Unsur-unsur yang ada di dalam periode ketiga terdiri dari unsur logam (Na, Mg, Al), metaloid (Si), nonlogam (P, S, Cl), dan gas mulia (Ar). Untuk lebih memudahkan untuk menghafal unsur-unsur yang termasuk di dalam periode tiga ini, biasanya akan dibuat sebuah singkatan yang mudah diingat di kepala. Seperti: "Nana memanggil Ali Si Pesek Culun dari Arab". Yang artinya:
- Nana untuk Na (Natrium)
- Memanggil untuk Mg (Magnesium)
- Ali untuk Al (Alumunium)
- Si untuk S (Sulfur/Belerang)
- Pesek untuk P (Phospor)
- Culun untuk Cl (Chlor)
- Arab untuk Ar (Argon)
Bagaimana? Terasa lebih mudah kan? Hanya dengan menghafal satu kalimat saja ita bisa menyebutkan unsur-unsur yang tergolong dalam periode ketiga. Lalu bagaimana dengan sifat-sifat dari unsur periode tiga ini, pembuatan dan kegunaannya? Kita akan membahasnya pada artikel ini satu per satu. Simaklah dengan seksama. Untuk mempermudah perhatikan tabel sifat fisika dan sifat kimia dari unsur-unsur periode tiga berikut ini:
1. Sifat Fisika Unsur Periode Tiga
2. Sifat Kimia Unsur Periode Tiga
Di lain pihak selain sebagai reduktor, fosfor juga merupakan oksidator lemah yang dapat mengoksidasi reduktor kuat, seperti logam aktif. Sedangkan belerang yang mempunyai daya reduksi lebih lemah daripada fosfor ternyata mempunyai daya pengoksidasi lebih kuat daripada fosfor. Sementara klorin dapat mengoksidasi hampir semua logam dan nonlogam karena klorin adalah oksidator kuat.
Dari tabel dapat dilihat hidroksida unsur-unsur periode ketiga, yaitu NaOH, Mg(OH)$_2$, Al(OH)$_3$, H$_2$SiO$_3$, H$_3$PO$_4$, H$_2$SO$_4$, dan HClO$_4$. Sifat hidroksida unsur-unsur periode ketiga tergantung pada energi ionisasinya. Hal ini dapat dilihat dari jenis ikatannya. Jika ikatan M - OH bersifat ionik dan hidroksidanya bersifat basa karena akan melepas ion OH- dalam air, maka energi ionisasinya rendah. Tetapi jika ikatan M - OH bersifat kovalen dan tidak lagi dapat melepas ion OH-, maka energi ionisasinya besar.
Dari tabel juga dapat dilihat bahwa NaOH tergolong basa kuat dan mudah larut dalam air, Mg(OH)$_2$ lebih lemah daripada NaOH tetapi masih termasuk basa kuat. Namun Al(OH)$_3$ bersifat amfoter, artinya dapat bersifat asam sekaligus basa. Hal ini berarti bila Al(OH)$_3$ berada pada lingkungan basa kuat, maka akan bersifat sebagai asam, sebaliknya jika berada pada lingkungan asam kuat, maka akan bersifat sebagai basa. Sedangkan H$_2$SiO$_3$ atau Si(OH)$_4$, merupakan asam lemah dan tidak stabil, mudah terurai menjadi SiO$_2$ dan H$_2$O. Begitu pula dengan H$_3$PO$_4$ atau P(OH)$_5$ yang juga merupakan asam lemah. Sementara H$_2$SO$_4$ atau S(OH)$_6$ merupakan asam kuat, begitu juga HClO$_4$ atau Cl(OH)$_7$ yang merupakan asam sangat kuat (Sumber: www.chem-is-try.org ).
3. Pembuatan Unsur dan Senyawa pada Unsur Periode Tiga
1. Magnesium.
Magnesium dibuat dengan beberapa cara. Pertama-tama dolomit dikalsinasim menjadi campuran CaO/MgO, kemudian kalsium dihilangkan dengan penukar ion menggunakan air laut.$Ca(OH)_2.Mg(OH)_2(s) + Mg^{2+}(aq) \rightarrow 2Mg(OH)_2 (s) + Ca^{2+}(aq) $
Cara yang lain adalah dengan elektrolisis leburan garam halidanya, reduksi MgO atau dolomit yang dikalsinasi, dan yang terakhir dipanaskan dengan ferosilikon, dengan reaksi:
$ CaO.MgO + FeSi \rightleftharpoons Mg + \text{ silikat Ca dan Fe} $
kemudian Mg didestilasi. MgO dapat dipanaskan dengan batu bara pada suhu 2000 $^\circ$C.
2. Aluminium.
Aluminium didapat dengan pengolahan sumber aluminium yaitu bijih bauksit, Al$_2$O$_3$.$n$H$_2$O, melalui dua tahap. Tahap pertama adalah pemisahan Al$_2$O$_3$ dari bauksit dan tahap kedua adalah reduksi alumina. Proses pemisahan ini didasarkan pada sifat amfoter dari oksida aluminium, dan dilakukan dengan melarutkan bijih bauksit ke dalam larutan NaOH hingga Al$_2$O$_3$ larut.$ Al_2O_3(s) + 2OH^- (aq) + 3H_2O (l) \rightarrow 2Al(OH)_4^- (aq) $
Untuk menghilangkan pengotor yang masih ada dalam larutan Al(OH)$_4^-$ maka dilakukan pengendapan dengan mengalirkan gas CO$_2$.
$2Al(OH)_4^-(aq) + CO_2(g) \rightarrow 2Al(OH)_3(s) + CO_3^{2-}(aq) + H_2O(l) $
Proses selanjutnya adalah penyaringan endapan Al(OH)$_3$, kemudian endapan yang dihasilkan dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh alumina murni.
$ 2Al(OH)_3 (s) \rightarrow Al_2O_3(s) + 3H_2O(g) $
Tahap kedua adalah reduksi Al$_2$O$_3$ untuk memperoleh logam aluminium melalui proses elektrolisis. Proses ini pertama kali dilakukan oleh Charles Martin Hall, peneliti muda dari Amerika Serikat, dan secara terpisah juga dilakukan oleh Paul Heroult di Perancis, sehingga proses ini dikenal dengan proses Hall-Heroult. Al$_2$O$_3$ mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, yaitu lebih dari 2000 $^\circ$C sehingga reduksi lelehan Al$_2$O$_3$ murni sangatlah tidak ekonomis. Oleh karena itu, Hall menambahkan kryolit (Na$_3$AlF$_6$) pada Al$_2$O$_3$ untuk menurunkan titik leleh dari 2000 $^\circ$C menjadi 1000 $^\circ$C. Sebagai katoda dalam proses elektrolisis ini adalah grafit yang dilapiskan pada bejana tempat Al$_2$O$_3$ dilelehkan dan sebagai anoda adalah batang grafit yang dicelupkan ke dalam campuran. Pada katoda akan terbentuk aluminium dan pada anoda terbentuk gas oksigen serta karbondioksida.
3. Silikon.
Silikon didapat dari silika yang direduksi dengan kokas pada tanur listrik bersuhu 3000 $^\circ$C dengan reaksi:$ SiO_2(l) + C(s) \rightarrow Si(l) + 2CO(g) $
4. Fosfor.
Fosfor dalam sumber utama batuan fosfat dipisahkan untuk mendapatkan senyawa Ca$_3$(PO$_4)_2$ dengan reaksi:$2Ca_3(PO_4)_2(s) + SiO_2(s) + 10C(s) \rightarrow 6CaSiO_3(s) + 10CO(g) + P_4(g) $
5. Belerang.
Belerang terdapat di alam secara luas sebagai unsur, sebagai H$_2$S, dan sebagai SO$_2$. Belerang murni terdapat di dalam tanah, sedangkan bentuk persenyawaannya, belerang terdapat pada kawah gunung berapi. Dalam persenyawaan merupakan hasil reaksi antara belerang yang dihasilkan perut bumi dengan logam-logam. Deposit belerang yang ada di gunung berapi ditambang menurut cara Frasch. Cara ini ditemukan oleh insinyur asal Amerika yang bernama Herman Frasch. Deposit belerang yang berada di bawah gunung berapi dicairkan dengan mengalirkan air superheated, yaitu air yang panasnya melewati titik didih. Selanjutnya, belerang yang telah mencair dipompa keluar dan dibiarkan membeku. Selain cara Frasch, belerang dapat diperoleh dengan mereaksikan gas SO$_2$ dengan H$_2$S yang terdapat dalam gas vulkanik dengan reaksi:$ 8SO_2(g) + 16H_2S(g) \rightarrow 16H_2O(l) + 3S_8(s) $
Dalam skala besar, belerang dapat diperoleh dari desulfurisasi hidrokarbon, seperti minyak bumi. Selain mengurangi pencemaran akibat pembakaran belerang dalam bahan bakar minyak, belerang yang didapat bisa digunakan untuk membuat senyawa lain, misalnya asam sulfat.
6. Asam Sulfat.
Asam sulfat paling banyak diproduksi karena memiliki penggunaan yang luas, antara lain dipergunakan untuk membuat H$_3$PO$_4$ dari kalsium fosfat, (NH$_4)_2$SO$_4$ dari amonia, dan C$_2$H$_5$OC$_2$H$_5$ dari etanol. Asam sulfat dapat dibuat melalui dua cara, yaitu proses kamar timbal dan proses kontak. Bagaimanakah prosesnya? Simaklah penjelasan berikut.a. Proses Kamar Timbal
Pada proses ini digunakan campuran gas NO dan NO$_2$ untuk mengkatalisis SO$_2$. Campuran gas SO$_2$ dan udara dialirkan ke suatu bejana berlapis timbal, dan reaksi yang terjadi adalah:$ SO_2(g) + NO_2(g) \rightarrow SO_3(g) + NO(g) $
$2NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO_2(g) $
NO$_2$ yang dihasilkan kembali mengoksidasi SO$_2$. Gas NO yang terbentuk dioksidasi menjadi NO$_2$, lalu NO$_2$ akan mengoksidasi SO$_2$ lagi, dan begitu seterusnya. SO$_3$ yang dihasilkan lalu ditampung dalam reaktor asam sulfat dan direaksikan dengan air. Reaksi pembuatan asam sulfat secara keseluruhan adalah:
$SO_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) + H_2O(l) \rightarrow H_2SO_4 (l) $
$ E^\circ \, = -54.500 \, $ kal.
Pembuatan asam sulfat dengan proses ini hanya menghasilkan asam sulfat dengan kadar rendah, padahal dalam industri dibutuhkan asam sulfat yang sangat pekat (98%). Oleh karena itu, muncullah cara baru yang disebut proses kontak.
b. Proses Kontak
Pada proses ini, pertama-tama belerang dibakar hingga menjadi SO$_2$, kemudian SO$_2$ dioksidasi lebih lanjut menjadi SO$_3$. Oksidasi ini dilakukan pada suhu sekitar 400 $^\circ$C, tekanan 1 atm, dan dengan adanya katalis V$_2$O$_5$. Gas SO$_3$ yang terbentuk dilarutkan dalam larutan asam sulfat, sehingga dihasilkan asam sulfat pekat berasap atau oleum. Selanjutnya untuk memperoleh asam sulfat 98%, ke dalam oleum ditambahkan air. Secara keseluruhan, reaksi yang terjadi selama proses kontak adalah sebagai berikut:
Demikian pembahasan materi Unsur-unsur Periode Tiga.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar