UNSUR GOLONGAN IV A.pptx

UNSUR GOLONGAN IV A

DISUSUN OLEH :

CICI AFELA ZANE (1113096000044)

TATU RUHAMALIA (1113096000059)

JANUAR ERLANGGA(1113096000050)

RISNA AYU FADILA(1113096000048)

Latar belakang Golongan utama sering disebut pula golongan A. Golongan utama

meliputi golongan IA(alkali), golongan IIA(alkali tanah), golongan IIIA,

golongan IVA, golongan VA, golongan VIA, golongan VIIA(halogen).

Unsur golongan IVA merupakan unsur yang sangat penting, seperti

karbon yang merupakan basis dari kehidupan di bumi dan  silikon

yang sangat vital bagi struktur fisik bagi lingkungan dalam bentuk

kerak bumi.Golongan IVA pada tabel sistem periodik disebut pula

golongan karbon karena unsur pertama dan umum

ditemukan.Diantara unsur-unsur Golongan IVA adalah karbon (C),

silikon (Si), germanium (Ge), timah (Sn), dan timbal (Pb) yang

menunjukkan keanekaragaman yang patut dipertimbangkan dalam

hal sifat kimia dan fisiknya.

KARBON

Karbon adalah salah satu unsur golongan IVA yang merupakan unsur nonlogam dan merupakan unsur penyusun senyawa-senyawa organik.

Karbon merupakan unsur ke-19 yang paling banyak terdapat di kerak bumi yaitu dengan prosentase berat 0,027%, dan menjadi unsur paling banyak ke-4 di bumi. Ditemukan baik di air, darat, dan atmosfer bumi, dan didalam tubuh makhluk hidup. Karbon membentuk senyawaan hampir dengan semua unsur terutama senyawa organik yang banyak menyusun dan menjadi bagian dari makhluk hidup.

Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur, dolomit, dan karbon dioksida, sedangkan sumber organik terdapat pada batu bara, tanah gambut, dan minyak bumi.

Sifat Khas Karbon

Berdasar Elektron Valensinya, atom C dapat mengikat 4 atom atau gugus lain yang sejenis atau berbeda-jenis secara kovalen (mengikat dengan 4 garis ikatan kovalen).

Antara atom C dapat saling berikatan membentuk rantai C dengan Ikatan tunggal maupun ikatan rangkap (rangkap 2 atau 3).

Pada rantai C ada yang terbuka atau tertutup serta cabang.

Pada rantai C dikenal adanya : Atom C primer, Atom C sekunder, Atom C tersier dan Atom

Sintesis Karbon

Karbon dapat di buat dengan proses yang disebut dengan karbonisasi yakni pemanasan bahan yang mengandung karbon.

Karbon juga dapat diperoleh  dari pembakaran hidrokarbon atau coal, atau yang lainnya dengan kondisi udara yang terbatas sehigga terjadi pembakaran yang tidak sempurna.

CH4(g) + O2(g) C(s) + 2H2O(l)

Reaksi Pada Karbon Reaksi dengan Halogen

Karbon bereaksi langsung dengan fluorin, sedangkan dengan unsure halogen lainnya bereaksi secara tidak langsung.

Contoh reaksi :

C + 2F2 CF4 (reaksi langsung)

CF4 + Cl2 CH3Cl + HCl (reaksi tidak langsung)

Reaksi dengan Oksigen

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)

Reaksi dengan Hidrogen Alkana (CnH2n+2) Alkena (CnH2n Alkuna (CnH2n-2)

Kegunaan Digunakan dalam bidang industri baja, plastik, cat, karet dan lain-lain Dalam bentuk intan dapat digunakan sebagai perhiasan dan untuk

membuat alat pemotong, karena sifatnya yang sangat keras Dalam bentuk senyawa-senyawa hidrokarbon, seperti minyak bumi

dan turunannya digunakan sebagai bahan bakar, obat-obatan, dan industri-industri petrokimia

Gas karbondioksida (CO2) digunakan oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis yang menghasilkan gas oksigen untuk pernapasan manusia

Isotop karbon-14 digunakan dalam bidang arkheologi Dalam bentuk batu bara digunakan sebagai bahan bakar, Arang dapat digunakan untuk mengadsorpsi zat warna dan bahan

polutan dalam pengolahan air serta dalam air tebu pada pengolahan gula, selain sebagai obat sakit perut.

Asam karbonat (H2CO3), digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan garam-garam karbonat.

Glukosa (C6H12O6), yang bermanfaat sebagai sumber energi yang digunakan untuk proses respirasi

SILIKON

Silikon (Latin: silicium) merupakan unsur kimia yang mempunyai

simbol Si dan nomor atom 14. Ia merupakan unsur kedua paling

berlimpah setelah oksigen di dalam kerak Bumi, mencapai hampir 25.7% .

Unsur kimia ini ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius. Terdapat dialam

dalam bentuk tanah liat, granit, kuartza dan pasir,kebanyakan dalam

bentuk silikon dioksida (dikenal sebagai silika) dan dalam bentuk silikat.

Silikon adalah polimer nonorganik yang bervariasi, dari cairan, gel, karet,

hingga sejenis plastik keras. Beberapa karakteristik khusus silikon: tak

berbau, tak berwarna, kedap air, serta tak rusak akibat bahan kimia dan

proses oksidasi, tahan dalam suhu tinggi, serta tidak dapat

menghantarkan listrik.

SIFAT FISIKA SILICON

Titik leleh, ºc : 1,412 Titik didih, ºC : 2,680 Distribusi elektron : 2,84 Energi pengionan : 8,2 eV/atm atau

kJ/mol jari-jari kovalen, Å : 1,18 jari-jari ion, Å : 0,41 (Si4+) keelektronegatifan : 1,8

SIFAT KIMIA SILIKON Silikon murni berwujud padat seperti logam dengan titik lebur

14100C.

Silikon murni berstruktur seperti Intan ( tetrahedral) sehingga

sangat keras dan tidak menghantarkan listrik, jika dicampur

dengan sedikit unsur lain, seperti alumunium (Al) atau boron

(B). silikon bersifat semikonduktor (sedikit menghantarkan

listrik), yang diperlukan dalam berbagai peralatan, elektronik,

seperti kalkulator dan Komputer. Itulah sebabnya silikon

merupakan zat yang sangat penting dalam dunia modern

REAKSI SILIKON a. Reaksi dengan Halogen

Silikon bereaksi dengan halogen secara umum, bahkan sampai terbakar dalam gas

flour (menggunakan suatu atom halogen).

Si + 2X2 → SiX4

b. Reaksi dengan air

Semua silikat yang larut, membentuk larutan yang berasifat basa bila dilarutkan

dalam air. Ion SiO32-, bertindak sebagai basa dengan menghilangkan proton dari air.

SiO32-

(aq) + H2O(aq) → HSiO3-(aq) + OH-

(aq)

c. Reaksi dengan Hidrogen

Pada suhu tinggi, silikon dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida,

Si(s) + 2H2 → SiH4

d. Reaksi dengan Basa

Si(s) + 4OH-(aq) → SiO4(aq) + 2H2(g)

silikon tidak reaktif pada suhu kamar dan tidak bereaksi dengan asam, tetapi

dapat bereaksi dengan basa kuat seperti NaOH.

Namun, dua asam silikat sederhana adalah asam ortosilikat, H4SiO4, dan

asam metasilikat, H2SiO3. Kedua senyawa ini praktis dan larut dalam air,

tetapi mereka memang bereaksi dengan basa.Contohnya:

H4SiO4(s) + 4 NaOH(aq) → Na4SiO4(aq) + H2O(aq)

(nartium ortosilikat)

KEGUNAAN SILIKON DAN SENYAWA SILIKON

Penggunaan penting dari silikon adalah dalam pembuatan

transistor, chips, komputer dan sel surya. Untuk tujuan itu

diperlukan silikon ultra murni. Silikon juga digunakan dalam

berbagai jenis alise dengan besi (baja). Sedangkan senyawa

silikon digunakan dalam industri. Silica 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 detergent. Dll

Germanium (Ge) Germanium adalah unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom

 32. Germanium adalah metaloid berkilau, keras, berwarna abu-abu keputihan dalam golongan karbon, secara kimiawi bersifat sama dengan unsur segolongannya timah dan silikon. Germanium murni adalah semikonduktor, dengan penampilan hampir sama dengan unsur silikon. Germanium, sama halnya dengan silikon, secara alamiah bereaksi dan membentuk senyawa kompleks dengan oksigen di alam. Berkebalikan dengan silikon, germanium terlalu reaktif untuk ditemukan secara alami di Bumi dalam bentuk bebasnya.

Karena sangat sedikit mineral yang berkandungan tinggi, germanium ditemukan cukup terlambat dalam sejarah kimia. "Logam" germanium (germanium terisolasi) dipakai sebagai semikonduktor di dalam transistor dan berbagai perangkat elektronik lainnya. Germanium tidak dianggap sebagai unsur yang esensial untuk semua organisme hidup.

Sifat kimia germanium adalah sebagai berikut.

Struktur kristal : cubic face centered Bilangan oksidasi              : 4) Elektronegativitas                      : 2.01 (skala pauling) jari-jari atom                                : 125 pm jari-jari kovalen                           : 122 pm

Germanium umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4, tetapi biloks yang paling mantapnya adalah +4. Jenis ikatan yang terbentuk antara timah dengan unsur lain pada umumnya ikatan kovalen.Germanium agak lebih relaktif daripada silikon dan melarut dalam H2SO4 dan HNO3 pekat.

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.

Pembuatan Germanium

Dibuat dengan proses reduksi:

GeO2 + C Ge + CO2

Ge + 2Cl2 GeCl4

GeCl4 + 2H2 Ge + 4HCl

Reaksi pada Germanium1. 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)

2. Reaksi dengan halogen

Dihalida germanium stabil. GeF2 adalah padatan kristal putih yang diperoleh dari reaksi HF anhidrat dengan Ge pada suhu 200 C, merupakan polimer berjembatan flour dan Ge. GeCl2 memberikan garam dengan ion GeCl3-

Yang mirip dengan garam Sn

3. Reaksi dengan Hidrogen

Hidrida germanium yang stabil hanya GeH4.

Ge(s) + 2H2 → GeH4(s)

Germanium agak lebih reaktif daripada silikon, dan melarut dalam H2SO4 dan HNO3 pekat.

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.

TIMAH (Sn)

Timah merupakan logam putih keperakan, logam yang mudah ditempa dan bersifat flesibel, memiliki struktur kristalin, akan tetapi bersifat mudah patah jika didinginkan.Timah adalah unsur dengan jumlah isotop stabil yang terbanyak dimana jangkauan isotop ini mulai dari 112 hingga 126.

Sumber Timah

Timah pada saat ini dapat diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone dan kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4)

Sifat Sifat Timah

A. Secara umum

1. mudah dibentuk, 

2. ductile 

3. memilki struktur kristal yang tinggi.

4. tahan karat

5. flesibel,

6. memiliki struktur kristalin, akan tetapi bersifat mudah patah jika didinginkan

Sifat Sifat TimahB. Sifat kimia Bilangan oksidasi          : 4,2, -4 Nomor atom                 : 50 Nomor massa               : 118,71 Elektronegatifitas          : 1,96 (skala pauli) Energi ionisasi 1            : 708,6 kJ/mol Energi ionisasi 2            : 1411,8 kJ/mol Energi ionisasi 3            : 2943,0 kJ/mol Jari-jari atom                : 140 pm Jari-jari ikatan kovalen: 139 pm Jari-jari van der waals   : 217 pm Struktur kristal  : tetragonal (Sn putih) kubik diamond (Sn abu-

abu) Konduktifitas termal      : 66,8 W/mK

Reaksi timah dengan berbagai senyawa lain

Timah larut dalam HCl, HNO3, H2SO4, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat, asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat seperti NaOH dan KOH.

Timah (II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn dalam HCl pekat panas.

1. Reaksi dengan Hidrogen

Hidrida timah yang stabil hanya SnH4.

Sn(s) + 2H2 → SnH4

2. Reaksi dengan klorin

Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida.

Sn+ 2X2 → SnX4

Contoh: Sn + 2Cl2 → SnCl4 3. Reaksi dengan oksigen

Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO2, oksida dari timah yang paling stabil. Sebenarnya SnO ada tetapi sifatnya tidak mantap dan jika dipanaskan di udara akan berubah menjadi SnO2.

Sn(s) + O2(g) SnO2(S)

4. Reaksi dengan Asam

Timah larut dalam larutan HCl, lambat dalam asam encer dan lebih cepat jika asamnya pekat.

Sn(s) + 2HCl (aq) Sn2+(aq)+2Cl-(aq)+H2(g)

  Dalam larutan HNO3 pekat, timah teroksidasi menjadi SnO2.

Sn(s) + 4HNO3(aq, pekat) SnO2(S)+2H2O(l)+4NO2(g)

5. Reaksi dengan Basa

Reaktifitas terhadap basa adalah timah dapat larut larutan NaOh pekat dengan reaksi yang serupa dengan alumunium. Dalam reaksi ini timah teroksidasi menjadi bilangan oksidasi +4 dalam ion kompleks (Sn(OH)6)2-, hasil sampingnya adalah gas H2.

Sn(s) + NaOH (aq) (Sn(OH)6)2-

Kegunaan Timah

1. Logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%)

2. industri plating (16%)

3. bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%)

4. industri gelas (2%),

5. berbagai macam aplikasi lain (11%).

6. Manfaat lain timah digunakan untuk membuat kaleng makanan

Tinjauan Umum• Timbal memiliki nomor atom 82 dan nomor massa

207,2. Dengan nomor atom 82 maka timbal memiliki

konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2.

• Di alam terdapat empat macam isotop timbal yaitu Pb204

(1.48%), Pb206 (23.6%), Pb207 (22.6%) dan Pb208 (52.3%)

yang terbanyak di alam.

• Sumber mineral timbal yang utama adalah “Galena

(PbS)” yang mengandung 86,6% Pb, “Kerussit

(PbCO3)”, dan “Anglesit (PbSO4).

Sumber Timbal

GalenaCerrusite

Anglesite

Sifat TimbalTimbal merupakan logam putih kebiru-biruan dengan pancaran yang terang. Ia sangat lunak, mudah dibentuk dan bukan konduktor listrik yang baik. Ia memiliki resistansi tinggi terhadap korosi.

Simbol : Pb

Radius Atom : 1.75 Å

Volume Atom : 18.3 cm3/mol

Massa Atom : 207.2

Titik Didih : 2023 K

Radius Kovalensi : 1.47 Å

Massa Jenis : 11.35 g/cm3

Konduktivitas Listrik :4.8 x 106 ohm-

1cm-1

Elektronegativitas : 2.33

Konfigurasi Elektron :[Xe] 4f14 5d10 6s2p2

Formasi Entalpi : 4.77 kJ/mol

Konduktivitas Panas : 35.3 Wm-1K-1

Potensial Ionisasi : 7.416 V

Titik Lebur : 600.65 K

Bilangan Oksidasi : 4,2

Kapasitas Panas : 0.129 Jg-1K-1

Entalpi Penguapan : 177.9 kJ/mol

Sintesa Timbal

• Timbal terutama terdapat dalam bentuk galena, PbS. Bijih dipekatkan

dengan pemanggangan. kemudian bijih dipanggang dengan

temperatur tinggi.

• Reduksi dilakukan dengan kokas atau batu gamping

Reaksi Timbal

• Reaksi timbal dengan HCl(aq)Pb(s) + 3 HCl(aq,pekat) (PbCl3)-(aq) + H+(aq) + H2(g)

• Reaksi PbO dengan CH3COOH PbO + CH3COOH Pb(CH3COO)2 + H2O

• Reaksi antara Pb3O4 CH3COOH Pb3O4 + CH3COOH Pb(CH3COO)4

• Reaksi dengan HNO3

Logam Pb tidak larut dalam asam sulfat maupun asam klorida, melainkan larut dalam asam nitrat dengan membentuk gas NO dan timbal nitrat yang larut.

3Pb + 8H+  + 8 NO3-  2 Pb2+  + 6 NO3

- + 2NO + 4OH-

• Bila dipanaskan dengan hidroksida dari logam alkali maka logam timbal akan membentuk [Pb(OH)2]4-.

PbO + 2OH- + H2O [ Pb(OH)2]4-

• Bila terjadi Klorinasi terhadap larutan diatas menghasilkan timbal dengan biloks +4.

[Pb(OH)2]4- + Cl2 PbO2 + 2Cl- + 2H2O

Aplikasi Kegunaan Timbal

Kegunaan timbal yang utama ialah dalam pembuatan baterai-penyimpanan

timbal (aki), solder dan alloy lain, pembungkus kabel, amunisi, tetraetil

timbal sebagai aditif “antiknock” untuk bensin dan perisai radiasi (untuk

perlindungan terhadap sinar X). Oksida timbal digunakan dalam industri

gelas, pemoles keramik, semen (PbO), cat pelindung logam (Pb3O4), korek

api (PbO2), dan peledak (PbO2).

Oksidasi : Pb(s) + SO4-2(aq) PbSO4(s) + 2e

Reduksi : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4-2 + 2e PbSO4(s) + 2H2O

Keseluruhan : Pb(s) + PbO2(s) + 4H+ + 2SO4-2 2PbSO4(s) + 2H2O

Aki (Sel Penyimpan Timbal)