TUGAS TERSTRUKTUR KELOMPOK 10
KONSEP UNSUR GOLONGAN IIIA
Disusun Oleh:
1. Nurhawi
(0610923048)
2. Ren Rendy Satr atria
(0610 61092305 3052)
3. Vent Venty y Inda Indah h W.
(061 (06109 0923 2306 064) 4)
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2009
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Unsur merupakan zat yang paling sederhana yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana lagi.
Unsur- unsur golongan IIIA terdiri dari:
•
BORON ( B )
Boron terletak diperbatasan antara logam dan nonlogam dalam sistem periodik. Dari unsur- unsur yang ada dalam golongan IIIA, boron merupakan unsur non logam sedangkan unsur lainnya adalah logam ( Ganesh dan stuppy, 2007).
•
ALUMINIUM ( Al )
Aluminium merupakan logam yang keras, meskipun sangat elektro positif, tahan terhadap korosi disebabkan karena aluminium mempunyai lapisan oksida yang sangat kuat. Lapisan oksida yang tebal, dilapiskan secara elektrolisis pada Al yang disebut proses ” anodisasi ” ( Cotton dan wilkinson, 1989 ).
•
GALLIUM ( Ga )
Gallium , Ga, di antara logam yang ada galium memiliki perbedaan titik leleh dan titik didih terbesar. Karena galium meleleh sedikit di atas suhu kamar, rentang suhu keberadaan cairan galium sangat lebar dan galium digunakan dalam termometer suhu tinggi. Dalam tahun-tahun terakhir ini, galium digunakan untuk produksi senyawa semikonduktor galium arsenida, GaAs dan galium fosfida, GaP.
•
INDIUM (In)
Indium adalah logam lunak dan juga memiliki titik leleh rendah. Indium digunakan sebagai bahan baku pembuatan senyawa semikonduktor InP, InAs, dsb. Indium memiliki dua keadaan stabil, In (I) atau In (III), dan senyawa In (II) dianggap senyawa valensi campuran indium monovalen dan trivalen. •
THALLIUM ( TI )
Talium juga memiliki dua valensi Tl(I) dan Tl(III), dan Tl(II) adalah juga senyawa valensi campuran Tl monovalen dan trivalen. Karena unsur ini sangat beracun logam dan senyawa ini harus ditangani dengan sangat hati-hati. Karena senyawa
ini
adalah
siklopentadiena,
reduktor
Tl(C5H5),
lemah
kadang
dibandingkan
digunakan
untuk
Na(C5H5), preparasi
talium senyawa
siklopentadienil, dan merupakan reagen yang bermanfaat dalam kimia organologam.
•
GALLIUM,INDIUM,THALLIUM ( Ga ), ( In ), ( Tl ).
Diperoleh dengan cara elektrolisis larutan garam- garamnya dalam air; Ga, In bersifat lunak, putih, dan merupakan logam yang cukup reaktif, mudah larut dalam asam. Sedangkan Tl larut secara lambat dalam H2SO4 atau HCl (Cotton dan wilkinson, 1989 ).
Konfigurasi unsur-unsur golongan IIIA adalah :
boron aluminium gallium indium thallium
Sifat-sifat Fisik
symbol B Al Ga In Tl
electron configuration [He]2s22p1 [Ne]3s23p1 [Ar]3d104s2 4p1 [Kr]4d105s2 5p1 [Xe]4f 14 5d106s2 6p1
B Al Ga In Tl
Atomic
Relative Atomic Melting
Number 5 13 31 49 81
Mass 10.81 26.98 69.72 114.82 204.38
Point/K 2573 933.52 302.9 429.32 576.7
Density/ kg m-3 2340 2698 5907 7310 11850
1. Jari-jari atom dan ionik Perbandingan jari-jari atom dan ionik dari unsur-unsur golongan IIIA bersesuaian dengan unsure-unsur golongan II. Hal ini disebabkan oleh kenaikan muatan inti ketika berpindah satu unsure golongan II ke golongan IIIA dalam satu periode. Dari kiri ke kanan dalam satu periode, muatan inti magnet mengalami kenaikan tetapi elektronnya bertambah pada kulit yang sama ( Ganesh dan stuppy, 2007). 2. Melting Point/K Dalam satu golongan IIIA, titik didih dan titik leleh menurun dari atas kebawah, penurunan titik leleh tidak setetap penurunan dalam titik didih ( Ganesh dan stuppy, 2007). 3. Energi ionisasi Energi ionisasi akan mengalami kenaikan (energi ionisasi tingkat I< energi ionisasi tingkat II< energi ionisasi tingkat III) jumlah dari ketiga energi ionisasi dari unsure-unsur ini sangat tinggi. Sehingga Boron tidak mempunyai kecenderungan membentuk ikatan ion dan selalu berada dalam bentuk ikatan kovalen. Unsur-unsur selain Boron umumnya membentuk senyawa kovalen kecuali pada saat berada dalam larutan ( Ganesh dan stuppy, 2007). 4. Tingkat oksidasi Atom pada unsur -unsur ini mempunyai tiga electron valensi, 2 di subkulit s dan 1 di sub kulit p.Sehingga semua unsur mempunyai tingkat oksidasi 3. Secara umum tingkat oksidasi yang ditemukan pada unsur-unsur golongan III adalah +3 dan +1. kestabilan tingkat oksidasi +1 berurutan yaitu dari Ga
1.2 Rumusan Masalah 1. Mengapa golongan IIIA tidak semua bersifat logam? 2. Bagaimana pengolahan bijih bauksit menjadi logam aluminium? 3. Bagaimana hubungan sifat kelogaman unsur-unsur golongan IIIA berdasar atas keelektronegatifannya? 4. Mengapa Thallium lebih stabil pada tingkat oksidasi +1 dibandingkan dengan tingkat oksidasi +3? 5. Mengapa Aluminium tahan terhadap udara meskipun sangat elektropositif ?
1.3 Tujuan Dapat mengetahui sifat kelogaman dalam golongan IIIA, mengetahui sifat fisik dan sifat kimia setiap unsur dalam golongan IIIA dan dapat menjelaskan tentang kegunaan unsur-unsur logam golongan IIIA.
BAB II ISI DAN PEMBAHASAN 1. Mengapa golongan IIIA tidak semua bersifat logam?
Jawab:
Pada unsur golongan IIIA, hanya boronlah yang bersifat metaloid ( non logam), sedangkan Al, Ga, In, dan Tl bersifat logam. Unsur-unsur metaloid memiliki sifat di antara unsur logam dan non logam. Unsur-unsur metaloid bersifat semi konduktor . Semi konduktor merupakan penghantar listrik lunak pada suhu kamar. Namun pada suhu tinggi, semi konduktor memiliki kemampuan menghantarkan listrik yang lebih baik dari pada logam. Sifat non-logam dari Boron disebabkan karena beberapa hal, diantaranya : •
Gaya tarik inti terhadap elektron terluar boron sangat kuat sehingga kurang elektropositif (ukuran atom boron kecil). Karena atom yang ukurannya kecil, maka cenderung lebih besar untuk menarik elekton valensi dari atom yang ukurannya besar.
•
Energi ionisasi boron sangat tinggi sehingga boron lebih cenderung berikatan kovalen.
•
Harga keelektronegatifan boron lebih tinggi sehingga ketika bereaksi dengan unsur non-logam, perbedaan keelektronegatifannya tidak terlalu besar.
2. Bagaimana pengolahan bijih bauksit menjadi logam aluminium?
Jawab:
Pengolahan bijih bauksit menjadi logam aluminium terdiri atas dua tahap: a.Tahap pertama : pemurnian Al 2O3( alumina ) Bijih bauksit mengandung 50-60% Al2O3 yang bercampur dengan zat-zat pengotor terutama Fe2O3 dan SiO2. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat yang tidak dikehendaki,kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al2O3 .
Pertama-tama bauksit direaksikan dengan basa,yaitu larutan NaOH pekat. Al2O3 dan SiO2 akan larut, sedangkan Fe2O3 dan pengotor lainnya tidak larut. Al2O3(s) + 2OH-(aq) + 3H2O SiO2(s) + 2OH-(aq )
2Al(OH)4-(aq) SiO32-(aq) + H2O
Setelah disaring, larutan itu kemudian direaksikan dengan asam, yaitu larutan HCl. Ion silikat tetap larut, sedangkan ion aluminat akan diendapkan sebagai Al(OH)3.
Al(OH)4-(aq) + H+(aq)
Al(OH)3(s) + H2O
Endapan Al(OH)3 lalu dipanaskan agar terurai menjadi Al2O3 yang murni. 2Al(OH)3(S)
Al2O3 (s) + 3H2O
Proses pemurnian Al2O3 ini segera diikuti oleh proses elektrolisis yang dikenal sebagai proses Hall. b.
Tahap kedua : proses elektrolisis
Al2O3 dicampurkan dengan kriolit (NaAlF6), lalu dilelehkan pada suhu 850oC dengan bantuan arus listrik. Ketika campuran mencair, kriolit berfungsi sebagai pelarut Al2O3. Dinding bejana elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi karbon (grafit), dan bertindak sebagai katoda. Anodenya juga berupa batang-batang grafit yang dicelupkan ke dalam campuran. Ion Al3+ akan melepaskan muatannya pada katode (dinding grafit). Al3+ + 3e
Al(l)
Aluminium cair yang terbentuk segera menumpuk pada dasar bejana, dan dikeluarkan secara periodik. Sementara itu di anode ion oksida (O2-) teroksidasi menjadi gas O2, yang langsung bereaksi dengan anode karbon untuk membentuk gas CO2. 2O2-
O2 + 4e
C + O2
CO2
C + 2O2-
CO2 + 4e
Jadi anode sedikit demi sedikit habis bereaksi dan harus diganti dari waktu ke waktu. Reaksi total yang terjadi pada elektrolisis dapat dituliskan sebagai berikut. 4Al3+ + 12e 3C + 6O2-
4Al
(katode)
3CO2 + 12e
3C + 4Al3+ + 6O2-
(anode)
4Al + 3CO2
3. Bagaimana hubungan sifat kelogaman unsur-unsur golongan IIIA berdasar atas keelektronegatifannya?
Jawab : Keelektronegatifan adalah suatu kemampuan suatu atom untuk menarik elektron terluarnya. Sifat logam dikaitkan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom untuk melepaskan elektron membentuk kation. Sifat kelogaman unsur dalam satu
golongan bertambah dari atas ke bawah hal ini dikarenakan dalam satu golongan dari atas ke bawah, semakin elektropositif sehingga keelektronegatifanya berkurang sehingga semakin kuat tertarik elektron terluarnya dan semakin kuat elektron valensinya terikat sehingga akan sulit lepas.
4. Mengapa Thallium lebih stabil pada tingkat oksidasi +1 dibandingkan dengan tingkat oksidasi +3?
Jawab: Dilihat dari pasangan inert dasar, tingkat oksidasi akan menjadi stabil dari atas ke bawah dalam satu golongan dari B,Al,Ga,In,dan Tl.Tingkat oksidasi +1 dari Ti lebih stabil dari tingkat oksidasi +3.Ditunjukkan pada efek pasangan inert. Pada unsur thalium setelah melepas 1 elektron dari orbital p, akan menyisakan ns2( 6s2). Thallium Tl : [Xe]4f 14 5d106s2 6p1 Thallium mempunyai keadaan positif (+1) yang dinyatakan dengan baik. Dalam larutan akua ternyata lebih stabil daripada TI3+ : TI3+ + 2e = TI+
Eo = +1,25 V
5. Mengapa Aluminium tahan terhadap udara meskipun sangat elektropositif ?
Jawab : Karena aluminium memiliki lapisan oksida yang kuat, sehingga ukurannya rapat dan ia cukup kuat untuk menahan oksigen sehingga tidak terbentuk oksidasi lebih lanjut. Lapisan oksida ini dilapiskan secara elektrolit pada aluminium,prosesnya disebut “anodisasi”. Aluminium adalah logam yang cukup reaktif, dan kita mengetahui bahwa sangatlah sukar untuk memperoleh logam ini dari senyawanya sampai ditemukan proses Hall. Sifat reduktor aluminium cukup baik, dan harga potensial reduksinya (Eo = -1,66 volt) cukup negatif untuk mudah bereaksi dengan air dan oksigen. 2Al(s) + 3H2O
Al2O3(s) + 3H2(g)
4Al(s) + 3O2(g)
2Al2O3(s)
Reaksi tersebut di atas menguntungkan, karena pada permukaan logam aluminium segera terbentuk lapisan tipis
Al2O3 setebal 10-8 meter yang tidak tembus air, sehingga
melindungi permukaan logam dari reaksi lebih lanjut. (Hal ini berbeda dengan karat besi Fe2O3 yang berpori dan tembus air, yang menyebabkan bagian besi di bawah karat tidak terlindungi dari serangan oksigen dan uap air). Akibatnya, logam aluminium cukup stabil dan tahan lama untuk digunakan dalam berbagai peralatan. Lapisan pelindung Al2O3 yang terbentuk secara alami itu dapat dipertebal melalui proses anodisasi, yaitu logam Al dipakai sebagai anode pada elektrolisis larutan H2SO4. Gas O2 yang terbentuk akan bereaksi dengan anode untuk menghasilkan lapisan Al2O3.
Daftar Pustaka Anonymous,
2009
,KIMIA
LOGAM GOLONGAN
UTAMA,
http://old.inorg-
phys.chem.itb.ac.id/wp-content/uploads/2007/03/bab-5-kimia-logamgolongan-utama.pdf, diakses tanggal 13 Maret 2009
Anonymous,
2009,
SISTEM
PERIODIK
UNSUR-UNSUR,
http://abynoel.wordpress.com/2008/07/20/spu-kelas-x/, diakses tanggal 13 Maret 2009
Anonymous, 2009, SISTEM PERIODIK UNSUR, http://belajarkimia.net/?p=3, diakses tanggal 13 Maret 2009
Cotton F. A., and Wilkinson G.,1989, KIMIA ANORGANIK DASAR, UI-Press:Jakarta
JOB DESCRIPTION
1. Nurhawi
: menyusun makalah, pencari referensi, membuat pertanyaan dan jawaban
2. Rendy Satria
: menyusun makalah, penyusun slide presentasi, membuat pertanyaan dan jawaban
3. Venty Indah W.
: menyusun makalah, mengedit makalah, membuat pertanyaan dan jawaban
