Pembuatan dan
Manfaat Beberapa Unsur Logam dan Senyawanya
1. Natrium
a.
Pembuatan Natrium : Terbuat dari
lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida.
NaCl(l) àNa+(l)
+ Cl-(l)
Katode : Na+(l) + e à Na(l)
Anode : 2Cl-(l)à Cl2(g)
+ 2e
b.
Penggunaan Natrium :
-
Natrium
o cairan
pendingin pada reaktor nuklir
o pada
pengolahan logam-logam tertentu seperti Li, K, dll
o membuat
senyawa natrium yang tidak bisa dibuat dari NaCl
o sebagai
lampu di jalan raya.
-
Natrium Klorida (NaCl) à Terbuat
dari air laut atau garam batu
o Industri
susu
o mengawetkan
makanan
o mencairkan
salju
o pengolahan
kulit
o bumbu
masak
-
Natrium Hidroksida (NaOH)
o Industri
sabun, detergen, pulp, kertas
o pengolahan
bauksit (Al2O3, nH2O)
o membuat
natrium hipoklorit (NaClO)
-
Natrium Karbonat (Na2CO3)
à
Dibuat melalui proses Solvay
o Pembuatan
kaca bejana
o Industri
pulp, kertas, detergen, dan bahan pelunak air
-
Natrium Bikarbonat (NaHCO3)
à
biasa disebut juga soda kue karena bila dipanaskan akan terurai dan membebaskan
CO2.
2. Magnesium
a.
Pembuatan Magnesium : Terbuat dari
lelehan garam klorida.
b.
Penggunaan Magnesium :
-
Membuat logam campur (Magnalium) à membuat
komponen pesawat terbang, rudal, dll.
-
Membuat kembang api
3. Aluminium
a.
Pembuatan Aluminium : terbuat dari
bauksit (Al2O3, nH2O). Terdapat proses Hall-Heroult
(ditemukan oleh Charless M. Hall dan Paul Heroult). Dalam proses ini, aluminium
oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6)
Al2O3(l) à 2Al3+(l)
+ 3O2-(l)
Katode : Al3+(l) + 3e à Al(l)
Anode : 2O2-(l) à O2(g)
+ 4e
C(s) + 2O2-(l)
à CO2(g)
+ 4e
b.
Penggunaan Aluminium :
-
Aluminium
o Sektor
industri otomotif
o Sektor
pembangunan perumahan
o Sektor
industri makanan
o Untuk
membuat termit
-
Aluminium Sulfat (Al2(SO4)3)
o Pengelolahan
air minum
4. Besi
a.
Pembuatan besi :
-
Diolah dari bijinya dalam suatu tungku
disebut tanur tiup.
-
Bahan yang digunakan biji besi,
kokas (C), dan batu kapur (CaCO3).
-
Biji besi, kokas, dan batu kapur
diumpankan dari puncak tanur sementara di bagian bawah ditiupkan udara panas.
Ini akan menghasilkan gas CO2.
C(s) + O2(g)à CO2(g)
+ kalor
Gas CO2 yang baru terbentuk itu akan bereaksi lagi
dan membentuk CO.
CO2(g) + C(s)à 2CO(g)
Gas CO iniyang akan mereduksi biji besi secara bertahap.
Tahap 1 : 3Fe2O3
+ CO à
2Fe3O4 + CO2 (Hematit)
Tahap 2 : Fe3O4 + CO à 3FeO + CO2
(Magnetik)
Tahap 3 : FeO + CO à Fe
+ CO2
b.
Penggunaan Besi
-
Untuk membuat baja
c.
Pembuatan Baja
-
Teknologi pembuatan baja ditemukan oleh Henry Bessemer dan
dikembangkan dengan tungku terbuka oleh William Siemens. Tungku oksigen adalah
silinder baja dengan pelapis yang bersifat basa.
5. Tembaga
a.
Pembuatan Tembaga
-
Pembuatan tembaga melalui beberapa
proses, yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan dan elektrolisis.
b.
Penggunaan Tembaga
-
Berwarna kuning merah.
-
Untuk kabel listrik
-
Untuk paduan logam seperti perunggu
( Cu + Sn) dan kuningan (Cu + Zn)
6. Timah, Kromium, dan Emas
-
Timah adalah logam yang relatif
lunak dan berwarna putih perak. Digunakan untuk membuat kaleng kemasan dan
untuk membuat logam campur misalnya perunggu dan solder.
-
Kromium adalah logam yang keras, mengkilap,
dan tahan karat. Digunakan dalam industri logam, pernik kendaraan bermotor.
-
Emas tergolong logam bulia yang
berwarna kuning mengkilap dan tahan karat. Digunakan sebagai perhiasan.
Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Non-Logam dan Senyawanya
1. Karbon dan Senyawa Karbon
-
Beberapa bentuk karbon yaitu arang,
grafit, dan intan.
-
Senyawa karbon merupakan pembangun
sel hidup.
a.
Intan
-
Merupakan zat padat yang paling
keras
Sebagian besar intan
digunakan untuk perhiasan. Digunakan juga sebagai alat pemotong, gerinda, dan
mata bor.
b.
Grafit
-
Digunakan
untuk menghantarkan listrik, sebagai anode dalam batu baterai, bahan pelumas,
sebagai komponen dalam pembuatan komposit.
c.
Karbon Monoksida (CO)
-
Tidak berwarna, tidak berbau, dan
tidak berasa.
-
Berasal dari pembakaran tidak
sempurna dalammesin kendaraan dan industri.
-
Digunakan sebagai reduktor, bahan
baku pembuatan metanol, komponen dari berbagai jenis bahan bakar gas.
d.
Karbon Dioksida (CO2)
-
Tidak beracun, tidak berbau dan
tidak berwarna.
-
Dihasilkan pada pernapasan makhluk
hidup.
-
Digunakan sebagai pendingin, untuk
memadamkan kebakaran, untuk membuat minuman ringan.
2. Silikon (SiO2)
-
Reaksi Kimia : SiCl4(g)
+2H2(g) àSi(s) + 4HCl(g)
-
Silikon dibuat dari silika
dengan kokas sebagai reduktor. Campuran ini dipanaskan dalam suatu tanur
listrik pada suhu sekitar 3.000 C.
-
Cara Pembuatan :
1.
Silikon biasa direaksikan
dengan klorin sehingga terbrntuk silicon tetraklorida (SiCl4) –
Merupakan zat cair yang mudah menguap (titik didih=58 C.)
2.
SiCl4 kemudian dimurnikan
dengan distilasi bertingkat.
3.
SiCl4 direduksi dengan
mengalirkan campuran uap SiCl4 dengan gas H2 melalui suatu tabung yang
dipanaskan.
4.
Diperolehlah silicon ultra
murni yang pengotornya hanya sekitar 10-8 %.
SiCl4(g) + 2H2(g)à Si(s)
+ 4HCl(g) – Silikon ultra murni
-
Guna Silikon ultra murni :
Silikon digunakan untuk membuat transistor, chips pada Komputer, dan sel surya.
-
Guna Senyawa Silikon :
Peralatan industri yang berkontak dengan asam,
gelas, keramik, porselin, semen, mengawetkan telur, perekat, sebagai bahan pengisi
dalam detergen, ampelas (abrasive), sebagai pengering dalam berbagai macam produk, dll.
3.
Nitrogen dan Senyawa Nitrogen
Nitrogen
-
Gas Nitrogen tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak
berasa.
-
Nitrogen termasuk golongan yang sukar bereaksi dan
hanya bereaksi pada suhu tinggi dengan bantuan katalis.
-
Dalam industri, nitrogen diperoleh dari udara. Prosesnya ada
dua tahap :
- Pencairan
udara.
- Distilasi
bertingkat udara cair.
a.
Cara
Pembuatan
Setelah
melalui proses penyaringan, udara dikompresi yang menyebabkan suhu udara
meningkat.Dilanjutkan ke proses pendinginan – air dan karbon dioksida sudah
membeku dan dapat dipisahkan.Pengekspansian udara (dialirkan ke pipa yang lebih
besar sehingga suhunya turun dan sebagian mencair).Udara yang belum mencair disirkulasikan,
dialirkan lagi ke dalam kompresor.Karena H2O dan CO2 sudah
membeku pada tahap awal, di udara tersisa nitrogen, oksigen, dan
argon.Pemisahan lebih lanjut dengan distilasi bertingkat, yaitu dengan
menurunkan tekanan.Nitrogen akan lebih dahulu menguap dibandingkan argon.
b.
Penggunaan Nitrogen
Untuk membuat
ammonia (NH3), digunakan dalam industry elektronika, digunakan dalam
memperpanjang masa penggunaan makanan kemasan, dan pendingin untuk menciptakan
suhu sangat rendah.
Amonia
-
Berbau khas dan sangat
menyengat.
-
Rumus Kimia : N2(g) +
3H2(g)à2NH3(g)
-
Bahan : Gas Nitrogen dan Gas
Oksigen.
a.
Cara Pembuatan :
1.
Melalui proses haber-Bosch.
2.
Dilangsungkan pada suhu
sekitar 550C dan tekanan tinggi (sekitar 300 atm).
3.
Dengan pemberian katalis yaitu
campuran besi dengan Al2O3, MgO, CaO, dan K2O.
b. Penggunaan
Amonia
Pembuatan
pupuk misalnya pupuk urea {CO(NH2)2} dan ZA {(NH4)2SO4}},
membuat senyawa nitrogen.
Asam Nitrat
-
Asam Nitrat tergolong asam keras, karena dapat
melarutan hampir semua logam, kecuali emas dan platina.
-
Emas dan platina hanya dapat larut dalam akua regia,
campuran HCl dan HNO3 pekat dengan perbandingan volume 3 : 1.
-
Penggunaan Asam Nitrat : Membuat ammonium nitrat NH4NO3
untuk pupuk, bahan peledak, plastik, obat.
4.
Fosforus dan Senyawa Fosforus
-
Memiliki 2 bentuk alotropi : Fosforus Putih dan
Fosforus Merah.
-
Fosforus Putih lebih reaktif dan bersifat racun, juga
dapat terbakar dengan sendirinya di udara, penyimpanannya dalam air. Fosforus
putih terdiri dari molekul-molekul P4 yang berbentuk tetrahedron.
-
Fosforus merah merupakan polimer rantai P4.
a.
Penggunaan Fosforus
Untuk
membuat Asam Fosfat, untuk pupuk dan detergen. Fosforus merah misalnya
digunakan pada pembuatan korek api.
b.
Cara
Pembuatan :
1.
Batuan fosfat yang memiliki
senyawa penting fluorapatit (Ca3(PO4)2.CaF2)
diambil.
2.
Senyawa Ca3(PO4)2
dipisahkan dari batuan fosfat dan dipanaskan dengan pasir (SiO2) dan
kokas (C).
3.
Uap Fosforus yang terbentuk
ditampung dalam air.
4.
Rumus Kimia : 2Ca3(PO4P2)(s) + SiO2(s) + 10C(s)à 6CaSiO3(s)
+ 10CO(g) + P4(g)
Asam
Fosfat
-
Asam Fosfat murni berupa cairan kental tak berwarna
dan mudah larut dalam air.
-
Bahan : Batuan fosfat dan asam sulfat.
-
Reaksi Kimia : Ca3(PO4)2 +
3H2SO4 + 6H2Oà 2H3PO4
+ 3CaSO4.2H2O
-
Penggunaan Asam Fosfat : untuk membuat pupuk
superfosfat, detergen, bahan pembersih lantai, insektisida, dan makanan hewan.
Pupuk
Superfosfat
-
Digunakan pada tumbuhan dalam jumlah yang cukup
banyak.
-
Penggunaannya untuk pupuk.
-
Bahan : Batuan fosfat yang direaksikan dengan asam sulfat
atau asam fosfat, di mana batuan fosfat diubahn menjadi kalsium
dihidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer {Ca(H2PO4)2}
yang larut dalam air.
-
Pupuk Superfosfat mudah larut dalam air.
-
Rumus Kimia : Ca3(PO4)2
+ 2H2SO4à2CaSO4
+ Ca(H2PO4)2
Ca3(PO4)2
+ 4H3PO4 à3Ca(H2PO4)2
Natrium
Tri Poli Fosfat (STTP) Na5P3O10
-
Penggunaannya sebagai bahan penunjang detergen, yaitu
mengikat ion-ion kalsium/magnesium dari air sadah agar tidak mengendapkan
detergen.
-
Efek buruk : Pencemaran air karena akan menyuburkan
pertumbuhan ganggang dan eceng gondok. Bila massa tumbuhan ini mati, reaksi
pembusukkannya akan menghabiskan oksigen terlarut sehingga dapat mematikan
kehidupan hewan air.
5. Oksigen
-
Rumus Kimia : C6H12O6(aq) +
6O2(g)àCO2(g) + H2O(l)
+ energi
-
Penggunaan Oksigen secara umum : proses
pembakaran,misalnya pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan, pembakaran
gas elpiji pada kompor, atau pembakaran sampah, unsur yang diperlukan tubuh
manusia untuk respirasi agar dapat menghasilkan energi.
-
Penggunaan Oksigen : pernapasan para penyelam,
angkasawan, atau penderita penyakit tertentu,.
-
Cara Pembuatan :
1.
Penguraian kalium klorat (KClO3). Jika KClO3
dipanaskan dengan PbO2 sebagai katalis, akan terurai membentuk
KCl dan Oksigen.
2.
Penguraian Hidrogen peroksida (H2O2).
Penguraian ini menghasilkan air dan oksigen.
3.
Elektrolisis air. Dengan bantuan elektrolit,
menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode.
6.
Belerang
dan Senyawa Belerang
Belerang
-
Rumus Kimia : 8SO2(g)
+ 16H2S(g)à 16H2O(l) + 3S8(s)
-
Memiliki 2 alotropi : Belerang
rombik dan Belerang monoklinik.
-
Belerang rombik berwarna
kuning.
-
Bahan : Belerang yang
ditemukan di daerah vulkanik.
-
Penggunaan belerang :
pembuatan asam sulfat, dalam jumlah sedikit digunakan pada vulkanisasi karet
untuk industry ban kendaraan.
-
Cara Pembuatan :
1.
Dengan cara Frasch, deposit
belerang dicairkan dengan mengalirkan air super panas (campuran air dan uap air
dengan tekanan sekitar 16 atm dan suhu sekitar 160 C). Melalui pipa bagian luar
dari suatu susunan tiga pipa konsentris.
2.
Belerang cair kemudian dipaksa
keluar dengan memompakan udara panas (dengan tekanan sekitar 20-25 atm).
3.
Belerang dibiarkan membeku.
4.
Karena belerang tidak larut
dalam air, maka belerang yang diperoleh dengan cara ini dapat mencapai
kemurnian sampai 99,6 %.
Asam Sulfat
-
Berupa cairan kental, sangat
korosif, dan merupakan asam kuat, bersifat higroskopis dan merupakan zat dehidrator (dapat menarik air dari senyawa yang mengandung hidrogen dan
oksigen dengan merusak zat itu).
- Penggunaan Asam sulfat :Industri pupuk, industri cat/zat warna dan detergen, industri logam, bahan peledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan pengisi
aki.
- Pembuatan Asam Sulfat : melalui proses kontak dan proses bilik timbal.
7.
Halogen
dan Senyawa Halogen
Fluorin
-
Penggunaan Fluorin : untuk membuat senyawa
klorofluorokarbon (CFC) yang dikenal dengan nama Freon, untuk memisahkan isotop
U-235 dari U-238 melalui proses difusi gas.
-
Garam fluorida digunakan untuk pasta gigi, air minum
agar mencegah kerusakan gigi.
-
Email gigi terdiri dari senyawa hidroksiapatit Ca5(PO4)3OH
yang sedikit larut dalam suasana asam karena reaksi : Ca5(PO4)3OH(s)
+ 4H+(aq)à5Ca2+(aq)
+ 3HPO42-(aq) + H2O(l)
-
Hidrogen fluoride (HF) digunakan untuk membuat
tulisan/lukisan di atas kaca, karena HF dapat melarutkan kaca.
Klorin
-
Klorin merupakan halogen yang paling banyak
diproduksi.
-
Bahan : Elektrolisis larutan NaCl.
-
Penggunaan Klorin : Bahan baku industry plastic dan
karet sintetis, pembuatan tetraklorometana (CCl4), pembuatan etil
klorida (C2H5Cl) yang digunakan untuk membuat TEL sebagai
bahan aditif pada bensin, bahan desinfektans dalam air minum dan kolam renang,
pemutih kertas dan tekstil.
-
Sebagai pemutih, klorin direaksikan dengan natrium
hidroksida sehingga terbentuk natrium hipoklorit menurut reaksi
disproporsionasi :
Cl2(g) + 2NaOH(aq)àNaCl(aq)
+ NaClO(aq) +H2O
Bromin
-
Penggunaan Bromin : untuk membuat etilenbromida C2H4Br2
suatu aditif yang dicampurkan ke dalam bensin bertimbal untuk mengikat timbal
sehingga tidak melekat pada silinder
atau piston.
-
Bromin juga digunakan untuk membuat AgBr, bahan yang
sensitive terhadap cahaya film fotografi.
-
Reaksi Kimia : 2AgBr(s)à2Ag(s)
+ Br2(l)
Iodin
-
Penggunaan Iodin : dalam obat-obatan. Iodoform (CHI3)
digunakan sebagai antiseptic; larutan iodine dalam alcohol yang disebut tinktur
iodine, juga digunakan sebagai antiseptic pada luka.
-
Iodin juga digunakan untuk membuat perak iodide (AgI).
-
Natrium Iodidat (NaIO3) atau natrium iodide
(NaI) dicampurkan ke dalam garam dapur, karena iodin sangat penting untuk
kesehatan. Kekurangan iodin dapat menyebabkan penyakit gondok dan retardasi
mental.
Pembuatan Halogen di Laboratorium
1.
Pembuatan Klorin
-
Hasil reaksi kapur-klor dengan asam sulfat.
-
CaOCl2(s) + H2SO4(aq)àCaSO4(aq)
+ Cl2(g) + H2O(l)
-
Oksidasi Cl- (misalnya dari NaCl) dengan
suatu oksidator kuat, misalnya campuran MnO2 dengan asam sulfat
pekat.
-
MnO2(s) + H2SO4(aq) +
NaCl(aq) àMnSO4(aq) + NaSO4(aq)
+H2O(l) + Cl2(g)
2.
Pembuatan Bromin
Bromin
dapat dibuat dari reaksi suatu bromidedengan klorin.
Contoh
:
Larutan
NaBr dengan gas klorin.
2NaBr(aq)
+ Cl2(g)à2NaCl(aq) + Br2(l)
3.
Pembuatan Iodin
Iodin
dapat dibuat dari suatu iodide dengan gas klorin.
Contoh
:
Larutan
KI dengan campuran MnO2 dan asam sulfat pekat.
2KI(aq)
+ MnO2(s) +H2SO4(aq )àK2SO4(s)
+ MnSO4(s) + H2O(l) + I2(s)