Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Logam dan Non Logam serta Senyawanya

Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Logam dan Senyawanya

1.       Natrium

a.        Pembuatan Natrium : Terbuat dari lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida.

NaCl_(l) àNa⁺_(l) + Cl^-_(l)

Katode : Na⁺_(l) + e à Na_(l)

Anode : 2Cl^-_(l)à Cl_2(g) + 2e

b.       Penggunaan Natrium :

-          Natrium

o  cairan pendingin pada reaktor nuklir

o  pada pengolahan logam-logam tertentu seperti Li, K, dll

o  membuat senyawa natrium yang tidak bisa dibuat dari NaCl

o  sebagai lampu di jalan raya.

-          Natrium Klorida (NaCl) à Terbuat dari air laut atau garam batu

o  Industri susu

o  mengawetkan makanan

o  mencairkan salju

o  pengolahan kulit

o  bumbu masak

-          Natrium Hidroksida (NaOH)

o  Industri sabun, detergen, pulp, kertas

o  pengolahan bauksit (Al₂O₃, nH₂O)

o  membuat natrium hipoklorit (NaClO)

-          Natrium Karbonat (Na₂CO₃) à Dibuat melalui proses Solvay

o  Pembuatan kaca bejana

o  Industri pulp, kertas, detergen, dan bahan pelunak air

-          Natrium Bikarbonat (NaHCO₃) à biasa disebut juga soda kue karena bila dipanaskan akan terurai dan membebaskan CO₂.

2.       Magnesium

a.        Pembuatan Magnesium : Terbuat dari lelehan garam klorida.

b.       Penggunaan Magnesium :

-          Membuat logam campur (Magnalium) à membuat komponen pesawat terbang, rudal, dll.

-          Membuat kembang api

3.       Aluminium

a.        Pembuatan Aluminium : terbuat dari bauksit (Al₂O₃, nH₂O). Terdapat proses Hall-Heroult (ditemukan oleh Charless M. Hall dan Paul Heroult). Dalam proses ini, aluminium oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na₃AlF₆)

Al₂O_3(l) à 2Al³⁺_(l) + 3O^2-_(l)

Katode : Al³⁺_(l) + 3e à Al_(l)

Anode : 2O^2-_(l) à O_2(g) + 4e

               C_(s) + 2O^2-_(l) à CO_2(g) + 4e

b.       Penggunaan Aluminium :

-          Aluminium

o  Sektor industri otomotif

o  Sektor pembangunan perumahan

o  Sektor industri makanan

o  Untuk membuat termit

-          Aluminium Sulfat (Al₂(SO₄)₃)

o  Pengelolahan air minum

4.       Besi

a.        Pembuatan besi :

-          Diolah dari bijinya dalam suatu tungku disebut tanur tiup.

-          Bahan yang digunakan biji besi, kokas (C), dan batu kapur (CaCO₃).

-          Biji besi, kokas, dan batu kapur diumpankan dari puncak tanur sementara di bagian bawah ditiupkan udara panas. Ini akan menghasilkan gas CO₂.

C_(s) + O_2(g)à CO_2(g) + kalor

Gas CO₂ yang baru terbentuk itu akan bereaksi lagi dan membentuk CO.

CO_2(g) + C_(s)à 2CO_(g)

Gas CO iniyang akan mereduksi biji besi secara bertahap.

Tahap 1 : 3Fe₂O₃ + CO à 2Fe₃O₄ + CO₂ (Hematit)

Tahap 2 : Fe₃O₄ + CO à 3FeO + CO₂ (Magnetik)

Tahap 3 : FeO + CO à Fe + CO₂

b.       Penggunaan Besi

-          Untuk membuat baja

c.        Pembuatan Baja

-          Teknologi pembuatan baja  ditemukan oleh Henry Bessemer dan dikembangkan dengan tungku terbuka oleh William Siemens. Tungku oksigen adalah silinder baja dengan pelapis yang bersifat basa.

5.       Tembaga

a.        Pembuatan Tembaga

-          Pembuatan tembaga melalui beberapa proses, yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan dan elektrolisis.

b.       Penggunaan Tembaga

-          Berwarna kuning merah.

-          Untuk kabel listrik

-          Untuk paduan logam seperti perunggu ( Cu + Sn) dan kuningan (Cu + Zn)

6.        Timah, Kromium, dan Emas

-          Timah adalah logam yang relatif lunak dan berwarna putih perak. Digunakan untuk membuat kaleng kemasan dan untuk membuat logam campur misalnya perunggu dan solder.

-          Kromium adalah logam yang keras, mengkilap, dan tahan karat. Digunakan dalam industri logam, pernik kendaraan bermotor.

-          Emas tergolong logam bulia yang berwarna kuning mengkilap dan tahan karat. Digunakan sebagai perhiasan.

Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur  Non-Logam dan Senyawanya

1.       Karbon dan Senyawa Karbon

-        Beberapa bentuk karbon yaitu arang, grafit, dan intan.

-        Senyawa karbon merupakan pembangun sel hidup.

a.     Intan

-          Merupakan zat padat yang paling keras

Sebagian besar intan digunakan untuk perhiasan. Digunakan juga sebagai alat pemotong, gerinda, dan mata bor.

b.     Grafit

-          Digunakan untuk menghantarkan listrik, sebagai anode dalam batu baterai, bahan pelumas, sebagai komponen dalam pembuatan komposit.

c.     Karbon Monoksida (CO)

-          Tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa.

-          Berasal dari pembakaran tidak sempurna dalammesin kendaraan dan industri.

-          Digunakan sebagai reduktor, bahan baku pembuatan metanol, komponen dari berbagai jenis bahan bakar gas.

d.     Karbon Dioksida (CO₂)

-          Tidak beracun, tidak berbau dan tidak berwarna.

-          Dihasilkan pada pernapasan makhluk hidup.

-          Digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran, untuk membuat minuman ringan.

2.       Silikon (SiO2)

-        Reaksi Kimia : SiCl_4(g) +2H_2(g) àSi_(s) + 4HCl_(g)

-        Silikon dibuat dari silika dengan kokas sebagai reduktor. Campuran ini dipanaskan dalam suatu tanur listrik pada suhu sekitar 3.000 C.

-        Cara Pembuatan :

1.     Silikon biasa direaksikan dengan klorin sehingga terbrntuk silicon tetraklorida (SiCl₄) – Merupakan zat cair yang mudah menguap (titik didih=58 C.)

2.     SiCl4 kemudian dimurnikan dengan distilasi bertingkat.

3.     SiCl4 direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl4 dengan gas H2 melalui suatu tabung yang dipanaskan.

4.     Diperolehlah silicon ultra murni yang pengotornya hanya sekitar 10-8 %.

SiCl_4(g) + 2H_2(g)à Si_(s) + 4HCl_(g) – Silikon ultra murni

-        Guna Silikon ultra murni : Silikon digunakan untuk membuat transistor, chips pada Komputer, dan sel surya.

-        Guna Senyawa Silikon : Peralatan industri yang berkontak dengan asam, gelas, keramik, porselin, semen, mengawetkan telur, perekat, sebagai bahan pengisi dalam detergen, ampelas (abrasive), sebagai pengering dalam berbagai macam produk, dll.

3.       Nitrogen dan Senyawa Nitrogen

Nitrogen

-             Gas Nitrogen tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa.

-             Nitrogen termasuk golongan yang sukar bereaksi dan hanya bereaksi pada suhu tinggi dengan bantuan katalis.

-             Dalam industri, nitrogen diperoleh dari udara. Prosesnya ada dua tahap :

-   Pencairan udara.

-   Distilasi bertingkat udara cair.

a.          Cara Pembuatan

Setelah melalui proses penyaringan, udara dikompresi yang menyebabkan suhu udara meningkat.Dilanjutkan ke proses pendinginan – air dan karbon dioksida sudah membeku dan dapat dipisahkan.Pengekspansian udara (dialirkan ke pipa yang lebih besar sehingga suhunya turun dan sebagian mencair).Udara yang belum mencair disirkulasikan, dialirkan lagi ke dalam kompresor.Karena H₂O dan CO₂ sudah membeku pada tahap awal, di udara tersisa nitrogen, oksigen, dan argon.Pemisahan lebih lanjut dengan distilasi bertingkat, yaitu dengan menurunkan tekanan.Nitrogen akan lebih dahulu menguap dibandingkan argon.

b.          Penggunaan Nitrogen

Untuk membuat ammonia (NH₃), digunakan dalam industry elektronika, digunakan dalam memperpanjang masa penggunaan makanan kemasan, dan pendingin untuk menciptakan suhu sangat rendah.

Amonia

-        Berbau khas dan sangat menyengat.

-        Rumus Kimia : N_2(g) + 3H_2(g)à2NH_3(g)

-        Bahan : Gas Nitrogen dan Gas Oksigen.

a.        Cara Pembuatan :

1.       Melalui proses haber-Bosch.

2.       Dilangsungkan pada suhu sekitar 550C dan tekanan tinggi (sekitar 300 atm).

3.       Dengan pemberian katalis yaitu campuran besi dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

b.       Penggunaan Amonia

Pembuatan pupuk misalnya pupuk urea {CO(NH₂)₂} dan ZA {(NH4)2SO₄}}, membuat senyawa nitrogen.

Asam Nitrat

-        Asam Nitrat tergolong asam keras, karena dapat melarutan hampir semua logam, kecuali emas dan platina.

-        Emas dan platina hanya dapat larut dalam akua regia, campuran HCl dan HNO3 pekat dengan perbandingan volume 3 : 1.

-        Penggunaan Asam Nitrat : Membuat ammonium nitrat NH₄NO₃ untuk pupuk, bahan peledak, plastik, obat.

4.    Fosforus dan Senyawa Fosforus

-        Memiliki 2 bentuk alotropi : Fosforus Putih dan Fosforus Merah.

-        Fosforus Putih lebih reaktif dan bersifat racun, juga dapat terbakar dengan sendirinya di udara, penyimpanannya dalam air. Fosforus putih terdiri dari molekul-molekul P₄ yang berbentuk tetrahedron.

-        Fosforus merah merupakan polimer rantai P₄.

a.     Penggunaan Fosforus

Untuk membuat Asam Fosfat, untuk pupuk dan detergen. Fosforus merah misalnya digunakan pada pembuatan korek api.

b.    Cara Pembuatan :

1.       Batuan fosfat yang memiliki senyawa penting fluorapatit (Ca₃(PO₄)2.CaF₂) diambil.

2.       Senyawa Ca₃(PO₄)₂ dipisahkan dari batuan fosfat dan dipanaskan dengan pasir (SiO₂) dan kokas (C).

3.       Uap Fosforus yang terbentuk ditampung dalam air.

4.       Rumus Kimia : 2Ca₃(PO₄P₂)_(s) + SiO_2(s) + 10C_(s)à 6CaSiO_3(s) + 10CO_(g) + P_4(g)

Asam Fosfat

-          Asam Fosfat murni berupa cairan kental tak berwarna dan mudah larut dalam air.

-          Bahan : Batuan fosfat dan asam sulfat.

-          Reaksi Kimia : Ca₃(PO₄)₂ + 3H2SO₄ + 6H₂Oà 2H₃PO₄ + 3CaSO₄.2H₂O

-          Penggunaan Asam Fosfat : untuk membuat pupuk superfosfat, detergen, bahan pembersih lantai, insektisida, dan makanan hewan.

Pupuk Superfosfat

-        Digunakan pada tumbuhan dalam jumlah yang cukup banyak.

-        Penggunaannya untuk pupuk.

-        Bahan : Batuan fosfat yang direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, di mana batuan fosfat diubahn menjadi kalsium dihidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer {Ca(H₂PO₄)₂} yang larut dalam air.

-        Pupuk Superfosfat mudah larut dalam air.

-        Rumus Kimia : Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄à2CaSO₄ + Ca(H₂PO₄)₂

                       Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ à3Ca(H₂PO₄)₂

Natrium Tri Poli Fosfat (STTP) Na₅P₃O₁₀

-        Penggunaannya sebagai bahan penunjang detergen, yaitu mengikat ion-ion kalsium/magnesium dari air sadah agar tidak mengendapkan detergen.

-        Efek buruk : Pencemaran air karena akan menyuburkan pertumbuhan ganggang dan eceng gondok. Bila massa tumbuhan ini mati, reaksi pembusukkannya akan menghabiskan oksigen terlarut sehingga dapat mematikan kehidupan hewan air.

5.     Oksigen

-          Rumus Kimia : C₆H₁₂O_6(aq) + 6O_2(g)àCO_2(g) + H₂O_(l) + energi

-          Penggunaan Oksigen secara umum : proses pembakaran,misalnya pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan, pembakaran gas elpiji pada kompor, atau pembakaran sampah, unsur yang diperlukan tubuh manusia untuk respirasi agar dapat menghasilkan energi.

-          Penggunaan Oksigen : pernapasan para penyelam, angkasawan, atau penderita penyakit tertentu,.

-          Cara Pembuatan :

1.     Penguraian kalium klorat (KClO₃). Jika KClO₃ dipanaskan dengan PbO₂ sebagai katalis, akan terurai membentuk KCl dan Oksigen.

2.     Penguraian Hidrogen peroksida (H₂O₂). Penguraian ini menghasilkan air dan oksigen.

3.    Elektrolisis air. Dengan bantuan elektrolit, menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode.

6.    Belerang dan Senyawa Belerang

Belerang

-        Rumus Kimia : 8SO_2(g) + 16H₂S_(g)à 16H₂O_(l) + 3S_8(s)

-        Memiliki 2 alotropi : Belerang rombik dan Belerang monoklinik.

-        Belerang rombik berwarna kuning.

-        Bahan : Belerang yang ditemukan di daerah vulkanik.

-        Penggunaan belerang : pembuatan asam sulfat, dalam jumlah sedikit digunakan pada vulkanisasi karet untuk industry ban kendaraan.

-        Cara Pembuatan :

1.     Dengan cara Frasch, deposit belerang dicairkan dengan mengalirkan air super panas (campuran air dan uap air dengan tekanan sekitar 16 atm dan suhu sekitar 160 C). Melalui pipa bagian luar dari suatu susunan tiga pipa konsentris.

2.     Belerang cair kemudian dipaksa keluar dengan memompakan udara panas (dengan tekanan sekitar 20-25 atm).

3.     Belerang dibiarkan membeku.

4.     Karena belerang tidak larut dalam air, maka belerang yang diperoleh dengan cara ini dapat mencapai kemurnian sampai 99,6 %.

Asam Sulfat

-        Berupa cairan kental, sangat korosif, dan merupakan asam kuat, bersifat higroskopis dan merupakan zat dehidrator (dapat menarik air dari senyawa yang mengandung hidrogen dan oksigen dengan merusak zat itu).

-       Penggunaan Asam sulfat :Industri pupuk, industri cat/zat warna dan detergen,  industri logam, bahan peledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan pengisi aki.

-       Pembuatan Asam Sulfat : melalui proses kontak dan proses bilik timbal.

7.    Halogen dan Senyawa Halogen

Fluorin

-        Penggunaan Fluorin : untuk membuat senyawa klorofluorokarbon (CFC) yang dikenal dengan nama Freon, untuk memisahkan isotop U-235 dari U-238 melalui proses difusi gas.

-        Garam fluorida digunakan untuk pasta gigi, air minum agar mencegah kerusakan gigi.

-        Email gigi terdiri dari senyawa hidroksiapatit Ca₅(PO₄)3OH yang sedikit larut dalam suasana asam karena reaksi : Ca₅(PO₄)3OH_(s) + 4H⁺_(aq)à5Ca₂⁺_(aq) + 3HPO₄^2-_(aq) + H₂O_(l)

-        Hidrogen fluoride (HF) digunakan untuk membuat tulisan/lukisan di atas kaca, karena HF dapat melarutkan kaca.

Klorin

-        Klorin merupakan halogen yang paling banyak diproduksi.

-        Bahan : Elektrolisis larutan NaCl.

-        Penggunaan Klorin : Bahan baku industry plastic dan karet sintetis, pembuatan tetraklorometana (CCl₄), pembuatan etil klorida (C₂H₅Cl) yang digunakan untuk membuat TEL sebagai bahan aditif pada bensin, bahan desinfektans dalam air minum dan kolam renang, pemutih kertas dan tekstil.

-        Sebagai pemutih, klorin direaksikan dengan natrium hidroksida sehingga terbentuk natrium hipoklorit menurut reaksi disproporsionasi :                                                                                 Cl_2(g) + 2NaOH_(aq)àNaCl_(aq) + NaClO_(aq) +H₂O

Bromin

-        Penggunaan Bromin : untuk membuat etilenbromida C₂H₄Br₂ suatu aditif yang dicampurkan ke dalam bensin bertimbal untuk mengikat timbal sehingga tidak melekat  pada silinder atau piston.

-        Bromin juga digunakan untuk membuat AgBr, bahan yang sensitive terhadap cahaya film fotografi.

-        Reaksi Kimia : 2AgBr_(s)à2Ag_(s) + Br_2(l)

Iodin 

-        Penggunaan Iodin : dalam obat-obatan. Iodoform (CHI₃) digunakan sebagai antiseptic; larutan iodine dalam alcohol yang disebut tinktur iodine, juga digunakan sebagai antiseptic pada luka.

-        Iodin juga digunakan untuk membuat perak iodide (AgI).

-        Natrium Iodidat (NaIO₃) atau natrium iodide (NaI) dicampurkan ke dalam garam dapur, karena iodin sangat penting untuk kesehatan. Kekurangan iodin dapat menyebabkan penyakit gondok dan retardasi mental.

Pembuatan Halogen di Laboratorium

1.     Pembuatan Klorin

-        Hasil reaksi kapur-klor dengan asam sulfat.

-        CaOCl_2(s) + H₂SO_4(aq)àCaSO_4(aq) + Cl_2(g) + H₂O_(l)

-        Oksidasi Cl^- (misalnya dari NaCl) dengan suatu oksidator kuat, misalnya campuran MnO₂ dengan asam sulfat pekat.

-        MnO_2(s) + H₂SO_4(aq) + NaCl_(aq) àMnSO_4(aq) + NaSO_4(aq) +H₂O_(l) + Cl_2(g)

2.     Pembuatan Bromin

Bromin dapat dibuat dari reaksi suatu bromidedengan klorin.

Contoh :

Larutan NaBr dengan gas klorin.

2NaBr_(aq) + Cl_2(g)à2NaCl_(aq) + Br_2(l)

3.     Pembuatan Iodin

Iodin dapat dibuat dari suatu iodide dengan gas klorin.

Contoh :

Larutan KI dengan campuran MnO₂ dan asam sulfat pekat.

2KI_(aq) + MnO_2(s) +H₂SO_{4(aq )}àK₂SO4(s) + MnSO_4(s) + H₂O_(l) + I_2(s)