Pada umumnya, logam-logam terkandung dalam batuan sebagai senyawa yang disebut mineral/ bijih logam,
contoh : Hematit (Fe2O3), Bauksit (Al2O3.2H2O), Kalkopirit (CuFeS2). Untuk memperoleh logam dari bijihnya/ mineral, dilakukan proses sebagai berikut :
1. Pemekatan bijih Yaitu pemisahan bijih logam dari batu-batuan lain yang tidak berguna
2. Pemanggangan Yaitu mengubah logam menjadi oksidanya.
3. Reduksi Yaitu mengambil logam dari oksidanya dengan cara mereduksi
4. Pemurnian (Refining) Logam yang diperoleh secara reduksi masih mengandung sedikit pengotor (belum murni), untuk itu perlu dilakukan pemurnian dengan berbagai cara : elektrolisis, destilasi, peleburan ulang, pemurnian zona
1. BESI (Fe)
a. Terdapat dalam bijih : Hematit (Fe2O3), Magnetit (Fe3O4), Siderit (FeCO3), Pirit (FeS2)
b. Pengolahan : Pengolahan besi melalui tahap pemanggangan (Untuk pengeringan dan mengubah bijih yang berupa karbonat dan sulfida menjadi oksida)
FeC O3 (s) FeO(s) + CO2 (g) 4 FeS2(s) + 11O2 (g) 2Fe2O3 (s) + 8 SO2 (g)
dan tahap peleburan (reduksi). Peleburan besi dilakukan dalam suatu Tanur tinggi yang disebut Tanur tiup.
Hasil yang diperoleh dari proses tersebut berupa : "Besi tuang, diperoleh dengan cara mendinginkan besi kasar yang diperoleh dari tanur, dengan memasukkannya ke dalam cetakan yang tersedia, biasanya besi tuang ini masih mengandung 2-4 % C, sehingga besi bersifat keras tapi rapuh (digunakan sebagai pipa ledeng, radiator). "Besi tempa diperoleh dengan cara mengurangi C sampai kadar karbonnya 0,02% (caranya besi dipanaskan sehingga karbonnya teroksidasi menjadi CO2), sifatnya lebih lunak dari besi tuang, tetapi lebih kuat (digunakan sebagai peralatan seperti cangkul, golok, baut, mur). ¨ Baja, mengandung 0,02-2% C, sifatnya lebih keras dari besi tempa. Baja dibuat dengan menambah logam lain, seperti Ni, Cr, Mn, V, Mo, sesuai dengan baja yang diinginkan.
c. Sifat sifat besi :
* Besi murni adalah logam yang berwarna putih mengkilap dan relatif lunak
* Cukup reaktif sehingga mudah terkorosi dalam udara lembab
* Memiliki sifat logam dan mudah berkarat. Karat besi, Fe2O3.nH2O sangat berpori dan selalu mengelupas. Oleh karena itu perkaratan besi akan berlanjut sampai tuntas (besinya habis).
d. Kegunaan Besi dalam kehidupan sehari-hari :
* Bahan bangunan Senyawanya : FeCl3 . 6H2O untuk pengecatan, Fe(OH)3 sebagai bahan cat, FeSO4 sebagai bahan pembuatan tinta dan dalam bidang kedokteran untuk menambah darah (sebagai zat besi), dll.
*Besi Baja Jenis-jenis baja :
- Baja karbon, terutama terdiri dari besi dan karbon
- Baja tahan karat (stainless steels), baja dengan kadar karbon rendah dan mengandung sekitar 14% kromium
- Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dengan sifat yang diinginkan.
Contoh Baja Jenis Unsur Tambahan Sifat Kegunaan Baja mangan Baja Nikel Baja Crom-Vanadium Baja Stainless Baja Wolfram 0,4-0,9% C dan 11-14% Mn 25 % Ni 1-10% Cr dan 0,15 % V 0,2-0,4 % C, 14-18% Cr, dan 7-9% Ni 0,4 – 0,9 % C dan 5 % W Keras & kuat Kuat & tahan karat Kuat & tahan terhadap beban Tahan Karat Sangat keras Rel kereta api, lapis baja, kendaraan perang. Alat pengukur (meteran), kawat, persenjataan As kendaraan Alat-alat rumah tangga dan industri Ujung alat pemotong
2. ALUMINIUM (Al)
a. Terdapat dalam bijih : Bauksit (Al2O3.2H2O), Kriolit (Na3AlF6)
b. Pengolahan : melalui proses HALL, yaitu elektrolisis larutan bauksit dalam kryolit cair
Pengolahan aluminium dari bauksit terdiri atas 2 tahap :
* Pemurnian bauksit : untuk mendapatkan alumina murni
- bauksit + larutan NaOH. Aluminium oksida akan larut membentuk NaAl(OH)4
Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(l) 2NaAl(OH)4 (aq)
- larutan disaring, kemudian filtrat yg mengandung NaAl(OH)3
diasamkan dengan mengalirkan gas karbondioksida. Aluminium mengendap sebagai Al(OH)3
2NaAl(OH)4 (aq) + CO2 (g)
2Al(OH)3 (s) + Na2CO3 (aq) + H2O(l)
- Endapan Al(OH)3 disaring dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair
2Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O (g)
* Peleburan atau reduksi alumina dengan elektrolisis
Reaksi elektrolisis menguraikan Al2O3 menjadi aluminium (di katode) dan oksigen (di anode). 2Al2O3 (l) 4Al(l) + 3O2 (g)
Aluminium yang terbentuk berupa zat cair dan berkumpul di dasar wadah. Kemudian dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapatkan aluminium batangan (ingot).
c. Sifat-sifat : "Logam berwarna putih perak dan ringan (massa jenisnya 2,7 gr/cm-3) "
Aluminium murni relatif lunak dan tidak kuat. Akan tetapi, logam ini dapat dibuat paduan (aliase) dengan logam lain sehingga menjadi kuat serta meningkatkan sifat menguntungkan yang diinginkan
"Memiliki sifat umum logam"
Mudah bereaksi dengan O2, lapisan oksidanya dpt melindungi logam dari perkaratan
" Bersifat amfoter, dapat bereaksi dengan asam maupun basa"
d. Kegunaan :
* Peralatan rumah tangga, barang kerajinan
* Lapisan pembungkus, aluminium foil, kaleng aluminium.
* Sebagai paduan logam, digunakan untuk membuat badan pesawat, contoh magnalium (campuran Al dan Mg)
* Dalam persenyawaannya : tawas / K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O untuk penjernihan air; Alumina (Al2O3) untuk industri keramik, gelas, ampelas; Al(OH)3 dalam antasid digunakan utk menetralkan asam klorida dalam lambung ; termit (campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida ) digunakan untuk mengelas baja di tempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Reaksinya sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja dan besi yang terbentuk akan menyambung baja yang dilas. Reaksinya : 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 3. TIMAH (Sn)
a. Terdapat dalam bijih : Kasiterit (SnO2)
b. Pengolahan : Kasiterit direduksi dengan C, reaksinya : SnO2 (s) + 2 C(s) Sn(l) + 2 CO(g)
c. Sifat-sifat :
* Timah terdapat dalam 2 bentuk allotropi, yaitu timah putih dan timah abu-abu. Timah putih berwarna putih perak dan dapat ditempa, stabil pada suhu di atas 13,20C jika di bawah suhu tersebut timah putih berubah menjadi timah abu-abu yg berbentuk serbuk (seperti melapuk). Pelapukan ini mula-mula berlangsung lambat. Akan tetapi, begitu terbentuk timah abu-abu maka proses selanjutnya berlangsung cepat karena timah abu-abu yang terbentuk dapat mengkatalisis proses selanjutnya.
* Relatif lunak, tahan karat, dan titik lelehnya rendah
* Memiliki sifat umum logam
* Timah mengalami oksidasi (korosi) pada permukaannya. Lapisan oksida yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindungi dari korosi selanjutnya.
zxd. Kegunaan : "Melapisi besi (membuat kaleng/tin plate) kemasan berbagai macam produk. Besi yang dilapisi timah ini tidak mengalami korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan tidak bocor)."
" Untuk paduan logam (perunggu : paduan Cu, Sn, Zn dan solder : Sn, Pb)"
Dalam persenyawaannya, SnCl2 digunakan sebagai pereduksi dalam pembuatan zat warna, SnF2 digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorin untuk menguatkan gigi karena SnF2 larut dalam air.
4. NIKEL (Ni)
a. Terdapat dalam bijih : Pentlandit (FeNi)S, Garnierit : H2(NiMg)SiO4 . 2 H2O Nikel Sulfida : NiS Pengolahan : melalui proses oksidasi NiS, kemudian hasil oksidasinya direduksi dengan C pada suhu tinggi, reaksi :
2NiS + 3 O2 2NiO + 2 SO2
NiO + C Ni + CO
b. Sifat-sifat :
* Berwarna putih perak (mengkilap) ,keras ,tahan korosi, dan sangat mengilap bila digosok
* Memiliki sifat umum logam
* Lapisan oksidanya melindungi logam lain sehingga tidak berkarat
c. Kegunaan : "Melapisi barang-barang yang terbuat dari besi, baja, tembaga, untuk melindunginya terhadap korosi dan memperbaiki penampilan"
Karena sifat-sifatnya tersebut, nikel digunakan untuk paduan logam :
* Monel (Ni, Cu, Fe) untuk alat rumah tangga & alat transmisi listrik
* Nikrom (Ni, Fe, Cr) digunakan sebagai elemen pemanas listrik
* Alniko (Al, Ni, Fe, Co) untuk membuat magnet. Magnet yang terbuat dari alniko ini sangat kuat karena mampu mengangkat besi hingga 4000 kali massa magnetnya.
* Baja nikel ( Ni, Fe) untuk meteran, kawat, & persenjataan
* Paltinit dan Invar merupakan paduan nikel yang mempunyai koefisien muai yang sama dengan gelas. Digunakan sebagai kawat listrik yang ditanam dalam kaca, misalnya pada bohlam lampu pijar. "Serbuk nikel digunakan sebagai katalisator, misalnya pada pembuatan margarin, hidrogenasi (pemadatan) minyak kelapa, cracking minyak bumi."
5. TEMBAGA (Cu) Banyak terdapat dalam keadaan bebas
a. Terdapat dalam bijih : Kalkopirit /CuFeS; Malasit /Cu2(OH)2CO3 ; Kuprit /Cu2O; Kalkosit/ Cu2S
b. Pengolahan : Bijih yang mengandung tembaga bebas mula-mula dihancurkan lalu dipisahkan dari batu reja (gangue). Kemudian dipanaskan sehingga tembaga mencair dan terpisah. Bijih yang berupa oksida atau karbonat biasanya dipisahkan dengan melarutkannya dalam asam sulfat. Tembaga dipisahkan dari larutan Tembaga (II) Sulfat yang terbentuk dengan elektrolisis. Bijih sulfida biasanya mengandung kurang dari 10% tembaga. Bijih sulfida ini mula-mula dihancurkan, lalu senyawa tembaga dipisahkan dengan pengapungan (floatasi). Bijih pekat tersebut dipanggang di bawah titik leleh untuk mengeringkan dan untuk mengoksidasikan sebagian belerang. Campuran yang tersisa, yang mengandung Cu2S, FeS, dan SiO2 kemudian dicairkan bersama-sama dengan CaCO3 sebagai fluks.
Fluks ini akan mengikat besi dan SiO2.
CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
FeS + SiO2 FeSiO3 + FeSiO3
CaSiO3 dan FeSiO3 yang terbentuk akan membentuk terak yang mengapung ke atas. Setelah terak ini dikeluarkan, ditiupkan lagi udara ke dalam tanur yang akan mengubah Cu2S menjadi Cu2O. Kemudian Cu2O yang terbentuk segera akan mereduksi Cu2S yang lain membentuk tembaga. 2Cu2S + 3 O2 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S
6Cu + SO2 Dari proses di atas diperoleh tembaga tak murni batangan. Pemurnian selanjutnya dilakukan dengan elektrolisis yang dapat menghasilkan tembaga 99,95%. Kotoran pada anoda mengandung Ag, Au, dan Pt.
c. Sifat-sifat :
* Tembaga murni berwarna kuning kemerahan, relatif lunak, mudah dibengkokkan, dapat dibuat lembaran-lembaran tipis, serta penghantar panas dan listrik yang baik
* Memiliki sifat umum logam
* Tergolong logam yang kurang aktif
d. Kegunaan : Penghantar (kabel) listrik dan komponen elektronika, Peralatan rumah tangga
Paduan logam/aliase : Kuningan (60-82%Cu & 18-40%Zn), Perunggu (70-95%Cu, 1-25%Zn & 1-18% Sn), Perunggu aluminium (90-98%Cu, 2-8%Al), Perak Jerman (50-60% Cu, 20% Zn, 20-25% Ni). Selongsong peluru dan komponen persenjataan yang lain
Dalam persenyawaannya, terusi/ blue vitriol CuSO4.5H2O, digunakan untuk membunuh jamur (sebagai fungisida)
6. EMAS (Au)
a. Dalam keadaan bebas sebagai butiran yang bercampur dengan perak dan tembaga
b. Pengolahan melalui 3 cara :
* Pasir yang mengandung emas dicuci menggunakan pendulang, emas yang BJ nya besar akan tertinggal dalam pendulang
* Emas yang tercampur kotoran dilarutkan dalam air raksa sehingga terbentuk amalgama, untuk memisahkan emas dari larutannya maka air raksa diuapkan dengan cara destilasi
* Bijih emas dilarutkan dalam larutan NaCN selama beberapa hari, kemudian emas diendapkan dari larutannya dengan menambahkan serbuk seng. Campuran emas dan perak dapat dipisahkan dengan melarutkan perak dalam asam nitrat.
c. Sifat-sifat :
* Memiliki sifat umum logam
*Logam yang lunak, berwarna kuning, logam yang paling dapat ditempa (paling malleable) dan paling dapat mulur (paling ductile).
*Tidak berkarat karena tidak bereaksi dengan oksigen dan tidak terkorosi di udara · Unsur inert (sangat stabil) sehingga disebut logam mulia
*Emas tidak larut dalam asam basa tunggal apapun, tetapi larut dalam aqua regia, yaitu larutan HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1
Au(s) + 3HCl(aq) + HNO3(aq) HAuCl4(aq) + NO(g) + 2H2O(l)
Emas juga larut dalam larutan natrium sianida dan udara (sumber O2)
Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + H2O(l) 4 Au(CN)-2(aq) + 4OH-(aq)
* Kemurnian emas dinyatakan dengan satuan karat, dimana emas murni berharga 24 karat yang berisi 100% emas
d. Kegunaan :
* Mata uang
* Perhiasan (Emas murni terlalu lunak sehingga dicampur dengan tembaga atau perak atau logam lain). Emas kuning atau emas merah dibuat dengan dicampur tembaga, emas putih mengandung paladium, nikel, atau seng.
*Komponen listrik kualitas tinggi
*Sebagai jaminan moneter
7. PERAK (Ag)
Sebagian besar ditemukan dalam keadaan bebas sebagai butiran yang biasanya tercampur dengan emas dan tembaga.
a. Bijih Perak : Argentit, Ag2S
b. Pengolahan : Pada umumnya untuk memperolah perak, dilakukan bersama-sama dengan emas. Produksi perak pada umumnya diperoleh sebagai hasil sampingan pada pengolahan logam lain.
Pengolahan perak dari bijihnya sering dilakukan dengan proses yang disebut hidrometallurgi, yaitu pemisahan suatu logam dari campurannya dengan melarutkannya dalam air sebagai senyawa kompleks kemudian mengendapkannya sebagai unsur bebas dengan suatu reduktor.
Dengan adanya udara, perak dan semua senyawa perak dapat larut dalam sianida logam alkali sebagai ion Ag(CN)2- : disianoargetat (I)
Contoh :
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 4OH-(aq)
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 2 S(s) + 4OH-(aq)
AgCl(s) + 2CN-(aq) Ag(CN)2-(aq) + Cl-(aq)
Perak kemudian dibebaskan dengan menambahkan seng atau aluminium sebagai reduktor 2Ag(CN)2-(aq) + Zn(s) 2 Ag(s) + Zn(CN)4-(aq)
c. Sifat-sifat :
* Perak murni berwarna putih dan sangat mengilap
* Penghantar listrik yang sangat baik (Daya hantar listrik perak jauh lebih baik dibandingkan tembaga karena hambatan jenis perak jauh lebih kecil dibandingkan tembaga. Akan tetapi, tembaga lebih banyak digunakan sebab perak lebih mahal daripada tembaga)
* Tahan korosi, dan mudah ditempa
* Logam yang tidak reaktif dan tidak teroksidasi oleh oksigen di udara
d. Kegunaan :
* Mata uang, medali, perhiasan, barang kerajinan
* Fotografi (Senyawa perak, yaitu AgBr dan AgI, digunakan untuk membuat film foto dan kertas foto karena mudah diuraikan oleh cahaya).
2 AgX + cahaya 2 Ag + X2 (X = Br atau I)
Endapan perak menghitamkan film sehingga menghasilkan film negatif
* Bahan penambal gigi
* Industri penyepuhan (elektroplating). Logam yang akan disepuh digunakan sebagai katode (kutub negatif) dan perak sebagai anode (kutub positif), sedangkan elektrolit yang digunakan adalah Na[Ag(CN)2]
B. UNSUR-UNSUR NON LOGAM DALAM KEHIDUPAN
1. OKSIGEN (O)
a. Terdapat :
* Dalam keadaan bebas di udara (O2) sebesar 20 % volume
* Dalam persenyawaan : air (H2O), pasir (SiO2), silika (SiO32-), dan oksida logam lainnya.
b. Pembuatan :
* Penguraian Katalitik H2O2
MnO2 2 H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)
*Pembuatan gas oksigen dalam laboratorium dapat dilakukan dengan cara memanaskan senyawa oksidanya, seperti yang dilakukan Priesley.
2 HgO (s) 2Hg (s) + O2(g)
2 KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)
Secara alami terbentuk melalui proses fotosintesis
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Secara komersial, oksigen (bersama dengan nitrogen) dibuat melalui Destilasi Udara Cair.
Proses : udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor untuk dicairkan dengan tekanan tinggi, kemudian udara cair didinginkan dan dilakukan penyaringan untuk menghilangkan CO2 dan hidrokarbon yang terdapat didalamnya. Udara cair yang sudah bersih selanjutnya dialirkan ke dalam kolom destilasi untuk memisahkan Nitrogen, Argon, dan Oksigen. Pemisahan ini didasarkan pada perbedaan titik didih gas-gas tsb.
Titik didih Nitrogen : -195,8 0C, Argon : -185,70C, Oksigen : -1830C (karena ttk didih nitrogen paling rendah, maka nitrogen akan menguap lebih dahulu dan ditampung, diikuti dengan argon dan oksigen
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu kamar tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, titik didih : -1830C dan titik beku : -218,40C. Berupa molekul diatomik
* Oksigen tidak terbakar, tetapi merupakan komponen yg diperlukan dalam pembakaran
* Pada suhu dan tekanan normal oksigen tidak begitu reaktif, tetapi menjadi sangat reaktif pada suhu tinggi. * Kelarutan dalam air : 5 ml O2 dapat larut dalam 100 ml air. Oksigen yang larut inilah yang membuat berbagai organisme hidup dalam air.
d. Kegunaan :
* Pernafasan makhluk hidup
* Bersama gas asetilena digunakan untuk memotong dan mengelas logam (baja)
* Oksigen cair bersama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong pesawat ruang angkasa. Oksigen juga digunakan dalam berbagai industri kimia untuk mengoksidasi berbagai zat.
* Digunakan untuk pembakaran atau reaksi kimia tertentu
* Proses pengolahan limbah (aerasi)
* Pembuatan ozon (O3) 3 O2(g) 2 O3(g)
2. NITROGEN (N)
a. Terdapat :
- Dalam keadaan bebas di udara sebanyak 78%
- Dalam persenyawaan : Sendawa (KNO3), dan Sendawa Chili (Na2CO3)
b. Pembuatan :
*Dalam laboratorium dibuat dengan memanaskan larutan NH4Cl dan larutan NaNO2
NH4Cl(aq) + NaNO2(aq) NaCl(aq) + 2 H2O(l) + N2(g)
*Dapat juga dibuat dengan reaksi :
2NH3 (g) + 3CuO 3Cu(s) + 3H2O(l) + N2(g)
2Cu( s) + 2 NO(g) 2CuO + N2(g)
*Secara komersial, nitrogen dibuat bersama-sama dengan oksigen dengan cara destilasi bertingkat udara cair
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu kamar, tidak berbau, tidak reaktif, tidak berwarna
* Titik didih : -195,80C dan titik leleh : -2100C
* Sukar bereaksi karena ikatannya yang kuat (energi ikatannya sangat besar). N2 hanya bereaksi pada suhu tinggi
d. Kegunaan :
* Pengisi bola lampu pijar
* Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk membuat suhu yang sangat rendah Nitrogen digunakan untuk melepaskan oksigen (atmosfer inert) untuk berbagai industri yang terganggu oleh oksigen karena sifat nitrogen yang kurang reaktif. (penyimpanan buah-buahan dan sayuran sehingga tidak cepat busuk dalam kemasan kaleng, pembuatan larutan injeksi, industri elektronika yang menginginkan udara tanpa oksigen, penyimpanan produk yang mudah terbakar).
* Bahan baku pembuatan amoniak (Proses Haber-Bosch) N2(s) + 2H2(g) 2NH3(g)
* Dalam persenyawaan :
- Amonia (NH3) : gas yang tidak berwarna, berbau merangsang, dan mudah mencair, titik didih –330C dan titik beku –780C.
Digunakan untuk : pembuatan pupuk urea dan ZA (zwavel amonia), pembuatan NH4Cl pada baterai, pembuatan asam nitrat (HNO3) pendingin dalam pabrik es, pembuatan hidrasin (N2H4) yang digunakan sebagai bahan bakar roket, sebagai bahan dasar pembuatan : (bahan peledak, kertas, plastik, dan detergen). - HNO3 Pembuatan asam nitrat dengan proses Oswald.
4NH3(g) + 5 O2(g) 4NO)g) + 6H2O(g) 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g)
4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) 4HNO3(g)
HNO3 digunakan untuk pembuatan pupuk amonium nitrat (NH4NO3), bahan peledak seperti (TNT /trinitrotoluena, nitrogliserin dan nitroselulosa), sebagai nitrasi senyawa organik yang digunakan untuk produksi zat warna, obat-obatan, pestisida, dan detergen.
- Siklus nitrogen Senyawa organik yang khas dari nitrogen adalah protein. Nitrogen masuk ke dalam rantai makanan melalui tumbuhan. Tumbuhan umumnya memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa mineral yang larut dalam air, yaitu nitrat dan amonium. Hanya tumbuhan polong-polongan (legum) yang dapat mengikat nitrogen dari udara berkat bantuan sejenis bakteri yang terdapat pada bintil akar tumbuhan tersebut. Nitrogen dalam tanah berasal dari fikasasi nitrogen atmosfer atau dari hasil perombakan senyawa nitrogen organik (sisa organisme) oleh kerja bakteri. Fiksasi nitrogen terjadi menurut dua jalur, yaitu karena pengaruh petir dan bakteri. Petir dapat melangsungkan reaksi nitrogen dengan oksigen membentuk nitrogen monoksida (NO)
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
NO tersebut teroksidasi lebih lanjut membentuk nitrogen dioksida. Nitrogen dioksida dalam air hujan membentuk asam nitrat.
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 3NO2(g) + H2O(g) 2HNO3(g) + NO(g)
3. KARBON (C)
a. Terdapat : dalam senyawa organik, anorganik, dan dalam keadaan bebas
b. Pengolahan : Karbon yang paling murni diperoleh melalui pemanasan gula pasir (sukrosa) tanpa udara C12H22O11(s) 12C(s) + 11H2O(g)
c. Sifat-sifat & kegunaan :
* Karbon ditemukan dalam bentuk Allotropi yaitu Intan (kristal karbon dengan struktur tetrahedral, bersifat isolator, titik leleh sangat tinggi, digunakan untuk perhiasan dan alat pemotong kaca, pengebor, pengasah). Intan buatan dibuat dari grafit melalui pemanasan pada suhu sekitar 30000C dan tekanan sekitar 125.000 atm. Grafit (kristal karbon dengan pola berlapis-lapis dan berbentuk heksagonal yang simetri, bersifat konduktor, digunakan untuk elektrode batu baterai, pelumas, dan inti pensil yang merupakan campuran grafit dengan tanah liat).
* Serta dalam bentuk Amorf (bersifat lebih rapuh), yaitu Batubara (terbentuk dari fosilisasi tumbuhan, digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku untuk pembuatan senyawa hidrokarbon dengan proses gasifikasi batu bara.
Batubara C(s) + CH4(g) C(s) + H2O(g) CO(g)+ H2(g) CO(g) + 3H2(g) CH4(g)+ H2O(g) C(s) + 2H2(g)
CH4(g) Kokas (di buat dari pemanasan batubara pada suhu tinggi tanpa udara/ destilasi destruktif) digunakan sebagai reduktor pada pengolahan berbagai jenis logam seperti besi, timah dan nikel, Arang (dibuat dari kayu atau serbuk gergaji dengan pemanasan pada suhu tinggi tanpa udara), arang merupakan kristal halus dengan struktur seperti grafit. Ruang antarlapisan atom dalam arang yang dibubuk halus dapat menyerap (mengadsorpsi) atom atau molekul lain sehingga zat itu mempunyai daya adsorpsi yang besar. digunakan untuk mengadsorpsi zat warna dan bahan polutan lainnya pada pengolahan air, adsorpsi zat warna yang terdapat dalam air tebu pada pengolahan gula, sebagai obat sakit perut atau keracunan. Karbon hitam (merupakan jelaga yang dibuat dari pembakaran hidrokarbon dengan oksigen yang terbatas) digunakan untuk vulkanisai karet pada industri ban, dan sebagai pigmen warna hitam, tinta cetak.
* Karbon dalam persenyawaan :
- CO (karbon monoksida) : gas yang sangat beracun karena dapat mengikat hemoglobin dalam darah sehingga menghalangi fungsi utama hemoglobin sebagai pengangkut oksigen, terbentuk pada pembakaran tak sempurna bahan bakar yang mengandung karbon seperti kayu dan bensin, karena sifatnya yang dapat terbakar dan menghasilkan panas, maka gas ini digunakan sebagai bahan bakar gas, sebagai reduktor pada pengolahan logam, membuat metanol.
- CO2 (karbon dioksida) : gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, tidak beracun, tetapi dapat mengusir oksigen sehingga jika kadarnya terlalu besar (10-20% volume) dapat membuat orang pingsan dan mengganggu pernafasan, terbentuk pada pembakaran sempurna bahan bakar yang mengandung karbon dan dari pernapasan makhluk hidup, digunakan untuk membuat es kering (dry ice) yaitu CO2 padat yang digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran (tabung pemadam kebakaran berisi CO2 cair dengan tekanan 60 atm. Jika katupnya dilepas maka CO2 cair akan langsung menjadi gas dan menghalangi oksigen masuk kelokasi yang sedang terbakar sehingga api padam), untuk minuman bersoda.
- NaHCO3 (natrium hidrogen karbonat) disebut juga natrium bikarbonat yang dalam sehari-hari disebut soda kue yang digunakan sebagai pengembang adonan, digunakan sebagai bahan pembuat kaca, bahan pembuat natrium silikat yang digunakan untuk pembuatan kertas, proteksi logam, dan detergen, serta untuk menghilangkan kesadahan air
4. POSFORUS (P)
a. Terdapat sebagai fosfat dalam berbagai mineral. Mineral terpenting adalah fluoroapatit /
2 Ca3(PO4).CaF2
b. Pengolahan : Unsur fosfor diproduksi dari batuan fosfat dengan dipanaskan bersama-sama silika dan kokas dalam tanur listrik
2 Ca3(PO4)2(s) + 10 C(s) + 6 SiO2(s)
6CaSiO3(l) + 10 CO(g) + P4(g)
Fosfor yg terbentuk adalah fosfor putih, kemudian terkondensasi dan akhirnya terkumpul di bawah air sebagai padatan
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk allotropi, yaitu fosfor putih, fosfor merah, dan fosfor hitam
* Fosfor putih bersifat lunak (berwujud padat seperti lilin), titik leleh rendah (44,10C), sangat reaktif (menyala spontan bila bersinggungan dengan udara), tidak larut dalam air, larut dalam CS2, sangat beracun, bahan fosforesen yang berpendar dalam gelap. Jika fosfor putih dipanaskan sampai 4000C akan berubah menjadi fosfor merah
* Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat (padat), kurang reaktif, dan relatif tidak beracun · Fosfor hitam, bentuknya paling stabil, terbentuk dari fosfor putih melalui pemanasan dengan katalis Hg pada tekanan tinggi. Mempunyai struktur kristal berlapis seperti grafit, tetapi lapisan-lapisannya terikat kuat. Bersifat semikonduktor
d. Kegunaan :
* Sebagian besar fosfor putih digunakan untuk pembuatan asam fosfat (fosforus putih direaksikan dengan udara berlebihan, lalu disiram dengan air)
P4(s) + 5O2(g) P4O10 O10 + 6 H2O(l) 4H3PO4(aq)
* Fosfor merah digunakan untuk pembuatan korek api
* Digunakan untuk menjadi pupuk Fosfor termasuk unsur makro, yaitu unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah yang cukup banyak. Sementara itu fosfor di alam terutama terdapat sebagai batuan fosfat yang tidak larut dalam air sehingga tidak diserap oleh tumbuhan. Oleh karena itu batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, dimana batuan fosfat di ubah menjadi kalsium hidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer Ca(H2PO4)2 yang Jika ada amilum, maka ketika larutan dipanaskan dan ditambah iodin akan menjadi biru Larut dalam air.
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4
2CaSO4 + Ca(H2PO4)2
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4
3Ca(H2PO4)2 Pupuk yang mengandung Ca(H2PO4)2 dan CaSO4 disebut pupuk superfosfat karena mudah larut dalam air. Pupuk TSP (tripel super fosfat) yang mempunyai kadar fosfat tinggi dibuat dengan cara menambahkan asam fosfat ke dalam gerusan batuan fosfat Ca3(PO4)2. Juga ada pupuk campuran fosfat dan nitrogen yang dikenal sebagai pupuk nitrofos, yaitu :
Ca(H2PO4)2 + Ca(NO3)2
Senyawanya : Natrium Tri Poli Fosfat (STTP), Na5P3O10 digunakan sebagai bahan penunjang dalam detergen, yaitu untuk mengikat ion kalsium/ magnesium dari air sadah sehingga tidak mengganggu (tidak mengendapkan) deterjen
* Pembuatan aliase logam (perunggu tertentu)
* Campuran untuk bom asap
* Racun serangga (pestisida)
5. IODIN (I)
a. Pengolahan : Reduksi natrium iodat (NaIO3), yang terdapat dalam sendawa chili (NaNO3). Sebagai reduktor digunakan natrium bisulfit (NaHSO3)
2NaIO3(aq) + 5NaHSO3(aq)
I2(aq) + 3NaHSO4(aq) + 2Na2SO4(aq) + H2O(l)
Iodin yang terbentuk dimurnikan dengan cara sublimasi.
b. Sifat-sifat :
* Unsur nonlogam (golongan VII A)
* Tidak dijumpai dalam keadaan bebas di alam. Iodin terdapat dalam sendawa chili NaNO3 yang mengandung NaIO3 (natrium iodat)
* Pada suhu kamar berwujud padat berwarna hitam, mudah menyublim
* Berbentuk molekul diatomik
* Uap iodin berwarna ungu (Iodin berasal dari bahasa Yunani, iodes yang artinya ungu)
* Larut dalam alkohol disebut Iodin tinktur
c. Kegunaan : Sebagai antiseptik, seperti iodium tinktur (I2 dalam alkohol)
Mencegah penyakit gondok. Untuk itu ke dalam garam dapur (NaCl) ditambah NaIO3 Sebagai indikator, untuk menguji apakah ada amilum dalam suatu larutan (campuran). Jika ada amilum, maka ketika larutan dipanaskan dan ditambah iodin akan menjadi biru
2. ALUMINIUM (Al)
a. Terdapat dalam bijih : Bauksit (Al2O3.2H2O), Kriolit (Na3AlF6)
b. Pengolahan : melalui proses HALL, yaitu elektrolisis larutan bauksit dalam kryolit cair
Pengolahan aluminium dari bauksit terdiri atas 2 tahap :
* Pemurnian bauksit : untuk mendapatkan alumina murni
- bauksit + larutan NaOH. Aluminium oksida akan larut membentuk NaAl(OH)4
Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(l) 2NaAl(OH)4 (aq)
- larutan disaring, kemudian filtrat yg mengandung NaAl(OH)3
diasamkan dengan mengalirkan gas karbondioksida. Aluminium mengendap sebagai Al(OH)3
2NaAl(OH)4 (aq) + CO2 (g)
2Al(OH)3 (s) + Na2CO3 (aq) + H2O(l)
- Endapan Al(OH)3 disaring dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair
2Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O (g)
* Peleburan atau reduksi alumina dengan elektrolisis
Reaksi elektrolisis menguraikan Al2O3 menjadi aluminium (di katode) dan oksigen (di anode). 2Al2O3 (l) 4Al(l) + 3O2 (g)
Aluminium yang terbentuk berupa zat cair dan berkumpul di dasar wadah. Kemudian dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapatkan aluminium batangan (ingot).
c. Sifat-sifat : "Logam berwarna putih perak dan ringan (massa jenisnya 2,7 gr/cm-3) "
Aluminium murni relatif lunak dan tidak kuat. Akan tetapi, logam ini dapat dibuat paduan (aliase) dengan logam lain sehingga menjadi kuat serta meningkatkan sifat menguntungkan yang diinginkan
"Memiliki sifat umum logam"
Mudah bereaksi dengan O2, lapisan oksidanya dpt melindungi logam dari perkaratan
" Bersifat amfoter, dapat bereaksi dengan asam maupun basa"
d. Kegunaan :
* Peralatan rumah tangga, barang kerajinan
* Lapisan pembungkus, aluminium foil, kaleng aluminium.
* Sebagai paduan logam, digunakan untuk membuat badan pesawat, contoh magnalium (campuran Al dan Mg)
* Dalam persenyawaannya : tawas / K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O untuk penjernihan air; Alumina (Al2O3) untuk industri keramik, gelas, ampelas; Al(OH)3 dalam antasid digunakan utk menetralkan asam klorida dalam lambung ; termit (campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida ) digunakan untuk mengelas baja di tempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Reaksinya sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja dan besi yang terbentuk akan menyambung baja yang dilas. Reaksinya : 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 3. TIMAH (Sn)
a. Terdapat dalam bijih : Kasiterit (SnO2)
b. Pengolahan : Kasiterit direduksi dengan C, reaksinya : SnO2 (s) + 2 C(s) Sn(l) + 2 CO(g)
c. Sifat-sifat :
* Timah terdapat dalam 2 bentuk allotropi, yaitu timah putih dan timah abu-abu. Timah putih berwarna putih perak dan dapat ditempa, stabil pada suhu di atas 13,20C jika di bawah suhu tersebut timah putih berubah menjadi timah abu-abu yg berbentuk serbuk (seperti melapuk). Pelapukan ini mula-mula berlangsung lambat. Akan tetapi, begitu terbentuk timah abu-abu maka proses selanjutnya berlangsung cepat karena timah abu-abu yang terbentuk dapat mengkatalisis proses selanjutnya.
* Relatif lunak, tahan karat, dan titik lelehnya rendah
* Memiliki sifat umum logam
* Timah mengalami oksidasi (korosi) pada permukaannya. Lapisan oksida yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindungi dari korosi selanjutnya.
zxd. Kegunaan : "Melapisi besi (membuat kaleng/tin plate) kemasan berbagai macam produk. Besi yang dilapisi timah ini tidak mengalami korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan tidak bocor)."
" Untuk paduan logam (perunggu : paduan Cu, Sn, Zn dan solder : Sn, Pb)"
Dalam persenyawaannya, SnCl2 digunakan sebagai pereduksi dalam pembuatan zat warna, SnF2 digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorin untuk menguatkan gigi karena SnF2 larut dalam air.
4. NIKEL (Ni)
a. Terdapat dalam bijih : Pentlandit (FeNi)S, Garnierit : H2(NiMg)SiO4 . 2 H2O Nikel Sulfida : NiS Pengolahan : melalui proses oksidasi NiS, kemudian hasil oksidasinya direduksi dengan C pada suhu tinggi, reaksi :
2NiS + 3 O2 2NiO + 2 SO2
NiO + C Ni + CO
b. Sifat-sifat :
* Berwarna putih perak (mengkilap) ,keras ,tahan korosi, dan sangat mengilap bila digosok
* Memiliki sifat umum logam
* Lapisan oksidanya melindungi logam lain sehingga tidak berkarat
c. Kegunaan : "Melapisi barang-barang yang terbuat dari besi, baja, tembaga, untuk melindunginya terhadap korosi dan memperbaiki penampilan"
Karena sifat-sifatnya tersebut, nikel digunakan untuk paduan logam :
* Monel (Ni, Cu, Fe) untuk alat rumah tangga & alat transmisi listrik
* Nikrom (Ni, Fe, Cr) digunakan sebagai elemen pemanas listrik
* Alniko (Al, Ni, Fe, Co) untuk membuat magnet. Magnet yang terbuat dari alniko ini sangat kuat karena mampu mengangkat besi hingga 4000 kali massa magnetnya.
* Baja nikel ( Ni, Fe) untuk meteran, kawat, & persenjataan
* Paltinit dan Invar merupakan paduan nikel yang mempunyai koefisien muai yang sama dengan gelas. Digunakan sebagai kawat listrik yang ditanam dalam kaca, misalnya pada bohlam lampu pijar. "Serbuk nikel digunakan sebagai katalisator, misalnya pada pembuatan margarin, hidrogenasi (pemadatan) minyak kelapa, cracking minyak bumi."
5. TEMBAGA (Cu) Banyak terdapat dalam keadaan bebas
a. Terdapat dalam bijih : Kalkopirit /CuFeS; Malasit /Cu2(OH)2CO3 ; Kuprit /Cu2O; Kalkosit/ Cu2S
b. Pengolahan : Bijih yang mengandung tembaga bebas mula-mula dihancurkan lalu dipisahkan dari batu reja (gangue). Kemudian dipanaskan sehingga tembaga mencair dan terpisah. Bijih yang berupa oksida atau karbonat biasanya dipisahkan dengan melarutkannya dalam asam sulfat. Tembaga dipisahkan dari larutan Tembaga (II) Sulfat yang terbentuk dengan elektrolisis. Bijih sulfida biasanya mengandung kurang dari 10% tembaga. Bijih sulfida ini mula-mula dihancurkan, lalu senyawa tembaga dipisahkan dengan pengapungan (floatasi). Bijih pekat tersebut dipanggang di bawah titik leleh untuk mengeringkan dan untuk mengoksidasikan sebagian belerang. Campuran yang tersisa, yang mengandung Cu2S, FeS, dan SiO2 kemudian dicairkan bersama-sama dengan CaCO3 sebagai fluks.
Fluks ini akan mengikat besi dan SiO2.
CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
FeS + SiO2 FeSiO3 + FeSiO3
CaSiO3 dan FeSiO3 yang terbentuk akan membentuk terak yang mengapung ke atas. Setelah terak ini dikeluarkan, ditiupkan lagi udara ke dalam tanur yang akan mengubah Cu2S menjadi Cu2O. Kemudian Cu2O yang terbentuk segera akan mereduksi Cu2S yang lain membentuk tembaga. 2Cu2S + 3 O2 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S
6Cu + SO2 Dari proses di atas diperoleh tembaga tak murni batangan. Pemurnian selanjutnya dilakukan dengan elektrolisis yang dapat menghasilkan tembaga 99,95%. Kotoran pada anoda mengandung Ag, Au, dan Pt.
c. Sifat-sifat :
* Tembaga murni berwarna kuning kemerahan, relatif lunak, mudah dibengkokkan, dapat dibuat lembaran-lembaran tipis, serta penghantar panas dan listrik yang baik
* Memiliki sifat umum logam
* Tergolong logam yang kurang aktif
d. Kegunaan : Penghantar (kabel) listrik dan komponen elektronika, Peralatan rumah tangga
Paduan logam/aliase : Kuningan (60-82%Cu & 18-40%Zn), Perunggu (70-95%Cu, 1-25%Zn & 1-18% Sn), Perunggu aluminium (90-98%Cu, 2-8%Al), Perak Jerman (50-60% Cu, 20% Zn, 20-25% Ni). Selongsong peluru dan komponen persenjataan yang lain
Dalam persenyawaannya, terusi/ blue vitriol CuSO4.5H2O, digunakan untuk membunuh jamur (sebagai fungisida)
6. EMAS (Au)
a. Dalam keadaan bebas sebagai butiran yang bercampur dengan perak dan tembaga
b. Pengolahan melalui 3 cara :
* Pasir yang mengandung emas dicuci menggunakan pendulang, emas yang BJ nya besar akan tertinggal dalam pendulang
* Emas yang tercampur kotoran dilarutkan dalam air raksa sehingga terbentuk amalgama, untuk memisahkan emas dari larutannya maka air raksa diuapkan dengan cara destilasi
* Bijih emas dilarutkan dalam larutan NaCN selama beberapa hari, kemudian emas diendapkan dari larutannya dengan menambahkan serbuk seng. Campuran emas dan perak dapat dipisahkan dengan melarutkan perak dalam asam nitrat.
c. Sifat-sifat :
* Memiliki sifat umum logam
*Logam yang lunak, berwarna kuning, logam yang paling dapat ditempa (paling malleable) dan paling dapat mulur (paling ductile).
*Tidak berkarat karena tidak bereaksi dengan oksigen dan tidak terkorosi di udara · Unsur inert (sangat stabil) sehingga disebut logam mulia
*Emas tidak larut dalam asam basa tunggal apapun, tetapi larut dalam aqua regia, yaitu larutan HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1
Au(s) + 3HCl(aq) + HNO3(aq) HAuCl4(aq) + NO(g) + 2H2O(l)
Emas juga larut dalam larutan natrium sianida dan udara (sumber O2)
Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + H2O(l) 4 Au(CN)-2(aq) + 4OH-(aq)
* Kemurnian emas dinyatakan dengan satuan karat, dimana emas murni berharga 24 karat yang berisi 100% emas
d. Kegunaan :
* Mata uang
* Perhiasan (Emas murni terlalu lunak sehingga dicampur dengan tembaga atau perak atau logam lain). Emas kuning atau emas merah dibuat dengan dicampur tembaga, emas putih mengandung paladium, nikel, atau seng.
*Komponen listrik kualitas tinggi
*Sebagai jaminan moneter
7. PERAK (Ag)
Sebagian besar ditemukan dalam keadaan bebas sebagai butiran yang biasanya tercampur dengan emas dan tembaga.
a. Bijih Perak : Argentit, Ag2S
b. Pengolahan : Pada umumnya untuk memperolah perak, dilakukan bersama-sama dengan emas. Produksi perak pada umumnya diperoleh sebagai hasil sampingan pada pengolahan logam lain.
Pengolahan perak dari bijihnya sering dilakukan dengan proses yang disebut hidrometallurgi, yaitu pemisahan suatu logam dari campurannya dengan melarutkannya dalam air sebagai senyawa kompleks kemudian mengendapkannya sebagai unsur bebas dengan suatu reduktor.
Dengan adanya udara, perak dan semua senyawa perak dapat larut dalam sianida logam alkali sebagai ion Ag(CN)2- : disianoargetat (I)
Contoh :
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 4OH-(aq)
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 2 S(s) + 4OH-(aq)
AgCl(s) + 2CN-(aq) Ag(CN)2-(aq) + Cl-(aq)
Perak kemudian dibebaskan dengan menambahkan seng atau aluminium sebagai reduktor 2Ag(CN)2-(aq) + Zn(s) 2 Ag(s) + Zn(CN)4-(aq)
c. Sifat-sifat :
* Perak murni berwarna putih dan sangat mengilap
* Penghantar listrik yang sangat baik (Daya hantar listrik perak jauh lebih baik dibandingkan tembaga karena hambatan jenis perak jauh lebih kecil dibandingkan tembaga. Akan tetapi, tembaga lebih banyak digunakan sebab perak lebih mahal daripada tembaga)
* Tahan korosi, dan mudah ditempa
* Logam yang tidak reaktif dan tidak teroksidasi oleh oksigen di udara
d. Kegunaan :
* Mata uang, medali, perhiasan, barang kerajinan
* Fotografi (Senyawa perak, yaitu AgBr dan AgI, digunakan untuk membuat film foto dan kertas foto karena mudah diuraikan oleh cahaya).
2 AgX + cahaya 2 Ag + X2 (X = Br atau I)
Endapan perak menghitamkan film sehingga menghasilkan film negatif
* Bahan penambal gigi
* Industri penyepuhan (elektroplating). Logam yang akan disepuh digunakan sebagai katode (kutub negatif) dan perak sebagai anode (kutub positif), sedangkan elektrolit yang digunakan adalah Na[Ag(CN)2]
B. UNSUR-UNSUR NON LOGAM DALAM KEHIDUPAN
1. OKSIGEN (O)
a. Terdapat :
* Dalam keadaan bebas di udara (O2) sebesar 20 % volume
* Dalam persenyawaan : air (H2O), pasir (SiO2), silika (SiO32-), dan oksida logam lainnya.
b. Pembuatan :
* Penguraian Katalitik H2O2
MnO2 2 H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)
*Pembuatan gas oksigen dalam laboratorium dapat dilakukan dengan cara memanaskan senyawa oksidanya, seperti yang dilakukan Priesley.
2 HgO (s) 2Hg (s) + O2(g)
2 KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)
Secara alami terbentuk melalui proses fotosintesis
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Secara komersial, oksigen (bersama dengan nitrogen) dibuat melalui Destilasi Udara Cair.
Proses : udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor untuk dicairkan dengan tekanan tinggi, kemudian udara cair didinginkan dan dilakukan penyaringan untuk menghilangkan CO2 dan hidrokarbon yang terdapat didalamnya. Udara cair yang sudah bersih selanjutnya dialirkan ke dalam kolom destilasi untuk memisahkan Nitrogen, Argon, dan Oksigen. Pemisahan ini didasarkan pada perbedaan titik didih gas-gas tsb.
Titik didih Nitrogen : -195,8 0C, Argon : -185,70C, Oksigen : -1830C (karena ttk didih nitrogen paling rendah, maka nitrogen akan menguap lebih dahulu dan ditampung, diikuti dengan argon dan oksigen
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu kamar tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, titik didih : -1830C dan titik beku : -218,40C. Berupa molekul diatomik
* Oksigen tidak terbakar, tetapi merupakan komponen yg diperlukan dalam pembakaran
* Pada suhu dan tekanan normal oksigen tidak begitu reaktif, tetapi menjadi sangat reaktif pada suhu tinggi. * Kelarutan dalam air : 5 ml O2 dapat larut dalam 100 ml air. Oksigen yang larut inilah yang membuat berbagai organisme hidup dalam air.
d. Kegunaan :
* Pernafasan makhluk hidup
* Bersama gas asetilena digunakan untuk memotong dan mengelas logam (baja)
* Oksigen cair bersama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong pesawat ruang angkasa. Oksigen juga digunakan dalam berbagai industri kimia untuk mengoksidasi berbagai zat.
* Digunakan untuk pembakaran atau reaksi kimia tertentu
* Proses pengolahan limbah (aerasi)
* Pembuatan ozon (O3) 3 O2(g) 2 O3(g)
2. NITROGEN (N)
a. Terdapat :
- Dalam keadaan bebas di udara sebanyak 78%
- Dalam persenyawaan : Sendawa (KNO3), dan Sendawa Chili (Na2CO3)
b. Pembuatan :
*Dalam laboratorium dibuat dengan memanaskan larutan NH4Cl dan larutan NaNO2
NH4Cl(aq) + NaNO2(aq) NaCl(aq) + 2 H2O(l) + N2(g)
*Dapat juga dibuat dengan reaksi :
2NH3 (g) + 3CuO 3Cu(s) + 3H2O(l) + N2(g)
2Cu( s) + 2 NO(g) 2CuO + N2(g)
*Secara komersial, nitrogen dibuat bersama-sama dengan oksigen dengan cara destilasi bertingkat udara cair
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu kamar, tidak berbau, tidak reaktif, tidak berwarna
* Titik didih : -195,80C dan titik leleh : -2100C
* Sukar bereaksi karena ikatannya yang kuat (energi ikatannya sangat besar). N2 hanya bereaksi pada suhu tinggi
d. Kegunaan :
* Pengisi bola lampu pijar
* Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk membuat suhu yang sangat rendah Nitrogen digunakan untuk melepaskan oksigen (atmosfer inert) untuk berbagai industri yang terganggu oleh oksigen karena sifat nitrogen yang kurang reaktif. (penyimpanan buah-buahan dan sayuran sehingga tidak cepat busuk dalam kemasan kaleng, pembuatan larutan injeksi, industri elektronika yang menginginkan udara tanpa oksigen, penyimpanan produk yang mudah terbakar).
* Bahan baku pembuatan amoniak (Proses Haber-Bosch) N2(s) + 2H2(g) 2NH3(g)
* Dalam persenyawaan :
- Amonia (NH3) : gas yang tidak berwarna, berbau merangsang, dan mudah mencair, titik didih –330C dan titik beku –780C.
Digunakan untuk : pembuatan pupuk urea dan ZA (zwavel amonia), pembuatan NH4Cl pada baterai, pembuatan asam nitrat (HNO3) pendingin dalam pabrik es, pembuatan hidrasin (N2H4) yang digunakan sebagai bahan bakar roket, sebagai bahan dasar pembuatan : (bahan peledak, kertas, plastik, dan detergen). - HNO3 Pembuatan asam nitrat dengan proses Oswald.
4NH3(g) + 5 O2(g) 4NO)g) + 6H2O(g) 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g)
4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) 4HNO3(g)
HNO3 digunakan untuk pembuatan pupuk amonium nitrat (NH4NO3), bahan peledak seperti (TNT /trinitrotoluena, nitrogliserin dan nitroselulosa), sebagai nitrasi senyawa organik yang digunakan untuk produksi zat warna, obat-obatan, pestisida, dan detergen.
- Siklus nitrogen Senyawa organik yang khas dari nitrogen adalah protein. Nitrogen masuk ke dalam rantai makanan melalui tumbuhan. Tumbuhan umumnya memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa mineral yang larut dalam air, yaitu nitrat dan amonium. Hanya tumbuhan polong-polongan (legum) yang dapat mengikat nitrogen dari udara berkat bantuan sejenis bakteri yang terdapat pada bintil akar tumbuhan tersebut. Nitrogen dalam tanah berasal dari fikasasi nitrogen atmosfer atau dari hasil perombakan senyawa nitrogen organik (sisa organisme) oleh kerja bakteri. Fiksasi nitrogen terjadi menurut dua jalur, yaitu karena pengaruh petir dan bakteri. Petir dapat melangsungkan reaksi nitrogen dengan oksigen membentuk nitrogen monoksida (NO)
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
NO tersebut teroksidasi lebih lanjut membentuk nitrogen dioksida. Nitrogen dioksida dalam air hujan membentuk asam nitrat.
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 3NO2(g) + H2O(g) 2HNO3(g) + NO(g)
3. KARBON (C)
a. Terdapat : dalam senyawa organik, anorganik, dan dalam keadaan bebas
b. Pengolahan : Karbon yang paling murni diperoleh melalui pemanasan gula pasir (sukrosa) tanpa udara C12H22O11(s) 12C(s) + 11H2O(g)
c. Sifat-sifat & kegunaan :
* Karbon ditemukan dalam bentuk Allotropi yaitu Intan (kristal karbon dengan struktur tetrahedral, bersifat isolator, titik leleh sangat tinggi, digunakan untuk perhiasan dan alat pemotong kaca, pengebor, pengasah). Intan buatan dibuat dari grafit melalui pemanasan pada suhu sekitar 30000C dan tekanan sekitar 125.000 atm. Grafit (kristal karbon dengan pola berlapis-lapis dan berbentuk heksagonal yang simetri, bersifat konduktor, digunakan untuk elektrode batu baterai, pelumas, dan inti pensil yang merupakan campuran grafit dengan tanah liat).
* Serta dalam bentuk Amorf (bersifat lebih rapuh), yaitu Batubara (terbentuk dari fosilisasi tumbuhan, digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku untuk pembuatan senyawa hidrokarbon dengan proses gasifikasi batu bara.
Batubara C(s) + CH4(g) C(s) + H2O(g) CO(g)+ H2(g) CO(g) + 3H2(g) CH4(g)+ H2O(g) C(s) + 2H2(g)
CH4(g) Kokas (di buat dari pemanasan batubara pada suhu tinggi tanpa udara/ destilasi destruktif) digunakan sebagai reduktor pada pengolahan berbagai jenis logam seperti besi, timah dan nikel, Arang (dibuat dari kayu atau serbuk gergaji dengan pemanasan pada suhu tinggi tanpa udara), arang merupakan kristal halus dengan struktur seperti grafit. Ruang antarlapisan atom dalam arang yang dibubuk halus dapat menyerap (mengadsorpsi) atom atau molekul lain sehingga zat itu mempunyai daya adsorpsi yang besar. digunakan untuk mengadsorpsi zat warna dan bahan polutan lainnya pada pengolahan air, adsorpsi zat warna yang terdapat dalam air tebu pada pengolahan gula, sebagai obat sakit perut atau keracunan. Karbon hitam (merupakan jelaga yang dibuat dari pembakaran hidrokarbon dengan oksigen yang terbatas) digunakan untuk vulkanisai karet pada industri ban, dan sebagai pigmen warna hitam, tinta cetak.
* Karbon dalam persenyawaan :
- CO (karbon monoksida) : gas yang sangat beracun karena dapat mengikat hemoglobin dalam darah sehingga menghalangi fungsi utama hemoglobin sebagai pengangkut oksigen, terbentuk pada pembakaran tak sempurna bahan bakar yang mengandung karbon seperti kayu dan bensin, karena sifatnya yang dapat terbakar dan menghasilkan panas, maka gas ini digunakan sebagai bahan bakar gas, sebagai reduktor pada pengolahan logam, membuat metanol.
- CO2 (karbon dioksida) : gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, tidak beracun, tetapi dapat mengusir oksigen sehingga jika kadarnya terlalu besar (10-20% volume) dapat membuat orang pingsan dan mengganggu pernafasan, terbentuk pada pembakaran sempurna bahan bakar yang mengandung karbon dan dari pernapasan makhluk hidup, digunakan untuk membuat es kering (dry ice) yaitu CO2 padat yang digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran (tabung pemadam kebakaran berisi CO2 cair dengan tekanan 60 atm. Jika katupnya dilepas maka CO2 cair akan langsung menjadi gas dan menghalangi oksigen masuk kelokasi yang sedang terbakar sehingga api padam), untuk minuman bersoda.
- NaHCO3 (natrium hidrogen karbonat) disebut juga natrium bikarbonat yang dalam sehari-hari disebut soda kue yang digunakan sebagai pengembang adonan, digunakan sebagai bahan pembuat kaca, bahan pembuat natrium silikat yang digunakan untuk pembuatan kertas, proteksi logam, dan detergen, serta untuk menghilangkan kesadahan air
4. POSFORUS (P)
a. Terdapat sebagai fosfat dalam berbagai mineral. Mineral terpenting adalah fluoroapatit /
2 Ca3(PO4).CaF2
b. Pengolahan : Unsur fosfor diproduksi dari batuan fosfat dengan dipanaskan bersama-sama silika dan kokas dalam tanur listrik
2 Ca3(PO4)2(s) + 10 C(s) + 6 SiO2(s)
6CaSiO3(l) + 10 CO(g) + P4(g)
Fosfor yg terbentuk adalah fosfor putih, kemudian terkondensasi dan akhirnya terkumpul di bawah air sebagai padatan
c. Sifat-sifat :
* Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk allotropi, yaitu fosfor putih, fosfor merah, dan fosfor hitam
* Fosfor putih bersifat lunak (berwujud padat seperti lilin), titik leleh rendah (44,10C), sangat reaktif (menyala spontan bila bersinggungan dengan udara), tidak larut dalam air, larut dalam CS2, sangat beracun, bahan fosforesen yang berpendar dalam gelap. Jika fosfor putih dipanaskan sampai 4000C akan berubah menjadi fosfor merah
* Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat (padat), kurang reaktif, dan relatif tidak beracun · Fosfor hitam, bentuknya paling stabil, terbentuk dari fosfor putih melalui pemanasan dengan katalis Hg pada tekanan tinggi. Mempunyai struktur kristal berlapis seperti grafit, tetapi lapisan-lapisannya terikat kuat. Bersifat semikonduktor
d. Kegunaan :
* Sebagian besar fosfor putih digunakan untuk pembuatan asam fosfat (fosforus putih direaksikan dengan udara berlebihan, lalu disiram dengan air)
P4(s) + 5O2(g) P4O10 O10 + 6 H2O(l) 4H3PO4(aq)
* Fosfor merah digunakan untuk pembuatan korek api
* Digunakan untuk menjadi pupuk Fosfor termasuk unsur makro, yaitu unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah yang cukup banyak. Sementara itu fosfor di alam terutama terdapat sebagai batuan fosfat yang tidak larut dalam air sehingga tidak diserap oleh tumbuhan. Oleh karena itu batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, dimana batuan fosfat di ubah menjadi kalsium hidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer Ca(H2PO4)2 yang Jika ada amilum, maka ketika larutan dipanaskan dan ditambah iodin akan menjadi biru Larut dalam air.
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4
2CaSO4 + Ca(H2PO4)2
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4
3Ca(H2PO4)2 Pupuk yang mengandung Ca(H2PO4)2 dan CaSO4 disebut pupuk superfosfat karena mudah larut dalam air. Pupuk TSP (tripel super fosfat) yang mempunyai kadar fosfat tinggi dibuat dengan cara menambahkan asam fosfat ke dalam gerusan batuan fosfat Ca3(PO4)2. Juga ada pupuk campuran fosfat dan nitrogen yang dikenal sebagai pupuk nitrofos, yaitu :
Ca(H2PO4)2 + Ca(NO3)2
Senyawanya : Natrium Tri Poli Fosfat (STTP), Na5P3O10 digunakan sebagai bahan penunjang dalam detergen, yaitu untuk mengikat ion kalsium/ magnesium dari air sadah sehingga tidak mengganggu (tidak mengendapkan) deterjen
* Pembuatan aliase logam (perunggu tertentu)
* Campuran untuk bom asap
* Racun serangga (pestisida)
5. IODIN (I)
a. Pengolahan : Reduksi natrium iodat (NaIO3), yang terdapat dalam sendawa chili (NaNO3). Sebagai reduktor digunakan natrium bisulfit (NaHSO3)
2NaIO3(aq) + 5NaHSO3(aq)
I2(aq) + 3NaHSO4(aq) + 2Na2SO4(aq) + H2O(l)
Iodin yang terbentuk dimurnikan dengan cara sublimasi.
b. Sifat-sifat :
* Unsur nonlogam (golongan VII A)
* Tidak dijumpai dalam keadaan bebas di alam. Iodin terdapat dalam sendawa chili NaNO3 yang mengandung NaIO3 (natrium iodat)
* Pada suhu kamar berwujud padat berwarna hitam, mudah menyublim
* Berbentuk molekul diatomik
* Uap iodin berwarna ungu (Iodin berasal dari bahasa Yunani, iodes yang artinya ungu)
* Larut dalam alkohol disebut Iodin tinktur
c. Kegunaan : Sebagai antiseptik, seperti iodium tinktur (I2 dalam alkohol)
Mencegah penyakit gondok. Untuk itu ke dalam garam dapur (NaCl) ditambah NaIO3 Sebagai indikator, untuk menguji apakah ada amilum dalam suatu larutan (campuran). Jika ada amilum, maka ketika larutan dipanaskan dan ditambah iodin akan menjadi biru
Tidak ada komentar:
Posting Komentar