Bismut

Bismut adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Bi dan nomor atom 83. Logam dengan kristal trivalen ini memiliki sifat kimia mirip dengan arsen dan antimoni. Dari semua jenis logam, unsur ini paling bersifat diamagnetik dan merupakan unsur kedua setelah raksa yang memiliki konduktivitas termal terendah. Senyawa bismut bebas timbal sering digunakan sebagai bahan kosmetik dan dalam bidang medis.

Bismut (berasal dari bahasa latin bisemutun, dari bahasa Jerman Wismuth) Pada awalnya membingungkan dengan timah dan timbal dimana bismut mempunyai kemiripan dengan elemen itu. Basilius akhirnya menjelaskan sebagian sifatnya di tahun 1450. Claude Francois Geoffroy menunjukkan di tahun 1753 bahwa logam ini berbeda dengan timbal.

Di dalam kulit bumi, bismut kira-kira dua kali lebih berlimpah dari pada emas.Biasanya tidak ekonomis bila menjadikannya sebagai tambang utama. Melainkan biasanya diproduksi sebagai sampingan pemrosesan biji logam lainnya misalnya timbal, tungsten dan campuran logam lainnya.

Bismut terdapat dialam sebagai bijih sulfide dan Bi₂S₃ (bismuth glance) dan dalam bijih tembaga, timah dan timbel. Bismut dapat diperoleh dari bijih dengan proses yang sederhana yaitu dipanggang untuk memperoleh oksidasinya Bi₂O₃ kemudian direduksi dengan karbon atau dengan H₂. Bismut yang terdapat dalam senyawanya dengan tingkat oksidasi +3 dan +5. Senyawa bismuth dengan tingkat oksidasi +5 (NaBiO₃, BiF₅) bersifat oksidator kuat. Semua garam bismuth (III) halida dapat dijumpai namun hanya BeF₃ yang ditemui sebahai garam. Seperti halnya pada timah dan timbel, bismut (III) lebih stabil dari pada bismut (V).

Sifat-sifat

Diantara logam berat lainnya, bismut tidak berbahaya seperti unsur-unsur lain seperti Timbal, Thallium and Antimon. Dulunya, bismut juga diakui sebagai elemen dengan isotop yang stabil, tapi sekarang sekarang diketahui bahwa itu tidak benar. Tidak ada material lain yang lebih natural diamakentik dibandingkan bismut. Bismut mempunyai tahanan listrik yang tinggi. Ketika terbakar dengan oksigen, bismut terbakar dengan nyala yang berwarna biru.

Sifat Fisika Bismut

1.      Massa atom                                   = 208.98040(1)  g/mol

2.      Konfigurasi elektron                     = [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³

3.      Jumlah elektron tiap kulit              = 2, 8, 18, 32, 18, 5

4.      Fase                                               = solid

5.      Massa jenis (sekitar suhu kamar)   = 9.78 g/cm³

6.      Massa jenis cair pada titik lebur    = 10.05 g/cm³

7.      Titik lebur                                      = 544.7 K (271.5 °C, 520.7 °F)

8.      Titik didih                                     = 1837 K (1564 °C, 2847 °F)

9.      Kalor peleburan                             = 11.30 kJ/mol

10.  Kalor penguapan                           = 151 kJ/mol

11.  Kapasitas kalor                              = (25 °C) 25.52 J/(mol·K)

12.  Struktur kristal                              = Rhombohedral

13.  Bilangan oksidasi                          = 3, 5 (mildly acidic oxide)

14.  Jari-jari atom                                 = 160 pm

15.  Elektronegativitas                         = 2.02 (skala Pauling)

16.  Jari-jari atom (terhitung)               = 143 pm

17.  Jari-jari kovalen                             = 146 pm

18.  Sifat magnetik                               = diamagnetic

19.  Resistivitas listrik                          = (20 °C) 1.29 µΩ·m

20.  Konduktivitas termal                    = (300 K) 7.97 W/(m·K)

21.  Ekspansi termal                             = (25 °C) 13.4 µm/(m·K)

22.  Kecepatan suara (kawat tipis)       = (20 °C) 1790 m/s

Berdasarkan sifat medan magnet atomis, bahan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu diamagnetik, paramagnetik dan ferromagnetik.Berikut akan djelaskan tentang ketiga sifat dari kemagnetan.

a. Diamagnetik.

Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol. Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan.

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua bahan bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai elektron orbital. Bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan diamagnetik adalah 0μμ<>mχ. Contoh bahan diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

Bahan diagmanetik memiliki negatif, kerentanan lemah untuk medan magnet. bahan Diamagnetic sedikit ditolak oleh medan magnet dan materi tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Dalam bahan diamagnetic semua elektron dipasangkan sehingga tidak ada magnet permanen saat bersih per atom. sifat Diamagnetic timbul dari penataan kembali dari orbit elektron di bawah pengaruh medan magnet luar. Sebagian besar unsur dalam tabel periodik, termasuk tembaga, perak, dan emas, adalah diamagnetic.

Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet .Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.

Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron , termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik. Material yang disebut diamagnetik umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air, kayu, senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik serta beberapa logam seperti tembaga, merkuri ,emas dan bismut .Superkonduktor adalah contoh diamagnetik sempurna.

Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah:

•	Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol.
•	Jika solenoida dirnasukkan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil.
•	Permeabilitas bahan ini: u <> o. Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

b. Paramagnetik

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini disebabkan karena gerakan atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.

Permeabilitas bahan paramagnetik adalah 0μμ>, dan suseptibilitas magnetik bahannya .0>mχ contoh bahan paramagnetik: alumunium, magnesium, wolfram dan sebagainya. Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi kumparan toroida.

Bahan paramagnetik ada yang positif, kerentanan kecil untuk medan magnet.. Bahan-bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. sifat paramagnetik adalah karena adanya beberapa elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan magnet eksternal. bahan paramagnetik termasuk Magnesium, molybdenum, lithium, dan tantalum

Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Material paramagnetik tertarik oleh medan magnet, dan karenanya memiliki permeabilitas magnetis relatif lebih besar dari satu (atau, dengan kata lain, suseptibilitas magnetik positif). Meskipun demikian, tidak seperti ferromagnet yang juga tertarik oleh medan magnet, paramagnet tidak mempertahankan magnetismenya sewaktu medan magnet eksternal tak lagi diterapkan.

Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:

•	Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah tidak nol.
•	Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih besar.
•	Permeabilitas bahan: u > u o. Contoh: aluminium, magnesium, wolfram, platina, kayu

c. Ferromagnetik

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.

Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain. Bahan feromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling meniadakan.

Bahan ini jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi domain yang disearahkan. Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi.

Permeabilitas bahan ferromagnetik adalah 0μμ>>> dan suseptibilitas bahannya 0>>>mχ. contoh bahan ferromagnetik : besi, baja, besi silicon dan lain-lain. Sifat kemagnetan bahan ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut Temperatur Currie. Temperatur Curie untuk besi lemah adalah 770 ⁰C dan untuk baja adalah 1043 ⁰C.

Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar. Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik. Dalam domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom ⁽10^{12 sampai} 10¹⁵⁾ adalah sejajar paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat. Ketika bahan feromagnetik dalam keadaan unmagnitized, wilayah hampir secara acak terorganisir dan medan magnet bersih untuk bagian yang secara keseluruhan adalah nol.. Ketika kekuatan magnetizing diberikan, domain menjadi selaras untuk menghasilkan medan magnet yang kuat dalam bagian.. Besi, nikel, dan kobalt adalah contoh bahan feromagnetik. Komponen dengan materi-materi ini biasanya diperiksa dengan menggunakan metode partikel magnetik.

Ferromagnetisme adalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan magnet yang kita jumpai sehari-hari. Ferromagnetisme dan ferromagnetisme merupakan dasar untuk menjelaskan fenomena magnet permanen.

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:

•	Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar.
•	Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen
•	Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan kali).Permeabilitas bahan ini: u > uo ( miu > miu nol) Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

Sifat Kimia Bismut

1.      Reaksi dengan air

Ketika bismut panas merah bereaksi dengan air untuk membentuk bismut (III) trioksida.
                    2Bi (s) + 3H₂O (g)                         Bi₂O₃ (s) + 3H₂ (g)

2.      Reaksi dengan udara

Setelah pemanasan bismut bereaksi dengan oksigen di udara untuk formulir trioksida bismut (III).

                        4Bi (s) + 3O₂ (g)                          2Bi₂O₃ (s)

3.      Reaksi dengan halogen

Bismut bereaksi dengan fluor untuk membentuk bismut (V) fluoride.

                          2Bi (s) + 5F₂ (g)                            2BiF₅ (s)

Bismut bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan halogen fluorin, klorin bromin, dan iodin bismut (III) trihalides.

4.      Reaksi dengan asam

2Bi (s) + 3F₂ (g)                        2BiF₃ (s)

2Bi (s) + 3Cl₂ (g)                       2BiCl₃ (s)

2Bi (s) + 3Br₂ (g)                       2BiBr₃ (s)

2Bi (s) + 3I₂ (g)                          2BiI₃ (s)

Bismut larut dalam asam sulfat pekat atau asam nitrat, untuk membentuk solusi yang mengandung Bi (III). Reaksi asam sulfat menghasilkan sulfur (IV) gas dioksida. Dengan asam klorida dalam kehadiran oksigen, bismut (III) klorida yang dihasilkan.

               4Bi (s) + 3O₂ (g) + 12HCl (aq)                        4BiCl₃ (aq) + 6H₂O (l)

Kegunaan

·         Bismut oxychloride digunakan dalam bidang kosmetik dan bismut subnitrate dan subcarbonate digunakan dalam bidang obat-obatan.

·         Magnet permanen yang kuat bisa dibuat dari campuran bismanol (MnBi)

·         Bismut digunakan dalam produksi besi lunak

·         Bismut sedang dikembangkan sebagai katalis dalam pembuatan acrilic fiber

·         Bismut telah duganakan dalam peyolderan, bismut rendah racun terutama untuk penyolderan dalam pemrosesan peralatan makanan.

·         Sebagai bahan lapisan kaca keramik

·         Aloi bismuth dengan timbel dan antimony digunakan untuk piringan pita stereo/tiruan