chemistry for peace not for war

hanya DIA yang dapat menghentikan hatiku

Tag Archives: Logam

Hand Out Hukum Faraday

Hand out hukum Faraday berikut disusun untuk memenuhi tugas work shop PPG (Program Profesi Guru) di Universitas Negeri Malang. Untuk teman-teman yang membutuhkan hand out tersebut silakan download filenya di sini. Postingan kali ini tidak bisa ditulis secara llangsung karena terlalu banyak rumus.

Logam Alkali

    Dalam Sistem Periodik Unsur, unsur-unsur yang terletak pada golongan IA yaitu litium(Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr) disebut logam alkali.

    Hidrogen termasuk nonlogam walaupun dengan alkali sama-sama memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Berdasarkan konfigurasi elektron diketahui semua unsur alkali memiliki 1 elektron yang terletak pada kulit terluar. Persamaan ini menyebabkan unsur-unsur alkali memiliki sifat kimia yang mirip.Walaupun memiliki sifat yang mirip tetapi unsur-unsur alkali keberadaan di alam tidak bersama-sama. Hal ini disebabkan oleh ukuran-ukuran ion alkali yang sangat berbeda satu dengan yang lainnya.

    Natrium dan kalium sangat melimpah dikerak bumi sedangkan litium, rubidium dan sesium kelimpahannya sangat sedikit. Kelimpahan logam alkali yang paling sedikit adalah fransium. Hal ini disebabkan fransium merupakan unsur radioaktif yang memancarkan sinar beta (β) dengan waktu paruh yang pendek sekitar 21 menit, kemudian segera berubah menjadi unsur thorium. Logam fransium dihasilkan dari unsur aktinum dengan pemancaran sinar alpha (α). Untuk penjelasan selanjutnya logam fransium tidak dibahas pada bagian ini.

     

    Sumber Logam Alkali Di Alam

  • Natrium ditemukan sebagai natrium klorida (NaCl) yang terdapat dalam air laut, dalam entuk sendawa Chili NaNO3, trona (Na2CO3.2H2O), boraks (Na2B4O7.10H2O) dan mirabilit (Na2SO4).

  • Kalium didapat sebagai mineral silvit (KCl), mineral karnalit (KCl.MgCl2.6H2O) sendawa (KNO3), dan  feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2). Selain dari kalium juga terdapat dalam air laut.

  • Unsur rubidiumm dan sesium dihasilkan sebagai hasil samping proses pengolahan litium dari mineralnya.

 

Ekstraksi Logam Alkali

Logam-logam alkali sangat stabil terhadap pemanasan, sehingga logam-logam alkali tidak dapat diperoleh dari oksidanya melalui proses pemanasan. Logam alkali tidak dapat dihasilkan dengan mereduksi oksidanya, hal ini disebabkan logam-logam alkali merupakan pereduksi yang kuat.

Keberadaan natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, namun untuk mereduksi logam-logam alkali dalam air tidak dapat dilakukan karena logam-logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat. Pada abad ke-19 H. Davy akahirnya dapat mengisolasi natrium dan kalium dengan melakukan elektrolisis terhadap lelehan garam KOH atau NaOH.  Dengan metode yang sama Davy berhasil mengisolasi Li dari Li2O. Kemudian Rb dan Cs ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi pada tahun 1860-1861 oleh Bunsen dan Kirchhoff. Sedangkan fransium ditemukan oleh Perey dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939.

Semua logam alkali hanya dapat diisolasi dari leburan garam halidanya melalui proses elektrolisis. Garam-garam halida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, oleh karena itu umumnya ditambahkan garam halida yang lain untuk menurunkan titik lebur garam halidanya.

 

Elektrolisis Litium

Gambar Lithium

Gambar Lithium

Sumber logam litium adalah spodumene (LiAl(SO)3). Spodumene dipanaskan pada suhu 100 oC kemudian ditambah H2SO4 pekat panas sehingga diperoleh Li2SO4. Campuran yang terbentuk dilarutkan ke dalam air. Larutan Li2SO4 ini kemudian direaksikan dengan Na2CO3. Dari reaksi ini terbentuk endapan Li2CO3.

Li­­­2SO4(aq) +  Na2CO3(aq) ―→ Li­­­2CO3(s) +  Na2SO4(aq)

 

Setelah dilakukan pemisahan Li2CO3 yang diperoleh direaksikan dengan HCl sehingga diperoleh garam LiCl.

Li­­­2CO3(s) +  2HCl(aq) ―→  2LiCl +  H2O +  CO2

 

Garam LiCl ini yang akan digunakan sebagain bahan dasar elektrolisis litium. Namun karena titik lebur LiCl yang sangat tinggi sekitar 600 °C maka ditambahkan KCl dengan perbandingan volume 55% LiCl dan 45% KCl. Penambahan KCl ini bertujuan untuk menurunkan titik lebur LiCl menjadi 430 ºC. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis Li adalah sebagai berikut

Katoda :  Li+ +  e ―→ Li

Anoda  :   2Cl‾ ―→ Cl2 + 2e

 

Selama elektrolisis berlangsung ion Li+ dari leburan garam klorida akan bergerak menuju katoda. Ketika tiba dikatoda ion-ion litium akan mengalami reaksi reduksi menjadi padatan Li yang menempel pada permukaan katoda. Padatan yang terbentuk dapat diambil secara periodik, dicuci kemudian digunakan untuk proses selanjutnya sesuai keperluan. Sedangkan ion Cl‾ akan bergerak menuju anoda yang kemudian direduksi menjadi gas Cl2.

 

Elektrolisis Natrium

Gambar Logam Natrium

Gambar Logam Natrium

Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl2 menggunakan proses downs cell. Penambahan CaCl2 bertujuan menurunkan titih leleh NaCl dari 801ºC menjadi 580 ºC. Proses ini dilakukan dalam sel silinder meggunakan anoda dari grafit dan katoda dari besi atau tembaga. Selama proses elektrolisis berlangsung, ion-ion Na+ bergerak menuju katoda kemudian mengendap dan menempel pada katoda, sedangkan ion Cl‾ memebntuk gas Cl2 pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis natrium dari lelehan NaCl:

Peleburan NaCl ―→ Na+ + Cl‾

Katoda :  Na+ +  e ―→ Na

Anoda  :  2Cl‾ ―→  Cl2 +  2e

Reaksi elektrolisis: Na+ + Cl‾―→  Na + Cl2

 

Metode reduksi

Gambar Logam Kalium

Gambar Logam Kalium

Kalium, rubidium, dan sesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi.

Gambar Logam sesium

Gambar Logam sesium

Proses yang dilakukan untuk memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya dengan natrium.

Na  +  LCl ―→ L  +  NaCl            (L= kalium, rubidium dan sesium)

Dari reaksi di atas L dalam bentuk gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya hingga semua logam L habis bereaksi.

Gambar Logam Rubidium

Gambar Logam Rubidium

 

Sifat Fisika Logam Alkali

Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat, kecuali sesium yang berbentuk cair. Padatan logam alkali sangat lunak seperti sabun atau lilin sehingga dapat diiris menggunakan pisau. Hal ini disebabkan karena logam alkali hanya memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Beberapa sifat fisik logam alkali seperti yang tertera di bawah ini.

image

 

    Warna Nyala Logam Alkali

    Warna nyala yang dihasilkan oleh suatu unsur disebut sprektum emisi. Spektrum emisi yang dihasilkan berkaitan dengan model atom Neils Bohr. Ketika atom diberikan sejumlah energi, elektron-elektron yang berada pada keadaan dasar akan tereksitasi menuju kulit yang lebih tinggi dengan ringkat energi yang lebih tinggi. Elektron yang tereksitasi dapat kembali keadaan dasar atau mengimisi dengan memancarkan sejumlah energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ) tertentu. Spektrum emisi terjadi ketika larutan garamnya dibakar menggunakan nyala bunsen. Spektrum emisi yang dihasilkan setiap unsur berbeda antara yang satu dengan yang lainnya.

    Gambar spektrum emisi sesium
    Gambar spektrum emisi sesium

    Ketika dibakar litium menghasilkan warna merah, natrium menghasilkan warna kuning, kalium menghasilkan warna pink atau lilac, rubidium menghasilkan warna merah lembayung dan sesium menghasilkan warna merah lembayung. Warna-warna yang dihasilkan oleh unsur-unsur alkali sangat indah sehingga logam-logam alkali banyak dimanfaatkan dalam pembuatan kembang api atau mercun.

     

    Energi Ionisasi

    Energi ionisasi untuk unsur-unsur segolongan berhubungan erat dengan jari-jari atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka gaya tarik inti terhadap elektron yang terletak pada kulit terluar semakin kecil. Gaya tarik yang makin lemah menyebabkan unsur-unsur segolongan, dari atas ke bawah energi ionisasinya semakin kecil. Dengan melepas satu elektron pada kulit terluar, Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya.

     

    Sifat Kimia

    Logam alkali merupakan unsur logam yang sangat reaktif dibanding logam golongan lain. Hal ini disebabkan pada kulit terluarnya hanya terdapat satu elektron dan energi ionisasi yang lebih kecil dibanding unsur golongan lain. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, kereaktifan logam alkali makin bertambah seirng bertambahnya nomor atom.

    Reaksi dengan Air

    Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dan air adalah gas hidrogen dan logam hidroksida. Logam hidroksida yang dihasilkan merupakan suatu basa kuat. Makin kuat sifat logamnya basa yang dihasilkan makin kuat pula, dengan demikian basa paling kuat yaitu dihasilkan oleh sesium. Reaksi antara logam alkali dan air adalah sebaga berikut:

    2M(s) + 2H2O(l) ―→ 2MOH(aq) + H2(g) (M = logam alkali)

     

    Reaksi antara logam alkali dengan air merupakan reaksi yang eksotermis. Li bereaksi dengan tenang dan sangat lambat, Natrium dan kalium bereaksi dengan keras dan cepat, sedangkan rubidium dan sesium bereaksi dengan keras dan dapat menimbulkan ledakan.

    Gambar reaksi natrium dengan air

    Gambar reaksi natrium dengan air

     

    Reaksi dengan Udara

    Logam alkali pada udara terbuka dapat bereaksi dengan uap air dan oksigen. Untuk menghindari hal ini, biasanya litium, natrium dan kalium disimpan dalam minyak atau minyak tanah untuk menghindari terjadinya kontak dengan udara.

    Litium merupakan satu-satunya unsur alkali yang bereaksi dengan nitrogen membentuk Li3N. Hal ini disebabkan ukuran kedua atom yang tidak berbeda jauh dan struktur yang dihasilkanpun sangat kompak dengan energi kisi yang besar.

    Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dengan oksigen yakni berupa oksida logam. Berikut reaksi yang terjadi antara alkali dengan oksigen

    4M   +  O2 ―→  2L2O             (L = logam alkali)

     

    Pada pembakaran logam alkali, oksida yang terbentuk bermacam-macam tergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Bila jumlah oksigen berlebih, natrium membentuk peroksida, sedangkan kalium, rubidium dan sesium selain peroksida dapat pula membentuk membentuk superoksida. Persamaan reaksinya

    Na(s) + O2(g) ―→ Na2O2(s)

    L(s) + O2(g) ―→ LO2(s) (L = kalium, rubidium dan sesium)

     

    Reaksi dengan Hidrogen

    Dengan pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi -1.

    2L(s) +   H2(g) ―→ 2LH(s) (L =  logam alkali)

     

    Reaksi dengan Halogen

    Unsur-unsur halogen merupakan suaru oksidator sedangkan logam alkali merupakan reduktor kuat. Oleh sebab itu reaksi yang terjadi antara logam alkali dengan halogen merupakan reaksi yang kuat. Produk yang diperoleh dari reaksi ini berupa garam halida.

    2L  +  X2 ―→ 2LX            (L = logam alkali, X = halogen)

     

    Reaksi dengan Senyawa

    Logam-logam alkali dapat bereaksi dengan amoniak bila dipanaskan dan akan terbakar dalam aliran hidrogen klorida.

    2L + 2HCl ―→ LCl   +  H2

    2L + 2NH3 ―→  LNH2 +  H2 L = logam alkali

     

    Kegunaan Logam Alkali dan Beberapa Senyawa Alkali

    Natium merupakan salah satu logam alkali yang dimanfaatkan untuk pembuatan lampu. Lampu ini dikenal dengan nama lampu natrium. Lampu natrium umumnya digunakan sebagai lampu penerangan dijalan-jalan raya. Lampu natrium ditandai dengan warna kuning cemerlang yang mampu menembusi kabut. Dibanding logam murninya, senyawa-senyawa yang dibentuk dari logam alkali lebih banyak dimanfaatkan.

     

    Beberapa Senyawaan Natrium dan Kalium Serta Kegunaannya

    Senyawaan Natrium

  • Natrium klorida (NaCl), merupakan bahan baku pembuatan garam dapur, NaOH, Na2CO3.

  • Natrium hidrosida atau soda kaustik (NaOH). Digunakan dalam industri pembuatan sabun, kertas dan tekstil, dalam kilng minyak digunakan untuk menghilangkan belerang, dan ekstraksi aluminium dari bijihnya. Dalam laboratorium digunakan untuk menyerap gas karbondioksida atau gas-gas lain yang bersifat asam, dalam beberapa reaksi organik NaOH merupakan pereaksi yang penting misalnya pada reaksi hidrolisis.

  • Soda cuci (Na2CO3), pelunak kesadahan air, zat pembersih (cleanser) peralatan rumah tangga, industri gelas.

  • Natrium hidroksi karbonat (NaHCO3) atau soda kue, campuran pada minuman dalam botol (beverage) agar menghasilkan.

  • Natrium nitrat (NaNO3), pupuk, sebagai pereaksi dalam pembuatan senyawa nitrat yang lain.

  • Natrium nitrit (NaNO2), pembuatan zat warna (proses diazotasi), pencegahan korosi.

  • Natrium sulfat (Na2SO4) atau garam Glauber, obat pencahar (cuci perut), zat pengering untuk senyawa organik.

  • Natrium tiosulfat (Na2S2O3), larutan pencuci (hipo) dalam fotografi.

  • Na3AlF6, pelarut dalam sintesis logam alumunium.

  • Natrium sulfat dekahidrat (Na2SO4.10H2O) atau garam glauber: digunakan oleh industri pembuat kaca.

  • Na3Pb8 : sebagai pengisi lampu Natrium.

  • Natrium peroksida (Na2O2): pemutih makanan.

  • Na-benzoat, zat pengawet makanan dalam kaleng, obat rematik.

  • Na-sitrat, zat anti beku darah.

  • Na-glutamat, penyedap masakan (vetsin).

  • Na-salsilat, obat antipiretik (penurun panas).

     

    Senyawaan Kalium

  • Kalium oksida (KO2), digunakan sebagai konverter CO2 pada alat bantuan pernafasan. Gas CO2 yang dihembuskan masuk kedalam alat dan bereaksi dengan KO2 menghasilkan O2

  • Kalium klorida (KCl), pupuk, bahan pembuat logam kalium dan KOH

  • Kalium hidroksida (KOH), bahan pembuat sabun mandi, elektrolit batu baterai batu alkali

  • Kalium bromida (KBr), obat penenang saraf (sedative), pembuat plat potografi

  • KClO3, bahan korek api, mercon, zat peledak, ditambahkan pada garam dapur sebagai sumber iodium sehingga dikenal sebagai garam beriodium.

  • K2CrO4, indicator dalam titrasi argentomeri

  • K2Cr2O7, zat pengoksidasi (oksidator)

  • KMnO4, zat pengoksidasi, zat desinfektan

  • Kalium nitrat (KNO3), bahan mesiu, bahan pembuat HNO3

  • K-sitrat, obat diuretik dan saluran kemih

  • K-hidrogentartrat, bahan pembuat kue (serbuk tartar).

Ikatan Logam, Sifat-Sifat Logam dan Alloy

Ikatan Logam dan sifat-sifat Logam

Logam atau metal mememiliki beberapa karakter umum yaitu wujud padat, menunjukkan kilap, massa jenis tinggi, titik didih dan titik lebur tinggi, konduktor panas dan listrik yang baik, kuat atau keras namun mudah dibentuk misalnya dapat ditempa (malleable) dan direnggangkan (ductile).

Walaupun demikian terdapat beberapa sifat yang menyimpang misalnya raksa pada suhu kamar merupakan satu-satunya logam yang berwujud padat dan hingga saat ini belum diketahui mengapa raksa berwujud cair. Selain itu titik leleh beberapa unsur logam sangat rendah yaitu Hg, Cs dan Rb dengan titik didih berturut-turut adalah -38,83 °C, 29°C dan 39°C dan Li dan K memiliki massa jenis yang rendah yaitu 0,534 dan 0,86 g/mL.

Emas, perak dan platina disebut logam mulia, sedangkan emas, tembaga dan perak sering disebut sebagai logam mata uang, karena ketiga unsur ini dipadukan untuk membuat koin-koin mata uang. Dikatakan sebagai logam mulia karena ketiga logam ini sukar teroksidasi dengan sejumlah besar pereaksi.

Selain dikenal logam mulia dikenal pula logam berat (heavy metal) adalah logam dengan massa jenis lima atau lebih, dengan nomor atom 22 sampai dengan 92. Raksa, kadmium, kromium dan timbal merupakan beberapa contoh logam berat. Logam-logam berat dalam jumlah yang banyak artinya melebihi kadar maksimum yang ditetapkan, sangat berbahaya bagi kesehatan manusia karena dapat menyebabkan kanker (bersifat karsinogen).

 

Ikatan Logam

Berdasarkan sifat umum logam dapat disimpulkan bahwa ikatan logam ternyata bukan merupakan ikatan ion maupun ikatan kovalen. Ikatan logam didefinisikan berdasarkan model awan elektron atau lautan elektron yang didefinisikan oleh Drude pada tahun 1900 dan disempunakan oleh Lorents pada tahun 1923.

Berdasarkan teori ini, logam di anggap terdiri dari ion-ion logam berupa bola-bola keras yang tersusun secara teratur, berulang dan disekitar ion-ion logam terdapat awan atau lautan elektron yang dibentuk dari elektron valensi dari logam terkait.

Awan elektron yang terbentuk berasal dari semua atom-atom logam yang ada. Hal ini disebabkan oleh tumpang tindih (ovelap) orbital valensi dari atom-atom logam (orbital valensi = orbital elektron valensi berada). Akibatnya elektron-elektron yang ada pada orbitalnya dapat berpindah ke orbital valensi atom tetangganya. Karena hal inilah elektron-elektron valensi akan terdelokaslisasi pada semua atom yang terdapat pada logam membentuk awan atau lautan elektron yang bersifat mobil atau dapat bergerak.

 

Dari teori awan atau lautan elektron ikatan logam didefinisikan sebagai gaya tarik antara muatan positif dari ion-ion logam (kation logam) dengan muatan negatif yang terbentuk dari elektron-elektron valensi dari atom-atom logam. Jadi logam yang memiliki elektron valensi lebih banyak akan menghasilkan kation dengan muatan positif yang lebih besar dan awan elektron dengan jumlah elektron yang lebih banyak atau lebih rapat. Hal ini menyebabkan logam memiliki ikatan yang lebih kuat dibanding logam yang tersusun dari atom-atom logam dengan jumlah elektron valensi lebih sedikit.

 

Misalnya logam magnesium yang memiliki 2 elektron valensi. Berdasarkan model awan elektron, logam aluminium dapat dianggap terdiri dari ion Al2+ yang tersusun secara teratur, berulang dan disekitarnya terdapat awan atau lautan elektron yang dibentuk dari elektron valensi magnesium, seperti pada Gambar.

 

clip_image002

Gambar Model awan elektron dari lagom magnesium

 

Logam dapat dapat ditempa, direntangkan, tidak rapuh dan dapat dibengkokkan, karena atom-atom logam tersusun secara teratur dan rapat sehingga ketika diberi tekanan atom-atom tersebut dapat tergelincir di atas lapisan atom yang lain seperti yang ditunjukan pada Gambar.

clip_image004

Gambar perpindahan atom pada suatu logam ketika diberi tekanan atau ditempa

 

Dari gambar menjelaskan mengapa logam dapat ditempa ataupun direntangkan, karena pada logam semua atom sejenis sehingga atom-atom yang bergeser saat diberi tekanan seolah-olah tetap pada kedudukan yang sama.

Keadaan ini berbeda dengan ikatan ionik. Dalam kristal ionik, gaya pengikatnya adalah gaya tarik antar ion yang bermuatan positif dengan ion yang bermuatan negatif. Sehingga ketika kristal ionik diberi tekanan akan terjadi pergeseran ion positif dan negatif yang dapat menyebabkan ion positif berdekatan dengan ion positif dan ion negatif dengan ion negatif. Keadaan ini mengakibatkan terjadi gaya tolak antar ion-ion sejenis sehingga kristal ionik menjadi retak kemudian pecah.

 

Titik Didih dan Titik Lebur Logam

Titik didih dan titik lebur logam berkaitan langsung dengan kekuatan ikatan logamnya. Titik didih dan titik lebur logam makin tinggi bila ikatan logam yang dimiliki makin kuat. Dalam sistem periodik unsur, pada satu golongan dari atas kebawah, ukuran kation logam dan jari-jari atom logam makin besar.

Hal ini menyebabkan jarak antara pusat kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin jauh, sehingga gaya tarik elektrostatik antara kation-kation logam dengan awan elektronnya semakin lemah. Hal ini dapat dilihat pada titik didih dan titik lebur logam alkali.

Logam

Jari-jari atom logam (pm)

Kation logam

Jari-jari kation logam (pm)

Titik lebur (°C)

Titik didih (°C)

Li

157

Li+

106

180

1330

Na

191

Na+

132

97,8

892

K

235

K+

165

63,7

774

Rb

250

Rb+

175

38,9

688

Cs

272

Cs+

188

29,7

690

 

Daya Hantar Listrik Logam

Sebelum logam diberi beda potensial, elektron valensi yang membentuk awan elektron bergerak ke segala arah dengan jumlah yang sama banyak. Apabila pada logam diberi beda potensial, dengan salah satu ujung logam ditempatkan elektroda positif (anoda) dan pada ujung yang lain ditempatkan ujung negatif (katoda), maka jumlah elektron yang bergerak ke anoda lebih banyak dibandingkan jumlah elektron yang bergerak ke katoda sehingga terjadi hantaran listrik.

a

Daya Hantar Panas Logam

Berdasarkan model awan elektron, apabila salah satu ujung dari logam dipanaskan maka awan elektron ditempat tersebut mendapat tambahan energi termal. Karena awan elektron bersifat mobil, maka energi termal tersebut dapat ditransmisikan ke bagian-bagian lain dari logam yang memiliki temperatur lebih rendah sehingga bagian tersebut menjadi panas.

 

Kilap Logam

Permukaan logam yang bersih dan halus akan memberikan kilap atau kilau (luster) tertentu. Kilau logam berbeda dengan kilau unsur nonlogam. Kilau logam dapat dipandang dari segala sudut sedangkan kilau nonlogam hanya dipandang dari sudut tertentu.

Logam akan tampak berkilau apabila sinar tampak mengenai permukaannya. Hal ini disebabkan sinar tampak akan menyebabkan terjadinya eksitasi elektron-elektron bebas pada permukaan logam.

Eksitasi elektron yaitu perpindahan elektron dari keadaan dasar (tingkat energi terendah) menuju ke keadaan yang lebih tinggi (tingkat energi lebih tinggi). Elektron yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memantulkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Energi yang dipancarkan inilah yang menyebabkan logam tampak berkilau.

 

Aloi atau Alloy

Logam-logam selalu dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya rangka jendela, peralatan-peralatan rumuh tangga, rangka pesawat maupun maupun bahan lain yang menggunakan logam. Bahan-bahan logam tersebut bukan hanya dibuat dari satu jenis unsur logam tetapi telah dicampur atau ditambah dengan unsur-unsur lain yang disebut aloi atau sering disebut lakur atau paduan.

Aloi terbentuk apabila leburan dua atau lebih macam logam dicampur atau leburan suatu logam dicampur dengan unsur-unsur nonlogam dan campuran tersebut tidak saling bereaksi serta masih menunjukan sifat sebagai logam setelah didinginkan.

Aloi dibagi menjadi dua macam yaitu aloi selitan dan aloi substitusi. Disebut aloi selitan bila jari-jari atom unsur yang dipadukan sama atau lebih kecil dari jari-jari atom logam. Sedangkan aloi substitusi terbentuk apabila jari-jari unsur yang dipadukan lebih besar dari jari-jari atom logam.

 

 

Baca Juga :

  1. Mengapa Raksa Berupa Cairan pada suhu kamar

  2. Mengapa Kau Hancurkan Bumi KITA Dengan NUKLIRMU?

  3. amankah, mengkonsumsi makanan kalengan yang dipanaskan pada kemasannya

  4. NiTiNOL dan AlNiKo : Aloi Yang Memiliki Ingatan dan magnet parmanen

  5. pesawat luar angkasa ternyata dilapisi emas

NiTiNOL dan AlNiCo : Aloi Yang Memiliki Ingatan dan magnet parmanen

                  Apabila leburan dari dua macam logam atau lebih dicampur atau leburan suatu logam dicampur dengan unsur-unsur nonlogam dan tidak terjadi reaksi kimia setelah didinginkan akan terbentuk suatu padatan yang disebut Aloi. Dari berbagai aloi salah satu adalah nitinol. Nitinol merupakan aloi dari nikel (Ni) dan titanium (titanium). Dibanding aloi lain nitinol memiliki keistimewaan karena dapat mengingat kembali bentuk semula sehingga seringkali disebut sebagai aloi yang memiliki ingatan. Bentuk asli yang dapat diingat oleh nitinol diperoleh dengan cara memanaskan aloi pada 500-550 °C selama sekitar satu jam dan setelah itu dibiarkan mengalami pendinginan.

clip_image002

Gambar nitinol

 

                Pada temperatur rendah aloi ini cukup lunak sehingga mudah dibengkokan atau ditekuk sehingga bentuknya berubah dari bentuk aslinya. Pada waktu dihangatkan aloi tersebut kembali ke bentuk aslinya. Nitinol ditemukan pada tahun 1960 oleh william J. Buchler, seorang insinyur metalurgi pada noval ordnance Laboratory di white oak, maryland USA. Nama nitinol diambil dari Nikel, Titanium dan Noval Ordnance Laboratory. Nitinol digunakan pada bingkai kacamata, dalam bidang kedokteran dibuat sebagai kawat perapi gigi (brace) dan untuk mengganti tulang paha yang rusak.

clip_image003

Gambar Batangan alnico

 

              Selain itu terdapat pula aloi lebih dari dua logam, salah satunya yaitu alnico. Alnico merupakan aloi dari Al 8%, Ni 14%, Co 24%, Cu 3%, dan Fe 51%. Aloi ini paling banyak digunakan untuk membuat magnet pada pengeras suara karena memiliki sifat magnet yang parmanen.

MENGAPA RAKSA BERUPA CAIRAN PADA TEMPERATUR KAMAR

Raksa merupakan satu-satu logam yang berbentuk cairan pada temperatur kamar. Hal ini tentu sangat berbeda dengan logam lainnya. Berdasarkan hukum kereriodikan, pada temperatur ruang seharusnya raksa merupakan padatan karena unsur diatasnya dalam satu golongan yaitu zink (Zn) dan kadmium (Cd), merupakan padatan. Demikian pula unsur-unsur disebelahnya dalam periode yang sama, yaitu emas dan talium (Ti) juga merupakan padatan.

Logam zink dan kadmium memiliki titik lebut 419,6 dan 320,9 °C. Berdasarkan triade Dobereiner, raksa seharusnya memiliki titik lebur sekitar 222 °C. Dalam kenyataan titik lebur raksa adalah -38,86 °C.

Alasan raksa mengapa raksa merupakan zat cair pada temperatur kamar belum sepenuhnya dipahami. Salah satu alasan yang mungkin dapat digunakan adalah berdasarkan teori relativitas dari Einstein. Berdasarkan teori tersebut, massa suatu partikel adalah bertambah besar dengan semakin bertambahnya kecepatan gerak pertikel tersebut. massa partikel dalam keadaan bergerak disebut massa relatif (relative mass, mrel), sedangkan massa dalam keadaan diam disebut dengan massa diam (rest mass, mrest). Hubungan antara massa relatif dengan massa diam dinyatakan dengan persamaan berikut.


dengan v merupakan kecepatan partikel dan merupakan kecepatan cahaya.

Baik atom Hg maupun atom H memiliki orbital 1s yang terisi elektron. menurut Bohr kecepatan relatif (vrel) elektron pada orbital 1s atom hidrogen adalah 127 kali kecepatan cahaya apabila elektron tersebut mengorbit dengan jari-jari orbit 53 pm. Untuk atom dengan muatan inti yang lebih besar maka kecepatan relatif elektron pada orbital 1s harus semakin besar agar elektron tersebut tetap berada pada orbit stasioner. Kecepatan relatif elektron pada orbital 1s dinyatakan dengan persamaan berikut.

Dengan Z adalah nomor atom unsur. raksa Z = 80 menghasilkan massa relatif sebesar 1,23 kali massa diamnya, mrel = 1,23 x mres. Bertambahnya muatan inti menyebabkan jari-jari orbit dari elektron pada orbital 1s atom raksa menyusut menjadi 0,77 kali jari-jari orbit elektron pada orbital 1s atom hidrogen. Karena semua orbital dalam satu atom sifatnya harus ortogonal satu dengan terhadap yang lain, maka penyusutan jari-jari orbit elektron pada orbital 1s atom Hg akan diikuti dengan menyusutnya jari-jari orbit elektron-elektron pada orbital-orbital lainnya.

Pada keadaan dasar raksa memiliki konfigurasi elektron Hg: [Xe] 4f4 5d10 6s2. Akibat efek relativitas maka dua elektron pada orbital 6s atom raksa tertarik kuat oleh inti atomnya dan tidak memberikan distribusi yang besar terhadap pembentukan ikatan logam antara atom-atom raksa. Dengan kata lain dua elektron pada orbital 6s atom-atom Hg dapat dianggap sulit untuk membentuk awan atau lautan elektron. karena awan elektron sulit terbentuk maka daya hantar listrik logam raksa kecil. Hal ini didukung oleh daya hantar listrik logam raksa yang harganya relatif kecil dibandingkan daya hantar listrik-logam tetangganya. Daya hantar listrik dari logam-logam Zn, Cd, Hg, Au dan Ti pada 298 K dapat dilihat pada tabel.

Logam Daya hantar listrik (Ω‾1 cm‾1)
Zn

Cd

Hg

Au

Ti

1,6 x 10‾5

1,62 x 10‾5

0,11 x 10‾5

4,67 x 10‾4

0,61 x 10‾5

Sulitnya elektron-elektron pada orbital 6s atom-atom Hg membentuk awan elektron menimbulkan anggapan bahwa logam raksa tersusun dari atom-atom raksa, bukan terdiri dari ion-ion Hg2+ yang disekitanya terdapat awan atau lautan elektron.

Anggapan bahwa logam raksa terdiri atas atom-atom Hg, bukannya spesies-spesies yang lain seperti molekul-molekul Hg2, dapat diterangkan berdasarkan teori orbital molekul. Bila ada dua atom Hg berinteraksi maka akan diperoleh orbital molekul Hg2, diagram orbital molekul Hg2 seperti ditunjukan pada gambar.

Berdasarkan gambar di atas maka Hg2 memiliki orbital nol. Artinya Hg2 tidak terbentuk. Hal ini menunjukan bahwa logam raksa dapat dianggap terdiri dari atom-atom Hg, bukannya molekul-molekul Hg2.

Atom-atom Hg dalam logam raksa dapat dianggap bersifat nonpolar. Atom-atom tersebut dapat dianggap berinteraksi satu dengan yang lainnya melalui gaya london. Gaya london tersebut adalah lemah sehingga atom raksa memiliki titik lebut yang rendah pada temperatur ruang, sehingga Hg berupa cairan pada temperatur ruangan.

Catatan:

Penjelasan di atas hanya berupa anggapan dan belum dipahami benar mengapa raksa berbentuk cair pada temperatur kamar.

Korosi

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi antara lain:
1) Terjadi kontak antara logam dengan O2 dan H2O.
2) Adanya senyawa-senyawa yang bersifat asam atau basa dapat mempercepat terjadinya korosi.
3) Hadirnya zat pengotor baik berupa logam yang kurang reaktif atau debu pada permukaan logam. Zat pengotor ini dapat mempercepat terbentuknya korosi, karena zat-zat tersebut mudah teroksidasi dan mudah meyerap air dan oksigen dari udara.
4) Terjadi kontak antara logam dengan garam atau senyawa-senyawa elektrolit, misalnya garam-garam.

Korosi yang terbentuk pada logam menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai bahan tersebut dan ukuran mudah atau tidaknya suatu logam untuk mengalami korosi tergantung pada harga potensial oksidasinya (Eoks). Berikut beberapa cara yang digunakan untuk menghindari atau mencegah terjadinya kontak antara logam dengan oksigen dan air:
1) Melapisi logam dengan cat khusus logam, vernis atau dengan zat anti karat. Kualitas Cat yang baik yaitu cat yang mengandung timbel merah dan seng kromat.
2) Menutupi logam dengan gemuk, oli atau plastik.
3) Menjadikan logam dengan pancalogam lain. Misalnya dengan silikon atau pada baja stainless steel.
4) Menutupi logam dengan logam-logam yang lebih aktif dalam deret volta. Misalnya pipa-pipa besi yang terdapat di dalam tanah dilapisi dengan logam magnesium yanh jauh lebih aktif dari besi. Metode ini disebut metode katodik.
5) Melapisi logam dengan seng melalui proses galvanisasi. Misalnya perlindungan tiang-tiang telepon yang tertanam didalam tanah.
6) Pelapisan dengan timah. Pelapisan logam-logam dengan timah dilakukan secara elektrolisis yang sering disebut tin plating. Melapisi dengan timah tidak begitu menguntungkan karena jika tergores maka dapat mempercepat terjadinya proses perkaratan.
7) Pelapisan dengan kromium yang disebut cromium plating. Pelatisan ini sangat menarik karena memberi lapisan pelindung yang mengkilap.