1.Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Logam dan SenyawanyaA. NatriumDi antara logam alkali, natrium merupakan logam yang paling banyak penggunaannya, baik sebagai unsur maupun sebagai senyawanya. Seperti telah diketahui, senyawa logam alkali yang sejenis mempunyai kemiripan sfat. Oleh karena senyawa natrium paling murah maka paling banyak digunakan. Namun dalam hal-hal tertentu, senyawa logam akali lain tidak dapat digantikan oleh senyawa natrium. Misalnya, kalium klorida (KCl) untuk pupuk tidak dapat diganti dengan natrium klorida (NaCl), karena tumbuhan memerlukan unsur kalium, bukan natrium. Pada bagian berikut, akan dibahas pembuatan natrium dan penggunaan natrium serta beberapa senyawa natrium. a. Pembuatan Natrium Natrium dibuat dari elektrolisis lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida (sel Downs). Kalsium klorida berguna untuk menurunkan titik cair (dengan cara itu titik leleh dapat diturunkan dari 801C menjadi sekitar 500C). b. Penggunaan Natrium dan Senyawa Natrium Natrium Dewasa ini, penggunaan yang semakin penting dari natrium adalah sebagai cairan pendingin (coolant) pada reaktor nuklir. Selain itu, karena merupakan reduktor kuat, natrium digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu seperti litium, kalium, zirkonium dan logam alkali yang lebih berat. Natrium juga digunakan untuk membuat senyawa natrium yang tidak dapat dibuat dari natrium klorida, seperti natrium peroksida (Na2O2). Sedikit natrium digunakan dalam lampu natrium yang banyak digunakan sebagai penerangan jalan raya. Natrium klorida (NaCl) Senyawa natrium yang paling banyak diproduksi adalah natrium klorida (NaCl). Natrium klorida dibuat dari air laut atau dari garam batu. Kegunaan natrium klorida antara lain sebagai bahan baku untuk membuat natrium, klorin, dan senyawa-senyawa natrium seperti NaOH dan natrium karbonat (Na2CO3); dalam industri susu; mengawetkan ikan1

dan daging; mencairkan salju di jalan raya di Negara yang bermusim dingin; regenerasi alat pelunak air; pengolahan kulit; serta sebagai bumbu masak (garam dapur). Natrium hidroksida (NaOH) Natrium hidroksida dihasilkan melalui elektrolisis larutan natrium klorida. Natrium hidroksida digunakan terutama dalam industri sabun, detergen, pulp, dan kertas, pengolahan bauksit untuk pembuatan aluminium, tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi, serta untuk membuat senyawa natrium lainnya seperti natrium hipoklorit (NaClO).

Natrium karbonat (Na2CO3)

Natrium karbonat berasal dari sumber alam, yaitu trona, yang terdapat melimpah di Wyoming, Amerika Serikat. Natrium karbonat dapat juga dibuat dari NaCl menurut proses Solvay, dengan reaksi sebagai berikut. NaCl(aq) + CO2(g) + NH3(aq) + H2O(l) NaHCO3(s) + NH4Cl(aq) Natrium hidrogen karbonat (NaHCO3) yang terbentuk dipisahkan, kemudian dipanaskan sehingga membentuk Na2CO3. 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) Kegunaan utama dari natrium karbonat adalah untuk pembuatan kaca (terutama kaca bejana). Selain itu untuk membuat bahan-bahan kimia lainnya, industri pulp dan kertas, industri detergen, dan bahan pelunak air.

Natrium bikarbonat (NaHCO3) Natrium bikarbonat terbentuk sebagai hasil antara pada proses Solvay. Natrium bikarbonat disebut juga soda kue. Jika adonan yang mengandung natrium bikarbonat dipanggang, senyawa itu akan terurai membebaskan CO2 yang memekarkan adonan sehingga menjadi empuk karena adanya rongga-rongga gas di dalamnya. Baking powderadalah campuran serbuk natrium bikarbonat dengan suatu zat yang bersifat asam, seperti kalium hidrogen tartrat (KHC4H4O6). Campuran bahan itu tidak bereaksi dalam keadaan kering, tetapi sekali bubuk itu berada dalam adonan, keduanya akan bereaksi dan menghasilkan gas karbon dioksida yang memekarkan adonan.

B. Magnesiuma. Pembuatan Magnesium

2

Di antara logam alkali tanah, magnesium paling banyak diproduksi. Sama seperti pembuatan natrium, pembuatan magnesium juga dilakukan melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya. Dalam industri,magnesium dibuat dari air laut melalui tahap-tahap sebagai berikut. Mula-mula air laut dicampur dengan kapur (CaO) sehingga magnesium mengendap sebagai magnesium hidroksida (Mg(OH)2). CaO(s) + H2O(l) 2Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Mg(OH)2(s) Adapun CaO dibuat dari batu kapur atau kulit kerang melalui pemanasan. CaCO3(s) CaO(s) +CO2(g) Endapan magnesium hidroksida yang terbentuk, disaring kemudian direaksikan dengan larutan asam klorida pekat. Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + 2H2O(l) Selanjutnya, larutan diuapkan sehingga diperoleh kristal magnesium klorida (Mg Cl2). Kristal itu kemudian dicairkan dan dielektrolisis. MgCl2(l) Mg2+(l) + 2Cl-(l) Katode: Mg2+(l) +2e Mg(l) Anode : 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e b. Penggunaan Magnesium Kegunaan utama magnesium adalah untuk membuat logam-campur. Paduan magnesium dengan aluminium yang disebut magnalium, merupakan logam yang kuat tetapi ringan, resisten terhadap asam maupun basa, serta tahan korosi. Paduan itu digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Oleh karena merupakan reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga unsur itu digunakan untuk membuat kembang api.

C. Aluminiuma. Pembuatan Aluminium Meskipun aluminium tergolong melimpah d kulit bumi, mineral yang dapat dijadikan sumber komersial aluminium hanya bauksit. Bauksit mengandung aluminium sebagai aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium dari bauksit ini berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina). Tahap kedua adalah peleburan (reduksi) alumina.

3

Pengolahan aluminium oksida dari bauksit didasarkan pada sifat amfoter dari oksida aluminium itu. Pengotor utama dalam bauksit biasanya terdiri atas SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Apabila bauksit dilarutkan dalam larutan natrium hidroksida, maka aluminium oksida akan larut sedangkan pengotornya tidak. Al2O3(s) +2NaOH(aq) +3H2O(l) 2NaAl(OH)4(aq) Pengotor dipisahkan dengan penyaringan. Selanjutnya, aluminium diendapkan dari filtrate dengan mengalirkan gas karbon dioksida dan pengenceran. 2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) 2Al(OH)3(s) +Na2CO3(aq) +H2O(l) Endapan aluminium hidroksida disaring, dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina). Selanjutnya pada tahap kedua, reduksi aluminium oksida dilakukan melalui elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Metode elektrolisis itu ditemukan secara terpisah tetapi hamper bersamaan pada tahun 1886 oleh dua orang peneliti muda, yaituCharles M.Halt di Amerika Serikat dan Paul Heroult di Perancis. Kita ingat bahwa aluminium oksida mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, yaitu lebih dari 2000C. Oleh karena itu, elektrolisis lelehan aluminium oksida murni tidak ekonomis. Dalam proses Hall-Heroult, aluminium oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana dari baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Dengan cara itu, elektrolisis dapat dilangsungkan pada suhu 950C. Sebagai anode digunakan batang grafit. Elektrolisis menghasilkan aluminium di katode, sedangkan di anode terbentuk gas oksigen dan karbon dioksida. Sebenarnya reaksi elektrolisis ini berlangsung rumit dan belum sepenuhnya dipahami, tetapi dengan mengacu pada hasil akhirnya dapat dituliskan sebagai berikut. Al2O3(l) 2Al3+(l) + 3O2-(l) Katode: Al3+(l) + 3e Al(l) Anode: 2O2-(l) O2(g) +4e C(s) + 2O2-(l) CO2(g) + 4e Jadi selama elektrolisis, anode terus menerus dihabiskan. Untuk memproduksi 1 kg aluminium, rata-rata dihabiskan 0,44 kg anode karbon. b. Penggunaan Aluminium dan Senyawanya 1. Aluminium Aluminium memiliki banyak kegunaan. Penggunaan aluminium didasarkan pada beberapa sifatnya yang khas, yaitu:4

Ringan (massa jenis 2,7 g cm-3), Tahan karat, Mudah dibentuk, Dapat dipadu dengan logam lain, dan Tidak beracun.

Berikut ini diberikan beberapa contoh penggunaan aluminium.a) Sektor industri otomotif: untuk membuat bak truk

b) c) d)e)

dan komponen kendaraan bermotor lainnya, untuk membuat badan pesawat terbang. Sektor pembangunan perumahan: untuk kusen dan jendela. Sektor industri dan makanan: aluminium foil dan kaleng aluminium untuk kemasan berbagai jenis produk makanan dan minuman. Sektor lainnya: untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga, dan barang kerajinan. Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida. Termit digunakan untuk mengelas baja di tempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Campuran itu bereaksi sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja, sementara besi yang terbentuk akan menyambung baja yang dilas.Persamaan reaksinya adalah: 2Al +Fe2O3 Al2O3 + 2Fe

2. Aluminium sulfat [Al2(SO4)3]

Aluminium sulfat yang digunakan pada pengolahan air minum, yaitu untuk mempercepat koagulasi lumpur koloidal.

D.Besia. Pembuatan Besi Besi diolah dari bijihnya dalam suatu tungku yang disebut tanur tiup (blast furnace). Tanur tiup berbentuk silinder raksasa dengan tinggi 30 m atau lebih dan diameter bagian tengah sekitar 8 m. Bahan yang digunakan pada pengolahan besi, selain bijih besi adalah kokas (C) dan batu kapur (CaCO3). Kokas berfungsi5

sebagai reduktor, sedangkan batu kapur berfungsi sebagai fluks, yaitu bahan yang akan bereaksi dengan pengotor dalam bijih besi dan memisahkan pengotor itu dalam bentuk cairan kental yang disebut terak (slag). Komposisi bahan-bahan tersebut bergantung pada pengotor dalam bijih besi. Bijih besi mengandung pengotor, baik yang bersifat basa seperti CaO, MgO, dan MnO. Akan tetapi, biasanya pengotor yang bersifat asam lebih banyak, sehingga perlu ditambahkan fluks yang bersifat basa, yaitu CaCO3. Proses/reaksi yang terjadi pada pengolahan besi scara garis besar sebagai berikut. Bijih besi, kokas, dan batu kapur diumpankan dari puncak tanur, sementara dari bagian bawah ditiupkan udara panas. Kokas terbakar pada bagian bawah tanur dengan membebaskan kalor, sehingga suhu di daerah itu dapat mencapai 2000C. C(s) + O2(g) CO2(g) + kalor Ketika bergerak naik, gas CO2 yang baru terbentuk itu bereaksi lagi dengan kokas yang bergerak turun membentuk CO. CO2(g) + C(s) 2CO(g) Gas CO inilah yang akan mereduksi bijih besi secara bertahap. (+3) (+3/+2) (+2) (0) Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe Tahap 1 : 3Fe2O3 +CO 2Fe3O4 + CO2 Tahap 2 : Fe3O4 +CO 3FeO + CO2 Tahap 3 : FeO + CO Fe + CO2 Reaksi totalnya dapat dituliskan sebagai berikut. Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(l) + 3CO2(g) Oleh karena suhu tanur sangat tinggi, besi yang terbentuk berupa lelehan. Reaksi pembentukan terak yang menghilangkan pengotor berlangsung sebagai berikut. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) (800-900C) CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l) (1200C) 3CaO(s) + P2O5(g) Ca3(PO4)2(l) (1200C) Besi yang dihasilkan dari tanur tiup disebut besi gubal (pig iron) atau besi kasar, mengandung kira-kira 95% besi, 3-4% karbon, dan sisanya pengotor lain seperti Mn, Si, dan P. Besi gubal bersifat keras tetapi rapuh. Pada umumnya, sebagian besar besi gubal langsung diproses untuk membuat baja. Sebagian lain dapat dialirkan ke dalam cetakan sehingga diperoleh besi tuang (cast iron). Besi tempa diperoleh dari besi gubal dengan mengurangi kadar karbon. Besi tempa lebih lunak dan tidak rapuh. b. Penggunaan Besi

6

Besi adalah logam yang paling luas dan paling banyak penggunaannya, yaitu sekitar 14 kali total penggunaan semua logam lainnya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan berikut. 1. Bijih besi relatif melimpah dan tersebar di berbagai penjuru dunia. 2. Pengolahan besi relatif mudah dan murah. 3. Sifat-sifat besi mudah dimodifikasi. Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua logam campur (aliase) dari besi. Jenis baja sangat beragam, sehingga penggunaannya sanagt luas, mulai dari mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dan sebagainya. Salah satu contoh baja yag paling terkenal adalah baja tahan karat (stainless steels), yang merupakan paduan besi dengan kromium (14-18%) dan nikel (7-9%). Baja tahan karat digunakan untuk membuat perkakas seperti gunting, obeng, dan kunci; perkakas dapur seperti sendok, dan panic; dan sebagainya. c. Pembuatan Baja Logam-logam campur dari besi disebut baja. Perubahan yang harus dilakukan pada pembuatan baja dari besi gubal, yaitu: 1. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% menjadi 0-1,5%, 2. Menghilangkan pengotor seperti Si, Mn, dan P, 3. Menambahkan logam-logam campur seperti Ni dan Cr, sesuai dengan jenis baja yang akan dibuat. Teknologi pembuatan baja secara murah dan cepat ditemukan oleh Henry Bessemer dari Inggris pada tahun 1856. Setelah itu, terjadi perkembangan pesat. Pada tahun 1860, dikembangkan tungku terbuka (open hearth furnance) oleh William Siemens, juga dari Inggris. Kini, kebanyakan baja dibuat dengan tungku oksigen (basic oxygen process). Tungku oksigen adalah silinder baja raksasa dengan pelapis yang bersifat basa pada bagian dalamnya. Tungku ini berkapasitas sekitar 200 ton besi cair, 80 ton besi bekas, dan 18 ton kapur (CaO) sebagai fluks. Ke dalam campuran yang berupa cairan yang sangat panas ini ditiupkan oksigen murni melalui pipa berpendingin. Gas oksigen akan mengoksidasikan karbon menjadi karbon monoksida (CO), sedangkan pengotor lainnya dipisahkan ke dalam terak. Proses pembuatan baja dengan tungku oksigen hanya memerlukan waktu sekitar 22 menit.

7

Beberapa jenis baja diberikan pada Tabel Nama Komposisi Sifat Khas Baja mangan 10-18% Mn Keras, kuat, dan awet

Baja silikon Durion Invar Baja kromiumvanadium Baja tahan karat

1-5% Si 12-15% Si 36% Ni 1-10% Cr 0,15 V 14-18% Cr 7-9% Ni

Penggunaan Rel kereta api, lapis baja kendaraan perang, mesin penghancur batu Keras, kuat, sifat Magnet magnetnya kuat Tahan karat, Pipa, ketel, tahan asam kondensor dan lain-lain Koefisien mulai Alat pengukur rendah (meteran) Kuat, tahan As kendaraan terhadap tekanan/beban Tahan karat Alat-alat pemotong, perkakas dapur, alat-alat lain

E. Tembaga

8

a. Pembuatan Tembaga Bijih tembaga yang terpenting adalah kalkopirit (CuFeS2). Sebenarnya tembaga mudah direduksi. Akan tetapi, adanya besi dalam bijih tembaga membuat proses pengolahan tembaga menjadi relatif sulit. Pengolahan tembaga melalui beberapa tahap, yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan, dan elektrolisis. Pada umumnya, bijih tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. Melalui pengapungan dapat diperoleh bijih pekat yang mengandung 20-40% Cu. Bijih pekat itu kemudian dipanggang untuk mengubah besi sulfide menjadi besi oksida, sedangkan tembaga tetap berupa sulfida. 4CuFeS2 + 9O2 2Cu2S + 2Fe2O3 + 6SO2 Bijih yang sudah melalui pemanggangan kemudian dilebur sehingga bahan tersebut mencair dan terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah disebut copper matte yang mengandung Cu2S dan besi cair, sedangkan lapisan atas merupakan terak silikat yang antara lain mengandung FeSiO3. Selanjutnya, copper matte dipindahkan ke dalam tungku lain dan ditiupkan udara sehingga terjadi reaksi redoks yang menghasilkan tembaga lepuh (blister copper). 2Cu2S + 3O2 2Cu2O + 2SO2 Cu2S + Cu2O 2Cu + SO2 Tembaga lepuh adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 beku. Tembaga lepuh mengandung 98-99% Cu dengan berbagai jenis pengotor seperti besi, zink, perak, emas, dan platina. Pemurnian tembaga dilakukan dengan elektrolisis. Tembaga lepuh digunakan sebagai anode, sedangkan tembaga murni digunakan sebagai katodenya. Elektrolit yang digunakan adalah larutan CuSO4. Selama elektrolisis, Cu dipindahkan dari anode ke katode. Dengan menggunakan potensial tertentu, bahan pengotor dapat terpisah. b. Penggunaan Tembaga Tembaga adalah logam yang berwarna kuning merah dan tergolong logam yang kurang aktif. Dalam udara lembab, tembaga terkorosi secara perlahan-lahan. Mula-mula warnanya menjadi cokelat karena terbentuknya lapisan tipis CuO atau CuS. Lama kelamaan menjadi berwarna hijau karena terbentuknya tembaga karbonat basa, Cu2(OH)2CO3. Hal seperti itu sering terlihat pada patung atau barang kerajinan yang terbuat dari tembaga atau perunggu.9

Penggunaan utama tembaga adalah untuk kabel listrik. Selain itu, tembaga digunakan untuk membuat paduan logam seperti perunggu (Cu + Sn) dan kuningan (Cu + Zn). Perunggu banyak digunakan untuk perhiasan, senjata (seperti pisau dan tombak), lonceng, dan alat musik. Perunggu berwarna kuning cerah seperti emas, sehingga banyak digunakan untuk perhiasan.

F. Timah, Kromium, dan EmasTimah adalah logam yang relatif lunak, berwarna putih perak dan tahan karat. Timah terutama digunakan untuk membuat kaleng kemasan, seperti untuk roti, susu, cat, dan buah. Kegunaan lain dari timah adalah untuk membuat logam campur, misalnya perunggu (paduan timah, tembaga, dan zink) dan solder (paduan timah dan timbel). Kromium adalah logam yang sangat mengkilap, keras dan tahan karat. Lebih dari separo produksi kromium digunakan dalam industri logam dan sekitar seperti lainnya sebagai refraktori terutama karena mempunyai titik leleh yang tinggi (1875C) dan koefisien muai yang tidak terlalu besar. Dalam industri logam, kromium terutama digunakan untuk membuat paduan (aliase) dengan besi, nikel, dan kobalt. Penambahan kromium memberikan kekuatan dan kekerasan serta sifat tahan karat pada paduan logam. Baja tahan karat (stainless steel) mengandung sekitar 14% kromium. Oleh karena kekerasannya, paduan kromium dengan kobalt dan tungsten (wolfram) digunakan untuk membuat mesin potong. Kromium digunakan dalam membuat berbagai macam pernik kendaraan bermotor karena sangat mengkilap. Emas tergolong logam mulia, berwarna kuning mengkilap, tahan karat, mudah ditempa dan dapat diukur. Pada umumnya, emas ditemukan sebagai unsur bebas. Emas mempunyai massa jenis yang relatif besar, sehingga pemisahannya dilakukan dengan mengayak. Butiran emas dapat dipisahkan dengan menggunakan raksa. Emas selanjutnya dapat dipisahkan dengan pemanasan sehingga raksa menguap dan dapat digunakan kembali.

10

2. Unsur NonLogamA. Karbon1. Unsur Karbon Grafit dan intan tersusun dari unsur-unsur yang sama tetapi memiliki sruktur (bentuk) yang berbeda. Peristiwa seperti ini disebut alotrop. Karbon di dalam kulit bumi tertama sebagai karbonat misalnya dalam CaCO3, CO2, dan berbagai senyawa organik. Selain sebagai senyawa, karbon di alam juga terdapat sebagai unsur bebas yaitu dalam bentuk grafit arang dan intan. a. Intan Karbon yang sangat keras (lebih keras dari logam) dan berkilau adalah intan. Pada intan setiap atom C terikat oleh 4 atom C yang lain yang membentuk struktur tetrahedron. Struktur tetrahedron ini terus berlanjut hingga membentuk jaringan yang sangat kuat (keras). Karena intan alam berkilau maka digunakan untuk perhiasan. Dengan teknologi canggih grafit dapat diubah menjadi intan sintetik pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Karena sifatnya yang keras maka intan sintetik digunakan untuk alat pemotong kaca dan mata bor.

Struktur intan. Setiap atom karbon terikat secara kovalen kepada 4 atom karbon lainya. b. Grafit

11

Pada grafit setiap atom C terikat oleh tiga atom C yang lain membentuk susunan heksagonal. Oleh karena elektron-elektron dalam atom karbon pada grafit terikat agak lemah oleh inti atom, maka elektron dapat mengalir dari satu atom ke atom lainnya sehingga grafit dapat menghantarkan listrik. Itulah sebabnya grafit banyak digunakan sebagai elektroda pada batu baterai dan sel elektrolisis. Selain dapat menghantarkan listrik, grafit juga bersifat licin, maka digunakan untuk bahan pelumas. Campuran grafit dan tanah digunakan untuk membuat pensil. Oleh karena ikatan antaratom karbon dalam grafit sangat kuat, maka grafit digunakan dalam pembuatan komposit yang ringan tetapi kuat untuk membuat raket. c. Fullerene Pada tahun 1985, para ahli kimia di Amerika Serikat berhasil menemukan struktur karbon yang berbeda dari dua alotropi yang telah dikenal sebelumnya. Struktur karbon ini mempunyai rumus molekul C60 dan tersusun dari atom-atom karbin yang saling berikatan dengan pola pentagonal dan heksagonal membentuk struktur berongga seperti bola sepak. Struktur molekul C 60 ini kemudian dinamakan buckminsterfullerene (buckyball). Selain molekul C60, ditemukan struktur lainnya yang mirip yaitu C32, C44, C50, C70. Molekul-molekul ini kemudian dikelompokkan ke dalam unsure karbon yaitu fullerene. Penggunaan fullerene terutama di bidang nanoteknologi, yaitu sebagai penahan panas dan sebagai superkonduktor.

Struktur molekul C60

2. Senyawa Karbon Senyawa karbon yang penting dan banyak digunakan adalah gas CO dan CO2. Pada pembakaran unsur atau senyawa karbon dengan oksigen terbatas maka pembakaran berlangsung tidak sempurna dan menghasilkan gas CO yang sangat beracun karena sangat mudah diikat oleh hemoglobin sehingga menyebabkan tubuh kekurangan oksigen. Meskipun beracun gas CO juga mempunyai beberapa kegunaannya, antara lain:12

a. sebagai bahan baku untuk membuat metanol CH3OH, b. sebagai reduktor pada pengolahan besi dari hasil bijihnya dan logam lainnya Pada pembakaran sempurna senyawa karbon dihasilkan gas CO2 yang banyak kegunaannya. Beberapa kegunaan gas CO2, antara lain: a. sebagai pemadam kebakaran karena CO2 lebih berat dari udara sehingga dapat untuk mengusir udara agar api padam; b. CO2 padat dikenal sebagai dry ice (es kering) yang digunakan sebagai pendingin; c. sebagai penyegar pada minuman ringan, misalnya limun dan air soda; d. sebagai bahan dasar pupuk urea.

B. SilikonSilikon terdapat dalam kerak bumi sebagai oksida SiO2, sebagai kompleks silikat dengan oksida lain. 1. Pembuatan Silikon Silikon diperoleh dengan cara sebagai berikut. a) Mereduksi pasir/kwarsa SiO2 dengan karbon dalam tanur listrik. SiO2(s) + 2C(s) panas Si(s) + 2CO(g) b) Mereduksi SiCl4 dengan hidrogen pada suhu tinggi SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g) 2. Penggunaan Silikon dan Senyawaa) Silikon banyak digunakan terutama yang berhubungan

dengan elektronika, misalnya mikrokomputer, kalkulator, dan sebagainya. Penggunaaan ini berkaitan dengan sifat semikonduktor dari silikon. b) Kwarsa transparan digunakan untuk alat-alat optik misalnya lensa. c) Pasir/kwarsa digunakan untuk pembuatan gelas dan porselen. d) Natrium silikat/water glass digunakan dalam industri sabun sebagai pengisi.

C. Nitrogen1. Pembuatan Nitrogen Nitrogen merupakan gas komponen terbesar penyusun udara yang meliputi 78% massa. Dalam bidang industri nitrogen diperoleh melalui destilasi bertingkat udara cair. Gas N2 memiliki13

titik didih yang lebih rendah dari O2 sehingga N2 mendidih lebih dahulu dan memisah dari campuran udara cair. Kemudian gas N2 dikompres dalam tangki khusus. Dalam laboratorium gas nitrogen diperoleh dengan memanaskan larutan yang mengandung garam amonium (misalnya NH4Cl) dan garam nitrit (misalnya NaNO2). NH4Cl(aq) + NaNO2(aq) panas N2(g) + NaCl(aq) + 2H2O(l) 2. Penggunaan Gas Nitrogena) Karena gas nitrogen tidak reaktif maka digunakan untuk

menciptakan suasana inert pada suatu ruangan tempat penyimpanan zat yang mudah terbakar, kaleng makanan, termometer, dan bola lampu listrik. b) Sebagai bahan baku gas amonia NH3. c) Nitrogen cair untuk pendingin. 3. Pembuatan dan Penggunaan Senyawa Nitrogen a) Amonia (NH)3 Amonia merupakan bahan kimia industri yang sangat penting. Amonia dibuat menurut proses Hober Bosch dengan mereaksikan nitrogen dan hidrogen pada suhu 400 500C dan tekanan tinggi sekitar 300 atm dengan katalisator serbuk besi. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Di laboratorium amonia dibuat dengan mereaksikan garam amonium dengan basa kuat. NH4Cl + NaOH NaCl + H2O + NH3 Berapa kegunaan amonia, antara lain:

Untuk membuat pupuk urea dan ZA; Sebagai pendingin (refrigerant) pada pabrik es; Untuk membuat hidrasin N2H4 untuk bahan bakar roket; Untuk membuat senyawa-senyawa amonium.

b) Asam Nitrat Asam nitrat merupakan asam kuat yang dapat melarutkan semua logam kecuali emas dan platina. Emas dapat larut dalam campuran HNO3 pekat dengan perbandingan volume 1 : 3. Pembuatan Asam Nitrat14

Dalam bidang industri, asam nitrat diperoleh dengan proses Ostwald yaitu dengan mengoksidasi amonia, kemudian melarutkan NO2 yang terjadi dalam air.

4NH3(g) + 5O2(g)

katalis Pt 750-9000

C4NO(g) + 6H2O(g)

gas NO akan dioksidasi lagi manjadi NO2.

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(aq) + NO(g)Di laboratorium, asam nitrat diperoleh dengan cara memanaskan campuran KNO3 dan H2SO4 pekat.

KNO3(s) + H2SO4(l)

panas

KHSO4(s) + HNO3(g)

Penggunaan Asam Nitrat Asam nitrat banyak kegunaannya, antara lain: Untuk membuat bahan peledak TNT (trinitrotoluena); Untuk membuat pupuk NH4NO3; Untuk membuat film selulosa nitrat; Untuk membuat garam-garam nitrat yang digunakan untuk pembuatan kembang api.

D.FosforusFosfor di alam terdapat dalam bentuk fosfat, misalnya fosforit Ca3(PO4)2, kloropatit Ca3(PO4)2 CaCl2 dan flouropatit Ca3(PO4)2 CaF2. Selain itu, fosfor juga terdapat pada tulang dan batuan fosfor. Fosfor memiliki dua alotropi yaitu fosfor putih dan fosfor merah. Fosfor putih terdiri dari molekul tetraatomik (P4). Sedangkan fosfor merah merupakan rangkaian dari molekul-molekul P4. Perbedaan fosfor putih dengan fosfor merah adalah sebagai berikut: Fosfor Putih Bersifat racun Mudah meleleh Larut dalam CS2 Bersinar dalam gelap 1. Pembuatan Fosfor Fosfor Merah Tidak bersifat racun Sukar meleleh Tidak larut dalam CS2 Tidak bersinar

15

Fosfor putih diperoleh dengan proses Wohler, yaitu dengan memanaskan campuran Ca3(PO4)2, SiO2 dan kokas pada suhu 1300C dalam tanur listrik. 2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) + 10C(s) 6CaSiO3(l) + 10CO(g) + P4(g) Uap fosfor didinginkan dalam alat pengembun yaitu dengan melewatkan uap P4 melalui air. Fosfor merah diperoleh melalui pemanasan fosfor putih. 2. Penggunaan Fosfora) Fosfor putih digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam

fosfat. 3P(s) + 5HNO3(aq) + 2H2O(l) 3H3PO4(aq) + 5NO(g) b) Fosfor merah digunakan untuk membuat bidang gesek korek api yang dicampur dengan pasir halus dan Sb2S3. c) Fosfor sebagai batuan fosfat digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk fosfat. Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 + 4H2O 2CaSO4 . 2H2O + Ca(H2PO4)2

E. Oksigen dan Ozona. Oksigen (O2)

Gas oksigen tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Oksigen mengembun pada -183oC dan membeku pada -218,4oC. Oksigen cair dan padat berwarna biru dan sedikit larut dalam air. Pada suhu dan tekanan normal, oksigen tidak begitu reaktif, tetapi menjadi sangat reaktif pada suhu tinggi. Reaksi-reaksi pembakaran dan pengkaratan logam adalah reaksi dengan oksigen. Secara komersial, oksigen digunakan dalam berbagai keperluan, antara lain adalah : Untuk pernafasan para penyelam, angkasawan, atau penderita penyakit tertentu Dalam industri baja, untuk mengurangi kadar karbon dalam besi gumbal Bersama-sama dengan gas asetilena, digunakan untuk mengelas baja Oksigen cair bersama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong pesawat ruang angkasa Dalam berbagai industry kimia, untuk mengoksidasikan berbagai zat.

16

Dalam industry, oksigen diperoleh dari udara bersama-sama dengan pembuatan nitrogen, yaitu melalui distilasi udara cair. Di laboratorium, oksigen dapat dibuat dengan berbagai cara yaitu:

Penguraian kalium klorat (KCLO3) Jika KCLO3 dipanaskan dengan serbuk PbO2 sebagai katalis, akan terurai membentuk KCL dan oksigen. 2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)

Penguraian hidrogen peroksida (H2O2) Penguraian H2O2 menghasilkan air dan oksigen. Reaksi ini dapat dikatalisis oleh ion Fe3+ atau Co2+ 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g)

Elektrolisis air Elektrolisis air, dengan bantuan elektrolit, menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

b. Ozon (O3)

Ozon adalah gas yang berwarna biru muda, berbau tajam dan bersifat sangat racun. Pada lapisan troposfer, ozon dipandang sebagai polutan. Sebaliknya, pada lapisan stratosfer, ozon adalah komponen yang melindungi bumi dari sengatan radiasi ultraviolet yang mematikan. Ozon digunakan untuk pemurnian air, sentralisasi udara, dan untuk memulihkan berbagai produk makanan. Ozon dibuat dengan member lonctan bunga api listrik pada oksigen. 3O2(g) 2O3(g)

F. Belerang dan Senyawa Beleranga. Belerang Belerang di alam terdapat sebagai senyawa dan unsur bebas. Belerang juga memiliki alotropi yaitu belerang rombis dan monoklin. Belerang rombis pada suhu kamar lebih stabil yaitu dalam bentuk molekul S8. Bila belerang rombis dipanaskan di atas 120C kemudian didinginkan perlahan-lahan akan terbentuk kristal belerang monoklin. Belerang diperoleh dengan proses Frash yaitu dengan memasukkan uap panas ke dalam tanah yang mengandung belerang melalui pipa agar mencair. Belerang yang telah mencair dipompa keluar dengan tekanan udara.17

Penggunaan belerang yang utama adalah untuk membuat asam sulfat (H2SO4).

b. Asam Sulfat Asam sulfat adalah suatu cairan kental seperti oli. Sangat korosif dan merupakan asam kuat. Asam sulfat pekat juga bersifat higoskopis dan merupakan zat dehydrator (dapat menarik air dari senyawa yang mengandung hidrogen dan oksigen dengan merusak zat itu). Penggunaan utama asam sulfat adalah untuk industry pupuk, industry cat/zat warna dan pembuatan detergen. Penggunaan lainnya adalah dalam industry logam, yaitu untuk membersihkan permukaan logam dalam electroplating, industry bahan peledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan untuk pengisi aki. Pembuatan asam sulfat dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut. a) Proses Kontak Proses yang terjadi pada pembuatan asam sulfat dengan proses kontak adalah sebagai berikut. 1) Belerang dibakar dengan oksigen menghasilkan gas SO2. S(s) + O2(g) SO4(g)18

2) Gas SO2 yang terjadi dioksidasi untuk membentuk

gas SO3 dengan katalisator V2O5 pada suhu 500 C dan tekanan 1 atm. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H = -98 kJ 3) Gas SO3 yang terjadi diabsorbsikan pada H2SO4 pekat membentuk asam pirosulfat H2S2O7. SO3(g) + H2SO4(l) H2S2O7(l). 4) H2S2O7 yang terjadi dilarutkan dalam air menjadi H2SO4. H2S2O7(l) + H2O(l) 2H2SO4(l)

b) Proses bilik timbel Pada proses ini digunakan katalis NO2 yang diperoleh dari oksidasi NH3. 1) Pembakaran belerang menjadi SO2 S(s) + O2(g) SO2(g) 2) Gas SO2 dioksidasi dengan katalis NO2 sebagai pembawa oksigen dalam air. SO2 (g) + NO2 (g) + H2O (l) H2SO4 (s) + NO (g) NO yang terbentuk bereaksi dengan oksigen membentuk NO2 kembali 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

G.Halogen dan Senyawa Halogena. Fluorin dan Senyawa Fluorin Fluorin digunakan untuk membuat senyawa klorfluorokarbon (CFC) yang dikenal dengan nama freon. Freon digunakan sebagai cairan pendingin pada mesin-mesin pendingin seperti pendingin19

ruangan (AC) dan lemari es (kulkas). Dalam teknologi nuklir, fluorin digunakan untuk memisahkan isotop U-235 dari U-238 melalui proses yang disebut difusi gas. Senyawa fluorin tidak begitu banyak enggunaanya. Hidrogen fluoride (HF) dugunakan untuk membuat lukisan di atas kaca, Karena HF dapat melarutkan kaca. Reaksi HF dengan SiO2 dan Na2SiO3, zat yang serupa dengan kaca, adalah sebagai berikut. SiO2(s) + AHF(aq) Na2SiO3(s) + 6HF(aq) b. Klorin dan Senyawa Klorin Klorin digunakan antara lain untuk klorinasi hidrokarbon untuk bahan baku industry plastic serta karet sintetis, pembuatan tetraklormetana (CCl4), pembuatan etil klorida (C2H5Cl) yang digunakan untuk membuat TEL sebagai bahan aditif pada bensin, dan untuk industry berbagai jenis pestisida. Juga sebagai pemutih pada industry kertas dan tekstil. Sebagai pemutih, klorin direaksikan dengan natrium hidroksida, sehingga terbentuk natrium klorida dan natrium hipoklorit. Cl2(g) + 2NaOH(aq) H2O(l) Di antara senyawa klorin, yang penggunaanya paling banyak adalah NaCl dan HCl. Hidrogen klorida (HCl) digunakan untuk membersihkan permukaan logam dari karat pada electroplating. Kegunaan lainya adalah untuk menetralkan sifat basa pada berbagai proses. c. Bromin dan Senyawa Bromin Penggunaan yang utama dari bromine adalah untuk membuat etilenbromida, C2H4Br2, suatu aditif yang dicampurkan ke dalam bensin bertimbel. Pembakaran bensin bertimbel menghasilkan oksida timbel yang dapat melekat pada silinder atau piston. Akan tetapi, dengan adanya etilen bromide dalan bensin, maka timbel akan membentuk PbBr2 yang mudah menguap dan keluar bersamasama dengan gas buang kendaraan. Bromin juga digunakan untuk membuat AgBr, yaitu bahan yang sensitive terhadap cahaya pada film fotografi. AgBr terurai pada penyinaran menjadi perak dan bromin. 2AgBr(s) d. Iodin dan Senyawa Iodin20

SiF4(g) + 2H2O (l) 2NaF(aq) + SiF4(g) + 3H2O(l)

NaCl(aq) + NaClO(aq) +

2Ag(s) + Br2(l)

Iodin digunakan dalam obat-obatan. Iodoform (CHI3) digunakan sebagai antiseptik; larutan iodine dalam alcohol yang disebut tinktur iodine, juga digunakan sebagai antiseptik pada luka. Iodin juga digunakan untuk membuat perak iodide (AgI) yang digunakan bersama-sama dengan AgBr dalam film fotografi. Karena iodin sangat penting untuk kesehatan. Kekurangan iodine dapat menyebabkan penyakit gondok dan retardasi mental. e. Pembuatan Halogen di Laboratorium 1) Pembuatan klorin a. Hasil reaksi kapur-klor dengan asam sulfat CaOCl2(s) + H2SO4(aq) CaSO4(aq) + Cl2(g) + H2O(l) b. Oksidasi Cl- dengan suatu oksidator kuat MnO2(s) + 2H2SO4(aq) + NaCl(aq MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + 2H2O(l) + Cl2(g) 2) Pembuatan bromine Bromin dapat dibuat dari reaksi suatu bromide dengan klorin 2NaBr(aq) + Cl2(g) 2NaCl(aq) + Br2(l) 3) Pembuatan iodine Iodin dapat dibuat dari reaksi iodide dengan suatu oksidator, misalnya MnO2 dengan asam sulfat pekat 2KI(aq) +MnO2(s) + H2SO4(aq) K2SO4(s) + MnSO4(s) + H2O(l) + I2(s)

21