4. Sifat Fisika dan Kimia
Karbon (C)
Silikon (Si)
Germanium
(Ge)
Timah (Sn)
Timbal (Pb)
Nomor Atom
6
14
32
50
82
Massa Atom
Relatif (Ar)
12,011
28,086
72,59
118,710
207,200
Titik Leleh(o C)
3550
1410
938,5
231,97
327,50
Titik Didih (o C)
4827
2355
2834
2270,00
1740,00
Rapatan pada 25o
C gr/cm3
2,25 (granit);
3,51 (intan)
2,33
5,32
5,75 (abu-abu);
7,31 (putih)
11,35
Warna
Hitam (granit);
Tanpa Warna
(intan)
Abu-abu
Putih keabuabuan
Perak
Hitam
Energi Ionisasi
1086,4
786,4
-
708,6
715,5
Afinitas Elektron
121,8
133,6
-
120,0
35,1
Elektronegatifitas
2,55
1,90
2,01
1,88
2,10
Jari-jari Ion (Å)
0,15 (+4);
2,60 (-4)
0,42 (+4);
2,71 (-4)
1,22
0,71 (+4);
0,93 (+2)
0,84 (+4);
1,20 (+2)
Jari-jari Atom (Å)
0,77
1,17
1,37
1,40
1,75
5. Karbon
• Sejarah
(Latin: carbo, arang), suatu unsur yang telah
ditemukan sejak jaman pra-sejarah sangat
banyak ditemukan di alam. Karbon juga
banyak terkandung di matahari, bintangbintang, komet dan amosfir kebanyakan
planet.
6. Kelimpahan di Alam
• Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di
kerak Bumi dan ke-4 di alam semesta. Karbon
terdapat pada semua jenis makhluk hidup karbon
merupakan unsur paling berlimpah kedua (sekitar
18,5%) setelah oksigen.
• Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada
batu kapur, dolomit, dan karbon dioksida,
sedangkan sumber organik terdapat pada
batu bara, tanah gambut, dan minyak bumi.
7. Ekstraksi
• Proses pembuatan • Karbon juga dapat
diperoleh dari pembakaran
Karbon dapat di buat
hidrokarbon atau coal, atau
dengan proses yang
yang lainnya dengan
disebut dengan
kondisi udara yang terbatas
karbonisasi yakni
sehigga terjadi pembakaran
pemanasan bahan
yang tidak sempurna.
yang mengandung
karbon.
CH4(g) + O2(g) C(s) + 2H2O(l)
8. Reaksi Pada Karbon
Reaksi dengan Halogen
Reaksi dengan Oksigen
Karbon bereaksi langsung
dengan fluorin, sedangkan
dengan unsure halogen
lainnya bereaksi secara tidak
langsung.
Contoh reaksi :
C + 2F2 CF4 (reaksi langsung)
Jika dipanaskan dalam udara,
maka unsure-unsur karbon
bereaksi dengan oksigen
(reaksi pembakaran) yang
bersifat eksotermik
membentuk oksida CO2.
Oksida CO2 bersifat asam
dan bereaksi dengan air
menghasilkan larutan asam
lemah sekali. Reaksi : CO2 +
H2O H2CO3 (asam karbonat)
CF4 + Cl2 CH3Cl + HCl (reaksi
tidak langsung)
9. Kegunaan
• Intan untuk perhiasan dan pemotong kaca,
dalam industri untuk membuat bubuk
penggosok yang paling keras untuk roda
pengasah, ujung mata bor dan gigi gergaji.
• Grafit sebagai bahan hitam dalam pensil
biasa, pigmen dalam cat hitam, bahan
pembuatan krus (mangkok untuk bahan
kimia), elektode untuk penggunaan pada
suhu yang sangat tinggi, pelumas kering.
Jika serbuk grafit didispersikan dengan
minyak, akan dihasilkan pelumas cair.
10. • Karbon Monoksida (CO) sebagai bahan bakar,
reduktor pada pengolahan logam
• Karbon Dioksida (CO2) digunakan sebagai zat
pembeku (misal es krim), minuman berkarbonasi yang
akan menguap saat botol minuman di buka, pelindung
kebakaran.
• Asam Sianida (HCN) di industri sebagai bahan nilon.
• Karbon Disulfida (CS2) digunakan sebagai pemadam
kebakaran, pelarut lilin, damar, minyak, dan untuk
menghilangkan noda lemak pada baju
• Dithiokarbamat (R2NCS2-) digunakan untuk fungisida
dalam bidang pertanian
11. Silikon (Si)
•
Sejarah
Kemungkinan bahwa di Inggris pada tahun 1808 Humphry Davy berhasil
mengisolasi silikon sebagian murni untuk pertama kalinya, namun dia
tidak menyadarinya.
Pada 1824 kimiawan Swedia Jöns Jakob Berzelius menghasilkan sampel
dari silikon amorf, solid coklat, dengan mereaksikan kalium fluorosilikat
dengan kalium, memurnikan produk dengan mencuci berulang-ulang.
Itu dinamakan silicium unsur baru.
Silikon diberi nama pada tahun 1831 oleh kimiawan Skotlandia Thomas
Thomson. Dia tetap bagian dari nama Berzelius, dari 'silicis', yang
berarti batu. Dia mengubah akhiran elemen dengan elemen on karena
itu lebih mirip dengan nonmetals boron dan karbon daripada untuk
logam seperti kalsium dan magnesium. (Silicis, atau batu api, mungkin
penggunaan pertama kali silikon dioksida)
12. Sumber dan Kelimpahan
• Silikon membentuk 28% kerak bumi dalam jumlah
berat. Silikon tidak ditemukan bebas di alam.
Silikon terdapat dalam bentuk senyawa oksida
silika SiO2, dan mineral yang disebut silikat. Granit,
hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica,
dsb merupakan contoh beberapa mineral silikat.
14. Reaksi Pada Silikon
Reaksi dengan Basa
Silikon tidak reaktif pada suhu
kamar dan tidak bereaksi
dengan asam, tetapi dapat
bereaksi dengan basa kuat
seperti NaOH.
Si(s) + 4OH-(aq) → SiO4(aq) +
2H2(g)
Reaksi dengan Hidrogen
Pada suhu tinggi, silikon
dapat bereaksi dengan
hidrogen membentuk
hidrida, reaksinya adalah
sebagai berikut.
Si(s) + 2H2 → SiH4
15. Reaksi dengan Halogen
• Silikon bereaksi dengan
halogen secara umum,
bahkan sampai terbakar
dalam gas flour.
Si + 2X2 → SiX4
Contoh: Si + 2Cl2 → SiCl4
Si + 2Br2 → SiBr4
Reaksi dengan Oksigen
Bila dipanaskan dalam udara,
silikon bereaksi dengan
oksigen dalam reaksi
pembakaran yang sangat
eksotermik untuk membentuk
oksida SiO2. Reaksi antara
silikon dengan oksigen
adalah sebagai berikut.
SiO2(S)
• Si(s) + O2(g)
16. Reaksi dengan Karbon
• Salah satu seyawaan silikon yang terkenal
adalah silikon karbida. Reaksi silikon dengan
karbon adalah sebagai berikut.
Si(s) + C(s)
SiC(s)
17. Kegunaan
•
•
•
•
•
Pembuatan transistor, chips, komputer dan sel surya. Untuk tujuan itu
diperlukan silikon ultra murni. Silikon juga digunakan dalam berbagai
jenis alloy dengan besi (baja). Sedangkan senyawa silikon digunakan
dalam industri.
Silika dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin dan
semen.
Larutan pekat natrium silikat (Na2SiO3), suatu zat padat amorf yang tidak
berwarna, yang disebut water glass, digunakan untuk pengawetan telur
dan sebagai perekat, juga sebagai bahan pengisi (fillir) dalam detergen.
Silikon karbida (SiC), merupakan zat padat yang sangat keras
digunakan untuk ampelas (abrasive) dan pelindung untuk pesawat
ulang alik terhadap suhu yang tinggi sewaktu kembali ke bumi.
Silika gel, suatu zat padat amorf yang sangat berpori, dibuat dengan
melepas sebagian air dari asam silikat (H2SiO3) atau (SiO2.H2O). Silika gel
bersifat higroskopis (mengikat air) sehingga digunakan sebagai
pengering dalam berbagai macam produk.
18. Germanium (Ge)
• Sejarah
(Latin: Germania, Jerman). Ditemukan sekitar 100 tahun yang
lalu oleh ahli kimia Rusia, Mendeleev Omitri.
Sementara pada tahun 1886, seorang kimiawan Jerman,
Clemens Winkler, memutuskan untuk memberi nama unsur
baru germanium, sebagai penghormatan kepada tanah
airnya.
19. Sumber dan Kelimpahan
Logam ini ditemukan di
• argyrodite, sulfida germanium dan perak
• germanite, yang mengandung 8% unsur ini
• bijih seng
• batubara
• mineral-mineral lainnya
Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik
pengolahan bijih-bijih seng, dan sebagai produk sampingan
beberapa pembakaran batubara.
• Germanium murni ditemukan dalam bentuk yang keras,
berkilauan, berwarna putih keabu-abuan, tapi merupakan
metalloid yang rapuh.
21. Reaksi pada Germanium
Reaksi dengan Oksigen
Bila dipanaskan dalam udara,
germanium bereaksi dengan
oksigen dalam reaksi
pembakaran yang sangat
eksotermik untuk
membentuk oksida GeO2.
Reaksi antara silikon dengan
oksigen adalah sebagai
berikut.
Ge(s) + O2(g)
GeO2(S)
22. Kegunaan
•
•
•
•
Sebagai bahan semikonduktor.
Sebagai bahan pencampur logam, sebagai fosfor di bola lampu pijar
dan sebagai katalis.
Germanium dan germanium oksida tembus cahaya sinar infra merah
dan digunakan dalam spekstroskopi infra merah dan barang-baran
goptik lainnya, termasuk pendeteksi infra merah yang sensitif. Index
refraksi yang tinggi dan sifat dispersi oksidanya telah membuat
germanium sangat berguna sebagai lensa kamera wide-angle dan
microscope objectives.
Bidang studi kimia organogermanium, beberapa senyawa germanium
memiliki tingkat keracunan yang rendah untuk mamalia, tetapi memiliki
keaktifan terhadap beberapa jenis bakteria, sehingga membuat unsur ini
sangat berguna sebagai agen kemoterapi.
23. Timah (Sn)
• Sejarah
Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai
Tin dengan symbol kimia Sn. Nama latin dari
timah adalah “Stannum” dimana kata ini
berhubungan dengan kata “stagnum” yang
dalam bahasa inggris bersinonim dengan
kata “dripping” yang artinya menjadi cair /
basah, penggunaan kata ini dihubungkan
dengan logam timah yang mudah mencair.
Tidak diketahui siapa penemu unsur ini.
25. Ekstraksi
• Dibuat dengan mereduksi oksidanya:
SnO2 + C
Sn + CO2
Sn + 2Cl2
SnCl4
SnCl4 + 2H2
Sn + 4HCl
26. Reaksi pada Timah
Reaksi dengan Oksigen
Bila dipanaskan dalam udara,
timah bereaksi dengan
oksigen dalam reaksi
pembakaran yang sangat
eksotermik untuk
membentuk oksida SnO2.
Reaksi antara silikon
dengan oksigen adalah
sebagai berikut.
Sn(s) + O2(g)
SnO2(S)
27. Kegunaan
• Sebagai pembungkus makanan dan kaleng
minuman
• Paduan timah dan timbal dengan kadar yang
sangat tinggi dipakai sebagai bahan pembuat alat
musik (misal pipa organ)
• Paduan Sn, Cu, dan Pb digunakan untuk kompas
• SnF2 digunakan dalam pasta gigi untuk mencegah
terjadinya lubang pada gigi
• SnO2 untuk bahan amplas atau penggosok
permata
• SnS2 dipakai pada industri pewarnaan serta proses
penyepuhan atau bahan imitasi
28. Timbal (Pb)
• Sejarah
Logam timbal telah dipergunakan oleh manusia sejak ribuan tahun
yang lalu (sekitar 6400 SM) hal ini disebabkan logam timbal
terdapat diberbagai belahan bumi, selain itu timbal mudah di
ekstraksi dan mudah dikelola. Unsur ini telah lama diketahui dan
disebutkan di kitab Exodus. Para alkemi mempercayai bahwa
timbal merupakan unsur tertua dan diasosiasikan dengan planet
Saturnus. Timbal alami, walau ada jarang ditemukan di bumi.
Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai “Lead” dengan simbol
kimia “Pb”. Simbol ini berasal dari nama latin timbal yaitu
“Plumbum” yang artinya logam lunak.
29. Sumber dan Kelimpahan
• Di alam timbal terutama terdapat sebagai
galena (PbS) dengan proses
pemanggangan. Anglesite (PbSO4),
cerussite (PbCO3), dan minim adalah
mineral-mineral timbal yang lazim
ditemukan.
30. Ekstraksi
Bijih galena dipekatkan dengan teknik flotasibuih serta di tambahkan SiO2 dan air kapur
2PbS(s) + 3O2(g)
2PbO(s) + 2SO2(g)
PbO(s) + C(s)
Pb(l) + CO(g)
PbO(s) + CO(g)
Pb(l) + CO2(g)
Penambahan SiO2 dan air kapur sebelum
pemanggangan pada proses reduksi untuk
PbSO4
PbSO4(s) + SiO2(s)
PbSiO3(s) + SO3(g)
PbSiO3(s) + CaO(s)
PbO(s) + CaSiO3(s)
31. Logam Pb yang dihasilkan masih mengandung pengotor
tembaga, perak, emas, zink, arsen. Antimon, dan bismuth.
Tahap-tahap pemurnian:
untuk menghilangkan Cu: logam Pb dilelehkan selama
beberapa waktu pada suhu <1083oC, sehingga Cu
mengkristal dan dapat dipisahkan
Untuk menghilangkan arsen, antimon, dan bismut: meniupkan
udara di atas permukaan lelehan Pb,sehingga arsen
menjadi arsena, antimon menjadi antimonat, dan bismut
menjadi buih di permukaan, dan dipisahkan.
Untuk menghilangkan Ag: menambahkan 1-2% zink,
didinginkan dari suhu 480 menjadi 420 sehingga Ag dan
zink mengkristal sehingga dapat dipisahkan.*
* Jika kelebihan zink, dipisahkan dengan penyulingan hampa atau pada
tekanan sangat rendah
32. • Pemurnian tahap terakhir dengan teknik
elektrolisis menurut metode Betts.
• Anoda: Pb
• Katoda: Pb
• Elektrolit: larutan PbSiF6 dan larutan H2SiF6
Anode
: Pb(l)
Pb2+ + 2e
Katoda
: Pb2+ + 2e
Pb(s)
33. Kegunaan
•
•
•
•
•
•
•
Digunakan pada baterai
Pelindung kawat, pipa ledeng, dan amunisi
Logamnya sangat efektif sebagai peredam suara
Pelindung radiasi pada sinar X dan reaktor nuklir
Insektisida
Digunakan dalam accu
Dipakai sebagai agen pewarna dalam bidang pembuatan
keramik terutama untuk warna kuning dan merah.
• Dipakai dalam industri plastic PVC untuk menutup kawat
listrik.
• Dipakai sebagai proyektil untuk alat tembak dan dipakai pada
peralatan pancing untuk pemberat disebakan timbale memiliki
densitas yang tinggi, harganya murah dan mudah untuk
digunakan.
