Halaman
Unsur-Unsur Utama59Unsur-Unsur UtamaIVBABTahukah kamu, bahan yang digunakan untuk membuat pupuk buatan? Pupuk buatandapat dibuat dari amonium nitrat, yang merupakan senyawaan dari unsur nitrogen. Unsurnitrogen tergolong unsur utama. Unsur-unsur apa saja yang termasuk unsur utama? Bagaimanasifat dan kelimpahan unsur-unsur utama? Dan apakah manfaat dari unsur-unsur utama itudalam kehidupan sehari-hari?Sumber: Tempo, Edisi 14 - 20 Mei 2007
60Kimia SMA dan MA Kelas XIIPeta KonsepKata kunci : alkali, alkali tanah, halogen, gas mulia, sifat, kegunaan, pembuatanPembuatanKegunaanDampak negatifmembawaUnsur UtamaGolongan IA - VIIIASifat fisikadan kimiaKelimpahan di alamterdiri darimempunyaimempunyai
Unsur-Unsur Utama61umlah unsur banyak sekali, baik yang alamiah maupunyang buatan. Unsur-unsur tersebut disusun dalam tabelperiodik. Unsur-unsur tersebut dikelompokkan dalamkolom-kolom yang disebut dengan golongan dan dalam barisyang disebut periode. Secara garis besar unsur-unsur tersebutdibedakan atas unsur-unsur utama dan unsur-unsur transisi.Pada bab ini kita akan mempelajari unsur-unsur utama.Unsur utama termasuk dalam golongan A yang terdiri atasunsur logam dan unsur nonlogam. Golongan A terdiri daridelapan golongan (I – VIII).1. Golongan IA atau AlkaliUnsur-unsur pada golongan IA dalam tabel periodik dikenaljuga dengan nama unsur alkali, karena semua anggotanyabereaksi dengan air membentuk larutan alkali. Anggota golonganalkali dari atas ke bawah berturut turut adalah litium (Li), natrium(Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan fransium (Fr).Unsur-unsur alkali disebut juga logam alkali. Unsur alkalimemiliki ukuran yang lebih besar di antara unsur-unsur dalamsatu periode. Unsur-unsur ini mempunyai energi ionisasi kecil.Energi ionisasi merupakan energi yang diperlukan untukmelepaskan satu elektron pada kulit terluar. Makin besar nomoratom, energi ionisasinya makin berkurang. Hal ini karenasemakin besar nomor atom berarti semakin jauh jarak elektronterluar dengan inti atom sehingga makin mudah lepas. Unsur-unsur alkali mempunyai keelektronegatifan kecil. Oleh karenaitu unsur alkali membentuk senyawa ion.a. Sifat FisikaUnsur-unsur golongan ini hanya mempunyai satu elektronvalensi yang terlibat dalam pembentukan ikatan logam. Olehkarena itu, logam ini mempunyai energi kohesi yang kecilyang menjadikan logam golongan ini lunak. Contohnyalogam natrium yang lunak sehingga dapat diiris dengan pisau.Hal ini juga mengakibatkan makin berkurangnya titik lelehdan titik didih unsur-unsur alkali.Unsur-unsur alkali adalah reduktor kuat. Kekuatan reduktordapat dilihat dari potensial elektrode.Unsur-unsur alkali dapat melarut dalam cairan amonia.Larutan encer logam alkali dalam amonia cair berwarna biru.Larutan ini adalah penghantar listrik yang lebih baik daripadalarutan garam. Daya hantarnya hampir sama dengan dayahantar logam murni.Perhatikan sifat-sifat fisika unsur-unsur alkali dalam Tabel 4.1.JA. Sifat Fisika dan Kimia Unsur-UnsurUtamaGambar 4.1Unsur NatriumMudah DipotongSumber: Ensiklopedi IPTEK
62Kimia SMA dan MA Kelas XIIb . Sifat KimiaSifat kimia unsur-unsur alkali, adalah seperti berikut.1) Sangat ReaktifUnsur-unsur alkali sangat reaktif atau mudah bereaksidengan unsur lain karena mereka mudah melepaskanelektron terluarnya. Di udara, unsur-unsur ini akanbereaksi dengan oksigen atau air. Oleh karena itu, unsurini biasanya disimpan dalam minyak tanah atauhidrokarbon yang inert. Unsur alkali tidak ada yangterdapat di alam dalam bentuk unsurnya, biasanyabergabung dalam mineral yang larut dalam air, misal NaCl(natrium klorida). Unsur alkali terdapat dalam senyawaanalam sebagai ion uni-positif (positif satu).2) Sifat LogamSifat logam unsur alkali dari atas ke bawah pada tabelperiodik cenderung bertambah. Sifat ini terkait dengankecenderungan atom unsur alkali melepas elektron.3) Reaksi-reaksi pada logam alkali adalah seperti berikut.a) Reaksi antara logam-logam alkali dan oksigenmenghasilkan oksida (M2O), peroksida (M2O2), dansuperoksida (MO2).Perhatikan reaksi berikut.4 M + O2→2 M2O2 M + O2→M2O2M+ O2→MO2 Li Na K Rb CsNomor atom3 11193735Konfigurasi elektron2s13s14s15s16s1Massa atom relatif (Ar)6,94122,989839,10285,4678132,905Titik leleh (K)454371336312302Kerapatan (gcm-3)0,530,970,861,591,90Entalpi peleburan (kJmol-1)3,012,592,302,182,09Titik didih (K)1.6041.1631.040975960Entalpi penguapan (kJ mol-1)1339077,569,165,9Energi ionisasi pertama (kJ mol-1)519498418401376Keelektronegatifan1,00,90,80,80,7Jari-jari kovalen (pm)134154196211225Jari-jari ion (M+) (pm)6095133148169Potensial elektrode standar (V)- 3,02- 2,71- 2,93- 2,93- 2,92Entalpi hidrasi M+ (kJmol-1)- 519- 407- 322- 301- 276Daya hantar molar (ohm-1 cm2 mol-1)38,760,173,577,877,3Jumlah isotop di alam21321Tabel 4.1 Sifat Fisika Logam AlkaliSumber: Kimia UnsurSifat
Unsur-Unsur Utama63b) Reaksi logam alkali (M) dengan unsur-unsur halogenN, S, P, dan H2.Perhatikan reaksi berikut.2 M +Cl2→2 MCl6 M +N2→2 M3N2 M +S→M2S3 M +P→M3P2 M +H2→2 MHLitium merupakan unsur yang dapat bereaksi secaralangsung dengan nitrogen.c) Reaksi dengan air2 M + 2 H2O → 2 MOH + H2Jika unsur alkali direaksikan dengan air maka litiumbereaksi lambat, sedangkan natrium meleleh danlogam lain menyala.d) Reaksi dengan asam encer2 M + 2 H+→2 M+ + H2e) Reaksi dengan gas amonia pada suhu 400 °C2 M + 2 NH3→2 MNH2 + H2f ) Reaksi dengan aluminium klorida dengan pemanasan3 M + AlCl3→3 MCl + Al4) Logam-logam alkali memberikan warna nyala yang khas,misalnya Li (merah), Na (kuning), K (ungu), Rb (merah),dan Cs (biru/ungu).2. Golongan IIA atau Alkali TanahAnggota unsur alkali tanah adalah berelium (Be), magnesium(Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan unsurradioaktif radium (Ra). Di antara unsur-unsur ini Mg dan Cayang terbanyak terdapat di kerak bumi.Atom-atom golongan ini memiliki konfigurasi elektron np6(n + 1)s2kecuali Be. Kerapatan unsur-unsur golongan ini lebih besar dariunsur alkali dalam satu periode. Unsur-unsur ini mempunyaidua elektron valensi yang terlibat dalam ikatan logam. Olehkarena itu dibandingkan dengan unsur golongan IA, unsur-unsur ini lebih keras, energi kohesinya lebih besar, dan titiklelehnya lebih tinggi.Titik leleh unsur-unsur alkali tanah tidak berubah secara teraturkarena mempunyai struktur kristal yang berbeda. Misal unsurBe dan Mg memiliki struktur kristal heksagonal terjejal,sedangkan struktur kristal unsur Sr berbentuk kubus berpusatmuka dan struktur kristal unsur Ba berbentuk kubus berpusatbadan.a. Sifat FisikaPerhatikan sifat-sifat fisika unsur alkali tanah pada tabelberikut.
64Kimia SMA dan MA Kelas XIIb . Sifat KimiaSifat kimia unsur alkali tanah sama dengan sifat kimia unsuralkali. Unsur alkali tanah terdapat dalam alam sebagai iondipositif (positif dua). Kalsium, stronsium, dan bariummemiliki sifat yang serupa, namun magnesium dan bereliumberbeda dengan ketiga unsur tersebut yaitu kurang aktif.Semua unsur alkali tanah merupakan penyumbang elektron.Unsur alkali tanah tergolong reduktor yang kuat.Unsur alkali tanah mudah bereaksi dengan unsur nonlogammembentuk senyawa ion misal halida, hidrida, oksida, dansulfida. Unsur alkali tanah, kecuali berelium dan magnesiumbereaksi dengan air.1) Reaksi-reaksi kimia yang utama pada alkali tanah adalahseperti berikut.a) Reaksi antara logam-logam alkali dan oksigen.2 M + O2→ 2 MOM + O2→ MO2b) Reaksi logam alkali (M) dengan unsur-unsur halogen,S, N2, H2O, dan H2.M + X2→ MX2M + S → MSM + H2 → MH2M + 2 H2O → M(OH)2 + H23 M + N2→ M3N2c) Reaksi dengan asam.M + 2 H+→ M2+ + H2 Be Mg Ca Sr BaNomor atom412203856Konfigurasi elektron2s23s24s25s26s2Massa atom relatif (Ar)9,0121634,30540,0887,62137,34Titik leleh (K)1.5539241.1241.0731.123Kerapatan (gcm-3)1,861,741,552,543,59Entalpi peleburan (kJmol-1)11,69,08,09,27,7Titik didih (K)3.0401.3801.7101.6501.910Entalpi penguapan (kJmol-1)293129150139151Energi ionisasi pertama (kJmol-1)900740590548502Keelektronegatifan1,51,21,01,00,9Jari-jari kovalen (pm)90130174192198Jari-jari ion (M+) (pm)36599113135Potensial elektrode standar (V)-1,70- 2,34- 2,87- 2, 89- 2,90Entalpi hidrasi M+ (kJmol-1)- 2981- 2082- 1760- 1600- 1450Daya hantar molar (ohm-1cm2mol-1)90,0106,1119,0118,9127,2Jumlah isotop di alam1364 7Tabel 4.2 Sifat-Sifat Unsur Alkali TanahSumber: Kimia UnsurSifat
Unsur-Unsur Utama65d) Reaksi dengan gas amonia dengan katalis.M + 2 NH3→ M(NH2)2 + H22) KelarutanGaram-garam oksalat, sulfat, kromat, dan karbonat darialkali tanah umumnya sukar larut dalam air.Kamu sudah mempelajari sifat-sifat unsur alkali dan alkalitanah, bagaimana cara mengidentifikasi sifat-sifat umum dariunsur alkali dan alkali tanah tersebut?Untuk menjawab pertanyaan di atas, mari kita lakukankegiatan berikut.Kegiatan 4.1Identifikasi Sifat Umum Unsur Alkali dan Alkali TanahA. TujuanMengidentifikasi sifat umum unsur alkali dan unsur alkali tanah.B. Alat dan Bahan-Tabung reaksi-Larutan magnesium uranil asetat-Penjepit-Larutan natrium kobalt nitrit-Gelas piala-Larutan kalium kromat-Kawat nikrom-Larutan asam klorida pekat-Pemanas bunsen-Larutan asam sulfat-Kaca kobalt-Larutan kalium klorida-Larutan kalsium klorida-Larutan barium nitrat-Larutan stronsium klorida-Larutan natrium klorida-Larutan barium klorida-Larutan litium klorida-Larutan asam klorida encerC. Cara Kerja1. Uji Nyalaa. Celupkan ujung kawat nikrom yang pijar ke dalam larutan asam klorida enceruntuk membersihkannya.b . Celupkan ujung kawat nikrom yang telah bersih ke dalam larutan asam kloridapekat, kemudian ke dalam larutan litium klorida yang diperiksa. Selanjutnyamasukkan ujung kawat ke dalam nyala api.c. Catat warna nyala yang ditimbulkannya.d. Ulangi langkah a sampai dengan c untuk:1) Larutan natrium klorida2) Larutan kalium klorida3) Larutan kalsium klorida4) Larutan stronsium klorida5) Larutan barium klorida2. Pengendapan UnsurAmbil 4 tabung reaksi dan masukkan masing-masing ke dalam tabung reaksiseperti berikut.a. Tabung A diisi dengan stronsium klorida dan kalium kromat.b . Tabung B diisi dengan kalium klorida dan natrium kobalt nitrit.
66Kimia SMA dan MA Kelas XII3. Golongan IIIAUnsur-unsur golongan IIIA tidak sereaktif unsur golongan IAdan IIA. Anggota unsur golongan IIIA adalah boron (B),aluminium (Al), gallium (Ga), indium (In), dan talium (Ti).a. Sifat FisikaBoron merupakan unsur pertama dalam golongan IIIA yangtergolong metaloid, sedangkan unsur-unsur lainnyatergolong logam. Reaktivitas unsur-unsur golongan ini tidakada kecenderungan. Potensial reduksi golongan IIIA negatif,ini menunjukkan bahwa unsur IIIA bersifat lebih logamdibanding hidrogen. Al3+ mempunyai potensial reduksinegatif yang paling besar di antara kation golongan IIIA.Oleh karena itu Al merupakan logam golongan IIIA yangpaling aktif. Perhatikan sifat-sifat golongan IIIA pada tabelberikut.c. Tabung C diisi dengan larutan natrium klorida dan magnesium uranil asetat.d. Tabung D diisi dengan larutan barium nitrat dan asam sulfat.D. Hasil Percobaan1. Uji nyala2. PengendapanE. Analisa Hasil Percobaan1. Bagaimana warna nyala dari unsur alkali dan unsur alkali tanah?2. Bagaimana reaksi yang terjadi pada percobaan pengendapan?3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?SenyawaWarna Nyala1.litium klorida2.natrium klorida3.kalsium klorida4.stronsium klorida5.barium kloridaSenyawaPengamatan1.stronsium klorida + kalium kromat2.kalium klorida + natrium kobalt nitrit3.natrium klorida + magnesium uranil asetat4.barium nitrat + asam sulfat
Unsur-Unsur Utama67b . Sifat Kimia Boron dan Aluminium1) BoronBoron adalah unsur yang tidak reaktif pada suhu biasa.Bila bereaksi, tidak ada kecenderungan dari atom unsurboron untuk kehilangan elektron-elektron terluar danmembentuk kation sederhana yaitu B3+.Adapun reaksi pada boron adalah sebagai berikut.a) Reaksi dengan halogenBoron bereaksi dengan halogen secara umum, bahkansampai terbakar dalam gas fluor.2 B + 3 X2→2 BX3X =atom halogenb) Membentuk asam oksiJika dipanaskan dalam udara, unsur boron bereaksidengan oksigen dalam pembakaran yang sangateksotermik untuk membentuk oksida B2O3. Oksidaini bersifat asam. Adapun reaksinya adalah sebagaiberikut.B2O3(s) + 3 H2O(l)R2 H3BO3(l)asam boratc) Semua boron yang larut membentuk larutan yangbersifat basa bila dilarutkan dalam air, di mana ionBO32 ̄ bertindak sebagai basa dengan menghilangkanproton dari air.BO32 ̄(aq)+ H2O(l)R HBO3 ̄(aq)+ OH ̄(aq)d) Boron membentuk molekul-molekul ion raksasadengan atom oksigen menempati kedudukan yangberselang-seling dengan reaksi seperti berikut.– B – O – B – O – B – O–––660,41.470[Ne]3s23p1143-50-1,56-29,82.403[Ar]3d104s2p114111362-0,56-156,62.080[Kr]4d105s2p116613281-0,34-0,25303,51.457[Xe]4f145d106s26p117114095+0,72-0,34Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Konfigurasi elektronJari-jari logam (pm)Jari-jari ion M+ (pm)Jari-jari ion M3+ (pm)Potensial elektrode (V)M3+(aq) + 3e-→ M(s)M+(aq) + e-→ M(s)Tabel 4.3Sifat Fisika Golongan IIIAGaInTiAlSumber: Kimia UniversitasSifat
68Kimia SMA dan MA Kelas XII2) Sifat Kimia Unsur AluminiumSejumlah garam aluminium seperti halnya logamgolongan IIIA mengkristal dalam larutannya sebagaihidrat. Misal senyawa AlX3⋅6 H2O (di mana X = Cl–, Br,–I–). Aluminium bersifat amfoter. Perhatikan reaksiberikut.33OHOH3+2634HO+HO()()()(Al(H O) ) Al(OH) (Al(OH) )aqaqaq−−+−⎯⎯⎯→⎯⎯⎯→←⎯ ⎯⎯←⎯⎯⎯Aluminium dapat berlaku asam atau basa dikarenakankecenderungan yang kuat untuk dioksidasi menjadi Al3+.Perhatikan reaksi berikut.2 Al(s) + 6 H2O(l)→ 2 Al(OH)3(aq) + 3 H2(g)Reaksi ini terjadi pada permukaan aluminium yang bersihtetapi dalam larutan asam atau dengan kehadiran basakuat, lapisan tipis Al(OH)3 ini larut dengan reaksi sepertiberikut.2 Al(OH)3(aq) + 2 OH ̄(aq)→ 2 (Al(OH)4) ̄(aq)4. Karbon dan SilikonKarbon dan silikon termasuk unsur golongan IVA. Anggotaunsur golongan IVA lainnya adalah germanium (Ge), timah (Sn),plumbum (Pb). Di sini kita hanya akan mempelajari sifat unsurkarbon dan silikon.a. Sifat Fisika Karbon dan SilikonPerhatikan sifat fisika karbon dan silikon berikut ini.b . Sifat Kimia Karbon dan SilikonKarbon dan silikon tidak reaktif pada suhu biasa. Karbondan silikon membentuk kation sederhana seperti C4+ dan Si4+.Sifat kimia karbon antara lain sebagai berikut.1) Karbon bereaksi langsung dengan fluor, dengan reaksiseperti berikut.C(s) + 2 F2(g)→ CF4(g) Karbon SilikonTitik leleh (K)3.5101.412Titik didih (K)3.9302.680Distribusi elektron2,48,2Energi pengionan eV/atm atau kJmol-111,38,2Jari-jari kovalen, A°1,0908,2Jari-jari ion, A°0,15 (C4+)0,41 (Si4+)Keelektronegatifan2,51,8Tabel 4.4Sifat Fisika Karbon dan SilikonSumber: Kimia UniversitasSifat
Unsur-Unsur Utama692) Karbon dibakar dalam udara yang terbatas jumlahnyamenghasilkan karbon monoksida.2 C(s) + O2(g)→ 2 CO(g)Jika dibakar dalam kelebihan udara, akan terbentukkarbon dioksida.3) Membentuk asam oksi.Bila karbon dipanaskan dalam udara, unsur ini bereaksidengan oksigen membentuk CO2 dan jika CO2 inibereaksi dengan air akan membentuk asam karbonat.CO2(g) + H2O(l)→H4CO3(l) asam karbonat4) Membentuk garam asam oksi.Asam karbonat, suatu asam diprotik yang khas, bereaksidengan basa menghasilkan karbonat dan bikarbonat,antara lain seperti berikut.-K2CO3= kalium karbonat-KHCO3= kalium bikarbonat-MgCO3= magnesium karbonat-Mg(HCO3)2= magnesium bikarbonat5) Kecenderungan atom karbon membentuk ikatan kovalentunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga yangakan membentuk senyawa organik.Sifat kimia silikon, antara lain seperti berikut.1) Silikon bereaksi dengan halogen, secara umum reaksiyang terjadi dapat dituliskan seperti berikut.Si + 2 X2→ SiX42) Bila silikon dipanaskan dengan oksigen akan membentukoksida SiO3, sehingga apabila oksida ini bereaksi denganair membentuk dua asam yaitu asam ortosilikat (H4SiO4)dan asam metasilikat H2SiO3. Senyawa ini tidak larutdalam air tetapi bereaksi dengan basa.H4SiO4(l) + 4 NaOH(l)→Na4SiO4(l) + H2O(l)natrium ortosilikat3) Silikon membentuk garam dari asam oksi, antara lain sepertiberikut.-Na2SiO3= natrium metasilikat-Mg2SiO4= magnesium ortosilikat-LiAl(SiO3)2= litium aluminium metasilikat4) Semua silikat membentuk larutan yang bersifat basa yangdapat dilarutkan dalam air, di mana ion SiO32 ̄ bertindaksebagai basa dengan menghilangkan proton dari air.SiO32 ̄(aq)+ H2O(l)⎯⎯→←⎯⎯HSiO3(aq)+ OH ̄(aq)5) Silikon membentuk molekul-molekul dan ion-ionraksasa, di mana atom oksigen menempati kedudukanyang berselang-seling.
70Kimia SMA dan MA Kelas XII5. Nitrogen dan FosforNitrogen dan fosfor merupakan unsur-unsur dalam golonganVA. Anggota unsur golongan VA yang lainnya adalah arsen (As),antimonium (Sb), bismut (Bi). Kita akan mempelajari sifat-sifatunsur nitrogen dan fosfor.a. Sifat FisikaMasing-masing nitrogen dan fosfor mempunyai lima elektronvalensi dengan konfigurasi elektron ns2np3. Bilanganoksidasi terbesar adalah +5. Perhatikan sifat-sifat fisikanitrogen dan fosfor pada tabel berikut ini.b . Sifat KimiaNitrogen adalah unsur yang unik dalam golongannya, karenadapat membentuk senyawa dalam semua bilangan oksidasidari tiga sampai lima. Senyawa nitrogen dapat mengalamireaksi reduksi dan oksidasi. Adapun sifat kimia nitrogenantara lain seperti berikut.1) Reaksi nitrogen dengan oksigen terjadi apabila bereaksidi udara dengan bantuan bunga api listrik tegangan tinggi,dengan reaksi seperti berikut.N2(g) + O2(g)→ 2 NO(g)Selanjutnya senyawa NO akan bereaksi membentuk NO2dengan reaksi seperti berikut.2 NO(g) + O2(g)→ 2 NO2(g)2) Nitrogen hanya dapat bereaksi dengan fluor membentuknitrogen trifluorida dengan reaksi seperti berikut.N2(g) + 3 F2(g)→ 2 NF2(g)3) Nitrogen dapat bereaksi dengan logam membentuknitrida ionik, misalnya seperti berikut.6 Li(s) + N2(g)→ 2 Li3N(s)6 Ba(s) + N2(g)→ 2 Ba3N(s)6 Mg(s) + N2(g)→ 2 Mg3N(s)Fosfor dapat membentuk ikatan dengan cara yang miripdengan nitrogen. Fosfor dapat membentuk tiga ikatankovalen, menerima tiga elektron membentuk ion P3 ̄. Reaksiyang terjadi pada fosfor, antara lain seperti berikut.Tabel 4.5Sifat Fisika Nitrogen dan FosforMassa atom relatifNomor atomKonfigurasi elektronJari-jari atom (nm)KeelektronegatifanEnergi ionisasi pertama (kJmol-1)Kerapatan (gcm-3)Titik leleh (°C)Titik didih (°C)14,00672s22p30,0743,071.4060,96-210-195,839,9738153s23p30,1102,061.0661,8244,1280NitrogenFosforSumber: Kimia UniversitasSifat
Unsur-Unsur Utama711) Fosfor dapat bersenyawa dengan kebanyakan nonlogamdan logam-logam yang reaktif. Fosfor bereaksi denganlogam IA dan IIA dapat membentuk fosfida. Dalam airfosfida mengalami hidrolisis membentuk fosfin, PH3.Na3P(s) + 3 H2O(l)→ 3 NaOH(l) + PH3(g)2) Fosfor membentuk dua macam senyawa dengan halogenyaitu trihalida, PX3 dan pentahalida PX5.3) Membentuk asam okso fosforAsam okso dari fosfor yang dikenal adalah asam fosfitdan asam fosfat. Asam fosfit dapat dibuat dengan reaksiseperti berikut.P4O6(aq) + 6 H2O(l)→ 4 H3PO3(aq)6. Oksigen dan BelerangOksigen dan belerang merupakan unsur-unsur golongan VIA.Anggota golongan VIA yang lain adalah selenium (Se), tellurium(Te), polonium (Po). Oksigen dan belerang adalah dua unsuryang sangat umum di antara unsur-unsur golongan VI A.a. Sifat FisikaPerhatikan sifat fisika dari oksigen dan belerang pada tabelberikut.b . Sifat Kimia1) Sifat Kimia OksigenOksigen membentuk senyawa dengan semua unsur,kecuali gas-gas mulia ringan. Biasanya oksigen bereaksidengan logam membentuk ikatan yang bersifat ionik danbereaksi dengan bukan logam membentuk ikatan yangbersifat kovalen sehingga akan membentuk oksida.Terdapat enam macam oksida, yaitu:a) Oksida asamOksida asam adalah oksida dari unsur nonlogam danoksida unsur blok d dengan bilangan oksidasi besar.32,06416(Ne)3s23p40,1030,1842,51.0062.2262,06 (rombik)119 (monoklin)444,6-0,48Massa atom relatifNomor atomKonfigurasi elektronJari-jari atom (nm)Jari-jari ion X2 ̄ (nm)KeelektronegatifanEnergi ionisasi I (kJmol-1)Energi ionisasi II (kJmol-1)Kerapatan (gcm-1)Titik leleh (°C)Titik didih (°C)Potensial elektrode (V)15,998(He)2s22p40,0740,1403,51.3163.3961,27 (padatan)-218,9-182,9+0,401Tabel 4.6Sifat Fisika Oksigen dan BelerangOksigenBelerangSumber: Kimia UniversitasSifat
72Kimia SMA dan MA Kelas XIISO3(aq) + H2O(l)→ 2 H+(aq) + SO42 ̄(aq)CO2(g) + H2O(l)→ 2 H+(aq) + CO32 ̄(aq)CrO3(s) + H2O(l)→ 2 H+(aq) + CrO42 ̄(aq)b) Oksida basa, dengan air membentuk basa.CaO(s)+ H2O(l)→ Ca2+(aq) + 2 OH ̄(aq)Na2O(s) + H2O(l)→ 2 Na+(aq) + 2 OH ̄(aq)c) Oksida amfoter, oksida ini dapat bereaksi denganasam atau basa.ZnO(s) + 2 HCl(aq)→ ZnCl2(s) + H2O(l)ZnO(s) + 2 OH ̄(aq)→ Zn(OH)42 ̄(aq)d) Oksida netralOksida ini tidak bereaksi dengan asam maupun basa,misal NO, N2O, dan CO.e) Oksida campuranOksida ini merupakan campuran dari oksidasederhana, misalnya P3O4 merupakan campuran PbO(dua bagian) dan PbO2 (satu bagian).f ) Peroksida dan superperoksidaOksigen membentuk peroksida H2O2, N2O2 dan BaO2dengan bilangan oksidasi oksigen –1 serta RbO2, CsO2dengan bilangan oksidasi oksigen –12.2) Sifat Kimia BelerangBelerang hanya memerlukan dua elektron lagi untukmencapai konfigurasi s2p4 dari gas mulia. Jika belerangbereaksi dengan logam maka belerang bertindak sebagaipenerima elektron. Belerang mudah bereaksi dengansemua unsur kecuali emas, platinum dan gas mulia.Reaksi-reaksi pada belerang, antara lain seperti berikut.a) Dengan logamBelerang bereaksi lebih kuat dengan logam.Contoh: Fe(s) + S(s)→ FeS(s)b) Reaksi dengan nonlogamBelerang bereaksi dengan karbon panas membentukkarbon disulfida.C(s) + S(s)→ CS2(s)c) Belerang bereaksi dengan oksigen membentuk oksidagas yaitu SO2 dan SO3.d) Belerang bereaksi dengan halogen membentukbelerang monoklorida, dan belerang heksa fluorida.e) Bila gas hidrogen dialirkan dalam bentuk gelembung-gelembung melalui belerang yang meleleh, makaakan terbentuk gas hidrogen sulfida.H2(g) + S(s)→ H2S(g)7. Golongan VIIA atau HalogenSenyawa dan ion golongan halogen dinamakan halide. Anggotagolongan VIIA adalah fluor (F), klor (Cl), brom (Br), iod (I), dan
Unsur-Unsur Utama73astat (As). Astat ditemukan di alam dalam jumlah yang sangatsedikit. Semua unsur halogen bersifat nonlogam.a. Sifat FisikaPerhatikan sifat fisika unsur halogen berikut.Unsur-unsur golongan VIIA mempunyai konfigurasielektron ns2np5 dan merupakan unsur-unsur yang palingelektronegatif. Unsur halogen selalu mempunyai bilanganoksidasi -1, kecuali fluor yang selalu univalent. Unsur inidapat mempunyai bilangan oksidasi (+1), (+III) dan (+VII).Bilangan oksidasi (+IV) dan (+VI) merupakan anomali,terdapat dalam oksida ClO2, Cl2O6, dan BrO3.Titik leleh dan titik didih bertambah jika nomor atombertambah. Hal ini karena molekul yang lebih besar mem-punyai gaya tarik menarik Van der Waals yang lebih besar.Energi ikatan X2 (kalor disosiasi) berkurang jika atombertambah besar. Kecenderungan ini hanya dapat diamatiuntuk Cl2,Br, dan I2. Perhatikan Gambar 4.2 di samping.Energi ikatan F2 sangat rendah (158 kJmo-1), karena terjaditolak menolak antara elektron tak-terikat. Hal inilah yangmenyebabkan F2 sangat reaktif.Energi ionisasi unsur halogen sangat tinggi dan yang palingtinggi adalah fluor. Molekul halogen berwarna karenamenyerap sinar tampak sebagai hasil eksitasi. Unsur-unsurini adalah oksidator kuat dan mempunyai potensial elektrodenegatif. F Cl Br INomor atom9173553Konfigurasi elektron2s22p53s2 3p54s24p55s25p5Massa atom relatif (Ar)18,998435,45379,904126,9045Kerapaten (gcm-3)1,11,53,24,9(s0Titik leleh (K)40171266286Entalpi peleburan (kJmol-1)0,253,25,27,8Titik didih (K)85238332453Entalpi penguapan (kJmol-1)3,3101521Afinitas elektron (kJmol-1)335355332301Energi ionisasi (kJmol-1)1.6861.2661.1461.016Keelektronegatifan4,03,02,82,5Jari-jari kovalen (pm)7299114133Jari-jari ion (X+) (pm)136181195216Entalpi hidrasi X+ (kJmol-1)401279243201Daya hantar molar X ̄44,476,478,376,8Potensial elektroda standar (V)+2,87+1,36+1,065+0,0535Kalor disosiasi (kJmol-1)158242193151Tabel 4.7 Sifat Fisika Unsur HalogenSumber: Kimia UniversitasSifatGambar 4.2Energi IkatanHalogenSumber: Ensiklopedi IPTEK
74Kimia SMA dan MA Kelas XIIb . Sifat KimiaFluor dan klor membantu reaksi pembakaran dengan caraseperti oksigen. Brom berupa cairan merah tua pada suhukamar mempunyai tekanan uap yang tinggi. Fluor dan klorbiasanya berupa gas. Reaksi-reaksi halogen antara lain sepertiberikut.1) Reaksi Halogen dengan AirSemua unsur halogen kecuali fluor berdisproporsionasidalam air, artinya dalam reaksi halogen dengan air makasebagian zat teroksidasi dan sebagian lain tereduksi.Fluorin bereaksi sempurna dengan air menghasilkan asamfluorida dan oksigen. Reaksi yang terjadi seperti berikut.2 F2(g) + 2 H2O(l)→ 4 HF(aq) + O2(g)Fluorin dengan larutan NaOH encer menghasilkan gas F2O,sedangkan dengan NaOH pekat menghasilkan gas O2.Perhatikan reaksi berikut.2 F2(g) + 2 NaOH(aq, encer)→ F2O(g) + 2 NaF(aq) + H2O(l)2 F2(g) + 4 NaOH(aq, pekat)→ 4 NaF(aq) + 2 H2O(l) + O2(g)Cl2, Br2 dan I2 tidak melarut dengan baik dalam air,reaksinya lambat. Reaksi yang terjadi adalah reaksiredoks. Jika klorin dan bromin dilarutkan dalam air yangmengandung OH ̄ (basa) maka kelarutannya makinbertambah. Reaksi yang terjadi seperti berikut.Cl2(aq) + 2 OH –(aq)→ Cl ̄(aq) + ClO ̄(aq)+ H2O(l)Ion ClO ̄ merupakan bahan aktif zat pemutih. SenyawaNaClO digunakan sebagai zat pemutih kertas, pulp,tekstil, dan bahan pakaian.2) Reaksi Halogen dengan HidrogenHalogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogenhalida. Secara umum reaksi yang terjadi dapat dituliskanseperti berikut.X2(g) +H2(g)→ 2 HX(g)Reaksi F2 dan Cl2 dengan hidrogen disertai ledakan tetapibromin dan iodin bereaksi dengan lambat.3) Reaksi Halogen dengan HalogenReaksi halogen dengan halogen menghasilkan senyawayang dinamakan senyawa antarhalogen. Unsur yang lebihelektronegatif sebagai zat oksidator dan diberi bilanganoksidasi negatif dalam senyawaannya.Perhatikan contoh reaksi berikut ini.Cl2(g) + F2(g)200 °C⎯⎯⎯→ 2 ClF(g)Cl2(g) + 3 F2(g)300 °C⎯⎯⎯→ 2 ClF3(g)Senyawa-senyawa antarhalogen bersifat diamagnetik danmerupakan oksidator kuat. Senyawa antarhalogen dapatmengalami reaksi hidrolisis. Perhatikan reaksi berikut.XX1(g) + 2 H2O(l)→ HOX(aq) + X ̄(aq)+ H2O+(aq)
Unsur-Unsur Utama754) Reaksi Halogen dengan LogamHalogen bereaksi dengan kebanyakan logam. Bromin daniodin tidak bereaksi dengan emas, platinum ataubeberapa logam mulia lainnya. Perhatikan contoh reaksifluorin dengan tembaga berikut.F2(g) + Cu(s)→ CuF2(s)5) Reaksi Halogen dengan HidrokarbonHalogen umumnya bereaksi dengan hidrokarbon dengancara menggantikan atom-atom hidrogen. Perhatikancontoh reaksi metana dengan klorin berikut ini.Cl2(g)+ CH4(g)→ CH3Cl(g) + HCl(aq)6) Reaksi Halogen dengan Nonlogam dan Metaloid TertentuHalogen bereaksi secara langsung dengan sejumlahnonlogam dan metaloid. Unsur nonlogam fosfor danmetaloid boron, arsen, dan stirium (misal Y) bereaksidengan unsur halogen (X), reaksi yang terjadi sepertiberikut.3 X2 + 2 Y → 2 YX3(jika halogennya terbatas)5 X2 + 2 Y → 2 YX5(jika halogennya berlebihan)Fluorin mudah bereaksi tetapi iodin sukar bereaksi.Adapun nitrogen tidak langsung bersatu dengan halogenkarena ketidakaktifannya.c. KereaktifanKereaktifan golongan halogen menurun secara teratur mulaifluor hingga iod. Kereaktifan ini dikaitkan dengankemampuannya menerima elektron membentuk ion negatif.Perhatikan harga afinitas elektron pada Tabel 4.7. Hargaafinitas elektron dari atas ke bawah berkurang. Hal ini karenamakin bertambah jari-jari atomnya sehingga gaya tarik intiterhadap elektron terluar makin berkurang.d. Daya OksidasiDaya oksidasi halogen dari atas ke bawah makin berkurang.Jadi iod merupakan reduktor terkuat. Daya oksidasi ini dapatdilihat dari harga potensial elektrodenya.8. Golongan Gas MuliaGolongan gas mulia terdiri atas helium (He), neon (Ne), argon(Ar), kripton (Kr), dan xenon (Xe). Gas mulia memilikikonfigurasi elektron yang penuh. Oleh karena itu, unsur gasmulia stabil.a. Sifat FisikaSetiap sifat tertentu dari unsur ini berubah secara teratur.Unsur gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yangrendah serta kalor penguapan yang rendah. Hal inimenunjukan bahwa terdapat ikatan Van der Waals yangsangat lemah antaratom. Helium adalah zat yang mempunyai
76Kimia SMA dan MA Kelas XIItitik didih yang paling rendah. Perhatikan sifat-sifat fisikagas mulia pada tabel berikut.b . Sifat KimiaPada tahun 1962, Neil Bartlett berhasil membuat sebuahsenyawaan stabil yang dianggap sebagai XePtF6. Hal ini tentumenggemparkan, karena telah lama dikenal bahwa unsurgolongan VIIIA bersifat inert. Setelah ini, tidak lama kemudianahli riset lainnya menunjukkan bahwa xenon dapat bereaksilangsung dengan fluor membentuk senyawaan biner sepertiXeF2, XeF4, dan XeF6. Adapun bentuk senyawa-senyawa dariunsur xenon dengan bilangan oksidasinya adalah sepertiberikut.1) Bilangan Oksidasi +2Kripton dan xenon dapat membentuk KrF2 dan XeF2 jikakedua unsur ini diradiasi dengan uap raksa dalam fluor.Xe(II) dapat bereaksi selanjutnya menjadi XeF4 jika suhudinaikkan. Adapun XeF2 dapat terbentuk jika xenon padatdireaksikan dengan difluoroksida pada suhu -120 °C.Xe(s) + F2O2(g)→ XeF2(s) + O2(g)XeF2 dan KrF2 berbentuk molekul linier denganhibdridisasi sp3d.2) Bilangan Oksidasi + 4Xenon(IV) fluorida dapat dibuat dengan memanaskancampuran xenon dan fluor dengan komposisi 1 : 5 padatekanan 6 atm, dan menggunakan nikel sebagai katalis.Xe(g) + 2 F2(g)()Ni6 atms⎯⎯⎯→ XeF4(g)XeF4 mempunyai struktur bujur sangkar denganhibridisasi d2sp3 pada suhu 400 °C.3) Bilangan Oksidasi +6Hanya xenon yang dapat membentuk XeF6. Senyawa inidibuat dengan memanaskan campuran kedua unsur iniHeNeArKrXeNomor atom210183654Konfigurasi elektron terluar1s22s2 2p63s33p64s24p65s25p6Massa atom relatif (Ar)4,00320,17939,94883,80131,30Titik leleh (K)0,92494116161Entalpi peleburan (kJmol-1)0,010,321,1152,1Titik didih (K)42784120166Entalpi penguapan (kJmol-1)0,081,86,35,513,6Energi ionisasi pertama (kJmol-1)26392079151913491169Jari-jari atom (pm)93112154169190Jumlah isotop di alam23369Tabel 4.8 Sifat Fisika Gas MuliaSumber: Kimia UniversitasSifat
Unsur-Unsur Utama77dengan komposisi Xe: F2 = 1 : 20 pada suhu 300 °C dantekanan 50 atm.Xe(g) + 3 F2(g)50 atm⎯⎯⎯→ XeF6(g)Xenon(VI) fluorida mempunyai bentuk oktahendral(distorted). Pada suhu kamar berbentuk kristal berwarnadan memiliki titik leleh 48 °C. Senyawa ini bereaksidengan silika membentuk senyawa oksi gas mulia yangpaling stabil.SiO2(s)+ 2 XeF6(g)→ SiF4(g) + 2 XeOF4(l)Pada suhu kamar XeOF4 berbentuk cairan tidak berwarna.XeF6 dapat mengalami hidrolisis membentuk xenon(VI)oksida, dengan reaksi seperti berikut.XeF6(s)+ 3 H2O(l)→ XeO3(aq) + 6 HF(aq)4) Bilangan Oksidasi +8Xe(IV) dapat dioksidasi menjadi Xe(VIII) oleh ozon dalamlarutan basa. Xe(VIII) hanya stabil dalam larutan.Selain senyawa xenon, telah berhasil dibuat kripton fluorida,KrF2 dan radon fluorida, RnF2. Radon bereaksi spontandengan fluor pada suhu kamar. Adapun kripton bereaksidengan fluor hanya jika keduanya disinari atau melepaskanmuatan listrik. Akan tetapi belum dilaporkan adanyasenyawa helium, neon atau argon.1. Mengapa energi ionisasi kedua logam alkali tanah kurang lebih dua kali energi ionisasipertamanya? Jelaskan!2. Mengapa golongan gas mulia mempunyai titik didih dan titik leleh yang rendah?3. Jelaskan sifat fisika dari unsur karbon dan nitrogen!4. Apakah yang menyebabkan gas F2 sangat reaktif? Jelaskan!5. Sebutkan tiga macam oksida dari logam alkali tanah!6. Jelaskan kecenderungan kelarutan garam sulfat dari alkali tanah!7. Apakah yang terjadi jika MgN2 direaksikan dengan air?8. Apakah yang menyebabkan NH3 larut dalam air?Latihan 4.1Tugas KelompokBersama teman semejamu, buatlah model strukturmolekul dari senyawa XeF3, XeF4, dan XeF6. Bahan yangkamu perlukan adalah malam pet, dan lidi atau tusuksate.
78Kimia SMA dan MA Kelas XIIKamu telah mempelajari sifat-sifat dari unsur-unsur utama,bagaimana kelimpahannya di alam ini? Mari kita pelajari lebihlanjut agar lebih jelas.1. Golongan Alkalia. NatriumNatrium terdapat di alam dalam senyawaan. Antara lainnatrium klorida (NaCl) yang terlarut dalam air laut dansebagai garam batu dalam tanah; natrium nitrat (NaNO3);dan natrium karbonat (Na2CO3) sebagai soda alam.Natrium karbonat berupa hablur putih yang larut dalam air.Bentuk hidratnya disebut soda cuci, Na2CO3 . 10 H2O.Natrium klorida atau garam dapur terdapat banyak sekalidi seluruh dunia. Selain terlarut dalam air laut (hampir 3%)juga dalam lapisan-lapisan di dalam tanah (garam darat) yangkadang-kadang sampai ratusan meter tebalnya. Garam dapurbanyak dihasilkan di Pulau Madura.Natrium nitrat juga disebut sendawa chili, terdapat di alamdi perbatasan antara Chili dan Peru. Diduga, bahwa sendawachili di daerah tersebut terbentuk dari pelapukan tumbuhanlaut dan kotoran-kotoran burung dengan pengaruh oksigendan bakteri-bakteri sendawa.b. KaliumKalium dalam alam hanya terdapat dalam senyawaan, sepertisilvinit (KCl), karnalit (KCl⋅MgCl2⋅ 6 H2O), dan kainit(KCl⋅MgSO4⋅3 H2O). Adapun potas atau garam abu (K2CO3)dihasilkan dari pembakaran tumbuh-tumbuhan darat.2. Golongan Alkali Tanaha. KalsiumKalsium di alam terdapat dalam senyawaan seperti CaCO3dalam kalsit, batu kapur (gamping), pualam, batu karang,dan kulit kerang; CaSO4⋅2 H2O dalam gips atau albar ataubatu tahu; Ca3(PO4)2 dalam tulang; dan CaF2. Sebagian besarcadangan batu kapur Indonesia terdapat di Sumatra Barat.b. MagnesiumMagnesium di alam terdapat sebagai garam-garam karbonat,klorida, silikat, dan sulfat. Misal magnesit (MgCO3), dolomit(CaCO3⋅MgCO3), karnalit (KCl⋅MgCl2⋅6 H2O), kainit (KCl⋅MgSO4⋅3 H2O), kiserit (MgSO4⋅H2O), asbes (CaSiO3⋅3 MgSiO3),talek (3 MgO⋅4 SiO2.H2O), dan mika yaitu berbagai jenis Al-Mg-K-Silikat. Dolomit banyak ditemukan di Sumatra Utara,Sumatra Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Madura danPapua.B. Kelimpahan Unsur-Unsur Utama di Alam
Unsur-Unsur Utama79Oleh karena pengaruh pelapukan, Mg dibebaskan darigaram-garam silikat dan merupakan bagian dari tanah yangdapat diserap oleh tumbuh-tumbuhan. Mg adalah salah satuzat yang dibutuhkan oleh tumbuh-tumbuhan (dalamklorofil).3. Unsur Boron dan Aluminiuma. BoronBoron tidak ditemukan bebas di alam, melainkan dalamsenyawaan seperti silika, silikat, dan borat. Senyawaan boronyang utama dan tidak melimpah adalah asam borat (H3BO3)dan natrium borat terhidrasi atau boraks (Na2B4O7⋅10 H2O).b. AluminiumUnsur yang terpenting pada golongan IIIA adalahaluminium. Kelimpahan aluminium terdapat dalam berbagaisenyawaan, seperti batu manikam (Al2O3), tanah liat(Al2(SiO3)3), kriolit (NaF⋅AlF3), bauksit (Al2O3⋅2 H2O).Bauksit merupakan bahan terpenting untuk memperolehaluminium antara lain terdapat di Kepulauan Riau, dan PulauBintan.4. Unsur KarbonKarbon terdapat di alam dalam keadaan bebas seperti intan dangrafit. Adapun dalam keadaan ikatan sebagai bahan bakarmineral, antrasit, batu bara, batu bara muda, dan sebagai minyaktanah, aspal, gas CO2, dan CaCO3.Karbon di alam juga terdapat sebagai hasil pembuatan arangamorf, misalkan kokas dari penyulingan kering batu bara, arangkayu dari pembakaran kayu. Karbon amorf sesungguhnyaadalah grafit yang hablur-hablurnya sangat halus.Gambar 4.3Makanan yangBiasanyaMengandungBoraksSumber: Dokumen PenerbitTugas MandiriSilikon dan timah merupakan unsur yang termasukgolongan IVA. Coba carilah informasi mengenaikelimpahannya di alam, dan daerah di Indonesia yangmemiliki potensi unsur-unsur tersebut.5. Unsur Nitrogen dan Fosfora. NitrogenNitrogen dalam keadaan bebas sebagai N2. Nitrogen di udaraterdapat kurang lebih 80% dari volume udara. Senyawaannitrogen di alam, antara lain seperti berikut.1) Zat telur (protein), amonia, dan berbagai senyawaorganik.2) Tumbuh-tumbuhan, hanya tumbuh-tumbuhan darikeluarga leguminosa yang mengambil nitrogen dari udara.
80Kimia SMA dan MA Kelas XIIb. FosforUnsur ini tidak pernah terdapat dalam keadaan bebas,karena daya gabungnya terhadap oksigen besar. Senyawaanfosfor yang terdapat di alam antara lain apatit yang banyakmengandung Ca3(PO4)2 selanjutnya mengandung kapur,CaCl2, dan CaF2. Fosforit (kalsium fosfat) terdapat dalamtulang binatang menyusui. Apatit dapat ditemukan diPropinsi Aceh, Sulawesi Utara, Nusa Tenggara Timur, danPulau Jawa.6. Unsur BelerangBelerang terdapat dalam keadaan bebas di daerah-daerahgunung berapi sebagai senyawaan dalam FeS2 (pirit), ZnS(sfaterit), PbS (galenit), CaSO4 (gips), BaSO4 (barit), dan dalamzat putih telur.7. Unsur Halogena. KlorKlor terdapat di alam karena daya gabung klor terhadapunsur-unsur lain yang biasanya sangat besar membentuksenyawaan terutama dalam garam dapur NaCl, KCl danMgCl2.b. BromBrom mula-mula diperoleh dari dalam air laut. Unsur-unsurini sekarang diusahakan dalam jumlah yang besar sebagaibromida, misal NaBr, MgBr2.c. IodIod terdapat sebagai Na-iodat dalam mutterlauge, sendawachili sebagai iodida dalam ganggang laut dan dalam sumberair iodium di Jawa Timur (Mojokerto) serta dalam kelenjargondok manusia dan hewan.d. FluorOleh karena daya gabung terhadap unsur-unsur lain lebihbesar daripada halogen lainnya, maka fluor selalu terdapatsebagai senyawaan, antara lain fluorit (CaF2) dan kriolit(Na3AlF6)8. Unsur Gas MuliaSemua gas mulia dapat dijumpai di atmosfer. Kandungan argondi udara adalah 0,9% udara dan unsur yang lain dalam jumlahyang lebih kecil. Ahli kimia Inggris William Ramsay, padatahun 1894 mengidentifikasi unsur baru (argon) sebagai gas yangtidak reaktif yang tertinggal dalam sampel udara setelah semuaunsur nitrogen, oksigen, dan zat lain dihilangkan dalam sampel.Semua unsur merupakan gas monoatomik yang dapat diperolehdengan distilasi fraksionasi udara cair.Gambar 4.5Sir WilliamRamsay, PenemuArgonSumber: Jendela IPTEKGambar 4.4Fosfor Disimpandalam AirSumber: Ensiklopedi IPTEK
Unsur-Unsur Utama81Kita dapat memperoleh unsur-unsur utama dari senyawanyadan kita juga dapat membuat senyawaan lain dari unsur-unsurutama tersebut. Mari kita pelajari lebih lanjut, mengenai caramemperoleh unsur dan senyawa dari unsur-unsur pertama.1. Golongan Alkalia. Unsur NatriumNatrium dapat diperoleh dengan cara elektrolisis NaCl yangdicairkan dengan katode besi dan anode karbon. Sel yangdigunakan adalah sel Downs.Natrium cair terbentuk pada katode, selanjutnya dialirkandan ditampung dalam wadah berisi minyak tanah. Dalamproses ini bejana elektrolisis dipanaskan dari luar dan dijagaagar natrium yang terbentuk tidak bersinggungan denganudara, karena akan terbakar. Hasil samping elektrolisis iniadalah klorin.b . Senyawa Natrium kloridaNatrium klorida (NaCl) atau garam dapur diambil dari airlaut dengan menguapkan air laut dalam kolam atau tambakyang luas di tepi laut. Metode ini dapat diterapkan di daerahpanas. Adapun di daerah dingin, garam dapur didapatdengan membekukan air. Air beku yang terbentuk tidakmengandung NaCl, sehingga larutan yang disisakanmerupakan larutan pekat dengan kadar NaCl yang tinggi.Garamnya dapat dipisahkan dengan penguapan.Garam darat diperoleh dengan menggalinya. Hasilpenggalian yang sudah putih bersih dapat langsungdiperdagangkan. Adapun hasil penggalian yang masih kotor,lebih dahulu dilarutkan dalam air agar kotorannyamengendap dan dipisahkan dengan penyaringan. Selanjut-nya garam dapat diperoleh kembali dengan penguapan.Helium yang mula-mula ditemukan spektrumnya berupa gariskuning oleh Lockyer dalam spektrum sinar matahari,ditemukan juga bersama bijih uranium. Radon merupakan hasilpeluruhan radioaktif dari radium dan mempunyai tiga isotopyaitu 219Rn, 220Rn, dan 222 Rn. Isotop radon yang paling stabiladalah 222Rn dengan waktu paruh 3,825 hari.Latihan 4.21. Jelaskan keberadaan litium di alam!2. Jelaskan keberadaan aluminium dan boron di alam!3. Jelaskan keberadaan nitrogen di alam!4. Jelaskan keberadaan fosfor di alam!C. Pembuatan Unsur dan SenyawaGambar 4.6Sel DownsMengekstrakNatrium denganElektrolisisSumber: Kamus Kimia Bergambar
82Kimia SMA dan MA Kelas XIIApabila lapisan-lapisan yang mengandung garam itu terlaludalam letaknya di dalam tanah maka untuk mendapatkangaram darat tersebut terlebih dulu perlu dipompakan air kedalam tanah untuk melarutkan garamnya, kemudian larutanitu dipompa kembali ke atas (cara Frasch).c. Senyawa Natrium karbonatNatrium karbonat (Na2CO3) dapat diperoleh dengan cara:1) Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragmaKe dalam ruangan katode, di mana terbentuk NaOHdipompakan (dialirkan dengan tekanan) gas CO2,sehingga terbentuk NaHCO3, kemudian NaHCO3 yangterbentuk dipanaskan. Reaksi yang terjadi seperti berikut.NaOH(l) + CO2(g)→ NaHCO3(aq)2 NaHCO3(aq)→ Na2CO3(l) + H2O(l) + CO2(g)2) Proses SolvayKedalam larutan garam dapur yang jenuh dan panas,dipompakan gas-gas amonia (NH3) dan karbon dioksida(CO2). Maka terjadilah reaksi-reaksi seperti berikut:NH3(g) + CO2(g) + H2O(l)→ (NH4)HCO3(aq)(NH4)HCO3(aq) + NaCl(aq)→ NH4Cl(aq) + NaHCO3(aq)Natrium hidrogen karbonat (NaHCO3) yang terbentuk,dipanaskan hingga berubah menjadi soda (natriumkarbonat), dengan reaksi seperti berikut.2 NaHCO3(aq)→ Na2CO3(l) + H2O(l) + CO2(g)CO2 yang dibebaskan, dapat dipakai kembali dalam prosestersebut. NH3 yang mahal harganya, dapat diperolehkembali dengan mereaksikan NH4Cl dengan Ca(OH)2.Perhatikan reaksi berikut.2 NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(l)→ CaCl2(l) + 2 NH4OH(aq)2 NH4OH(aq)→ 2 NH3(g) + 2 H2O(l)d. Senyawa Natrium Hidrogen KarbonatPada pembuatan soda dengan proses solvay sebagai hasilpertama terbentuk senyawa natrium hidrogen karbonat(NaHCO3) yang akan terurai pada suhu 650 °C. Oleh karenaitu garam yang terbentuk harus dihablurkan di bawah suhutersebut. Natrium hidrogen karbonat dapat juga terbentukjika dalam larutan soda yang jenuh dialirkan karbon dioksidadi bawah suhu 310 °C.Na2CO3(l) + H2O(l) + CO2(g)→ 2 NaHCO3(aq)e. Unsur KaliumKalium dibuat dari elektrolisis KOH cair seperti pada natriumserta pemijaran potas (K2CO3) dalam karbon.K2CO3(l) + 2 C(s)→ 2 K(s) + 3 CO(g)↑f. Senyawa Kalium hidroksidaKalium hidroksida (KOH) diperoleh dari elektrolisis larutanKCl dengan diafragma (sama dengan cara pembuatan NaOHdari elektrolisis larutan NaCl).
Unsur-Unsur Utama832. Golongan Alkali Tanaha. Unsur KalsiumKalsium dapat dibuat dengan elektrolisis CaCl2 cair sehinggadihasilkan Ca pada katode. Hasil sampingnya adalah klorin.b . Senyawa Kalsium OksidaSenyawa kalsium oksida (CaO) dibuat secara besar-besarandengan memanaskan (pembakaran) batu kapur atau kulitkerang dalam tanur pembakar. Reaksi yang terjadi seperti berikut.CaCO3(s)→ CaO(s) + CO2(g)CaO juga disebut kapur tohor dan dalam perdagangandisebut gamping. Gas CO2 yang terbentuk harus segeradialirkan keluar, karena reaksinya dapat balik kembali.Kapur tohor sangat higroskopis.c. Unsur MagnesiumMagnesium diperoleh dengan cara elektrolisis lelehanmagnesium klorida. Sekarang ini, Mg juga dapat diperolehdari air. Selain itu Mg diperoleh juga dari reduksi MgOdengan karbon.3. Golongan IIIAa. Unsur AluminiumAluminium diperoleh dari elektrolisis bauksit yangdilarutkan dalam kriolit cair. Proses ini dikenal dengan prosesHall. Pada proses ini bauksit ditempatkan dalam tangki bajayang dilapisi karbon dan berfungsi sebagai katode. Adapunanode berupa batang-batang karbon yang dicelupkan dalamcampuran.b . Senyawa Aluminium SulfatAluminium sulfat (Al2(SO4)) dibuat dari pemanasan tanahliat murni (kaolin) dengan asam sulfat pekat.c. Unsur BoronBoron dibuat dengan mereduksi boron oksida B2O3, denganmagnesium atau aluminium. Perhatikan reaksi berikut.B2O3(s) + 3 Mg(s)panas⎯⎯⎯→ 3 MgO(l) + 2 B(s)4. SilikonSilikon dapat dibuat dari reduksi SiO2 murni dengan serbukaluminium pada suhu tinggi, dengan reaksi seperti berikut.4 Al(s) + 3 SiO2(s)→ 2 Al2O3(l) + 3 Si(s)5. Golongan VAa. Unsur NitrogenNitrogen dibuat dengan penyulingan bertingkat udara cair.Udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor, kemudiandidinginkan dengan pendingin. Udara dingin mengembangmelalui celah dan hasilnya adalah udara yang suhunya lebihdingin, cukup untuk menyebabkan mencair. SelanjutnyaGambar 4.7Distilasi Udara CairSumber: Ensiklopedia IPTEKKeterangan:1. CO2 dan H2O dipisahkan.2. Gas dialirkan ulang.3. Udara ditekan dandidinginkan.4. Udara mengembang melaluinosel dan mendingin.
84Kimia SMA dan MA Kelas XIIudara cair disaring untuk memisahkan unsur CO2 danhidrokarbon, kemudian didistilasi dengan cara udara cairmemasuki bagian puncak kolom di mana nitrogen,komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas,dan pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan oksigencair sedang komponen yang paling sulit menguap terkumpuldi dasar kolom.b . Senyawa AmoniaAmonia (NH3) adalah senyawa yang sangat bermanfaat dandiproduksi secara komersial dalam jumlah yang sangat besar.Pembuatan secara komersial menggunakan proses Haber-Bosch.Dalam proses ini bahan baku digunakan adalah nitrogen danhidrogen dengan katalis Fe. Reaksi yang terjadi dapat ditulisseperti berikut.N2(g) + 3 H2(g)⎯⎯→←⎯⎯ 2 NH3(g)Reaksi ini berlangsung pada suhu +500 °C dengan tekananantara 130 – 200 atm.c. Senyawa Asam NitratAsam nitrat (HNO3) dibuat dengan proses Haber-Ostwald,di mana amonia yang didapat dengan proses Haberdicampur dengan udara berlebih kemudian dialirkan melaluiplatina abses sebagai katalis pada suhu 700 °C – 800 °C.Perhatikan reaksi yang terjadi berikut ini.4 NH3(g) + SO2(g)⎯⎯→←⎯⎯ 4 NO(g) + 6 H2O(l)Setelah melalui katalis, dan turunnya suhu maka NObereaksi dengan udara yang berlebih.2 NO(g) + O2(g)⎯⎯→←⎯⎯ 2 NO2(g)Udara yang mengandung NO2 ditampung dalam air.4 NO(g) + O2(g) + H2O(l)→ 4 HNO3(aq)d. Unsur FosforFosfor dibuat dalam tanur listrik dengan memanaskanfosforit, pasir, dan kokas dengan reaksi seperti berikut.Ca3(PO4)2(l) + 3 SiO2(s)→ 3 CaSiO3(l) + P2O5(s)2 P2O5(s) + 10 C(s)→ P4(s) + 10 CO(g)Dalam proses ini dihasilkan fosfor kuning. Adapun Fosformerah dihasilkan dengan jalan memanaskan fosfor kuningpada suhu 250 °C tanpa udara.6. Golongan VIAa. Unsur BelerangPembuatan belerang pertama kali dikembangkan pada tahun1904 oleh Frasch yang mengembangkan cara untukmengekstrak belerang yang dikenal dengan cara Frasch. PadaGambar 4.8Pompa FraschSumber: Kamus Kimia Bergambar
Unsur-Unsur Utama85proses ini pipa logam berdiameter 15 cm yang memiliki duapipa konsentrik yang lebih kecil ditanam sampai menyentuhlapisan belerang. Uap air yang sangat panas dipompa dandimasukkan melalui pipa luar, sehingga belerang meleleh,selanjutnya dimasukkan udara bertekanan tinggi melaluipipa terkecil, sehingga terbentuk busa belerang yang keluarmencapai 99,5%.b . Senyawa Asam SulfatAsam sulfat (H2SO4) dibuat dengan proses kontak. Belerangdibakar dalam udara kering di ruang pembakar pada suhu100 °C. Gas yang dihasilkan mengandung kurang lebih 10%volume sulfur dioksida. Setelah didinginkan sampai 400 °C,kemudian dimurnikan dengan cara pengendapanelektrostastik. Sulfur dioksida yang terbentuk kemudiandikonversi menjadi SO3 dengan menggunakan vanadium(V) oksida. Reaksi yang terjadi adalah eksoterm. Reaksidilakukan pada suhu 450 °C – 474 °C.2 SO2(g) + O2(g)⎯⎯→←⎯⎯ 2 SO3(g)HΔ= -98 kJmol-1Sulfur trioksida yang dihasilkan didinginkan kemudiandilarutkan dalam H2SO4 98%, sehingga menghasilkan asam98,5% yang kemudian diencerkan dengan air melalui reaksiberikut ini.SO3(g)+ H2SO4(l)→ H2S2O7(l)H2S2O7(l) + H2O(l)→2 H2SO4(l)Reaksi keseluruhan dapat ditulis seperti berikut.H2O(l) + SO3(g)→ H2SO4(l)c. Senyawa Belerang DioksidaBelerang dioksida (SO2) secara teknik dibuat dengan caraberikut.1) SO2 murni diperoleh dari pembakaran belerang.S(s) + O2(g)→ SO2(g)2) Pemanggangan sulfida.4 FeS2(s) + 11 O2(g)→ 2 FeO3(l) + 8 SO2(g)d. Unsur OksigenOksigen dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lainseperti berikut ini.1) Penguraian katalik hidrogen peroksida (pembuatan dilaboratorium).2 H2O2(g)→ 2 H2O(l) + O2(g)2) Penguraian termal senyawa yang mengandung banyakoksigen.2 KMnO4(s)→ K2MnO4(s) + MnO2(s) + O2(g)2 KClO3(s)→ 2 KCl(s) + 3 O2(g)2 KNO3(s)→ 2 KNO2(s) + O2(g)3) Reaksi antara peroksida dan air2 NaO2(s) + 2 H2O(l)→ 4 NaOH(aq) + O2(g)
86Kimia SMA dan MA Kelas XIIOksigen dapat dibuat secara komersial dengan cara sepertiberikut ini.1) Distilasi bertingkat udara cair.2) Elektrolisis air.7. Golongan VIIA atau Halogena. Unsur KlorKlorin dibuat dengan beberapa cara, antara lain sepertiberikut ini.1) Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragma.2 NaCl(aq) + 2 H2O(l)→ 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)2) Pada pabrik-pabrik sulfat, di mana asam kloridadihasilkan dalam jumlah besar sebagai hasil sampingselanjutnya asam klorida direaksikan dengan MnO2untuk menghasilkan klorin.4 HCl(l) + MnO2(s)→ MnCl2(l)+ 2 H2O(l) + Cl2(g)b . Senyawa Hidrogen KloridaHidrogen klorida (HCl) dapat dibuat dari garam dapur danasam sulfat. Reaksi yang terjadi seperti berikut.NaCl(aq) + H2SO4(aq)→ NaHSO4(aq) + HCl(aq)Jika suhunya dinaikkan, dan NaCl ditambah maka reaksiyang terjadi seperti berikut.NaCl(aq) + NaHSO4(aq)→ Na2SO4(l)+ HCl(aq)HCl dapat juga dibuat dari sintesis hidrogen dan klor. Keduagas ini diperoleh sebagai hasil samping pembuatan NaOHdari elektrolisis larutan NaCl.c. Garam Hipoklorit dan garam kloratGaram-garam hipoklorit terbentuk bersama-sama dengangaram-garam klorida, jika gas klorin dialirkan ke dalam suatularutan basa.Perhatikan reaksi berikut ini.2 KOH(l) + Cl2(g)→ KOCl(l) + KCl(l) + H2O(l)2 NaOH(aq) + Cl2(g)→ NaOCl(l) + NaCl(aq) + H2O(l)Jika gas klorin dialirkan ke dalam larutan pekat Ca(OH)2 danselanjutnya larutan ini diupayakan dalam vakum, makaterjadilah hablur kaporit.2 Cl2(g) + 2 Ca(OH)2(aq)→ CaCl2(l) + Ca(OCl)2(aq)d. Unsur BromSecara teknis brom dihasilkan terutama dari garam singkiran.Garam-garam ini dilarutkan dalam air dan kemudiandiuapkan. Sebagian besar dari garam-garamnya menghablur,sedangkan MgBr2 masih tertinggal dalam larutan(Mutterlauge). Selanjutnya gas klorin dialirkan ke dalamMutterlauge ini, dengan reaksi seperti berikut.MgBr2(s) + Cl2(g)→ MgCl2(aq) + Br2(g)Gambar 4.9Sel-Sel Hookeruntuk MembuatGas KlorinSumber: Ensiklopedi IPTEK
Unsur-Unsur Utama87Bromin yang terjadi dimurnikan dengan penyulingan.Bromin berupa zat cair berwarna cokelat tua, memberikanuap merah cokelat yang berbau rangsang.e. Unsur IodGaram-garam iodat direduksi na-hidrogensulfit menjadiiodin, dengan reaksi seperti berikut.Hablur-hablur iodin berbentuk keping-keping berwarnaabu-abu tua. Iod tidak mudah larut dalam air, tetapi mudahlarut dalam kalium alkohol dan eter.f. Senyawa Hidrogen FluoridaHidrogen fluorida (HF) diperoleh dengan mereaksikanfluorit dan asam sulfat pekat kemudian dipanaskan dalambejana dari timbal atau platina. Reaksi yang terjadi sepertiberikut.CaF2(l) + H2SO4(aq)→ CaSO4(l) + 2 HF(aq)HF di bawah suhu 20 oC berupa zat cair dan di atas suhu 20 oCberupa gas.8. Golongan VIIIA atau Gas MuliaSemua unsur gas mulia dapat diperoleh dengan distilasifraksionasi udara cair. Perhatikan kembali Gambar 4.7.Unsur-unsur utama dalam bentuk unsur atau senyawamemiliki banyak kegunaan dalam kehidupan kita sehari-hari.Mari kita pelajari kegunaan beberapa unsur dan senyawa dariunsur golongan utama.1. Golongan Alkalia. Unsur NatriumNatrium memiliki kemampuan daya gabung terhadapoksigen besar, sehingga sangat mudah terbakar di udara.Oleh karena itu, Na disimpan dalam minyak tanah ataudalam parafin cair.Natrium terbakar dengan nyala kuning. Natrium banyakdigunakan untuk pembuatan lampu-lampu natrium danpembuatan senyawa-senyawa organik.b . Senyawa Natrium HidroksidaNatrium hidroksida (NaOH), disebut juga soda api atau sodakaustik. NaOH adalah suatu basa yang sangat kuat; larut denganbaik dalam air dengan menimbulkan kalor (larutannyadinamakan lindi natron); mengikat CO2 dari udara danberubah menjadi Na2CO3.Soda api digunakan dalam membuat "sabun keras",membersihkan minyak tanah, dan dalam industri.D.Kegunaan Unsur dan Senyawa5 NaHSO3(aq) + 2 NaIO3(l)→ 2 Na2SO4(aq) + 3 NaHSO4(aq) + H2O(l) + I2(g)
88Kimia SMA dan MA Kelas XIIc. Senyawa Natrium KloridaNatrium klorida (NaCl) penting sebagai bahan makanan, danpengawet sayur, daging, telur, dan ikan. Penambahan NaCldalam air es digunakan sebagai pendingin dalam pembuatanbermacam-macam es, misal es puter, es lilin, dan es krim.Dalam industri, NaCl digunakan sebagai sumber unsur Nadan Cl, dan sebagai bahan pembuatan senyawan-senyawalain yang mengandung Na atau Cl, seperti asam klorida, dansoda. NaCl dalam industri keramik dipakai sebagai campuranbahan glasir.d. Senyawa Natrium KarbonatNatrium karbonat (soda) mudah larut dalam air, danlarutannya bersifat basa. Berdasarkan sifat inilah maka sodadigunakan sebagai zat pencuci.Soda digunakan dalam perusahaan pencucian untukmenghilangkan noda minyak. Soda juga dipakai dalamindustri kaca, dan untuk melunakkan air sadah.e. Senyawa Natrium Hidrogen KarbonatNatrium hidrogen karbonat dipakai dalam alat pemadamapi. Alat ini diisi dengan larutan NaHCO3 dicampur dengansaponin, suatu zat dapat berbuih. Fungsi lain NaHCO3 adalahuntuk menghilangkan bau tengik dari mentega; mengem-bangkan kue; menghilangkan lemak dan lilin dalampencucian bulu domba; serta menghilangkan gom dari sutra.f. Senyawa Natrium Nitrat atau Sendawa ChiliNatrium nitrat dipakai sebagai pupuk buatan dan pem-buatan asam sendawa.g. Senyawa Kalium NitratKalium nitrat berupa hablur-hablur putih, tidak higroskopik.Senyawa ini digunakan sebagai pengawet daging dan dalampembuatan mesiu.h. Senyawa Kalium Iodida dan Kalium BromidaKedua garam tersebut terdapat dalam jumlah sedikit di alam(dalam air laut). Keduanya dipakai dalam obat-obatan. KImempunyai sifat membersihkan darah, sedangkan KBr dapatmenenangkan saraf (obat tidur). KBr juga dipakai dalampemotretan.i. Senyawa Kalium Klorat dan Kalium HidroksidaSenyawa kalium klorat tidak begitu mudah larut dalam air,merupakan oksidator kuat, lebih-lebih dengan katalis MnO2.Kalium klorat dipakai dalam pembuatan korek api, pem-buatan petasan, dan sebagai obat kumur. Adapun kaliumhidroksida (KOH) dipakai dalam pembuatan sabun mandi.j. Unsur LitiumSenyawa yang paling penting dari unsur litium adalahsenyawa klorida, sulfat, dan karbonat. Litium karbonatdigunakan dalam pembuatan peralatan gelas dan keramik.Gambar 4.10NaHCO3 untukMengembangkanAdonan KueSumber: Dokumen PenerbitGambar 4.11KOHDitambahkandalam PembuatanSabun MandiSumber: Dokumen Penerbit
Unsur-Unsur Utama89Pada kemurnian yang tinggi senyawa ini digunakan dalampengobatan pada kerusakan mental tertentu. Senyawa inijuga berfungsi sebagai bahan dalam pembuatan senyawalitium lainnya, misal pada pembuatan litium hidroksida.2. Golongan Alkali Tanaha. Unsur KalsiumKalsium adalah logam lunak, berwarna putih; mudah bereaksidengan oksigen, tetapi kalsium oksida yang terbentukmerupakan lapisan yang melindungi logamnya terhadapoksigen lebih lanjut.Kalsium dicampur dengan litium sebagai pengeras dalamlogam yang mengandung timbal; untuk industri baja Cr-Ni, kalsium dipakai sebagai campuran logam campur.b . Senyawa Kalsium SulfatSenyawa kalsium sulfat (CaSO4) di alam sebagai CaSO4 . 2H2O yang disebut dengan gips atau albas. Senyawa ini baikdigunakan untuk membuat bermacam-macam barangtuang, sebagai pembalut gips, dalam industri cat digunakansebagai cat "putih", untuk pembuatan kapur tulis (campurandari gips, kaolin, asam oleat, dan NaOH). Jika dipanaskansampai di atas 200 °C, maka air hablurnya lenyap semua(CaSO4⋅0 H2O). Jika dicampur dengan air kembali makasenyawa tersebut tidak dapat mengikat air lagi. Keadaandemikian dinamakan gips mati.Semen gips dibuat dari gips yang dicampur dengan asamfosfat, Na-fosfat, pasir dan dipanaskan sampai +1200 °C. Hasilini dicampur lebih lanjut dengan K2SO4 dan ZnSO4,kemudian digiling halus. Semen gips dicampur dengan airdapat menjadi keras dalam waktu 2 jam.c. Unsur MagnesiumMagnesium adalah logam ringan berwarna putih, tetapidalam udara menjadi putih abu-abu karena terbentuknyalapisan magnesium oksida yang melindungi logamnyaterhadap oksidasi lebih lanjut. Dalam bentuk pita atau serbukmagnesium mudah terbakar menjadi magnesium oksidadengan menimbulkan cahaya putih yang menyilaukan.Magnesium dalam asam encer membentuk gas hidrogen.Magnesium dipakai sebagai pengisi lampu Blitzchth(dicampur dengan logam aluminium). Magnesium banyakdigunakan untuk pembuatan logam campur, dengan sifat-sifat tetap ringan, tetapi dengan kekuatan yang berlipatganda. Oleh karena itu, magnesium dipakai untuk industrimembuat rangka pesawat terbang.d. Senyawa Magnesium OksidaMagnesium Oksida (MgO) berupa zat padat, berwarna putih,tidak mudah mencair (titik cairnya 2.800 °C), keras dan tahanapi. Oleh karena sifat-sifat ini MgO dipakai sebagai pelapis tanur.Gambar 4.12Rangka PesawatTerbang Terbuatdari AlloyMagnesiumSumber: Photo Image
90Kimia SMA dan MA Kelas XIIJika MgO dipijarkan, dicampur dengan larutan MgCl2 yangpekat, membentuk bubur yang di udara menjadi keras danmengilap. Campuran tersebut dinamakan semenmagnesium atau semen sorel. Campuran semen magnesiumdengan serbuk kayu, serbuk gabus, gilingan batu, dansebagainya disebut granit kayu atau ksilolit. Bahan ini antaralain dipakai untuk membuat lantai yang tidak bersela atautidak bersambung dan sebagai bahan gading buatan.e. Senyawa Magnesium SulfatMagnesium sulfat (MgSO4) berupa padatan putih. Contohgaram inggris dengan rumus MgSO4⋅7 H2O, dipakai dalamobat-obatan sebagai pencahar (obat urus-urus).f. Senyawa Magnesium HidroksidaMagnesium Hidroksida (Mg(OH)2) berupa padatan putihyang sedikit larut dalam air. Bersifat basa. Oleh karena ituMg(OH)2 digunakan untuk obat sakit maag.3. Golongan IIIAa. Unsur AluminiumAluminium digunakan untuk membuat barang-barangkeperluan rumah tangga, misal piring, mangkok, dansendok; untuk membuat rangka dari mobil dan pesawatterbang; sebagai bahan cat aluminium (serbuk aluminiumdengan minyak cat).Aluminium dapat dicairkan menjadi lembaran tipis yangdipakai untuk pembungkus cokelat, rokok dan juga sebagaikaleng minuman bersoda. Daun aluminium atau logamcampuran dengan Mg dipakai sebagai pengisi lamput Blitz,di samping gas oksigen.Selanjutnya aluminium dipakai untuk membuat beberapamacam logam campur, diantaranya yang penting ialahduraluminium (paduan 94% aluminium dengan Cu, Mn,Mg), yang terutama dipakai dalam industri pesawat terbang,dan mobil.b. Aluminium OksidaAluminium oksida (Al2O3) di alam tercampur dengan oksidabesi dalam bentuk hablur yang disebut amaril. Bahan inisangat keras dan dipakai untuk menggosok besi. HablurAl2O3 (korundum) juga terdapat dalam bentuk batu permataatau intan berwarna misal mirah berwana merah (mirahdelima), nilam berwarna biru (batu nilam), zamrut berwarnahijau, ametis berwarna ungu, ratna cempaka berwarnakuning. Batu-batu ini diperdagangkan dengan nama batuakik, meskipun nama ini tidak tepat karena yangdimaksudkan dengan akik adalah hablur kwarsa (SiO2).c. Senyawa Asam BoratAsam borat (H3BO3) banyak dipakai dalam pabrik kaca danemail. Pada penyamakan kulit digunakan untuk mengikatkapur dalam kulit.Gambar 4.13Kaleng MinumanRingan BiasanyaTerbuat dariAluminiumSumber: Dokumen Penerbit
Unsur-Unsur Utama91d. Garam-Garam Aluminium SilikatBeberapa garam aluminium silikat terdapat dalam tanah liat.Tanah liat merupakan bahan dasar dalam pembuatankeramik. Ultramarin adalah bahan cat biru yang terdiri dariNa-Al-silikat dan S. Ultramarin dalam alam terdapat dengannama lazurit, dipakai sebagai bahan pembiru pakaian, tekstil,kertas, dan gula.e. Senyawa Natrium PerboratNatrium perborat NaBO3⋅4 H2O dengan air menimbulkanoksigen aktif yang digunakan sebagai pemucat dalambeberapa macam serbuk sabun.4. Silikona. Unsur SilikonOleh karena silikon bersifat semikonduktor sehinggadigunakan sebagai bahan baku pada kalkulator, transistor,komputer, dan baterai solar.b . Pasir KwarsaPasir Kwarsa (SiO2) digunakan untuk pembuatan kaca, gelas,porselin, beton. Selain itu SiO2 digunakan untuk menggosokbatu kaca, logam-logam untuk pembuatan ampelas danuntuk pembuatan cat tahan udara.c. Kaca Cair NatriumKegunaan kaca cair natrium (Na2SiO3) adalah untuk bahancampuran sabun cuci dan perekat dalam pembuatankarton.5. Golongan VAa. Unsur NitrogenKegunaan nitrogen terutama digunakan dalam pembuatangas amonia (NH3) dari udara. Gas nitrogen cair digunakansebagai bahan pembeku dalam industri pengolahanmakanan.b . Senyawa AmoniaKegunaan dari amonia adalah pembuatan es, membuatHNO3, garam-garam amonium, dan sabun amonia.c. Senyawa Asam NitratAsam nitrat digunakan untuk membuat pupuk-pupukbuatan NH4NO3 dan Ca(NO3)2.d. Unsur FosforFosfor kuning digunakan untuk pembuatan P2O5, yangdigunakan untuk mencegah karat dan fosfor merahdigunakan untuk membuat kepala batang korek api.Senyawaan fosfor antara lain asam fosfat yang dibuat denganmereaksikan uap fosfor dengan air. Asam fosfat bergunadalam pembuatan pupuk dan detergen.Gambar 4.14Bahan Utamauntuk MembuatGelas adalahSiO2Sumber: Dokumen PenerbitGambar 4.15Kepala Korek ApiTerbuat dariFosforSumber: Dokumen Penerbit
92Kimia SMA dan MA Kelas XII6. Golongan VIAa. Unsur BelerangBelerang digunakan sebagai bahan pembuat asam sulfat,bahan pembuat cat (ultramin, vermilyun, kuning kadmium),pembuat mesiu, untuk membuat karbon disulfida, danbahan pembuat ebonit. Belerang juga dapat dipakai sebagaiobat pemberantas jamur dan untuk memasak getah karetdan getah perca.b . Senyawa Belerang DioksidaKegunaan belerang dioksida adalah seperti berikut.1) Bahan pengelantang untuk bulu domba, sutra, spons,domen, dan gula tebu.2) Sebagai bahan untuk membersihkan botol-botol danbejana-bejana anggur.3) Sebagai bahan untuk memberantas penyakit pes di daratdan di kapal-kapal laut.4) Digunakan untuk memurnikan beberapa jenis minyaktanah.c. Senyawa Asam SulfatKegunaan dari asam sulfat antara lain seperti berikut.1) Di laboratorium digunakan untuk pengering dan untukkimia analisis.2) Dalam teknik industri digunakan sebagai bahan pupukterutama pupuk fosfat; cat dan pigmen terutama dalamproduksi titanium oksida; pembuatan asam (HCl, HNO3,H3PO4).d. Unsur OksigenKegunaan oksigen adalah untuk membantu pernapasanpasien (dalam kedokteran) dan untuk isi tabung udara yangdibawa penyelam.Salah satu senyawaan oksigen adalah ozon (O3). Ozon dibuatdari O2 yang dialirkan melalui pesawat pengozon. Di dalampesawat ini terjadi letusan-letusan listrik yang menyebabkanO2 berubah menjadi O3. Kegunaan ozon adalah sebagaipemucat benang dan bahan pemusnah hama air minum.7. Golongan VIIA atau Halogena. Unsur KlorKlor digunakan dalam industri kertas dan industri tekstilsebagai pengelantang, sebagai pemusnah kuman, dan untukpembuatan kapur klor, brom, dan zat warna organik.b . Senyawa Asam KloridaAsam klorida (HCl) digunakan untuk membersihkan logam-logam dan untuk membuat garam-garam klorida dan gasklor. HCl murni yang tidak mengandung air banyak diguna-kan dalam pembuatan zat warna organik.Gambar 4.16PenyelamMembawaTabung UdaraBerisi OksigenSumber: Microsoft Student 2006
Unsur-Unsur Utama93c. Garam Hipoklorit dan Garam KloratGaram klorat yang penting adalah kalium klorat (KClO3)yang digunakan untuk kepala batang korek api, petasan, dandipakai sebagai obat kumur.d. Unsur BromLarutan brom dalam air (aqua bromata) digunakan sebagaipengoksidasi. Kurang lebih 90% brom dipakai sebagai bahanmembuat garam-garam bromida. AgBr dipergunakan dalampemotretan. NaBr dan KBr dipergunakan dalam obat-obatan.Beberapa garam bromida lainnya digunakan dalampembuatan zat-zat warna.e. Unsur IodLarutan iod dalam alkohol dinamakan iodtinktur dandigunakan sebagai pemusnah hama. Iod juga mudah larutdalam karbon disulfida dan kloroform. Iod digunakan dalamobat-obatan sebagai kalium iodida (KI) dan iodoform (CHI3).f. Senyawa Asam FluoridaDalam bentuk cair atau gas, HF dapat memakan kaca yangdinamakan mengets menurut reaksi seperti berikut.SiO2(s) + 4 HF(g)→ 2 H2O(l) + SiF4(s)Asam fluorida digunakan untuk pemucatan penjalin. Adapunsenyawa-senyawa organik fluor digunakan untuk pendingindalam lemari es dan untuk mematikan kutu-kutu dalam kain.8. Golongan VIIIA atau Gas Muliaa. Helium (He) sudah dikenal lebih dahulu daripada gas-gasmulia lainnya. Untuk pertama kali helium ditemukan didalam atmosfer matahari. Helium digunakan untuk mengisibalon. Helium memiliki berat dua kali lebih berat daripadahidrogen, tetapi tidak dapat terbakar.b . Argon dicampur dengan nitrogen digunakan sebagai pengisilampu pijar dan lampu-lampu radio untuk menahanmengabutnya kawat wolfram dalam lampu itu.c. Neon (Ne) dipakai sebagai pengisi lampu-lampu neon yangmemberikan cahaya merah. Jika dicampur dengan uap raksaakan memberikan cahaya putih kebiru-kebiruan jika tabungkacanya tidak berwarna, atau cahaya hijau jika tabungkacanya berwarna cokelat.d. Kripton (Kr) dan xenon (Xe) akhir-akir ini diketemukanbahwa xenon bersifat anestesi. Oleh karena sifat ini makaxenon digunakan untuk membius pasien-pasien dalamoperasi besar. Akan tetapi pemakaian ini masih terlalu mahal.Selain bermanfaat ternyata unsur-unsur yang telah kitapelajari mempunyai dampak negatif. Adapun dampaknegatifnya adalah seperti berikut.E. Dampak Negatif Unsur-Unsur Utama
94Kimia SMA dan MA Kelas XII1. KarbonDampak negatif karbon adalah pada senyawa karbon yaitu:a. Karbon dioksida (CO2)Karbon dioksida terjadi karena pemakaian bahan bakar darifosil. Adanya pembakaran ini menyebabkan terjadinya efekrumah kaca.b.Cloro Fluoro Carbon (CFC)CFC berdampak negatif terhadap penipisan lapisan ozon danberkontribusi terhadap efek rumah kaca.c. Kloroform (CCl4)Kloroform menyebabkan kerusakan hati dan ginjal, danbersifat racun bila tertelan.d. Karbon disulfida (CS2)Karbon disulfida merupakan senyawa mudah terbakar danbersifat meracuni.e. Karbon monoksida (CO)Karbon monoksida biasanya dihasilkan oleh asap kendaraandan proses industri. Karbon monoksida lebih mudahmengikat hemoglobin daripada oksigen. Oleh karena itu,darah akan kekurangan oksigen.2. NitrogenCampuran NO dan NO2 menghasilkan NOx yang merupakanhasil pembakaran bahan bakar dari industri atau kendaraanyang menyebabkan terjadinya hujan asam dan asap kabut (smog)yang mengakibatkan terjadinya iritasi pada mata danmenyebabkan tumbuhan menjadi kering. Hujan asam dapatmerusak pH tanah, perairan serta merusakkan bangunan.3. SilikonSilikon yang dipakai untuk kecantikan wajah dapat menye-babkan kerusakan bentuk dan melumpuhkan beberapa ototwajah. Hal ini karena silikon dapat membentuk gumpalan dandapat memblokir aliran darah ke jaringan/organ tubuh.4. FosforFosfor berdampak negatif apabila bijih fosfor yang diolahmenjadi fosfat larut dalam air, sehingga menyebabkan terjadinyalimbah radioaktif (disebabkan bijih fosfor mengandung uranium).5. BelerangSenyawa belerang yang berdampak negatif antara lain:a. Hidrogen Sulfida (H2S)Hidrogen sulfida merupakan gas sangat beracun yangmempunyai bau seperti telur busuk dan senyawa ini dapatmenyebabkan kematian.b. Asam Sulfat (H2SO4)Asam sulfat merupakan zat higroskopis sehingga dapatmerusak kulit dan juga menyebabkan korosi.Tahukah kamu, apakah efek rumahkaca itu?Efek rumah kaca merupakanterperangkapnya energi mataharidi atmosfir oleh karbon dioksidayang menyebabkan peningkatantemperatur atau pemanasan glo-bal.Info KimiaSumber:Ensiklopedia IPTEK
Unsur-Unsur Utama95RangkumanDAnggota unsur utama adalah unsur-unsur dalam golongan A(IA – VIIIA)DSifat-sifat fisika unsur-unsur utama golongan IA dan IIA dari atas ke bawah dalamtabel periodik antara lain energi ionisasi makin kecil, dan jari-jari ion makin besar.Adapun sifat kimianya adalah sangat reaktif, sifat logamnya bertambah (dari atas kebawah dalam tabel periodik); bereaksi dengan oksigen, unsur halogen, air, asam encer,dan amonia.DUnsur-unsur golongan IIIA tidak sereaktif golongan IA dan IIA. Boron dapat bereaksidengan unsur halogen, membentuk asam oksi, larut dalam air dan membentukmolekul-molekul ion raksasa dengan atom oksigen. Adapun garam aluminium akanmengkristal dalam larutannya sebagai hidrat.DKarbon dan silikon tidak reaktif pada suhu biasa. Karbon bereaksi langsung denganfluor. Jika karbon dibakar dalam udara yang terbatas menghasilkan karbon monoksida.Karbon dapat membentuk ikatan kovalen tunggal, dan rangkap untuk membentuksenyawa organik.DSilikon bereaksi dengan halogen; jika dipanaskan membentuk oksida; membentukgaram dari asam oksi dan membentuk molekul-molekul dan ion-ion raksasa denganatom oksigen.DNitrogen dan fosfor mempunyai energi ionisasi pertama yang cukup besar, yaitumasing-masing 1.406 kJmol-1dan 1.066 kJmol-1. Nitrogen dapat bereaksi denganoksigen dengan bantuan bunga api listrik tegangan tinggi. Selain itu nitrogen jugadapat bereaksi dengan fluor membentuk nitrogen trifluorida dan bereaksi denganlogam membentuk nitrida ionik. Adapun fosfor bereaksi dengan logam IA dan IIAmembentuk fosfida, bereaksi dengan halogen membentuk trihalida. Selain itu fosforjuga membentuk asam okso fosfor.DOksigen membentuk senyawa dengan semua unsur kecuali dengan gas mulia. Adapunbelerang mudah bereaksi dengan semua unsur, kecuali emas, platinum dan gas mulia.DSifat-sifat fisika unsur halogen dari atas ke bawah dalam tabel periodik antara lainenergi ionisasi makin kecil, jari-jari ion makin besar, dan potensial elektrode standarmakin kecil. Unsur-unsur halogen dapat bereaksi dengan air, hidrogen, halogen,logam, hidrokarbon, serta dengan nonlogam dan metallid tertentu. Unsur halogenmemiliki kereaktifan yang menurun dari fluor hingga iod.6. RadonRadon merupakan unsur gas mulia yang bersifat radioaktif.Radon apabila terhirup oleh manusia, akan tertinggal di paru-paru dan menimbulkan kanker paru-paru.7. AluminiumAluminium dapat merusak kulit dan dalam bentuk bubuk dapatmeledak di udara bila dipanaskan. Senyawa aluminium yangberbahaya antara lain aluminium oksida (Al2O3) yang bereaksidengan karbon dan berdampak pada pemanasan global.Adapun reaksinya seperti berikut.2 Al2O(s) + 3 C(s)→ 4 Al(s) + 3 CO2(g)
96Kimia SMA dan MA Kelas XIIDUnsur-unsur gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yang rendah. Sekarangtelah dapat dibuat senyawa dari unsur xenon, yaitu XeF2, XeF4, XeF6.DUnsur natrium terdapat di alam sebagai senyawaan, antara lain sebagai natrium kloridayang terlarut dalam air laut, natrium nitrat, natrium karbonat. Natrium klorida (garamdapur) banyak diusahakan di Pulau Madura. Kalium terdapat di alam juga sebagaisenyawaan, antara lain silvinit, karnalit, akinit dan garam abu yang dihasilkan daripembakaran tumbuhan darat.DKalsium di alam terdapat dalam senyawa kalsit, batu gamping, pualam, batu karang,dan gips. Cadangan batu kapur terbesar berada di Sumatra Barat. Adapun magnesiumdi alam terdapat dalam senyawa magnesit, dolomite, karnalit, asbes dan mika. Dolomitditemukan di Sumatra Utara, Sumatra Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Madura, danPapua.DBoron ditemukan di alam dalam senyawaan seperti silica, silikat, dan borat. Senyawaboron yang melimpah adalah asam borat, dan boraks. Aluminium di alam sebagaisenyawa batu menikam, tanah liat, kriolit, dan bauksit. Bauksit banyak diperoleh diKepulauan Riau dan Pulau Bintan. Karbon terdapat di alam dalam keadaan bebassebagai intan dan grafit. Nitrogen terdapat di udara sebagai N2. Adapun fosfor tidakditemukan di alam dalam keadaan bebas, melainkan dalam senyawa apatit dan fosforityang terdapat pada tulang hewan menyusui. Apatit terdapat di Sulawesi Utara, NusaTenggara Timur dan Pulau Jawa. Belerang terdapat dalam keadaan bebas di gunungberapi sebagai senyawaan dalam pirit, sfaterit, galenit, gips, barit dalam zat putihtelur.DKlor terdapat di alam dan bergabung dengan unsur lain membentuk senyawa garamdapur, kalium klorida dan magnesium klorida. Sumber air iodium terdapat diMojokerto (Jawa Timur). Senyawaan fluor adalah fluorit dan kriolit. Semua unsurgas mulia dapat ditemukan di atmosfer.DNatrium dapat diperoleh dengan cara elektrolisis NaCl menggunakan sel Downs.Sedangkan senyawa natrium klorida dapat diperoleh dengan menampung air laut ditambak dan membiarkan airnya menguap sehingga yang tertinggal adalah garamdapur. Adapun senyawa natrium karbonat dapat diperoleh melalui elektrolisis larutanNaCl dengan diafragma, dan proses Solvay.DUnsur kalsium diperoleh dengan cara elektrolisis CaCl2 cair, dan diperoleh hasil sampinggas klorin.DUnsur aluminium diperoleh melalui proses Hall. Adapun unsur boron diperolehdengan mereduksi boron oksida dengan magnesium atau aluminium.DUnsur nitrogen, oksigen dan unsur gas mulia diperoleh dengan penyulingan bertingkatudara cair. Adapun senyawa amonia diperoleh melalui proses Haber-Bosch, dansenyawa asam nitrat dibuat dengan proses Haber-Ostwald. Fosfor dibuat dalam tanurtinggi listrik dengan memanaskan fosforit, pasir, dan kokas. Unsur belerang diperolehdengan pompa Frasch. Adapun senyawa asam sulfat dibuat dengan proses kontak.DUnsur natrium memiliki kegunaan antara lain untuk lampu natrium dan pembuatansenyawa organik. Natrium hidroksida digunakan dalam pembuatan sabun. Natriumklorida sebagai bahan pengawet makanan seperti sayur, telur, dan ikan; dan pendingindalam pembuatan es krim. Natrium hidrogen karbonat sebagai pengembang kue,dan penghilang bau tengik dari mentega. Natrium nitrat dipakai sebagai pupuk buatan.DMagnesium banyak digunakan untuk pembuatan logam campur dan dipakai untukmembuat rangka pesawat terbang.
Unsur-Unsur Utama971. Unsur-unsur gas mulia yang paling banyakterdapat di udara adalah ....A. heliumD. kriptonB. neonE. radonC. argon2. Jari-jari atom terbesar dari unsur-unsur gasmulia adalah ....A. neonD. xenonB. argonE. radonC. kripton3. Bentuk hibridasi XeF2 adalah ....A. spD. sp3dB. sp2E. sp3d2C. sp34. Unsur halogen yang banyak dijumpai dialam adalah ....A. fluorinD. iodinB. klorinE. astatinC. bromin5. Senyawa berikut mengandung belerang,kecuali ....A. piritD. dolomitB. sfateritE. gipsC. galenit6. Bilangan oksidasi klorin dalam senyawanatrium hipoklorit, kalsium klorit, kalsiumklorat berturut-turut adalah ....A. +3, +5, +7D. +1, +3, +5B. +1, +5, +7E. +1, +1, +3C. +1, +7, +57. Di antara senyawa di bawah ini yangmemiliki titik didih tertinggi adalah ....A. HFD. HIB. HClE. HAtC. HBr8. Logam natrium merupakan reduktor kuat.Hal ini dibuktikan dengan ....A. nyala natrium berwarna kuningB. logam natrium sangat lunakC. basanya sangat kuatD. garamnya mudah larut dalam airE. natrium mudah bereaksi dengan air9. Nama lain dari senyawa natrium hidroksidaadalah ....A. soda apiD. lindi natronB. soda kueE. lindi oksidaC. baking sodaI. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!Latih KemampuanIVDAluminium digunakan untuk membuat peralatan rumah tangga, rangka mobil danpesawat terbang. Silikon digunakan sebagai bahan baku pada kalkulator, transistor,komputer dan baterai solar.DNitrogen sebagai bahan pembuatan amonia, bahan pembeku dalam industri makanan.Adapun fosfor merah digunakan untuk membuat batang korek api. Belerangdigunakan untuk memberantas jamur dan memasak getah karet. Asam sulfat bergunadalam laboratorium untuk analisis, sebagai bahan pupuk, cat, dan pembuatan asam.Oksigen bermanfaat untuk pernapasan, sedangkan ozon sebagai bahan pemusnahhama air minuman.DKlor digunakan dalam industri kertas dan tekstil, pemusnah kuman, dan zat warnaorganik. Iod digunakan dalam obat-obatan sebagai kalium iodida dan iodoform.DHelium digunakan sebagai pengisi balon udara, argon, dan neon digunakan sebagaipengisi lampu.DSelain bermanfaat, unsur-unsur utama juga memiliki dampak negatif, antara lainkarbon dioksida menimbulkan efek rumah kaca, CFC menyebabkan tipisnya lapisanozon, kloroform menyebabkan kerusakan hati dan ginjal, gas hidrogen sulfida sangatberacun dan dapat menimbulkan kematian, asam sulfat menyebabkan korosi.
98Kimia SMA dan MA Kelas XIIII. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar!1. Tentukan bentuk molekul dari senyawa!a. XeF4b . XeF62. Jelaskan cara memperoleh logam berikut!a. litiumb. kalium3. Bagaimana kelarutan garam-garam alkali tanah dari atas ke bawah dalam:a. hidroksidab . sulfatc. karbonat4. Jelaskan proses pembuatan asam sulfat melalui proses kontak!5. Mengapa logam aluminium sukar berkarat? Jelaskan!10. Di antara basa di bawah ini yang bereaksidengan NaOH adalah ....A. Be(OH)2B. Mg(OH)2C. Ca(OH)2D. Sr(OH)2E. Ba(OH)211. Senyawa yang mempunyai kelarutanpaling kecil dalam kelompoknya adalah ....A. Mg(OH)2 dan BaSO4B. Ba(OH)2 dan MgSO4C. Ca(OH)2 dan SrSO4D. Sr(OH)2 dan BaSO4E. Ba(OH)2 dan CaSO412. Salah satu bentuk kristal belerang dikenaldengan nama ....A. tetrahedronB. kubikC. monoklinD. triklinE. oktahedron13. Pada pembuatan alumunium dari Al2O3dengan cara elektrolisis ditambahkankriolit (NO3AlF6). Penambahan kriolit inibertujuan ....A. melarutkan Al2O3B. menambahkan konsentrasi ion K3+C. memperbesar titik leburD. mencegah oksidasi pada AlE. mengurangi potensial reduksi Al3+14. Asam di bawah ini yang bersifat asam kuatdan berfungsi sebagai zat dehidrator adalah ....A. HNO3 pekatD. HClO3B. HNO3E. HClO4C. H2SO4 pekat15. Senyawa aluminat akan terbentuk jikaserbuk aluminium dimasukkan ke dalamlarutan ....A. HCl berlebihanB. NAOH berlebihanC. HNO3D. H2SO4 berlebihanE. (NH4)2SO4