MAKALAH GOLONGAN 14 DAN 15 (Mata Kuliah Kimia Anorganik II) Oleh Kelompok VIII Kelas A Antika Atsna Rafalesia (1313023007) Diara (1313023077) PENDIDIKAN KIMIA PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITA

MAKALAH GOLONGAN 14 DAN 15

(Mata Kuliah Kimia Anorganik II) Oleh

Kelompok VIII Kelas A

Antika Atsna Rafalesia (1313023007) Diara (1313023077)

PENDIDIKAN KIMIA

PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDARLAMPUNG

2015

I. PENDAHULUAN

Logam golongan 14 dan 15 adalah logam golongan utama yang unsur-unsurnya terdapat pada golongan IVA dan VA dalam tabel periodik unsur. Logam golongan

IVA dan VA terdiri atas unsur- unsur yaitu Germanium (Ge), Timah (Sn), Timbal (Pb), dan Bismuth (Bi). Unsur logam golongan 14 dan 15 tidak terdapat bebas di alam melainkan terdapat dalam bentuk senyawanya.

Mineral germanium sangat langka tetapi unsur ini didistribusikan dalam jumlah luas (seperti Ga). Mineral germanium diperoleh dari abu atubara tetapi sekarang biasanya dari gas limbah pengolahan bijih seng. Timah umumnya terdapat di kasiterit SnO2, dan timah menjadi satu- satunya sumber penting dari unsur sejak dahulu. Unsur timbal merupakan unsur yang paling melimpah diantara unsur logam golongan 14 dan 15, yaitu sebesar 13 ppm. Bismuth biasanya ditemukan sebagai bismit (α-Bi O ), bismutinit (Bi S ), bismutit [(BiO) CO ], dan sangat

3 jarang ditemukan dalam bentuk aslinya.

Dalam keadaan unsur bebasnya golongan 14 dan 15 dapat bereaksi dengan hidrogen, halogen, oksigen, dan senyawanya. Sedangkan dalam bentuk garam- garamnya, unsur- unsur ini biasanya larut dalam air. Untuk dapat mengerti dan memahami unsur-unsur golongan 14 dan 15 beserta dengan sifat kimia fisiknya , cara isolasinya, dan kelimpahannya, beserta dengan reaksinya dan senyawaannya, maka ditulislah makalah golongan 14 dan 15 ini dengan cakupan unsur Germanium, Timah, Timbal, dan Bismut.

II. PEMBAHASAN

A. Sumber dan Isolasi Unsur

1. Germanium (Ge)

Kelimpahan germanium dikerak bumi sekitar 1,6 ppm. Hanya ada dalam beberapa bentuk mineral seperti argyrodite, briartite, germanite, dan renierite. Beberapa bijih seng-tembaga-timbal mengandung cukup germanium yang dapat diekstraksi dari bijih besi akhirnya. Kebanyakan bijih besi dari germanium berupa sulfida. Bijih besi sulfidanya diubah menjadi oksida besi dengan pemanasan di udara, proses ini dikenal dengan pemanggangan: GeS + 3 O → GeO + 2 SO

2 Sebagian dari germanium yang menjadi abu dihasilkan selama proses

ini, sedangkan sisanya diubah menjadi germanates yang tercuci bersama dengan seng dari sisa arang dengan asam sulfat. Setelah netralisasi hanya seng yang tetap dalam larutan dan endapannya mengandung germanium dan logam lainnya. Setelah mengeluarkan larutan seng dari endapannya dengan proses Waelz, oksidanya tercuci untuk yang kedua kalinya. Dioksida yang diperoleh sebagai endapan dan dikonversi dengan gas klor atau asam klorida untuk germanium tetraklorida, yang memiliki titik didih rendah dan dapat di destilasi, berikut adalah persamaan reaksinya: GeO + 4 HCl → GeCl + 2 H O

2 GeO + 2 Cl → GeCl + O

2 Germanium tetraklorida merupakan salah satu yang mudah dihidrolisis

menjadi oksida (GeO ) atau dimurnikan dengan destilasi fraksional dan

2 kemudian dihidrolisis.

GeO

2 + 2 H 2 → Ge + 2 H

2 O

Germanium untuk produksi baja dan proses industri lainnya biasanya direaksikan dengan karbon GeO + C → Ge + CO .

2. Timah (Sn)

Timah ditemukan diantara kuburan-kuburan kuno di mesir yaitu pada pyramida dan spink. Dari data yang diketahui bahwasannya pada tahun 1977, produksi timah di dunia berasal dari beberapa negara, seperti Malaysia, Indonesia, Rusia, Thailand, dan cina dengan total 200.000 ton per tahun. Konsumen timah terbesar adalah Amerika Serikat.

Di alam, timah terdapat sebagai mineral kasiterit yang disebut juga batu timah (SnO ). Mineral kasiterit inilah yang menjadi sumber utama

logam timah. Prinsip pengolahan logam timah ini adalah dengan mereduksi bijih oksida tersebut. Dahulu, reduksi bijih SnO dilakukan

dengan menggunakan batubara panas, dengan reaksi sebagi berikut : SnO 2 (s) + 2C (s) → Sn (l) + CO 2 (g) Pertama bijih timah dipekatkan dalam suatu wadah dengan proses flotasi buih. Pada proses ini, serbuk bijih timah dibuat menjadi suspensi dalam air, yang kemudian didalam suspensi tersebut disemprotkan udara melalui saluran yang berlubang dan berputar, agar terjadi gelembung-gelembung udara yang naik ke permukaan. Kemudian ditambahkan zat aditif tertentu (minyak pinus, dan natrium etilxantat kedalam suspensi akan mengakibatkan terbentuknya buih atau busa yang menyelimuti bijih timah. Sehingga biji timah tersebut terbawa keatas bersama dengan gelembung udara. Bijih-bijih timah yang mengapung kemudian dikumpulkan dengan cara penumpahan keluar. Sedangkan bijih pengotornya yang tidak dipengaruhi oleh zat aditif tersebut akan jatuh kebagian dasar wadah. Bijih timah yang sudah pekat kemudian dipanggang. Karena bijih timah sudah dalam bentuk oksidanya, maka proses pemanggangan hanya bertujuan untuk mengoksidasi logam pengotornya.kemudian mereduksi oksida timah dengan karbon.

Sedangkan cara yang modern dan sering dipakai baru-baru ini adalah dengan menggunakan metode tanur bergaung(reverberatory) yang dilakukan pada temperatur 1200-1300 ᵒC. Namun, menggunakan metode modern ini terasa sulit dilakukan, karena adanya unsur besi sebagai pengotor bijih yang mengakibatkan hasil yang diperoleh bercampur dengan logam besi oksida sebagai pengotor yang memiliki kemiripan sifat oksidator dengan SnO . Oleh karena itu pada proses ini

tidak dilakukan pada kondisi tekanan oksigen yang cukup tinggi karena untuk mencegah terjadinya reduksi oksida besi pengotor menjadi logam besi. Oleh karena itu, lelehan timah yang belum murni dari hasil reduksi dengan karbon dipisahkan dari logam-logam yang tidak meleleh. Kemudian lelehan timah ini diaduk dengan kuat, kemudian dialiri oksigen atau uap air panas, agar bahan pengotornya dapat teroksidasi kembali.oksida-oksida ini biasanya mengambang diatas permukaan laut, sehingga dapat dipisahkan dari logam timahnya.

3. Timbal (Pb) Timbal didapatkan dari galena (PbS) dengan proses pemanggangan.

Anglesite, cerussite, dan minim adalah mineral-mineral timbal yang lazim ditemukan. Anglesite merupakan mineral timbal yang mengandung timbal sulfat PbSO . Mineral ini terjadi sebagai hasil

oksidasi mineral gelena akibat pengaruh cuaca. Warna mineral ini dari putih, abu-abu, hingga kuning, jika tidak murni maka warnanya abu- abu gelap. Mineral ini memiliki spesifik grafiti 6,3 dengan kandungan timbal sekitar 73%.

Dalam proses ekstraksinya mula-mula biji galena dipekatkan dengan flotasi-buih, yang kemudian ditambahkan kwarsa(SiO ) agar PbSO

4 yang mungkin terjadi dalam proses pemanggangan galena pada temperatur tinggi dapat diubah menjadi PbSiO , dengan persamaan

reaksi sebagai berikut: PbSO 4 (s) + SiO 2 (s) → PbSiO 3 (s) + SO 3 (g) Setelah itu di panggang, dengan persamaan reaksi sebagai berikut

2 PbS (s) + 3O 2 (g) → 2PbO (s) + 2SO 2 (g) Kemudian direduksi dengan batubara coke dan air kapur, dengan persamaan reaksi sebagai berikut: PbO (s) + C (s) → Pb (l) + CO (g) PbO + CO → Pb + CO

(s) (g) (l) 2 (g)

Pada proses reduksi ini, silikat akan akan diubah oleh air kapur (CaO) menjadi PbO, yang kemudian akan tereduksi oleh batubara sehingga menjadi logam timbel(Pb). Sedangkan kapurnya diubah menjadi kalsium silikat sebagai ampas. Dengan reaksi sebagai berikut: PbSiO 3 (s) + CaO (s) →PbO (s) + CaSiO 3 (s) Ada alternatif lain pada proses reduksi adalah dengan pemakaian biji galena yang segar sebagai konduktor pengganti batubara, dengan reaksi sebagai berikut : PbS + 2PbO → Pb + SO

(s) (s) (l) 2 (g)

Namun dalam tahap ini belum dihasilkan logam timbel yang murni, dan masih mengandung banyak unsur pengotornya, seperti tembaga, perak, zink, arsen, antimon, dan juga bismut. Oleh karena itu masih diperlukan proses pemurnian yang banyak, yaitu logam timbel yang dihasilkan pada reaksi diatas tersebut dilelehkan paa temperatur dibawah titik leleh tembaga, hal ini dilakukan agar tembaga pengotornya akan mengkristal sehingga dapat dipisahkan. Tahap berikutnya, meniupkan udara diatas permukaan lelehan timbel tersebut sehingga pengotor (arsen dan antimon) akan diubah menjadi arsenat dan antimonatnya sebagai oksidanya masing-masing. Kemudian untuk pengotor bismut dapat dipisahkan dengan cara mengeluarkannya dari tabung, karena bismut berada dalam keadaan buih. Untuk memisahkan kotoran emas dan atau perak hrus dengan penambahan 1-2% zink, agar pengotor dapat leleh bersama dengan lelehan zink. Kemudian campuran didinginkan dari suhu 480ᵒ C-420ᵒC, sehingga logam emas dan atau peraknya akan terbawa dalam zink yang akan terlebih dahulu mengkristal sehingga akan lebih mudah untuk dipisahkan dari lelehan timbel. Jika ada kelebihan zink didalam lelehan timbel, dapat dipisahkan dengan teknik penyulingan hampa(pada tekanan yang sangat rendah). Untuk menjamin kemurnian logam timbel yang dihasilkan, maka dilakukanlah teknik elektrolisis. Dengan menggunakan larutan timbel heksafluorosilikat, PbSiF

6 dan asam heksafluorosilikat H

2 SiF 6 . Timbel

dipasang sebagai katode sedangkan timbel yang belum murni dipasang ada bagian lempengan anode. Sehingga anode tibel akan mengalami

oksidasi menjadi larutan Pb dan kemudian akan tereduksi menjadi logam Pb dan melekat pada katode. Dan diperolehlah kemurnian timbel mencapai 99,99%.

4. Bismuth

Sumber utama dari bismut adalah yang terdapat dalam keadaan bebas dan bijih sebagai sulfide yang dikenal dengan nama bismutinit (Bi S ),

bismuth (BiO

3 ), serta bismutit (BiO)

2 CO 3 . Negara yang kaya bijih ini

Bolivia, Tasmania, Canada, dan Amerika Serikat. Kebanyakan bismut yang diproduksi di Amerika didapatkan sebagai hasil produksi penyulingan timbal, tembaga, seng, perak dan bijih emas.

Bismut merupakan unsur logam yang langka dan mempunyai warna merah-kemerahan. Di alam bismut terdapat pada lapisan kerak bumi. Terdapat beberapa senyawa bismut yaitu bismut nitrat (Bi(NO ) ),

bismut trinitrat, dan bismut nitrat pentahidrat (Bi(NO

3 ) 3.

2 O). Bismut

bersifat diamagnetik yang kuat dan bersifat sebagai isolator panas maupun listrik, namun daya hantar listrik bismut sangatlah rendah.

Bismut terdapat di alam sebagai bijih sulfidanya (Bi

2 S 3 ) atau bismut

glance, dan dalam bijih tembaga, timah, dan timbel. Bismut dapat diperoleh dari bijihnya dengan proses dipanggang untuk menghasilkan oksidanya (Bi

2 O 3 ), yang kemudian di reduksi dengan karbon atau

dengan H . Bismut terdapat pada senyawaannya dengan tingkat

oksidasi +3 dan +5, namun yang lebih stabil adalah bismut dengan bilangan oksidasi +3 karena bismut (III) halida dapat dijumpai, namun hanya BiF saja yang ditemui sebagai garamnya. Dan bismut (III) lebih

3 stabil daripada bismut (V).

B. Kelimpahan Unsur di dalam kerak bumi

Kelimpahan unsur Ge, Sn, Pb, dan Bi di kerak bumi Unsur Kelimpahan Germanium 1.5 ppm Timah 2.1 ppm Timbel 13 ppm Bismut 0.008 ppm

Timbal merupakan unsur yang paling melimpah diantara ke tiga unsur yang lainnya, kelimpahan ini berhubungan dengan fakta bahwa 3 dari 4 isotop alami timbal yaitu 206, 207, dan 208 merupakan produk akhir yang stabil dari radioaktif alami. Keragaman komposisi yang dimiliki isotop Pb membuat Pb memiliki banyak variasi / macam dari berat atomnya. Bijih timbal yang paling utama terbentuk dari mineral galena dengan warna

Sedangkan bismit memiliki kelimpahan yang sangat sedikit dibandingkan Ge, Sn, dan Pb karena bismut biasa ditemukan sebagai bismit (ɑ-Bi

3 ).

Dan sangat jarang ditemukan dalam bentuk aslinya.

C. Sifat Kimia dan Sifat Fisika Unsur-unsur

Berikut adalah sifat kimia dan fisika unsur Ge, Sn, Pb, dan Bi Karakteristika Ge Sn Pb Bi Nomor atom

83 Konfigurasi elektronik [

2 O

18 Ar]

) 93 120 96 (M

2 Titik leleh ᵒC 938 232 327 271

Titik didih ᵒC 2833 2270 1620 1560 Densitas (g/cm

) 5,323 5,75 6,97 7,28

11,29 9,80 Jari-jari atomik (pm) 125 141 175 155 Jari-jari ionik M

/pm

93 54 (M

) Energi ionisasi kJ/mol

762,2 1537 3302 4411

708,6 1412 2943 3930

715,6 1450 3081 4083

703,3 1610 2466 4370

Elektronegativita s 1,8 1,7 1,6 1,9

Potensial reduksi - -0,136 -0,126 -0,32 Tingkat oksidasi +2 ,(+4) (+2), (+4) (+2), +4 (+3), +5 Struktur kristal Fcc Kristal tetragonal

Fcc Kristal rhombohedral

[

36 Kr] 4d

[

54 Xe] 4f

[

54 Xe]

2 Pada unsur golongan 14 (Ge, Sn, dan Pb) nomor atomnya semakin bertambah besar.sedangkan pada 1 periode pada Pb dan Bi juga mengalami kenaikan nomor atom. Timah dan timbel merupakan suatu logam dalam golongan 14, sedangkan germanium merupakan metalloid atau disebut juga semi logam. Timah dan timbel merupakan unsur yang lunak dan memiliki titik leleh rendah, sehingga mudah ditempa menjadi bentuk piringan, dan juga tahan terhadap korosi. Dan bismut merupakan logam. Titik didih pada golongan 14 dari atas kebawah akan semakin turun atau kecil, hal ini disebabkan karena jari-jari atom yang semakin besar sehingga jika jari-jarinya besar maka energi pemutusannya akan semakin kecil karena akan lebih mudah terputus/terlepas, sehingga titik didihnya akan semakin kecil. Sedangkan pada Satu periode dari kiri ke kanan akan semakin besar titik didihnya, seperti pada unsur Pb dan Bi karena jari-jari atom Pb lebih besar daripada Bi maka energi pemutusan ikatan Bi akan lebih sulit daripada Pb, sehingga menyebabkan titik didihnya semakin besar karena daya tarik inti yang semakin kuat. Begitupun dengan titik leburnya dari atas kebawah akan semakin kecil, dan dari kiri ke kanan akan semakin besar. Hal ini juga erat kaitannya karena timah membentuk struktur koordinasi 12 yang terdistrosi (bukan murni).

Kerapatan pada golongan 14 dari atas kebawah akan semakin besar, hal ini erat kaitannya dengan massa unsur yang semakin besar dan volume yang dianggap sama, sehingga mengakibatkan kerapatannya dari atas kebawa akan semakin besar. Pb memiliki kerapatan yang kecil dibandingkan dengan Sn, hal ini karena Pb memiliki massa unsur yang lebih kecil dibandingkan dengan Sn.

Jari-jari atomiknya akan semakin besar dari atas kebawah pada golongan 14, hal ini berkaitan dengan nomor atom yang semakin besar dari atas kebawah.

Energi ionisasi dari atas kebawah pada golongan 14 akan semakin berkurang atau kecil, hal ini disebabkan karena dari atas kebawah jari-jari atom akan semakin besar sehingga daya tarik inti terhadap elektronnya akan semakin berkurang. Ketika daya tarik inti terhadap elektron terluarnya berkurang, maka elektron terluarnya akan lebih mudah terlepas, sehingga energi ionisasinya pun akan semakin kecil. Sedangkan dari kiri ke kanan dalam satu periode pada Pb dan Bi akan semakin bertambah karena jari-jari ataom Bi lebih kecil daripada Pb, sehingga Bi akan lebih sulit untuk melepaskan elektron terluarnya, sehingga energi yang digunakan untuk melepaskan elektron akan semakin besar.

Keelektonegativan unsur golongan 14 dari atas kebawah akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena jari-jari atom yang semakin besar, sehingga daya tarik elektronnya akan semakin kecil, maka dari itu keelektronegativannya juga akan semakin kecil. Sedangkan pada 1 periode yaitu (Pb dan Bi) harga keelektronegativannya akan semakin besar maka harga keelektronegativan Bi lebih besar daripada Pb, hal ini karena jari-jari atom Pb yang lebih besar daripada Bi, maka atom Bi akan lebih mudah menarik elektron daripada atom Pb.

Ada anomali pada logam timbal, pada logam timbal seharusnya energi ionisasinya menjadi lebih besar dari pada timah, dan juga titik lelehnya yang seharusnya lebih kecil, namun pada kenyataannya logam timbal memiliki titik leleh yang lebih besar daripada timah, hal ini disebabkan karena adanya efek prisai yang buruk pada logam timbal, dimana pada

logam Pb memiliki konfigurasi elektron [ Xe] 4f 5d 6s 6p sedangkan

2 Sn memiliki konfigurasi elektron [

36 Kr] 4d 5s 5p . Dari konfigurasi

elektron tersebut dapat kita lihat bahwasannya pada logam Pb memiliki konfigurasi elektron pada 4f

dan seperti yang kita ketahui bahwasannya orbital “f dan d” merupakan efek perisai yang sangat buruk. Namun perlu kita tinjau kembali, bahwasannya pada logam Sn elektron tidak mengisi orbital hingga pada orbital “f” dan Sn hanya mengisi hingga orbital “d” saja, sedangkan pada logam Pb elektronnya mengisi hingga orbital “f”. sehingga dapat kita simpulkan bahwasannya logam Pb memiliki muatan inti efektif kecil, karena memiliki efek perisai yang lebih buruk daripada logam Sn. Mengapa pada timah dapat stabil pada bilangan oksidasi +2 dan +4? Hal ini karena pada bilangan oksidasi +2 pasangan lembam ns

tidak terlibat dalam pembentukan ikatan, sedangkan pada bilangan oksidasi +4 pasangan lembam berpartisipasi dalam pembentukan ikatan.

D. Reaksi-reaksi dan senyawaannya

1. Germanium

menghasilkan GeX

Germanium sedikit lebih reaktif dan elektropositif dibandingkan dengan Si; germanium larut dalam H

4 dengan LiAlH 4 dalam eter atau

umumnya dibuat oleh reaksi GeC1

). GeH

Germanium dengan rumus umum Ge n H 2n+2 dikenal sebagai gas tidak berwarna atau cairan yang mudah menguap, untuk n = 1-5 sifat fisik dan reaksi-reaksi kimianya mirip dengan silane (SiH

bereaksi dengan Ge panas (seperti dengan Si) untuk memberikan halida organogermanium.

4 dan GeHCl 3 . Alkil halida

; pada pemanasan dan HC1 memberikan GeC1

pekat panas dan HNO

dan Br

2 SO

2 bahkan lebih baik dengan reaksi GeO

dan gas S menghasilkan GeS

2 S

di udara dengan panas bereaksi dengan H

teroksidasi menjadi GeO

2 O 2 atau NaOCl. Germanium

tetapi tidak bereaksi dengan air atau dengan asam encer atau alkali kecuali dengan pengoksidasi kuat seperti H

; C1

2 dengan larutan NaBH 4 .

Persamaan reaksinya: GeO + NaBH4 → GeH4 + NaBO4

2 Germanium kurang volatil dan kurang reaktif dibandingkan silane.

Jadi berbeda dengan SiH4 dan Sn, GeH4 tidak bereaksi dengan udara dan tidak terpengaruh oleh larutan asam atau larutan basa 30%. Bertindak sebagai asam dalam larutan NH3 membentuk NH4+ dan ion GeH3- bereaksi dengan logam alkali dalam pelarut ini (atau dalam MeOC2H4OMe) untuk menghasilkan MGeH3.

Hidrohalida germanium GeH X (X = C1, Br, I; x = 1, 2, 3) tidak

x 4-x

berwarna, mudah menguap, cairan reaktif. Cara untuk mereparasi termasuk reaksi Ge, GeX

2 atau GeH

4 dengan HX. Senyawanya

merupakan intermediet sintesis. Misalnya, hidrolisis GeH C1

menghasilkan O(GeH ) , dan berbagai metatesis dapat dipengaruhi

oleh penggunaan Garam yang tepat seperti garam Ag atau yang lebih efektif garam PbII, misalnya GeH

3 Br dengan PbO, Pb(OAc) 2 , dan Pb (NCS) menghasilkan O(GeH ) , GeH (OAc), dan GeH (SCN).

3 Pengolahan senyawa yang terakhir ini MeSH atau [Mn(CO) H]

masing- masing menghasilkan GeH

3 Sme dan [Mn(CO)S(GeH 3 )].

Sebuah ekstensif kimia phosphinogermane juga dikenal, misalnya R Ge(PH ) , R = alkil atau H. Germaimine CF N = GeH telah

n 2 4-n

diperoleh sebagai gas tidak berwarna dengan mereaksikan 1: 1 campuran Ge & dan CF NO dalam tabung tertutup di 120 (yang lain

menjadi produk H O). Penambahan HI ke Ge=N ikatan ganda memberi

2 CF

3 NHGeH

2 I.

GeF berupa volatil padatan putih dari GeF4 pada bubuk Ge di 150-

300 , memiliki struktur yang unik yaitu trigonal piramida (GeF )

memberikan 2 atom F untuk membentuk rantai spiral yang tak terbatas. GeC1 berwarna Kuning Pucat dapat diperoleh pada suhu 300

2 atau dengan dekomposisi termal dari GeHCl

3 pada 70 . Reaksi khas ini

dirangkum dalam skema: GeBr dibuat dengan reduksi GeBr atau GeHBr dengan Zn, atau

dengan reaksi HBr pada kelebihan Ge pada 400 , yang merupakan padatan kuning, yang disproportiosi untuk Ge dan GeBr pada suhu

150 , dengan menambahkan HBr pada 40 , dan hidrolisis dengan Ge(OH)

2 kuning yang tidak stabil. Pembuatan GeI 2 diperoleh dari

reduksi GeI

4 dengan larutan H

3 PO 2 pada larutan HI untuk mencegah

hidrolisis; GeI menyublim untuk memberikan kristal oranye-kuning

cerah, kristal ini stabil diudara dan disproportionasi terjadi hanya ketika pemanasan di atas ~550 . GeI

2 dioksidasi menjadi Ge1 4 pada

larutan KI atau HCl menghasilkan ligan-ligan nitrogen dan bereaksi dengan C H pada 140 untuk menghasilkan senyawa yang pada

awalnya dirumuskan sebagai 3-anggota heterosiklik tapi yang kemudian ditunjukkan oleh spektroskopi massa memiliki struktur dimer yang tidak biasa.

II Halida Ge , MGeX 3 (M = Rb, Cs; X = C1, Br, I) adalah polimorfik

dengan berbagai terdistorsi mirip perovskit, struktur yang

II mencerminkan pengaruh "non-ikatan" pasangan elektron di pusat Ge .

Dengan demikian, pada suhu kamar, CsGeI

3 rhombohedral memiliki

tiga ikatan Ge-I di 275pm dan tiga ikatan di 327pm sedangkan dalam bentuk kubik pada suhu tinggi (di atas 277 ° C) ada enam jarak Ge-I di 320 pm sebagai akibat dari perubahan posisi Atom Ge (urutan balik- gangguan transisi). RbGeI berwarna lemon-kuning, ortorombik di

bawah ~92 ; perantara, bordeaux-merah ortorombik bentuk perovskit (-92 ke -52 ); sebuah bentuk rhombohedral hitam (-52 ke -29 ); dan hitam, bentuk perovskite kubik antara -29 dan suhu dekomposisi,

61 . Dalam bentuk lemon-kuning nya ada satu ikatan Ge-I di 281pm, empat di 306pm dan satu di 327pm, sedangkan dalam bentuk merah membentuk ada tiga Ge-I di 287pm dan tiga di 324prn. Semua senyawa yang mudah dibuat hanya dengan pemanasan Ge(OH)

2 dengan MX di larutan HX encer.

Tetrahalida germanium dapat dibuat dari unsur-unsurn yang bereaksi atau melalui reaksi dari larutan HX pada GeO . Bentuknya lebih ringan

tidak berwarna, cairan yang mudah menguap, tapi Gel

4 adalah orange

padat. Semuanya terhidrolisis dengan mudah dan GeC1

4 khususnya

sangat penting dalam penyusunan senyawa organogermanium melalui reagen LiR atau RMgX. Banyak campuran halida dan hidrohalida nya

2- 2-

yang dikenal, seperti kompleks dari jenis GeF

6 , GeCl 6 , trans-

L GeC1 dan L GeC1 (L = amina tersier atau piridin). Penasaran kompleks campuran valensi Ge

5 F 12 , yaitu [(GeF 2 )

4 GeF 4 ] telah 2+

ditunjukkan oleh ciri terdistorsi piramida persegi {: Ge F } dengan

"lone-pair '' dengan 4 elektron yang menjauhi atom F yang berada di

2+ 4+

181, 195, 220, dan 245pm dari apikal Ge ; atom Ge berada di pusat

dari segi delapan yang sedikit menyimpang (Ge - F 171-180pm, sudut F-Ge-F 87.592,5 ) dan seluruh struktur yang di susun bersama oleh jembatan F.

a. Reaksi dengan hidrogen: Hidrida germanium yang stabil hanya GeH

4 Ge + 2H → GeH (s) 2 4(s)

b. Reaksi dengan Halogen Reaksi germanium dengan klorin membentuk senyawa: Ge + 2Cl → GeCl

c. Reaksi dengan oksigen

2Ge + O → 2GeO

(s) 2(g) (s)

Ge + O → GeO2 (stabil)

(s) 2(g) (s)

2. Timah (Sn) Timah dapat membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +4.

Pelepasan dua elektron membentuk timah(II) atau stano lebih mudah daripada pelepasan empat elektron dengan membentuk timah(IV) atau stani. Oleh karena itu, timah(II) umumnya lebih bersifat ionik sedangkan timah(IV) lebih bersifat kovalen. Sifat kovalen timah(IV)

membentuk hibridisasi sp -tetrahedron. Timah(IV) relatif stabil, berbeda dengan timbel(IV), dan oleh karena itu timah(II) bersifat sebagai reduktor. Timah(II). Stano oksida, SnO, berupa serbuk hitam atau hijau bergantung pada cara pembuatannya. Oksida ini dibuat dengan mereaksikan larutan panas senyawa timah(II) dengan larutan karbonat atau dengan memanaskan timah (II) oksalat tanpa udara

2+ 2-

Sn (aq) + CO

3 (aq) → SnO (s) + CO 2(g)

Sn(COO) → SnO + CO + CO

2(s) (s) 2(g) (g) 2+

Timah(II) oksida bereaksi dengan asam membentuk ion Sn , dan

dengan basa kuat membentuk ion stanit, [Sn(OH) ] . Jadi, SnO

menunjukkan sifat amfoterik. Dengan melepaskan satu molekul air,

2- 2-

ion stanit [Sn(OH)

4 ] serimg ditulis dengan formula SnO 2 (hal ini analog dengan ion aluminat).

SnO + 2H O → Sn + 3H O

(s) 3 (aq) (aq)

2 (l)

SnO + 2OH + H O → [Sn(OH) ]

(s) (aq) 2 (l) 4 (aq)

Larutan basa kuat mengendapkan timah(II) dari larutannya sebagai hidroksida yang berwarna putih-gelatin, tetapi larut kembali pada penambahan basa ini secara berlebihan membentuk ion stanit, sama seperti yang terjadi pada oksidanya dengan persamaan reaksi:

(aq) (aq) 2(s)
2-

Sn + 2OH → Sn(OH)

2(s) (aq)

Sn(OH) + 2 OH → [Sn(OH) ]

4 (aq)

Salah satu garam timah(II) yang perlu diketahui adalah garam kloridanya yaitu SnCl . Garam ini yang dapat diperoleh sebagai

dihidratnya, SnCl .2H O, dibuat dengan menguapkan larutan yang

diperoleh dari reaksi antara oksidanya dengan asam hidroklorida menurut persamaan reaksi:

SnO (s) + 2HCl (aq) + H

2 O (l) → SnCl

2 .2H

2 O

SnCl dalam air mudah terhidrolisis membentuk endapan putih-gelatin

timah(II) hidroksiklorida, Sn(OH)Cl, seperti ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut ini:

SnCl + 2H O ↔ Sn(OH)Cl + H O + Cl

2(aq) 2 (l) (s) 3 (aq) (aq)

Garam stano yang lain adalah stano sulfida, SnS, yag berupa padatan

2+ coklat tua, dan sering digunakan untuk menguji adanya ion Sn .

Garam ini dapat diperoleh dari larutan timah(II) yang dialiri gas hidrogen sulfida.

Timah(IV). Timah yang dibakar dalamudara akan mengalami oksidasi berkelanjutan membentuk stani oksida yang berwarna kuning ketika panas dan berwarna putih setelah dingin. Hal ini menunjukkan bahwa timah(IV), maupun timah(II), mudah teroksidasi. Oleh karena itu reaksi timah dengan asam nitrat pekat (oksidator kuat) juga menghasilkan stani oksida (dan gas NO

2 )

Sn (s) + O 2(g) → SnO 2(s) Sn + 4HNO → SnO + NO + 2H O

(s) 3(l) 2(s) 2(g) 2 (l)

Seperti halnya stano oksida, stani oksida juga bereaksi dengan asam,

dan basa yang membentuk ion stanat, [Sn(OH) ] , yang juga sering

6 2-

ditulis dengan formula SnO , menurut persamaan reaksi:

3 4+

3 O (aq) → Sn (aq) + 6H

SnO 2(s) + 4H

2 O (l)

SnO + 2OH +2H O → [Sn(OH) ]

2(s) (aq) 2 (l) 6 (aq)

Tima(IV) hidroksida tidak dikenal, melainkan terbentuk sebagai ion kompleks stanat yang dapat diperoleh dari reaksi langsung timah dengan basa kuat dalam keadaan panas, menurut persamaan reaksi:

2- -

Sn + 2OH + 4H O → [Sn(OH) ] + 2H

(s) (aq) 2 (l) 6 (aq) 2(g) Namun demikian, jika kedalam larutan timah(IV) ditambahkan basa alkali ternyata diperoleh endapan berwarna putih. Endapan ini sangat mungkin berupa stanioksida atau yang terhidrat menurut persamaan reaksi: SnX + 4MOH → SnO .2H O + 4MX

4(aq) (aq)

2 2 (s) (aq)

Timah(IV) klorida berupa cairan tak berwarna, dan dapat diperoleh dari reaksi langsung logam timah dengan gas klorin berlebihan menurut persamaan reaksi: Sn + 2CL → SnCl

(s) 2(g) 4(l)

Stani klorida dapat larut dalam air, tetapi mengalami hidrolisis membentuk oksidanya atau yang terhidrat, dan dalam asam hidroklrida pekat terbentuk asam heksaklorostanat, menurutpersamaan reaksi: SnCl + 2H O → SnO + 4HCl

4(l) 2 (l) 2(s) (aq)

SnCl + 2HCl → H [SnCl ]

4(l) (pekat)

6 Seperti halnya stano sulfida, stani sulfida merupakan senyawa khas

untuk mengidentifikasi adanya stani. Jadi, jika ke dalam larutan timah(IV) dialiri gas H S akan diperoleh endapan kuning SnS .

2 Berbeda dengan stano sulfida, endapan SnS 2 larut dalam sulfida 2-

berlebihan, misalnya dengan NaS membentuk ion tiosianat, [SnS ]

yang dapat diendapkan kembali dengan penambahan asam, menurut persamaan reaksi: SnX + 2H S → SnS + 4HX

4(aq) 2 (aq) 2(s) (aq) 2-

2(s)

SnS + Na S → [SnS ] + 2Na

2 (aq) 3 (aq) (aq)

[SnS

3 ] (aq) + 2H

3 O (aq) → SnS 2(s) + H

2 S (g) + 2H

2 O (l)

Endapan stani sulfida juga larut dalam asam klorida pekat membentuk ion heksaklorostanat(IV) menurut persamaan reaksi:

SnS 2(s) + 6 HCl (pekat) + 2H

2 O (l) → [SnCl 6 ] (aq) + 2H

2 S (g) + 2H

3 O (aq) a. Reaksi Timah dengan Hidrogen: Hidrida timah yang stabil hanya SnH

4 Sn + 2H → SnH (s)

b. Reaksi dengan halogen Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida Sn + 2Cl

2 → SnCl

c. Reaksi dengan oksigen Jika timah dipanaskan dengan udara maka akan membentuk SnO

2 ,

yaitu oksida dari timah yang paling stabil. Sebenarnya SnO ada tetapi sifatnya tidak stabil dan jika dipanaskan di udara akan berubah menjadi SnO .

2 Sn (s) + O 2(g) → SnO 2(g)

Timah lebih reaktif dan elektropositif daripada Ge. Timah akan stabil pada suhu dan pada temperatur biasa tetapi bereaksi dengan uap air menghasilkan SnO dan H pada suhu dan pemanasan untuk

menghasilkan SnO Larutan HCl dan H SO menunjukkan sedikit 2.

reaksi tetapi larutan HNO

3 menghasilkan Sn(NO 3 ) 2 dan HN

4 NO 3 .

Konsentrasi HCl yang tinggi menghasilkan SnCl

2 dan H 2 yang

mana H SO yang memiliki konsentrasi tinggi terbuat dari SnSO

dan SO . Senyawa Sn tidak memiliki reaksi. Sebaliknya reaksi

2 dari larutan alkali yang panas menghasilkan hidroksostanat(IV).

Timah bereaksi cepat dengan Cl dan Br pada temperatur rendah

dan dengan F

2 dan I 2 pada suhu tinggi menghasilkan SnX 4 . Reaksi

ini bereaksi hebat pada S dan Se, untuk menghasilkan kalkogen Sn

2 dan Sn dan dengan Te dari Sn dan Te.

3. Timbal (Pb)

Timbal(II) bukan merupakan reduktor yang baik tidak seperti halnya timah(II), melainkan timbel(IV) merupakan oksidator yang lebih baik dibanding dengan timah(IV). Ada tiga macam oksida timbel yang penting yaitu PbO yang berwarna kuning, PbO yang berwarna coklat, dan Pb O yang berwarna merah

meni. Timbel (II) oksida yang mempunyai struktur sama dengan timah(II) oksida, dapat diperoleh dari pemanasan timbel dengan udara:

2Pb + O → 2PbO

(s) 2(g) (s)

Jadi, berbeda dengan pemanasan timah dengan udara yang menghasilkan timah(IV) oksida, pemanasan timbel dengan udara di atas 500 C akan menghasilkan Pb O .

Timbel(IV) oksida dapat diperoleh dari oksidasi timbel(II) dalam

larutan basa. Dengan oksidator larutan natrium hipoklorit, NaClO, timbel(II) dapat diubah menjadi timbel(IV) oksida menurut persamaan reaksi sebagai berikut:

ClO (aq) + H

2 O (l) + 2e → Cl (aq) + 2OH (aq)

Pb2 + 4OH → PbO + 2H O + 2e

(aq) (aq) 2(s)

2 + (l)

2+
(aq) (aq) (aq) 2(s) (aq)

Pb + 2OH + ClO → PbO + Cl + 2H O

2 (l)

Timbel(IV) okisda merupakan oksidator yang baik dan dapat mengoksidasi asam klorida menjadi gas klorin: PbO 2(s) + 4HCl (aq) → PbCl 2(s) + Cl 2(g) + 2H

2 O (l)

Pb O dapat diperoleh dari oksidasi PbO dalam udara terbuka dengan

pemanasan pada temperatur sekitar 400-500

C, menurut persamaan reaksi:

6PbO + O → 2Pb O

(s) 2(g) 3 4(s)

Kuning merah

Dengan demikian, Pb

3 O 4 dapat dipandang sebagai hasil oksidasi “tak

sempurna” dari PbO, dan oleh karena itu dapat dipandang tersusun oleh campuran timbel dengan dua macam tingkat oksidasi yaitu +2 dan

4. Dengan demikian, formula oksida ini mungkin dapat dituliskan sebagai PbO .2PbO. hal ini didukung oleh reaksinya dengan asam

nitrat yang menghasilkan timbel(II) nitrat dan endapan timbel(IV) oksida: Pb

3 O 4(s) + 4HNO 3(aq) → PbO 2(s) + Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2H

2 O (l)

Sama seperti oksida- oksida aluminium dan timah, oksida- oksida timbel, PbO dan PbO

2 juga bersifat amfoterik. Paralel dengan oksida-

oksida timah, reaksi dengan oksida timbel denganbasa kuat

2- 2- mengahsilkan ion plumbit [Pb(OH) ] dan plumbat, [Pb(OH) ] .

2 Apabila larutan basa alkali ditambahkan ke dalam larutan timbel(II),

diperoleh endapan putih Pb(OH) . Basa inipun bersifat amfoterik, oleh

karena itu larut kembali dalam basa alkali berlebihan dengan membentuk ion plumbit dan dapat juga bereaksi dengan asam menghasilkan kembali garam timbel(II). Ion stanit merupakan reduktor yang aktif, tetapi tidak demikian halnya dengan ion plumbit yang bukan merupakan reduktor yang baik. Timbel(II) klorida, PbCl , berupa padatan putih yang sukar larut dalam

air, tetapi larut dalam air panas. Garam ini dapat diperoleh dari interaksi langsung unsur-unsurnya, berbeda dari logam timah yang mengahsilkan timah(IV) klorida. Timbel(II) klorida juga dapat diperoleh dari reaksi antara timbel(II) oksida dengan asam klorida,

atau dari reaksi pengendapan ion Pb oleh ion Cl . Ternyata, endapan timbel(II) klorida larut dalam larutan klorida konsentrasi tinggi dengan membentuk ion kompleks tetrakloroplumbat(II):

2(s) (aq)

PbCl + 2Cl → [PbCl ]

4 (aq) Kristal timbel(II) nitrat, tak berwarna dan mudah larut dalam air, dapat diperoleh dari reaksi timbel(II) oksida dengan asam nitrat. Garam ini ternyata mudah terhidrolisis dalam air membentuk endapan putih hidroksinitrat, kecuali jika larutan dibuat sedikit asam dengan asam nitrat.

3 (aq)

2 Pb(NO ) + 2H

O ↔ Pb(OH)(NO ) + NO + H O

2 (l) 3 (s) 3 (aq) 3 (aq)

Persamaan reaksi kesetimbangan di atas mudah dipahami bahwa dengan penambahan sedikit asam nitrat ke dalam larutan akan mencegah terjadinya hidrolisis. Padatan timbel(II) nitrat juga tidak stabil pada temperatur agak tinggi, dan seperti halnya dengan senyawa nitrat dari logam- logam berat lainnya, akan terurai menjadi oksidanya dengan membebaskan gas coklat, NO

2 , menurut persamaan reaksi:

2Pb(NO ) → 2PbO + 4 NO + O

3 (s) (s) 2(g) 2(g)

Larutan timbel(II) yang paling stabil dalam air adalah larutan timbel

asetat, Pb(CH

2 COO) . Oleh karena itu, larutan ini sering disediakan untuk menguji timbel(II).

Seperti halnya timah(II), timbel(II) juga diendapkan oleh ion sulfida dengan warna hitam, menurut persamaan reaksi umum:

M2 → MS (M = Sn/ Pb) + S

(aq) (aq) (s)

4. Bismuth (Bi)

Bismuth terdapat dalam senyawaannya dengan tingkat oksidasi +3 dan

5. Senyawa bismuth dengan tingkat oksidasi +5 (NaBiO , BiF )

bersifat oksidator kuat. Semua garam bismuth (III) halida dapat dijumpai, namun hanya BiF

3 saja yang ditemui sebagai garam. Seperti

halnya pada timah dan timbal, bismuth (III) lebih stabil daripada bismuth (V).

a. Reaksi bismut dengan air (Hidroksida bismut)

Ketika bismut panas bereaksi dengan air maka akan membentuk bismut (III) trioksida.

2Bi (s) + 3H O (g) → Bi O (s) + 3H (g)

b. Reaksi dengan udara (oksida bismut) Setelah pemanasan bismut bereaksi dengan oksigen di udara akan membentuk formulirtrioksida bismut (III).

4Bi (s) + 3O

2 (g) → 2Bi

2 O

3 (s)

c. Raksi dengan halogen Bismut bereaksi dengan fluor akan membentuk bismut (V) fluoride.

2Bi (s) + 5F (g) → 2BiF (s)

5 Bismut bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan halogen

fluorin, klorin, bromin, dan iodin menghasilkan bismut (III) (halida).

2Bi (s) + 3F

2 (g) → 2BiF

3 (s)

2Bi (s) + 3Cl (g) → 2BiCl (s)

2Bi (s) + 3Br (g) → 2BiBr (s)

2Bi (s) + 3I

2 (g) → 2BiI 3 (s)

d. Reaksi bismuth dengan asam Bismut larut dalam asam sulfat pekat atau asam nitrat, untuk membentuk solusi yang mengandung Bismut (III). Reaksi dengan asam klorida dalam kehadiran oksigen maka akan menghasilkan bismut (III) klorida.

4Bi (s) + 3O

2 (g) + 12HCl (aq) → 4BiCl 3 (aq) + 6H

2 O (l)

E. Kegunaan Unsur-unsur

a. Germanium

Adapun kegunaan germanium adalah sebagi berikut :

1. Kristal germanium digunakan pada alat detektor frekuensi radio yang tinggi dan sinyal-sinyal radar

2. Kristal germanium digunakan pada pembuatan piranti semikonduktor, seperti transistor

3. Germanium oksida digunakan dalam pembuatan kaca optik dan pengobatan anemia.

4. Dalam senyawanya germanium digunakan sebagai agen kemotrapi

5. Digunakan sebagai lensa kamera wide-angle dan microscope

objectives

b. Timah

Adapun kegunaan unsur dan senyawaan timah adalah sebagai berikut:

1. Dalam bentuk lembaran, timah digunakan untuk lapisan pelindung kaleng atau bejana dari tembaga agar lebih kuat dan tahan abrasi karena dari uap SnCl

4 dihembuskan pada permukaan kaca atau

gelas yang baru terbentuk yang kemudian akan bereaksi dengan molekul air pada permukaan kaca atau gelas membentuk lapisan SnO , lapisan tipis SnO ini dapat memperkuat kaca atau gelas

2 seperti pada kacamata.

2. Lapisan tebal dari SnO digunakan sebagai lapisan penghantar arus

listrik dan juga digunakan pada kaca jendela pada kocpit pesawat terbang. Yaitu dengan aliran arus listrik akan terjadi panas pada kaca yang selanjutnya akan mencegah terjadinya pengembunan uap air pada kaca jendela kocpiy tersebut.

3. SnCl

4 juga digunakan sebagai katalisator dalam reaksi organik

seperti pada pembuatan asam asetat, asam oksalat, dan asam stearat.

4. Digunakan sebagai logam campuran perunggu, dengan kadar Sn sebanyak 5-10%

5. Digunakan untuk perekat komponen elektronika pada PCB (timah solder) bahan solder yang terbentuk dari Sn-Pb dengan kadar Sn sebanyak 2-63%, bergantung pada penggunaannya. Dimana solder ternyata mempunyai titik leleh yang lebih rendah daripada titik leleh logam aslinya

MAKALAH GOLONGAN 14 DAN 15 (Mata Kuliah Kimia Anorganik II) Oleh Kelompok VIII Kelas A Antika Atsna Rafalesia (1313023007) Diara (1313023077) PENDIDIKAN KIMIA PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITA