Unsur Kimia Golongan IV A

Sebagai pembuka pada bahasan golongan IVA, mari kita bahas mengenai kecenderungan sifat logam dan nonlogam dari atas ke bawah.

        Kecenderungan dari non-logam ke logam jika anda turun dalam satu golongan jelas terlihat pada struktur unsur-unsur itu sendiri.

        Karbon pada posisi paling atas mempunyai struktur kovalen raksasa dengan dua allotropi yang sangat dikenal – intan dan grafit.

        Intan memiliki struktur tiga dimensi dari atom-aton karbon yang masing-masing tergabung secara kovalen dengan 4 atom lainnya.

        Struktur yang sama seperti ini ditemukan pada silikon, germanium, dan pada salah satu allotropi timah – "timah abu-abu" atau "alfa-timah".

        Allotropi yang umum untuk timah ("timah putih" atau "beta-timah") merupakan logam dan atom-atomnya terikat oleh ikatan logam. Strukturnya berupa terjejal yang terdistorsi. Pada struktur terjejal, masing-masing atom dikelilingi oleh 12 atom tetangga terdekat.

Selanjutnya anda dapatkan timbal, atom-atomnya tersusun dalam struktur logam berkoordinasi 12.

        Hal itu merupakan kecenderungan yang jelas dari ikatan kovalen yang umum ditemukan pada non-logam dan ikatan logam pada logam, dengan perubahan yang jelas, terdapat dua struktur yang sangat berbeda pada timah.

        Bagaimana dengan titik didih dan leleh unsur-unsur golongan IVA dari atas ke bawah? Sangat sulit membuat alasan yang masuk akal tentang pengaruh perubahan dari ikatan kovalen ke ikatan logam. Kecenderungan menggambarkan ikatan kovalen atau ikatan logam makin lemah dengan makin besarnya atom dan makin panjang ikatan. Secara kasar, dapat dikatakan bahwa titik didih dan leleh dari atas ke bawah semakin keci, kecuali titik leleh timah dan timbal. Titik leleh timah yang lebih rendah dibandingkan dengan timbal dikarenakan timah membentuk struktur koordinasi 12 yang terdistorsi, bukan murni. Nilai titik leleh dan titik didih timah pada tabel merupakan nilai untuk logam timah putih.

        Terdapat perbedaan yang jelas antara non-logam dan logam jika anda melihat kerapuhan unsurnya.

        Karbon sebagai intan, tentu, sangat keras – menggambarkan kekuatan ikatan kovalen. Namun demikian, jika anda memukulnya dengan palu, intan akan pecah. Anda memerlukan energi yang cukup untuk memecah keberadaan ikatan karbon-karbon.

        Silikon, germanium, dan timah abu-abu (semuanya memiliki struktur yang sama dengan intan) juga berupa padatan yang rapuh.

        Timah putih dan timbal mempunyai struktur logam. Atom-atom dapat diputar satu sama lain tanpa menimbulkan kerusakan permanen pada ikatan logam – disebabkan oleh sifat-sifat logam yang umum seperti dapat ditempa dan dapat diubah bentuknya. Timbal merupakan logam yang lunak.

        Karbon sebagai intan tidak menghantarkan listrik. Pada intan elektron terikat erat dan tidak bebas bergerak.

        Tidak seperti intan (yang tidak menghantarkan listrik), silikon, germanium, dan timah abu-abu merupakan semikonduktor.

        Timah putih dan timbal merupakan logam yang dapat menghantarkan listrik. Hal itu merupakan kecenderungan sifat konduktivitas karbon sebagai intan yang berupa non-logam, dan timah putih dan timbal yang merupakan logam.

        Hal itu merupakan kecenderungan sifat konduktivitas karbon sebagai intan yang berupa non-logam, dan timah putih dan timbal yang merupakan logam.

        Suatu atom yang elektronegativitasnya rendah, kurang kuat menarik elektron. Artinya bahwa atom ini akan cenderung kehilangan pasangan elektron bila berikatan dengan atom lain. Atom yang kita amati cenderung membawa muatan positif parsial atau membentuk ion positif.

Sifat logam biasanya dikaitkan dengan elektronegativitas yang rendah.

Elektronegativitas turun dari karbon ke silikon, tetapi setelah itu terjadi ketidakteraturan. Karena itu sepertinya tidak ada kecenderungan hubungan antara non-logam hingga logam dengan elektronegativitas.

        Unsur golongan 4 tidak ada yang membentuk ion 1+, jadi mengamati energi ionisasi pertama saja tidak berguna. Beberapa unsur membentuk ion 2+ dan (untuk beberapa tingkat) 4+.

Tabel pertama menunjukkan energi ionisasi total yang diperlukan untuk membentuk ion 2+, bervariasi dari atas ke bawah dalam satu golongan. Nilainya dinyatakan dalam kJ mol^-1.

        Energi ionisasi cenderung turun dari atas ke bawah dalam satu golongan – meskipun ada sedikit peningkatan pada timbal. Kecenderungan ini karena:

·         Atom-atom menjadi lebih besar karena bertambahnya elektron. Elektron terluar makin jauh dengan inti atom, sehingga daya tarik inti kurang – dan elektron lebih mudah lepas.

·         Elektron terluar terlindungi dari pengaruh inti dengan bertambahnya elektron yang lebih dalam.

·         Dua pengaruh tersebut lebih besar dibanding pengaruh kenaikan muatan inti.

        Jika anda melihat besarnya energi ionisasi yang diperlukan untuk membentuk ion 4+, polanya sama, tetapi tidak semuanya mirip. Sekali lagi, nilainya dinyatakan dalam kJ mol^-1.

        Anda memerlukan energi ionisasi dalam jumlah besar untuk membentuk ion 2+, dan lebih besar lagi untuk membentuk ion 4+.

        Namun demikian, pada tiap contoh ada penurunan energi ionisasi jika anda bergerak dari atas ke bawah dalam satu golongan yang sepertinya menjadikan timah dan timbal dapat membentuk ion positif – namun demikian, tidak ada indikasi dari gambar ini bahwa mereka mungkin membentuk ion positif.

        Energi ionisasi karbon pada puncak golongan terlalu besar dan tidak memungkinkan untuk membentuk ion positif yang sederhana.

1.Karbon  Carbo-arang

        Karbon, suatu unsur yang telah ditemukan sejak jaman pra-sejarah sangat banyak ditemukan di alam. Karbon juga banyak terkandung di matahari, bintang-bintang, komet dan amosfir kebanyakan planet. Karbon dalam bentuk berlian mikroskopik telah ditemukan di dalam beberapa meteor yang jatuh ke bumi. Berlian alami juga ditemukan di kimberlite pipa gunung berapi, di Afrika Selatan, Arkansas dan beberapa tempat lainnya. Berlian sekarang ini diambil dari dasar samudera di lepas pantai Cape of Good Hope. Sekitar 30% berlian industri yang dipakai di AS sekarang ini merupakan hasil sintesis.
        Energi dari matahari dan bintang-bintang dapat diatribusikan setidaknya pada siklus karbon-nitrogen. Pada suhu kamar karbon berwujud padatan.

        Karbon adalah unsur sangat tidak reaktif. Kalaupun bereaksi, tidak ada kecenderungan atom-atom karbon kehilangan electron–electron terluar untukmembentuk ion C⁴⁺. Ion-ion kecil ini mempunyai rapatan muatan yang sangat tinggi sehinggga keberadaaanya tidak dimungkinkan. Namub, atom-atom karbon biasanya bereaksi dengan persekutuan electron membentuk ikatan kovalen.

        Karbon ditemukan di alam dalam tiga bentuk alotropik: amorphous, grafit dan berlian. Diperkirakan ada bentuk keempat, yang disebut karbon putih. Ceraphite (serafit) merupakan bahan terlunak, sedangkan belian bahan yang terkeras. Grafit ditemukan dalam dua bentuk: alfa dan beta. Mereka memiliki sifat identik., kecuali struktur kristal mereka. Grafit alami dilaporkan mengandung sebanyak 30% bentuk beta, sedangkan bahan sintesis memiliki bentuk alfa. Bentuk alfa hexagonal dapat dikonversi ke beta melalui proses mekanikal, dan bentuk beta kembali menjadi bentuk alfa dengan cara memanaskannya pada suhu di atas 1000 derajat Celcius.

        Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang diproduksi pada saat sublimasi grafit pirolotik (pyrolytic graphite) pada tekanan rendah. Di bawah kondisi free-vaporization (vaporisasi bebas) di atas 2550K, karbon putih terbentuk sebagai kristal-kristal tranparan kecil pada tepian grafit. Saat ini sangat sedikit informasi yang tersedia mengenai karbon putih.

        Alotropi intan merupakan zat paling keras di aalm, sedangkan grafit bersifat rapuh. Perbedaan ini disebabkan ikatan dalam strukturnya. Dalam intan, masing-masing atom karbon dikelilingi dengan penataan tetrahedral atom karbon lain dan membentuk nolekul besar. Struktur ini distabilkan dengan ikatan kovalen yang dibentuk oleh tumpang tindih orbital atom karbon terhibridasi sp³. Sedangkan struktur grafit berupa lapisan-lapisan atom karbon yang tetata dalam bentuk cincin enam anggota. Masing-masing atom karbon dalam tiap lapisan grafit dikelilingi oleh tiga atom karbon lain dalam penataan trigonal planar. Setiap ikatan membentuk ikatan yang lemah.

        Unsur karbon di dalam kerak bumi terdapat dalam bentuk bebas (missal grafit dan intan) dan juga dalam bentuk senyawanya. Senyawaan alamiah karbon yang utama adalah zat-zat organic. Selain itu senyawa karbon terdapat dalam bahan yang berasal dari makhluk hidup seperti arang dan minyak bumi. Senyawaan karbon lainnya adalah senyawaan karbon anorganik, yaitu senyawa karbon dioksida dan batuan karbonat dari unsur IIA.

        Karbon terdapat di dalam semua makhluk hidup dan merupakan dasar kimia organik. Unsur ini juga memiliki keunikan dalam kemampuannya untuk membentuk ikatan kimia dengan sesama karbon maupun banyak jenis unsur lain, membentuk hampir 10 juta jenis senyawa yang diketahui. Senyawa-senyawa karbon sangat banyak jumlahnya, terutama dalam senyawa hidrokarbon dan biomolekul. Senyawa hidrokarbon terus disintesis hingga jumlanya banyak. Pada bahasan kali ini tidak akan diuraikan mengenai senyawa hidrokarbon. Hanya akan diberikan sedikit contoh senyawa-senyawa karbon.

        Karbon dioksida ditemukan di atmosfir bumi dan terlarut dalam air. Karbon juga merupakan bahan batu besar dalam bentuk karbonat unsur-unsur berikut: kalsium, magnesium, dan besi. Batubara, minyak dan gas bumi adalah hidrokarbon. Karbon sangat unik karena dapat membentuk banyak senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur-unsur lainnya.    Dalam banyak senyawa ini atom karbon sering terikat dengan atom karbon lainnya. Ada sekitar sepuluh juta senyawa karbon, ribuan di antaranya sangat vital bagi kehidupan. Tanpa karbon, basis kehidupan menjadi mustahil. Walau silikon pernah diperkirakan dapat menggantikan karbon dalam membentuk beberapa senyawa, sekarang ini diketahui sangat sukar membentuk senyawa yang stabil dengan untaian atom-atom silikon. Atmosfir planet Mars mengandung 96,2% CO₂.

        Senyawa anorganik karbon dapat berupa oksida asam dan garam 9bentuk mineral).

        Beberapa senyawa-senyawa penting karbon adalah karbon dioksida (CO₂), karbon monoksida (CO), karbon disulfida (CS₂), kloroform (CHCl₃), karbon tetraklorida (CCl₄), metana (CH₄), etilen (C₂H₄), asetilen (C₂H₂), benzena (C₆H₆), asam cuka(CH₃COOH) dan turunan-turunan mereka.

        Karbon memiliki 7 isotop. Pada tahun 1961, organisasi International Union of Pure and Applied Chemistry mengadopsi isotop karbon-12 sebagai dasar berat atom. Isotop yang stabil adalah C-12 dan C-13. Karbon-14, isotop dengan paruh waktu 5715 tahun, telah digunakan untuk menghitung umur bahan-bahan organik seperti pohon dan spesimen-spesimen arkeologi.

        Karbon bereaksi langsung dengan fluorin, sedangkan dengan unsur halogen ainnya bereaksi secara tidak langsung.

C (s) + 2F₂ (g) → CF₄ (l)        reaksi langsung

CH₄ (g) + Cl₂ (g) → CH₃Cl (g) + HCl (g)      reaksi tidak langsung

        Jika dipanaskan dalam udara, maka unsur-unsur karbon bereaksi dengan oksigen / reaksi pembakaranyang bersifat eksotermik membentuk oksida karbondioksida. Oksida karbondioksida bersifat asam dan bereaksi dengan air menghasilkan larutan asam lemah asam karbonat.

        Asam karbonat bila ditambahkan ke dalam minuman (minuman berkarbonasi), akan memberikan rasa tajam yang menyegarkan. Asam karbonat merupakan bahan baku dalam pembuatan garam-garam karbonat.

        Grafit baik yang alamiah maupun sintetik mempunyai banyak kegunaan. Karbon dapat digunakan sebagai bahan hitam dalam pensil biasa, pigmen dalam cat hitam, bahan pembuatan krus (mangkok untuk bahan kimia), electrode pada suhu yang sangat tinggi dan sebagai pelumas kering.

        Jika serbuk grafit didispersikan dengn minyak, akan dihasilkan pelumas cair. Intan, terutama yang bernoda dan kecil-kecil digunakan dalam industry untuk membuat bubuk penggosok yang paling keras untuk roda pengasah, ujung mata bor dn gigi gergaji.

        Karbondioksida dalam udara berfungsi untuk menjaga suhu permukaan bumi pada malam hari agar tidak terlalu dingin. Karbondioksida dalam udara dapat menyerap sinar infra merah (sinar yang mengandung energy panas) dari sinar matahari yang dipantulkan ke bumi. Pada malam hari, CO₂ melepaskan sinar infra merah tersebut ke permukaan bumi yang dingin sehingga permukaan bumi menjadi hangat. Sifat CO₂ yang dapat menyerap sinar infra merah lalu memantulkannya kembali ke permukaan bumi disebut efek rumah kaca. Akan tetapi, bila kadar CO₂ terlalu tinggi di udara dapat mengakibatkan suhu permukaan bumi bertambah panas sehingga terjadi pemanasan global (pemanasan yang merata di permukaan bumi). Akibatnya es di kutub akan mencair dan dapat menimbulkan banjir.

        Dalam kehidupan sehari-hari, karbon dapat diperoleh dalam berbagaibentuk (karbon amorf), yaitu arang, kokas, bubuk karbon (carbon black) dan bahan hitam tulang (bone-black). Jika batubara dipanaskan tanpa udara, menghasilkan residu dengan kadar karbon yang tinggi dikenal sebagai kokas (ampas batu arang). Penyulingan dari kayu dan bahan organic lainnya menghasilkan arang. Pembakaran tidak sempurna dari gas alam menghasilkan nyala berasap, dan asap ini dapat disimpan sebagai jelaga yang halus disebut karbon hitam. Yang terakhir adalah pemanasan sukrosa tanpa udara menghasilkan karbon murni yang disebut bahan hitam tulang.

        Produksi grafit secara komersial dilakukan dengan cara sublimasi, yaitu pemanasan berbagai bentuk karbon (misalnya pemanasan arang atau kokas) sampai suhu tinggi tanpa udara. Ketika didinginkan, uap ini akan mengembun dalam bentuk grafit.

        Karbon dapat digunakan dalam memperkirakan umur fosil, pengecoran logam, industry karet dan tinta, pemotong kaca. CO untuk reduktor pada pengolahan logam. siC dapag digunakan dalam pembuatan amplas.

2.Silikon    Silex,sillicis,flint

        Davy pada tahun 1800 menganggap silika sebagai senyawa ketimbang suatu unsur. Sebelas tahun kemudian pada tahun 1811, Gay Lussac dan Thenard mungkin mempersiapkan amorphous sillikon tidak murni dengan cara memanaskan kalium dengan silikon tetrafluorida.
        Pada tahun 1824 Berzelius, yang dianggap sebagai penemu pertama silikon, mempersiapkan amorphous silikon dengan metode yang sama dan kemudian memurnikannya dengna membuang fluosilika dengan membersihkannya berulang kali. Deville pada tahun 1854 pertama kali mempersiapkan silikon kristal, bentuk alotropik kedua unsur ini.

        Silikon kristalin memiliki tampak kelogaman dan bewarna abu-abu. Silikon merupakan unsur yang tidak react if secara kimia (inert), tetapi dapat terserang oleh halogen dan alkali. Kebanyakan asam, kecuali hidrofluorik tidak memiliki pengaruh pada silikon.Unsur silikon mentransmisi lebih dari 95% gelombang cahaya infra merah, dari 1,3 sampai 6 mikrometer. Silikon dapat berperan sebagai semikonduktor, karena silicon merupakan unsur mealoid.

        Silikon tidak memiliki ikatan logam, tetapi atom-atom dalam unsur silicon dapat membentuk jaringan tiga dimensi dengan menggunakan empat buah ikatan kovalen tunggal. Oleh karena itu, terciptalah struktur kovalen raksasa yang membuat titik leleh dan titik didihnya sangat tinggi. Silikon bersifat paramagnetic.

        Silikon merupakan unsur semilogam yang sukar melepaskan electron atau daya pereduksinya sangat lemah sehingga silicon tidak bereaksi dengan air. Akan tetapi silicon dapat bereaksi dengan unsur yang mempunyai daya pengoksidasi kuat, seperti oksigen dan klorin.

Si (s) + O₂ (g) → SiO₂ (s)

Si (s) + 2Cl₂ (g) → SiCl₄ (l)

        Oksida silica jika dilarukan dalam air akan menghasilkan hidroksida silica yang akan segera berubah menjadi asam dengan melepaskan air.

        Silikon terdapat di matahari dan bintang-bintang dan merupakan komponen utama satu kelas bahan meteor yang dikenal sebagai aerolites. Ia juga merupakan komponen tektites, gelas alami yang tidak diketahui asalnya.

        Silikon meliputi 28% dari masa kulit bumi dalam jumlah berat, sehingga merupakan unsur kedua terbanyak di kulit bumi setelah oksigen. Di alam, silicon terdapat dalam senyawa oksida silica, SiO₂ dan mineral yang disebut silikat. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, tetapi muncul sebagian besar sebagai oksida dan sebagai silikat. Pasir, quartz, batu kristal, amethyst, agate, flint, jasper dan opal adalah beberapa macam bentuk silikon oksida. Granit, hornblende, asbestos, feldspar, tanah liat, mica, dsb merupakan contoh beberapa mineral silikat. Kristal SiO₂ murni dikenal sebagai pasir atau kuarsa, sedangkan kristal SiO₂ yang tidak murni di antaranya adalah agata (akik), oniks, opal, batu kecubung (ametis) dan flint.

        Silikon dipersiapkan secara komersil dengan memanaskan silika dan karbon di dalam tungku pemanas listrik, dengan menggunakan elektroda karbon. Beberapa metoda lainnya dapat digunakan untuk mempersiapkan unsur ini. Amorphous silikon dapat dipersiapkan sebagai bubuk cokelat yang dapat dicairkan atau diuapkan. Proses Czochralski biasanya digunakan untuk memproduksi kristal-kristal silikon yang digunakan untuk peralatan semikonduktor. Silikon super murni dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi termal triklorosilan ultra murni dalam atmosfir hidrogen dan dengan proses vacuum float zone.

        Unsur silicon dibuat dengan cara mereduksi pasir SiO₂ dengan karbon dalam suatu tanur listrik pada temperature sekitar 3000 C

SiO₂ (l) + 2C (s) → Si (l) + 2CO (g)

        Silikon adalah salah satu unsur yang berguna bagi manusia. Dalam bentuknya sebagai pasir dan tanah liat, dapat digunakan untuk membuat bahan bangunana seperti batu bata. Ia juga berguna sebagai bahan tungku pemanas dan dalam bentuk silikat ia digunakan untuk membuat enamels (tambalan gigi), pot-pot tanah liat, dsb. Silika sebagai pasir merupakan bahan utama gelas Gelas dapat dibuat dalam berbagai macam bentuk dan digunakan sebagai wadah, jendela, insulator, dan aplikasi-aplikasi lainnya. Silikon tetraklorida dapat digunakan sebagai gelas iridize.
        Silikon super murni dapat didoping dengan boron, gallium, fosfor dan arsenik untuk memproduksi silikon yang digunakan untuk transistor, sel-sel solar, penyulingan, dan alat-alat solid-state lainnya, yang digunakan secara ekstensif dalam barang-barang elektronik dan industri antariksa.     
        Silikon sangat penting untuk tanaman dan kehidupan binatang. Diatoms dalam air tawar dan air laut mengekstrasi silika dari air untuk membentuk dinding-dinding sel. Silika ada dalam abu hasil pembakaran tanaman dan tulang belulang manusia. Silikon bahan penting pembuatan baja dan silikon karbida digunakan dalam alat laser untuk memproduksi cahaya koheren dengan panjang gelombang 4560 A.

        Hydrogenated amorphous silicone memiliki potensial untuk memproduksi sel-sel murah untuk mengkonversi energi solar ke energi listrik.

        Banyak yang bekerja di tempat-tempat dimana debu-debu silikon terhirup sering mengalami gangguan penyakit paru-paru dengan nama silikosis.

3.Germanium   Germania-jerman

        Mendeleev memprediksikan keberadaan unsur ini pada tahun 1871 dengan nama ekasilikon yang kemudian ditemukan oleh Winkler pada tahun 1886.

        Unsur ini logam yang putih keabu-abuan. Dalam bentuknya yang murni, germanium berbentuk kristal dan rapuh. Germanium merupakan bahan semikonduktor yang penting. Tehnik pengilangan-zona (zone-refining techniques) memproduksi germanium kristal untuk semikonduktor dengan kemurnian yang sangat tinggi.

        Logam ini ditemukan di

• argyrodite, sulfida germanium dan perak
• germanite, yang mengandung 8% unsur ini
• bijih seng
• batubara
• mineral-mineral lainnya

        Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik pengolahan bijih-bijih seng, dan sebagai produk sampingan beberapa pembakaran batubara. Germanium dapat dipisahkan dari logam-logam lainnya dengan cara distilasi fraksi tetrakloridanya yang sangat reaktif. Tehnik ini dapat memproduksi germanium dengan kemurnian yang tinggi.

          Ketika germanium didoping dengan arsenik, galium atau unsur-unsur lainnya, ia digunakan sebagai transistor dalam banyak barang elektronik. Kegunaan umum germanium adalah sebagai bahan semikonduktor. Kegunaan lain unsur ini adalah sebagai bahan pencampur logam, sebagai fosfor di bola lampu pijar dan sebagai katalis. Germanium dan germanium oksida tembus cahaya sinar infra merah dan digunakan dalam spekstroskopi infra mera dan barang-baran optik lainnya, termasuk pendeteksi infra merah yang sensitif. Index refraksi yang tinggi dan sifat dispersi oksidanya telah membuat germanium sangat berguna sebagai lensa kamera wide-angle dan microscope objectives. Bidang studi kimia organogermanium berkembang menjadi bidang yang penting. Beberapa senyawa germanium memiliki tingkat keracunan yang rendah untuk mamalia, tetapi memiliki keaktifan terhadap beberap jenis bakteria, sehingga membuat unsur ini sangat berguna sebagai agen kemoterapi.

        Germanium memiliki empat isotop stabil, yaitu Ge-72, Ge-73, Ge-74 dan Ge-76.

4.Stannum  Timah

        Timah biasa terbentuk oleh 9 isotop yang stabil. Ada 18 isotop lainnya yang diketahui. Timah merupakan logam perak keputih-putihan, mudah dibentuk, ductile dan memilki struktur kristal yang tinggi. Jika struktur ini dipatahkan, terdengar suara yang sering disebut tin cry (tangisan timah) ketika sebatang unsur ini dibengkokkan.

        Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida, juga dalam stanioksida (SnO₂). Timah merupakan suatu amfoter.

        Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan, timah abu-abu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada 13.2 derajat Celcius menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan sampai suhu 13,2 derajat Celcius, ia pelan-pelan berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan oleh ketidakmurnian (impurities) seperti aluminium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimoni atau bismut. Perubahan dari bentuk alfa ke bentuk beta dinamakan tin pest. Timah abu-abu memiliki sedikit kegunaan. Timah dapat dipoles sangat licin dan digunakan untuk menyelimuti logam lain untuk mencegah korosi dan aksi kimia. Lapisan tipis timah pada baja digunakan untuk membuat makanan tahan lama.
        Campuran logam timah sangat penting. Solder lunak, perunggu, logam babbit, logam bel, logam putih, campuran logam bentukan dan perunggu fosfor adalah beberapa campuran logam yang mengandung timah.

        Timah dapat menahan air laut yang telah didistilasi dan air keran, tetapi mudah terserang oleh asam yang kuat, alkali dan garam asam. Oksigen dalam suatu solusi dapat mempercepat aksi serangan kimia-kimia tersebut. Jika dipanaskan dalam udara, timah membentuk Sn2, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida. Garam yang paling penting adalah klorida, yang digunakan sebagai agen reduksi. Garam timah yang disemprotkan pada gelas digunakan untuk membuat lapisan konduktor listrik. Aplikasi ini telah dipakai untuk kaca mobil yang tahan beku. Kebanyakan kaca jendela sekarang ini dibuat dengan mengapungkan gelas cair di dalam timah cair untuk membentuk permukaan datar (proses Pilkington).

        Baru-baru ini, campuran logam kristal timah-niobium menjadi superkonduktor pada suhu sangat rendah, menjadikannya sebagai bahan konstruksi magnet superkonduktif yang menjanjikan. Magnet tersebut, yang terbuat oleh kawat timah-niobium memiliki berat hanya beberapa kilogram tetapi dengan baterai yang kecil dapat memproduksi medan magnet hampir sama dengan kekuatan 100 ton elektromagnet yang dijalankan dengan sumber listrik yang besar.

        Jumlah timah yang sedikit dalam makanan tidak berbahaya. Limit dalam makanan di Amerika Serikat adalah 300 mg/kg. Senyawa timah triakil dan triaril digunakan sebagai racun biologi (biocides) dan perlu ditangani secara hati-hati.

        Jumlah kecil timah dalam makanan kaleng tidak berbahaya bagi manusia. Senyawa timah trialkil dan triaril berbahaya bagi makhluk hidup dan harus ditangani secara hati-hati. timah juga digunakan dalam pembuatan grenjeng rokok (timah putih), pada longsongan peluru (timah hitam).

        Timah umum digunakan dalam pelapisan logam, untuk membuat campuran tembaga dalam pembutan peruunggu dan dalam pembuatan solder.

5.Plumbum  Lead, timbal, timah hitam

        Unsur ini telah lama diketahui dan disebutkan di kitab Exodus. Para alkemi mempercayai bahwa timbal merupakan unsur tertua dan diasosiasikan dengan planet Saturn. Timbal alami, walau ada jarang ditemukan di bumi. Timbal merubakan suatu logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi.

        Timbal merupakan logam putih kebiru-biruan dengan pancaran yang terang. Ia sangat lunak, mudah dibentuk, ductile, dan bukan konduktor listrik yang baik. Ia memiliki resistasi tinggi terhadap korosi. Pipa-pipa timbal dari jaman Romawi masih digunakan sampai sekarang. Unsur ini juga digunakan dalam kontainer yang mengandung cairan korosif seperti asam sulfur dan dapat dibuat lebih kuat dengan cara mencampurnya dengan antimoni atau logam lainnya. Senyawaan timbal bersifat toksik. Timbal bersifat diamagnetic.

        Timbal didapatkan dari galena (PbS) dengan proses pemanggangan. Anglesite (PbSO₄), cerussite (PbCO₃), dan minim adalah mineral-mineral timbal yang lazim ditemukan. Keberadaan timbal bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia, yang mana jumlahnya 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami yang terdapat pada kerak bumi. Pb terkonsentrasi dalam deposit bijih logam.

        Timbal memiliki 3 isotop stabil Pb-206, Pb-207, Pb-208.

        Timbal alami adalah campuran 4 isotop: ²⁰⁴Pb (1.48%), ²⁰⁶Pb (23.6%), ²⁰⁷Pb (22.6%) dan ²⁰⁸Pb (52.3%). Isotop-isotop timbal merupakan produk akhir dari tiga seri unsur radioaktif alami: ²⁰⁶Pb untuk seri uranium, ²⁰⁷Pb untuk seri aktinium, dan ²⁰⁸Pb untuk seri torium. Dua puluh tujuh isotop timbal lainnya merupakan radioaktif.

        Campuran logam timbal termasuk solder dan berbagai logam antifriksi. Jumlah timbal yang banyak digunakan sebagai logam dan dioksida dalam baterai. Logam ini juga digunakan sebagai selimut kabel, pipa, amunisi dan pembuatan timbal tetraetil.

        Timbal umum digunakan sebagai zat aditif bahan bakar, mengurangi ketukan pada mesin. Pembuatan kabel dan dalam pembuatan pipa.

        Logam ini sangat efektif sebagai penyerap suara. Ia digunakan sebagai tameng radiasi di sekeliling peralatan sinar-x dan reaktor nuklir. Juga digunakan sebagai penyerap getaran. Senyawa-senyawa timbal seperti timbal putih, karbonat, timbal putih yang tersublimasi, chrome yellow (krom kuning) digunakan secara ekstensif dalam cat. Tetapi beberapa tahun terakhir, penggunaan timbal dalam cat telah diperketat untuk mencegah bahaya bagi manusia.

        Timbal yang tertimbun dalam tubuh dapat menjadi racun. Program nasional di AS telah melarang penggunaan timbal dalam campuran bensin karena berbahaya bagi lingkungan.

        Timbal bersifat kumulatif. Dengan waktu paruh timbal dalam sel darah merah adalah 35 hari, dalam jaringan ginjal dan hati selama 40 hari, sedangkan dalam tulang selama 30 hari.

        Paparan Pb dosis tinggi mengakibatkan kadar Pb darah mencapai 80 µg/dL pada orang dewasa dan 70 µg/dL pada anak-anak sehingga terjadi ensefalopati, kerusakan arteriol dan kapiler , edeme otak, meningkatkanya tekanan zalir serebrospinal, degenerasi neuron, serta perkembangbiakan sel glia yang disertai dengan munculnya ataksia, koma, kejang-kejang, dan hiperaktivitas.

        Kandungan Pb dalam darah berkorelasi dengan tingkat kecerdasan manusia. Semakin tinggi kadar Pb dalam darah, semakin rendah poin IQ. Apabila dalam darah ditemukan kadar Pb sebanyak tiga kali batas normal (intake normal sekitar 0,3 mg/hari), maka akan terjadi penurunan kecerdasan intelektual.