Sifat Unsur Golongan 1

Sifat unsur golongan 1 secara lengkap dibahas di sini. Golongan 1 meliputi unsur litium, natrium, kalium, rubidium, dan cesium. Yang akan dibahas meliputi kecenderungan jari-jari atom, energi ionisasi pertama, elektronegativitas, titik didih dan leleh, dan kepadatan. Inilah pembahasan tentang unsur golongan 1 dalam tabel periodik unsur.



Jari-jari atom

Penjelasan peningkatan jari-jari atom
Jari-jari atom dipengaruhi oleh: 

• jumlah lapisan elektron di sekitar inti
• tarik elektron terluar dari inti.

Elektron terluar mendapat tarikan 1 + dari inti. Muatan positif pada inti dihambat oleh kenegatifan dari elektron yang lebih dalam.
 

Hal ini juga berlaku bagi semua atom lainnya di golongan 1.
Satu-satunya faktor yang akan mempengaruhi ukuran atom adalah karena jumlah lapisan elektron luar yang harus dipasang di sekitar atom.

Energi Ionisasi Pertama
Energi ionisasi pertama adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang paling lemah ikatannya dari masing-masing satu mol atom gas untuk menghasilkan satu mol ion gas yang bermuatan tunggal : 

Perhatikan bahwa energi ionisasi pertama turun.

Penjelasan penurunan energi ionisasi pertama
Energi ionisasi dipengaruhi oleh: 

• muatan pada inti,
• jumlah skrining oleh elektron dalam,
• jarak antara elektron terluar dan inti.

Peningkatan muatan inti berbanding lurus oleh peningkatan jumlah elektron. Masing-masing unsur di golongan ini, elektron terluar mendapatkan tarikan 1 + dari pusat.
Semakin ke bawah golongan, jarak antara inti dan elektron terluar meningkat sehingga menjadi lebih mudah untuk dihilangkan, dengan kata lain energi ionisasi turun.
 
Elektronegativitas
Elektronegativitas adalah ukuran dari kecenderungan sebuah atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Biasanya diukur pada skala Pauling, di mana unsur yang paling elektronegatif (fluor) diberi elektronegativitas dari 4,0.

Semua unsur ini memiliki elektronegatifitas yang sangat rendah. (Ingat bahwa unsur yang paling elektronegatif, fluorine, memiliki elektronegativitas dari 4.0.) Perhatikan bahwa elektronegativitas turun. Atom-atom menjadi kurang dan kurang baik dalam menarik pasangan elektron ikatan.

Penjelasan penurunan elektronegativitas
Bayangkan sebuah ikatan antara atom natrium dan atom klor.Sebagai ikatan kovalen, yaitu penggunaan sepasang elektron bersama. Pasangan elektron akan tertarik ke arah klorin karena ada tarik bersih jauh lebih besar dari inti klorin dibandingkan dari natrium. Tarik bersih dari masing-masing ujung ikatan adalah sama seperti sebelumnya, tetap atom lithium lebih kecil dari atom natrium. Itu berarti bahwa pasangan elektron akan lebih dekat ke muatan 1 + dari ujung lithium, dan jadi lebih kuat tertarik.


Dalam beberapa senyawa lithium sering ada tingkat ikatan kovalen yang tidak ada di seluruh Grup. Iodida Lithium, misalnya, akan larut dalam pelarut organik - properti khas senyawa kovalen. The atom yodium adalah begitu besar sehingga tarikan dari inti yodium pada pasangan elektron relatif lemah, sehingga ikatan ionik tidak sepenuhnya terbentuk.
 
 
Titik lebur dan titik didih
  

Anda akan melihat bahwa baik titik lebur dan titik didih semakin turun.
 
Penjelasan kecenderungan leleh dan titik didih
Bila Anda mencairkan salah satu logam, ikatan logam yang melemah cukup untuk atom untuk bergerak di sekitar, dan kemudian ikatannya menjadi putus apabila logam dididihkan.
 
Atom dalam logam mempunyai daya tarik inti terhadap elektron yang terdelokalisasi. Jika atom menjadi lebih besar, inti semakin menjauh dari elektron ini terdelokalisasi, dan sebagainya atraksi jatuh. Itu berarti bahwa atom lebih mudah terpisah untuk membentuk cairan dan akhirnya gas.
Dengan cara yang sama bahwa kita telah dibahas, masing-masing atom ini memiliki tarikan dari inti 1 +. Muatan meningkat pada inti dari atas ke bawah Grup tersebut diimbangi dengan tingkat tambahan elektron skrining. Yang penting adalah jarak antara inti dan elektron ikatan.


Kepadatan

Perhatikan semua logam ringan dan  tiga pertama di golongan kurang padat daripada air (kurang dari 1 g cm^-3). Itu berarti bahwa tiga pertama akan mengapung di atas air, sementara dua lainnya tenggelam.
Kepadatan cenderung meningkat saat Anda turun Group (terlepas dari fluktuasi pada kalium).

Penjelasan kecenderungan kepadatan
Hal ini cukup sulit untuk datang dengan penjelasan sederhana untuk ini, karena berat jenis tergantung pada dua faktor, yang keduanya berubah saat Anda pergi ke Grup.
Semua logam ini memiliki atom mereka dikemas dengan cara yang sama, sehingga semua yang harus Anda pertimbangkan adalah berapa banyak atom yang bisa termuat dalam volume tertentu, dan berapa massa atom individu. Berapa banyak Anda dapat pak tergantung, tentu saja, pada volumenya - dan volume mereka, pada gilirannya, tergantung pada jari-jari atom mereka.
Ketika Anda pergi ke Grup, meningkat jari-jari atom, sehingga volume atom meningkat juga. Itu berarti bahwa Anda tidak dapat pak sebagai atom natrium banyak ke dalam volume tertentu yang Anda bisa atom lithium.
Namun, karena Anda turun Group, massa atom meningkat. Itu berarti bahwa sejumlah tertentu atom natrium akan berbobot lebih dari jumlah yang sama dari atom lithium.
Jadi 1 cm³ natrium akan mengandung atom lebih sedikit dibandingkan dengan volume yang sama dari lithium, tetapi setiap atom akan lebih berat. 

Sifat Unsur Periode 3

Sifat unsur periode 3 dalam tabel periodik unsur dapat dilihat di sini. Halaman ini menggambarkan dan menjelaskan kecenderungan sifat-sifat atom dan fisik dari unsur-unsur Periode 3 dimulai dari natrium hingga argon. Hal ini mencakup energi ionisasi, jari-jari atom, elektronegativitas, daya hantar listrik, titik leleh dan titik didih.

Struktur Elektronik
Dalam Periode 3 pada tabel periodik, orbital 3s dan 3p terisi elektron. Hanya sebagai pengingat, versi singkat dari struktur elektronik untuk delapan unsur tersebut adalah:

Na	[Ne] 3s1
Mg	[Ne] 3s2
Al	[Ne] 3s2 3px1
Si	[Ne] 3s2 3px1 3py1
P	[Ne] 3s2 3px1 3py1 3pz1
S	[Ne] 3s2 3px2 3py1 3pz1
Cl	[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz1
Ar	[Ne] 3s2 3px2 3py2 3pz2

Energi ionisasi pertama
Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron yang paling lemah ikatannya dari satu mol atom gas untuk menghasilkan 1 mol ion gas dengan muatan +1.

Keteraturan energi ionisasi pertama


Perhatikan bahwa kecenderungan umum adalah ke atas, tapi ada ketidakteraturan antara magnesium dan aluminium, dan antara fosfor dan sulfur.

Penjelasan Pola
Energi ionisasi pertama dipengaruhi oleh:

• muatan pada inti;
• jarak dari elektron terluar dari inti;
• adanya elektron tak berpasangan di orbital.

Elektronegativitas
Elektronegativitas adalah ukuran kecenderungan sebuah atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Skala Pauling adalah yang paling umum digunakan. Fluor (unsur yang paling elektronegatif) diberikan nilai 4.0, dan harganya menurun sampai cesium dan fransium yang setidaknya hanya memiliki elektronegatifitas pada 0,7.

Sifat Fisika 

Bagian ini akan melihat konduktivitas listrik dan titik leleh dan didih unsur-unsur. Untuk memahami hal ini harus memahami struktur dari masing-masing unsur.
 
Struktur tiga logam
Natrium, magnesium dan alumunium semuanya memiliki struktur logam.
Dalam natrium, hanya satu elektron yang terlibat dalam ikatan logam - elektron 3s tunggal. Dalam magnesium, elektron keduanya terlibat, dan dalam aluminium ketiga atom yang terlibat.


Sebuah struktur kovalen raksasa
Silikon memiliki struktur kovalen raksasa seperti berlian. Sebuah bagian kecil dari struktur terlihat seperti ini:

Struktur ini ada karena ikatan kovalen yang kuat dalam tiga dimensi.
 
Empat  struktur molekul sederhana
Struktur fosfor dan sulfur bervariasi tergantung pada jenis fosfor atau belerang. Untuk fosfor, diasumsikan fosfor putih umum. Untuk belerang diasumsikan salah satu bentuk kristal - belerang belah ketupat atau monoklinik. 

Atom-atom dalam masing-masing molekul yang ada karena  ikatan kovalen.
Dalam keadaan cair atau padat, molekul dinyatakan dekat satu sama lain oleh van der Waals.

Konduktivitas listrik 

• Natrium, magnesium dan alumunium semuanya merupakan konduktor listrik yang baik. Konduktivitas meningkat dari natrium ke magnesium dan aluminium.
• Silikon adalah semikonduktor.

Tiga logam di atas menghantarkan listrik karena adanya delokalisasi elektron (dengan adanya "lautan elektron") bebas bergerak di seluruh padat atau cairan logam.

Titik leleh dan titik didih
Grafik menunjukkan bagaimana titik leleh dan didih unsur-unsur berubah di seluruh periode. Angka-angka yang diplot dalam Kelvin bukan °C untuk menghindari nilai negatif.
 

 
Struktur metalik
Titik didih dan titik leleh meningkat di tiga logam karena meningkatnya kekuatan ikatan metalik.
Jumlah elektron yang setiap atom dapat memberikan kontribusi pada "lautan elektron" terdelokalisasi meningkat. Atom-atom juga mendapatkan lebih kecil dan memiliki proton lebih dari natrium ke magnesium dan aluminium.

Penggunaan Halogen dalam Kehidupan

Manfaat halogen. Halogen merupakan senyawa yang reaktif. Halogen dalam sistem periodik unsur menempati golongan 17 (VIIA). Halogen beranggotakan fluor, klor, brom, iod, dan astatin. Masing-masing unsur tersebut mempunyai manfaat yang besar. Penggunaan halogen dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat berikut ini.

Penggunaan fluor

Fluor ditemukan oleh Karl Scheele pada tahun 1771. Fluor berasal dari kata "flow" (aliran). Fluor berbentuk gas pada suhu kamar. Sifatnya sangat beracun. Ada banyak kegunaan dari fluor seperti untuk membuat pendingin dan deterjen. Fluor juga digunakan terutama untuk memproduksi uranium heksafluroida dan juga digunakan untuk membuat senyawa fluor lainnya.

Sebelumnya, fluor digunakan untuk memproduksi CFC yang digunakan dalam semprotan aerosol, pembersih dan polimer. Namun senyawa ini dapat menyebabkan penipisan lapisan ozon. Kegunaan fluor yang lain adalah untuk bahan bakar roket. Ion fluorida digunakan dalam pasta gigi karena dapat mencegah gigi berlubang. Di beberapa negara, fluor ditambahkan ke pasokan air kota untuk mengurangi pembusukan gigi. Senyawa terfluorinasi dapat digunakan untuk membuat plastik dan juga untuk etsa kaca. Senyawa terfluorinasi tidak hanya digunakan untuk mengetsa dekoratif tetapi juga untuk menandai bola kaca tipis untuk diukir.

Penggunaan klor

Klorin pertama kali ditemukan oleh seorang ahli kimia Swedia bernama Wilhelm Scheele pada tahun 1774. Klor berbentuk gas pada suhu kamar, memiliki bau tajam dan berwarna hijau kekuningan. Penggunaan yang paling penting dari klorin adalah sebagai pemutih kertas dan kain. Klorin adalah salah satu bahan kimia yang paling sering diproduksi di Amerika Serikat. Penggunaan yang paling umum dari klorin adalah dalam air minum dan kolam renang karena dapat membunuh bakteri berbahaya. Penggunaan klorin meliputi produksi produk sehari-hari seperti insektisida, pelarut, pewarna makanan, plastik, pewarna, tekstil, produk minyak bumi, produk kertas dll.

Penggunaan brom

Brom ditemukan pada tahun 1826 oleh ilmuwan Prancis bernama Antoine J. Balard dan dari Jerman bernama Carl J. Lowig. Brom adalah cairan berwarna kemerahan yang memiliki bau yang kuat. Brom berbentuk cair pada suhu kamar dan menghasilkan uap bebas. Brom memiliki afinitas terhadap hidrogen, yang membuatnya menjadi dekomposer yang baik. Brom juga digunakan untuk mensterilkan air karena dapat membunuh bakteri. Bentuk anorganik brom digunakan dalam film fotografi. Selain itu, bromin juga digunakan dalam fumigants, pemadam api, pewarna dan obat-obatan.

Penggunaan iod

Iod merupakan unsur yang sangat penting dan memiliki banyak kegunaan. Senyawa-senyawa iod pada dasarnya digunakan dalam pengobatan, fotografi dan pewarna. Iod juga dapat untuk mengidentifikasi amilum. Penggunaan lain yang sangat penting dari yodium adalah karena bersifat cukup radioopaque, sehingga dapat digunakan sebagai pengontras X-ray dan untuk injeksi intravena. Selain itu yodium membentuk banyak senyawa seperti kalium iodida dan sebagai natrium iodida yang berguna dalam reaksi Finklestein.

Penggunaan astatin

Astatin berasal dari bahasa Yunani "astatos" yang berarti tidak stabil. Astatin ditemukan di University of California pada tahun 1940. Astatin berupa padatan pada suhu kamar. Salah satu karakteristik khusus dari astatin adalah tidak ditemukan di alam sama sekali! Astatin dihasilkan oleh bombardir bismut dengan partikel alpha. Pemanfaatan astatin belum ditemukan.

Ekstraksi Logam

Pengertian Ekstraksi Logam

Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan suatu zat dari suatu campuran. Dengan demikian, ekstraksi logam dapat dimaknai sebagai pemisahan suatu logam dari sumbernya, yang biasanya berupa bijih.

Bijih

Pengertian Bijih

Bijih merupakan suatu sumber logam alami yang dapat diekstraksi. Sebagai contoh adalah aluminium yang merupakan logam utama penyusun kerak bumi. Aluminium terkandung dalam bijih bernama bauksit dengan kadar sekitar 50-70%. Nama lain dari bauksit adalah aluminium oksida.

Tembaga juga merupakan logam yang banyak terkandung di ekrak bumi, walaupun tidak sebanyak aluminium. Tembaga terdapat dalam bijih kalkopirit. Bijih biasanya berupa oksida ataupun sulfida, sebagai contoh adalah :

bauksit	Al2O3
haematit	Fe2O3
rutil	TiO2
pirit	FeS2
kalkopirit	CuFeS2

Pemekatan Bijih

Pemekatan bijih dilakukan untuk menyingkirkan pengotor yang tak diinginkan sebelum bijih diubah menjadi logam. Hal ini dapat dilakukan secara kimiawi. Contohnya adalah aluminium murni diperoleh dari bauksit melalui suatu proses yang melibatkan reaksi dengan larutan natrium hidroksida.

Beberapa bijih tembaga dapat diubah menjadi larutan tembaga(II) sulfat dengan mencampurkan bijih lembut dengan asam sulfat encer dalam waktu yang lama. Tembaga kemudian dapat diekstraksi dari larutan tembaga(II) sulfat.

Pemekatan bijih dapat juga dilakukandengan proses fisika. Suatu contoh pemekatan bijih cara fisika adalah dengan flotasi buih.

Cara kerja flotasi buih adalah sebagai berikut. Bijih dihancurkan kemudian diperlakukan dengan suatu zat yang mengikat partikel logam dan membuatnya bersifat hidrofobik (takut air). Pada pemekatan bijih tembaga, minyak cemara digunakan untuk mengikat senyawa tembaga, tetapi pengotor tidak ikut terikat.

Bijih yang sudah diberi perlakuan di atas ditempatkan pada wadah besar berisi agen pembusa seperti sabun atau deterjen dan udara dialirkan melewati campuran untuk membuat busa. Karena bersifat menjauhi air, partikel logam kemudian terbawa oleh gelembung udara, melayang ke atas wadah dan megalir ke sisi wadah. Sedangkan pengotor tetap pada dasar wadah. Perhatikan gambar flotasi buih berikut:

Proses flotasi buih

Ekstraksi Aluminium

Halaman ini menjelaskan tentang ekstraksi aluminium dari bijihnya, yaitu bauksit.

Ekstraksi Aluminium dari Bauksit

Aluminium sangat sulit diekstraksi melalui ekstraksi karbon karena tergolong dalam deret elektrokimia (deret reaktivitas) yang tinggi. Diperlukan suhu yang tinggi untuk memudahkan ekstraksi.

Ekstraksi aluminium dapat menggunakan elektrolisis. Bijih diubah menjadi aluminium oksida murni dengan proses Bayer, kemudian dielektrolisis dalam kriolit (senyawa aluminium yang lain) yang telah dilelehkan. Aluminium oksida mempunyai titik didih yang terlalu tinggi untuk dielektrolisis sendirian.

Bijih aluminium biasanya berupa bauksit. Bauksit adalah aluminium oksida kotor. Pengotor yang banyak terdapat dalam bauksit adalah besi oksida, silikon dioksida, dan titanium dioksida.

Proses Bayer

Reaksi dengan natrium hidroksida
Proses Bayer ditujukan untuk memurnikan alminium oksida. Bauksit yang telah hancur direaksikan dengan NaOH dengan kepekatan sedang pada suhu 140-240° C dengan tekanan sekitar 35 atm.
Suhu tinggi diperlukan untuk menjaga air dalam NaOH di atas 100°. Dengan NaOH pekat panas, aluminium oksida bereaksi menjadi tetrahidroksoaluminat.

Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 NaAl(OH)₄

Penggumpalan aluminium hidroksida
Natrium tetrahidroksoaluminat didinginkan, dan disebar dengan aluminium hidroksida yang dihasilkan sebelumnya. HAl ini akan menyebabkan aluminium hidroksida akan menggumpal.

NaAl(OH)₄ → Al(OH)₃ + NaOH

Pembentukan aluminium oksida murni
Aluminium oksida (alumina) dibuat dengan memanaskan aluminium hidroksida pada suhu sekitar 1100-1200° C.

2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O

Aluminium oksida dielektrolisis dalam kriolit (Na₃AlF₆) yang telah dilelehkan. 

Proses Elektrolisis

Secara sederhana, sel elektrolisis dapat disingkat menjadi seperti diagram berikut:

Sel elektrolisis berjalan pada voltase rendah, yaitu sekitar 5-6 volt, tetapi pada arus tinggi yaitu pada 100000 A. Efek yang ditimbulkan adalah sel suhu menjadi sangat panas yaitu sekitar 1000° C
Reaksi elektroda yang terjadi selama proses elektrolisis aluminium oksida merupakan reaksi redoks. Secara singkat, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Reduksi : Al³⁺ + 3 e^- → Al

Oksidasi : 2 O^2- → O₂ + 4 e^-

Ekstraksi Besi

Halaman ini menjelaskan tentang proses ekstraksi besi dengan teknologi tanur (furnace).

Bijih besi (iron ore) yang umum adalah besi oksida, yaitu dalam bentuk hematit (Fe₂O₃) dan magnetit (Fe₃O₄). Besi oksida dapat direduksi dengan cara memanaskannya dengan karbon dalam bentuk kokas (coke). Kokas dihasilkan dengan memanaskan batu bara tanpa adanya udara. Skema ekstraksi besi dapat diamati pada gambar berikut:

Sumber Panas

Udara ditiupkan pada bagian bawah tanur yang dipanaskan menggunakan gas panas buangan dari atas. Energi panas sangat berharga, jadi sebisa mungkin untuk dimanfaatkan kembali. Kokas dibakar dengan udara panas membentuk karbon dioksida.

Reduksi Bijih Besi

Pada suhu tinggi di bagian bawah tanur, karbon dioksida bereaksi dengan karbon membentuk karbon monoksida seperti pada reaksi berikut:

C + CO₂ → CO

Karbon monoksida yang dihasilkan berperan sebagai reduktor dalam tanur:

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Pada bagian tanur yang lebih panas, karbon juga bereaksi sebagai reduktor. Perhatikan bahwa pada suhu ini, produk reaksi yang dihasilkan adalah karbon monoksida, bukan karbon dioksida.

Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO

Suhu tanur cukup panas untuk melelehkan besi yang akan mengalir perlahan ke bawah dan akhirnya tertampung.

Manfaat Kapur

Bijih besi bukanlah besi oksida yang murni. Bijih besi mengandung beberapa runutan bahan batuan. Bahan-bahan tersebut tak akan meleleh pada suhu tanur, bahkan bisa menyumbat aliran. Kapur ditambahkan untuk mengubahnya menjadi terak (slag) yang akan meleleh dan mengalir di bawah. Pemanasan tanur mendekomposisi kapur menjadi kalsium oksida.

CaCO₃ → CaO + CO₂

Reaksi tersebut termasuk reaksi endotermik, menyerap panas dari tanur. Maka dari itu dihindari penambahan kapur yang banyak supaya suhu tanur tidak menurun.

Kalsium oksida merupakan oksida basa dan bereaksi dengan oksida asam seperti silikon dioksida yang ada dalam batuan. Kalsium oksida bereaksi dengan silikon dioksida membentuk kalsium silikat.

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Ekstraksi Tembaga

Halaman ini menjelaskan tentang ekstraksi tembaga dari bijih tembaga yaitu kalkopirit.

Ekstraksi Tembaga dari Kalkopirit

Metode yang digunakan untuk mengekstraksi tembaga dari bijihnya tergantung sifat alami dari bijih. Bijih sulfida seperti kalkopirit diubah menjadi tembaga menggunakan metode yang berbeda dari bijih silikat, karbonat, atau sulfat.

Kalkopirit adalah salah satu bijih sulfida tembaga dengan rumus CuFeS₂. Kalkopirit hanya sedikit mengandung tembaga dan harus dipekatkan misalnya dengan flotasi buih. Penjelasan flotasi buih merupakan salah satu cara pemekatan dalam ekstraksi logam.

• Bijih yang terpekatkan dipanaskan dengan silikon dioksida (silika) dan oksigen pada tanur.
• Ion tembaga(II) pada kalkopirit direduksi menjadi tembaga(I) sulfida dan direduksi lebih jauh pada tahap akhir.
• Besi dalam kalkopirit diubah menjadi besi(II) silikat yang mana akan dibuang.

Sebagian besar belerang dalam kalkopirit berubah menjadi gas belerang dioksida. Senyawa tersebut digunakan untuk membuat asam sulfat melalui proses kontak. Seluruh proses yang terjadi adalah :

2 Cu₂FeS + 2 SiO₂ + 4 O₂ → Cu₂S + 2 FeSiO₃ + 3 SO₂

Tembaga(I) sulfida yang dihasilkan selanjutnya diubah menjadi tembaga dengan bantuan oksigen.

Cu₂S + ₂ → 2 Cu + SO₂

Tembaga yang dihasilkan dalam proses tersebut bersifat porous dan rapuh dengan kemurnian sekitar 98-99,5 %.

Pemurnian Tembaga

Tembaga yang dihasilkan melalui ekstraksi dari bijih sulfida masih belum murni. Pertama, tembaga tersebut dibersihkan dari belerang yang tersisa. Kemudian dipasang sebagai anoda untuk tujuan pemurnian dengan elektrolisis.

Pemurnian menggunakan elektrolit tembaga(II) sulfat, tembaga kotor sebagai anoda, dan batang tembaga murni sebagai katoda. Diagram singkat elektrolisis tembaga adalah sebagai berikut:

Pada katoda, ion tembaga(II) diubah menjadi tembaga.

Cu²⁺ + 2 e^- → Cu (s)

Pada anoda, tembaga diubah menjadi larutan sebagai ion tembaga(II).

Cu (s) → Cu²⁺ + 2 e^-

Pengotor pada anoda akan terlucuti menjadi lumpur anoda. Sedangkan katoda akan habis menjadi ion tembaga(II), yang selanjutnya akan diubah menjadi tembaga murni pada anoda.

Ekstraksi Titanium

Halaman ini menjelaskan tentang ekstraksi titanium dari bijih utamanya, yaitu rutil.

Konversi Titanium(IV) Oksida menjadi Titanium(IV) Klorida

Bijih rutil adalah titanium(IV) oksida sangat tidak murni. Titanium (IV) oksida mempunyai rumus TiO₂. Bijih rutil dipanaskan dengan klorin dan kokas pada suhu sekitar 900° C. Reaksinya adalah:

TiO₂ + 2 Cl₂ + 2 C → TiCl₄ + 2 CO

Logam klorida lain dibentuk dengan baik karena adanya senyawa logam yang lain di dalam bijih. Cairan titanium(V) klorida yang sangat murni dapat dipisahkan dari klorida yang lain dengan destilasi fraksional pada atmosfer argon atau nitrogen dalam tangki kering.

Reduksi Titanium(IV) Klorida

Reduksi oleh natrium

Metode ini paling banyak digunakan di Amerika Serikat. Titanium(IV) klorida ditambahkan ke reaktor dalam natrium sangat murni yang telah dipanaskan sampai 550° C. Semua itu dilakukan dalam atmosfer argon. Selama reaksi, suhu meningkat menjadi sekitar 1000° C. Reaksi kimia yang terjadi adalah:

TiCl₄ + 4 Na → Ti + 4 NaCl

Setelah reaksi selesai, semuanya didinginkan beberapa hari. Campuran dihancurkan dan dicuci dengan asam klorida encer untuk menghilangkan natrium klorida.

Reduksi oleh magnesium

Metode in digunakan di seluruh dunia. Metode ini hampir sama dengan menggunakan natrium, tetapi reaksi kimianya adalah:

TiCl₄ + 2 Mg → Ti + 2 MgCl

Magnesium klorida dihilangkan dari titanium dengan cara destilasi pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Penggunaan Titanium

Titanium adalah salah satu unsur logam transisi. Manfaat titanium sangat besar. Titanium merupakan logam tahan karat, sangat kuat, dan mempunyai titik leleh yang tinggi. Titanium mempunyai densitas rendah (sekitar 60% densitas besi). Titanium merupakan logam terbanyak ke enam yang ada di kerak bumi. Penerapan titanium banyak di bidang mesin.

Pipa titanium lebih kuat dan tahan karat

Faktanya, titanium sangat mahal dan hanya digunakan pada tujuan tertentu. Titanium mahal karena sangat sulit mengekstraknya dari bijih rutil. Titanium digunakan untuk:

1. Industri penerbangan. Sebagai contoh adalah untuk mesin pesawat terbang.
2. Pengganti tulang pinggul yang rusak.
3. Bahan pembuatan pipa.
4. Pelindung dari korosi pada industri kimia, nuklir, dan minyak.

Ekstraksi Wolfram

Halaman ini mendeskripsikan tentang ekstraksi wolfram dari bijih wolfram, yaitu WO₃.

Pendahuluan

Wolfram adalah salah satu unsur kimia dengan nomor atom 74 dan nomor massa 183,84. Wolfram mempunyai simbol W dengan nama lain adalah tungsten. Bijih wolfram yaitu wolframit diekstraksi sehingga menghasilkan wolfram(VI) oksida. Wolfram murni tidak dapat dihasilkan dengan mereduksi wolfram(VI) oksida menggunakan karbon, karena bereaksi dengan karbon membentuk karbida. Dengan demikian, reagen yang paling cocok adalah hidrogen.

Proses Ekstraksi Wolfram

Bubuk wolfram(VI) oksida dipanaskan sampai mencapai suhu 550-580°C pada aliran hidrogen.

WO₃ + 3 H₂ → W + 3 H₂O

Dalam hal ini digunakan hidrogen berlebih yang dialirkan. Hidrogen dikeringkan dan sesudah itu akan digunakan kembali. Perhatian khusus dilakukan supaya seluruh sistem ekstraksi terlindung dari udara bebas untuk menghindari ledakan. Hidrogen pada suhu tersebut rawan sekali meledak.

Manfaat Wolfram

Wolfram digunakan untuk membuat filamen pemanas. Selain itu, wolfram karbida yang merupakan karbida paling keras digunakan sebagai bahan pembuatan konduktor elektronik, mesin pemotong, dan gilingan.

Ada juga perhiasan yang terbuat dari wolfram karbida. Karena sifatnya yang sangat keras, cincin  wolfram karbida dikenal tahan terhadap goresan.

Cincin yang terbuat dari wolfram karbida

Di bidang kimia, wolfram(IV) sulfida digunakan untuk katalis dalam reaksi hidrodesulfurisasi. Wolfram oksida digunakan untuk pelapis keramik.

Golongan Logam Alkali

Pengertian Logam Alkali

Logam alkali adalah unsur-unsur kimia yang berada pada golongan 1 (juga sering disebut 1A) daritabel periodik unsur. Logam alkali meliputi litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), dan fransium (Fr). Sementara itu hidrogen juga ada di golongan 1, namun tidak termasuk dalam logam alkali karena tidak menunjukkan sifat yang sama. Kata "alkali" berasal dari bahasa Arab yaitu "Al Qali," yang berarti "abu". Unsur-unsur tertentu diberi nama "alkali" karena mereka bereaksi dengan air untuk membentuk ion hidroksida, sehingga bersifat basa (pH > 7), yang juga disebut larutan alkali.

Sifat-sifat Logam Alkali

Logam alkali dikenal sebagai logam yang paling reaktif. Hal ini disebabkan sebagian besar logam alkali mempunyai jari-jari atom dan energi ionisasi yang rendah. Logam alkali cenderung untuk menyumbangkan elektron dalam reaksi dan memiliki keadaan oksidasi +1. Logam ini dikenal lembut dengan warna keperakan. Logam alkali juga memiliki titik didih dan titik leleh rendah. Densitas (massa jenis) logam alkali lebih rendah kebanyakan unsur. Li, Na, dan K memiliki kemampuan untuk mengapung di atas air karena massa jenis yang rendah. Semua sifat-sifat tersebut timbul karena jari-jari atom yang besar dan ikatan logam yang lemah. Unsur golongan 1 memiliki konfigurasi elektron valensi ns¹ dan merupakan agen pereduksi yang baik (atau dengan kata lain mudah teroksidasi). Semua logam alkali ditemukan secara alami di alam, tetapi tidak dalam bentuk murni. Sebagian bergabung dengan oksigen dan silika membentuk mineral di bumi dan dapat segera ditambang karena mereka mempunyai massa jenis relatif rendah dan dengan demikian tidak tenggelam (mudah mengapung).

Reaksi Logam Alkali

Reaksi dengan hidrogen.

Semua logam alkali bereaksi dengan hidrogen untuk membentuk hidrida.

2K(l) + H₂(g) → 2KH(s)

Reksi dengan air

Logam alkali dan air bereaksi untuk membentuk basa kuat dan gas hidrogen.

Reaksi umum : 2M(s) + 2H₂O → MOH(aq) + H₂(g)

Contoh : 2Na(s) + 2H₂O → 2NaOH(aq) + H₂(g)

Reaksi dengan halogen

Logam alkali dan halogen bergabung membentuk garam ionik.

Reaksi umum: M (s) + X (g) → MX (s)

dimana M = logam alkali dan X = halogen

Contoh: Na⁺(s) + Cl^-(g) → NaCl (s)

Reaksi dengan nitrogen

Hanya litium yang dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu kamar

6Li(s) + N₂(g) → 2Li₃N(s)

Reaksi dengan oksigen

Logam alkali membentuk beberapa jenis oksida, peroksida dan superoksida bila direaksikan dengan oksigen:

• Ion oksida = O^2-
Senyawa umumnya berbentuk M₂O, contohnya adalah Li₂O.
• Natrium membentuk peroksida
Ion peroksida adalah O₂^2-, dan senyawa yang terbantuk adalah M₂O₂. Contoh : Na₂O₂.
• Kalium, cesium, dan rubidium membentuk superoksida
Ion superoksida adalah O₂^-, dan senyawa yang terbentuk adalah MO₂. Contoh : KO₂.

Warna Nyala Logam Alkali

Semua logam alkali memiliki warna nyala khusus. Warna-warna tersebut disebabkan oleh perbedaan energi antara subkulit s dan p, yang sesuai dengan panjang gelombang cahaya tampak. Ketika unsur ini dikenai api, elektron terluar akan tereksitasi dan melompat ke elektron orbital yang lebih tinggi. Elektron kemudian jatuh dan memancarkan energi dalam bentuk cahaya.

Uji nyala logam litium (Li), natrium (Na), dan Kalium (K)

Warna-warna cahaya yang berbeda tergantung pada seberapa banyak energi atau seberapa jauh elektron jatuh kembali ke tingkat energi yang lebih rendah. Inilah sebabnya logam alkali sering digunakan dalam kembang api. Setiap logam alkali memiliki warna yang unik dan mudah diidentifikasi.

Nama Unsur Logam Alkali	Warna Nyala Api
Litium	Merah Crimson
Natrium	Kuning Emas
Kalium	Merah - Ungu
Rubidium	Biru - Ungu
Cesium	Biru - Ungu

Golongan Logam Alkali Tanah

Halaman ini menjelaskan tentang pengertian logam alkali tanah, sifat logam alkali tanah, dan reaksi-reaksi logam alkali tanah.

Pengertian Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah adalah unsur-unsur yang terdapat pada golongan 2 (juga disebut golongan IIA) pada tabel periodik unsur. Unsur-unsur dalam kelompok termasuk Berilium (Be), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra).

Penyusun utama batu emerald adalah unsur Berilium (Be)

Sifat-sifat Logam Alkali Tanah

Golongan 2 berisi logam lunak yang lebih bersifat metalik dibandingkan dengan golongan 1 dan warnanya keperakan. Logam alkali tanah mempunyai titik leleh, titik didih, dan massa jenis yang rendah, sama seperti logam alkali. Meskipun sifatnya homolog pada seluruh grup, logam Ca, Sr, Ba, dan Ra hampir sama reaktifnya dengan logam alkali. Semua unsur di golongan 2 memiliki dua elektron valensi sehingga mempunyai bilangan oksidasi +2. Hal ini memungkinkan unsur tersebut untuk dengan mudah kehilangan elektron yang meningkatkan stabilitas dan memungkinkan untuk membentuk senyawa melalui ikatan ion.

Nomor Atom	Unsur	Jumlah Elektron per Kulit	Konfigurasi Elektron
4	Berilium	2, 2	[He] 2s2
12	Magnesium	2, 8, 2	[Ne] 3s2
20	Kalsium	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s2
38	Stronsium	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5s2
56	Barium	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s2
88	Radium	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s2

Reaksi Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah mempunyai reaksi yang berbeda dengan logam alkali. Ra adalah radioaktif dan tidak turut bereaksi.

Reaksi dengan hidrogen

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida logam. Berikut adalah contoh dari reaksi:

Ca (s) + H₂ (g) → CaH₂ (s)

Reaksi dengan oksigen

Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan oksida logam. Ini adalah contoh reaksi lain dari logam alkali tanah dengan oksigen.

Sr (s) + O₂ (g) → SrO₂ (s)

Reaksi dengan nitrogen

Reaksi ini tidak dapat terjadi jika tidak dalam kondisi ekstrim. Sebagai contoh, suatu senyawa dapat dibuat melalui suhu sangat tinggi. Persamaan reaksinya adalah:

3Mg (s) + N₂ (g) → Mg₃N₂ (s)

Reaksi dengan halogen

Ketika bereaksi dengan halogen, logam alkali tanah akan membentuk halida logam. Persamaan reaksi kimianya adalah :

Mg (s) + Cl₂ (g) → MgCl₂ (s)

Reaksi dengan air

Be tidak bereaksi dengan air. Hanya Mg, Ca, Sr, dan Ba yang dapat bereaksi dengan air membentuk ion hidroksida atau basa. Contoh reaksinya adalah:

Ba (s) + 2H₂O (l) → Ba(OH)₂ (aq) + H₂ (g)

Warna Nyala Logam Alkali Tanah

Secara spesifik, jika logam alkali tanah dikenai api, maka warna nyala yang terjadi adalah sebagai berikut:

Nama Unsur Logam Alkali	Warna Nyala Api
Berilium	Putih
Magnesium	Putih cemerlang
Kalsium	Merah bata
Stronsium	Merah Crimson
Barium	Hijau Apel
Radium	Merah Crimson

Golongan Gas Mulia

Pengertian Gas Mulia

Gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat pada golongan 18 (juga sering disebut VIII A atau unsur inert). Dalam kondisi standar, semua gas mulia memiliki sifat tidak berbau, dan tidak berwarna. Gas mulia merupakan monoatomik dengan reaktivitas kimia sangat rendah. Atau dengan kata lain, gas mulia sangat stabil. Karena sangat stabil, gas mulia mudah dijumpai di alam, yaitu helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radioaktif radon (Rn). Neon, argon, kripton, dan xenon yang diperoleh dari udara dalam pemisahan udara dengan menggunakan metode pencairan gas dandestilasi fraksional. Helium didapat dari ladang gas alam yang memiliki gas alam dengan konsentrasi helium yang tinggi, menggunakan tekmik pemisahan gas cryogenic. Radon diisolasi dari peluruhan radioaktif dari radium.

Sifat-sifat Gas Mulia

Sifat fisika gas mulia

Gas-gas mulia memiliki gaya interatomik yang lemah, sehingga membuat gas mulia memiliki leleh dan titik didih sangat rendah. Seluruh unsur gas mulia bersifat monoatomik dalam kondisi standar, termasuk unsur-unsur yang mempunyai masa atom lebih besar dari unsur padat. Helium memiliki beberapa sifat yang unik bila dibandingkan dengan unsur gas mulia lainnya. Yang pertama adalah helium mempunyai titik didih dan titik leleh yang lebih rendah daripada unsur lain. Sifat itu dikenal sebagai superfluiditas. Helium adalah satu-satunya unsur yang tidak bisa dipadatkan dengan pendinginan di bawah standar. Helium, neon, argon, kripton, dan xenon mempunyai beberapa isotop stabil. Radon tidak mempunyai isotop stabil. Isotop yang paling lama waktu hidupnya adalah ²²²Rn yang mempunyai waktu paruh 3,8 hari kemudian meluruh membentuk helium dan polonium, yang akhirnya meluruh membentuk timah.

Atom-atom gas mulia mempunyai jari-jari atom yang meningkat ke periode yang lebih tinggi meningkatnya jumlah elektron. Ukuran atom berhubungan dengan beberapa sifat. Misalnya, energi ionisasi menurun seiring meningkatnya jari-jari atom karena elektron valensi gas mulia yang lebih besar akan lebih jauh dari inti. Maka dari itu, ikatan inti atom ke elektron valensi menjadi lemah. Gas mulia memiliki energi ionisasi terbesar di antara unsur-unsur dari setiap periode, yang mencerminkan stabilitas konfigurasi elektron dan berhubungan dengan kurang reaktifnya gas mulia. Gas mulia tidak dapat menerima elektron untuk membentuk anion stabil. Itulah mengapa gas mulia memiliki afinitas elektron negatif.

Sifat kimia gas mulia

Gas-gas mulia tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan mudah terbakar dalam kondisi standar. Gas mulia pernah disebut sebagai Golongan 0 dalam tabel periodik unsur karena mempunyai valensi nol, yang berarti tidak dapat bereaksi dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa. Namun anggapan tersebut dapat dipatahkan dengan ditemukannya senyawa dengan keterlibatan gas mulia.

Seperti golongan lain, gas mulia menunjukkan pola yang konfigurasi elektron yang teratur.

Nomor Atom	Unsur	Jumlah Elektron
2	Helium	2
10	Neon	2, 8
18	Argon	2, 8, 8
36	Krypton	2, 8, 18, 8
54	Xenon	2, 8, 18, 18, 8
86	Radon	2, 8, 18, 32, 18, 8

Neon mempunyai 2 dan 8 elektron di kulit pertama dan kedua.

Manfaat Gas Mulia

Gas mulia memiliki beberapa aplikasi penting dalam industri seperti pencahayaan, pengelasan, dan eksplorasi ruang angkasa. Gas helium-oksigen sering digunakan oleh para penyelam laut pada kedalaman air laut lebih dari 55 meter untuk mencegah penyelam dari toksemia oksigen, efek mematikan dari tekanan tinggi oksigen, dan narkosis nitrogen. Helium digunakan sebagai pengisi balon udara menggantikan hidrogen. Hidrogen mempunyai potensi terbakar yang sangat tinggi sehingga diganti helium.