GOLONGAN IV A
Golongan IV A terdiri terdiri dari karbon (C), silikon (Si), timah (Sn), germanium (Ge) dan Timbal (Pb). Germanium, timah dan timbal adalah unsur-unsur yang arang terda!at di alam hanya kirakira "#-$% . Timah dan timbal telah dikenal seak &aman dahulu karena kemudahannya untuk di!eroleh dari batuannya.
1.
Timah (Sn)
Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai Tin dengan symbol kimia Sn. Timah adalah sebuah unsur kimia terda!at dalam table !eriodik yang memiliki simbo lSn ( bahasa latin ' Stannum ) dan nomor atom #.
A.
Sejarah
Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai Tin dengan simbol kimia Sn. ata *Tin* diambil dari nama +ea bangsa trusan *Tinia*. /ama latin dari timah adalah*Stannum* dimana kata ini berhubungan dengan kata*stagnum* yang dalam bahasa inggris bersinonim dengan kata *dri!!ing* yang artinya menadi air0basah. Penggunaan kata ini dihubungkan dengan logam timah yang mudah menair.
Timah adalah sebuah unsur kimia terda!at dalam tabel !eriodik yang memiliki symbol Sn ( bahasa latin ' Stannum ) dan nomor atom #. 1nsur ini meru!akan logam ke!erakan, da!at ditem!a ( malleable ), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehinnga tahan karat, ditemukan dalam banyak alloy, dan digunakan untuk mela!isi logam lain untuk menegah karat. Timah di!eroleh terutama dari mineral assiterite yang terbentuk sebagai oksida. 2ukti arkeologis menunukkan baha orang telah menggunakan timah selama setidaknya ## tahun. Tin terutama di!eroleh dari kasiterit mineral (Sn34) dan diekstraksi dengan kasiterit di!anggang ditungku dengan karbon. B.
Sumber Timah dan Kelimpahannya
Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan teta!i di!eroleh dari senyaaannya. Timah !ada saat ini di!eroleh dari mineral assiterite atau tinstone. Cassiterite meru!akan
mineral oksida dari timah Sn34, dengan kandungan timah berkisar 56%. Contoh lain sumber bii timah yang lain dan kurang menda!at !erhatian dari!ada assiterite adalah kom!leks mineral sul7ide yaitu stanite (Cu48eSnS9) meru!akan mineral kom!leks antara tembaga-besi-timah belerang dan ylindrite (PbSn98eSb4S"9) meru!akan mineral kom!leks dari timbale-timah-besiantimon-belerang dua ontoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain se!erti !erak.
Timah meru!akan unsur ke-9: yang !aling banyak ban yak terda!at di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 4 !!m ika dibandingkan dengan seng 5 !!m, tembaga # !!m, dan "9 !!m untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam de!osit allu;ial0allu;ium yaitu yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana da!at da!at mengenda! di dasar laut, sungai, atau danau. Allu;ium terdiri dari berbagai maam mineral se!erti !asir, tanah liat, dan batu-batuan keil.
+ibumi timah tersebar tidak merata akan teta!i terda!at dalam satu daerah geogra7i dimana sumber !enting terda!at di Asia tenggara termasuk hina, =yanmar, Thailand, =alaysia, dan Indonesia. imbabe.
Timah adalah unsur dengan umlah isoto! stabil yang terbanyak dimana angkauan isoto! ini mulai dari ""4 ""4 hingga "4?. +ari isoto!-isoto! isoto!-isoto! tersebut yang !aling banyak umlahnya adalah isoto! "4#Sn dimana kom!osisinya mena!ai "0$ dari umlah isoto! Sn yang ada,""?Sn, dan ""6Sn. Isoto! yang !aling sedikit umlahnya adalah ""Sn. Timah ada dalam dua alotro! yaitu timah al7a dan beta. Timah al7a biasa disebut timah abu-abu dan stabil dibaah suhu "$,4 C dengan struktur ikatan ko;alen se!erti diamond. Sedangkan timah beta berarna !utih dan bersi7at logam, stabil !ada suhu tinggi, dan bersi7at sebagai konduktor.
C.
Sia! "i#i$ Timah
Si7at 7isik timah adalah sebagai berikut. /ama, Simbol, /omor
timah, Sn, #
Seri kimia
logam miskin
elom!ok , Periode, 2lok
"9 (IVA), , !
+ensitas, ekerasan
5$"# kg0m $, ". abu-abu ke!erakan mengkila!
Penam!akan
&r'per!i A!'mi$
2obot atom
""6.5"# sma
@ari-ari atom
"9 ("9) !m
@ari-ari ko;alen
"9" !m
@ari-ari ;an der aals
4"5 !m
on7igurasi elektron
Br 9d"# s4 !4
lektron !er tingkat energi
4, 6, "6, "6, 9
2ilangan oksidasi (3ksida)
,4 (am7oter )
Struktur kristal
Tetragonal
CiriCiri "i#i$
%.
eadaan benda
Padat
Titik lebur
#.#6 (99:.95 D8)
Titik didih
465 (95"? D8)
Volume molar
"?.4: E"#-? m$ 0mol
alor !engua!an
4:.6 k@0mol
alor !eleburan
5.#4: k@0mol
Tekanan ua!
.56 -4" Pa at #
ee!atan suara
4## m0s !ada 4:$."
Sia! Kimia Timah
Si7at kimia timah adalah sebgai berikut. F 2ilangan oksidasi
' 9,4, -9
F /omor atom
' #
F /omor massa
' ""6,5"
F lektronegati7itas
' ",:? (skala !auli)
F nergi ionisasi "
' 5#6,? k@0mol
F nergi ionisasi 4
' "9"",6 k@0mol
F nergi ionisasi $
' 4:9$,# k@0mol
F @ari-ari atom
' "9# !m
F @ari-ari ikatan ko;alen' "$: !m F @ari-ari ;an der aals ' 4"5 !m F Struktur kristal ' tetragonal (Sn !utih) kubik diamond (Sn abu-abu) F ondukti7itas termal
' ??,6 0m
Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhada! korosi disebabkan terbentuknya la!isan oksida timah yang menghambat !roses oksidasi lebih auh. Timah tahan terhada! korosi air distilasi dan air laut, akan teta!i da!at diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi di!ere!at dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan. Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi 4 dan 9, teta!i biloks yang !aling manta!nya adalah 9. @enis ikatan yang terbentuk antara timah dengan unsur lain !ada umumnya ikatan ionik.
*. Senya+aan Timah
Senyaaan timah yang !enting adalah organotin, Sn34, Stanat, timah klorida, timah hidrida, dan timah sul7ide.
1.
Senya+aan Or,an'!in
Se!erti yang telah dielaskan diatas senyaa organotin adalah senyaa yang dibangun dari timah dan substituen hidrokarbon sehingga terda!at ikatan C-Sn. Contoh bebera!a senyaa organotin ini adalah'
F Tetrabutiltimah, di!akai sebagai material dasar untuk sintesis senyaaan di- dan tributil. F +ialkil atau monoalkil-timah, di!akai sebagai stabilisator !anas dalam !embuatan PVC. F Tributil-Timah oksida, di!akai untuk !engaetan kayu. F Tri7enil-Timah asetat, meru!akan kristal !utih yang di!akai untuk insektisida dan 7ungisida. F Tri7enil-timah klorida di!akai sebagai biosida F Trimetil-timah klorida, di!akai sebagai biosida dan sintesis senyaa organi. F Tri7enil-timah hidroksida, untuk 7ungisida dan engontrol serangga. F dll Senyaa organotin dibuat dari reagen Grignard de ngan timah tetraklorida. =etode yang lain adalah dengan menggunakan reaksi urt& se!erti senyaaan alkil natrium dengan timah halida atau!un dengan menggunakan reaksi !ertukaran antara timah halida dengan senyaaan organoaluminium.
-.
Timah O$#ida
Cassiterite adalah mineral timah oksida dengan rumus Sn34. 2erbentuk kristal dengan banyak !ermukaan mengkila! sehingga tam!ak se!erti batu !erhiasan. ristal ti!is Cassiterite tam!ak translusen. Cassiterite adalah sumber mineral untuk menghasilkan logam timah yang utama dan biasanya terda!at dialam di allu;ial atau alu;ium.
3ksida timah ini meru!akan oksida timah yang !aling !enting dalam !ebuatan logam timah. Sn34 memiliki struktur kristal rutile dimana setia! " atom Sn berkoordinasi dengan ? atom oksigen. Sn34 tidak larut dalam air akan teta!i larut dalam asam dan basa kuat. Sn34 larut dalam asam halide membentuk heksahalostanat se!erti' SnO- /0I 0-SnI/ - 0-O
Atau ika dilarutkan dalam asam maka' SnO- / 0-SO Sn(SO)- - 0-O
Sn34 larut dalam basa membentuk stanat dengan rumus umum /a4Sn3$. Sn34 digunakan bersama dengan ;anadium oksida sebagai katalis untuk oksidasi senyaa aromati, di!akai sebagai !ela!is, atau!un sebagai bahan !embuatan organotin.
2.
Timah(II) Kl'rida
SnCl4 beru!a !adatan kristal berarna !utih, da!at membentuk dihidrat yang stabil. SnCl4 di!akai sebagai reduktor dalam larutan asam, dan uga dalam airan eletro!lating. SnCl4 dibuat dengan ara reaksi gas
Sn -0Cl SnCl- 0-
SnCl4 memiliki satu !asangan eletron bebas. +alam bentuk 7asa gas maka molekul SnCl4 berbentuk bengkok, sedangkan !ada bentuk !adatan SnCl4 membentuk rantai yang saling terhubung dengan embatan klorida. Selain di!akai sebagai reduktor SnCl4 uga di!akai sebagai katalis, reagen analisis untuk raksa, dan uga di!akai sebagai aditi7 makanan untuk mem!ertahankan arna dan sebagai antioksidan.
.
Timah(IV) Kl'rida
+isebut uga stani klorida atau timah tetraklorida meru!akan senyaaan kimia dengan rumus SnCl9. Pada suhu kamar SnCl9 ini meru!akan airan yang tidak berarna dan akan membentuk kabut ika teradi kontak dengan udara. SnCl9 di!ergunakan sebagai senata kimia dalam !erang dunia ke-", di!akai untuk mem!erkuat gelas, dan sebagai bahan dasar !embuatan organotin.
3.
Timah Sulida
Senyaaan timah dengan belerang terda!at sebagai SnS yaitu timah(II) sul7ida dan ada dialam sebagai mineral her&enbergite. Pebuatan SnS adalah dibuat dengan mereaksikan belerang, SnCl4 dan <4S. Sn S SnS SnCl- 0-S SnS -0Cl
Sedangkan timah(IV) sul7ida memiliki rumus SnS4 dan terda!at dialam sebagai mineral berndtite. Senyaa ini mengenda! sebagai !adatan berarna oklat dengan !enambahan <4S
!ada larutan senyaa timah(IV) dan banyak di!akai sebagai ornament dekorati7 karena arnanya miri! emas. /.
Timah 0idrida
4.
S!ana!
+alam ilmu kimia stanat berko!orasi dengan senyaaan' 3rtostanat yang memiliki rumus kimia Sn399- ontoh senyaaannya adalah 9Sn39 atau =g4Sn39. =etastanat yaitu =Sn3$ atau =4Sn3$ yaitu am!uran oksida atau !olimerik anoin. Perlu diatat baha asam stanit yang meru!akan !reursor stanat sebenarnya tidak terda!at dialam dan ini sebenarnya meru!akan hidrat dari Sn34. Istilah stanat uga di!akai untuk su7iks !enamaan senyaa misalnya SnCl?4- hesaklorostanat.
5.
S!anni!e
Stannite adalah mineral sul7ida dari tembaga, besi dan timah. umus kimianya adalah Cu48eSnS9 dan meru!akan salah satu mineral yang di!akai untuk mem!roduksi timah. Stannite mengandung sekitar 46% timah, "$% besi, $#% tembaga, dan $#% belerang. Stannite berarna biru hingga abu-abu.
6.
Cylindri!e
Cylindrite meru!akan mineral sul7onat yang mengandung timah, timbal, antimon, dan besi. umus mineral ini adalah Pb4Sn98eSb4S"9. Cylindrite membentuk kristal !inakoidal triklinik dimana biasanya berbentuk silinder atau tube dimana bentuk nyatanya adalah gulungan dari lembaran kristal ini. arna ylindrite adalah abu-abu metalik dengan s!esi7ik gra;ity ,9. Pertama kali ditemukan di 2oli;ia !ada tahun "6:$.
".
7ea$!ii!a# Timah
Timah larut dalam larutan
Sn(s) 4
Sn4(aJ)4Cl-(aJ)<4(g)
+alam larutan
Sn(s) 9
Sn34(S)4<43(l)9/34(g)
eakti7itas terhada! basa adalah timah da!at larut larutan /a3h !ekat dengan reaksi yang seru!a dengan alumunium. +alam reaksi ini timah teroksidasi menadi bilangan oksidasi 9 dalam ion kom!leks (Sn(3<)?)4-, hasil sam!ingnya adalah gas <4. eakti7itas terhada! udara !anas adalah Sn membentuk Sn34 eakti7itas terhada! halogen adalah Sn reakti7, Sn e!at bereaksi. eakti7itas terhada! air adalah Sn tidak reakti7. G.
7ea$#i den,an un#ur lain Timah larut dalam
oksalat dan asam sitrat. Timah uga larut dalam basa kuat se!erti /a3< dan 3<. Timah (II) enderung memiliki si7at logam dan mudah di!eroleh dari !elarutan Sn d alam
eaksi dengan
Timah bereaksi dengan klorin seara langsung membentuk Sn(IV) klorida. Sn 4L4 K SnL9 Contoh' Sn 4Cl4 K SnCl9
2.
eaksi dengan oksigen
@ika timah di!anaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk Sn34, oksida dari timah yang !aling stabil. Sebenarnya Sn3 ada teta!i si7atnya tidak manta! dan ika di!anaskan di udara akan berubah menadi Sn34. Sn(s) 34(g)
0.
Sn34(S)
I#'la#i a!au &embua!an Timah
2erbagai maam metode di!akai untuk membuat timah dari bii timah tergantung dari enis bii dan kandungan im!uritas dari bii timah. 2iih timah yang biasa digunakan untuk !roduksi adalah dengan kandungan #,6-"% (!ersen berat) timah atau sedikitnya #,#"% untuk bii timah beru!a bongkahan-bongkahan keil. 2iih timah dihanurkan dan kemudian d i!isahkan dari material-material yang bersi7at hidro7obik dan hidro7ilik, adakalanya bii yang telah dihanurkan dileatkan dalam M7loating tankN dan ditambahkan &at kimia tertentu sehingga bii timahnya b isa tera!ung sehingga bisa di!isahkan dengan mudah.=etode ini meru!akan metode !engambangan. Ada!un ilustrasinya da!at digambarkan sebagai berikut. 2ii timah kemudian dikeringkan dan dileatkan dalam alat !emisah magnetik sehingga kita da!at memisahkan bii timah dari im!uritas yang beru!a logam besi. 2ii timah yang keluar dari !roses ini memiliki konsentrasi timah antara 5#-55% dan ham!ir semuanya beru!a mineral Cassiterite.
Cassiterite selanutnya diletakkan dalam 7urnae bersama dengan karbon dalam bentuk oal atau minyak bumi. Adakalanya uga ditambahkan limestone dan !asir untuk mengh ilangkan im!uritasnya kemudian material di!anaskan !ada suhu "9###C. Tuuan metode !emanggangan ini adalah untuk mengoksidasi logam !engotor dan memisahkan belerang dan arsen menadi bentuk yang ;olatil. emudian oksida direduksi dengan karbon. eaksinya adalah sebgai berikut.
Sn34(s) 4C(s)
Sn(l) 4C34(g)
Hogam timah yang dihasilkan di!isahkan melalui bagian baah 7urnae untuk di!roses lebih lanut. =elalui !elelehan ulang didalam 7urnae re;erberatory.
Pengotor yang teta! larut dalam timah air teroksidasi menadi la!isan oksida di!ermukaan airan, kemudian di!isahkan menghasilkan timah air murni.
Pemurnian Timah
1ntuk mem!eroleh timah dengan kemurnian yang tinggi maka da!at dilakukan dengan menggunakan !roses elektrolisis. +engan ara ini kemurnian timah yang di!eroleh bisa mena!ai ::,6%.
lektrolisis Timah I. 8anaa! Timah
+ata !ada tahun 4##? menunukkan baha logam timah banyak di!ergunakan untuk solder(4%), industri !lating ("?%), untuk bahan dasar kimia ("$%), kuningan O !erunggu (,%), industri gelas (4%), dan berbagai maam a!likasi lain (""%).
1.
L',am Timah dan &aduannya
Hogam timah banyak man7aatnya baik digunakan seara tunggal mau!un sebagai !aduan logam (alloy) dengan logam yang lain terutama dengan logam tembaga. Hogam timah uga sering di!akai sebagai ontainer dalam berbagai maam industri. Contoh-ontoh !aduan antara tembaga dan timah adalah sebagai berikut. FPeter, meru!akan !aduan antara 6-::% timah dan sisanya tembaga, antimony, bismuth, dan timbale. 2anyak di!akai untuk ;as, !eralatan ornament rumah, atau !eralatan rumah tangga. F2ron&e adalah !aduan logam timah dengan tembaga dengan kandungan timah sekitar "4%. F8os7or 2ron&e adalah !aduan bron&e yang ditambahkan unsur 7os7or.
-.
&la!in,
Hogam timah banyak di!ergunakan untuk mela!isi logam lain se!erti seng, timbal dan baa dengan tuuan agar tahan terhada! korosi. A!likasi ini banyak di!ergunakan untuk mela!isi kaleng kemasan makanan dan !ela!isan !i!a yang terbuat dari logam.
2.
Super$'ndu$!'r
Timah memiliki si7at konduktor dibaah suhu $,54 . Su!erkonduktor dari timah meru!akan su!erkonduktor !ertama yang banyak diteliti oleh !ara ilmuan ontoh su!erkonduktor timah yang banyak di!akai adalah /b$Sn.
.
S'lder
Solder sudah banyak di!akai seak dahulu kala. Timah di!akai dalam bentuk solder meru!akan am!uran antara -5#% timah dengan timbal akan teta!i am!uran ?$% timah dan $5% timbal meru!akan kom!osisi yang umum untuk solder. Solder banyak digunakan untuk menyambung !i!a atau alat elektronik.
3.
&embua!an Senya+a Or,an'!in
Senyaa organotin meru!akan senyaa kimia yang terdiri dari timah (Sn) dengan hidrokarbon membentuk ikatan C-Sn. Senyaa ini meru!akan bagian dari golongan senyaa organometalik. Senyaa ini banyak di!akai untuk sintesis senyaa organi, sebagai biosida, sebagai !engaet kayu, sebagai stabilisator !anas, dan lain sebagainya.
/.
&embua!an Senya+aan Kimia 9n!u$ Berba,ai Keperluan
Hogam timah uga di!akai untuk membuat berbagai maam senyaaan kimia. Salah satu senyaa kimia yang sangat !enting adalah Sn34 dimana di!akai untuk resistor dan dielektrik, dan digunakan untuk membuat berbagai maam garam timah. Senyaa Sn84 meru!akan aditi7 yang banyak ditambahkan !ada !asta gigi. Senyaaan timah, tembaga, barium, kalsium di!akai untuk !embuatan ka!asitor. +an tentu saa senyaaan kimia uga sering di!akai untuk !embuatan katalis.
-.
Germanium
Germanium adalah suatu unsur kimia dalam tabel !eriodik yang memiliki lambing Ge dan nomor atom $4. Hogam ini ditemukan di argyrodite, sul7ida germanium dan !erak, germanite
yang mengandung 6% unsur ini, biih seng, batubara, mineral-mineral lainnya. 1nsur ini diambil seara komersil dari debu-debu !abrik !engolahanbiih-biih seng, dan sebagai !roduk sam!ingan bebera!a !embakaran batubara.
A.
Sejarah
Pada tahun "6?:, +imitri =endelee; di!rediksi keberadaannya dan bebera!a si7at berdasarkan !osisi Germanium !ada tabel !eriodik dan disebut eksasilion elemen.
Sumber Germanium dan Kelimpahannya
Germanium meru!akan unsur dengan !eringkat kelima !uluh di dekat kelim!ahan unsur-unsur dalam kerak bumi. Hogam ini ditemukan dalam argyrodite, sul7ida germanium dan !erak, germanite, yang mengandung 6% unsur ini biih seng, batubara, mineral-mineral lainnya. 1nsur ini diambil seara komersil dari debu-debu !abrik !engolahan biih-biih seng, dan sebagai !roduk sam!ingan bebera!a !embakaran batubara. +i alam, Germanium (Ge) memiliki kelim!ahan yg lebih tinggi bila dibandingkan dgn timah O timbal, karena Germanium (Ge) mudah ditemukan dalam senyaaan yang terda!at di kulit bumi.
Ada bebera!a isoto! germanium se!erti tertera !ada tabel berikut. I#'!'p i#'
NA
?6
Ge syn
+a$!u paruh %8 %*(8eV) %&
45#.6 d
-
?6
Ga
5#
Ge 4".4$% Ge stabil dengan $6 neutron
5"
Ge syn
"".4? d
-
54
Ge 45.??% Ge stabil dengan 9# neutron
5$
Ge 5.5
%$59
Ge stabil dengan 9" neutron
Ge $.:9% Ge stabil dengan 94 neutron
5"
Ga
5?
Ge 5.99%
Ge stabil dengan 99 neutron
C .Sia! "i#i$ Germanium
Germanium adalah suatu unsur kimia dalam tabel !eriodik yang memiliki lambang unsur (Ge) dan nomor atom $4. 1nsur ini logam yang !utih keabu-abuan, massa atomnya 54.?9 g0mol. +alam bentuknya yang murni, germanium berbentuk kristal dan ra!uh. Germanium meru!akan bahan semikonduktor yang !enting. Teknik !engilangan-&ona (&one-re7ining tehniJues) mem!roduksi germanium kristal untuk semikonduktor dengan kemurnian yang sangat tinggi. iri-iri 7isik dan iri-iri atom germanium adalah sebagai berikut'
Ciri-iri 8isik 8asa +eret kimia
' Padat ' =etaloid
=assa @enis
' .$4$ g0mQ
=assa enis air !ada titik lebur
' .?# g0mQ
Titik lebur
' "4"".9#
Titik +idih
' $"#?
alor !eleburan
' $?.:9 k@0mol
alor !engua!an
' $$9 k@0mol
%. Sia! Kimia Germanium
Si7at kimia germanium adalah sebagai berikut. Struktur kristal
' ubi 7ae entered
2ilangan oksidasi
' 9 (am!hoteri oRide)
lektronegati;itas
' 4.#" (skala !auling)
nergy ionisasi
' ke-" 5?4 k@0mol
ke-4 "$5. k@0mol ke-$ $$#4." k@0mol ari-ari atom
' "4 !m
ari-ari ko;alen
' "44 !m
Germanium umumnya memiliki bilangan oksidasi 4 dan 9, teta!i biloks yang !aling manta!nya adalah 9. @enis ikatan yang terbentuk antara timah dengan unsur lain !ada umumnya ikatan ko;alen. Germanium agak lebih relakti7 dari!ada silikon dan melarut dalam <4S39 dan
*.
Senya+aan Germanium
+ua germanium oksida dikenal yaitu Germanium dioksida (Germania) dan monoksida germanium Ge3. +ioksida ini da!at di!eroleh dengan !emanggangan sul7ide germanium dan meru!akan bubuk !utih yang hanya sedikit larut dalam air teta!i bereaksi dengan alkali untuk membentuk germinates. =onoksida, oksida germaous da!at di!eroleh dengan reaksi suhu tinggi dari dengan logam Ge. Senyaa biner lainnya, kalkogen uga dikenal se!erti disul7ida, diselenide dan monosul7ida GeS, selenide GeSe, dan telluride GeTe. 2entuk sebagai enda!an !utih ketika hydrogen sul7ide dileatkan melalui larutan asam kuat yang mengandung Ge (IV). +isul7ide ini lumayan larut dalam air dan dalam larutan a lkali kaustik atau sul7ida basa, teta!i tidak larut dalam larutan asam. Germanium klorida (GeCl9) di!eroleh sebagai airan berarna merah, mendidih !ada 6$ C dengan !emanasan logam dengan klorin. Senyaa-senyaa germanium yang lainnya adalah bismuth germanae, tetra ethil germane, tetra metal germane.
".
7ea$!ii!a# Germanium
Germanium agak lebih reakti7 dari!ada silikon dan melarut dalam <4S39 dan
G.
7ea$#i den,an un#ur lain Germanium (Ge) stabil di udara O air !ada keadaan yg normal, O sukar bereaksi dgn alkali O
asam, keuali dengan asam nitrat. Germanium agak lebih reakti7 dari!ada silikon dan melarut
dalam <4S39 dan
7ea$#i den,an 0idr',en
-.
7ea$#i den,an 0al',en
Germanium bereaksi dengan klorin membentuk senyaa berikut. Ge 4L4 K GeL9 Contoh' Ge 4Cl4 K GeCl9(S)
2.
7ea$#i den,an '$#i,en
eaksi germanium dengan oksigen adalah sebagai berikut. 4Ge(s) 34(g) 4Ge3(S) Ge(s) 34(g)
0.
Ge34(S) (Stabil)
I#'la#i a!au &embua!an Germanium
Sumber Hogam Germanium (Ge) yaitu argyrodite (sul7ida dari Germanium (Ge) O !erak) germanite (mengandung 6% Germanium (Ge)) seng ores batu bara O mineral lain. . Germanium (Ge) da!at di!isahkan dari logam lain dengan !enyulingan !eahan dari Tetraklorida stabil. Teknik ini menghasilkan Germanium (Ge) dgn kemurnian sangat tinggi. 2iasanya tidak !erlu membuat germanium di laboratorium karena sudah tersedia seara komersial. Germanium tersedia melalui !engobatan germanium dioksida, Ge3 4, dengan karbon atau hidrogen. kstraksi germanium dari debu buang adalah kom!leks karena kesulitan dalam memisahkan dari seng yang uga hadir. Ge3 4 4C K Ge 4C3 Ge3 4 4< 4 K Ge 4< 4 3 Germanium sangat murni da!at dibuat dengan reaksi GeCl 9 dengan hidrogen. eaksinya adalah sebagai berikut. GeCl 9 4< 4 K Ge 9
I.
8anaa! Germanium
etika germanium dido!ing dengan arsenik, galium atau unsur-unsur lainnya, ia digunakan sebagai transistor dalam banyak barang elektronik. egunaan umum germanium adalah sebagai bahan semikonduktor. egunaan lain unsur ini adalah sebagai bahan !enam!ur logam, sebagai 7os7or di bola lam!u !iar dan sebagai katalis. Germanium dan germanium oksida tembus ahaya sinar in7ra merah dan digunakan dalam s!ekstrosko!i in7ra merah dan barang-barang o!tik lainnya, termasuk !endeteksi in7ra merah yang sensiti7. Indeks re7raksi yang tinggi d an si7at dis!ersi oksidanya telah membuat germanium sangat berguna sebagai lensa kamera wideangle dan microscope objectives. 2idang studi kimia organogermanium berkembang menadi bidang yang !enting. 2ebera!a senyaa germanium memiliki tingkat keraunan yang rendah untuk mamalia, teta!i memiliki keakti7an terhada! bebera!a enis bakteria, sehingga membuat unsur ini sangat berguna sebagai agen kemotera!i. Silikon-germanium !aduan e!at menadi bahan semikonduktor yang !enting, untuk digunakan dalam kee!atan tinggi sirkuit ter!adu. Sirkuit meman7aatkan si7at dari Si-SiGe !ersim!angan da!at auh lebih e!at dibandingkan mereka yang menggunakan silikon saa. Silikon-germanium mulai menggantikan gallium arsenide (GaAs) dalam !erangkat ko munikasi nirkabel. hi! SiGe, dengan kee!atan tinggi !ro!erti, da!at dibuat dengan biaya rendah, ma!an teknik !roduksi industri hi! silikon. enaikan biaya energi baru-baru ini telah meningkatkan ekonomi !anel surya, !enggunaan baru yang !otensial utama dari germanium. Germanium adalah substrat a7er untuk sel multiuntion e7isiensi tinggi 7oto;oltaik untuk a!likasi ruang. arena germanium dan gallium arsenide memiliki konstanta kisi yang ham!ir sama, germanium substrat da!at digunakan untuk membuat sel surya gallium arsenide The R!loration o;ers =ars dan bebera!a satelit menggunakan galium arsenide !ersim!angan tiga !ada sel germanium. Germanium-on-insulator substrat di!andang sebagai !engganti !otensial untuk silikon !ada hi! miniatur Penggunaan lain dalam elektronik termasuk 7os7or di lam!u neon, +an germaniumdasar yang solid-state dioda !emanar ahaya (H+). Germanium transistor masih digunakan di bebera!a !edal e7ek oleh !ara musisi yang ingin mere!roduksi karakter nada khas dari *bulu*nada dari batu aal dan era roll, terutama Arbiter 8u&& +allas aah.
Germanium dioksida uga digunakan dalam katalis untuk !olimerisasi dalam !roduksi !olyethylene tere!hthalate (PT) . Para keemerlangan tinggi dari !oliester yang dihasilkan terutama digunakan untuk botol PT di!asarkan di @e!ang. /amun, di Amerika Serikat, tidak ada germanium digunakan untuk katalis !olimerisasi. arena kesamaan antara silika (Si34) dan germanium dioksida (Ge34), 7ase diam silika dalam bebera!a k olom kromatogra7i gas da!at digantikan oleh Ge34. +alam bebera!a tahun terakhir telah melihat germanium meningkatnya !enggunaan dalam !aduan logam mulia. +alam !aduan sterling sil;er, misalnya, telah ditemukan untuk mengurangi 7iresale, meningkatkan menodai !erlaanan, dan meningkatkan res!ons !aduan terhada! !engerasan !resi!itasi. Sebuah noda-bukti !aduan !erak, Argentium merek dagang, membutuhkan germanium ",4%. emurnian tinggi detektor germanium kristal tunggal ustru da!at mengidenti7ikasi sumber radiasi-misalnya dalam keamanan bandara . Germanium adalah berguna untuk monokromator untuk beamlines digunakan dalam kristal tunggal neutron hamburan dan sinkrotron di7raksi sinar-L. e7lekti;itas ini memiliki keunggulan dibandingkan silikon dalam neutron dan energi tinggi sinar-L a!likasi. ristal germanium kemurnian tinggi yang digunakan dalam detektor untuk s!ektrosko!i gamma dan !enarian materi gela!.
2Timbal
Timbal dalam bahasa Inggris yaitu MHeadN dengan simbol kimia MP bN. Timbal adalah suatu unsur kimia dalam tabel !eriodik yang memiliki lambang &b dan nomor atom 64.
A.
Sumber Timbal dan Kelimpahannya
Timbal dida!atkan dari galena (PbS) dengan !roses !emanggan gan. Anglesite, erussite, dan minim adalah mineral-mineral timbal yang la&im ditemukan. Anglesite meru!akan mineral timbal yang mengandung timbal sul7at PbS39. =ineral ini teradi sebagai hasil oksidasi mineral gelena akibat !engaruh uaa. arna mineral ini dari !utih, abu-abu, hingga kuning, ika tidak murni maka arnanya abu-abu gela!. =ineral ini memiliki s!esi7ik gra7iti ?,$ dengan kandungan timbal sekitar 5$%.
Timbal alami adalah am!uran 9 isoto! 4#9Pb (".96%), 4#?Pb (4$.?%), 4#5Pb (44.?%) dan 4#6Pb (4.$%). Isoto!-isoto! timbal meru!akan !roduk akhir dari tiga seri unsur radioakti7 alami 4#?Pb untuk seri uranium, 4#5Pb untuk seri aktinium, dan 4#6Pb untuk seri torium. +ua !uluh tuuh isoto! timbal lainnya meru!akan radioakti7. Timbal tidak memiliki alotro7. Tidak adanya alotro7 ini, karena berada di bagian baah golongan IV A, seru!a yang dium!ai !ada bismut (di baah dalam golongan V A).
B.
Sia! "i#i$ Timbal
Ada!un si7at 7isik timbal tertera dalam tabel berikut. /ama, Hambang, /omor
lead, Pb, 64
atom +eret kimia
logam miskin
Golongan, Periode, 2lok
"9, ?, !
Penam!ilan
bluish hite
=assa atom
4#5.4(") g0mol
on7igurasi elektron
BLe 97 "9 d"# ?s4 ?!4
@umlah elektron tia! kulit
4, 6, "6, $4, "6, 9
Ciri:iri i#i$
8ase
!adat
=assa enis (sekitar suhu
"".$9 g0mQ
kamar ) =assa enis air !ada titik
"#.?? g0mQ
lebur Titik lebur
?##.?" ($45.9? DC, ?4".9$ D8)
Titik didih
4#44 ("59: DC, $"6# D8)
alor !eleburan
9.55 k@0mol
alor !engua!an
"5:. k@0mol
a!asitas kalor
(4 DC) 4?.?# @0 (molU)
Te$anan uap
P 0Pa
"
"#
"##
"k
"# k
"## k
!ada T 0
:56 "#66 "44: "9"4 "??# 4#45
Timbal sebagai logam berat meru!akan unsur yang terbanyak di dunia. Istilah logam berat digunakan !ada timbal karena mem!unyai kera!atan (massa enis) yang sangat tinggi yaitu "",$9 gram0m$, auh lebih tinggi dari!ada kera!atan tertinggi bagi logam transisi !ertama yaitu 6,:4 gram0m$ untuk tembaga. C.
Sia! Kimia Timbal
1nsur
Timbal
2ilangan oksidasi
9,4,
lektronegati7itas
4,$$ (skala !auling)
nergi ionisasi "
5",? k@0mol
nergi ionisasi 4
"9#, k@0mol
nergi ionisasi $
$#6", k@0mol
Potensial elektrode # (;) 4 B= (aJ) 4e
-#,"4?
",
=(!) 9 B= (aJ) 4e 4 = (aJ) @ari ari atom
"5 !m
Timbal dengan kon7igurasi elektron BLe 97"9 d"# ?s4 ?!4, !ada umumnya membentuk senyaa-senyaa dengan bilangan oksidasi 4 (lebih stabil) dan 9. Timbal mem!unyai tiga isoto! stabil yaitu 4#?Pb yang stabil dengan "49 neutron, 4#5Pb yang stabil dengan "4 neutron,
serta 4#6Pb yang satbil dengan "4? neutron. Selain tiga isoto! stabil di atas, timbal uga mem!unyai tiga isoto! lain yaitu 4#9Pb dengan aktu !aruh W",9 R "#"5 y, 4#Pb yang sintesis dengan aktu !aruh ".$ R "#5 y, serta 4"#Pb yang mem!unyai aktu !aruh 44,$ y..Si7at-si7at timbal sangat miri! dengan timah, a!alagi timbal dan timah terletak !ada golongan yang sama dalam sistem !eriodik unsur. Satu hal yang berbeda yaitu baha !eran !asangan inert (?s4) dalam senyaa timbal(II) relati7 lebih besar dalam menstabilkan senyaanya dari!ada !eran tersebut dalam senyaa timah(II). 3leh karena itu timbal(II) relati7 lebih stabil dan lebih banyak ditemui dari!ada timbal(IV), dan dengan demikian timbal(II) bukan reduktor yan g baik tidak se!erti halnya timah(II), melainkan timbal(IV) adalah oksidator yang baik dibanding timah(IV).
%.
7ea$!ii!a# Timbal
Timbal tidak diserang oleh <4S39 !ada suhu di baah 4###C.
*.
7ea$#i dan Senya+aan Timbal
".O$#ida
Ada tiga maam oksida timbal yang !enting, yaitu Pb3, Pb34, dan Pb$39. Timbal(II) oksida (kuning) da!at di!eroleh dari !emanasan timbal dengan udara.1ntuk reaksinya adalah sebagai berikut.
4Pb(s) 34(g)
4Pb3(s)
Timbal(IV) oksida (okelat) da!at di!eroleh dari oksidasi senyaa timbal(II) dalam larutan basa dengan oksidator larutan natrium hi!oklorit, /aCl3. Ada!un !ersamaan reaksinya yaitu sebagai berikut.
Cl3-(aJ) <43(l) 4ePb4(aJ) 93<-(aJ)
Cl-(aJ) 43<-(aJ)
Pb34(s) 4<43(l) 4e-
Pb4(aJ) 43<-(aJ) Cl3-(aJ)
Pb34(s) Cl-(aJ) 4<43(l)
Pb$39 (kuning kemerahan) da!at di!eroleh dari oksidasi Pb3 dalam udara terbuka dengan !emanasan !ada tem!eratur sekitar 9###C-###C. Senyaa ini berarna kuning kemerahan. eaksinya adalah sebagai berikut. ?Pb3(s) 34(g)
4Pb$39(s)
-. Senya+a &bCl -
Senyaa ini da!at terbentuk dari reaksi antara timbal dengan klor dan biloks timbal !ada senyaa ini adalah 4. eaksinya adalah sebagai berikut. Pb(s)
Cl4(g)
PbCl4(s)
2.Timbal #ulide
Timbal sul7ida da!at terbentuk dengan mengalirkan gas hidrogen sul7ida ke dalam am!uran yang mengandung enda!an timbal klorida !utih, reaksinya adalah sebagai berikut. PbCl4(s)
<4S(g)
PbS(S) 4< 4Cl-
". I#'la#i a!au &embua!an Timbal
Isolasi atau !embuatan timbal adalah sebagai berikut.
". kstraksi a. 2iih Galena di!ekatkan dengan teknik 7lotasi buih. b. +itambah kuarsa, Si34 lalu dilakukan !roses !emanggangan. 4PbS $34
4Pb3 4S34
. +ireduksi dengan batu bara oke (C) dan air ka!ur. Pb3 (!) C (!)
Pb () C3 (g)
Pb3 (!) C3 (g)
Pb () C34 (g)
=aksudnya dalam !roses !emanggangan dengan tem!eratur tinggi ada kemungkinan sebagian Galena diubah menadi PbS39, dimana oleh kuarsa akan diubah menadi silikat menurut !ersamaan berikut. PbSi3$ S39
PbS39 Si34
Silikat diubah oleh air ka!ur (Ca3) menadi PbC3 dan kalsium silikat (CaSP3$). Pb3 CaSi3$
PbSi3$ (s) Ca3
Alternati7 lain !ada !roses reduksi di!akai reduktan biih bakar dari Galena segar sebagai !engganti batu bara. Pb S34 (g)
PbS (s) 4Pb3 (s)
4. Pemurnian a. Pb dilelehkan bebera!a saat !ada suhu di baah titik leleh tembaga
sehingga Cu !engotor
mengkristal dan da!at di!isahkan. b. 1dara ditiu!kan di atas !ermukaan lelehan Pb sehingga !engotor Arsen dan antimon diubah menadi Arsenat dan antimonat atau oksidanya.termasuk 2ismuth sehingga buih di atas !ermukaan yang da!at disendoki keluar. . +itambah "-4% >n agar Ag dan Au akan terbaa dalam >n yang akan mengkristal lebih dahulu dan da!at di!isahkan dari lelehan Pb. d. +idinginkan !erlahan !ada suhu 96##-94## C.
$. lektrolisis a. =enggunakan elektrolit larutan PbSi8? dan <4Si8?. b. Hembaran tebal Pb di!asang sebagai katoda. . Anoda Pb teroksidasi menadi logam Pb dan melekat !ada katoda.
d. +i!eroleh kemurnian Pb ::,:%.
G. 8anaa! Timbal
Ada banyak man7aat timbal di antaranya adalah sebagai berikut. ".
Timbal digunakan dalam aki dimana aki ini banyak di!akai dalam bidang automoti7.
4.
Timbal di!akai sebagai agen !earna dalam bidang !embuatan keramik terutama untuk arna kuning dan merah.
$.
Timbal di!akai dalam industri !lasti PVC untuk menutu! kaat listrik.
9.
Timbal di!akai sebagai !royektil untuk alat tembak dan di!akai !ada !eralatan !aning untuk !emberat disebakan timbale memiliki densitas yang tinggi, harganya murah dan mudah untuk digunakan.
.
Timbal banyak di!akai untuk elektroda !ada !eralatan elektrolisis.
?.
Timbal digunakan untuk solder untuk industri elektronik.
5.
Timbal ditambahkan dalam !eralatan yang terbuat dari kuningan agar tidak liin dan biasanya digunakan dalam !eralatan !ermesinan.
6.
Timbal di!akai dalam raket untuk mem!erberat massa raket.
:.
Timbal karena si7atnya tahan korosi maka di!akai dalam bidang kontruksi.
"#. Semikonduktor berbahan dasar timbal "". banyak se!erti Timbal telurida, timbal "4. selenida, dan timbale antimonida di!akai dalam !eralatan sel surya dan di!akai dalam !eralatan detetor in7ramerah
