Kimia Unsur

Kelimpahan Unsur-unsur Di Alam

Sebagian besar unsur-unsur di alam terdapat sebagai senyawa, hanya sebagian kecil yang terdapat sebagai unsur bebas. bahan-bahan alam yang mengandung unsur atau senyawa tertentu disebut mineral. Mineral yang digunakan/diolah secara komersial disebut bijih.

Anion	Contoh Mineral
Tidak ada* Oksida Sulfida Klorida Karbonat Sulfat Silikat	Au, Ag, Pt, Cu, Bi, As, Sb, Os, Ir, Ru, Rh, Pd. Fe2O3, Fe3O4, Al2O3, SnO, SiO2. CuFeS2, Cu2S, ZnS, PbS, FeS2, HgS. NaCl, KCl, KCl-MgCl2. CaCO3, MgCO3, MgCO3.CaCO3. CaSO4.2H2O, MgSO4.7H2O, BaSO4. Be3Al2Si6O18, (Al2Si2O8(OH)4).

 Gas Mulia

a. Unsur-unsur gas mulia

1. Gas mulia dalam sistem periodik terdapat pada lajur paling kanan, yaitu golongan VIIIA yang terdiri atas unsur-unsur helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) dan radon (Rd).
2. Unsur-unsur gas mulia di alam terdapat sebagai unsur bebas.
3. Fakta ini menunjukkan bahwa gas mulia sukar bereaksi dengan unsur lain. Hal ini karena susunan elektron gas mulia telah stabil, yaitu memiliki 8 elektron valensi (oktet) kecuali helium dengan 2 elektron valensi (duplet).
4. Dengan susunan elektron yang stabil akan berakibat gas mulia stabil (sukar bereaksi).

b. Sifat gas mulia

Unsur	Konfigurasi elektron	Energi ionisasi kJ/mol	Jari-jari atom	Titik leleh	Titik didih
2He 10Ne 18Ar 36Kr 54Xe 86Rn	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 5s2 5p6 6s2 6p6	2.379 2.087 1.527 1.357 1.177 1.043	0,50 0,65 0,95 1,10 1,30 1,45	-272,2 -248,6 -189,4 -157,2 -111,8 -71	-268,9 -246,0 -185,9 -153,4 -108,1 -62

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan sifat-sifat gas mulia sebagai berikut :

1. Konfigurasi elektron gas mulia adalah paling stabil sehingga sukar bereaksi dengan unsur yang lain, sehingga di alam terdapat sebagai unsur bebas yaitu gas monoatomik.
2. Makin besar nomor atom (dalam satu golongan) jari-jari atomnya juga makin besar.
3. Dari atas ke bawah harga potensial ionisasinya makin kecil.
4. Dalam golongan ini makin ke bawah terdapat kenaikan titik leleh, titik didih, dan kalor penguapan, ini menunjukkan bertambah besarnya gaya tarik Van Der Waals anatara atom-atom dari atas ke bawah makin besar.
5. Radon merupakan unsur yang bersifat radioaktif, yaitu unsur yang tidak stabil dan dapat memancarkan sinar-sinar radioaktif.

c. Senyawa-senyawa gas mulia

Neil Bartlett mereaksikan PtF₆ dengan Xe, tenyata PtF₆ dengan Xe dapat bereaksi pada temperatur kamar membentuk XePtF₆ yang berwujud padat dan berwarna merah. Ini merupakan senyawa pertama dari gas mulia yang kemudian disusul senyawa-senyawa gas mulia yang lain.

d. Kegunaan gas mulia

4. Helium : dapat digunakan sebagai cairan pendingin sebab mempunyai titik didih paling rendah.
5. Neon : untuk lampu neon.
6. Argon : digunakan dalam pengelasan dan proses metalurgi suhu tinggi, gas argon melindungi logam panas dari oksidasi udara. Untuk mengisi bola lampu listrik, gas argon tidak bereaksi dengan filamen panas tetapi merupakan konduktor panas.
7. Kripton : untuk lampu listrik.
8. Xenon : untuk lampu listrik.
9. Radon : digunakan sebagai sumber partikel alfa untuk pengobatan kanker (sifat radioaktivitasnya).

e. Pembuatan gas mulia

Gas mulia dipisahkan dari udara dengan distilasi bertingkat udara cair.

Halogen

Unsur-unsur halogen (golongan VIIA) terdiri atas fluor (F), klor (Cl), brom (Br), iodium (I), dan astatin (At). Di alam, halogen terdapat sebagai senyawa (karena sangat reaktif) dan tidak ditemukan dalam keadaan bebas sehingga diberi nama halogen (pembentuk garam).

a. Terdapatnya unsur-unsur halogen di alam

1. Fluor terdapat dalam mineral fluorit (CaF₂), kriolit (Na₃AlF₆) dan fluorapatit (CaF₂.3Ca₃(PO₄)₂)
2. Klor terdapat dalam bentuk klorida.
3. Brom di alam terdapat dalam bentuk bromida, air laut mengandung bromida sebagai MgBr₂.
4. Iod terdapat dalam bentuk iodida yang terdapat dalam air laut, juga ditemukan sebagai iodat (IO₃^–) yang bercampur dengan sendawa chili (NaNO₃).
5. Astatin tidak terdapat di alam karena terbentuk radioaktif dalam waktu paro yang relatif pendek.

b. Sifat-sifat halogen

1. Unsur halogen terdapat sebagai molekul diatomik (F_2, Cl₂, Br₂, I₂).
2. Semakin kebawah letaknya dalam SPU titik leleh dan titik didihnya makin tinggi, pada suhu biasa F₂ kekuningan, Cl₂ hijau kekuningan, Br₂ coklat, I₂ ungu. Sedangkan At bersifat radioaktif sehingga tidak ditemukan di alam.
3. Bersifat oksidator, sifat oksidator ke bawah semakin berkurang sehingga unsur halogen hanya mampu mengoksidasi unsur dibawahnya.
4. Dapat bereaksi dengan logam membentuk garam.
5. Bilangan oksidasinya dalam senyawa bermacam-macam.
6. Dapat bereaksi dengan basa kuat.

Asam-asam Halogen

a. Asam halogenida (HX)

Sifat-sifat asam halida :

1. Berasap di udara, karena mudah mengembun bersama uap air.
2. HF – HCl – HBr – HI makin mudah teroksidasi menjadi unsur-unsurnya.
3. Titik didih HCl < HBr < HI < HF, HF memiliki titik didih tinggi karena antarmolekul HF membentuk ikatan hidrogen.
4. HF dapat bereaksi dengan kaca (dapat untuk mengukir kaca).
5. HF dan HCl dapat diperoleh dengan cara mereaksikan garam halida dengan H₂SO₄. Sedangkan HBr dan HI tidak dapat dibuat dengan cara ini karena HBr dan HI yang terbentuk akan teroksidasi oleh H₂SO₄, sehingga dibuat dengan mereaksikan garam bromida dan iodidanya dengan H₃PO₄.

b. Asam oksihalogen

Sifat-sifat asam oksihalogen:

1. Sifat asam makin kuat dengan bertambahnya atom O karena makin banyak atom oksigen ikatan O-H makin polar sehingga makin mudah melepaskan H⁺ (asam makin kuat).
2. Asam oksihalogen merupakan oksidator kuat.

c. Pembuatan halogen

1. F₂ dan Cl₂ dibuat dengan elektrolisis larutan atau leburan garamnya.
2. Br₂ dibuat dengan mengasamkan air laut sampai pH 3,5 kemudian kedalamnya dilewatkan campuran udara dan Cl₂.
3. I₂ dibuat dengan cara mereduksi BaIO₃ dengan reduktor NaHSO₃.

d. Kegunaan halogen dan senyawanya

1. Fluor digunakan untuk membuat CF₂Cl₂, teflon. NaF digunakan untuk mengawetkan kayu. HF digunakan untuk mengukir kaca.
2. Klor digunakan untuk membuat PVC, DDT. Kaporit (Ca(OCl)₂) untuk desinfektan/membunuh kuman. KCl untuk pupuk, NH₄Cl untuk pengisi baterai, ZnCl₂ untuk bahan patri solder.
3. NaBr sebagai obat penenang saraf. Metil bromida sebagai zat pemadam kebakaran. AgBr digunakan dalam fotografi.
4. I₂ dalam alkohol (tingtur) sebagai obat luka. I₂ untuk uji adanya amilum. NaI digunakan untuk mencegah penyakit gondok.

Alkali (Golongan IA)

a. Sifat-sifat unsur alkali

1. Logam-logam alkali bersifat reduktor kuat (dapa bereaksi dengan halogen, hidrogen, belerang, dan fosfor)
2. Dapat bereaksi dengan air membentuk basa dan gas H₂.
3. Sifat basa ke bawah makin kuat.
4. Litium dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu biasa sedangkan alkali lainnya dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu tinggi.

b. Terdapatnya alkali di alam

Unsur-unsur alkali di alam terdapat sebagai senyawanya, dalam air laut maupun dalam lapisan bumi. Li terdapat sedikit dalam mineral silikat, natrium terdapat dalam halit (NaCl), kalium dalam silvit (KCl), karnalit (KCl.MgCl₂.6H₂O), dan feldspar (K₂O.Al₂O₃.3SiO₂) logam-logam alkali lainnya terdapat dalam jumlah yang sedikit.

c. Kegunaan logam alkali dan senyawanya

1. Uap natrium untuk lampu penerangan di jalan raya atau pada kendaraan (karena dapat menembus kabut), logam Na sebagai reduktor dan media pemindah panas pada reaktor nuklir.
2. K dan Cs untuk fotosel.
3. Karnalit untuk pupuk.
4. Soda kaustik (NaOH) untuk pembuatan sabun dan detergen.
5. Potas kaustik (KOH) untuk elektrolit baterai basa.
6. Na₂CO₃ untuk pembuatan sabun, detergen, pulp, dan kertas.
7. NaHCO₃ (soda kue) untuk pembuatan kue.
8. KCl untuk pupuk.
9. KClO₃ untuk bahan korek api.

d. Warna nyala alkali

1. Litium memberi nyala warna merah karmin.
2. Natrium memberi nyaala warna kuning.
3. Kalium memberi nyala warna ungu.
4. Rubidium memberi nyala warna merah.
5. Sesium memberi nyala warna biru.

e. Pembuatan logam alkali

Logam-logam alkali diperoleh dengan cara elektrolisis lelehan/leburan garamnya (biasanya garam halidanya).

Alkali Tanah (Golongan IIA)

a. Sifat-sifat kimia alkali tanah

1. Bersifat reduktor kuat meskipun tidak sekuat alkali.
2. Dapat bereaksi dengan halogen, nitrogen, belerang, dan karbon.
3. Dapat bereaksi dengan air menghasilkan basa dan gas H₂, bersifat basa lemah bahkan Be menunjukkan sifat amfoter.
4. Kelarutan hidroksidanya ke bawah makin besar, sedang kelarutan garam sulfat, karbonat, kromat makin kecil.

b. Terdapatnya alkali tanah

Logam-logam alkali tanah banyak terdapat dalam kerak bumi sebagai silikat, fosfat, dan sulfat. Be terdapat dalam beril (Be₃Al₂Si₆O₁₈). Magnesium dan kalsium terdapat dalam mineral. Mg dalam karnalit (KMgCl₃.6H₂O), selain itu juga terdapat ion Mg⁺ dan Ca²⁺ dalam air laut. Sr dan Ba terdapat lebih sedikit sebagai sulfat dan karbonat. Ra jarang ditemukan, biasanya dalam tambang uranium.

c. Kegunaan alkali tanah dan senyawanya

1. Aliase Be-Cu digunakan pada pembuatan pegas yang tahan getaran.
2. Aliase Mg, Mn, Cu, Zn (low metal) sebagai bahan pembuat mesin.
3. Mg digunakan untuk menghasilkan kilat cahaya pada fotografi, Ra digunakan untuk pengobatan kanker.
4. Garam stronsium dan barium untuk kembang api.
5. Oksida alkali tanah untuk pembuatan tanur.
6. Ca(OCl)₂ (kaporit) sebagai zat desinfektan.
7. MgSO₄ (garam inggris) sebagai zat pencahar (pencuci perut).
8. CaCL₂ sebagai zat pengering karena sangat higroskopis.

d. Warna nyala alkali tanah

1. Mg nyala sangat terang
2. Garam Ca merah bata
3. Garam Sr merah
4. Garam Ba kuning kehijauan

e. Pembuatan logam alkali tanah

Logam alkali tanah diperoleh dari elektrolisis leburan garamnya.

Unsur-unsur Periode Ketiga

a. Sifat-sifat unsur periode ketiga

	Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl	Ar
Nomor atom Massa atom Elektron valensi Titik leleh Titik didih Keelektronegatifan Energi ionisasi (kJ/mol)	11 23 1 98 892 1,00 495	12 24 2 651 1.107 1,45 738	13 27 3 660 2.457 1,45 577	14 28 4 1.410 2.680 1,74 787	15 31 5 44 280 2,05 1.060	16 32 6 119 445 2,45 1.000	17 35,5 7 -101 -35 2,85 1.260	18 40 8 -159 -186 – 1.520

Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Jari-jari atom dari kiri ke kanan (Na-Ar) makin kecil, hal ini menyebabkan energi ionisasi makin besar dan sifat logamnya berkurang.
2. Sifat pereduksi dari kiri ke kanan berkurang.
3. Sifat pengoksidasi dari kiri ke kanan bertambah.
4. Sifat basa dari kir ke kanan berkurang.
5. Dari Na sampai S berupa zat padat sedang Cl dan Ar berupa gas.

b. Terdapatnya di alam

1). Aluminium (Al)

• Aluminium merupakan logam yang paling banyak terdapat dalam kulit bumi yang menempati urutan ketiga unsur penyusun kulit bumi setelah oksigen dan silikon.
• Aluminium di alam terdapat sebagai oksida, aluminosilikat, dan fluorida.
• Daerah penambangan : Pulau Bintan, Riau, Bangka, dan Kalimantan Barat.
• Aluminium dibuat dari bijih bauksit yang dikenal sebagai proses hall, yang terdiri dari pemurnian dan elektrolisis.
• Aluminium merupakan logam reaktif, bersifat oksidator, dan amfoter.
• Kegunaan aluminium antara lain : (1) Untuk membuat peralatan dapur, kabel, pembungkus (aluminium foil), aliase, (2) Magnesium (Mg+Al) untuk membuat pesawat terbang, (3) Campuran Al dan Fe₂O₃ untuk mengelas baja, dan (4) Kal(SO₄)₂.12H₂O (tawas) untuk menjernihkan air.

2). Silikon (Si)

• Silikon di alam terdapat berupa mineral dan senyawa silikat.
• Daerah penambangan : Aceh, Sumatera Utara, Lampung, Bengkulu, Jawa Barat, dll.
• Pembuatan dengan mereduksi kristal SiO₂ dengan karbon pijar.
• Sifat silikon adalah semilogam dan semikonduktor.
• Kegunaan silikon antara lain : (1) Untuk membuat alat elektronik : kalkulator, komputer, dll, (2) Kuarsa yang transparan untuk lensa, (3) Pasir kuarsa untuk membuat gelas, porselen, dll, (4) Natrium silikat (water glass) untuk zat pengisi pada sabun, cat.

3). Fosfor (P)

• Fosfor di alam terdapat dalam bentuk fosfat dan fluorapatit. Fosfor juga terdapat pada tulang dan batuan fosfor.
• Pengolahan fosfor diekstrasikan dari tulang dengan mereaksikan asam sulfat dan arang, dan dengan mereduksi mineral fosfor dengan karbon dan penambahan silika.
• Fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu fosfor putih dan fosfor merah.

Fosfor putih	Fosfor merah
–        Reaktif –        Beracun –        Mudah menguap –        Larut dalam CS2 dan benzena –        Bersinar dalam gelap	–        Tidak reaktif –        Tidak beracun –        Tidak mudah menguap –        Tidak mudah larut dalam CS2 –        Tidak bersinar

• Kegunaan fosfor antara lain : (1) Untuk pembutan pupuk fosfat, (2) Fosfor putih untuk pembuatan H₂PO₄, (3) Fosfor merah untuk membuat bidang gesek korek api yang dicampur pasir halus dan Sb₂S₃.

4). Belerang (S)

• Terdapat sebagai unsur bebas (di gunung berapi) dan sebagai senyawa.
• Pengolahan belerang dengan melelehkan batu lava, kemudian diuapkan, uapnya menempel pada dinding wadah dan belerang cair pada dasar wadah akan membeku lalu dicetak sebagai pipa belerang.
• Belerang merupakan unsur nonlogam, berwarna kuning, dan berbau khas.
• Kegunaan belerang untuk membuat asam sulfat yaitu dengan cara proses kontak (dengan katalis vanadium pentaoksida) dan proses kamar timbal (dengan katalis NO dan NO₂).

Unsur-unsur Transisi Periode Keempat

1. Unsur transisi periode keempat terdiri atas Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
2. Unsur transisi periode keempat cenderung membentuk orbital s dan d yang penuh atau setengah penuh karena struktur elektron yang penuh atau setengah penuh relatif lebih stabil.
3. Semua unsur transisi merupakan unsur logam, karena kulit terluar unsur transisi hanya mengandung 1 atau 2 elektron akibatnya energi ionisasinya rendah, maka mudah membentuk ion positif.
4. Titik lelehnya tinggi (kecuali Zn), bersifat paramagnetik (tertarik medan magnet), umumnya berwarna, dan memiliki bilangan oksidasi lebih dari 1 jenis.
5. Unsur transisi periode keempat terdapat di alam sebagai senyawa yaitu oksida dan sulfida yang dikenal dengan bijih logam.
6. Proses pengolahan suatu bijih menjadi logamnya disebut metalurgi. Secara garis besar pengolahan logam melalui tiga tahap yaitu pemisahan, reduksi, dan pemurnian.