LOGAM
GOLONGAN 13
(Makalah Kimia Anorganik II)
Penulis
Nama : Shella Pratiwi (1313023072)
P.S. :
Pendidikan Kimia (B)
Mata Kuliah :
Kimia Anorganik II
Dosen :
1. Dra. Nina Kadaritna, M.Si
2. M. Mahfudz Fauzi , S.Pd.,M.Sc
Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Lampung
Bandarlampung
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Logam
Golongan 13”.
Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Kimia Anorganik II
pada Program Studi Pendidikan Kimia, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Lampung. Penulis mengharapkan agar makalah ini dapat bermanfaat
bagi pembaca. Dan penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan-kekurangan
dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu penulis mengharapakan kritik dan
saran yang sifatnya membangun.
Bandar Lampung, April 2015
Penulis
DAFTAR ISI
COVER
................................................................................................................i
KATA PENGANTAR
........................................................................................ii
DAFTAR ISI.......................................................................................................iii
I. PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
........................................................................................1
1.2
Rumusan
Masalah
...................................................................................2
1.3
Tujuan
Penulisan......................................................................................2
II. PEMBAHASAN
2.1 Sumber dan
Kelimpahan ..........................................................................3
2.2 Sifat Fisika
dan Sifat Kimia
.....................................................................4
2.3 Isolasi
......................................................................................................
7
2.4 Reaksi.......................................................................................................10
2.5 Persenyawaan..........................................................................................
11
2.6 Kegunaan..................................................................................................18
III.PENUTUP
3.1 Kesimpulan.............................................................................................
20
DAFTAR PUSTAKA
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Banyak sekali
unsur-unsur yang telah ditemukan oleh para ahli di bumi. Mulai dari unsur yang
bersifat logam, nonlogam, semi logam, dan lain-lain. Unsur logam terdiri atas
logam golongan utama dan logam golongan transisi. Logam-logam golongan utama terdiri atas
golongan s dan golongan p. Golongan s meliputi golongan alkali dan alkali
tanah, sedangkan golongan p meliputi golongan 13, 14, dan 15. Secara umum,
logam-logam golongan p kurang reaktif dibandingkan dengan logam-logam golongan
s. Makalah ini membahas unsur-unsur logam golongan 13 yang berupa aluminium,
galium, indium, dan talium. Secara umum sifat logam unsur-unsur golongan 13
tidak sekuat logam golongan alkali dan alkali tanah. Senyawa unsur golongan 13
umumnya memiliki karakter kovalen yang tinggi, karena ukuran ionnya yang
relatif kecil, muatan ionnya yang relatif besar, dan potensial ionisasinya
relatif tinggi.
Golongan 13 umumnya
membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +3, namun Ga, In, dan Tl dapat juga
membentuk tingkat oksidasi lainnya yaitu +1. Ga dan In lebih dominan dengan
tingkat oksidasi +3, sedangkan Tl lebih dominan dengan tingkat oksidasi +1. Hal
ini dijelaskan pada efek pasangan inert.
Oleh karena itu, untuk memahami lebih jelas mengenai logam golongan 13 maka
dibuatlah makalah ini.
1.2 Rumusan
Masalah
Adapun rumusan masalah pada penulisan makalah ini adalah:
1.
Bagaimana
kelimpahan dan sumber unsur-unsur logam golongan 13?
2.
Bagaimana
sifat fisik dan sifat kimia unsur-unsur logam golongan 13?
3.
Bagaimana
cara mengisolasi unsur-unsur logam golongan 13?
4.
Bagaimana
reaksi-reaksi dan senyawaan unsur-unsur logam golongan 13?
5.
Apakah
kegunaan unsur-unsur logam golongan 13?
1.3 Tujuan
Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1.
Mengetahui
kelimpahan dan sumber unsur-unsur logam golongan 13.
2.
Mengetahui
sifat fisik dan sifat kimia unsur-unsur logam golongan 13.
3.
Mengetahui
cara mengisolasi unsur-unsur logam golongan 13.
4.
Mengetahui
reaksi-reaksi dan senyawaan unsur-unsur logam golongan 13.
5.
Mengetahui
kegunaan unsur-unsur logam golongan 13.
II.
PEMBAHASAN
2.1 Sumber
dan Kelimpahan
Aluminium merupakan unsur yang sangat
berlimpah di alam dan unsur logam yang biasa dijumpai dalam kerak bumi (
berat
kerak bumi). Aluminium
terdapat dalam batuan seperti felspar dan mika. Aluminium ini termasuk unsur
yang ketiga terbanyak setelah oksigen(
45,5 % ) dan silikon (
25,7%).
Aluminium sangat reaktif khususnya dengan oksigen, sehingga unsur ini tidak
pernah dijumpai dalam keadaan bebas di alam, melainkan sebagai senyawa yang
merupakan penyusun utama dari bahan tambang bijih bauksit yang berupa campuran
oksida dan hidroksida aluminium. Bauksit adalah batuan aluminium yang terjadi
karena iklim alam setempat. Di daerah dengan iklim temperatur seperti Eropa,
bauksit terdapat sebagai aluminium oksida monohidrat, AlO()H) atau Al2O3. H2O.
Sedangkan di daerah tropis, terdapat sebagai aluminium oksida terhidrat ,
Al(OH)3 atau Al2O3.H2O. Aluminium tidak hanya terkandung dalam bauksit,
mineral lainnya yang mengandung aluminium adalah kriolit (Na3AlF6),
ortoklas (KalSi3O8), berilium (Be3Al2Si6O8)
, dan korundum (Al2O3).
Galium, indium, dan thalium sangat kurang
melimpah dibandingkan dengan aluminium dan cenderung dalam konsentrasi rendah
pada mineral sulfida daripada sebagai mineral oksida. Galium ditemukan dalam
kedaan bersamaan dengan aluminium dalam bauksit. Ga (19 ppm) sama melimpahnya
dengan N, Nb, Li, dan Pb. Namun, Ga dua kali melimpah lebih banyak daripada B
(9ppm), namun Ga lebih sulit di ekstraksi karena kurangnya bijih yang
mengandung galium sebagai bahan utama. Dahulu, galium diperoleh dari emisi debu
yang berasal dari pembakaran sulfida atau pemanasan batu bara.
Namun, sekarang diperoleh sebagai produk dari
industri aluminium yang berlebih. Karena bauksit mengandung 0,003-0,01 % Ga,
maka akan diperoleh 1000 ton pa Ga.
Kelimpahan In (0,24 ppm) sama banyak dengan Sb dan Cd, namun lebih
sedikit daripada Mo, W, dan Tb (1,22 ppm). Indium ditemukan dari emisi debu yang
berasal dari pembakaran bijih sulfida Zn atau Pb dan bisa juga diperoleh selama pembakaran
bijih sulfida Fe dan Cu. Sebelum tahun 1925, hanya tersedia 1 gram indium di
dunia. Namun, produksi indium sekarang melebihi 80.000.000 gram setiap
tahunnya.
Begitu juga dengan talium yang diperoleh dari
emisi debu yang diperoleh dari pembakaran sulfida dari manufacture H2SO4 dan dari leburan bijih
ZdPb.
2.2 Sifat
Fisik dan Sifat Kimia
Golongan 13 terdiri dari unsur-unsur boron,
aluminium, galium, indium, dan talium. Dari semua unsur golongan ini, boron
merupakan satu-satunya unsur nonlogam dan diklasifikasikan sebagai unsur
semilogam. Unsur-unsur dari golongan ini tidak menunjukkan pola titik leleh
yang sederhana (teratur), tetapi menunjukkan pola titik didih yang cenderung
menurun dengan naiknya nomor atom (table 4.1). Karakteristik sifat ini
disebabkan oleh perbedaan organisasi struktur fase padat dari masing-masing
unsur. Aluminium mengadopsi struktur kubus pusat muka (fcc), struktur gallium berbentuk orthorhombic, struktur indium
berbentuk tetragonal, dan struktur thalium berbentuk hexagonal.
Table 1 Beberapa
sifat unsur-unsur logam golongan 13
Karakteristika
|
13Al
|
31Ga
|
49In
|
81Tl
|
Nomor atom
|
13
|
31
|
49
|
81
|
Konfigurasielektron
|
[10Ne] 3s2 3p1
|
[18Ar] 3d104s24p1
|
[36Kr] 4d105s25p1
|
[54Xe] 4f14 5d106s26p1
|
Titikleleh / oC
|
660
|
30
|
157
|
303
|
Titikdidih / oC
|
2467
|
2403
|
2080
|
1457
|
Densitas / g cm-3
|
2.699
|
5.904
|
7.31
|
11.85
|
Jari-jari atomic / pm
|
143
|
122
|
163
|
170
|
Jari-jariionik, M+3
/ pm
|
53
|
62
|
79
|
88
|
Energiionisasi I
/kj mol-1 II
III
|
577,6
1816.7
2744,8
|
578,8
1979.3
2963
|
558,3
1820.6
2705
|
589,3
1971.0
2878
|
Elektronegativitas
|
1,5
|
1,6
|
1,7
|
1,8
|
Eo/ V
M+3 + 3e M (s)
|
-1,66
|
-0,53
|
-0,343
|
+0,72
|
Tingkat oksidasi*)
|
+3
|
(+1), +3
|
(+1), +3
|
+1, (+3)
|
*) Tingkat oksidasi dalam tanda kurung, ( ),
lebih jarang ditemui
Ikatan kovalen juga umum terjadi pada
unsur-unsur metalik dalam golongan ini. Hal ini dikaitkan dengan tingginya
muatan (+3) dan pendeknya jari-jari tiap ion logam yang bersangkutan sehingga
menghasilkan densitasmuatan positif yang sangat tinggi, yang pada gilirannya
mampu mempolarisasi setiap anion yang mendekatinya untuk membentuk ikatan
kovalen. Dalam keadaan larutan, semua ion unsur golongan 13 berada dalam
keadaan terhidrat.
Aluminium berwarna putih perak dan sangat
stabil terhadap udara karena logam ini membentuk lapisan oksida pada
permukaannya yang dapat melindungi logam dari oksidasi lanjut. Galium dan
indium juga sangat stabil di udara dan tidak bereaksi dengan air, kecuali jika
di dalamnya terdapat oksigen bebas. Talium sedikit lebih reaktif dan dapat
teroksidasi di udara.
Gallium
dan indium merupakan logam berwarna putih, logam-logam yang relative reaktif,
dan mudah larut dalam asam. Gallium, sama halnya seperti aluminium, larut dalam
NaOH cair. Thallium larut dengan lambat hanya dalam asam sulfat atau asam
klorida, karena garam Tl1 yang terbentuk hanya sedikit larut.
Unsur-unsur ini bereaksi cepat pada suhu ruangan, atau dengan pemanasan, dengan
halogen dan juga dengan nonlogam seperti sulfur.Pada temperatur kamar, galium adalah padatan lembut
seperti timbal dan dapat dipotong dengan pisau. Namun, titik lelehnya 30o
( lebih rendah dari temperatuir tubuh manusia), sehingga jika kita pegang,
galium akan meleleh.
Kestabilan keadaan ionik golongan 13 ini
berkaitan dengan terjadinya hidrasi ion logam yang bersangkutan. Untuk ion
tripositif aluminium misalnya, entalpi hidrasi yang sangat tinggi, yaitu -4665
kj mol-1, hampir sama dengan jumlah ketiga energi ionisasinya yaitu
sebesar ~ + 5137 kj mol-1. Jadi, senyawa aluminium yang dianggap
sebagai senyawa ionik tidak mengandung ion sederhana Al3+ tetapi
sebagai ion kompleks heksakuaaluminium(III), [Al(H2O)6]3+.
Sifat elektropositif golongan 13 berkurang dari aluminium ke thallium karena
adanya orbital d pada unsur-unsur dengan nomor atom yang besar ( galium,
indium, dan thallium). Pengisian elektron pada orbital terluar unsur-unsur
tersebut terjadi setelah orbital d terisi penuh . Elektron-elektron dalam orbital
d ini kurang dapat melindungi secara efektif elektron orbital terluar dari
tarikan inti, sehingga elektron orbital terluar dalam unsur tersebut terikat
cukup kuat dan dengan demikian sifat-sifat elektropositifnya menjadi makin
rendah.
Beberapa unsur golongan 13 menunjukkan
tingkat oksidasi yang lebih rendah daripada yang seharusnya dimiliki oleh unsur
itu. Golongan 13 umumnya membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +3, namun
Ga, In, dan Tl dapat juga membentuk tingkat oksidasi lainnya yaitu +1. Ga dan In
lebih dominan dengan tingkat oksidasi +3, sedangkan Tl lebih dominan dengan
tingkat oksidasi +1. Unsur-unsur berat memiliki kecenderungan untuk membentuk
membentuk senyawa monovalent, dan ternyata senyawa monovalent thallium
merupakan senyawa yang lebih stabil daripada senyawa trivalent unsur ini.
Kecenderungan ini dapat diterangkan dengan kenyataan bahwa electron-elektron
dalam orbital s masih ada dalam keadaan perpasangan, sedang energy yang
diperlukan untuk membuat keadaan tak berpasangan adalah terlalu besar. Hal ini
terjadi pada sebagian unsur-unsur berat dalam Blok-p dan sering disebut “efek
pasangan inert”. Walaupun gallium tampaknya membentuk senyawa divalent GaCl2,
namun ternyata memiliki struktur [Ga]+[GaCl4]-,
jadi terdiri atas Ga+1 dan Ga+3.
Setidaknya ada dua hal yang dapat dikaitkan
dengan penyebab terjadinya pasangan inert, yaitu efek relativitas dan energy
kisi. Electron-elektron yang letaknya jauh dari inti atom khususnya pada
orbital 6s bergerak sangat cepat (mendekati kecepatan cahaya). Sesuai dengan
asas relativitas, hal ini menyebabkan massa electron bertambah sehingga
jaraknya terhadap inti atom menjadi mengecil. Hal ini didukung oleh fakta bahwa
energy ionisasi thallium justru lebih besar dibanding energy ionisasi
aluminium.
Dari sisi lain, energi yang diperlukan dalam
pembentukkan ion positif haruslah diimbangi dengan energi kisi yang tinggi.
Sedang energi kisi senyawa ionik talium(III) relative kecil karena ukuran ion
Tl3+ terlalu besar. Kedua hal tersebut mengakibatkan ketidakstabilan
Tl3+ dan lebih stabil sebagai Tl+.
2.3 Cara Isolasi
Aluminium dibuat
dalam skala besar dari bauksit, Al2O3.nH2O
(n=1-3) dengan proses Hall-Heroult. Proses ini terdiri dari dua tahap, yaitu
pemurnian bauksit untuk memperoleh alumina murni dan peleburan serta reduksi
alumina dengan elektrolisis. Untuk memperoleh alumina, bauksit direaksikan
dengan NaOH membentuk NaAl(OH)4, kemudian larutan disaring. Filtrat
yang mengandung NaAl(OH)4 diasamkan dengan mengalirkan gas CO2,
sehingga aluminium akan mengendap sebagai Al(OH)3. Akhirnya Al(OH)3
disaring, dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh alumina murni, Al2O3
yang tidak berair.
Tahap selanjutnya adalah peleburan dan
reduksi alumina menggunakan sel elektrolisis. Sel ini terdiri dari wadah besi
berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katoda dan terdapat
batang-batang grafit yang menggelantung yang berperan sebagai anoda. Campuran
Al2O3 dan kriolit (Na3AlF6)
dipanaskan sehingga mencair pada temperatur 950oC lalu kemudian
dielektrolsis. Reaksi yang terjadi adalah:
2 Al2O3(l)+ 3C (s) 4Al(l)
+ 3CO2(g)
Aluminium yang dihasilkan berwujud cair dan
terkumpul di dasar wadah. Lelehan aluminium lalu dikeluarkan melalui pipa
bagian bawah dan menampung lelehan tersebut ke dalam cetakan untuk menghasilkan
aluminium batangan.
Gambar
1. Sel elektrolisis untuk produksi aluminium
Katodenya adalah
lapisan karbon dalam tangki baja. Anodenya juga terbuat dari karbon. Aluminium
cairan lebih rapat dibandingkan medium elektrolit dan terkumpulkan di bagian
dasar tangki.
Gallium, indium, dan thallium biasanya diperoleh dari elektrolisis
larutan garam-garamnya dalam air. Untuk gallium dan indium kemungkinan
dihasilkannya karena besarnya kelebihan tegangan untuk evolusi hydrogenpada
logam-logam ini.
Ghalium biasanya adalah hasil dari proses pembuatan aluminium. Pemurnian
bauksit melalui proses Bayer menghasilkan konsentrasi ghalium pada larutan
alkali dari sebuah aluminium. Elektrolisis menggunakan sebuah elektroda merkuri
yang memberikan konsentrasi lebih lanjut dan elektrolisis lebih lanjut
menggunakan katoda baja tahan karat dari hasil natrium gallat menghasilkan
logam galium cair. Galium murni membutuhkan sejumlah proses akhir lebih lanjut
dengan zona penyaringan untuk membuat logam galium murni.
Indium biasanya tidak dibuat di dalam laboratorium. Indium adalah hasil
dari pembentukan timbal dan seng. Logam indium dihasilkan melalui proses
elektrolisis garam indium di dalam air. Proses lebih lanjut dibutuhkan untuk
membuat aluminium murni dengan tujuan elektronik.
Logam Talium mentah terdapat di alam dalam bentuk debu dari cerobong
asap bersama-sama dengan arsen, kadmium, indium, germanium, timbal, dan zinc.
Talium dipisahkan dari campuran tersebut dengan melarutkan campuran itu
ke dalam larutan asam sulfat menghasilkan endapan PbSO4. Lalu
ditambahkan lagi dengan HCl agar terbentuk endapan TlCl. Pemurnian lebih lanjut
dapat dicapai dengan elektrolisis larutan garam Talium.
2.4 Reaksi
Aluminium
memiliki masa jenis rendah (2,7 g/cm3), dapat diregangkan, mudah
ditempa, dan merupakan konduktor listrik yang baik. Berhubung aluminium mudah
dioksidasi menjadi ion 3+, maka logam ini merupakan bahan pereduksi
yang baik, misalnya bereaksi dengan asam untuk mereduksi H+(aq)
menjadi H2(g).
2
Al(s) + 6 H+(aq) 2 Al3+(aq) + 3 H2(g)
Aluminium
bersifat tidak lazim karena bereaksi juga dengan larutan basa. Perilaku ini
dikarenakan adanya sifat asam dari Al(OH)3.
2 Al(s) + 2 OH-(aq)
+ 6 H2O(l) 2[Al(OH)4]-(aq)
+ 3 H2(g)
Aluminium
tidak bereaksi dengan udara. Jika lapisan oksida rusak, logam aluminium
bereaksi untuk menyerang (bertahan) aluminium akan terbakar dalam oksigen
dengan nyala api membentuk aluminium (III) oksida. Udara atau oksidan lain
mudah mengoksidasi serbuk aluminium dalam reaksi yang sangat eksotermik.
2
Al(s)
+
O2(g) Al2O3(s)
∆H
= -1676 kJ
Galium
dan indium juga sangat stabil di udara dan tidak bereaksi dengan air, kecuali
jika di dalamnya terdapat oksigen bebas. Talium sedikit lebih reaktif dan dapat
teroksidasi di udara.Thallium larut
dengan lambat hanya dalam asam sulfat atau asam klorida, karena garam Tl1
yang terbentuk hanya sedikit larut.
Dan reaksi In, Tl dengan udara adalah:
2Tl(s) + O2(g)
→ Tl2O(s)
3In
+ O2(g) → In2O3
Reaksi Ga dan Tl dengan air adalah:
Ga3+(aq)
+ H2O(l) → Ga(OH)2+(aq)
+ H+(aq)
2Tl(s)
+ 2H2O(l) → 2TlOH(aq) + H2(g)
n Dengan asam:
Ga(s) + 3 HCl(aq) →
GaCl3(aq) + 3 H+)
In3+
+ 3HCl → InCl3 + 3H+
n Dengan basa:
GaCl3(aq) + 4 LiH(s)
→ LiGaH4(aq) + 3 LiCl(aq)
2.5 Persenyawaan
a.
Senyawa
Oksida
Unsur
aluminium sangat reaktif dan hanya mempunyai satu macam tingkat oksidasi, yaitu
+3. Dengan demikian, hanya ada satu macam senyawa oksidanya, yaitu Al2O3
(alumina).
Serbuk
aluminium terbakar dalam api menghasilkan debu awan aluminium oksida, menurut
persamaan reaksi :
4 Al(s)+
3 O2(g ) 2Al2O3(s)
Karena reaksi antara logam aluminium dengan
gas oksigen di udara menghasilkan oksidanya, Al2O3, maka
logam aluminium tahan terhadap korosi udara. Untuk menaikkan daya tahan
terhadap korosi, logam aluminium “dianodasi”, artinya permukaan logam aluminium
sengaja dilapisi dengan aluminium oksida secara elektrolisis. Pada proses
“anodasi” ini, logam aluminium dipasang sebagai anode, grafit sebagai katode,
dan larutan asam sulfat sebagai elektrolit. Persamaan reaksi elektrolisisnya
adalah:
Pada anode terjadi oksidasi Al:
2Al(s)+
6 H2O(l) Al2O3(s) + 6 H3O+(aq) + 6e-
Pada katode (reduksi):
6H3O+(aq) + 6e- 6 H2O(l) + H2(g)
Ada dua
macam dari anhidrat Al2O3, yaitu α-Al2O3
dan γ-Al2O3. Logam trivalen yang lain ( Ga,Fe) membentuk
oksida yang mengkristal pada dua struktur yang sama ini. Keduanya mempunyai
susunan yang tertutup dari ion oksida, tetapi berbeda dalam susunan kationnya.
α-Al2O
stabil pada suhu tinggi dan metastabil pada temperatur rendah. Ini terjadi
secara alami sebagai mineral korundum dan diperoleh dari pemanasan γ-Al2O3
atau oksida hidrat yang lain pada suhu 1000o C. Gamma-Al2O3
diperoleh dari dehidrasi oksida hidrat pada temperatur rendah (
450o
C). Alpha-Al2O3 keras dan merupakan hambatan bagi hidrasi
dan serangan asam. Gamma-Al2O3 dengan mudah menyerap air
dan dihancurkan oleh asam.
Ada
beberapa bentuk hidrat dari alumina berdasarkan stoikiometri membentuk Al(OH)3
dari AlO.OH. Penambahan amoniak ke dalam pemanasan larutan garam aluminium
menghasilkan sebuah bentuk AlO.OH yang dikenal sebagai boehmite. Bentuk kedua dari AlO.OH yang terjadi secara alami
sebagai mineral disebut diaspore.
Hidroksida sesungguhnya, Al(OH)3 diperoleh sebagai endapan kristal
putih ketika CO2 dilewati ke dalam larutan alkali alumina.
Batu
permata alami yang secara umum tersusun oleh oksida Al2O3
dapat berwarna khas dan menarik dengan adanya pengotor tertentu dalam jumlah
yang sedikit saja. Misalnya, safir biru dengan pengotor Fe, Ti ; safir hijau
dengan pengotor Co; safir kuning dengan pengotor Ni, Mg; safir bintang dengan
pengotor Ti; safir merah dengan pengotor Cr; dan safir putih tanpa pengotor.
Dengan demikian, batu pertama sintetis dapat dibuat dengan reaksi pencampuran
dari lelehan korundum (α-Al2O3) dengan oksida logam
tertentu sesuai dengan warna yang dikehendaki.
Galium
dan indium membentuk oksida Ga2O3 dan In2O3
yang hampir sama dengan alumina. Namun, oksida dari talium sedikit berbeda,
yaitu TI2O3 dengan serbuk cokelat hitam yang
terdekomposisi pada suhu 100o C menjadi Tl2O pada suhu
100o C.
2Tl(s) + O2(g) → Tl2O(s)
b. Halida
Keempat
golongan 13 membentuk persenyawaan halida dengan satu persatu pengecualian.
Senyawa TlI3, diperoleh dengan menambahkan iodin ke dalam talium (I)
iodida, bukan talium (III) iodida, tetapi lebih baik talium (I) triodida, Tl1(I3).
Kondisi ini dapat dibandingkan dengan ketidakmungkinan iodida dari oksidasi
kation, seperti Cu2+ dan Fe3+, kecuali senyawa bervalensi
rendah secara kebetulan mempunyai stoikiometri sebagai valensi tinggi. Florida
dari Al, Ga, dan In merupakan senyawa ionik dan memiliki titik leleh yang
tinggi ( >950o C). Sedangkan, halida lain dari Al, Ga, dan In
memiliki titik leleh yang rendah. Ada beberapa hubungan diantara titik leleh
dan nomor koordinasi , karena halida dengan nomor koordinasi 4 terdiri dari
molekul dinuklir diskret dan titik leleh rendah. Demikian pula dengan klorida
dari ketiga unsur tersebut, AlCl3 memiliki titik leleh 193o C; GaCl3
78o C; InCl 586o C. Dalam fasa uap, aluminium klorida
juga merupakan dimetrik, sehingga ada perubahan radikal dari nomor koordinasi
pada penguapan.
Halida kovalen larut dengan mudah pada
pelarut nonpolar, seperti benzena, karena dimeric.
Konfigurasi dari atom golongan halogen dengan setiap logam adalah tetrahedral
terdistorsi. Formasi untuk setiap dimer berakibat untuk setiap kecenderungan
dari atom logam untuk memenuhi aturan oktet.
F Cl Br I
Al 6 6 4 4
Ga 6 4 4 4
In 6 6 6 4
Tl 6 6 4
Tabel
1. Nomor koordinasi atom-atom logam pada golongan IIIA Halida
Halida
aluminium merupakan asam Lewis yang sangat reaktif. Senyawa ini mudah menerima
pasangan elektron membentuk senyawa asam basa yang disebut pumpunan (adduct).
Pembentukan pumpunan menghasilkan pembentukan ikatan kovalen antara asam Lewis
dan basa Lewis. Dalam reaksi berikut, AlCl3 adalah asam Lewis dan
dietil eter, (C2H5)2O, adalah basa Lewis.
Aluminium
florida memiliki titik leleh 1040o C dan bila dilelehkan merupakan
konduktor listrik. Sebaliknya, halida aluminium lainnya hanya berada sebagai
spesies molekul dengan rumusAl2X6 ( dengan X = Cl, Br
atau I). Kita dapat memikirkan molekul ini sebagai penyatuan dua unit AlX3.
Bila dua unit yang identik bergabung, molekul yang dihasilkan disebut dimer.Struktur
Al2Cl6 terdiri atas dua atom Cl yang terikat secara
eksklusif dengan setiap atom Al dan dua atom Cl yang menjembatani dua atom
logam. Pengikatan dalam molekul ini dapat dideskripsikan dengan hibridisasi sp3
dari kedua atom Al. Setiap atom Cl yang
menjembatani tampaknya berikatan dengan dua atom Al dengan dua cara. Ikatan
dengan salah satu atom Al adalah ikatan kovalen konvensional: Setiap atom
menyumbang satu elektron kepada ikatan. Ikatan ke atom Al yang kedua adalah
ikatan kovalen koordinat, dengan atom klorin memberikan sepasang elektron
kepada ikatan, yang dinyatakan dengan tanda panah pada gambar berikut:
Kompleks
halida aluminium lain adalah kriolit, Na3AlF6. Kriolit
terdiri atas 3 Na+ + AlF63- . Dalam wujud
lelehan, kriolit adalah pelarut dan elektrolit dalam proses Hall-Heroult untuk
memproduksi logam aluminium. Untuk manufaktur aluminium, kriolit alam telah
banyak diganti dengan kriolit yang disintetsis dalam bejana berselubung timbal
melalui reaksi:
6 HF + Al(OH)3 + 3 NaOH Na3AlF6 + 6 H2O
2Al(s) + 3Cl2(l) → 2AlCl3(s)
2Al(s) + 3Br2(l) → Al2Br6(s)
2Al(s) + 3I2(l) → Al2I6(s)
3 Ga(s) + AlF3(aq)
→ 3 GaF(aq) + Al3+(aq)
2Tl(s) + 3F2(g) → 2TlF3(s)
2Tl(s) + 3Cl2(g) → 2TlCl3(s)
2Tl(s) + 3Br2(g)
→ 2TlBr3(s)
c. Hidroksida
Bentuk
hidroksida unsur Al, Ga, In, dan Tl berbentuk oktahedral, [M(H2O)6]3+
dan banyak garam mengandung ion-ion tersebut, termasuk halida hidrat, sulfat,
nitrat dan perklorat. Posfat larut dengan hati-hati. Dalam larutan aqueous ,
ionoktahedral, [M(H2O)6]3+ sedikit asam.
[M(H2O)6]3+ [M(H2O)5]2+ +
H+
Harga
Ka (Al), 1,12 x 10-5 ; Ka (Ga), 2,5 x 10-3 ; Ka In, 2 x
10-4‑ ; dan Ka Tl, 7 x 10-2 . Walaupun tekanan kecil
dapat digantikan dengan angka pasti,
Aluminium hanya memiliki satu macam
hidroksidanya, yaitu Al(OH)3 yang berwarna putih dam sukar larut
dalam air. Oleh karena itu, bila ke dalam larutan garam aluminium ditambahkan
suatu basa, maka akan terbentuk endapan putih gelatin menurut persamaan reaksi
:
Al3+(aq) + 3 –OH (aq) Al(OH)3(s)
Ion Al3+ relatif kecil ukurannya,
namun karena muatan ionnya tinggi (+3) sehingga densitas muatannya juga tinggi,
maka dalam larutan air kation ini mampu mengakomodasi enam molekul H2O
yang bersifat polar dengan atom O mengarah pada ion logam, membentuk ion
kompleks [Al(H2O)6]3+ dengan bentuk geometri
oktahedron. Dalam perspektif senyawa kompleks, persamaan reaksi sering ditulis:
[Al(H2O)6]3+ (aq)
+ 3 H2O(aq) [Al(H2O)3(OH)3](s)
+ 3 H2O(l)
Gugus –OH yang terikat pada endapan
aluminium hidroksida tersebut sesungguhnya bukan berasal dari basa yang
ditambahkan melainkan berasal dari molekul H2O dalam ion kompleks
[Al(H2O)6]3+ yang terionisasi menghasilkan asam ( H3O+)
:
[Al(H2O)6]3+
(aq)+ H2O(l)
[Al(H2O)5(OH]2+(aq)
+ H3O+(aq)
Ionisasi ini menjadi semakin kuat, artinya
kesetimbangan bergeser ke kanan jika ke dalam ion kompleks ini ditambahkan
suatu basa yang akan menetralkan ion H3O+ yang terbentuk.
Dengan demikian, jumlah molekul H2O dalam ion kompleks yang terionisasi
semakin bertambah dan akhirnya terbentuk endapan putih Al(OH)3 atau
senyawa kompleks triakuatrihidroksoaluminium(III), [Al(H2O)3(OH)3].
Hidroksidadanoksidaaluminiumbersifatamfoterik.
Berikutinireaksi antaraoksidaaluminiumdenganasamdanbasa,
sertahidroksidaaluminiumdenganasamdanbasa:
Al2O3(s) + 6 H3O+(aq) 2Al3+(aq)
+ 9 H2O(l)
Al2O3(s)+ 2OH-(aq) + 3H2O(l) 2[Al(OH)4]-(aq)
Al(OH)3(s) + 3 H3O+(aq) 2Al3+(aq) +
6H2O(l)
Al(OH)3(s)+ OH-(aq) 2[Al(OH)4]-(aq)
d.
Nitrida
AluminiumNitrida (AlN)
dapatdibuatdariunsur-unsurpadasuhu 8000 C. Itudihidrolisisdengan air membentuk
ammonia danaluminiumhidroksida.
Senyawa GaN diperoleh dengan mereaksikan Ga dan NH3 pada suhu 1050oC
dan InN dengan mereduksi dan nitridasi In2O3 dengan NH3
pada suhu 630oC. Senyawa nitrida tersebut menunjukkan kerentanan
terhadap serangan kimia, AlN menjadi inert terhadap asam dan basa.
2.6
Kegunaan
Aluminium adalah bahan pereduksi yang baik
karena akan mengekstrasi oksigen dari oksida logam, menghasilkan oksida
aluminium sambil membebaskan logam lain dalam keadaan bebasnya. Reaksi ini,
dikenal sebagai reaksi termit, digunakan dalam pengelasan di tempat (on-site welding) untuk objek logam
berukuran besar.
Fe2O3(s) + 2 Al(s)
Al2O3(s)
+ 2 Fe(l)
Aluminium merupakan konduktor panas dan
konduktor listrik yang baik, namun sifat ini lebih rendah dibandingkan dengan
sifat konduktor tembaga. Atas dasar sifat-sifat tersebut, logam aluminium
sangat banyak manfaatnya. Dalam industri rumah tangga, misalnya untuk peralatan
masak/dapur, dalam industri makanan misalnya untuk pembungkus makanan, kaleng
minuman, pembungkus pasta gigi dan lain sebagainya. Sebagai bahan bangunan
misalnya unutk mebel, pintu, dan jendela, juga sebagai bahan dasar dalam
industri pesawat terbang, kapal dan mobil. Serbuk aluminium dapat pula dipakai
untuk bahan cat-aluminium, dan masih banyak lagi yang lain.
Logam gallium sangat penting dalam industry
elektronik. Gallium digunakan untuk membuat galium arsenida (GaAs), suatu
senyawa yang dapat mengkonversikan cahaya langsung menjadi listrik
(fotokonduksi). Material semikonduksi ini juga digunakan dalam diode pemancar
cahaya dan dalam peranti berwujud padat seperti transistor. Galium, sebagai
galium arsenida digunakan dalam menampilkan elektronik dari kalkulator, jam
tangan, dan CD player.
Indium adalah logam lunak seperti perak yang
digunakan untuk membuat aloi yang bertitik leleh rendah. Seperti halnya GaAs,
InAs juga digunakan dalam transistor suhu rendah dan sebagai fotokonduktor
dalam peranti optik.
Thalium dan senyawanya sangat toksik;
akibatnya, thalium dan senyawanya tidak banyak dimanfaatkan di industri. Namun,
satu kemungkinan pemanfaatannya ialah dalam superkonduktor suhu tinggi.
Misalnya, keramik berbasis thalium dengan perkiraan rumus Tl2Ba2Ca2Cu3O8+x menunjukkan superkonduktivitas
pada suhu setinggi 125 K. Dan thaliumdigunakan sebagai racun tikus karena
sifatnya yang toksik. Thallium-201 digunakan dalam studi diagnostik medis ,
terutama yang melibatkan fungsi sistem peredaran darah. Thalium (I) bromida dan
thalium (I) iodida adalah dua dari sedikit senyawa yang mempunyai sifat
transparansiyang sangat tinggi sehingga dapat digunakan untuk keperluan radiasi
inframerah dengan panjang gelombang yang panjang. Dalam bentuk lembaran dari
kedua senyawa ini digunakan untuk unit-unit detector inframerah.
III.
3.1 Kesimpulan
Aluminium merupakan unsur yang sangat
berlimpah di alam dan unsur logam yang biasa dijumpai dalam kerak bumi (
berat
kerak bumi). Aluminium terdapat
dalam batuan seperti felspar dan mika.Galium, indium, dan thalium sangat kurang
melimpah dibandingkan dengan aluminium dan cenderung dalam konsentrasi rendah
pada mineral sulfida daripada sebagai mineral oksida.
Dari semua unsur golongan ini, boron
merupakan satu-satunya unsur nonlogam dan diklasifikasikan sebagai unsur
semilogam. Unsur-unsur dari golongan ini tidak menunjukkan pola titik leleh
yang sederhana (teratur), tetapi menunjukkan pola titik didih yang cenderung
menurun dengan naiknya nomor atom.
Aluminium dibuat dalam skala besar dari
bauksit, Al2O3.nH2O (n=1-3) dengan proses
Hall-Heroult. Proses ini terdiri dari dua tahap, yaitu pemurnian bauksit untuk
memperoleh alumina murni dan peleburan serta reduksi alumina dengan
elektrolisis.Gallium, indium, dan thallium biasanya diperoleh dari elektrolisis
larutan garam-garamnya dalam air. Untuk gallium dan indium kemungkinan
dihasilkannya karena besarnya kelebihan tegangan untuk evolusi hydrogenpada
logam-logam ini.
Reaksi-reaksi
yang penting yang terjadi pada logam golongan 13 antara lain adalah sebagai
berikut : reaksi dengan air, reaksi dengan udara dengan dan reaksi dengan asam
dan basa. Persenyawaan logam golongan ini adalah oksida, hidroksida, nitrida,
dan garam-garamnya yang bereaksi dengan halida.
Cotton, F. Albert, Geoffrey Wilkinson, and
Paul L.Gaus. 1987. Basic Inorganic
Chemistry Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc
Greenwood, N.N. 1997. Chemistry of The Elements. United Kingdom: Pergamon Press
Petrucci, Ralph H. 2007. Kimia Dasar Prinsip-Prinsip dan Aplikasi Modern Edisi Kesembilan.
Jakarta: Erlangga
Sugiyarto, Kristian H. 2010. Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: Graha
Ilmu
Suyanta. 2013. Buku Ajar Kimia Unsur. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Anonim.2013.Unsur-Unsur
Golongan 13. Diunduh di hhtp://old.analytical.chem.itb.ac.id pada tanggal 20 April 2015
Anonim.
2008. Logam Utama Golongan 3A. Diunduh di http://club-kimia-nk.blogspot.compada
tanggal 20 April 2015.
