MAKALAH KIMIA UNSUR UNSUR-UNSUR GOLONGAN IV A Oleh : Desty Erdiana Kusumawati K3316012 Ika Kurniasari K3316024 Luthfia Izzati K3316035 Purnomo K3316051 Septian Dwi Budi Prakoso K3316063 PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2018
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MAKALAH KIMIA UNSUR
UNSUR-UNSUR GOLONGAN IV A
Oleh :
Desty Erdiana Kusumawati K3316012
Ika Kurniasari K3316024
Luthfia Izzati K3316035
Purnomo K3316051
Septian Dwi Budi Prakoso K3316063
PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Unsur-unsur golongan IVA merupakan salah satu unsur-unsur yang paling sering
digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karbon (C) merupakan salah satu unsur yang
paling sering ditemui dalam kehidupan dalam bentuk arang, abu, bahkan karbon dioksida
yang merupakan gas yang makhluk hidup keluarkan pada proses respirasi.
Begitu pula dengan silikon (Si) yang sering digunakan dalam bentuk keramik
sebagai bahan dalam pembangunan rumah ataupun gedung-gedung bertingkat. Dalam
golongan IVA, tidak hanya unsur karbon dan silikon saja yang sering digunakan dalam
kehidupan sehari-hari, terdapat pula unsur lain seperti Germanium (Ge), Timah (Sn), dan
Timbal (Pb), serta unsur yang baru-baru saja ditemukan yaitu Uuq (ununquadium) yang
berganti nama menjadi Flerovium (Fl). Unsur-unsur tersebut tentunya memiliki kegunaan
tersendiri dalam kehidupan dan memiliki sifat/ karakteristik masing-masing. Oleh karena
itu, mempelajari unsur-unsur tersebut termasuk hal yang perlu untuk menambah
pengetahuan.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana sejarah ditemukannya unsur-unsur golongan IVA?
2. Apa saja sifat-sifat unsur golongan IVA?
3. Bagaimana pembuatan atau sintesis dari golongan IVA?
4. Apa saja kegunaan dari unsur golongan IVA?
C. Tujuan
1. Mengetahui sejarah ditemukannya unsur-unsur golongan IVA
2. Mengetahui sifat-sifat unsur golongan IVA
3. Mengetahui proses pembuatan unsur-unsur golongan IVA
4. Mengetahui kegunaan dari unsur-unsur golongan IVA
BAB II
PEMBAHASAN
I. Karbon (C)
a. Sejarah Unsur Karbon
Karbon berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti arang. Karbon telah
ditemukan sejak jaman pra-sejarah dan sangat banyak ditemukan di alam. Barulah
pada abad ke-18 bahwa unsur karbon telah ditemukan. Tiga orang yang paling
terkenal dalam eksperimen-eksperimen indeitifkasi unsur karbon diantaranya :
Seorang Ilmuwan Prancis bernama Antoine Lavoisier adalah salah satu orang
yang paling awal untuk mengajukan teori bahwa karbon merupakan sebuah unsur
pada tahun 1789. Dia melakukan percobaan sederhana di mana ia membakar
sejumlahi arang dan berlian. Ia menemukan bahwa ia mendapat jumlah yang sama
dari karbon dioksida oleh-produk dari dua proses. Ini menuntun dia untuk percaya
bahwa berlian dan arang tentunya terbuat dari unsur yang sama. Sebagai informasi
berlian itu juga mengandung karbon.
Scheele adalah seorang ilmuwan Jerman yang melakukan tes serupa seperti
Lavoisier. Namun, dalam pengalamannya, Scheele memanfaatkan bentuk yang
berbeda dari karbon yang dikenal sebagai grafit, yang sebelumnya dianggap sebagai
bentuk timbal. Dalam eksperimennya ia juga mendapat jumlah yang sama dari karbon
dioksida untuk setiap gram grafit dan batubara bahwa ia terbakar.
René-Antoine Ferchault de Reamur adalah seorang peneliti di berbagai bidang
ilmiah studi. Dia ditunjukkan melalui proses metalurgi yang baja diproduksi ketika
elemen Besi diserap substansi yang dikenal untuk menjadi Carbon. Penelitian ini
dilakukan oleh para ilmuwan terkenal yang membenarkan adanya Carbon kimia
sebagai elemen kompleks bahwa manusia telah menggunakan dalam berbagai bentuk.
b. Sumber dan Kelimpahan Unsur Karbon
Karbon dapat dijumpai di kerak bumi dengan konsentrasi 480 ppm dan pada
air laut sekitar 28 ppm. Unsur karbon dapat ditemukan sebagai unsur bebas C amorf,
intan dan grafit. Sebagai calcium carbonate (limestone). Keberadaan sebagai
hidrokarbon: batu bara, petroleum dan gas alam. Karbon juga berada di atmosfir
dalam bentuk CO2, CO dan metana.
c. Ekstraksi/Pembuatan Unsur Karbon
Karbon dapat dibuat dengan cara alami maupun dengan buatan manusia dalam
skala laboratorium. Berikut adalah cara pembuatan karbon. Karbon dibuat dengan
mereaksikan coke dengan silica SiO2
Karbon terdapat dialam sebagai grafit . Grafit buatan dengan mereaksikan
coke dengan silica SiO2 dengan reaksi sebagai berikut:
SiO2 + 3C → SiC + Si (g) + C (graphite) (berlangsung pada suhu 2500℃).
1. Pembuatan Karbon Aktif
Karbon aktif merupakan bahan kimia yang saat ini banyak digunakan
dalam industri yang menggunakan proses absorbsi dan purifikasi. Karbon aktif
adalah nama dagang untuk arang yang mempunyai porositas tinggi, dibuat dari
bahan baku yang mengandung zat arang. Contoh dari bahan baku pembuatan
karbon aktif ini adalah dari kulit singkong dan tempurung kelapa.
Karbon aktif merupakan salah satu adsorben yang paling sering digunakan
pada proses adsorpsi. Hal ini disebabkan karena karbon aktif mempunyai daya
adsorpsi dan luas permukaan yang lebih baik dibandingkan adsorben lainnya.
Karbon aktif yang baik haruslah memiliki luas area permukaan yang besar
sehingga daya adsopsinya juga akan besar.
d. Sifat-Sifat Unsur Karbon
1. Sifat Fisika
Fasa pada suhu kamar : padat
Bentuk kristalin : intan dan grafit
Massa jenis : 2,267 g/cm³ (grafit) dan 3,513 g/cm³ (diamond)
Pada temperatur 1.150oC – 1.250oC oksida - oksida pengotor yang
terdapat di dalam bijih timah sebagian tereduksi menjadi FeO. Reaksi
sebagai berikut:
3FeO(s) + CO2(g) à Fe3O4(s) + CO(g)
Fe3O4(s) + CO(g) à 3FeO(s) + CO2(g)
Lalu adanya penambahan fluks akan mendesak FeO dan SnO dari
dalam slag karena fluks/batu kapur akan terdekomposisi menjadi CaO dan
CO2, dengan reaksi:
CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g)
Yang dimulai pada temperatur 600°C dan akan sempurna pada
temperatur 900-1.000°C. Kemudian, akan bereaksi mendesak FeO dan
SnO dari slag 1 dengan reaksi sebagai berikut :
SnO.SiO2 (slag) + CaO (s) à SnO (slag) + CaO.SiO2 (slag)
SnO (slag) + CO (g) à Sn (l) + CO2 (g)
2FeO.SiO2 (slag) + CaO (s) à FeO (slag) + CaO.SiO2 (slag)
FeO (slag) + CO (g) à Fe (l) + CO2 (g)
2. Tapping
Tapping adalah proses mengeluarkan timah cair dan slag dalam
tanur, setelah dilakukan tapping maka akan dipisahkan antara slag dan
logam timah cair, sehingga logam timah cair yang dipisahkan dapat
dicetak.
3. Pencetakan
Proses pencetakan dilakukan setelah mengeluarkan logam timah
cair dari dalam tanur, pencetakan dilakukan dengan menggunakan cetakan
yang sudah ada. Produk akhir disebut ingot.
4. Refining (pemurnian)
a. Pyrorefining
Pyrorefining adalah metode pemurnian dengan menggunakan
temperature tertentu guna mendapatkan produk yang memiliki
impurities/pengotor seminimal mungkin. Pada industri pemurnian
timah, produk yang didapat dari pyrorefining berkisar antara 99,85 –
99,95 %. Proses ini dilakukan dengan menambahkan zat aditif yang
akan berfungsi sebagai pengikat impurities di dalam timah
cair. Tahapan proses ini meliputi:
Pengurangan kadar As, dilakukan dengan cara menambahkan
alumunium sehingga akan terbentuk senyawa AsAl yang mengapung
di permukaan timah cair, karena ditiupkan udara ke dalam timah cair
(proses polling).
Pengurangan kadar Cu dan Ni, dilakukan dengan
menambahkan sulfur ke dalam timah cair sehingga akan terbentuk
endapan CuS dan NiS. Analisa akhir juga tetap dilakukan untuk
pengecekan, jika ternyata terdapat kandungan impurities yang
melebihi atau di ambang batas standar yang ditetapkan maka
dilakukan refiningulang sesuai dengan kandungan impurities yang
ingin dikurangi.
Pengurangan kadar Fe, dilakukan dengan cara mengubah
temperatur ketel menjadi 300 S- 400°C sehingga akan terbentuk
endapan FeSn di dasar ketel. Selain itu ditambahkan serbuk gergaji
yang akan berfungsi sebagai buffer interface untuk memisahkan
endapan FeSn dengan Sn cair.
d. Kegunaan
Bahan Membuat Solder
Di negara-negara maju seperti Amerika serikat dan Inggris timah banyak
digunakan sebagai baham memproduksi Solder. Solder adalah paduan timah
dengan timbal yang memiliki titik didih rendah. Biasanya solder digunakan untuk
menggabungkan dua logam. Sobat pasti akrab dengan kabel loga yang melekat
pada perangkat listrik yang biasanya direkatkan dengan menggunakan solder.
Solder juga digunakan oleh tukang pipa untu menyambungkan dua buah pipa
yang terbuat dari logam.
IV. Timbal (Pb)
a. Sejarah Penemuan
Logam timbal telah dipergunakan oleh manusia sejak ribuan tahun yang
lalu (sekitar 6.400 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.
b. Sifat Fisika dan Kimia
1. Sifat Fisika
Nama, Lambang, Nomor atom lead, Pb, 82
Deret kimia logam miskin
Golongan, Periode, Blok 14, 6, p
Massa atom 207.2(1) g/mol
Konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 18, 4
Ciri-ciri fisik
Fase padat
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 11.34 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur 10.66 g/cm³
Titik lebur 600.61 K (327.46 °C, 621.43 °F)
Titik didih 2022 K (1749 °C, 3180 °F)
Kalor peleburan 4.77 kJ/mol
Kalor penguapan 179.5 kJ/mol
Kapasitas kalor (25 °C) 26.650 J/(mol·K)
Tekanan uap
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada T/K 978 1088 1229 1412 1660 2027
Timbal sebagai logam berat merupakan unsur yang terbanyak di dunia. Istilah logam berat digunakan pada timbal karena mempunyai kerapatan (massa jenis) yang sangat tinggi yaitu 11,34 gram/cm3, jauh lebih tinggi daripada kerapatan tertinggi bagi logam transisi pertama yaitu 8,92 gram/cm3 untuk tembaga.
2. Sifat Kimia
Unsur Timbal
Bilangan oksidasi +4,+2,
Elektronegatifitas 2,33 (skala pauling)
Energi ionisasi 1 715,6 kJ/mol
Energi ionisasi 2 1450,5 kJ/mol
Energi ionisasi 3 3081,5 kJ/mol
Potensial elektrode E0 (v) [M2+
(aq) + 2e- M(p) [M4+
(aq) + 2e- M2+(aq)
-0,126
+1,5
Jari – jari atom 175
Timbal dengan konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2, pada
umumnya membentuk senyawa-senyawa dengan bilangan oksidasi +2 (lebih
stabil) dan +4. Timbal mempunyai tiga isotop stabil yaitu 206Pb yang stabil
dengan 124 neutron, 207Pb yang stabil dengan 125 neutron, serta 208Pb yang
satbil dengan 126 neutron. Selain tiga isotop stabil di atas, timbal juga
mempunyai tiga isotop lain yaitu 204Pb dengan waktu paruh >1,4 x 1017 y, 205Pb yang sintesis dengan waktu paruh 1.53 x 107 y, serta 210Pb yang
mempunyai waktu paruh 22,3 y..Sifat-sifat timbal sangat mirip dengan timah,
apalagi timbal dan timah terletak pada golongan yang sama dalam sistem
periodik unsur. Satu hal yang berbeda yaitu bahwa peran pasangan inert (6s2)
dalam senyawa timbal(II) relatif lebih besar dalam menstabilkan senyawanya
daripada peran tersebut dalam senyawa timah(II). Oleh karena itu timbal(II)
relatif lebih stabil dan lebih banyak ditemui daripada timbal(IV), dan dengan
demikian timbal(II) bukan reduktor yang baik tidak seperti halnya timah(II),
melainkan timbal(IV) adalah oksidator yang baik dibanding timah(IV).
c. Fakta-fakta
Timbal atau Timah Hitam (Pb) adalah unsur yang bersifat logam, hal ini
merupakan anomali karena unsur-unsur diatasnya (Gol IV) yakni Karbon dan
Silikon bersifat non-logam. Di alam, timbal ditemukan dalam mineral Galena
(PbS), Anglesit (PbSO4 ) dan Kerusit (PbCO3,), juga dalam keadaan bebas.
Memiliki sifat khusus seperti dibawah ini, yakni:
a. Berwarna putih kebiru-biruan dan mengkilap.
b. Lunak sehingga sangat mudah ditempa.
c. Tahan asam, karat dan bereaksi dengan basa kuat.
d. Daya hantar listrik kurang baik. (Konduktor yang buruk)
e. Massa atom relative 207,2
f. Memiliki Valensi 2 dan 4.
g. Tahan Radiasi
h. Timbal larut dalam beberapa asam
d. Pembuatan Timbal
Isolasi atau pembuatan timbal adalah sebagai berikut :
1. Ekstraksi
Bijih Galena dipekatkan dengan teknik flotasi buih. Ditambah kuarsa,
SiO2 lalu dilakukan proses pemanggangan. Terjadi reaksi sebagai berikut :
2PbS + 3O2 à 2PbO + 2SO2
Direduksi dengan batu bara coke (C) dan air kapur.
PbO (p) + C (p) à Pb (c) + CO (g)
PbO (p) + CO (g) à Pb (c) + CO2 (g)
2. Pemurnian
Pb dilelehkan beberapa saat pada suhu di bawah titik leleh
tembaga sehingga Cu pengotor mengkristal dan dapat dipisahkan. Udara
ditiupkan di atas permukaan lelehan Pb sehingga pengotor Arsen dan antimon
diubah menjadi Arsenat dan antimonat atau oksidanya.termasuk Bismuth
sehingga buih di atas permukaan yang dapat disendoki keluar. Ditambah 1-2%
Zn agar Ag dan Au akan terbawa dalam Zn yang akan mengkristal lebih
dahulu dan dapat dipisahkan dari lelehan Pb. Didinginkan perlahan pada suhu
4.800-4.200 C.
3. Elektrolisis
Menggunakan elektrolit larutan PbSiF6 dan H2SiF6. Membaran tebal
Pb dipasang sebagai katoda. Anoda Pb teroksidasi menjadi logam Pb dan
melekat pada katoda. Diperoleh kemurnian Pb 99,9%.
e. Kegunaan
Ada banyak manfaat timbal di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Timbal digunakan dalam aki dimana aki ini banyak dipakai dalam bidang
automotif.
2. Timbal dipakai sebagai agen pewarna dalam bidang pembuatan keramik
terutama untuk warna kuning dan merah.
3. Timbal dipakai dalam industri plastic PVC untuk menutup kawat listrik.
4. Timbal 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.
5. Timbal banyak dipakai untuk elektroda pada peralatan elektrolisis.
6. Timbal digunakan untuk solder untuk industri elektronik.
7. Timbal ditambahkan dalam peralatan yang terbuat dari kuningan agar tidak
licin dan biasanya digunakan dalam peralatan permesinan.
8. Timbal dipakai dalam raket untuk memperberat massa raket.
9. Timbal karena sifatnya tahan korosi maka dipakai dalam bidang kontruksi.
10. Semikonduktor berbahan dasar timbal
11. Banyak seperti Timbal telurida, timbal
12. Selenida, dan timbale antimonida dipakai dalam peralatan sel surya dan
dipakai dalam peralatan detector inframerah.
V. Flerovium
a. Sejarah Penemuaan Flerovium
Flerovium awalnya bernama ununquadium (Uuq) di table periodic unsur.
Senyawa ini ditemukan oleh ahli fisika dari Rusia yang bernama georgiy Flerov
yang menemukan fisi spontan uranium. Flerov memberikan namanya ke
laboratorium di Joint Institue for Nuclear research di Dubna, Rusia.
Flerovium merupakan unsur transuranium yang diproduksi secara artifisial
bernomor atom 114. Pada tahun 1998-1999 para ilmuwan di Institut Bersama
untuk Penelitian Nuklir di Dubna, Rusia, dan Lawrence Livermore National
Laboratory di Livermore, California, menghasilkan atom Flerovium dari
pertabrakan atom kalsium 48 dengan target plutonium -244 dan -242. Atom
Flerovium yang terbentuk kemudian terurai melalui emisi partikel alfa (inti
helium) menjadi atom copernicium.
Isotop terpanjang Flerovium memiliki berat atom 289 dan paruh 0,97
detik, isotop inilah yang paling stabil. Enam isotop lain Flerovium memiliki paruh
2 milidetik pada isotop 284; 0,15 detik pada isotop 285; 0,17 detik pada isotop
286; 0,54 detik pada isotop 287; dan 0,64 detik pada isotop 288. Kemungkinan
akan ditemuka flerovium dengan isotop 290 dengan waktu paruh mencapai 19
detik. Panjang paruh Flerovium terlihat sebagai shore dari island of stability,
sebuah istilah untuk atom dengan sejumlah proton dan neutron yang membuat
mereka jauh lebih stabil daripada unsur transuranium lainnya. Namun,
perhitungan teoritis menunjukkan isotop yang belum diproduksi dari Flerovium
dengan berat atom 298 sebagai peak.
Pada bulan Juni 2011 penemuan unsur 114 diakui oleh International Union
of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) dan International Union of Pure and
Applied Physics (IUPAP). Dinamakan Flerovium, berasal dari nama fisikawan
yang menemukannya yaitu Rusia Georgy Flerov.
b. Sifat Fisika dan Kimia
1. Sifat Fisika
2. Sifat Kimia
c. Pembuatan Flerovium
Flerovium merupakan logam radioaktif sintesis yang dibuat dari
perombakan nuklir dan hanya diprodukdi dalam jumlah menit. Flerovium
diproduksi dengan membombardir 244Pu dengan 48Ca dalam akselerator ion
berat.
Flerovium hanya digunakan untuk penelitian saja karena sulit disintesis
dan memiliki sifat radioaktif yang berbahaya. Pernah dilakukan sintesis untuk
mendapatkan isotop flerovium-289 dan didapatkan pada bulan Januari 1999
Percobaan kemudian diulang, namun sebuah isotop dengan sifat peluruhan ini
tidak pernah ditemukan lagi dan karenanya identitas sebenarnya dari aktivitas ini
tidak diketahui.
Ada kemungkinan bahwa hal itu disebabkan oleh isomer
metastabil 289m Fl, tetapi karena adanya serangkaian isomer berumur panjang
dalam rantai peluruhannya akan agak diragukan, kemungkinan besar penugasan
rantai ini adalah ke saluran 2n yang menghasilkan 290 Fl dan tangkapan elektron
menjadi 290 Nh, yang sesuai dengan sistematika dan tren di seluruh isotop
flerovium, dan konsisten dengan energi balok rendah yang dipilih untuk
eksperimen tersebut, walaupun konfirmasi lebih lanjut akan diinginkan
melalui sintesis 294 Lv pada 248 Cm (48 Ca, 2n) reaksi, yang akan membusuk
sampai 290 Fl.
Tim di RIKEN melaporkan kemungkinan sintesis isotop 294 Lv
dan 290 Fl pada 2016 melalui reaksi 248 Cm ( 48 Ca, 2n), namun peluruhan
alfa 294 Lv tidak terjawab, pembusukan alfa 290 Fl ke 286 Cn diamati daripada
menangkap elektron sampai 290 Nh, dan penugasan ke 294 Lv dan bukan 293 Lv
dan pembusukan ke isomer 285 Cn tidak pasti.
d. Kegunaan
Flerovium tidak dapat digunakan secara komersil karena sifatnya yang
radioaktif sehingga flerovium hanya dapat digunakan untuk penelitian saja.
BAB III
PENUTUP
a. Kesimpulan
Dalam golongan IVA, tidak hanya unsur karbon dan silikon saja yang sering
digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terdapat pula unsur lain seperti Germanium (Ge),
Timah (Sn), dan Timbal (Pb) yang juga memiliki kegunaan tersendiri dalam kehidupan
dan memiliki sifat/ karakteristik masing-masing. Oleh karena itu, mempelajari unsur-
unsur tersebut termasuk hal yang perlu untuk menambah pengetahuan.