Senin, 21 Januari 2013

Unsur-unsur Golongan 13 & 14

Ahli kimia Jerman, Friedrich Wohler yang pertama menemukan cara untuk membuat logam aluminium murni. Dia melakukannya dengan memanaskan logam potassium dengan aluminiudihasilkan pada reaksi subtitusi tunggal:

3K(l) + AlCl3 (s) Al (s) + 3KCl (s)

Sebelum melakukannya, dia harus mendapatkan persediaan logam potassium yang sangat reaktif. Karena dia tidak mempunyai baterai yang cukup kuat untuk membangkitkan energi listrik kimia dari ogam potassium, dia menemukann suatu proses kimia dengan menggunakan panas yang kuat dan campuran antara potassium hidroksida dan arang.

Kecenderungan Golongan

Boron lebih banyak menampakkan sifat sebagai nonlogam dan digolongkan sebagai semilogam, sedangkan unsur lainnya dalam golongan 13 adalah logam. Titik didihnya menunjukkan kecenderungan berkurang dengan bertambahnya massa unsur penyebabnya adalah tiap unsur dalam golongan ini memiliki susunan yang berbeda pada fase padatnya sebagai contoh salah satu dari 4 allotropi boron, berbentuk kelompok dari 12 atom. Tiap kelompok memiliki bentuk geometri yang disebut ikosahedron. Aluminium mengikuti struktur sebuah pusat permukaan kubik, tetapi gallium memiliki struktur yang unik yang bersisi pasangan atom-atom indium dan talium, masing-masing memiliki struktur yang berbeda. Hanya saja, ketika unsurnya melebur dan bentuk kristalnya hancur, dapat kita lihat dari penurunan titik didih dalam satu golongan, bahwa ikatan logamnya semakin lemah.

Sebagai pengecualian boron dikelompokkan sebagai semilogam, dengan ikatan kovalen. Akibat dari tingginya kerapatan ion-ion golongan 13, semakin memudahkan untuk terjadinya polarisasi pada kebanykan anion yang cukup berdekatan untuk membentuk suatu ikatan kovalen (tabel 12.2)

Tabel 12.1 Titik Lebur dan Titik Didih Unsur-unsur Golongan 13


Pada golongan 13 kita menentukan unsutr-unsur yang memiliki bilangan oksidasi lebih dari satu. Aluminium memiliki bilangan oksidasi +3, dengan iktan kovelen atau ionik. Gallium, Hidium, dan Talium memiliki bilangan oksidasi keduanya +1. untuk gallium dan idium bilangan oksidasinya +3 yang mendominasi, sedangkan bilangan +1 lebih mendominasi pada Talium.


Boron (B)
Boron adalah satu-satunya unsur dalam golongan 13 yang tidak digolongkan sebagai logam. Boron merupakan unsur yang jarang ditemukan dilapisan kulit bumi tapi dapat ditemukan dalm jumlah yang besar dalam bentuk endapan garamnya. Endapannya ini ditemukan disalah satu lokasinya memiliki aktifitas vulkanik yang kuat, yang terdiri dari garam-garam; borak dan kernik, secara berturut-turut dituliskan sebagai Na2B4O7.10H2O dan Na2B4O7.4H2O. total produksi senyawa Boron setiap tahunnya diseluruh dunia berjumlah lebih dari 1 juta ton.

Sekitar 36% Boron digunakan dalam pabrik kacas Borosiliket. Pada penyusunan detergen yang digunakan bukan lagi boraks tetapi sodium peroksoborak ,NaBO3. ion peroksoboraks dibuat dengan mereaksikan Hidrogen Peroksida dengan Boraks dalam suasana basa:

[B4O5(OH)5]-2 (aq) + 4H2O2 (aq) + 2OH- (aq) 2[B2(O2)2(OH)4]2(aq) +3H2O

Ion ini bertindak sebagai oksidator akibat dari dua perokso (-O-O-) yang terikat dengan atom Boron. Sodium Peroksoborat terutama sangat efektif xebagai oksidator (pemutih) pada temperatur air dalam mesin cuci di Eropa ( 90oC), tapi tidak efektif pada temperatur air yang biasa digunakan pada mesin cuci diamerika utara (7OoC).

Boranes (senyawa campuran boron dan hydrogen)
Boranes yang paling sederhana adalah diboran, B2H6. seperti kebanyakan borane lainnya diborane memiliki reaktifitas yang tinggi, beracun, berupa gas yang tidak berwarna, reaksi eksotermik yang kuat menghasilkan diboron trioksida dan uap air;
B2H6 (g) + 3O2 (g) B2O3 (s) + 3H2O (g)

Hidrida juga bereaksi dengan sisa air untuk menghasilkan asam borie dan gas hydrogen;
B2H6 (g) + 6H2O (l) 2H3BO3 (aq) + 3H2 (g)


Diboron adalah reagen yang penting dalam kimia organic. Reaksi gas dengan hidrokarbon tak jenuh membentuk alkylboranes. Sebagai contoh, reaksi diborone dengan propene ;
B2H6(g) + 6CH2 = CHCH3(g) 2B(CH2CH2CH3)3(l)

Produk dari reaksi hidroborasi ini dapat bereaksi dengan suatu asam karboksilat untuk menghasilkan suatu hidrokasrbon jenuh ; dengan hydrogen peroksida menghasilkan suatui alcohol ; atau dengan asam kromia untuk menghasilkan suatu keton atau ssuatu asam karboksilat .
Ada dua jenis utama dari korames, yang satu dengan rumus umum BnHn +4, nido-boranes seperti, B10H14 , yang lainnya dengan rumus umum BnHn+6, archno-boranes, seperti B4H10.

Untuk penamaan borane, nomor atom boron ditunjukan denhgan awalam normal (n) sedangkan nomor dari atom hydrogen ditunjukan dengan angka arab dalam tanda kurung B4H10 disebut tetraborane (10) dan B10H14 adalah dekaborane(14).

Boranes dapat dipertimbangkan untuk kemungkinan sebagai bahan baker roket, karena pembakarannya sangan bersifat eksotermik. Ada kenyataannya dengan masa yang sama , hanya dihidrogen yang menghasilkan panas diatas pembakaran . tetapi sintesis dalam sekala besar dilarang dari boron oksida edapat menyebabkan penyumbatan dalam mesin roket.

Senyawa borane dengan nomor yang sangat besar berisi unsur-unsur lain yang telah disintesis. Termasuk karboranew, boranes tersebut memasukan atom-atom karbon pada rangka/ struktur borane, dan logam karboranes, senyawa boron-karbon-hidrogen tersebut mengandung suatu logam sebagai contoh ion [Fe(C2B9H11)2]-2.

Sodium Tetrahidridoborat
Satu-satunyan jenis boron digunakan dalam skala besar adalah ion tetrahidridoborat, BH4-. Kebanyakan hidrida, kecuali karbon sangat mudah terbakar dan merupakan senyawa yang tidak stabil. Anion ini dapat mengalami rekristalisasi dari air dingin sebagai garam sodium. Struktur dari kristal senyawa ini sangat menarik karena garam, dari bentuk anion ini mengikuti struktur sodium klorida.

Sodium tetrahidridoborat sangat penting digunakan sebgai pereduksi, terutama pada kimia organic dimana ia digunakan untuk mereduksi aldehid menjai alcohol primer dan keton menjadi alcohol sekunder. Reaksi antara diborone dengan sodium hidrida digunakan untuk menghasilkan sodium tetrahidridoborat ;

2NaH(s) + B2H6(g) 2NaBH4(s)

Boron Triflourida
Boron hanya memiliki dua electron valensi , sehingga ada senyawa boron yang memiliki ikatan kovalen sederhana, dimana kekurangan elektronnya akan mengikuti atauran octet . seperti kita lihat, dimerisasi boron hidrida triflourida , tidak mengalami dimerisasi . energi ikatan boron-flourin sangat tinggi ( 613 kJ/mol). Energi ikatan ini jauh lebih tinggi dibandingkan dengan ikatan tunggal konvensional, sebagai contoh, energi ikatan karbon-flourin adalah 485 kJ/mol. Untuk menjeaskan stabilitas electron-berkurangnya molekul da kekuatan ikatan kovalen, itu menjelaskan bahwa terdapat ikatan π sebaik ikatan σ pada senyawa tersebut. Atom boron memiliki sebuah orbital 2p yang kosong pada sudut kanan terhadap ikatan σ dengan atom flourin. Masing-masing atom flourin memiliki sebuah orbital 2p yang penuh yang parallel dengan orbital 2pz pada boron. Suatu delokalisasi system π menyumbangkan orbital p yantg kosong pada boron dan suatu orbital p yang penuh pada masing-masing atom flourin yang dapat mendukung penjelasan ini .

Dengan menggunakan orbital kosong 2pz , boron triflourida dapat bersifat sebagai asam Lewis yang kuat. Gambaran sederhana dari sifat ini adalah reaksi antara boron triflourida dan ammonia, dimana pada pasangan electron dari nitrogen bersifata senbagai donor pasangan electron;

BF3(g) + :NH3(g) F3B: NH3(s).

Sekitar 4000 ton boron triflourida digunakan dalam industri diAmerika Serikat setiap tahaunnya sebagai asam Lewis dan sebagai katalis pada reaksi organic.

Boron Triklorida

Ion klorida berbentuk padat larutr dalam air membentuk nidrasi kation dan anion. Bagaimanapun jenis molekul kovalen klorida adalamn gas atau cair pada suhu kamar dan bereaksi sangat hebat dengan air. Sebagai contoh gelembung-gelembung udara boron triklorida didalam air menghasilkan asam boron dan asam hidroklorin ;

BCl3(g) + H2O(l) H3BO3(aq) + HCl(aq)

Kita dapat memprediksi produk dari reaksi ini pada hubungannya dengan keelektronegatirfan dari dua atom pada reaksi ini kelektronegatifan klorin lebih besar daripada boron.


Analogi Boron-Nitrogen Pada Senyawa KarbonBoron kekurangan satu electron valensi dibandingkan dengan karbon, dan nitrogen kelebihan satu electron valensi. Itulah sebabnya selama bertahun-tahun para ahli kimia mencoba membuat analogi dari senyawa karbon yang mengandung/berisi pertukaran atom boron dan nitrogen. Dua bentuk alat tropi dari karbon yaitu grafit yang merupakan minyak pelumas dari intan yang meruakan bahan atau unsur alam yang paling keras. Boron nitrida, BN, adalah substituen yang ideal. Metode sintesis sederhana dilakukan dengan memanaskan diboron trioksida dengan amino dengan suhu sekitar 1000oC ;

B2O3(s) + 2NH3(g) ∆ 2BN(s) + 3H2O(g)

Produknya memiliki struktur seperti grafit dan sempurna pada temperatur yang sangat tinggi .
Tidak sperti grafit, boron nitrida merupakan padatan putih yang tidak dapat menghantarkan listrik. Lapisan pada bentuk grafit dari boron nitrida kebanyakan memiliki jarak pisah yang sama tepat pada grafit tersebut. Tetapi lapisan boron nitrida tersebut tersusun rapi sehingga atom nitrogen pada satu lapisan berada tepat diatas atom boron. Pada lapisan atas dan bawah dan sebaliknya. Penjelasan ini sangat logis karena sebagian atom positif boron dan sebagai atom negative niotrogen cenderung saling tarik menarik elektrostatis antara satu dengan yang lainnya, sebaliknya atom karbon pada satu lapisan grafit tepat berada diatas cincin atom karbon pusat dilapisan atas dan bawah.

Pada analogi selanjutnya dari karbon , aplikasi dari tekanan dan temperatur tinggi, konversi dari allotropi grafit berupa boron nitrida menjadi satu bentuk intinya yang disebut borazon.

Persamaan lainnya antara boron-nitrogen dan senyawa karbon ; reaksi antara diboran dan ammonia mengahasilkan borazin, B3N3H6 sebuah molekul siklik yang analog dengan benzene , C6H6 ;


3B2H6(g) + 6NH3(g) B3N3H6(l) + 12H2(g)

Meskipun memilii keasaman dalam titik didih , kerapatan dan tegangan permukaan polaritas dari ikatan boron-nitrogen menunjukan bahwa borazin kurag aromatik dibandingkan dengan benzene sebagai contoh hydrogen klorida bereaksi dengan borazin menghasilkan B3N3H9Cl3 ;

B3N3H6(l) + 3HCl(g) B3N3H9Cl3 (S)


Aluminium
Karena Aluminium adalah logam dengan potensial reduksi standar yang sangat negative sehingga bersifat sangat reaktif. Dapatkah aluminium digunakan sebagai peralatan logam dalam kehidupan sehari-hari melebihi baikm dari sodium pada laboratorium kimia? jawabannya, ditemukan pada reaksi dengan gas oksigen. Seluruh permukaan aluminium bereaksi sagatr cepat dengan dioksigen membentuk aluminium oksida (Al2O3). Seatu lapisan oksida yang tidak dapat ditembus, dengan ketebalan antara 10-4 dan 10-6 mm, kemudian melindungi lapisan atom aluminium dibawahnya. Hal ini dapat terjadi karena ion oksidanya memiliki jari-jari ionic (124 pm) yang hampir sama dengan jari-jari logam dari atom aluminium (143 pm).

Penambahan ion hidroksida pada ion aluminium, pertama-tama menghasilkan suatu lapisan endapan gelatin dari aluminium hidroksida, tetapi prodak ini melarut kembali dengan ion hidroksida beelebih menghasilkan ion aluminasi:

[Al(OH2)6]3+(aq) → Al(OH)3(s) →[Al(OH)4]-(aq)

Akibatnya, mudah larut pada pH 5 rendah dan tinggi, tapi tidak mudah larut dalam suasana netral.

Pembuatan Aluminium
Penemuan metode reduksi elektrolisis oleh ahli kimia prancis, Henry Sainte-Claire Devile, menyebabkan harga dari logam aluminium menurun drastis pada akhir abad ke-19. Rute ini ditemukan secara terpisah pada tahun 1886 oleh dua ahli kimia muda, satu di Paris, Paul Heroult, dan satu di Merika serikat, Charles Hall. Oleh karena itu disebut proses Hall Heroult.

Langkah pertama dalam proses ekstraksi untuk memurnikan bauksit. Langkah ini dilengkapi dengan pengolahan biji atau logam dengan larutan sodium hidroksida untuk menghasilkan ion aluminat yang mudah larut:

Al2O3(s) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) → 2[Al(OH)4]-(aq)

Ion besi(III) dan ion aluminium memiliki kesamaan. Perbedaannya yaitu aluminium bersifat amfoterik, bereaksi dengan ion hidroksida, sedangkan besi(III) oksida tidak bereaksi dengan ion hidroksida. Dengan muatan ion yang tinggi, aluminium oksida kisi yang sangat tinggi dan titik didih yang tinggi (2040°C). untuk proses elektrolisis aluminium oksida, diperlukan senyawa aluminium dengan titik didih yang rendah. Hall dan Heroult mengumumkan secara bersamaan penemuan aluminium dengan titik didih yang rendah, mineral klorit dengan nama kimia Sodium heksafluoroaluminat, Na3AlF6. Gas silicon tetrafluorida bereaksi dengan air mengasilkan siliokon dioksida yang sukar larut dan larutan asam heksafluorosilicic, H2SiF6 :

3SiF4(g) + 2H2O(l) → 2H2SiF6(aq) + SiO2(s)

Asam ini kemudian bereaksi dengan ammonia menghasilkan ammonium fluoride:

H2SiF6(aq) + 6NH3(aq) + 2H2O(l) → 6NH4F(aq) + SiO2(s)

Terakhir larutan ammonium fluoride bercampur dengan larutan sodium aluminat mengahasilkan krolit dan ammonia :
6NH4F(aq) + Na[Al(OH)4](aq) + 2 NaOH(aq) → Na3AlF6(s) + 6NH3 + 6H2O(l)

Aluminium oksida larut dalam cairan klorit pada suhu sekitar 950°C. cairan aluminium dihasilkan pada katoda, dan oksigen dihasilkan di anoda yang mengoksidasi karbon menjadi karbon monoksida :
Al3+(Na3AlF6) + 3e- → Al(l)
O2-(Na3AlF6) + C(s) → CO(g) + 2e-

Pembuatan aluminium menyebabkan masalah polusi terbesar :
1. Lumpur merah, dihasilkan dari proses pemurnian bauksit dan memilki tingkat kebebasan yang tinggi.
2. Gas hydrogen fluoride yang dihasilkan ketika florit bereaksi dengan sisa air pada aluminium oksida
3. Oksidsa dari karbon yang dihasilkan dianoda
4. Fuorokarbon, yang dihasilkan melalui reaksi fluorin dengan anoda karbon

Sekitar 25% dari logam aluminium digunakan dalam pembangunan industry, proporsi yang lebih kecil digunakan untuk membuat pesawat terbang, bus dan kereta api (18%), container (17%) dan pembangkit listrik 14%.

Aluminium Halida
Aluminium flourida melebur poada suhu 1290°C, aluminium klorida menyublin pada suhu 180°C dan aluminium bromide dan iodide melebur pada suhu 97,5°C dan 190°C. sehingga florida memilki karakter dengan titik lebur yang tinggi sebagai senyawa ionic sedangkan titk lebur dari bromide dan iodide adalah jenis senyawa kovalen. Ion aluminium memiliki muatan rapatan 364 cmm-3, jadi kita menganggap semua anion kecuali ion florida yang kecil, akan mengalami polarisasi saat terbentuk ikatan kovalen dengan aluminium.

Meskipun anhydrous aluminium klorida memiliki struktur ionic pada fasa padatnya. Tapi reaksinya memilki tipe suatu kovalen klorida. Heksahidrat mengandung ion heksaaqualuminium (Al(OH2)6)3+. Larut dengan cepat dalam air, meskipun larutannya bersifat asam, anhydrous aluminium klorida bereaksi sangat eksotermik dengan air.

AlCl3(s) + 3H2O(l) → Al(OH)3(s) + 3HCl(g)

Anhidrous aluminium klorida merupakan reagen yang sangat penting dalam kimia organic. Terutama digunakan sebagai katalis untuk mensubtitusikan cincin aromatic pada reaksi friedel craft. Aluminium klorida bereaksi sebagai asam lewis kuat dengan senyawa organokloro mengahasilkan ion tetrakloroaluminat, AlCl4 dan karbokation kemudian bereaksi dengan senyawa aromatic mengahasilkan subtituen senyawa aromatic, Ar-R dan satu ion hydrogen:
R-Cl + AlCl3 ) → R+ + (AlCl4)-
Ar-H + R+ ) → Ar-R + H+
H+ + (AlCl4)- → HCl + AlCl

Aluminiu Potasium Sulfat

Nama tradisional untuk aluminium potassium sulfat adalah alum, dan merupakan satu-satunya mineral aluminium yang dapat larut dalam air. Untuk menyerap warna secara permanen ke kain, kain tersebut terlebih dahulu direndam dalam larutan alum. Suatu lapisan aluminium hodroksida tersimpan pada permukaan kain untuk mengikat molekul warna denga baik.

Kristalisasi alum dari campuran potassium sulfat san aliuminium sulfat memilki bentuk KAI (SO4)2.12H2O. Kristal alum memilki stabilitas kisi yang sangat tinggi karena anion sulfat terletakj diantara potassium dan ion heksaaqualuminium.

Aluminium kadang digunakan untuk menghentikan pendarahan karena dapat menyebabkan koagulasi protein pada permukaan sel.


Spinels
Spinel adalah magnesium aluminium oksida, MgAl2O4, tapi yang lebih penting adalah kebanyakan senyawa ini mengikuti struktur Kristal yang sama dan biasa disebut spinels. Rumus umum sebuah spinels adalah AB2X4, dimana A adalah ion logam dipositif; B adalah ion logam tripositif, dan X adalah ion dinegatif, biasanya oksigen.

Untuk menunjukan penempatannya, kita bisa menggunakan t dan o untuk menggambarkan letak kation tetrahedrak dan octahedral sehingga spinel itu sendiri dapat dituliskan sebagai (Mg2+)t (2Al3+)o (O2-)4. Beberapa senyawa disebut inverse spinels (kebalikan spinels). Contoh yang paling umum adalah magnetic, Fe3O4 atau lebih tepatnya Fe2+(Fe3+)2 (O2-)4

Kita dapat memperkirakan bahwa semua spinels mengikuti struktur inverse, lubang tetrahedral lebih kecil dari pada lubang octahedral dan akation tripositif lebih kecil dari pada kation dipositif.

Talium dan Efek Pasangan Inert
Meskipun aluminium merupakan salah satu logam penting, kalium tidak begitu penting, dengan produksi setiap tahunnua hanya sekitar 5 ton. Penggunaannya sangat special. Sebagai contoh Talium (I) bromide dan talium bromide (I) iodide adalah diantara sedikit bahan yang sangat tembus cahaya untuk radiasi inframerah yang sangat panjang, sehingga lembaran dari senyawa ini digunakan pada detector infra merah.

Unsur-unsur golongan 13 memilki konfigurasi electron pada kulit terluar s2p1. Unsur-unsut tersebut dapat membentuk senyawa dengan melepaskan 3 elektron valensinya untuk mementuk 3 ikatan kovalen. Anggota/ unsur terberat pada seluruh golongan memilki elktron pada s dan p yang dapat membentuk senyawa ionic, dimana hanya electron pada p yang dilepaskan. Proses ionisasinya disebut efek pasangan inert dengan 2 elektron pada s tidak dilepaskan.

Kecepatan electron pada orbital terluar terutama pada orbital 6s mendekati kecepatan cahaya. Akibatnya massa dari electron pada 6s bertambah dan jarak dengan intinya semakin dekat.

Ion talium(I) sangat beracun. Talium (III) halide, yang berasal dari talium (III) denga rapatan muatan yang tinggi (105cmm-3) sisanya merupakan tipe dari kovalen halide. Sebagai contoh talium (III) florida bereaksi dengan air menghasilkan talium hidroksida dan gas hydrogen fluoride : TlF3(s) + 3H2O(l) → Tl(OH)3(S) + 3HF(g)

Suatu asumsi bahwa TlI3, seperti talium (III) halide lainnya, mengandung talium dengan biloks +3. Bagaimanapun senyawa ini ditemukan telah mengandung ion Tl+ dan I3-. Untuk membuktikannya kita harus melihat dukungan potensial reduksinya :

Tl3+(aq) + 2e- → Tl+ (aq) E° = +1,25V
I3-(aq) + 2e- → 3I-(aq) E°= +0,55V

Sehingga iodide akan mereduksi talium (III) menjadi talium (I), dengan sendirinya mengalami oksidasi menjadi ion triodida I3-.

Persamaan Boron Dan Silikon


1. Boron berbentuk padatan asam oksida, B2O3, seperti silicon, SiO2, tidak seperti aluminium lainnya dimana oksidanya bersifat anfoterik, atau karbon dengan bentuk oksida CO2, bersifat asam tapi berwujud gas.
2. Asam boric, H3BO3, merupakan asam yang sangat lemah sama dengan asam silicic H4SiO4 pada beberapa perlakuan.
3. Terdapat dalam jumlah besar berupa polimer borac dan silikat, yang terbentuk dengan cara yang sama dengan melepaskan atom oksigen
4. Boron mudah terbakar, berupa gas hidrida, sama seperti silicon

Aspek Biologi
Boron diketahui sangat penting bagi pertumbuhan tanaman, terutama lobak, membutuhkan untuk pertumbuhannya. Sayangnya aluminium sangat beracun dalam kehidupan hewan. Hasil penelitian menunjukan adanya bahaya pada persediaan ikan didanau yang sangat bersifat asam, tidak hanya pada ph rendah tetapi pada konsentrasi tinggi dari ion aluminium dalam air akibat rendahnya ph. Pada kenyataanya ion aluminium dengan konsentrasi 5 x 10-6 mol L-1 cukup untuk membunuh ikatan toleransi untuk manusia adalah yang paling besar, tapi kita harus lebih berhati-hati. Bagian dari makanan kita berasal dari aluminium yang mengandung antacida. Teh mengandung kalor ion aluminium yang tinggi tapi ion aluminium tersebut membnetuk senyawa minert ketika susu atau lemon ditambahkan.

UNSUR-UNSUR GOLONGAN 14
Dari 10 isotop timah, Sn, 118Sn (24.22%) dan 120Sn (33.59%) adalah yang paling melimpah. Timah Logam ada sebagai α timah (timah abu-abu), yang stabil di bawah 13.2 oC dan β tin yang stabil pada suhu yang lebih tinggi. Pada suhu rendah, transisi fasanya cepat. Senyawa timah divalen dan tetravalen umumnya dijumpai, dan senyawa-senyawa divalennya merupakan bahan reduktor. 208Pb (52.4%) adalah isotop timbal paling melimpah. Timbal adalah hasil akhir peluruhan radioaktif alami dan memiliki 82 proton. Nomor atomnya 82 yang penting karena nomor ini adalah sangat stabil. Jadi Pb memiliki kelimpahan tinggi untuk unsur berat. Bilangan oksidasi divalen dan tetravalen adalah yang paling umum dijumpai dan biasanya timbal ada sebagai ion Pb2+ kecuali dalam senyawa organologam. PbO2 adalah senyawa timbal tetravalen yang dengan mudah menjadi timbal divalen, jadi PbO2 oksidator yang sangat kuat. Walaupun tetraetil timbal sebelumnya digunakan sebagai bahan anti ketuk dalam bensin, di Jepang saat ini hanya bensin tanpa timbal saja yang diperbolehkan dipakai. Telah dikenal sejak tahun 1930-an bila Ge, Sn, atau Pb direduksi dengan natrium dalam amonia cair, terbentuk anion multi inti seperti Ge 4-, Sn2-, dan Pb9. Anion-anion ini disebut fasa Zintl. Anion multi-atom ini dikristalkan menggunakan kriptan, [Na(crypt)]4 [Sn9] dan strukturnya telah dielusidasi.

Beton: Bahan lama Dengan Masa Depan Baru
Walaupun kimiawan memikirkan material yang baru dan terkini, terdapat beberapa bahan yang tanpa batas waktu akan selalu menjadi tulang punggung dari peradaban dan beton merupakan salah satu diantaranya. Kebanyakan dari bangunan-bangunan yang besar terbuat dari konstruksi beton seperti jalan raya, jembatan, bendungan, terowongan dan lainnya. Faktanya, dari kesemua bahan bangunan, kita mungkin mengandalkan kebanyakan pada beton. Pada kenyataan, sekitar satu ton digunakan oleh seseorang di bumi per tahunnya.

Komponen penting dalam beton adalah semen. Untuk membuat semen, batu kapur (kalsium karbonat) dicampur dengan tanah liat atau serpih (campuran dari alluminosilikat) dan dipanaskan kira-kira 2000o C. Proses ini menghasilkan gumpalan dari materi yang disebut dengan “kerak besi” sebuah campuran kira-kira 50% trikalsium silikat, Ca3SiO5, 30% dikalsium silikat, Ca2SiO4, dengan sisa kalsium aluminat, Ca3Al2O6, dan kalsium feroaluminat, Ca4Al2Fe2O10. Kerak besi ini digiling dengan gypsum (kalsium sulfat dihidrat) untuk memberikan bubuk semen. Semen bereaksi dengan air ke bentuk sebuah “lem” anorganik bersama-sama dengan kandungan pasir dan agregat (batu kecil). Sebuah reaksi hidrasi yang khas:

2Ca2SiO4(s) + 4H2O(l) --> Ca3Si2O7.3H2O(s) + Ca(OH)2(s)

Produk silikat, dikenal juga sebagai “tobermorite” bentuk kuat dari kristal yang melekat dengan artian ikatan silicon-oksigen yang kuat ke pasir dan agregat.

Bagaimanapun, bahkan seperti zat tradisional sebagai beton telah lahir kembali sebagai satu dari bahan baru kita. Autoclaved aerated concrete (AAC) menjanjikan menjadi bahan utama bangunan di abad ke-21. AAC dipersatukan dengan mencampur semen dengan kapur (kalsium hidroksida), pasir silikat (silicon dioksida), air dan daya aluminium. Dalam penjumlahan ke reaksi di atas, baja aluminium memberi reaksi dengan ion hidroksida dari reaksi hidrasi dan dari penambahan kalsium hidroksida untuk memproduksi gas hydrogen.

2Al(s) + 2OH-(aq) + 6H2O(l) --> 2[Al(OH)4](aq) + 3H2(g)

Jutaan dari gelembung gas yang kecil menyebabkan campuran gelombang besar ke lima kali dari volume aslinya. Ketika beton telah selesai dibuat, kemudian dipotong menjadi balok atau papan dari ukuran yang dibutuhkan kemudian dipanggang ke dalam oven (autoclave). Gas hidrogen mengalami penyebaran keluar dari struktur, digantikan oleh udara. Kepadatan yang rendah ini membangun bahan mempunyai sifat isolasi arus panas yang tinggi dan itu dapat dibuat menggunakan abu yang beterbangan, sebuah objek tak diinginkan dari penanaman tenaga batu bara, malahan dari pasir silikan. Pada akhir waktu bangunan, panel dapat dibongkar dan digunakan kembali atau dihancurkan dibuat kembali menjadi bahan bangunan yang baru, karenanya mungkin bahan konstruksi yang kebanyakan ramah lingkungan.

Mineral baru: Pergi melewati batas dari Geokimia.

Banyak mineral terbentuk di bumi di bawah kondisi dari tekanan dan temperatur yang tinggi dan kadang lebih ratusan dari ribuan atau jutaan tahun. Sekarang kimiawan memiliki kemampuan untuk memadukan mineral menggunakan metode reaksi yang inofatif. Satu perpaduan yang utama adalah bahwa batu mulia, lapis lazuli juga disebut biru langit. Pembubukan biru langit yang baik sangat penting sebagai sebuah lukisan sangat biru dan pigmen plastic (dan bayangan mata) yang non-racun dan stabil untuk terang, tidak seperti organic yang dicelup yang kemudian akan segera pudar dalam cahaya. Gabungan ini memiliki formula (Na,Ca)8[SiAlO4]6(S,SO4) dimana rasio dari sodium ke kalsium dan belerang untuk mengsulfat adalah berubah-ubah. Struktur ini terdiri dari AlO4 dan SiO4 tetrahedra dengan pengisian lubang ion lain dalam kerangkanya. Biru laut yang alami menderita dari beberapa kerugian, salah satu yang penting diantaranya sering mengandung kotoran, semacam kalsium karbonat dan besi(II) sulfide. Masalah lainnya adalah kelangkaan dan karenanya, ongkos. Dua kimiawan, Sandra Dann dan Mark Weller, telah memproduksi sintesis biru laut yang bebas dari kotoran dan telah memiliki warna biru terang yang konsisten. Gabungan memiliki reaksi kimia yang tepat – Na8[SiAlO4]6(S2,S3). Sebuah keuntungan dari sintesis mineral adalah bahwa komponen dapat diubah ke menghasilkan mineral yang tidak ada tentunya, sebuah lading terkenal sebagai geomimetik. Sebagai contoh, warna dari biru laut seharusnya ke spesies belerang anionic. Penggantian oleh kromat memberi keseimbangan yang stabil dan pigmen kuning tak-beracun.

Mineral diproduksi pada Bumi secara besar menggambarkan kelimpahan dari elemen pokok dalam lapisan kulit bumi. Satu kesempatan dari pencarian adalah untuk mempersatukan mineral yang cocok dengan satu atau dua elemen yang digantikan dengan elemen yang jarang dari kelompok yang sama dalam table periodik. Contoh yang bagus disediakan oleh sodalit Na8[Si(AlO4]Cl2. Dan dan Weller telah menyatukan analog Na8(GeGaO4)Br2 yang mana silicon, aluminium, dan klorin digantikan oleh element di bawah ini dalam tabel periodik.Semacam sebuah mineral tidak akan pernah ditemukan di alam sebagai kelimpahan dari penggantian elemen berdasarkan urutan dari 108 kurang darinya dalam kepadatannya sendiri. Seperti komponen baru memiliki potensial semacam pigmen, berpijar, feromagnetik, pergantian ion material, katalis, dan peralatan penyimpanan magnetic.

Cosmochemistry: Io, Bulan Kaya Akan Belerang
Sebelum penjelajahan tata surya oleh pesawat luar angkasa, banyak astronot percaya bahwa semua bulan sepudar dan setandus bulan kita sendiri. Sejak kedatangan dari Voyager 1 dan 2 di Jupiter pada tahun 1979, kita sekarang mengetahui bahwa bulan dari planet luar mempunyai beberapa kimia-kosmo yang luar biasa. Sebagai contoh, Eropa, salah satu bulan dari Jupiter muncul di permukaan melalui dibawah helai es dimana mungkin terdapat lautan dan zat cair, boleh jadi mengandung beberapa bentuk eksotis kehidupan. Bentuk teraneh dalam tata surya adalah, tanpa kemungkinan, Io, bulan lain dari Jupiter. Io adalah bulan yang sangat terang akan warna, kebanyakan warnanya berasal dari pembagian oleh belerang dan dari penggabungan belerang. Ketidakstabilan belerang menaruh titik pada permukaan bulan dan seperti bulu-bulu air mancur dari belerang vulkanik yang meledak diantara penglihatan yang paling menawan dan indah di dalam tata surya. Pada kenyataannya, erupsi menyerupai air mancur panas belerang yang besar, seperti beberapa pancaran “kepercayaan lama” yang fantastis, memuntahkan belerang dan kejauhan penyusunan belerang ke dalam ruang angkasa sebelum kegawatan yang lemah menyebabkan hal itu memperlambat penentuan kembali ke permukaan. Kimiawan dari atmosfir lemah, juga, luar biasa, kebanyakan tersusun atas sulfur dioksida, bersama dengan lebih banyak spesies yang eksotis semacam belerang monoksida. Mengapa Io sangat unik dalam kimia? Belerang adalah suatu unsur umum dalam tata surya namun di planet semisal Bumi, belerang ditemukan sebagai logam belerang, khususnya besi(II) sulfide. Dan aktifitas vulkanik Io sebagao hasil dari pemanasan yang diturunkan dari tarikan atraksi yang sangat besar dari Jupiter dan, ke luas daerah yang kurang, Eropa. Kita hanya memiliki sedikit gagasan dari proses kimia yang harusnya terjadi di tubuh yang unik ini dan banyak komponen belerang baru yang mungkin dinanti untuk ditemukan. Kunjungan ke Io mungkin akan menjadi prioritas utama untuk para kimia-cosmo.

Technetium: Unsur Yang Jarang Dari Penggunaan Medis Penting
Terdapat peningkatan permintaan oleh masyarakat bahwa penelitian harus relevan atau langsung sains-terapan untuk kebutuhan masyarakat. Masih relevan atau sains-terapan hanya dapat berkembang ke tingkat yang yang kemampuan dan pengetahuan dasar kita mampu. Telah banyak beberapa contoh dimana kemunculan penelitian murni, pada waktu itu, hanya untuk ada jika ketertarikan teorikal, berikutnya penemuan membuktikan untuk memiliki aplikasi vital di kehidupan kita dan ke masyarakat. Contoh yang paling besar adalah mungkin laser, yang mana, semenjak pengembangannya, kelihatan memiliki penggunaan yang kecil di luar laboratorium fisika, namun sekarang telah menjadi alat pembedah utama sebagaimana bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Demikian pula, ketika celah final yang diisi dalam table periodic, tak ada satupun yang menyangka bahwa tektenium, elemen “yang hilang” dari grup 7, pada suatu hari menjadi aplikasi medis.

Teknetium digunakan untuk diagnosa radiofarmakutikal, yang mana gabungan diberikan kepada pasien untuk menyediakan gambar dari organ tertentu atau jaringan. Mengapa teknetium? Untuk menyediakan gambar, sebuah isotop membutuhkan sebuah alat pemancar sinar- g. Radioisotop harus memiliki paruh waktu yang kecil, sehingga setelah di injeksi terdapat level yang cukup tinggi dari radiasi g yang mana pendeteksi dapat menyediakan kualitas gambar yang tinggi, sudah terdapat kerusakan yang cepat sehingga terdapat radiasi minimal yang membahayakan pasien.Namun paruh waktu yang pendek berarti terdapat sedikit waktu untuk menghantarkan isotop radioaktif ke pengguna rumah sakit.

Untungnya, isotop teknetium yang sering digunakan dikenal sebagai 99mTc, yang mana memiliki paruh waktu dari 6 jam dihasilkannya sendiri dari isotop molybdenum, 99Mo, dari paruh waktu 67 jam. Molybdenum disediakan sebagai io molibdate, MoO42-, diserap di permukaan sebuah alumina (Al2O3). Ketika sodium dilute klorida melewati kotak, molybdate yang tidak dapat dipecahkan tertinggal ke alumina ketika ion penetrasi TcO4-, dibentuk lewat kehancuran (dan analog dari ion permanganate, MnO4-) hilang. Ion kemudian berubah menjadi kompleks yang teoar yang mengikat ke tempat atau organ tertentu. Sebagai contoh, fosfat teknetium kompleks adalah penyerap tulang, mencari menggunakan gambar tumor tulang, sementara campuran teknetium yang berbeda telah digunakan untuk penggambaran penyakit jantung.

Kaca: Kuno dan modern Bottles Lenses

Kaca yang tidak biasa di dalam substansi yang tidak kristal tapi amorphous (tak berbentuk) solid. Tertua kaca objek, kaca manik-manik yang ditemukan di telinga kemudian Timur, tanggal kembali ke sekitar 3000 SM namun kaca industri pertama didirikan sekitar 1500 SM di Mesir kuno. Kaca pekerja yang berkembang dengan cepat kecanggihan berguna untuk membuat benda kaca dan indah. Dari Mesir, kemampuan ke Empayar Rom dan kemudian itu adalah dunia Islam yang memelihara kerajinan selama hidup barat gelap umur (8-14 pada abad). Selama Renaisans, kaca komposisi dan teknik kerja menjadi begitu penting untuk ekonomi kota negara dari kaca Venesia pekerja yang telah dilarang oleh undang-undang untuk meninggalkan Venice atau membocorkan rahasia bahwa mereka mengetahui. Bahkan hari ini, Venetian kaca yang paling berharga bagi beredar keindahan dan kerumitan dekorasi.

Kaca ilmu pengetahuan dan teknologi yang selalu di "cutting-edge", kami baru menyediakan novel dan bahan transparan. Contoh yang terbaik adalah abu-abu foto gelas, gelas yang gelap pada eksposur ke cahaya tingkat tinggi. Ini kaca yang berisi kristal warna perak khlorida terperangkap antara silicon dioksida tetrahedrons. Di hadapan cahaya ultraungu, tagihan transfer terjadi reaksi:

Ag+Cl- + hv --> Ag0Cl0

Reaksi akan segera cadangan kecuali keberadaan tembaga(I) khlorida sebagai sengaja kenajisan perak khlorida dalam kristal. Tembaga(I) mengurangi khlor atom kembali ke ion klorida.:
Cu+ + Cl0 --> Cu2+ + Cl-

Atom perak yang bermigrasi ke permukaan kristal dan perak khlorida agregat menjadi kecil, koloid partikel perak logam. Partikel ini menyerap dan mencerminkan ultraungu dan terlihat terang, turunkan kaca transmittance dari sekitar 85% hingga 22%. Ketika pengguna kembali ruangan, ion besi (II) perlahan bermigrasi ke permukaan kristal di mana mereka yang kembali mengoksidasi logam perak untuk perak ions.

Cu2+ + Ag0 Cu+ + Ag+
Ion perak, pada gilirannya, bermigrasi kembali ke dalam struktur kristal perak klorida. Sehingga siklus siap untuk mulai lagi.







Tidak ada komentar:

Poskan Komentar