Makalah kimia unsur kimia anorganik golongan 3a

  • Published on
    13-Jan-2016

  • View
    420

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

menjelaskan golongan 3a

Transcript

BAB I PENDAHULUAN

Unsur-unsur golongan IIIA terdiri dari lima unsur yaitu Boron (B), Aluminium (Al), Galium (Ga), Indium (In) dan Talium (Tl). Pada umumnya unsur golongan IIIA merupakan unsur logam, kecuali unsur Boron yang merupakan unsur metalloid (mempunyai sifat diantara logam dan nonlogam). Aluminium adalah unsur kimia yangmempunyai simbol Al dan nomor atom 13. Aluminium merupakan logam yang berwarna putih perak dan tergolong ringan yang mempunyai massa jenis 2,7 gr cm 3 dan mempunyai ciri keperakan dan mulur. Aluminium juga merupakan logam aktifseperti yang ditunjukkan pada harga potensial reduksinya. Aluminium dijumpai terutamanya dalam bijih bauksit dan adalah terkenal kerana daya tahan pengoksidaannya (oleh sebab fenomena pempasifan)dan oleh sebab keringanannya. Aluminium digunakan dalam banyak industri untuk menghasilkan bermacam-macam keluaran kilang dan adalah sangat penting dalam ekonomi dunia. Komponen berstruktur yang diperbuat daripada aluminium dan aloy-aloynya adalah penting dalam industri aeroangkasa dan juga dalam kendaraan serta bangunan, di mana keringanan, ketahanan, dan kekuatan adalah diperlukanGalium disebut-sebut sebagai eka-aluminium oleh D.I Mendeleev pada tahun 1870 dan ditemukan pada tahun 1875 oleh P.E. Lecoq de Boisbaudran menggunakan spektroskopi. Indikasi pertama datang dengan mengobservasi dua garis ungu baru dalam spectrum dari sebuah sampel yang terdeposit dalam besi. Dan dapat diisolasi 1 gram logam awal dari ratusan kilogram bijih zink blende dan diberi nama latin Gallia. Sifat fisika dan kimia dari Galium diprediksi oleh Mendeleev. (Greenwood dan Earnshaw, 1998)Galium sering ditemukan sebagai elemen yang terkandung di dalam diaspore, sphalerite, germanite, bauksit dan batubara. Analisa debu dari hasil pembakaran batubara pernah menunjukkan kandungan galium sebanyak 1.5%.Unsur ini satu dari empat logam: raksa, cesium dan rubidium yang dapat berbentuk cair dekat pada suhu ruangan. Oleh karena itu galium dapat digunakan pada termometer suhu tinggi. Ia memiliki tekanan uap rendah pada suhu tinggi. Ada tendensi yang kuat untuk galium menjadi super dingin dibawah titik bekunya. Oleh karena itu proses seeding diperlukan untuk menginisiasi solidifikasi. (Mohsin, Yulianto, 2006)Talium dan Indium ditemukan dalam spektroskopi yang disebut sebagai indikator. Talium ditemukan pada tahun 1861-1862 oleh W.Crookes dan C.A Lamy. Diberi nama talium karena menghasilkan garis warna spectra hijau pada spectrum nyalanya yang dalam bahasa Yunani disebut Thallos.(Greenwood dan Earnshaw, 1998)

BAB II PEMBAHASAN

1. Sifat Logam Golongan IIIAa. Sifat Fisik

AlGaInTl

Konfigurasi elektron terluar3S23P24S24P15S25P16S26P1

Jari-jari logam (pm)143141166171

Jari-jari ion (pm)M+M3+-50113621328114095

Energi Ionisasi pertama (KJ/mol)576,4578,3558,1589

Keelektronegatifan (Skala Pauling)1,51,61,71,8

Potensial Elektroda ( V )M+ (aq) + e M ( p)M3+ (aq) + 3e M (p)--1,66--0,56-0,25-0,34-0,34+0,72

Titik Cair ( oC)660,429,8156,6303,5

Titik didih ( oC)2467240320801457

Kelimpahan dalam kulit bumi (ppm)81,300150,12

Kecenderungan sifat logam golongan IIIA: Jari-jari logam cenderung berkurang dari Ga- Tl, kecuali logam Al Jari-jari ion cenderung meningkat dari Al Tl Energi ionisasi pertama unsur golongan IIIA cenderung berkurang dari Al Tl Keelektronegatifan unsur golongan IIIA cenderung bertambah dari Al Tl Titik cair unsur golongan IIIA cenderung bertambah dari Ga Tl, kecuali Al memiliki titik cair yang besar Titik didih unsur golongan IIIA cenderung berkurang dari Al Tl

Potensial reduksi negatif menyatakan bahwa unsur lebih bersifat logam dibandingkan hidrogen. Energi pengionan dari logam golongan IIIA hampir sama satu sama lain, kecuali energi hidrasi Al3+ merupakan yang terbesar di antara kation golongan IIIA. Hal ini menjelaskan bahwa Al3+ mempunyai potensial reduksi negatif yang paling besar di antara kation golongan IIIA dan bahwa Al adalah logam yang paling aktif.

Sifat menarik dari unsur Ga, In, dan Tl yang tidak terdapat pada Al adalah kemampuan membentuk ion bermuatan satu. Kemampuan ini menunjukkan adanya pasangan elektron lembam, nS2, dalam atau dari unsur pasca-peralihan (post-transition). Jadi, sebuah atom Ga dapat kehilangan elektron pada 4p dan mempertahankan elektron 4s untuk membentuk ion Ga+, dengan konfigurasi elektron [Ar]3d104s2. Kemungkinan ini lebih mudah terjadi pada atom yang lebih berat dalam golongan. Dalam kenyataannya , talium dengan bilangan oksidasi +1 lebih mantap dalam larutan berair dibanding taliuum dengan bilangan oksidasi +3.

Ukuran ion yang kecil, besarnya muatan ion, dan tingginya energi ionisasi menyebabkan logam golongan IIIA umumnya memiliki sifat kovalen yang tinggi ( ion Al3+ tidak dijumpai kecuali dalam ALF3 padat). Dalam larutan berair, ion Al3+ berada dalam bentuk ion terhidrat Al(H2O)63+ atau dalam bentuk kompleks lainnya. Al sangat stabil terhadap udara, karena membentuk lapisan oksida pada permukaannya yang digunakan untuk melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut.

b. Sifat KimiaSifat kimia galium serupa dengan aluminium. Talium mempunyai beberapa kesamaan dengan timbal, misalnya rapatannya yang tinggi (11,85 g/cm3), lunak, dan bersifat racun dari senyawanya. Pemanasan unsur golongan IIIA dalam oksigen menghasilkan seskuioksida (M2O3).

M(s) + O2 M2O3(s)Semua logam golongan IIIA dapat bereaksi dengan halogen membentuk senyawa trihalida. Fluorida-fluorida Al, Ga, dan In adalah ionik, titik leleh tinggi ( berturut-turut 1290, 950, dan 1170 oC), sukar larut dalam air ( energi kisi tinggi); sedangkan klorida, bromida, dan iodidanya mempunyai titik leleh lebih rendah, bersifat kovalen dengan bilangan koordinasi yang bervariasi. Unsur-unsur golongan IIIA tidak dapat membentuk hidrida secara langsung dengan hidrogen, AlH3 ada dalam bentuk polimer ( AlH3)n, dimana antara atom Al dihubungkan dengan jembatan hidrogen. AlH3 dibuat dengan mereaksikan LiH dengan AlCl3 dalam pelarut eter, bila LiH berlebih.

LiH(s) + AlCl3 (AlH3)n(s) LiAlH4(s)

2. Kelimpahan Unsur-Unsur Golongan IIIAAluminium terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 %.Dengan kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpahtetapi tidak ditemukan dalam bentuk unsur bebas di alam. Walaupun senyawaaluminium ditemukan paling banyak di alam, selama bertahun-tahun tidakditemukan cara yang ekonomis untuk memperoleh logam aluminium darisenyawanya. Oleh karena itu aluminium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral aluminium yang bernilai ekonomis adalahbauksit yang merupakan satu-satunya sumber aluminium. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). Kriloit digunakan padapeleburan aluminium, sedang tanah liat banyak digunakan untuk membuat batubata, keramik. Di Indonesia, bauksit banyak ditemukan di pulau Bintan dan di tayan(Kalimantan Barat). Aluminium (Al) adalah unsur logam yang biasa dijumpai dalam kerak bumi yang terdapat dalam batuan seperti felspar dan mika. Umumnya juga dalam bentuk aluminium silikat dan campurannya dalam logam lain seperti natrium, kalium, furum, kalsium & magnesium. Kelimpahan Aluminium dalam kulit bumi (ppm) sebesar 81,300.

Galium (Ga) terdapat dalam jumlah yg sedikit di alam, yaitu dalam bentuk bauksit, pirit, magnetit dan kaolin. Biji Galium (Ga) sangat langka tetapi Galium (Ga) terdapat di logam-logam yang lain. Kelimpahan Galium dalam kulit bumi (ppm) sebesar 15. Indium tidak pernah ditemukan dalam bentuk logam bebas di alam, tetapi dalam bentuk sulfida (In2S3) dan dalam bentuk campuran seng, serta biji tungsten, timah dan besi. Kelimpahan Indium dalam kulit bumi (ppm) sebesar 0,1. Di alam talium terdapat dalam bentuk batu-batuan dan merupakan keluarga logam aluminium yang terdapat dalam bentuk gabungan dengan pirit, campuran seng dan hematit. Kelimpahan Talium dalam kulit bumi (ppm) sebesar 2.

3. Senyawaan Unsur-Unsur Golongan IIIASenyawa yang memiliki kegunaan besar adalah aluminium oksida, sulfat, danlarutan sulfat dalam kalium. Oksida aluminium, alumina muncul secara alami sebagai ruby, safir, corundum dan emery dan digunakan dalam pembuatan kaca dan tungku pemanasBeberapa senyawaan aluminium diantaranya adalah :a) Aluminium NitridaAluminium Nitrida (AlN) dapat dibuat dari unsur-unsur pada suhu 800 0C. Itu dihidrolisis dengan air membentuk ammonia dan aluminium hidroksidab) Aluminium HidridaAluminium hidrida (AlH3)n dapat dihasilkan dari trimetilaluminium dan kelebihanhydrogen. Ini dibakar secara meledak pada udara. Aluminium hidrida dapat jugadibuat dari reaksi aluminium klorida pada litium klorida pada larutan eter, tetapi tidak dapat diisolasi bebas dari pelarut.c) Aluminium oksida (Al2O3) dapat dibuat dengan pembakaran oksigen ataupemanasan hidroksida,nitrat atau sulfat.d) Aluminium halogenContoh : - aluminium iodida : AlI3 - aluminium flourida : AlF3 - krinolit (Na3AlF6)e) Aluminium silikat- Mika (K-Mg-Al-Slilkat) - Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O) - Feldspar

4. Reaksi Unsur-Unsur Golongan IIIAa. Reaksi aluminium dengan udaraAluminium adalah logam berwarna putih keperakan. Permukaan logam aluminium dilapisi dengan lapisan oksida yang membantunya melindungi logam agar tahan terhadap udara. Jadi, aluminium tidak bereaksi dengan udara. Jika lapisan oksida rusak, logam aluminium bereaksi untuk menyerang (bertahan). Aluminium akan terbakar dalam oksigen dengan nyala api, membentuk aluminium (III) oksida Al2O3.

Reaksi : 4Al(s)+ 3O2(l ) 2 Al2O3

b. Reaksi aluminium dengan airAluminium adalah logam berwarna putih keperakan. Permukaan logam aluminium dilapisi dengan lapisan oksida yang membantunya melindungi logam agar tahan terhadap udara. Hal serupa juga terjadi pada reaksi aluminium dengan air.

c. Reaksi aluminium dengan asamLogam aluminium larut dengan asam sulfur membentuk larutan yang mengandungion Al (III) bersama dengan gas hidrogen.

Reaksi : 2Al(s) + 3H2SO4(aq) 2Al3+ (aq) + 2SO42-(aq) + 3H2 (g)2Al(s)+ 6HCl(aq) 2Al3+(aq) + 6Cl-(aq) + 3H2 (g)

d. Reaksi aluminium dengan basaAluminium larut dengan natrium hidroksida. Reaksi : 2Al(s) + 2 NaOH(aq) + 6 H2O 2Na+(aq)+ 2 [Al (OH)4]- + 3H2 (g)

e. Reaksi aluminium dengan halogenAluminium sangat reaktif terhadap unsurunsur halogen seperti iodin (I2), klorin(Cl2), bromin (Br2), membentuk aluminium halida menjadi aluminium (III) iodida,aluminium (III) bromida, aluminium(III) klorida. Reaksi : 2 Al + 3 X2 2 Al2X6 2Al(s)+ 3I2(l) 2 Al2I6(s) 2Al(s) + 3Cl2(l) 2 Al2Cl3 2Al(s) + 3Br2(l) 2 Al2Br6

5. Cara Isolasi Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroultyang ditemukan oleh Charles M.Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi 2 tahap :a. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.b. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis

1. Pemurnian bauksit melalui cara :Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utamadalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO, Fe2O, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),Al2O3(s) + 2NaOH(aq)+ 3H2O(l) 2NaAl(OH)4(aq)Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor- pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminiumdiendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran. 2NaAl(OH)4(aq)+ CO2(g) 2Al(OH)3(s )+ Na2CO3(aq)+ H2O(l)Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehinggadiperoleh aluminium oksida murni (Al2O3).

2Al(OH)3(s) Al2O3(s)+ 3H2O(g)

2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisisTahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult,aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan krinolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisisdilakukan pada suhu 950oC. Sebagai anode digunakan batang grafit.

Dalam proses elektrolisis dihasilkan aluminium di katoda dan di anoda terbentukgas O2 dan CO2Reaksi : 2Al2O3(l) 4Al3+ (l)+ 6O2- (l)

Katoda : 4Al3+ (l)+ 12e- 4Al

Anoda : 4O2- (l) 2O2(g)+ 8eC(s)+ 2O2- (l) CO2(g)+ 4e

2Al2O3(l)+ C(s) 4Al+ 2O2(g)+ CO2(g)

Galium (Ga) biasanya adalah hasil samping dari produksi Aluminium pemurnian bauksit dengan proses bayer. Elektrolisis menggunakan elektroda Hg memberikan konsentrasi dan elektrolisis menggunakan katoda stanleysteel dari natrium galat, menghasilkan leburan logam Galium (Ga).Tl biasanya diperoleh dengan elektrolisis larutan garam-garamnya dalam air, bagi Ga dan In kemungkinan ini bertambah karena besarnya tegangan lebih untuk evolusi hidrogen dari logam-logam ini. Indium (In) biasanya diperoleh dengan elektrolisis larutan garam-garamnya dalam air, bagi Ga dan In kemungkinan ini bertambah karena besarnya tegangan lebih untuk evolusi hydrogen dari logam-logam ini.

6. Manfaat Unsur-Unsur Golongan IIIAa. Kegunaan logam aluminium Dalam bidang rumah tangga, aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yangmudah dibuat, kuat dan ringan diperlukan. Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari tembaga, tetapi ia digunakansebagai bahan transmisi karena ringan. Campuran logam aluminium dengan tembaga, magnesium, silikon,mangan, dan unsur-unsur lainnya untuk membentuk sifat-sifat yang membuataluminium dapat dijadikan sebagai bahan penting dalam konstruksi pesawatmodern dan roket. Sebagai pelapis pelindung logam lainnya, logam ini jika diuapkan di vakummembentuk lapisan yang memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampakdan radiasi panas. Lapisan ini menjaga logam dibawahnya proses oksidasisehingga tidak menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untukmemproteksi kaca teleskop dan kegunaan lainnya. Pada sektor industri makanan, sifat aluminium yang lunak, ringan dan mudahdibentuk dimanfaatkan sebagai kemasan berbagai produk makanan. Di sektor pembangunan perumahan, aluminium biasa digunakan utuk kusenpintu dan jendela.

b. Kegunaan logam Galium semikonduktor, terutama dalam bioda pemancar cahaya menjadi alloy

3. Kegunaan logam Talium Beberapa jenis reaksi gelombang dimanfaatkan dalam system komunikasi militer. Talium sulfat, yang tak berwarna, tak berasa, dan sangat beracun sebagai obat pembasmi hama. Talium yang dihasilkan dari kristal natrium iodida dalam tabung photomultiplier digunakan pada alat pendeteksi radiasi sinar gamma. Kristal talium bromoiodide untuk memancarkan radiasi inframerah dan kristal talium oksisulfida untuk mendeteksi cam...