Unsur Kimia Goongan III A

1.Boron / Buraq, burah

        Senyawa boron telah diketahui sejak ribuan tahun yang lalu, tetapi unsur ini tidak ditemukan sampai tahun 1880 oleh Sir Humpry Davy, Gay-Lussac, dan Thenard.

          Elemen metaloid trivalen, boron banyak terdapat di batu borax. Ada dua alotrop boron; boron amorfus adalah serbuk coklat, tetapi boron metalik berwarna hitam. Bentuk metaliknya keras (9,3 dalam skala Moh) dan konduktor yang buruk dalam suhu ruang. Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam. Boron bersifat dia magnetic.

        Metaloid ( metallon – logam, eidos – mirip) adalah kelompok unsur kimia yang memiliki sifat antara logam dan non-logam. Metaloid sulit dibedakan dengan logam, perbedaan utamanya adalah bahwa umumnya metaloid adalah semikonduktor sedangkan logam adalah konduktor. Ada tujuh unsur yang dikelompokkan sebagai metaloid, yaitu boron (B), silikon (Si), germanium (Ge), arsen (As), antimon (Sb), telurium (Te), polonium (Po), dan astatin (At).

        Dalam tabel periodik, metaloid membentuk garis diagonal dari boron ke polonium. Unsur-unsur di kanan atas garis ini termasuk non-logam sedangkan yang berada di kiri bawah adalah logam.

        Unsur ini tidak ditemukan di alam, tetapi timbul sebagai asam othorboric dan biasanya ditemukan dalam sumber mata air gunung berapi dan sebagai borates di dalam boron dan colemantie. Ulexite, mineral boron yang lain dianggap sebagai serat optik alami.
        Sumber-sumber penting boron adalah rasorite (kernite) dan tincal (bijih borax). Kedua bijih ini dapat ditemukan di gurun Mojave. Tincal merupakan sumber penting boron dari Mojave. Deposit borax yang banyak juga ditemukan di Turki.

        Boron muncul secara alami sebagai campuran isotop ¹⁰B sebanyak 19.78% dan isotop ¹¹B 80.22%. Kristal boron murni dapat dipersiapkan dengan cara reduksi fase uap boron triklorida atau tribomida dengan hidrogen pada filamen yang dipanaskan dengan listrik. Boron yang tidak murni (amorphous boron) menyerupai bubuk hitam kecokletan dan dapat dipersiapkan dengan cara memanaskan boron trioksida dengan bubuk magnesium.

Boron dengan kemurnian 99.9% telah diproduksi dan tersedia secara komersil. Boron bukan konduktor listrik yang bagus pada suhu ruangan, tetapi pada suhu yang lebih tinggi.

        Boron yang tidak murni digunakan pada pertunjukan kembang api untuk memberikan warna hijau dan dalam roket sebagai pemicu.  Senyawa boron yang paling komersial adalah Na₂B₄O₇.5H₂O. Pentrahidra ini digunakan dalam jumlah yang banyak dalam pembuatan serat gelas yang dijadikan insulasi (insulation fiberglass) dan pemutih sodium perborat (sodium perborate bleach). Asam borik juga merupakan senyawa boron yang penting dan digunakan dalam produk tekstil. Senyawa-senyawa boron lainnya digunakan dalam pembuatan kaca borosilica dan dalam penyembuhan arthritis.

Isotop boron-10 digunakan sebagai kontrol pada reaktor nuklir, sebagai tameng pada radiasi nuklir dan dalam instrumen-instrumen yang digunakan untuk mendeteksi netron. Boron nitrida memiliki sifat-sifat yang cemerlang karena ia sekeras berlian, dapat digunakan sebagai insulator listrik walau dapat menghantar panas seperti logam. Senyawa ini juga memiliki sifat lubrikasi seperti grafit. Boron hidrida dapat dengan mudah dioksidasi dan melepaskan banyak energi dan pernah digunakan sebagai bahan bakar roket. Penawaran terhadap filamen boron juga meningkat karena bahan ini kuat dan ringan dan digunakan sebagai struktur pesawat antariksa.
        Boron mirip dengan karbon dalam memiliki kapasitas membentuk jaringan molekul dengan ikatan kovalen. Karbonat, metalloboran, fosfakaboran dan semacamnya terdiri dari ribuan senyawa.

          Unsur boron dan borat tidak dianggap berbahaya, dan perlu penanganan khusus. Walau begitu, beberapa senyawa boron hidrogen sangat beracun dan memerlukan penanganan ekstra hati-hati.

2.Aluminium  alumen, alum

        Orang-orang Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori dan bahan penajam proses pewarnaan. Pada tahun 1761 de Morveau mengajukan nama alumine untuk basa alum dan Lavoisier, pada tahun 1787, menebak bahwa ini adalah oksida logam yang belum ditemukan.

        Wohler yang biasanya disebut sebagai ilmuwan yang berhasil mengisolasi logam ini pada 1827, walau aluminium tidak murni telah berhasil dipersiapkan oleh Oersted dua tahun sebelumnya. Pada 1807, Davy memberikan proposal untuk menamakan logam ini aluminum (walau belum ditemukan saat itu), walau pada akhirnya setuju untuk menggantinya dengan aluminium. Nama yang terakhir ini sama dengan nama banyak unsur lainnya yang berakhir dengan “ium”.

        Aluminium juga merupakan pengejaan yang dipakai di Amerika sampai tahun 1925 ketika American Chemical Society memutuskan untuk menggantikannya dengan aluminum. Untuk selanjutnya pengejaan yang terakhir yang digunakan di publikasi-publikasi mereka.

        Alumunium merupakan logam yang paling melimpah. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium murni, logam putih keperak-perakan memiliki karakteristik yang diinginkan pada logam. Ia ringan, tidak magnetik dan tidak mudah terpercik, merupakan logam kedua termudah dalam soal pembentukan, dan keenam dalam soal ductility.

        Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Hal ini disebabkan oleh electron valensi dari atom logam yang bebas bergerak dia antara inti-inti atom logam tersebut. Antara atom logam terdapat ikatan logamyang disebabkan adanya gaya tarik menarik muatan positif (kumpulan inti atom) dengan muatan negative (kumpulan elktron valensi). Hal itulah yang membuat logam berbentuk padat (kristal). Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi.

        Logam alumunium mempunyai ikatan logam yang lebih besar dari magnesium dan natrium karena ikatan logam semakin besar jika electron valensi logam semakin besar. Semakin besar ikatan logam, maka tingkat kekerasan dan titik leleh, titik didih akan semakin besar.

        Metoda untuk mengambil logam aluminium adalah dengan cara mengelektrolisis alumina yang terlarut dalam cryolite. Metoda ini ditemukan oleh Hall di AS pada tahun 1886 dan pada saat yang bersamaan oleh Heroult di Perancis. Cryolite, bijih alami yang ditemukan di Greenland sekarang ini tidak lagi digunakan untuk memproduksi aluminium secara komersil. Penggantinya adalah cariran buatan yang merupakan campuran natrium, aluminium dan kalsium fluorida.

        Proses pengolahan alumunium dari bijih bauksit terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pemurnian dan dahap elektrolisis. Proses pemurnian ini didasarkan dari sifat amfoter oksida alumunium tersebut. Jika bauksit dilarutkan dalam larutan NaOH pekat, oksida bauksit akan larut, sedangkan zat pengotornya yang terdiri dari SiO₂, Fe₂O₃ dan TiO₂ tidak larut.

Al₂O₃ (s) + 2NaOH (aq) → 2NaAlO₂ (aq) + H₂O (l)

        Untuk memisahkan pengotor larutan dengan cara menambahkan HCl sehingga diperoleh endapan Al(OH)₃.

NaAlO₂ (aq) + HCl (aq) + H₂O (l) → Al(OH)₃ (s) + NaCl (aq)

        Selanjutnya endapan disaring lalu dipanaskan sehingga diperoleh oksida Al₂O₃ murni.

2Al(OH)₃ (s) → Al₂O₃ (s) + 3H₂O (g)

        Tahap kedua adalah proses elektrolisis, yaitu mereduksi Al₂O₃ untuk mendapatkan logam alumunium. Proses elektrolisi ini dikenal sebagai proses hall sebab ditemukan oleh Charles Martin Hall pada tahun 1886. Pada proses ini Al₂O₃ dicampur dengan kriolit yang berfungsi untuk menurunkan titik leleh Al₂O₃ dari 2000 C jadi 1000 C. Ketika campuran ini meleleh, kriolit sekaligus berfungsi sebagai pelarut. Dinding bejana tempat campuran dilelehkan terbuat dari besi baja yang dilapisi dengan karbon (grafit) yang berfungsi sebagai katode pada system elektolisis. Batang-batang karbon yang dicelupkan berfungsi sebagai anode.

2Al₂O₃ (l) → 4Al(l) + 3O₂ (g)

        Perlu kita ketahui, selama elktrolisis berlangsung terjadi pengurangan dari anode karena karbon akan teroksidasi membentuk gas CO₂.

C (s) + 2O^2- → CO₂ (g) + 4e^-

        Aluminium merupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%), tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineral-mineral lainnya.

        Mineral utama aluminium adalah biji bauksit ( Al₂O₃ . nH₂O ) dan kriolit (Na₃AlF₆) Kedua mineral ini merupakan sumber utama untuk mendapatkan logam alumunium. Sumber bauksit terdapat di pulau Bintan dan Kalimantan Barat. Mineral lai yang mengandung alumunium adalah granit dan tanah liat yang merupakan senyawa aluminasilikat, yaitu senyawa yang mengandung aluminium, silicon dan oksigen. Akan tetapi, mineral ini tidak dijadikan sumber untuk mendapatkan aluminium karena pengolahannya membutuhkan biaya besar sehingga kurang ekonomis.

        Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.

        Alumunium dalam bentuk bubuk dipanaskan dapat menjadi mudah terbakar dan meledak di udara. Debu bauksit jika terhirup dapat menimbulkan iritasi dan beracun.

        Aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah dibuat, kuat dan ringan diperlukan.

Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari tembaga, tetapi ia digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan. Aluminium murni sangat lunak dan tidak kuat. Tetapi dapat dicampur dengan tembaga, magnesium, silikon, mangan, dan unsur-unsur lainnya untuk membentuk sifat-sifat yang menguntungkan.

        Campuran logam ini penting kegunaannya dalam konstruksi pesawat modern dan roket. Logam ini jika diuapkan di vakum membentuk lapisan yang memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampak dan radiasi panas. Lapisan ini menjaga logam dibawahnya dari proses oksidasi sehingga tidak menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untuk memproteksi kaca teleskop dan kegunaan lainnya.

        Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks.

        Senyawa yang memiliki kegunaan besar adalah aluminium oksida, sulfat, dan larutan sulfat dalam kalium. Oksida aluminium, alumina muncul secara alami sebagai ruby, safir, corundum dan emery dan digunakan dalam pembuatan kaca dan tungku pemanas.

        Identifikasi aluminium dapat dilakukan dengan melarutkan senyawanya dalam NaOH pekat.  Pengujian kation Al³⁺ dalam KOH akan membentuk endapan putih alumunium hidroksida.

        Alumunium hidroksida bersifat amfoter, artinya ia dapat bereaksi dengan asam maupun basa.

Al(OH)₃ (s) + 3H⁺ (aq) → Al³⁺ (aq) + 3H₂O (l)

Al(OH)₃ (s) + OH^- (aq) → AlO₂^- (aq) + 2H₂O (l)

        Alumunium tidak bereaksi denga air pada suhu biasa, tetapi dapat bereaksi dengan uap air panas.

2Al (s) + 6H₂O (uap panas) → 2 Al(OH)₃ (aq) + 3H₂ (g)

        Reaksi alumunium dengan uap air panas ini berjalan tersendat-sendat, sebab endapan alumunium hidroksida akan melapisi logam alumunium bahkan reaksi ini dapat berhenti. Akan tetapi jika lapisan alumunium hodroksida dipisahkan, reaksi dapat berjalan kembali.

3.Galium  Gallia-Perancis  Gallus – ayam jantan

        Unsur ini diprediksi dan disebut Mendeleev sebagai ekaaluminum dan ditemukan secara spektroskopik oleh Lecoq de Boisbaudran pada tahun 1875, yang pada tahun yang sama berhasil mengambil logam ini secara elektrolisis dari solusi hidroksida di KOH.

        Unsur ini satu dari empat logam: raksa, cesium dan rubidium yang dapat berbentuk cair dekat pada suhu ruangan. Oleh karena itu galium dapat digunakan pada termometer suhu tinggi.      Galium memiliki tekanan uap rendah pada suhu tinggi.
Ada tendensi yang kuat untuk galium menjadi super dingin dibawah titik bekunya. Oleh karena itu proses seeding diperlukan untuk menginisiasi solidifikasi.
        Galium yang sangat murni bewarna keperakan dan logam ini memuai sebayak 3.1% jika berubah dari bentuk cair ke bentuk padat. Oleh karena itu, galium tidak boleh disimpan dalam gelas atau kontainer logam karena ia akan merusak tempatnya jika galium tersolidifikasi. Elemen ini tidak rentan terhadap serangan asam-asam mineral.

        Galium merupakan sebuah logam miskin yang jarang, dan lembut, gallium merupakan benda padat yang mudah rapuh pada suhu rendah namun mencair lebih lambat di atas suhu kamar dan memang akan melebur di tangan.

            Logam miskin atau logam post-transisi adalah unsur logam dari blok-p dari tabel periodik, terjadi antara metalloid dan logam transisi. Mereka lebih elektropositif dari logam transisi, tetapi kurang dibanding dengan logam alkali dan logam bumi alkalin. Titik leleh dan titik didih mereka biasanya lebih renda dibanding dengan logam transisi, dan mereka lebih lunak.

Logam miskin adalah aluminium, gallium, indium, stannum, thallium, timbal, dan bismuth. Unsur 113 sampai 116 dimasukan ke kategori ini untuk sementara, dan sementara dikenal sebagai: ununtrium, ununquadium, ununpentium dan ununhexium.

        Galium sering ditemukan sebagai elemen yang terkandung di dalam diaspore, sphalerite, germanite, bauksit dan batubara. Analisa debu dari hasil pembakaran batubara pernah menunjukkan kandungan galium sebanyak 1.5%.

        Galium membasahi gelas atau porselen dan membentuk kaca yang menakjubkan jika dicat pada gelas. Unsur ini banyak digunakan sebagai bahan doping untuk semikonduktor dan transistor.
        Galium arsenide dapat mengubah aliran listrik menjadi cahaya dan dapat dipakai sebagai bahan campuran logam, semikonduktor, terutama dalam dioda pemancar cahaya.

        Galium memiliki dua isotop stabil, yaitu Ga-69 dan Ga-71.

4.Indium  Berasal dari garis terang indigo pada spektrumnya

        Unsur ini ditemukan oleh Reich and Richter, yang kemudian mengisolasi logam ini. Sampai pada tahun 1924, hanya satu gram yang tersedia di seluruh dunia dalam bentuk terisolasi. Ketersediaanya mungkin sebanyak perak. Sekitar 4 juta troy ons indium diproduksi di negara-negara maju. Kanada memproduksi lebih dari 1 juta troy ons setiap tahunnya.

        Elemen ini tersedia dalam bentuk murni. Indium sangat lunak, putih keperak-perakan, dapat membasahi gelas.

        Indium sering diasosiasikan dengan seng dan dari bahan inilah indium diproduksi secara komersil. Ia juga ditemukan di bijih besi, timbal dan tembaga.

        Indium digunakan sebagai bahan campuran logam, campuran logam poros, transistor germanium, termistor dan fotokonduktor. Ia dapat dilapisi pada logam dan diuapkan pada gelas untuk membentuk kaca sebagus yang tebuat dari perak tetapi tidak rentan korosi atmosfir.

        Indium memiliki satu isotop stabil, yaitu In-113.

5.Talium  Thallos – ranting hijau

        Talium ditemukan secara spektroskopis oleh Crookes pada tahun 1861. Nama elemen ini diambil dari garis hijau di spektrumnya. Logam ini berhasil diisolasi oleh Crookes dan Lamy pada tahun 1862 pada saat yang bersamaan.

        Oksida akan terbentuk jika membiarkan talium di udara dan hidrida dapat terbentuk jika tercampur dengan air. Logam ini sangat lunak dan mudah dibentuk. Ia dapat dipotong dengan pisau. Talium memiliki 25 isotop dengan berat atom terbentang dari 184 sampai 210. Talium alami adalah campuran dua isotop. Campuran logam raksa-talium yang membentuk eutectic pada 8.5% talium diberitakan membeku pada titik -60 Celcius, sekitar 20 derajat dibawah titik beku raksa.

        Talium terdapat di crooksite, lorandite, dan hutchinsonite. Ia juga ada dalam pyrites dan diambil dengan cara memanggang bijih ini. Talium juga dapat diambil dengan cara melebur bijih timbal dan seng. Proses pengambilan talium agak kompleks dan tergantung sumbernya. Manganes nodules, ditemukan di dasar samudera juga mengandung talium.

        Talium sulfat banyak digunakan sebagai pembasmi tikus dan semut karena ia tak berbau dan tidak memiliki rasa. Tapi senyawa ini telah dilarang kegunaannya di AS sejak tahun 1975. Konduktivitas talium sulfida berubah sesuai dengan eksposenya terhadap sinar infra merah. Kristal talium bromida-iodida telah digunakan sebagai bahan optik. Talium beserta sulfur atau selenium dan arsenik juga telah digunakan untuk membuat gelas dengan titik lebur rendah antara 125 ? 150 derajat Celcius. Gelas ini diberitakan memiliki sifat yang sama dengan gelas biasa pada suhu ruangan tetapi lebih tanah lama di dalam air. Talium oksida digunakan untuk membuat kaca gelas dengan indeks refraksi yang tinggi.

        Elemen ini dan senyawa-senyawanya sangat beracun dan harus ditangani secara hati-hati. Kontak dengan kulit sangat membahayakan dan ketika mencairkan logam ini, perlu ventilasi udara yang cukup. Eskpos terhadap talium (senyawanya yang terlarut) tidak boleh melebihi 0.1 mg/m³ (berdasarkan 8 jam berat rata-rata, selama 40 jam per minggu).

        Logam ini sangat beracun dan pernah digunakan sebagai bahan racun tikus dan insektisida. Sejak diketahui adanya kemungkinan bahwa unsur ini dapat menyebabkan kanker (walaupun EPA tidak mengklasifikasikannya sebagai karsinogen), penggunaan unsur ini untuk keperluan tersebut telah dikurangi atau dilarang di banyak negara. Talium juga dipergunakan sebagai detektor inframerah.