Pembuatan dan Kegunaan UnsurSenyawa Aluminium

86 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Walaupun reaksi pada elektrolisis sangat rumit, tetapi reaksi bersihnya dapat dituliskan seperti berikut. Katode: 4Al 3+ aq + 12e – ⎯⎯ → 4Al A Anode: 12O 2– aq + 3Cs ⎯⎯ → 3CO 2 g + 12e – Reaksi sel: 2[2Al 3+ + 3O 2– ] + 3Cs ⎯⎯ → 4Al A + 3CO 2 g Anode karbon dibuat dari karbonasi minyak bumi yang harus diganti secara kontinu sebab sering terkontaminasi oleh pengotor. Aluminium dibuat dalam jumlah besar untuk paduan logam. Logam aluminium murni bersifat lunak dan mudah terkorosi. Penambahan sejumlah kecil logam lain, seperti Cu, Mg, atau Mn, aluminium akan menjadi keras dan tahan terhadap korosi. Beberapa aluminium digunakan untuk mengekstraksi logam lain. Logam kromium diperoleh melalui reduksi oksidanya oleh serbuk aluminium. Reaksi Cr 2 O 3 dengan aluminium bersifat eksotermis. Cr 2 O 3 s + 2Al A ⎯⎯ → Al 2 O 3 A + 2Cr A DH°= –536 kJ Reaksi serupa diterapkan pada las listrik untuk menyambung besi, yaitu campuran dari serbuk aluminium dan besiIII oksida, yang disebut termit lihat Gambar 3 . 2 9 . S ekali campuran ini dibakar, reaksi berlangsung terus menghasilkan pijar tinggi bertabur bunga api. Senyawa aluminium yang penting adalah alumina atau aluminium oksida. Senyawa ini dibuat melalui pemanasan aluminium hidroksida yang diperoleh dari bauksit dan dilakukan pada 550°C. Alumina membentuk senyawa berpori atau berupa serbuk padat berwarna putih. 2AlOH 3 s Δ ⎯⎯→ Al 2 O 3 s + 3H 2 O A Alumina digunakan sebagai katalis, juga digunakan untuk memproduksi logam aluminium. Jika alumina diuapkan pada suhu tinggi 2.045°C, akan terbentuk corundum yang digunakan sebagai ampelas atau gerinda. Jika alumina diuapkan dengan logam pengotor tertentu, akan diperoleh permata safir atau ruby. Ruby sintesis mengandung 2,5 kromium oksida, Cr 2 O 3 dalam alumina, dan digunakan terutama pada arloji dan sebagai asesoris permata. Dalam air, ion aluminium membentuk kompleks hidrat, AlH 2 O 6 3+ dan ion ini mudah terhidrolisis: [AlH 2 O 6 ] 3+ aq+ H 2 O A ZZX YZZ [AlH 2 O 5 OH] 2+ aq+ H 3 O + aq Aluminium sulfat oktadekahidrat, Al 2 SO 4 3 .18H 2 O merupakan garam aluminium yang dapat larut dalam air, dibuat melalui pelarutan bauksit dalam asam sulfat. Aluminium sulfat digunakan dalam jumlah besar untuk perekat kertas. Pada proses ini, zat seperti lempung dari aluminium sulfat ditambahkan ke dalam fiber selulosa untuk menghasilkan material berpori menjadi halus. Aluminium sulfat juga digunakan untuk mengolah air limbah dari pulp kertas dan untuk menjernihkan air limbah. Jika basa ditambahkan kepada larutan garam aluminium ini, endapan seperti gelatin dari aluminium hidroksida terbentuk. Gambar 3.28 Kaleng minuman umumnya dibuat dari alum inium . Al 2 O 3 Gambar 3.29 Pembakaran termit 2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3 Gambar 3.30 Aluminium foil untuk memasak m akanan dalam oven m icrow ave . Sumber: Sougou Kagashi Sumber: Chemistry,2000 Sumber: Introductory Chemistry, 1997 87 Deskrip si Unsur-Unsur Golongan Ut am a Al 3+ aq + 3OH – aq ⎯⎯ → AlOH 3 s Ion aluminium mengkoagulasi suspensi koloid yang selanjutnya menyerap endapan aluminium hidroksida. Aluminium hidroksida sering diendapkan ke dalam fiber untuk menyerap celupan tertentu. Aluminium klorida heksahidrat, AlCl 3 .6H 2 O dapat dibuat melalui pelarutan alumina dalam asam klorida. Garam ini digunakan sebagai penghilang bau keringat dan desinfektan Gambar 3.31. Garam aluminium tidak berhidrat, AlCl 3 tidak dapat dibuat melalui pemanasan hidrat sebab akan terurai menghasilkan HCl. Aluminium klorida tak berhidrat diperoleh melalui reaksi serbuk aluminium dengan gas klorin. 2Als + 3Cl 2 g ⎯⎯ → 2AlCl 3 s Padatan AlCl 3 diyakini ionis, tetapi jika dipanaskan pada suhu titik lelehnya akan terbentuk senyawa kovalen Al 2 Cl 6 . Aluminium klorida menyublim pada titik lelehnya 180°C dan molekul Al 2 Cl 6 terdapat dalam uapnya. Struktur Al 2 Cl 6 merupakan dimer dari AlCl 3 dengan klorin sebagai jembatannya. Pada suhu lebih tinggi, molekul Al 2 Cl 6 berwujud uap akan terdisosiasi menjadi molekul A lCl 3 dengan struktur molekul trigonal planar. Aluminium klorida tak berhidrat ini digunakan sebagai katalis, misalnya pada pembuatan etilbenzena. Gambar 3.31 Taw as, AlKSO 4 2 .12H 2 O digunakan untuk pengolahan air. Cl Cl Cl Cl Cl Cl Al Al St rukt ur dim er dari m olekul AlCl 3 . Sumber: Sougou Kagashi Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1. Mengapa aluminium cenderung membentuk senyawa kovalen? 2. Aluminium sulit diekstraksi dari bijihnya. Aluminium dihasilkan dari elektrolisis lelehan bauksit. Tuliskan persamaan reaksinya. Tes Kompetensi Subbab E 3. Jelaskan secara ringkas proses Hall untuk pembuatan aluminium secara komersial. 5. Walaupun logam aluminium merupakan logam reaktif, tetapi mudah terkorosi di udara, mengapa? Mengidentifikasi Senyawa Aluminium Suatu larutan diduga mengandung NaClaq, MgCl 2 aq, atau AlCl 3 aq. Bahan uji kimia apakah untuk mengidentifikasi larutan ini? Anda hanya dapat menggunakan satu zat. Jawab Tambahkan NaOHs tetes demi tetes ke dalam larutan. Jika NaOHs ditambahkan pada AlCl 3 aq, endapan putih AlOH 3 terbentuk. Penambahan NaOH secara berlebih akan melarutkan kembali endapan yang terbentuk menghasilkan aluminat yang larut, Na[AlOH 4 ]. Jika NaOH ditambahkan ke dalam larutan MgCl 2 , padatan putih MgOH 2 terbentuk. Penambahan NaOH berlebih tidak melarutkan endapan yang terbentuk. Larutan NaCl tidak memberikan endapan dengan ditambahkannya NaOH. Contoh 3.4 88 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII a b

F. Karbon dan Silikon

Karbon dan silikon berada dalam golongan IVA dengan konfigurasi elektron ns 2 np 2 membentuk ikatan kovalen dengan struktur tetrahedral. Silikon dapat membentuk enam buah ikatan yaitu SiF 6 2– , sedangkan karbon maksimal empat ikatan kovalen.

1. Kelimpahan Karbon dan Silikon di Alam

Silikon merupakan unsur yang paling melimpah di alam, terdapat dalam bentuk silika SiO 2 dan mineral silikat. Unsur berikutnya yang juga melimpah di alam adalah karbon, ditemukan dalam semua makhluk hidup dan batubara serta minyak bumi. Sumber utama karbon selain dari senyawa organik terdapat dalam mineral karbonat, yakni batu kapur dan dolomit. Karbon juga terdapat sebagai CO 2 di atmosfer serta sebagai grafit dan intan.

2. Sifat-Sifat Karbon dan Silikon

Bentuk alotrop dari karbon yang berupa kristal adalah grafit dan intan, sedangkan bentuk amorf dari karbon adalah arang dan kokas karbon hitam. Grafit dan intan membentuk struktur jaringan kovalen yang sangat besar struktur raksasa. Grafit bersifat lunak, berwarna hitam mengkilap dengan struktur berlapis, dan dapat menghantarkan listrik bersifat konduktor. Intan bersifat keras, tidak berwarna, dan transparan terhadap cahaya, tetapi intan tidak dapat menghantarkan arus listrik insulator. Perbedaan sifat antara grafit dan intan akibat dari bentuk strukturnya. Grafit membentuk struktur segienam datar dan berlapis melalui ikatan hibrida sp 2 . Adapun intan membentuk struktur tetrahedral, di mana setiap atom karbon berikatan dengan empat atom karbon lain melalui ikatan hibrida sp 3 lihat Gambar 3.33a. Bentuk amorf dari karbon memiliki struktur lapisan seperti grafit. Perbedaannya terletak pada tumpukan lapisan. Grafit memiliki lapisan struktur beraturan lihat Gambar 3.33b, sedangkan karbon amorf tidak beraturan. Untuk memecahkan intan diperlukan energi sangat tinggi sebab banyak ikatan C–C yang harus diputuskan. Jika ikatan C–C putus, bentuknya menjadi tidak beraturan amorf. Sumber: Sougou Kagashi Gambar 3.32 Mineral silikat Gambar 3.33 a Struktur intan b Struktur grafit Sumber: Chemistry: The Molecular Science, 1997 C–C Si–Si Si–O Ikatan Energi Ikat kJ mol –1 347 226 368 Tabel 3.15 Kekuatan Ikatan C–C, Si–Si, dan Si–O Sumber: Chemistry with Inorganic Qualitative Analysis, 1989 89 Deskrip si Unsur-Unsur Golongan Ut am a Silikon berupa padatan keras dengan struktur serupa intan, berwarna abu mengkilap dan meleleh pada 1.410°C. Silikon bersifat semikonduktor. Daya hantarnya kecil pada suhu kamar, tetapi pada suhu tinggi menjadi konduktor yang baik. Beberapa sifat fisika karbon dan silikon ditunjukkan pada Tabel 3.16.

3. Pembuatan serta Kegunaan Unsur Karbon dan Silikon