BORON
KELIMPAHAN BORON DI ALAM Ada dua bentuk boron, boron amorfus adalah serbuk coklat, sedangkan boron metalik berwarna hitam. Bentuk metalik sangat keras (9,3 dalam skala Moh). Boron tidak ada di alam dalam bentuk elemen (unsur). Boron ditemukan dalam senyawa boraks (Na2B4O7.10H2O), asam borat, kernite, ulexite, colemanite dan borates. Boron mempunyai dua isotop yang stabil yaitu B-11 (80,1%) dan B-10 (19,9%). Boron adalah unsur golongan IIIA dengan nomor atom lima. Warna dari unsur boron adalah hitam. Boron
memiliki
sifat
diantara
logam
dan
nonlogam
(semimetalik). Boron lebih bersifat semikonduktor dari pada sebuah konduktor logam. Secara kimia boron berbeda dengan
unsur-unsur
satu
golongannya.
Boron
juga
merupakan unsur metaloid dan banyak ditemukan dalam bijih borax.
CARA PEMURNIAN Sumber boron yang melimpah adalah borax (Na₂B₄O₅(OH)₄. 8H₂O) dan kernite (Na₂B₄O₅(OH)₄.2H₂O). Ini susah diperoleh dalam bentuk murni. Ini dapat dibuat terus dengan reduksi oksidasi magnesium, B₂O₃. Oksidasi ini dapat dibuat melalui pemanasan asam borik, B(OH)₃, yang diperoleh dari borax.
B2O3 + 3 Mg → 2B + 3 MgO
Akan tetapi hasil ini sering kali dicemari dengan logam logam borida. Boron murni bisa diperoleh dengan menurunkan halogenida boron yang mudah menguap dengan hidrogen pada suhu tinggi. SIFAT UNSUR Boron merupakan unsur yang kurang elektron, dan mempunyai orbital p yang kosong. Ia bersifat elektrofilik. Sebagian boron sering berkelakuan seperti asam Lewis, yaitu selalu terikat dengan bahan kaya elektron untuk
memenuhi
kecenderungan
boron
mendapatkan
elektron. Boron pada suhu rendah merupakan pengantar listrik yang kurang baik tetapi pada suhu tinggi justru sebaliknya.
KEREAKTIFAN DENGAN UNSUR LAIN 1. REAKSI BORON DENGAN UDARA Kemampuan boron bereaksi dengan udara bergantung pada kekristalan sampel tersebut, suhu, ukuran partikel, dan kemurniannya. Boron tidak bereaksi dengan udara pada suhu kamar. Pada temperatur tinggi, boron terbakar membentuk boron (III) Oksida, B₂O₃. Reaksi : 4B + 3O₂ (g) → 2 B₂O₃ 2. REAKSI BORON DENGAN AIR Boron tidak bereaksi dengan air pada kondisi normal. 3. REAKSI BORON DENGAN UNSUR HALOGEN Boron bereaksi dengan unsur
–
unsur halogen seperti
flourin (F₂), klorin (Cl₂), bromine (Br ₂), membentuk trihalida menjadi boron (III) flourida, boron (III) bromida, boron (III) klorida. 2B (s) + 3F2 (g) → 2 BF3 2B (s) + 3Cl2 (g) → 2 BCl3 2B (s) + 3Br 2 (g) → 2 BBr 3
4. REAKSI BORON DENGAN ASAM Kristal boron tidak bereaksi dengan pemanasan asam hidroklorida (HCl) atau pemanasan asam hidroflourida (HF). Boron dalam bentuk serbuk mengoksidasi dengan lambat ketika ditambahkan dengan asam nitrat. n itrat. JENIS IKATAN YANG TERBENTUK Boron dapat membentuk rangkaian molekul ikatan yang stabil. Atom boron memiliki konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p¹. Senyawa boron, seperti diborona, B₂H₆, monomer senyawa ini (BH₃) tidak stabil karena atom boron dikelilingi oleh enam elektron valensi. Sehingga untuk membentuk oktet, boron berbagi elektron dengan ikatan B-H atom boron lainnya. Dengan adanya atom lain yang mempunyai sifat penyumbang elektron, maka akan membentuk spesies yang disebut “adduct”.
PERSENYAWAAN BORON Persenyawaan boron dengan halogen (yang disebut sebagai halida), dengan oksigen (yang dikenal dengan oksida), dengan hidrogen (yang dikenal dengan hidrida) dan beberapa
senyawa boron lainnya. Untuk setiap senyawa, bilangan oksidasi boron sudah diberikan, tetapi bilangan oksidasi tersebut kurang berguna untuk unsur-unsur blok p khususnya. Tetapi umumnya dari senyawa boron yang terbentuk, bilangan oksidasinya adalah tiga (3). HIDRIDA Istilah hidrida digunakan untuk mengindikasikan senyawa dengan jenis MxHy, Diborane (6): B2H6, Decaborane (14): B10H14, Hexaborane (10): B6H10, Pentaborane (9): B5H9, Pentaborane (11): B5H11, Tetraborane (10): B4H10 FLOURIDA Senyawa – senyawa boron yang terbentuk dengan flourida adalah sebagai berikut : Boron trifluoride: BF3, Diboron tetrafluoride: B2F4. KLORIDA Boron trichloride: BCl3, Diboron tetrachloride: B2Cl4. NITRIDA Ketika boron dipanaskan dengan unsur nitrogen, hasilnya
adalah senyawa putih padatan dengan bentuk empiris BN yang disebut dengan nama boron nitrida. Beberapa alasan yang menarik tentang boron nitrida adalah kemiripan strukturnya dengan grafit. Pada tekanan tinggi, boron nitride berubah menjadi lebih padat, lebih keras (kekerasannya mendekati intan). Nitrida juga berperan sebagai penghambat LISTRIK, tetapi dapat mengalirkan kalor seperti logam. Senyawa ini juga memiliki sifat lubrikasi (Pelicin) seperti grafit
PEMBUATAN / SINTESIS DARI BORON DAN REAKSI NYA 1. Reduksi B2O3 dengan magnesium (Mg). 2. Mereaksikan antara boron trihalida dengan Zn (~900 °C) atau hidrogen. 3. Asam 3. Asam boraks (H3BO3) dapat dibuat dengan mereaksikan boraks dengan asam-asam kuat. Cara lain adalah dengan hidrolisis halide boraks. Asam boraks yang diperoleh berbentuk kristal-jarum putih. Satuan antara satu molekul lainnya terkait secara bersama-sama oleh adanya ikatan hidrogen yang membentuk lapisan-lapisan tak terhingga sehingga kristalnya sangat rapuh dan mudah pecah. Asam
boraks cukup larut dalam air dan merupakan asam lemah dalam arti konsep asam basa Lewis.
Pada dasarnya ada dua proses untuk memproduksi asam borat secara industri, yaitu : a. Proses Asidifikasi Pada proses ini asam borat dibuat dengan cara mereaksikan granular borak dengan larutan H2SO4 di dalam reaktor, dengan ketentuan 3 bagian granular borak (Na2B4O7 .10 H2O), 1 bagian asam sulfat (H2SO4) dan 12 bagian air (H2O). Proses pembuatannya : Pertama-tama memasukkan semua bahan yang diperlukan ke dalam reactor dan ditambahkan 1 bagian asam sulfat (H 2SO4), dengan perbandingan 3 bagian granular borak (Na2B4O7.10H2O) dan 12 bagian air (H2O). Temperatur yang digunakan adalah 800 0C dengan tekanan 1 atm dan berlangsung selama 1 jam. Kemudian larutan yang keluar dari reaktor dimasukkan ke dalam evaporator untuk mengurangi kandungan air, sehingga didapatkan sebuah larutan
jenuh. Setelah itu dimasukkan ke dalam kristaliser untuk didinginkan. Kristal asam borat kemudian disaring untuk memisahkan kristal asam borat dengan larutan sodium sulfat
di
dalam
centrifuge.
Kristal
Asam
Borat
diumpankan ke dalam rotary dryer untuk mengalami proses pengeringan sehingga didapatkan kristal asam borat. Adapun reaksi yang terjadi: Na2B4O7.10H2O + H2SO44 H3BO3 + Na2SO4 + 5H2O b. Proses Ekstraksi Liquid-liquid Pada proses ini digunakan bahan baku berupa brine yang mengandung sodium dan potassium borak. Untuk mendapatkan asam borat digunakan proses ekstraksi liquid-liquid dengan menggunakan pelarut kerosene yang merupakan ekstraktant organic pada ekstraksi fase ringan yang kaya akan garam-garam alkali dari komplek anionic diol borak. Sedangkan fase berat banyak mengandung sludge yang merupakan limbah. Kemudian fase ringan tersebut dimasukkan ke dalam striper dan dikontakkan dengan steam untuk me recovery, pelarut, dalam striper juga ditambahkan larutan asam sulfat.
Hasil pada bagian atas pada striper adalah pelarut kerosene sedangkan pada bagian bawah adalah asam borat yang masih mengandung sodium dan potassium sulfat. Sodium dan potassium sulfat yang masih terlarut dihilangkan dari larutan dengan cara melewatkan kedalam kolom karbon aktif untuk mendapatkan larutan asam borat, setelah itu larutan asam borat dimasukkan ke dalam evaporator dan dilanjutkan kristaliser untuk mendapatkan kristal asam borat.
Persiapan diboron dan borones yang lebih tinggi 1. Dengan mereaksikan iodine dengan sodium boronhidrida 2. Mereduksi BCl3 with LiAlH4 3. Dengan pembebasan muatan
Sifat Fisika dan Kimia Boron Sifat fisika dari Boron Simbol: B Phasa: Padat BeratJenis : 2,34 g/cm3
Volume atom : 4.6 cm3/mol Titik Leleh : 2349 K (2076°C, 3769°F) Titik Didih : 4200 K (3927°C, 7101°F) Kalor Peleburan : 50,2 kJ/mol Kalor Penguapan : 480 kJ/mol Kapasitas Panas : (25°C) 11.087 J/(mol-K) Struktur Kristal : Rombohedral
Sifat kimia dari Boron Elektronegativitas: 2,04 (skalapauling) Radius Kovalen : 82 pm Afinitas elektron : 26.7 kJ mol-1 mol-1 Struktur : rhombohedral; B12 icosahedral.
Senyawa- senyawa popular yang berikatan dengan boron 1. Asam 1. Asam Borat H3BO3 Asam orto-borat atau sering diringkas sebagai asam borat dapat diperoleh menurut persamaan reaksi :
BX3 (s) + 3H2O (l)
→
H3BO3 (s) + 3HX (aq)
Asam borat merupakan padatan putih yang sebagian larut dalam air.
2. Asam 2. Asam tetrafluoroborat, HBF4 Larutan asam tetrafluoroborat diperoleh dengan melarutkan asam borat ke dalam larutan asam hidrofluorida menurut persamaan reaksi : H3BO3 (aq) + 4HF(aq)
→
H3O+(aq) + BF4-(aq) + 2 H2O (l)
Asam tetrafluorobarat merupakan asam kuat dan oleh karenanya tidak dapat diperoleh sebagai HBF4. Dalam perdagangan biasanya dijumpai sebagai larutan asam tetrafluoroborat dengan kadar sekitar 40%.
3. Halida dari boron Diboran (6): B2H6, Decaboran (14): B10H14, Hexaboran (10): B6H10, Pentaboran (9): B5H9, Pentaboran (11): B5H11, Tetraboran (10): B4H10
4. Florida : Boron trifluorida: BF 3 Sifat Fisika : a. Bentuk : gas b. TitikLeleh : -127°C c. TitikDidih : -101°C d. BeratJenis : 3,0 Kg
5. Klorida :
Boron trichlorida, BCl3
SifatFisika: a. Bentuk : Gas b. Titikleleh : -107°C c. TitikDidih: 13°C d. BeratJenis : 5.1 kg m-3 (gas)
Diborontetrachlorida: B2Cl4
6. Bromida Boron tribromida: BBr 3 SifatFisika :
a. Bentuk: Cair b. TitikLeleh: -46°C c. TitikDidih: 91°C d. BeratJenis: 2600 kg m-3
7. Iodida : Boron triiodida: BI3
8. Oksida, Diboron trioxide: B2O3 Sifat Fisika : a. Warna: putih b. Bentuk : Kristal padat c. TitikLeleh: 450°C d. TitikDidih : 2065 e. BeratJenis : 2550 kg m-3
9. Sulfida Diborontrisulphida: B2S3 SifatFisika : a. War na : Putih atau Kuning b. Bentuk : Padat
c. BeratJenis: 1700 kg m-3
10. Nitrida Boron nitrida: BN Boron nitrida memiliki sifat- sifat yang cemerlang karena ia sekeras berlian, dapat digunakan sebagai insulator listrik walau dapat menghantar panas seperti logam. Senyawa ini juga
memiliki
sifat
lubrikasi
seperti
grafit.
Sifat fisika : a. Warna : Putih b. Bentuk : Kristal Padat c. Titikleleh : 3000°C d. BeratJenis : 2200 kg m-3
KEGUNAAN BORON 1. Boron dalam bentuk amorf digunakan pada roket sebagai alat penyala. 2. Borat atau asam borat digunakan sebagai anti septic ringan. 3. Senyawa boron digunakan sebagai pelapis baja pada kulkas dan mesin cuci.
4. Hidrida dari boron kadang-kadang digunakan sebagai bahan bakar roket. 5. Sebagian besar boron digunakan untuk membuat kaca dan keramik. 6. Boron karbida digunakan untuk rompi anti peluru dan tangki baja. 7. Asam 7. Asam borat digunakan sebagai insektisida terhadap semut, serangga dan kecoa. 8. Asam 8. Asam boric merupakan senyawa boron yang penting dan digunakan dalam produk tekstil. 9. Isotop boron digunakan sebagai kontrol pada reaktor nuklir, sebagai tameng pada radiasi nuklir dan dalam instrument instrumen yang digunakan untuk mendeteksi netron. 10. Boron hidrida dapat dengan mudah dioksidasi dan melepaskan banyak energi dan pernah digunakan sebagai bahan bakar roket.
EFEK BIOLOGIS DARI BORON 1. Boron dengan konsentrasi tinggi dalam air sangat berbahaya bagi komunitas ikan.
2. Dosis mematikan asam borat bagi manusia 640 mg/kg berat badan melalui oral, 8600 mg/kg berat badan melalui dermal, 29 mg/kg berat badan melalui injeksi.
