alotrop karbon: intan, grafit dan fullerene

Senyawa yang terbentuk hanya dari satu jenis unsur namun dengan struktur (bentuk) yang berbeda alotrop. Perbedaan struktur yang terjadi menyebabkan sifat yang dimiliki setia alotrop berbeda walaupun tersusun dari unsur yang sejenis.

Senyawaan yang terbentuk dari atom unsur karbon dengan struktur yang berbeda disebut alotrop karbon. Grafit, intan, fullerene dan karbon amorf merupakan contoh dari alotrop karbon yang sejauh ini diketahui.

Dalam tabel peridoik unsur karbon memiliki simbol C dengan nomor atom 6 dan terletak pada golongan 4A atau 14, periode 2 dan termasuk blok p. Konfigurasi elektron atom karbon adalah 1s² 2s² 2p² atau [He] 2s² 2p² dengan susunan elektron dalam kulit atomnya adalah 2, 4. Berdasarkan konfigurasi elektronnya diketahui bahwa karbon memiliki 4 elektron valensi. Empat elektron valensi karbon ini dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom lain maupun dengan atom karbon yang lain.

 

Intan

Intan atau berlian atau diamond merupakan alotrop karbon yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi dan hingga saat ini intan dikenal sebagai mineral alami yang paling keras dimana belum ada mineral lain yang berhasil menggores atau memotong intan.

struktur intan

Sifat dan pemakaian Intan

Berikut beberapa sifat dan pemakaian intan:

1. Intan merupakan mineral alami yang paling keras, sehingga intan banyak digunakan sebagai alat untuk memotong, mengasah dan sebagai mata bor.
2. Memiliki titik leleh yang sangat tinggi yakni 4827 °C). Hal ini disebabkan Ikatan kovalen karbon-karbon yang terbentuk pada struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan ionik.
3. Berupa isolator namun dapat menyerap panas dengan sangat baik. Daya hantar listrik intan berkaitan dengan elektron yang digunakan untuk membentuk ikatan, dimana pada intan elektron-elektron berikatan sangat kuat sehingga tidak ada elektron yang bebas bergerak ketika diberi beda potensial. Sifat penyerap panas yang baik dari intan diaplikasikan pada peralatan elektonik untuk menyerap panas yang dihasilkan ketika peralatan elektronik digunakan. Dengan melapisi intan pada konduktor dalam peralatan elektronik maka suhu peralatan tersebut dapat dijaga relatif konstan sehingga peralatan tersebut dapat berfungsi secara normal.
4. Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal ini tidak memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan atom karbon yang dapat membongkar dayatarik antara atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen. Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul intan.

 

Dalam struktur intan setiap atom karbon berikatan secara kovalen dengan atom 4 karbon lain dalam bentuk tetrahedral dan panjang setiap ikatan karbon-karbon adalah 0,154 nm.

 

 

 

Intan kini dapat produksi secara komersial dalam skala laboratorium maupun skala industri. Bahan dasar pembuatan intan yaitu grafit dengan katalis logam. Proses pembuatan intan dari grafit dilakukan pada suhu tinggi yakni sekitar 3500 °C bahkan dapat lebih tinggi dan tekanan tinggi pula yakni sekitar 140.000 atm atau lebih. Selain menggunakan cara tersebut, intan dapat dihasilkan dengan pirolisis hidrokarbon pada suhu relatif rendah (± 900 °C) dan tekanan realtif lebih rendah pula yakni sekitar 102 Pa.

Gambar intan

Namun dalam kehidupan sehari-hari intan yang sering dijumpai terdiri dari berbagai macam warna. Berbagai warna yang dihasilkan intan dipengaruhi oleh 3 hal yaitu

1. Adanya pengotor dalam struktur intan sehingga pengotor tersebut dapat mengubah spektrum absorbsi intan. Spektrum intan yang berubah akibat adanya pengotor tergantung pada jenis dan konsentrasi pengotor yang ada Misalnya intan kuning dan oranye mengandung nitrogen, intan biru mengandung boron, intan abu-abu, ungu dan hijau mengandung hidrogen.
2. Intan hijau disebabkan oleh radiasi alam, yang terjadi selama berjuta-juta tahun sehingga dapat mengubah struktur atom dalam intan. Akibat berubahnya struktur intan menyebabkan sektrum absorpsi intanpun berubah.
3. Intan merah muda, merah dan coklat disebabkan oleh adanya deformasi plastik. Struktur atom karbon yang memutar selama pembentukan intan dalam tanah sehingga mengubah sektrum absorpsi intan. Hal ini tampak pada intan sebagai garis urat yang menyerupai urat kayu. Garis inilah yang memberikan spektrum warna yang berbeda.

 

 

Grafit

Grafit merupakan alotrop karbon yang dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik. Karena sifat inilah grafit biasanya digunakan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

Dalam struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan tiga atom karbon lainnya membentuk susunan heksagonal dengan struktur berlapis seperti tumpukan kartu. Karena atom karbon memiliki 4 elektron valensi maka pada setiap atom karbon masih terdapat satu elektron yang belum berikatan (elektron bebas).

Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh grafit dipengaruhi oleh elektron-elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Elektron-elektron ini tersebar secara merata pada setiap atom C karena terjadi tumpang tindih orbital seperti pada ikatan logam yang membentuk awan atau lautan elektron. Oleh sebab itu ketika diberi beda potensial, elektron-elektron yang terdelokaslisasi sebagian besar akan mengalir menuju anoda (kutub positif), aliran elektron inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir. Sedangkan ketika salah satu ujung dipanaskan maka elektron-elektron ini akan segera berpindah menuju bagian yang memiliki suhu lebih rendah. Akibatnya panas tersebut akan menyebar ke bagian grafit yang memiliki suhu lebih rendah. Struktur grafit seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar stuktur grafit

Ikatan kovalen antar lapisan pada grafit relatif lebih lemah bila dibanding ikatan kovalen antar antar atom dalam satu lapisan. Dengan adanya hal ini menyebabkan grafit bersifat licin, karena lapisan yang berada dibagian atas mudah tergelincir atau mudah tergeser.

 

Sifat dan Kegunaan Grafit

1. Memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Hal ini disebabkan iktan kovalen yang terbentuk sangat kuat sehingga diperlukan energi yang tinggi untuk memutuskannya.
2. Memiliki sifat lunak, terasa licin dan digunakan pada pensil setelah dicampu tanah liat.
3. Tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak mampu mensolvasi molekul grafit yang sangat besar.
4. Dibanding intan, grafit memiliki massa jenis yang lebih kecil, karena pada strukturnya terdapat ruang-ruang kosong antar lipatannya.
5. Berupa konduktor listrik dan panas yang baik. Karena sifat ini grafit digunakan sebagai anoda pada baterai (sel Leclanche) dan sebagai elektroda pada sel elektrolisis.

 

 

Fulleren

Fuleren adalah alotrop karbon dimana 1 molekul karbon terdiri dari 60 atom karbon sehingga sering disebut sebagai C₆₀. Pada struktur fulleren setiap atom karbon berikatan dengan tiga atom karbon lain dengan pola membentuk susunan pentagonal membentuk struktur berongga seperti bola sepak. Struktur fulleren seperti yang tertera pada Gambar.

Gambar Struktur fullerene

Gambar Struktur fuleren

Sifat dan pemakaian

1. Tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam pelarut organik.
2. Sebagai superkonduktor dan penyerap panas yang baik. Sifat superkonduktor dan menyerap panas ini berkaitan 1 elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan kovalen, seperti pada grafit. Salah satu senyawaan C₆₀ yang merupakan semikonduktor adalah K₃C₆₀.

 

 

 

 

hukum I dan II Faraday

Hukum I Faraday (1831 1832): massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q).

G=Q

Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari kuat arus (i) dengan waktu (t)

Q = i . t (coulomb)

Jadi persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:

G = it

Contoh

          arus 1 amper yang dialirkan selama 1 menit (60 detik) ke dalam larutan CuSO₄ mengendapkan 0,4 gram tembaga dikatode, maka:

a). Arus 2 amper dalam 1 menit (120 coulomb) akan mengendapkan 0,8 g Cu

b). Arus 1 amper dalam 2 menit (120 coulomb) akan mengendapkan 0,8 g Cu

c). Arus 2 amper dalam 2 menit (240 copulomb) akan mengendapkan 1,6 g Cu

Hukum II Faraday : “massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME)”.

G = ME

Massa ekivalen dari unsur-unsur logam sama dengan massa atom relatif (Ar) di bagi dengan perubahan bilangan oksidasinya (pbo)

ME= Ar/pbo

Contoh

             Contoh pada elektrolisis larutan CuSO₄ terjadi reduksi ion Cu²⁺ menjadi Cu

Cu²⁺(aq) + 2e –––→ Cu(s)

Oleh karena tembaga mengalami perubahan bilangan oksidasi sebesar 2, maka massa ekivalen

                        Cu = ArCu/2

                         = 63,5/2 = 31,75

Apabila listrik yang sama banyak dialirkan kedalam dua atau lebih sel elektrolisis yang berbeda, maka perbandingan massa zat-zat yang dibebaskan sama dengan perbandingan massa ekivalennya.

Contoh

              Misalkan arus i amper dialirkan selama t detik ke dalam larutan CuSO4 dan larutan AgNO3 yang di hubungkan seri.(pada hubungan seri jumlah listrik yang memasuki kedua sel adalah sama). Listrik akan mengendapkan Cu dan Ag pada katoda masing-masing sel. Sesuai dengan hukum faraday II, perbandingan massa Cu dengan Ag yang di endapkan sama dengan pebandingan massa ekivalennya.

GCu : Gag = ME Cu : MEAg

Misalkan massa Cu yang diendapkan 10 g maka massa perak dapat dihitung sebagai berikut:

GCu : Gag = ME Cu : MEAg

= 34,05 g

Penggabungan hukumfaraday I dan II menghasilkan persamaan sebagai berikut:

G = k . i . t . ME

Faraday menemukan harga faktor pembanding k = jadi, persamaan diatas dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dengan

               G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram)

                i = kuat arus (dalam amper)

               t = waktu (dalam detik)

               ME = massa ekivalen

Contoh soal

           Hitunglah massa tembaga yang dapat dibebaskan oleh arus 10 amper yang dialirkan selama 965 detik ke dalam larutan CuSO₄ (Cu = 63,5)

Jawab:

Cu di endapkan di katoda menurut persamaan berikut ini:

Cu²⁺(aq) + 2e –––→ Cu (s)

Penyetaraan Reaksi Redoks

                   Pada semua reaksi kimia selalu berlaku hukum kekekalan massa. Oleh karena itu pada persamaan reaksi diberikan koefisien tertentu dan koefisien tersebut menyatakan mol atom yang terdapat pada reaktan dan produk. Berdasarkan hukum kekekalan massa maka jumlah mol pada reaktan harus sama dengn jumlah mol yang terdapat pada produk.

                 Reaksi-reaksi redoks yang sederhana dapat diselesaikan dengan cepat tanpa diperlukan suatu langkah penyetaraan yang khusus, namun untuk reaksi yang cukup kompleks penyetaraan diperlukan cara-cara khusus. Hingga saat ini dikenal dua metoda khusus penyetaraan redoks yaitu metoda bilangan oksidasi dan metoda stengah reaksi.

Metoda Bilangan Oksidasi (Oxidation Number Method)

                  Penyetaraan reaksi dengan metode bilangan oksidasi didasarkan pada perubahan bilangan oksidasi yang dari spesi yang mengalami oksidasi atau reduksi. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam cara ini, yaitu:

– Jumlah bilangan oksidasi unsur yang dioksidasi harus sama dengan jumlah berkurangnya bilangan oksidasi unsur yang direduksi.

– Jumlah (aljabar) muatan ion pada reaktan dan produk harus sama. Tetapi terkadang ion-ion yang tidak mengalami perubahan bilangan oksidasi sering tidak ditulis.

– Suasana berlangsungnya reaksi.

 

               Tahap-tahap penyetaran reaksi redoks beserta aplikasinya pada penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana asam:

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan maupun produk.

Tahap 2: Samakan jumlah atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dengan ruas kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 4: Samakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi. Pada tahap ini jumlah berkurang bilangan oksidasi Mn menjadi Mn²⁺ (tahap 3) dikali dengan koefisien Cl¯ dan Cl₂, begitupun sebaliknya jumlah bertambahnya bilangan oksidasi Cl¯ menjadi Cl₂ dikali dengan koefisien MnO₄ dan Mn²⁺.

Tahap 5: Samakan jumlah muatan-muatan ion diruas kiri dan kanan dengan menambah ion H⁺, karena reaksi berlangsung dalam suasana asam.

Tahap 6: Menambah H₂O pada pada ruas yang kekurangan atom H untuk menyetarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan.

 

 

                  Penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana basa pada dasarnya sama dengan tahap-tahap penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana asam. Perbedaannya terletak pada tahap 5 yakni pada suasana asam ditambah H⁺ sedangkan pada suasana basa ditambah OH¯ untuk menyamakan jumlah muatan reaktan dengan produk. Berikut contoh menyetarakan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasan basa untuk reaksi berikut:

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan maupun produk.

Tahap 2: Samakan jumlah atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 4: Samakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 5: Samakan jumlah muatan-muatan ion diruas kiri dan kanan dengan menambah ion OH¯, karena reaksi berlangsung dalam suasana basa.

Tahap 6: Menambah H₂O pada pada ruas yang kekurangan atom H untuk menyetarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan.

Metode Setengah Reaksi

                   Tahap-tahap menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi (half reaction method) atau metode ion elektron berbeda dengan metode bilangan oksidasi tetapi memberikan hasil akhir yang sama. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan pada cara ini, yaitu:

– Persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua setengah reaksi.

– Jumlah elektron yang dilepaskan pada oksidasi sama dengan jumlah elektron yang ditangkap pada reaksi reduksi.

– Suasana berlangsungnya reaksi.

 

Contoh soal

Setararakan reaksi-reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana asam:

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

 

       Dari bilangan oksidasi yang telah dihitung dari masing-masing spesi diketahui biloks Cr turun dari +6 menjadi +3 sedangkan Cl tambah dari -1 menjadi +1. Maka pada reaksi ini Cr mengalami reduksi dan Cl mengalami oksidasi.

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O pada sisi yang kekurangan atom O.

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H⁺ pada sisi yang kekurangan atom H.

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi. Bagian yang sama dapat dicoret.

 

 

                     Untuk reaksi yang berlangsung dalam suasana basa tahap-tahap penyetaraan seperti pada suasana asam, perbedaan terletak pada tahap akhir. Misalnya setarakan reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana basa:

Tahap 1: Mengidentifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O pada sisi yang kekurangan atom O.

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H⁺ pada sisi yang kekurangan atom H.

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif atau kurang negatif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi.

 

           Karena reaksi berlangsung dalam suasana basa maka ion H⁺ yang ada harus dinetralkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menambah ion OH¯ pada kedua ruas dan ion OH¯ yang ditambahkan sama dengan jumlah ion H⁺ yang ada. Pada reaksi di atas terdapat 10 ion H⁺ maka ditambahkan 10 ion OH¯. Jadi persamaannya dapat ditulis sebagai:

10 ion H⁺ dan 10OH¯ pada reaktan (ruas kiri) dapat bergabung membentuk 10 molekul air.

10 molekul air yang terbentuk di kurangi 2 molekul air di produk (ruas kanan) sehingga persamaan reaksinya menjadi:

Fosfor Dan Bahaya Bom Fosfor

               Fosfor merupakan unsur nonlogam dalam tabel periodik diberi simbol P, nomor atom 15. Fosfor di alam sebagian besar ditemukan dalam senyawaan fosfat sebagai batu fosfat. Fosfor memiliki tiga bentuk (alotrop) yaitu fosfor putih, fosfor merah dan fosfor hitam. Fosfor putih tersusun atas 4 atom P dengan bentuk tetrahedral, sedangkan fosor merah dan fosfor hitam struktur yang dimiliki belum diketahui secara jelas namun diduga polimer atau gabungan dari molekul P4.

 

                   Fosfor putih diperoleh dari batu fosfat yang dipanaskan dalam tanur listrik pada suhu sekitar 900°C dengan kokas dan silika (SiO₂). Pemanasan ini menyebabkan fosfor menjadi uap kemudian diembunkan pada kondensor sehingga diperoleh cairan fosfor putih. Sedangkan fosfor hitam diperoleh dari pemanasan fosfor putih putih pada tekanan tinggi dan memiliki kilau seperti logam serta bersifat semikonduktor, tetapi pada tekanan tinggi fosfor hitam menunjukan sifat seperti logam.

Sifat-Sifat Fosfor Putih

                  Fosfor putih merupakan alotrop fosfor yang berwarna putih kekuningan, lunak, memiliki bau yang tajam seperti bawang putih serta lebih reaktif dan lebih beracun dibanding fosfor merah maupun fosfor hitam. Fosfor putih dikatakan lebih reaktif karena pada udara terbuka akan terbakar dengan sendirinya. Karena kereaktifan ini fosfor putih biasa disimpan dalam air atau alkohol ataupun larutan-larutan inert yang tidak melarutkan atau bereaksi dengan fosfor. Fosfor putih larut dalam bensena dan karbon disulfida. Beberapa sifat fisik fosfor putih dapat dilihat pada Tabel.

 

konfigurasi elektron	[Ne] 3s2 3p3
Rumus molekul	P4
Massa jenis (g/mL)	1,823
Titik lebur (°C)	44,2
Tingkatan oksidasi	±3, 5, 4
Energi ionisasi (kJ/mol) · Pertama · Kedua · Ketiga	1011,8 1907 2914,1

Pemakaian Fosfor

                    Fosfor yang diproduksi sebagian besar digunakan untuk membuat asam fosfat yang selanjutnya digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pupuk misalnya pupuk super fosfat, bahan tambahan dalam deterjen, bahan pembersih lantai dan insektisida. Selain itu fosfor diaplikasikan pula pada LED (Light Emitting Diode) untuk menghasilkan cahaya putih. Bentuk dari fosfor putih dapat dilihat pada Gambar (gambar dikutip dari http://www.chemicalforums.com):

Gambar fosfor putih yang disimpan dalam air

 

                           Selain digunakan untuk membuat asam fosfat, fosfor juga digunakan untuk membuat korek api. Korek api dengan bahan dasar fosfor terdiri dari dua jenis yaitu korek api jenis “safety matchess” yang dibuat dari fosfor merah dan “strike anywhere matchess” yang dibuat dari fosfor putih. Korek api jenis safety matchess digunakan dengan cara menggoreskan pada tempat yang telah disediakan. Tempat goresan yang disediakan terbuat dari fosfor merah, serpihan kaca dan lem sebagai perekat. Ketika digoreskan fosfor merah pada pada ujung korek api akan berubah dengan cepat menjadi fosfor putih sehingga akan menyala. Sedangkan korek api jenis strike anywhere matchess untuk menggunakan dapat digoreskan pada sembarang tempat asal kering dan kasar atau sedikit kasar. Jenis korek ini permukaannya ditutupi dengan lapisan tipis dari bubuk kaca dan lem. Oleh sebab itu ketika digores fosfor yang terletak pada bagian bawah akan keluar dan bereaksi dengan udara kemudian timbul nyala api.

Gambar fosfor merah

 

                    Salah satu penyalahgunaan fosfor yaitu digunakan sebagai bom. Fosfor yang diaplikasikan sebagai bom yaitu fosfor putih yang diberi nama samaran “Willy Pete”.

Gambar salah satu penyalahgunaan fosfor sebagai bom. Ketika disiram seperti gambar di atas (seperti kembang kembang api) maka harapan untuk hidup sangat kecil karena bahan-bahan yang digunakan sebagai pelidung dapat ditembusi oleh bom fosfor dan asam yang dihasilkanpun sangat beracun dan korosif.

 

                   Ketika fosfor putih ditembakan atau dibakar udara maka akan bereaksi dengan oksigen membentuk fosfor pentaoksida (P₂O₅). Walaupun fosfor berbahaya namun yang paling berbahaya yaitu terletak pada proses pembakaran fosfor dan hasil pembakaran fosfor bukan pada ledakannya.

                  Pembakaran fosfor di udara berlangsung sangat eksotermis yaitu menghasilkan suhu sekitar 800°C. Suhu yang tinggi inilah yang akan merusak jaringan tubuh seperti luka bakar ketika mengenai organ-organ tubuh. Sedangkan hasil pembakaran fosfor putih yaitu berupa P₂O₅ dalam bentuk asap. Asap yang dihasilkan sangat berbahaya karena selain beracun asap inipun bersifat korosif atau dapat pula bereaksi dengan organ-organ tubuh manusia. Oleh sebab itu jika fosfor ditembakan atau yang digunakan sebagai bom ketika terbakar akan merusak sebagian besar jaringan tubuh. Misalnya jika mengenai mata maka akan menyebabkan kebutaan, jika dihirup akan merusak kerongkongan bahkan paru-paru jika dalam jumlah yang lebih banyak, jika mengenai kulit maka akan menyebabkan luka bakar dan akan lebih parah lagi jika terkena dalam jumlah banyak.

 

Asam fosfat

                Asam fosfat merupakan cairan kental tidak berwarna dan mudah larut dalam air. asam fosfat dapat diperoleh dari reaksi antara fosfor putih dengan oksigen kemudian tambahkan air. berikut reaksinya:

                  Selain dengan cara ini asam fosfat dapat diperoleh dari batu fosfat yang direaksikan dengan asam sulfat pekat.

senyawa komplek dan tatanama senyawa kompleks

Senyawa Koordinasi

                       Seperti yang telah dijelaskan pada ikatan kovalen koordinasi NH₃ dan BF₃ bereaksi membentuk H₃N.BF₃. Secara umum senyawa yang terbentuk melalui ikatan kovalen koordinasi dianggap sebagai senyawa koordinasi atau senyawa kompleks. Lebih khusus lagi senyawa koordinasi adalah senyawa yang pembentukannya melibatkan pembentukan ikatan kovalen koordinasi antara ion logam atau logam dengan ion nonlogam. Kini senyawa-senyawa koordinasi yang dihasilkan dengan melibatkan pembentukan ikatan kovalen koordinasi lebih sering disebut sebagai senyawa kompleks.

Beberapa jenis senyawa kompleks, yaitu:

1. Senyawa kompleks netral. Misalnya [Ni(CO)₄]

2. Senyawa kompleks ionik. Senyawa kompleks ionik terdiri atas ion positif (kation) dan ion negatif (anion) misalnya [Ag(NH₃)₂]. Dalam senyawa kompleks ionik salah satu dari ion tersebut atau keduanya dapat merupakan ion kompleks. 3 jenis senyawa kompleks ionik yaitu:

a. Senyawa kompleks ionik dengan kation sebagai ion kompleks.

b. Senyawa kompleks ionik dengan anion sebagai ion kompleks.

c. Senyawa kompleks ionik dengan kation dan anion sebagai ion kompleks.

Berikut adalah beberapa senyawa kompleks ionik

s.k.i kation sebagai ion kompleks	s.k.i anion sebagai ion kompleks	s.k.i kation dan anion sebagai ion kompleks
[Ag(NH3)2]Cl [Co(NH3)6](NO3)3	K3[Fe(CN)6] K2[PtCl4]	[Co(NH3)6] [Cr(Cn)] [Pt(NH3)4] [PtCl4]

Keterangan s.k.i : senyawa kompleks ionik

Atom Pusat, Ligan dan Atom Donor

               Pada pembentukan senyawa kompleks netral atau senyawa kompleks ionik, atom logam dan ion logam disebut sebagai atom pusat, sedangkan atom yang mendonorkan elektronnya ke atom pusat disebit atom donor. Atom donor dapat berupa suatu ion atau molekul netral. Ion atau molekul netral yang memiliki atom-atom donor yang dikoordinasikan pada atom pusat disebut ligan.

             Pembentukan senyawa kompleks selalu ada molekul-molekul atau ion-ion yang mendonorkan elektronnya pada atom logam atau ionlogam. Elektron yang didonorkan biasanya berupa pasangan elektron (elektron pair) dari atom donor. Dari penjelasan-penjelasan tersebut atom donor yang terdapat pada ligan diartikan sebagai:

1) Atom yang memiliki pasangan elektron bebas. Misalnya NH₃, H₂O, CO, CN‾, NO₂‾ dan Cl‾. Ligan-ligan ini merupakan basa Lewis yang dapat mendonorkan pasangan elektron bebasnya pada atom pusat yang berlaku sebagai asam Lewis.

Gambar Struktur beberapa ligan yang memiliki pasangan elektron bebas

 

2) Atom yang memiliki elektron tak berpasangan. Misalnya C₅H₅ (siklopentadienil = Cp), C₂H₅ (alil) dan NO (nitrosil).

Gambar Struktur ligan atom yang memiliki elektron tak berpasangan

 

3) Atom yang terikat melalui ikatan phi, π, (ikatan rangkap). Misalnya C₂H₂ (asetilena), C₂H₄ (etilena) dan C₆H₆ (benzena), struktur ketiga ligan berturut-turut dapat dilihat pada Gambar.

Ligan yang memiliki ikatan phi (π) dan elektron tidak berpasangan merupakan donor elektron ganjil. Ligan alil mendonorkan 3 elektron.

 

             Berdasarkan muatannya ligan, ligan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu ligan netral, ligan bermuatan negatif dan ligan bermuatan positif. Pada umumnya ligan yang terdapat pada senyawa kompleks adalah ligan netral dan ligan negatif.

Berdasarkan banyaknya atom donor yang dimiliki ligan, ligan dapat dikelompokan menjadi:

1) Ligan monodentat

Ligan yang memiliki satu atom donor, contohnya NH₃, H₂O, CO dan Cl‾. Ligan monodentat yang atom donornya memiliki satu PEB biasanya hanya dapat membentuk sebuah ikatan kovalen koordinasi.

2) Ligan bidentat

Ligan yang memiliki dua atom donor, contohnya misalnya ion oksalat (COO‾COO‾) dan 1,2-diaminoetana (etilenadiamina) (NH₂CH₂CH₂NH₂).

Awalan mono, di dan tri menyatakan banyaknya atom donor yang terdapat pada ligan dan kata dentat berasal dari bahasa Latin dentatus yang berarti gigi.

Tata Nama Senyawa Kompleks

            Tatanama senyawa kompleks terbagai menjadi dua jenis yakni tatanama sistematik dan tatanama umum.

Tata Nama Umum

              Tatanama umum kini jarang bahkan tidak digunakan lagi. Hal ini disebabkan tatanama dengan cara ini hanya didasarkan atas nama penemu atau warna yang dimiliki senyawa koordinasi.

Berikut adalah beberapa contoh senyawa koordinasi yang penamaannya didasarkan atas nama penemunya:

Garam Vauquelin	:	[Pd(NH3)4] [PdCl4]
Garam Magnus	:	[Pt(NH3)4] [PtCl4]
Senyawa Gmelin	:	[Co(NH3)6]2(C2O4)3
Garam Zeise	:	K[PtCl3(C2H4)].H2O

 

Sedangkan nama senyawa koordinasi yang didasarkan atas warna yang dimiliki adalah:

Biru prusia (prusian blue)	:	KFe[Fe(CN)6].H2O
Kompleks luteo (kuning)	:	[Co(NH3)5Cl]Cl2
Kompleks praseo (hijau)	:	[Co(NH3)4Cl2]

 

Alasan-alasan nama umum jarang digunakan atau tidak digunakan:

1) Banyak senyawa kompleks yang berbeda namun disintesis oleh orang yang sama

2) Banyak senyawa kompleks yang berbeda namun memiliki warna yang sama.

Tata Nama Sistematik

Tata nama sistematik dibagi menjadi dua cara yakni

1) Tata nama yang didasarkan atas nama dan jumlah ligan yang ada serta nama atom pusat beserta tingkat oksidasinya. Bilangan oksidasinya ditulis di dalam tanda kurung menggunakan angka Romawi. Anggka Romawi yang diberikan disebut Angka Stock.

2) Tata nama yang didasarkan atas nama dan jumlah ligan, nama atom pusat serta muatan dari kompleks yang ada. Angka arab yang digunakan dapat berupa tanda positif atau negatif yang menunjukan muatan ion kompleks, angka Arab ini disebut angka Ewens-Bassett.

Tatanama Ligan

Tatanama Ligan netral

Tatanama ligan netral adalah seperti nama senyawanya kecuali untuk beberapa ligan seperti yang tertera pada Tabel.

 

Ligan	Nama senyawa	Nama ligan
MeCN	Asetonitril	Asetonitril
en	Etilenadiamina atau 1,2-diaminoetana	Etilenadiamina
py	Piridina	Piridina
AsPh3	trifenillarsina	trifenillarsina
phen	1,10-fenantrolina atau o-fenantrolina	1,10-fenantrolina
Perkecualian
H2O	Air	Aqua
NH3	Amonia	Amina atau azana
H2S	Hidrogen sulfida	Sulfan
H2Te	Hidrogen telurida	Telan
CO	Karbon monooksida	Karbonil
CS	Karbon monosulfida	Tiokarbonil
NO	Nitrogen monooksida	Nitrosil
NO2	Nitrogen monooksida	Nitril
NS	Nitrogen monosulfida	Tionitrosil
SO	Nitrogen monoksida	Sulfinil atau tionil
SO2	Belerang dioksida	Sulfonil atau sulfulir

 

Tatanama Ligan bermuatan negatif

Ligan negatif dapat berupa:

· Ion sisa asam. Ion sisa asam namanya dapat berakhiran –da, -it atau –at, misalnya klorida (Cl‾), nitrit (NO₂‾) dan nitrat (NO₃‾)

· Ion bukan sisa asam. Ion bukan sisa asam namanya biasanya berakhiran –da, misalnya nitrida (N³‾) dan ozonida.

Jika berlaku sebagai ligan baik ion sisa asam maupun ion bukan sisa asam yang berakhiran –da, diganti dengan akhiran –do, kecuali untuk beberapa ligan yang tertera pada Tabel.

 

Rumus kimia	Nama ion	Nama ligan
NH2	Amida	Amido
NH2‾	Imida	Imido
N3‾	Nitrida	Nitrido
N3‾	Azida	Azido
S2‾	Sulfida	Sulfido
O3‾	Ozonida	Ozonido
perkecualian
F‾	Fluorida	Fluoro
Cl‾	Klorida	Kloro
Br‾	Bromida	Bromo
I‾	Iodida	Iodo
O2‾	Oksida	Okso atau oksido
O22‾	Peroksida	Perokso
Te2‾	Telurida	Telurokso atau telurido
S2‾	Sulfida	Tio, tiokso atau sulfido
H‾	Hidrida	Hidro atau hidrido
SH‾	Hidrogen sulfida	Merkapto atau sulfanido
RO‾	Alkoksida	Alkoksi
C6H5O‾	Fenoksida	Fenoksi
CN‾	Sianida	Siano

 

Sedangkan untuk ion sisa asam yang berakhiran -it atau -at jika sebagai ligan akhirannya ditambah dengan akhiran –o, seperti yang tertera pada Tabel.

 

Rumus kimia	Nama ion	Nama ligan
ONO‾	Nitrit	Nitrito
NO2‾	Nitrit	Nitro
ONO2‾	Nitrat	Nitrato
OSO22‾	Sulfit	Sulfito
OSO32‾	Sulfat	Sulfato
OCN‾	Sianat	Sianato
SCN‾	Tiosianat	Tiosianato
CO32‾	Kabonat	Karbonato

 

              Ligan bermuatan positif sangat jarang dijumpai pada senyawa kompleks oleh sebab itu tidak dibahas pada bagian ini. Salah satu ligan yang bermuatan positif adalah H₂N-CH₂-NH₃⁺.

              Dalam menulis ligan pada senyawa koordinasi biasanya atom donor selalu ditulis didepan, kecuali H₂O, H₂S dan H₂Te. Misalnya untuk ion nitrit (NO₂‾), jika N sebagai atom donor maka penulisan ligannya adalah NO₂‾ sedangkan apabila O yang bertindak sebagai atom donor maka penulisan ligannya adalah ONO‾.

Urutan Penyebutan Ligan

1.  Apabila di dalam senyawa kompleks terdapat lebih dari satu ligan maka urutan penyebutan ligan adalah secara alfabetis tanpa memperhatikan jumlah dan muatan ligan yang ada. Pada aturan lama ligan yang disebut terlebih dahulu adalah ligan yang bermuatan negatif secara alfabet kemudian diikuti dengan ligan netral yang disebut secara alfabet pula.

2.  Urutan penyebutan ligan adalah urutan berdasarkan alfabet pada nama ligan yang telah di Indonesiakan. Misalnya alfabet awal untuk Cl‾ adalah k meskipun dalam bahasa inggris nama chloro dengan alfabet awal c. Sebagai contoh nama untuk senyawa kompleks [Co(en)₂Cl₂]+ adalah

Ion bis (etilenadiamina)diklorokobalt(III) (benar)

Diklorobis (etilenadiamina)kobalt(III) (salah)

3.  Jumlah ligan yang ada dapat dinayatakan dengan awalan di, tri. Tetra dan seterusnya. tetapi apabila awalan-awalan tersebut telah digunakan untuk menyebut jumlah substituen yang ada pada ligan maka jumlah ligan yang ada dinyatakan dengan awalan bis, tris, tetrakis dan seterusnya. misalnya di dalam suatu senyawa kompleks terdapat dua ligan PPh3 maka disebut dengan bis(trifenilfosfina) bukan di(trifenilfosfina).

4.  Ligan-ligan yang terdiri dari dua atom atau lebih ditulis dalam tanda kurung.

Tatanama Senyawa Kompleks Netral

1) Nama senyawa kompleks netral ditulis dalam satu kata.

2) Menulis atau menyebut nama dan jumlah ligan

3) Menulis atau menyebut nama atom pusat serta bilangan oksidasi dari atom pusatyang ditulis dengan anggka Romawi. Dan bilangan oksidasi atom pusat yang harganya nol tidak perlu dituliskan.

Contoh

[Co(NH3)3(NO2)3]	:	triaminatrinotrokobaltt(III)
[Ni(CO)4]	:	tetrakarbonilnikel
[Fe(CO)5]	:	pentakarbonilbesi
[Fe(CO)2(NO)2]	:	dikarbonildinitrosilbesi
[Co(CO)3(NO)]	:	trikarbonilnitrosilkobalt

Keterangan: triaminatrinotrokobaltt(III) merupakan kompleks dengan biloks = 0, selain itu merupakan kompleks dengan biloks 1.

Senyawa Kompleks Ionik

Senyawa kompleks ionik kation sebagai ion kopleks

penamaannya adalah sebagai berikut:

1) Diawali dengan menulis atau menyebut kata ion

2) Menulis atau menyebut nama dan jumlah ligan yang dimiliki

3) Menulis atau menyebut nama atom pusat diikuti bilangan oksidasi yang ditulis dalam anggka Romawi.

Selain cara di atas penamaan dapat dilakukan dengan cara berikut:

1) Diawali dengan menulis atau menyebut kata ion

2) Menulis atau menyebut nama dan jumlah ligan yang dimiliki

3) Menulis atau menyebut nama serta muatan dari ion kompleks yang ditulis dengan anggka Arab.

Contoh

Kompleks	Spesi yang ada	Nama
[Cu(NH3)4]2+	Cu2+ dan 4NH3	ion tetraaminatembaga(II), atau Ion tetraaminatembaga(2+)
[Co(NH3)4Cl2]+	Co3+, 4NH3, dan 2Cl‾	ion tetraaminadiklorokobalt(II) atau ion tetraaminadiklorokobalt(1+)
[Pt(NH3)4]2+	Pt2+, dan 4NH3	ion tetraaminaplatina(II) atau iontetraaminaplatina(2+)
[Ru(NH3)5(NO2)]+	Ru2+, 5NH3, dan NO2‾	ion pentaaminanitrorutenium(II) atau ion pentaaminanitrorutenium(1+)

Senyawa kompleks ionik anion sebagai ion kompleks

Penamaannya adalah sebagai berikut

1) Diawali dengan menulis atau menyebut kata ion

2) Menulis atau menyebut nama dan jumlah ligan yang dimiliki

3) Menulis atau menyebut nama atom pusat dalam bahasa latin dengan akhiran –um atau ium diganti –at kemudian diikuti bilangan oksidasi atom pusat yang ditulis dalam anggka Romawi.

Selain cara di atas penamaan dapat dilakukan dengan cara berikut

1) Diawali dengan menulis atau menyebut kata ion

2) Menulis atau menyebut nama dan jumlah ligan yang dimiliki

3) Menulis atau menyebut nama atom pusat dalam bahasa latin dengan akhiran –um atau ium diganti –at kemudian diikuti muatan dari ion kompleks yang ditulis dengan angka Arab.

Contoh

kompleks	Spesi yang ada	Nama
[PtCl4]2‾	Pt2+ dan 4Cl‾	Ion tetrakloroplatinat(I) atau ion tetrakloroplatinat(2-)
[Ni(CN)4]2‾	Ni2+ dan 4CN‾	Ion tetrasianonikelat(II) atau ion tetrasianonikelat(2-)
[Co(CN)6]3‾	Co3+ dan 6CN‾	Ion heksasianokobaltat(III) atau ion heksasianokobaltat(3-)
[CrF6]3‾	Cr3+ dan 6F‾	Ion heksafluorokromat(III) atau ion heksasianofluorokromat(3-)
[MgBr4]2‾	Mg2+ dan 4Br‾	Ion tetrabromomagnesat(II) atau Ion tetrabromomagnesat(2-)

Senyawa kompleks ionik kation dan anion sebagai ion kompleks

Penamaannya adalah menulis atau menyebut nama dan jumlah kation terlebih dahulu kemudian nama anion diikuti bilangan oksidasi atom pusat yang ditulis dalam anggka Romawi atau menulis atau menyebut nama dan jumlah kation terlebih dahulu kemudian nama anion diikuti muatan ion kompleks yang ditulis dengan angka Arab.

Contoh

K3[Fe(CN)6]3‾	:	Kalium heksasianoferat(III) atau kalium heksasianoferat(3-)
K4[Fe(CN)6]	:	Kalium heksasianoferat(II) atau kalium heksasianoferat(4-)
[CoN3(NH3)5]SO4	:	Pentaaminaazidokobalt(III) sulfat atau Pentaaminaazidokobalt(2+) sulfat
[Cu(NH3)4]SO4	:	Pentaaminatembaga(II) sulfat atau Pentaaminatembaga(2+) sulfat
[Cu(NH3)4] [PtCl4]	:	Tetraaminatembaga(II) tetrakloroplatinat(II) atau tetraamina tembaga(2+) tetrakloroplatinat(2-)
[Co(NH3)6] [Cr(CN)6]	:	Heksaaminakobalt(III) heksasianokromat(III) atau heksasianokobalt(3+) heksasianokromat(3-)

Apakah senyawa kompleks hanya dapat dibuat dari unsur transisi?

                 Pada awal perkembangan senyawa-senyawa kompleks atau senyawa koordinasi umumnya dibuat dari unsur-unsur transisi sebagai atom pusat. Disamping itu, senyawa yang dibentuk dari logam transisi selalu memiliki bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi positif.

                Namun kini senyawa kompleks atau senyawa koordinasi atom pusatnya tidak harus dari unsur transisi. logam alkali, alkali tanah dan logam utama lainnya dapat digunakan sebagai atom pusat untuk mensintesis senyawa komplek atau senyawa koordinasi. Misalnya NaCl yang dikonsumsi sehari-hari dalam kuah masakan merupakan suatu kompleks. NaCl di dalam air membentuk ion heksaaquanatrium(I), [Na(H₂O)₈]⁺. Ion tetrakloroaluminat(III) [AlCl]‾, Be(NO₃)₂.4H₂O dan BeSO₄.4H₂O yang mengandung ion komplek tetraaquaberilium, [Be(H₂O)₄]²⁺, merupakan beberapa senyawa kompleks yang dibentuk dari unsur-unsur bukan unsur transisi.

                   Dari contoh-contoh diatas dapat disimpulkan bahwa senyawa kompleks, tidak hanya dibuat dengan unsur transisi sebagai atom pusat, tetapi dapat pula dibuat dengan unsur-unsur lain atau unsur-unsur logam golongan utama.

 

Apakah atom pusat suatu kompleks hanya memiliki bilangan oksidasi berharga positif?

              Awalnya senyawa kompleks yang berhasil disintesis selalu memiliki bilangan oksidasi yang berharga positif. Berikut adalah beberapa contoh senyawa kompleks dengan bilangan oksidasi ion pusat berharga positif

Ion kompleks	Atom pusat	b.o atom pusat
[Co(NH3)6]3+	Co3+	+3
[Co(CN)6]3‾	Co3+	+3
[Cu(NH3)4]2+	Cu2+	+2
[Fe(CN)6]3‾	Fe3+	+3
[Pd(NH3)4]2+	Pd2+	+2
[PtCl4]2‾	Pt2+	+2

Keterangan: b.o = bilangan oksidasi

        

                   Dari contoh di atas dapat disimpulkan bahwa atom pusat suatu kompleks tidak harus memiliki bilangan oksidasi yang harganya positif. Atom pusat suatu kompleks dapat memiliki bilangan oksidasi nol dan negatif. Berikut adalah contoh kompleks dengan bilangan oksidasi nol dan harga bilangan oksidasi negatif.

 

kompleks	b.o atom pusat	Kompleks	b.o atom pusat
[V(CO)6]	0	[V(CO)6] ‾	-1
[Cr(CO)6]	0	[Cr(CO)5]2‾	-2
[Fe(CO)5]	0	[Mn(CO)5] ‾	-1
[Co(Cp)2]	0	[Fe(CO)4]2‾	-2
[Ni(CO)4]	0	[Re(CO)4]3‾	-3

Keterangan: b.o = bilangan oksidasi

Catatan: CO adalah ligan karbonil, Cp ligan siklopentadienil dan NO adalah ligan nitrosil. Ketiga ligan tersebut merupakan ligan netral.

 

Bilangan Koordinasi

           Pada senyawa kompleks banyaknya atom yang terikat pada atom pusat disebut bilangan koordinasi. Bilangan koordinasi tidak sama dengan bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi. Bilangan koordinasi biasanya 2 x bilangan oksidasi. Oleh sebab itu untuk unsur-unsur yang memiliki bilangan oksidasi lebih dari satu akan memeiliki bilangan koordinasi lebih dari satu, hal ini biasanya terjadi pada unsur-unsur transisi.

             Untuk senyawa kompleks dengan ligan monodentat, bilangan koordinasi atom pusat adalah sama dengan jumlah ligan yang diikatnya. Bilangan koordinasi yang sering dijumpai pada senyawa kompleks adalah 4 dan 6.

Tembaga: tambang, sifat dan kegunaan

                   Tembaga atau cuprum dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Tembaga di alam tidak begitu melimpah dan ditemukan dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawaan. Bijih tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS₂), copper glance atau chalcolite (Cu₂S), cuprite (Cu₂O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu₂(OH)₂CO₃) sedangkan dalam unsur bebas ditemukan di Northern Michigan Amerika Serikat.

                Dalam jumlah kecil tembaga ditemukan pada beberapa jenis tanaman, bulu-bulu burung terutama yang berbulu terang dan dalam darah binatang-binatang laut seperti udang dan kerang.

Pengolahan Bijih Tembaga

               Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida. Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan dari bijihnya.

             Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS₂), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

Pengapungan (flotasi)

Gambar kalkopirit dari wikipedia

 

                         Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

Pemanggangan

                Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

              Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu₂S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut

Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi(II) sulfida

Reduksi

                  Cu₂S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

2Cu₂S(s) + 3O₂(g) ―→ 2Cu₂O(s) + 2SO₂(g)

Cu₂S(s) + 2Cu₂O(s) ―→ 6Cu(s) + SO₂(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

 

Elektrolisis

                 Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO₄). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu²⁺ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

 

Katoda : Cu₂+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu₂+(aq) + 2e

           Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.

 

 

Sifat fisika

1) Tembaga merupakan logam yang berwarna kunign seperti emas kuning seperti pada gambar dan keras bila tidak murni.

2) Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat.

3) Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.

 

 

Beberapa Sifat Kimia Tembaga

1) Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berwarna hijau yang menarik dari tembaga karbonat basa, Cu(OH)₂CO₃.

 

2) Pada kondisi yang istimewa yakni pada suhu sekitar 300 °C tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk CuO yang berwarna hitam. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, sekitar 1000 ºC, akan terbentuk tembaga(I) oksida (Cu₂O) yang berwarna merah.

 

3) Tembaga tidak diserang oleh air atau uap air dan asam-asam nooksidator encer seperti HCl encer dan H₂SO₄ encer. Tetapi asam klorida pekat dan mendidih menyerang logam tembaga dan membebaskan gas hidrogen. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya ion kompleks CuCl₂¯(aq) yang mendorong reaksi kesetimbangan bergeser ke arah produk.

Asam sulfat pekatpun dapat menyerang tembaga, seperti reaksi berikut

 

4) Asam nitrat encer dan pekat dapat menyerang tembaga, sesuai reaksi

 

5) Tembaga tidak bereaksi dengan alkali, tetapi larut dalam amonia oleh adanya udara membentuk larutan yang berwarna biru dari kompleks Cu(NH₃)₄⁺.

 

6) Tembaga panas dapat bereaksi dengan uap belerang dan halogen. Bereaksi dengan belerang membentuk tembaga(I) sulfida dan tembaga(II) sulfida dan untuk reaksi dengan halogen membentuk tembaga(I) klorida, khusus klor yang menghasilkan tembaga(II) klorida.

 

 

Pemakaian tembaga

a) Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.

b) Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer. Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang tertera pada gambar

 

 

c) Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat dari emas:

 

d) Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.

e) Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

 

 

Senyawaan tembaga

                       Tembaga di alam memiliki tingkat oksidasi +1 dan +2. Tembaga dengan bilangan oksidasi +2 merupakan tembaga yang sering ditemukan sedangkan tembaga dengan bilangan oksidasi +1 jarang ditemukan, karena senyawaan tembaga ini hanya stabil jika dalam bentuk senyawa kompleks. Selain dua keadaan oksidasi tersebut dikenal pula tembaga dengan bilangan oksidasi +3 tetapi jarang digunakan, misalnya K₃CuF₆. Beberapa senyawaan yang dibentuk oleh tembaga seperti yang tertera pada Tabel.

 

Tembaga(II)	Nama	Tembaga(I)	Nama
CuO Cu(OH)2 CuCl2 CuF2 CuS CuSO4.5H2O Cu(NO3)2.3H2O	tembaga(II) oksida tembaga(II) hidroksida tembaga(II) klorida tembaga(II) fluorida tembaga(II) sulfida tembaga(II) sulfat pentahidrat atau vitriol biru tembaga(II) nitrat trihidrat	Cu2O CuCl CuI	tembaga(I) oksida tembaga(I) klorida tembaga(I) iodida

Kilau Logam: Emas Perak dan Tembaga dan Warna yang Dimiliki Suatu Bahan

Semua jenis logam yang permukaan bersih dan halus aan memberikan kilau (luster) tertentu. kilau dari logam dilihat tampak walaupun dilihat dari berbagai sudut sinar pantul. Hal ini yang memungkinkan sebagian logam digunakan sebagai pemantul sinar tampak, misalnya logam perak pada cermin perak.

Namun bagaimana dengan logam alkali dan alkali tanah seperti natrium dan magnesium? Apakah menunjukan kilau tertentu?. Logam alkali dan alkali tanahpun menunjukan kilau namun kilau dari logam alkali dan alkali tanah sangat cepat memudar akibat terjadinya reaksi dengan oksigen yang terdapat di udara. Reaksi ini membentuk oksida logam yang menutupi permukaannya sehingga kilau yang dihasilkan tidak sempat dilihat.

Kilau yang dihasilkan logam berkaitan dengan elektron yang dimiliki oleh logam tersebut. Elektron-elektron yang ada pada logam berupa awan atau lautan elektron, elektron valensi yang terdelokalisasi (menyebar) dan elektron-elektron pada pita energi yang tidak terisi penuh.

Emas dan tembaga memiliki kilau kekuningan sedangkan kilau perak adalah kekuningan. Kilau yang dimiliki ketiga logam tersebut dapat dijelaskan menggunakan konfigurasi elektron yang dimiliki.

Apabila tembaga, emas dan perak dikenai cahaya tampak, jika energi cahaya tampak mencukupi maka elektron-elektron yang ada pada kulit atom dapat berpindah (tereksitasi) ke kulit atom lainnya. Eksitasi elektron pada logam tembaga, emas dan perak seperti pada contoh berikut:

Tembaga: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ –→ [Ar] 3d⁹ 4s² energi transisi E1≈ EI₂-EI₁= (1957,9 – 745,5) kJ/mol = 1212,4 kJ/mol

Emas : [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹ –→[Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s² energi trransisi EI ≈ EI₂-EI₁ = (1980-890,1) kJ/mol = 1089,9 kJ/mol

Perak : [Kr] 4d¹⁰ 5s¹ –→ [Kr] 4d⁹ 5s² energi transisi EI ≈ EI₂-EI₁ = (2074 – 731,0) kJ/mol = 1343 kJ/mol

Dari tiga energi transisi yang dimiliki ketiga logam tampak bahwa energi transisi logam perak lebih besar dari energi transisi logam tembaga dan emas.

Elektron-elektron yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan awal dengan melepaskan sejumlah energi. Energi yang dilepaskan inilah yang menyebabkan suatu logam maupun materi lain tampak berwarna. Proses terjadinya perpindahan elektron dan kembali lagi ke keadaan awal berlangsung sangat cepat sehingga warna yang dihasilkan konstan (tetap) seolah-olah tidak terjadi atau adanya perpindahan elektron dalam materi tersebut.

Dari penjelasan di atas tentu akan muncul pertanyaan mengapa elektron yang telah tereksitasi harus kembali ke keadaan awal, kemudian tereksitasi lagi?. Elektron-elektron yang telah tereksitasi dapat kembali lagi ke keaadaan awal kemudian tereksitasi kembali, keadaan ini akan terus berlangsung dan berulang tergantung pada energi yang diberikan. Keadaan seperti ini akan terus berlangsung selama cahaya tampak mengenai permukaan materi atau zat tersebut. Jika energi tersebut cukup untuk membuat 1 elektron tereksitasi maka 1 elektron akan tereksitasi, jika energi lebih besar lagi maka 2 elektron akan tereksitasi.

Namun makin tinggi atau makin besar energi yang diperlukan untuk membuat elektron tereksitasi maka makin tinggi pula energi yang dipancarkan saat kembali kekeadaan awal. Energi yang tinggi ini tidak mampu ditangkap atau tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat dengan mata adalah cahaya tampak, yakni cahaya dengan panjang gelombang 400–750 nm. Sesuai tetapan planck yang menyatakan energi yang dimiliki cahaya berbanding terbalik dengan panjang gelombang artinya makin besar panjang gelombang makin kecil energi yang dimiliki begitupun sebaliknya makin pendek atau makin kecil panjang gelombang makin besar energi yang dimiliki.

Sedangkan elektron yang telah tereksitasi dapat kembali ke keadaan awal karena energi yang berasal dari cahaya tampak hanya mampu memindahkan (hanya mampu membuat elektron tersebut tereksitasi) namun tidak mampu mempertahankan elektron tersebut pada keadaan tersebut. Hal ini sesuai dengan teori atom Bohr dan teori atom modern dimana elektron yang mengorbit (mengelilingi) pusat atom memiliki energi tertentu dan makin jauh elektron dari pusat atom makin besar pula energi yang dibutuhkan elektron untuk mengorbit. Energi yang berasal dari cahaya tampak hanya mampu membuat elektron tereksitasi sedangkan inframerah hanya membuat elektron bergetar (vibrasi).

Seperti yang telah dibahas pada bagian sebelumnya yang menyatakan energi transisi logam perak lebih besar dari energi transisi logam tembaga dan emas. Energi yang lebih besar ini menyebabkan, semua cahaya tampak yang mengenai permukaannya tidak diserap tetapi langsung pantulkan kembali artinya dalam logam perak tidak terjadi eksitasi elektron. agar eksitasi elektron terjadi maka diperlukan energi yang lebih tinggi namun sayang, cahaya dengan energi yang lebih tinggi tidak dapat dilihat dengan mata manusia. Sebagian besar logam memiliki kilau seperti perak artinya dalam logam-logam tersebut tidak terjadi eksitasi elektron tetapi hanya memantulkan kembali cahaya tampak yang mengenai permukaannya. Sedangkan pada tembaga dan emas ketika cahaya tampak mengenai permukaannya terjadi eksitasi elektron dari subkulit d ke subkulit s. Elektron yang tereksitasi inilah yang memberikan kilau kekuningan.

Sedangkan pada bahan-bahan bukan logam yang berwarna putih dan hitam, disebabkan semua jenis cahaya tampak yang mengenai permukaannya diserap secara sempurna. Cahaya tampak yang diserap sempurna menyebabkan cahaya yang dipantulakannkan bermacam-macam. Campuran dari berbagai macam panjang gelombang inilah yang menyebabkan terbentuknya warna putih dan warna hitam.

Untuk warna-warnya lain yang dihasilkan oleh suatu materi tergantung pada jenis zat atau jenis materi tersebut. karena materi yang berbeda akan menyerap cahaya tampak dengan panjang gelombang yang berbeda. Warnya-warnya yang diserap oleh suatu bahan berbeda dengan warna yang dihasilkan oleh materi tersebut. Warna yang dihasilkan ketika menyerap cahaya tampak atau warna yang dilihat sehari-hari olah mata disebut warna komplementer. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.

panjang gelombang (nm)	warna yang diserap	warna yg terlihat (komplementer)
380-450 450-495 495-570 570-590 590-620 620-750	Violet Biru Hijau Kuning Jingga merah	Hijau-kuning Kuning Violet-violet merah Biru Biru kehijauan Hijau biru

 

PEMBUATAN DAN PEMURNIAN SILIKON

Silikon merupakan salah satu unsur metaloid dengan nomor atom 14 dan terdapat pada periode 3 golongan 14 yang melebur pada suhu 1410 °C. Silikon sering digunakan untuk membuat serat optik dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubuh pasien dalam bentuk silikone. (fungsi silikon dalam pembuatan semikonduktor baca disini sedangkan kegunaan semikonduktor di sini)

Silikon dibuat dengan mereduksi kuarsa (quartz) atau sering disebut juga dengan silika ataupun silikon dioksida dengan kokas (C). Proses reduksi ini dilangsungkan di dalam tungku listrik pada suhu 3000 °C. Reaksi yang terjadi adalah:

SiO₂(l) + 2C(s) –––→  Si(l) + 2CO₂

Silikon yang diperoleh kemudian didinginkan sehingga diperoleh padatan silikon. Namun silikon yang diperoleh dengan cara ini belum dalam keadaan murni. Agar diperoleh silikon dalam bentuk murni diawali dengan mereaksikan padatan silikon yang diperoleh melalui cara di atas direaksikan dengan gas klorin (Cl₂), sesuai reaksi berikut:

Si(s) + Cl₂(g) –––→ SiCl₄(g)

Gas SiCl₄ ini mememiliki titik didih 58 °C. Uap yang terbentuk kemudian dilewatkan melalui sebuah tabung panas berisi gas H₂ sehingga terbentuk Si, berikut reaksinya:

SiCl₄(g) + 2H₂(g) –––→  Si(s) + 4HCl(g)

Padatan Si yang terbentuk berupa batangan yang perlu dimurnikan lebih lanjut denan cara pemurnian zona (zona refining), seperti pada gambar berikut.

Pada pemurnian zona batangan silikon tidak murni secara perlahan dilewatkan ke bawah melalui kumparan listrik pemanas yang terdapat pada zona lebur. Karena pemanasan maka batang silikon tidak murni akan mengalami peleburan.

Seperti pada sifat koligatif larutan tentang pemurnian titik lebur larutan dimana titik lebut larutan adalah lebih rendah dibandingkan titik lebur pelarut murni. Pemurnian silikon anolog dengan hal tersebut, silikon murni di anggap sebagai pelarut sedangkan leburan silikon yang mengandung pengotor dianggap sebagai larutan. Berdasarkan sifat koligatif larutan maka titik lebur silikon murni akan akan lebih tinggi dibanding titik lebur silikon yang tidak murni (bagian yang mengandung pengotor).

Hal ini menyebabkan pengotor cenderung mengumpul disilikon yang mengandung pengotor (bagian atas pada zona peleburan). Selama permurnian zona berlangsung maka bagian bawah yang merupakan silikon murni akan bertambah banyak sedangkan bagian atas semakin sedikit. Pengotor yang ada akan terkonsentrasi pada bagian yang sedikit tersebut.

Setelah leburan mengalami pembekuan maka akan diperoleh suatu batangan dimana salah satu ujung merupakan silikon paling murni sedangkan silikon yang lain merupakan silikon yang dipenuhi dengan pengotor atau bagian silikon yang paling tidak murni. Walaupun demikian terkadang bagian yang paling murni dari silikon ada pada bagian atas sedangkan bagian yang paling tidak murni berada pada bagian bawah. Bagian yang tidak murni dan tidak murni dapat dipisahkan dengan cara pemotongan.

Artikel yang disarankan:

1.      Semikonduktor

2.      Penggunaan semikonduktor

KOIN EMAS

                    Berikut beberapa negara yang memiliki koin emas. Nilai tukar koin emas tergantung pada harga emas dipasaran.

1.Australia – kangaroo

 

2.China – panda

 

3.Malaysia – kijang emas

 

4.Canada – maple leaf

 

5.Inggris – Britannia

 

6.Amerika Serikat – eagle dan buffalo

 

7.Afrika Selatan – Krugerrand

 

8.New Zealand – kiwi

 

9.Singapore – lion

 

10.Austria – philharmonic

Apakah atom pusat suatu kompleks hanya memiliki bilangan oksidasi berharga positif?

Awalnya senyawa kompleks yang berhasil disintesis selalu memiliki bilangan oksidasi yang berharga positif. Berikut adalah beberapa contoh senyawa kompleks dengan ion pusat berharga positif

Ion kompleks	Atom pusat	b.o atom pusat
[Co(NH3)6]3+	Co3+	+3
[Co(CN)6]3‾	Co3+	+3
[Cu(NH3)4]2+	Cu2+	+2
[Fe(CN)6]3‾	Fe3+	+3
[Pd(NH3)4]2+	Pd2+	+2
[PtCl4]2‾	Pt2+	+2

Keterangan: b.o = bilangan oksidasi

Dari contoh diatas dapat disimpulkan bahwa atom pusat suatu kompleks tidak harus memiliki bilangan oksidasi yang harganya positif. Atom pusat suatu kompleks dapat memiliki bilangan oksidasi nol dan negatif. Berikut adalah contoh kompleks dengan bilangan oksidasi nol dan harga bilangan oksidasi negatif.

kompleks	b.o atom pusat	Kompleks	b.o atom pusat
[V(CO)6]	0	[V(CO)6] ‾	-1
[Cr(CO)6]	0	[Cr(CO)5]2‾	-2
[Fe(CO)5]	0	[Mn(CO)5] ‾	-1
[Co(Cp)2]	0	[Fe(CO)4]2‾	-2
[Ni(CO)4]	0	[Re(CO)4]3‾	-3

Keterangan: b.o = bilangan oksidasi

Catatan: CO adalah ligan karbonil, Cp ligan siklopentadienil dan NO adalah ligan nitrosil. Ketiga ligan tersebut merupakan ligan netral.