Makalah Kimia Unsur

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Beberapa unsur ditemukan di alam dalam keadaan bebas dan jumlahnya melimpah seperti oksigen dan nitrogen.  Ada juga unsur yang ditemukan di alam dalam keadaan bebas, tetapi jumlahnya relatif kecil seperti emas dan perak (logam mulia) dan gas mulia. Sebagian besarnya, unsur-unsur ditemukan di alam dalam bentuk senyawa baik berupa batuan, garam, maupun terlarut dalam air laut.

Di alam semesta, unsur yang paling banyak adalah gas hidrogen, berikutnya gas helium, dan sisanya unsur-unsur lainnya. Di kerak (kulit) bumi, oksigen adalah unsur yang paling banyak. Di urutan berikutnya berturut-turut adalah silikon, aluminium, besi, kalsium, dan sisanya unsur-unsur lainnya. Di atmosfer, kelimpahan unsur di urutan pertama, kedua, ketiga, dan keempat berturut-turut adalah nitrogen, oksigen, argon, dan sisanya unsur-unsur lainnya. Sementara itu di dalam tubuh manusia, berturut-turut  mulai dari unsur yang paling banyak adalah oksigen, karbon, hidogen, dan sisanya unsur-unsur lainnya.

Berdasarkan sifat kelogaman, dari 90 unsur yang terdapat di alam, sebanyak 64 unsur dikategorikan sebagai logam, 9 unsur termasuk metaloid, dan sisanya 17 unsur termasuk non logam. Berdasarkan kemiripan sifatnya (kemiripan sifat ditentukan dari kesamaan jumlah elektron valensinya), unsur-unsur yang ada digolongkan ke dalam dua macam golongan, yaitu golongan A (golongan IA sampai VIIIA) dan golongan B (golongan IB sampai VIIIB). Berada dalam satu golongan artinya sifatnya mirip karena memiliki jumlah elektron valensi yang sama. Golongan dalam tabel periodik berada dalam lajur vertikal. Sedangkan lajur-lajur horizontal menunjukan periode-periode unsur. Terdapat tujuh periode unsur, yaitu peride 1 sampai periode 7. Sulit dibayangkan jika kita hidup tanpa adanya unsur kimia karena semua benda yang ada di alam ini mengandung unsur kimia, baik dalam bentuk logam atau unsur bebasnya, senyawanya, atau paduan logamnya. Tak bisa dipungkiri, selain memberikan manfaat, beberapa unsur kimia memberikan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan. Kegunaan dan dampak dari unsur-unsur kimia beserta cara mencegah dan menanganinya tidak terlepas dari sifat yang dimiliki unsur-unsur tersebut. Melalui makalah ini kami harapkan pembaca dapat memahami dan mengetahui kimia unsur lebih spesifik lagi.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan pada latarbelakang, maka dalam ada beberapa masalah yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu:

1.        Bagaimanakh sifat-sifat unsur dalam pembagian tertentu?

2.        Bagaimanakah persamaan dan perbedaan antar unsur dalam 1 golongan atau dalam 1 periode berdassarkan pengelompokannya?

3.        Bagaimanakah pembuatan masing-masing unsur?

C.    Ruang Lingkup

1.      Sifat-sifat unsur dalam penggolongan tertentu

2.      Persamaan dan perbedaan masing-masing unsur

3.      Pembuatan masing-masing unsur

BAB II

PEMBAHASAN

A.    GAS MULIA

Gas mulia adalah sebutan untuk unsur-unsur golongan VIIIA. Unsur-unsur gas mulia adalah helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn). Gas mulia diperoleh dari udara bebas, kecuali radon diperoleh dari rongga batuan uranium. Helium selain diperoleh dari udara bebas juga dapat diperoleh dari pemisahan gas alam.

Gas mulia merupakan golongan unsur yang paling stabil. Hal ini ditunjukan oleh keberadaannya di alam adalah dalam bentuk unsur bebasnya. Kestabilannya disebabkan oleh energi ionisasinya yang sangat tinggi dan elektron valensinya yang duplet untuk helium dan oktet untuk unsur gas mulia lainnya. Dalam tabel periodik, gas mulia berada di kolom paling kanan. Ini artinya energi ionisasi gas mulia paling tinggi dibandingkan energi ionisasi golongan unsur lainnya. Sementara itu, di alam unsur-unsur selain gas mulia umumnya berada dalam bentuk senyawa. Keadaan seperti ini menunjukan ketidakstabilannya yang disebabkan oleh energi ionisasinya yang relatif rendah dan elektron valensinya yang tidak duplet (untuk hidrogen) atau tidak oktet (untuk unsur-unsur selain hidrogen). Tidak ada senyawa alaminya dari unsur gas mulia, tetapi senyawa buatannya telah berhasil dibuat. XePtF₆ menjadi senyawa pertama dari unsur gas mulia yang telah berhasil dibuat oleh N. Bartlett. Berikutnya senyawa gas mulia yang telah berhasil dibuat adalah senyawa dari unsur kripton (KrF₄ dan KrF₂) dan unsur radon (RnF₂). Energi ionisasi He, Ne, dan Ar lebih tinggi dibandingkan energi ionisasi Kr, Xe, dan Rn, sehingga He, Ne, dan Ar relatif lebih stabil dibandingkan Kr, Xe, dan Rn. Oleh karena itu, senyawa dari He, Ne, dan Ar sampai saat ini belum dapat dibuat, sedangkan senyawa dari Kr, Xe, dan Rn telah berhasil dibuat seperti tersebut di atas. Gas mulia larut dalam air membentuk klatrat. Klatrat adalah keadaan terjebaknya atom-atom gas mulia dalam struktur heksagonal molekul-molekul air. Makin ke bawah dalam golongannya, unsur gas mulia makin larut dalam air. Hal ini disebabkan makin ke bawah, ukuran atom gas mulia makin besar sehingga makin mudah membentuk klatrat (makin mudah larut dalam air).

Cara mendapatkan gas mulia dari udara bebas adalah dengan mendestilasi udara tersebut. Destilasi adalah cara pemisahan campuran menjadi zat-zat tunggal dengan dasar perbedaan titik didih di antara zat-zat yang ada dalam campuran tersebut tidak berbeda jauh. Khusus untuk Rn hanya diperoleh melalui isolasi gas Rn dari rongga batuan uranium.

Masing-masing gas mulia mempunyai kegunaannya. He berguna sebagai pengisi balon udara, pencampur oksigen pada tabung penyelam, dan sebagai pendingin untuk suhu mendekati 0 K. Ne, Ar, dan Kr, ketiganya berguna untuk pengisi bola lampu, lampu TL, lampu reklame (Ne berwarna merah, Ar berwarna merah muda, Kr berwarna putih, dan Xe berwarna biru) dan pendingin pada reaktor nuklir. Xe untuk obat bius pada pembedahan. Senyawa Xe dengan oksigen, seperti XeO₃, XeO₄ merupakan oksidator yang sangat kuat. Rn bersifat radioaktif dan berguna untuk terapi kanker.

B.     HALOGEN

Semua unsur halogen ditemukan di alam dalam bentuk senyawanya. Hal ini disebabkan karena unsur-unsur halogen bersifat sangat reaktif akibat dari keelektronegatifannya yang besar, bahkan paling besar di antara semua golongan unsur yang ada. Garam dari air laut adalah sumber utama unsur-unsur halogen.

Unsur halogen bereaksi autoredoks dengan air. Kecuali flourin (F₂) bereaksi dengan air membentuk asam halida dan gas oksigen. Semua unsur halogen bereaksi dengan logam membentuk garam halida. Hidrokrabon tak jenuh (mempunyai ikatan rangkap) akan mengalami reaksi adisi bila direaksikan dengan unsur-unsur halogen. Unsur-unsur halogen bila bereaksi dengan sesamanya akan membentuk senyawa interhalogen.

Ada beberapa teknik untuk mendapatkan unsur-unsur halogen. Khusus untuk flourin diperoleh dari elektrolisis KHF₂. Cl₂, Br₂, dan I₂ dapat diperoleh dari reaksi pendesakan, reaksi oksidasi garam halidanya dengan KMnO₄/MnO₂, dan atau elektrolisis larutan/lelehan garamnya. Untuk Cl₂ dapat juga diperoleh dari Downs, Gibbs, Deacon, dan Dows.

Asam dari unsur halogen ada dua macam, yaitu asam halida (HX) dan asam oksihalogen (HXO). Urutan tingkat keasaman dari asam halida adalah HI>HBr>HCl>HI. 
Tingkat keasaman asam halida dipengaruhi oleh jari-jari unsur halogennya. 
Makin besar jari-jari atomnya, maka gaya tarik inti terhadap pasangan elektron 
ikatan makin lemah, sehingga atom H mudah lepas dari molekul asam halidanya. 
Atom H mudah dilepas itu menunjukan larutan senyawa halida makin asam karena 
dalam larutan makin banyak mengandung ion-ion H⁺. Adapun urutan tingkat keasaman asam oksihalogen adalah HClO>HBrO>HIO. Yang mempengaruhi tingkat keasamannya adalah keelektronegatifannya. Yang sifatnya lebih elektronegatif akan memiliki sifat lebih asam. Kalau asam oksihalogen dibentuk dari unsur halogen yang sama, maka yang mempengaruhi tingkat keasamannya adalah jumlah atom O yang diikat. Makin banyak jumlah atom O yang diikat, maka sifatnya akan semakin asam. Jadi urutan tingkat keasamannya (misalnya senyawa oksihalogen dari atom Cl) adalah:

HClO₄>HClO₃>HClO₂>HClO

Kegunaan unsur/senyawa halogen:

Pendingin: freon (CFC)/gas AC

Fotografi: AgI, AgBr

Pupuk batang & akar:KCl

Pengawet kayu: NaF

Ukiran gelas: HF

Anti septik: I₂/betadine

Desinfektan: Ca(OCl)₂/kaporit 

C.    ALKALI (IA) dan ALKALI TANAH (IIA) 

Alkali dan alkali tanah bersumber dari air laut, batuan, dan peluruhan unsur radioaktif. Litium diperoleh dari batuan spodumen (LiAl(SiO₃)₂, natrium dari air laut berupa garam dapur (NaCl) dan dari sendawa chili (NaNO₃), Kalium dari batuan karnalit (KCl.MgCl₂), sesium dari pollusit (CsAl(SiO₃)₂) dan fransium dari luruhan Ac-277 dengan emisi sinar alfa. Berilium diperoleh dari beril (Be₃Al₂Si₈O₁₈), magensium dari magnesit (MgCO₃) dan dolomit/cangkang telur (MgCO₃.CaCO₃), kalsium dari batu kapur (CaCO₃) dan gips (CaSO₄2H₂O), stronsium dari stronsianit (SrCO₃), barium dari barit (BaSO₄) dan witerit (BaCO₃), dan radium dari luruhan Th-230 dengan memancar sinar alfa. 

Di alam, unsur-unsur alkali dan alkali tanah berada dalam bentuk senyawanya. Hal ini di sebabkan karena alkali dan alkali tanah besifat sangat reaktif, mudah teroksidasi sehingga keadaannya akan selalu bersenyawa dengan atom-atom unsur lain. Kereaktifan dan kemudahan teroksidasi unsur-unsur alkali dan alkali tanah disebabkan oleh energi ionisasi dan potensial reduksi standarnya (E⁰) yang kecil. Baik alkali maupun alkali tanah bereaksi dengan air dingin, kecuali Be tidak bereaksi dengan air dan Mg bereaksi dengan air panas. Hasil reaksi antara air dengan alkali/alkali tanah adalah senyawa basa dan gas hidrogren.

Reaksi alkali dan alkali tanah dengan O₂ akan membentuk tiga jenis senyawa, yaitu senyawa oksida (biloks O=-2), peroksida (biloks O=-1), dan superoksida (biloks O=-1/2).

Reaksi dengan H₂ membentuk senyawa hidrida. Reaksi dengan unsur halogen membentuk garam halida. Reaksi dengan asam membentuk garam halida dan gas hidrogen. Semua alkali tanah bereaksi dengan gas nitrogen membentuk garam nitrida. Dari unsur alkali, hanya Li yang dapat  bereaksi dengan N₂ membentuk garam nitrida/LiN₃.

Uji nyala alkali dan alkli tanah memberikan warna yang khas untuk setiap unsurnya. Dalam uji nyalanya unsur-unsur alkali: Li berwarna merah, Na berwarna kuning, K berwarna bungur, Rb berwarna kuning biru, Cs berwarna biru dan unsur-unsur alkali tanah: Ca berwarna orange, Sr berwarna merah, dan Ba berwarna hijau.

Dalam uji kelarutan garamnya dalam air, semua garam IA larut dalam air kecuali LiF dan Li₂CO₃. Untuk mendapatkan unsur-unsur alkali dan alkali tanah hanya bisa dilakukan dengan elektrolisis lelehan garamnya saja. Elektrolisis lelehan garam NaCl dan LiCl untuk mendapatkan Li dan Na disebut proses Downs dan elektrolisis lelehan garam MgCl₂ untuk mendapatkan Mg disebut proses Dow. Berikut adalah kegunaan garam dan logam alkali dan alkali tanah, NaCl: bumbu masakan/pengawet. NaOH: bahan baku pembuatan sabun/detergen. Senyawa alkali tanah: campuran kembang api. Magnalium (Mg, Al, dan Ca) dan Duralumin ( Mg,Al,  Cu, dan Mn): konstruksi pesawat terbang/mobil. CaSO₄2H₂O (Gips): pembalut tulang patah dan kapur tulis. MgSO₄7H₂O (garam inggris): obat cuci perut.

 

D.    PERIODE III

Unsur-unsur yang ada dalam periode iii adalah natrium (Na), magnesium (Mg), Aluminium (Al), silikon (Si), Fosfor (P), sulfur (S), klor (Cl), argon (Ar). Na diperoleh dari air laut berupa garam dapur (NaCl), magnesium diperoleh dari magnesit (MgCO₃) dan cangkang telur/dolomit (MgCO₃.CaCO₃), aluminium diperoleh dari bauksit (Al₂O₃.2H₂O), silikion diperoleh dari pasir kuarsa/silika (SiO₂), fosfor diperoleh dari apatit/batu karang (Ca₃(PO₄)₂), sulfur diperoleh langsung dalam bentuk unsurnya dari tanah belerang, klor dari air laut berupa garam dapur, dan argon diperoleh dalam bentuk unsur bebasnya dari udara bebas.

Na bereaksi dengan air dingin dan Mg bereaksi dengan air panas. Al bereaksi dengan air hanya dengan uapnya. Hasil reaksi dengan air dari ketiga unsur tersebut membentuk senyawa basa dan gas hidrogen. Si dan P tidak beraksi dengan air. S bereaksi dengan air dalam suhu yang tinggi membentuk H₂S dan O₂. Cl bereaksi autoredoks dengan H₂O membentuk HCl dan HClO. Ar sama sekali tidak bereaksi dengan air. Si mempunyai tingkat titik leleh tertinggi di antara unsur-unsur dalam periode ketiga. Urutan tingkat titik leleh berikutnya setelah Si dari unsur-unsur periode ketiga adalah Al>Mg>Na>S>P>Cl>Ar. Dalam satu periode jari-jari atom semakin ke kiri makin besar. Na mempunyai jari-jari atom paling besar dan Ar mempunyai jari-jari atom paling kecil di antara jari-jari atom unsur lainnya dalam periode ketiga. Untuk sifat periodik lainnya, yaitu kelektronegatifan, energi ionisasi, dan afinitas elektron, makin ke kanan dalam satu periode harganya makin besar. Kecuali keelektronegatifan VIIIA, harganya adalah nol. Kecuali energi ionisasi IIA lebih besar dari IIIA dan energi ionisasi VA lebih besar dari VIA. Kecuali afinitas elektron IIA lebih kecil dari IA, afinitas elektron VA lebih kecil dari IVA, dan afinitas elektron VIIA lebih kecil dari VIIA. Dalam periode ketiga, unsur yang mempunyai bentuk alotropi adalah sulfur dan fosfor. Alotropi adalah sifat zat yang beda, tetapi masih tersusun dari unsur yang sama. Sulfur mempunyai dua alotropi yaitu rombik (suhu di bawah 96⁰C) dan monoklin (suhu di atas 96⁰C). Sama halnya dengan sulfur, fosfor juga mempunyai dua alotropi, yaitu fosfor berwarna putih dan fosfor berwarna merah. Fosfor putih beracun dan dapat berfosforesensi, sedangkan fosfor merah tidak beracun dan tidak berfosforesensi. Sifat basa untuk unsur-unsur periode ketiga, makin ke kiri makin kuat, sedangkan sifat asam makin ke kanan makin kuat. Khusus untuk Al bersifat amfoter yaitu dapat bereaksi dengan basa maupun asam. Sifat amfoter dari Al dijadikan dasar untuk mendapatkan Al₂O₃ murni dari bauksit (Al₂O₃2H₂O). Yang selanjutnya leburan Al₂O₃ murni dielektrolisis untuk mendapatkan logam Al.

Untuk mendapatkan unsur Na dan Mg dapat dilakukan dengan mengelektrolisis lelehan garamnya. Elektrolisis lelehan garam NaCl untuk mendapatkan Na disebut proses Downs dan elektrolisis lelehan garam MgCl₂ untuk mendapatkan Mg disebut proses Dow. Sedangkan Al diperoleh dari bauksit (Al₂O₃.2H₂O) dengan mengelektrolisis leburan Al₂O₃. Proses elektrolisis leburan Al₂O₃ untuk mendapatkan Al disebut proses hall. Si diperoleh dari reduksi pasir kwarsa/SiO₂ dengan karbon/C. P diperoleh dari proses wohler yaitu pemanasan batu karang dengan pasir, yang dilanjutkan dengan reaksi reduksi menggunakan karbon. Adapun untuk mendapatkan S dilakukan proses frasch yaitu belerang dalam tanah ditekan dengan udara dan uap air bersuhu dan tekanan tinggi. Cl diperoleh dari eletrolisis baik larutan maupun lelehan garamnya. Sementara itu, unsur terakhir dari periode ketiga dari kiri ke kanan yaitu argon diperoleh dari destilasi udara bebas dan dari reaksi udara bebas dengan karbid (CaC₂).

Adapun kegunaan unsur-unsur periode ketiga adalah Na untuk industri sabun, penyedap, dan pemanis. Ar untuk pengisi bola lampu dan lampu reklame. Mg dengan Al dan Ca (magnalium) untuk rangka pesawat terbang. Cl sebagai bahan untuk plastik dan freon. Si untuk transistor, chips komputer, gelas, keramik, pengering (silika gel). S untuk membuat asam sulfat H₂SO₄ sebagai bahan untuk pupuk, kertas, baterai, tekstil, farmasi dan lain-lain, dan P untuk membuat H₃PO₄ sebagai bahan pupuk fosfat.

E.     UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE IV

Unsur-unsur transisi periode IV adalah skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobal (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn). Sc diperoleh dari Sc₂O₃XH₂O, Ti diperoleh dari rutil/ TiO₂, V diperoleh dari vanadit/ Pb(VO₂)₂, Cr dari PbCrO₄, Mn dari batu kawi (pirolusit)/MnO₂, Fe dari hematit/Fe₂O₃ dan magnetit/Fe₃O₄, Co dari CoS, Ni dari NiS, Cu dari CuFS₂ (kalkopirit) dan seng dari ZnS (seng blende).

Ciri-ciri dari unsur-unsur transisi periode IV adalah elektron valensi tengah mengisi d, semuanya logam, biloks bervariasi (kecuali Sc³⁺ dan Zn²⁺), senyawanya berwarna (kecuali Sc³⁺, Zn²⁺, dan Ti⁴⁺), bersifat paramagnetik/menarik medan magnet (dikarenakan mempunyai elektron tidak berpasangan pada orbital sub kulitnya), membentuk kompleks koordinasi, dan dapat digunakan sebagai katalis. Misalnya Ni untuk katalis hidrogenasi, Fe untuk katalis proses Haber-Bosch, dan V₂O₅ untuk katalis proses kontak dalam pembuatan H₂SO₄. 

Teknik untuk mengolah bijih menjadi logamnya disebut teknik metalurgi. Langkah - langkah dalam teknik metalurgi adalah:

1.    Flotasi, yaitu membersihkan bijih logam dari pengotornya dengan teknik pengapungan oleh buih detergen.

2.    Pemanggangan, yaitu cara untuk mengolah bijih logam menjadi senyawa oksidanya dengan mengalirkan gas O₂ dalam suhu tinggi ke dalam bijih logam yang sudah dibersihkan.

3.    Reduksi, yaitu proses mengolah senyawa oksida logam menjadi logamnya dengan reaksi reduksi menggunakan karbon.

4.    Elektrolisis, yaitu proses memurnikan logam kotor yang diperoleh dari proses reduksi menjadi logam murninya.

BAB III

PENUTUP

      A.    Kesimpulan

Sifat-sifat unsur kimia dapat kita ketahui dari sifat fisis dan kimianya. Sama seperti pada unsur-unsur dari gas mulia dan halogen. Dari sifat fisis kita dapat mengetahui penampilan dari suatu unsur namun tanpa melibatkan pengubahan zat itu menjadi zat lain, serta dari sifat kimianya kita dapat mengetahui reaksi-reaksi yang dapat dialami oleh zat itu, seperti kereaktifan, daya oksidasi, daya reduksi, sifat asam, dan sifat basa.

      B.     Saran

Agar lebih memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang unsur-unsur kimia, perbanyaklah membaca referensi baik melalui artikel-artikel, jurnal maupun buku-buku yang berkaitan tentangnya.

DAFTAR PUSTAKA

Pangajuanto, Teguh. 2009. KIMIA 3. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.

Anonim. 2013. Makalah Kimia Unsur. http://andinelangsa.blogspot.com. Diakses pada tanggal 29 Mei 2013. Makassar.