BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Asal-Usul Unsur di Alam
Banyak teori yang menjelaskan teori tentang bumi.
Salah satunya adalah teori yang mengatakan bahwa pada awal terbentuknya bumi
suhu bumi sangat tinggi (panas) yang menyebabkan material-material di bumi
terfraksinasi menjadi fasa gas, cair, dan padatan pada waktu itu.
Dijelaskan pula bahwa pada inti bumi
terdiri dari besi (Fe) dan nikel (Ni) yang berupa padatan pada pusatnya, dan berupa fasa cair
diatasnya. Pada mantel bumi terdapat mineral-mineral silikat, sedangkan pada
kerak bumi terdiri dari mineral-mineral silikat, oksida, dan silika, serta
berbagai macam material pada permukaan bumi termasuk air dan gas pada atmosfer.
(Miessler dan Tarr, 1991)
Semua
zat di alam ini tersusun atas unsur-unsur. Menurut teori yang saat ini
diterima, hidrogen dan helium dihasilkan pertama sekali sesaat setelah Big
Bang, kira-kira 15 juta tahun lalu. Selanjutnya, unsur-unsur dengan nomor
atom lebih kecil dari 26 (sebelum besi dalam sstem periodik) dibentuk oleh fusi
inti dalam bintang-bintang muda, unsur-unsur yang lebih berat dihasilkan oleh
reaksi inti yang rumit yang menyertai pembentukan dan peluruhan bintang. Di
alam semesta, kelimpahan hidrogen dan helium sangat besar, hidrogen (77 %
massa) dan helium (21 % massa) dan semua unsur lain hanya sekitar 2%.
(Saito,1996)
Unsur-unsur
didapatkan dalam berbagai wujud dan dapat berupa atom, ion, serta senyawa.
Suatu unsur dapat memiliki beberapa isotop dengan nomor atom yang sama. Bila
unsur-unsur dikelompokkan atas dasar kemiripan sifat, baik sifat atom maupun
senyawanya, dihasilkanlah sistem periodik. Kimia telah mencapai perkembangan yang sangat cepat dalam
usaha memahami sifat semua unsur. Sistem periodik unsur telah memainkan peran
yang sangat penting dalam penemuan zat baru, serta klasifikasi dan pengaturan hasil akumulasi pengetahuan kimia. Sistem periodik
merupakan tabel terpenting dalam kimia
dan memegang peran kunci dalam perkembangan sains material. Berdasarkan jenis
penyusunan atomiknya senyawa anorganik diklasifikasikan atas senyawa molekular
dan padatan.(Saito,1996)
Sekarang
sudah diketahui lebih dari seratus unsur yang ada di alam. Jutaan tahun yang lalu
lebih dari enam puluh unsur yang ditemukan dan diketahui lalu dibuat hubungan
sifat-sifat dari unsur-unsur tersebut pada saat yang bersamaan. Suatu metode
yang nyata digunakan untuk mengklasifikasi unsur-unsur tersebut sebagai logam
dan non logam, tetapi keakuratannya dianggap masih sangat kurang. Contohnya,
untuk unsur logam natrium dan kalium mempunyai kemiripan sifat satu sama lain
karena ditemukan dalam satu senyawaan yang sama yang mempunyai sifat kimia yang
sama dan merupakan senyawa yang tidak berwarna. Untuk unsur non logam contohnya
nitrogen dan klorin di alam bentuknya gas sedangkan fosfor yang letaknya satu
golongan dengan nitrogen serta iodin yang letak satu golongan dengan klorin
bentuknya padatan. (Chambers dan Holliday, 1975)
Sistem periodik unsur modern didasarkan atas sistem yang dipblikasikan
oleh D.I. Mendeleev tahun 1892, dan berbagai tabel sejak itu telah diusulkan.
Tabel periodik bentuk panjang yang direkomendasikan oleh IUPAC sekarang sudah
menjadi standar, dan sistem ini memiliki nomor golongan I untuk golongan alkali
sampai 18 untuk golongan gas mulia. Tabel periodik ini menunjukkan semua unsur
yang telah diketahui dan memberikan informasi yang penting untuk tiap-tiap unsur.
(Zumdahl,S ,2007)
Kimia
unsur merupakan unsur-unsur di alam yang mempunyai sifat-sifat kimia yang
berada di sekitar makhluk hidup. Lingkungan alam khususnya bumi terdiri dari
bagian litosfer, hidrosfer, dan atmosfer. Pada setiap lapisan tersebut terdapat
unsur-unsur kimia baik berupa unsur bebas maupun unsur yang berikatan dengan
unsur yang lain. Jumlah dan variasi unsur-unsur tersebut sangat banyak.
Sehingga diperlukan suatu sistem yang dapat menjelaskan tentang unsur-unsur di
bumi secara sederhana yang tersusun dalam sistem
periodik unsur . Keperiodikan unsur-unsur
tersebut sangat membantu untuk mengetahui kecenderungan sifat suatu unsur
sehingga bisa mengetahui manfaat unsur tersebut dalam kehidupan sehari-hari.
(Lee, 1991)
Unsur
golongan III A menunjukkan perbedaan variasi yang sangat luas dalam sifatnya.
Boron (B) merupakan non logam, aluminium (Al) merupakan logam tetapi
menunjukkan banyak kesamaan sifat kimia dengan boron, dan unsur yang lain
bersifat logam seperti gallium (Ga),
indium (In) dan thalium (Tl) serta masih ada unsur Uut. Semua unsure golongan
III A ini mempunyai bilangan oksidasi +3. Thalium menunjukkan kesamaan dengan
unsur-unsur lain seperti logam alkali, perak, merkuri dan timbal (Cotton dan
Wilkinson, 1989).
Konfigurasi
elektron dan bilangan oksidasi dari unsur-unsur golongan III A dapat dilihat
pada table di bawah ini (Lee, 1991) :
Unsur
|
Simbol
|
Konfigurasi Elektron
|
Bilangan Oksidasi
|
Boron
|
B
|
[He] 2s22p1
|
III
|
Aluminium
|
Al
|
[He] 3s23p1
|
(I) III
|
Galium
|
Ga
|
[He] 3d104s24p1
|
I III
|
Indium
|
In
|
[He] 4d105s25p1
|
I III
|
Talium
|
Tl
|
[Xe]4f145d106s26p1
|
I III
|
Ket : yang
dicetak tebal menunjukkan bilangan oksidasi yang paling stabil dari unsur
tersebut
Unsur-unsur
pada golongan III A ini mempunyai satu unsur non logam yaitu Boron, dan empat
unsur lainnya umumnya bersifat sebagai logam. Sifat-sifat fisika dari
unsur-unsur golongan ini dapat dilihat dalam tabel berikut (Miessler dan Tarr,
1991) :
Unsur
|
Energi Ionisasi (kJ mol-1)
|
Afinitas Elektron (kJ mol-1)
|
Titik Leleh
(oC)
|
Titik Didih
(oC)
|
Elektronegativitas
|
Boron
|
801
|
27
|
2180
|
3650a
|
2,051
|
Aluminium
|
578
|
43
|
660
|
2467
|
1,613
|
Galium
|
579
|
30a
|
29,8
|
2403
|
1,756
|
Indium
|
558
|
30a
|
157
|
2080
|
1,656
|
Talium
|
589
|
20a
|
304
|
1457
|
1,789
|
Ket
: a = perkiraan
1.
Unsur Galium
Galium disebut-sebut sebagai eka-aluminium oleh D.I
Mendeleev pada tahun 1870 dan ditemukan pada tahun 1875 oleh P.E. Lecoq de
Boisbaudran menggunakan spektroskopi. Indikasi pertama datang dengan
mengobservasi dua garis ungu baru dalam spectrum dari sebuah sampel yang
terdeposit dalam besi. Dan dapat diisolasi 1 gram logam awal dari ratusan
kilogram bijih zink blende dan diberi nama latin Gallia. Sifat fisika dan kimia dari Galium diprediksi oleh
Mendeleev. (Greenwood dan Earnshaw, 1998)
Galium sering ditemukan sebagai elemen yang terkandung di dalam diaspore,
sphalerite, germanite, bauksit dan batubara. Analisa debu dari hasil
pembakaran batubara pernah menunjukkan kandungan galium sebanyak 1.5%.Unsur ini
satu dari empat logam: raksa, cesium dan rubidium yang dapat berbentuk cair
dekat pada suhu ruangan. Oleh karena itu galium dapat digunakan pada termometer
suhu tinggi. Ia memiliki tekanan uap rendah pada suhu tinggi. Ada tendensi yang
kuat untuk galium menjadi super dingin dibawah titik bekunya. Oleh karena itu
proses seeding diperlukan untuk menginisiasi solidifikasi. (Mohsin, Yulianto, 2006)
Galium yang sangat murni bewarna keperakan dan logam ini
memuai sebayak 3.1% jika berubah dari bentuk cair ke bentuk padat. Oleh karena
itu, galium tidak boleh disimpan dalam gelas atau kontainer logam karena ia
akan merusak tempatnya jika galium tersolidifikasi. Elemen ini tidak rentan
terhadap serangan asam-asam mineral.Galium membasahi gelas atau porselen dan
membentuk kaca yang menakjubkan jika dicat pada gelas. Unsur ini banyak
digunakan sebagai bahan doping untuk semikonduktor dan transistor.
Galium arsenide dapat mengubah aliran listrik menjadi cahaya dan dapat dipakai sebagai bahan campuran logam.Tingkat keracunanan elemen ini sepertinya tidak tinggi, tetapi tetap perlu hati-hati sampai informasi tambahan tersedia. (Mohsin, Yulianto, 2006)
Galium arsenide dapat mengubah aliran listrik menjadi cahaya dan dapat dipakai sebagai bahan campuran logam.Tingkat keracunanan elemen ini sepertinya tidak tinggi, tetapi tetap perlu hati-hati sampai informasi tambahan tersedia. (Mohsin, Yulianto, 2006)
2.
Unsur Talium
Talium dan Indium ditemukan dalam spektroskopi yang disebut
sebagai indikator. Talium ditemukan pada tahun 1861-1862 oleh W.Crookes dan C.A
Lamy. Diberi nama talium karena menghasilkan garis warna spectra hijau pada
spectrum nyalanya yang dalam bahasa Yunani disebut Thallos. (Greenwood dan Earnshaw, 1998)
Talium
terdapat di crooksite, lorandite, dan hutchinsonite. Ia juga
ada dalam pyrites dan diambil dengan cara memanggang bijih ini. Talium juga dapat diambil dengan cara melebur
bijih timbal dan seng. Proses pengambilan talium agak kompleks dan tergantung sumbernya.
Manganes nodules, ditemukan di dasar samudera juga mengandung Talium.Oksida akan terbentuk jika membiarkan talium di udara dan hidrida dapat terbentuk
jika tercampur dengan air. Logam ini sangat lunak dan mudah dibentuk. Ia dapat
dipotong dengan pisau. (Mohsin, Yulianto, 2006)
Talium
memiliki 25 isotop dengan berat atom terbentang dari 184 sampai 210. Talium alami adalah campuran dua isotop.
Campuran logam raksa- talium yang membentuk eutectic pada 8.5% talium diberitakan membeku pada titik -60
Celcius, sekitar 20 derajat dibawah titik beku raksa. Talium sulfat banyak
digunakan sebagai pembasmi tikus dan semut karena ia tak berbau dan tidak
memiliki rasa. Tapi senyawa ini telah dilarang kegunaannya di AS sejak tahun
1975. Konduktivitas Talium sulfida
berubah sesuai dengan eksposenya terhadap sinar infra merah. Kristal talium bromida-iodida telah digunakan sebagai
bahan optik. Talium
beserta sulfur atau selenium dan arsenik juga telah digunakan untuk membuat
gelas dengan titik lebur rendah antara 125 ? 150 derajat Celcius. Gelas ini
diberitakan memiliki sifat yang sama dengan gelas biasa pada suhu ruangan
tetapi lebih tanah lama di dalam air. Talium oksida digunakan untuk membuat kaca
gelas dengan indeks refraksi yang
tinggi. Elemen ini dan senyawa-senyawanya sangat beracun dan harus ditangani
secara hati-hati. Kontak dengan kulit sangat membahayakan dan ketika mencairkan
logam ini, perlu ventilasi udara yang cukup. Eskpos terhadap talium (senyawanya
yang terlarut) tidak boleh melebihi 0.1 mg/m3 (berdasarkan 8 jam
berat rata-rata, selama 40 jam per minggu.
(Mohsin, Yulianto,
2006)
BAB
II
PERMASALAHAN
1.
Pertanyaan
:
Mengapa Thallium lebih stabil pada bilangan oksidasi +1 dibandingkan dengan bilangan oksidasi +3?
Jawaban :
Atom-atom pada golongan III mempunyai tiga
elektron valensi. Dua berada di subkulit s dan satu berada di subkulit p (ns2
ns1). Oleh karena itu, semua elemen dapat mempunyai bilangan
oksidasi +3. Secara umum ditemukan bahwa untuk golongan III mempunyai bilangan
oksidasi +3 dan +1 sperti pada tabel di bawah ini. Stabilitas dari bilangan
oksidasi +1 meningkat berurutan Al < Ga < In
< Tl.
Kecuali Boron dan
Aluminium, unsur golongan III lainnya juga mempunyai bilangan oksidasi +1.
Bilangan oksidasi +1 lebih stabil dalam satu golongan dari Boron ke Thallium.
Faktanya, unsur terakhir, Thallium, bilangan oksidasi +1 ditemukan lebih stabil
daripada bilangan oksidasi +3.
Penjelasan
Penjelasan ini berdasarkan efek dari pasangan inert. Unsur golongan III
mempunyai tiga elektron valensi, dua
berada di subkulit s dan satu berada di subkulit p (ns2 np1).
Oleh karena itu mempunyai bilangan oksidasi +3. Walaupun ditemukan mempunyai
bilangan oksidasi +3, unsur golongan III juga mempunyai bilangan oksidasi +1.
Bilangan oksidasi +1 lebih dan lebih stabil dari B, Al, Ga, In, dan Tl. Bilangan oksidasi 1 pada Tl lebih stabil daripada
bilangan oksidasi +3. Sebagai contoh, senyawa thallous seperti TlOH dan TlClO4
lebih stabil daripada senyawa
thallic. Hal ini berkaitan dengan efek pasangan inert. Dalam kasus unsur
terakhir, setelah orbital p kehilangan satu elektron, yang tersisa ns 2
(misalnya 6s 2 )berperilaku seperti elektron gas mulia yang stabil
dan tidak mengambil bagian pembentukan. Keengganan dari s-pasangan elektron
untuk mengambil bagian dalam kombinasi kimia disebut efek pasangan inert (Anonymous1,
2010, Physical
Characteristics of Group 13 Elements, http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/p-block-elements/characteristics-elements.php,
diakses 10 April 2012).
2.
Pertanyaan
:
Mengapa energi ionisasi
pada golongan III menurun tajam dari B
menuju Al dan energi ionisasi Ga lebih tinggi dari Al?
Jawab :
Semakin ke bawah pada golongan III, energi ionisasinya akan
semakin menurun. Hal ini disebabkan karena meningkatnya ukuran atom yang
menyebabkan inti atom akan kurang mampat (jarak inti atom dengan elektron
terluar semakin jauh). Akibatnya elektron terluar akan semakin mudah dilepaskan
oleh inti atom. Oleh sebab itu semakin ke bawah pada golongan III, energi
ionisasinya semakin menurun.
Tabel
di atas menunjukkan anomali energi ionisasi yang menurun tajam dari B menuju Al
dan energi ionisasi Ga lebih tinggi dari Al.Penurunan tajam pada energi
ionisasi dari B menuju Al disebabkan karena meningkatnya ukuran atom. Faktanya,
Ga mempunyai 10 elektron pada orbital d. Karena
elektron pada orbital d melindungi muatan inti kurang efektif daripada
elektronpada orbital s dan p, elektron terluar akan lebih kuat ditarik oleh
inti atom. Akibatnya, energy ionisasi akan sedikit meningkat seiring dengan
meningkatnya ukuran atom dari Al ke Ga. (Anonymous1, 2010, Physical Characteristics of Group 13 Elements,http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/p-block-elements/characteristics-elements.php,
diakses 10 April 2012).
3.
Pertanyaan
:
Mengapa pada unsur golongan IIIA, jari-jari ionnya jauh
lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari atomnya?
Jawab
:
Ini dikarenakan
atom mengandung tiga elektron pada kulit terluarnya sehingga relativ jauh dari
inti dan bila elektron ini keluar, maka kulit terluarnya lebih mendekati inti.
Naiknya muatan inti efektif akan menarik elektron ke arah inti dan menyebabkan
berkurangnya ukuran atom.
(Anonymous, 2009,Sistem Periodik, http://old.inorg-phys.chem.itb.ac.id/wp-content/uploads/2007/04/bab-5-6.pdf, diakses pada tanggal 10 April 2012)
4.
Pertanyaan
:
Bagaimana
kecenderungan kekuatan asam/basa pada golongan III?
Jawab :
Hampir
semua unsur golongan III dalam mempunyai bentuk oksida dan hidroksida dalam bentuk
M2O3 and M(OH)3. Bentuk dari oksida/hidroksida
berubah dari asam lemah menjadi amfoter
dan amfoter menjadi basa seiring dengan meningkatnya ukuran atom dari B hingga
Tl.
Penjelasan
Semakin ke bawah pada golongan III, ukuran atomnya semakin meningkat dan energi ionisasinya menurun. Hal ini menyebabkan kekuatan ikatan M-O akan menurun sehingga kekuatan basa akan meningkat dan kekuatan asamnya akan menurun seiring dengan meningkatnya ukuran atom.
Reaksi aluminium dan galium hidroksida yang menunjukkan
sifat amfoter :
(Anonymous2, 2010, Trends in Chemical Reactivity
of Group 13 Elements, http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/p-block-elements/reactivity-elements.php, diakses tanggal 1 April 2012)
5.
Pertanyaan
:
Jawab
:
DAFTAR PUSTAKA
Cotton dan Wilkinson, 1989, Kimia Anorganik Dasar, terjemahan Sahati Suharto, Penerbit UI Press
: Jakarta
Greenwood,
N.N dan Earnshaw, A, 1998, Chemistry of
The Elements 2nd Edition, Pergamon Press : England
Lee, J.D, 1991, Concise
Inorganic Chemistry 4th Edition, Chapman Hal Publishing : UK
Miessler, G.L
, Tarr, D.A, 1991, Inorganic Chemistry 3rd
Edition, Pearson Prentice Hall : USA
Mohsin, Yulianto, 2006, Radium,
http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/talium/
diakses tanggal 10 April 2012
Redaksi chem-is-try.org,2008, Nikel,
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/bahan-baku-dan-produk-industri/nikel, , diakses tanggal 29 Februari 2012
Saito, Taro, 1996, Kimia
Anorganik, diterjemahkan oleh Prof. Dr. Ismunandar, Iwanami Shoten
Publisher : Japan
Chambers, C dan Holliday, A.K , 1975, Modern Inorganic Chemistry, Butterworth & Co Publishers :
England
Zumdahl,
Steven dan Zumdahl, Susan, 2007, Chemistry
Seventh Edition, Houghton Mifflin Company : USA
Artikel Terkait
Artikel ini ditulis oleh : Unknown ~ Blogger Pasuruan
Terimakasih sahabat telah membaca : Golongan III A . Anda bisa menyebarluaskan artikel ini, Asalkan meletakkan link dibawah ini sebagai sumbernya
Tidak ada komentar:
Posting Komentar