2. Bagaimanakah cara mendapatkan oksigen? Jelaskan.3. Mengapa besi yang didapat dari proses tanur tinggi memiliki kadar 95% atau tidak murni? Jelaskan.4. Apakah kegunaan kapur tohor yang dihasilkan dari pembuatan besi?5. Mengapa pada pembuatan asam sulfat labih dipilih proses kontak dari-pada kamar timbal? 6. Jelaskan bagaimana proses pembuatan besi dari bijih besi.7. Jelaskan pembagian pupuk dan berikan contohnya.8.NPK9.Nitrofoska10.Rustika blueLengkapilah kandungan unsur hara dari pupuk majemuk pada tabel di atas. Diskusikanlah bersama teman-teman kalian, kemudian laporkan hasilnya di depan kelas melalui perwakilan salah satu kelompok. Tentu setelah itu kalian dapat membahasnya bersama dalam forum diskusi kelas. Kalian dapat menambah atau mengoreksi dari apa yang telah dipresentasikan oleh para perwakilan kelompok tersebut. vRangkumanKeberadaan unsur di alam umumnya ditemukan dalam bentuk senyawa. Hanya ada sedikit unsur yang terdapat bebas di alam. Proses pengolahan unsur, baik untuk memperoleh unsur murni maupun untuk membuat senyawa baru, dilakukan dengan melihat sifat dan karakteristik unsur. Sehingga, unsur kemudian dapat dimanfaatkan untuk memenuhi berbagai keperluan hidup. Akan tetapi, penggunaan unsur terkadang menimbulkan dampak negatif dalam kehidupan. Dampak negatif ini dapat disebabkan oleh sifat unsur itu sendiri, interaksi dengan unsur yang lain, atau keberadaannya yang melebihi batas kewajaran, sehingga berakibat membahayakan. Jadi, di samping manfaat, unsur juga mempunyai mudarat.Keberadaan unsur dalam suatu produk terkadang perlu diamati untuk menentukan apakah unsur tersebut tepat berada pada suatu produk atau tidak, misalnya pada pupuk. Unsur-unsur yang terkandung di dalam pupuk harus sesuai dengan kebutuhan nutrisi tanaman, sehingga tanaman dapat tumbuh dan berkembang secara normal.
Kimia Kelas XII130Alotrop Unsur, termasuk logam, yang mempunyai dua bentuk fisik (kristal) yang berbedaDestilasi Teknik pemisahan suatu campuran atau senyawa berdasarkan perbedaan titik didihEksplosif Menunjukkan sifat dapat meledak.Elektrolisis Proses penguraian senyawa oleh energi listrik (arus searah) dan biasanya barlangsung dalam sel elektrolisisEksitasi Perpindahan suatu partikel (atom, molekul, atau ion) dari suatu tingkat energi ke tingkat energi yang lebih tinggi disertai penyerapan energiHigroskopis Menunjukkan bahwa suatu zat bersifat menyerap air dari lingkungannyaInert Menunjukkan bahwa suatu bahan atau zat bersifat tidak reaktifKarsinogenik Bersifat dapat menyebabkan kankerMonokromatis Menunjukkan bahwa suatu cahaya atau radiasi elektromagnet hanya mengandung satu jenis panjang gelombangZat aditif Zat yang ditambahkan pada suatu bahan, produk atau makanan dengan tujuan agar bahan/makanan itu memiliki nilai, fungsi, ukuran, bentuk, cita rasa, aroma, atau sifat-sifat tertentuGlosariumUlangan Harian A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Unsur gas mulia di bawah ini yang tidak diperoleh dengan destilasi udara cair, adalah .... A. neon B. helium C. argon D. xenon E. radon2. Unsur gas mulia berikut yang digunakan untuk menentukan standar panjang (meter) adalah .... A. neon B. helium C. argon D. kripton E. xenon3. Unsur halogen berikut yang digunakan sebagai antiseptik adalah .... A. fluorin B. klorin C. bromin D. iodin E. neon4. Manakah senyawa yang dapat merusak lapisan ozon? A. CF2Cl2. B. HF. C. CCl4. D. HCl. E. C2H2Cl.5. Senyawa dari logam alkali berikut digunakan sebagai zat aditif untuk mengembangkan roti adalah .... A. NaOH B. Na2CO3
Manfaat serta Dampak Unsur dan Senyawa131 C. NaHCO3 D. Na2SO4 E. K2O6. Gips adalah persenyawaan antara ....A. nitrogen dan oksigenB. belerang dan kapurC. besi dan aluminiumD. timah dan aluminiumE. belerang dan besi7. Senyawa sumber unsur aluminium adalah .... A. alumina B. bauksit C. kapur klor D. fosforus E. batuan karbonat8. Kegunaan asam sulfat di antaranya adalah untuk .... A. pembuatan asam fosfat dari kalsium fosfatB. pembuatan besi bajaC. bahan baku pembuatan semen D. bahan baku pembuatan bahan bangun anE. bahan pembuatan amonia9. Senyawa yang dapat menimbulkan efek rumah kaca adalah .... A. NO2 B. SO2 C. CO2 D. NO E. SO10. Sumber utama unsur nitrogen terdapat pada .... A. kerak bumi B. batuan C. atmosfer D. gas alam E. gas vulkanik11. Berikut yang merupakan senyawa nitrogen yang sering digunakan adalah .... A. oleum B. amonia C. tiroid D. cuka E. salmiak 12. Unsur di bawah ini dapat dibuat dengan elektrolisis, kecuali .... A. aluminium B. natrium C. besi D. magnesium E. oksigen13. Di bawah ini adalah unsur makro yang diperlukan tanaman, kecuali .... A. Mg B. Na C. K D. S E. Cl14. Pernyataan berikut ini benar, kecuali .... A. bijih besi mempunyai rumus Fe2O3B. bijih bauksit dimurnikan dengan melarutkannya ke dalam larutan NaOHC. katoda dalam elektrolisis pembuatan logam aluminium adalah karbonD. titik leleh Al2O3 diturunkan dengan penambahan kryolitE. pembuatan aluminium dikenal dengan nama proses Hall15. Senyawa yang dapat menurunkan titik leleh Al2O3 adalah ....A. karbon tetrakloridaB. asam sulfatC. amoniaD. oleumE. kryolit16. Di bawah ini adalah unsur yang ionnya menimbulkan kesadahan air, kecuali ....A. CaB. CuC. FeD. MgE. Sr17. Unsur yang diperlukan tanaman untuk merangsang pertumbuhan dan pembentukan protein, lemak, dan senyawa lain adalah ....A. KB. N
Kimia Kelas XII132C. PD. CE. O18. Dampak kekurangan unsur K pada tanaman adalah ....A. mutu buah tidak baikB. buah terlambat masakC. buah kerdil dan cepat rusakD. tanaman layuE. tanaman tidak tahan serangan penyakit19. Di bawah ini adalah pupuk alami, kecuali ....A. pupuk kandangB. pupuk komposC. pupuk humusD. pupuk hijauE. ZA20. Pasangan pupuk di bawah ini yang merupakan pupuk kalium adalah ....A. pupuk ZA dan pupuk ESB. pupuk urea dan pupuk ZAC. pupuk ZK dan pupuk KClD. pupuk urea dan pupuk ZKE. pupuk NPK dan pupuk KCl B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut. 1. Jelaskan proses pembuatan asam sulfat.2. Jelaskan proses pembuatan besi dari bijih besi.3. Jelaskan 2 tahap pembuatan aluminium dari bijih bauksit.4. Tuliskan reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda pada elektrolisis Al2O3.5. Sebutkan kegunaan amonia.6. Sebutkan dampak negatif unsur dan senyawa golongan utama dalam bidang industri.7. Apakah dampak negatif unsur besi bagi manusia? Jelaskan.8. Unsur apakah yang senyawanya dapat menimbulkan hujan asam? Sebutkan dan jelaskan dampak hujan asam bagi manusia.9. Adanya oksigen berlebih menimbulkan dampak negatif bagi manusia. Mengapa? Jelaskan jawaban kalian.10. Sebutkan dampak negatif unsur karbon.