UNSUR-UNSUR NON LOGAM DALAM KEHIDUPAN

UNSUR-UNSUR NON LOGAM DALAM KEHIDUPAN

1.      OKSIGEN (O)

a.       Terdapat  :  -   Dalam keadaan bebas di udara (O₂) sebesar 20 % volume

-    Dalam persenyawaan : air (H­₂O), pasir (SiO₂), silika (SiO₃^2-), dan oksida logam lainnya.

b.      Pembuatan :

·      Penguraian Katalitik H₂O₂

                                      MnO₂

                      2 H₂O_2(l)                2H₂O_(l)  +  O_2(g)

·      Pembuatan gas oksigen dalam laboratorium dapat dilakukan dengan cara memanaskan senyawa oksidanya, seperti yang dilakukan Priesley.

                     2 HgO _(s)               2Hg _(s)  +  O_2(g)

                     2 KClO_3(s)            2KCl_(s)  +  3O_2(g)  

·      Secara alami terbentuk melalui proses fotosintesis

                           CO₂ + H₂O            C₆H₁₂O₆ +  O₂

·      Secara komersial, oksigen (bersama dengan nitrogen) dibuat melalui Destilasi Udara Cair. Proses : udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor untuk dicairkan dengan tekanan tinggi, kemudian udara cair didinginkan dan dilakukan penyaringan untuk menghilangkan CO₂ dan hidrokarbon yang terdapat didalamnya. Udara cair yang sudah bersih selanjutnya dialirkan ke dalam kolom destilasi untuk memisahkan Nitrogen, Argon, dan Oksigen. Pemisahan ini didasarkan pada perbedaan titik didih gas-gas tsb. Titik didih Nitrogen : -195,8 ⁰C, Argon : -185,7⁰C, Oksigen : -183⁰C (karena ttk didih nitrogen paling rendah, maka nitrogen akan menguap lebih dahulu dan ditampung, diikuti dengan argon dan oksigen

c.       Sifat-sifat :

·      Pada suhu kamar tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, titik didih : -183⁰C dan titik beku : -218,4⁰C. Berupa molekul diatomik

·      Oksigen tidak terbakar, tetapi merupakan komponen yg diperlukan dalam pembakaran

·      Pada suhu dan tekanan normal oksigen tidak begitu reaktif, tetapi menjadi sangat reaktif pada suhu tinggi.

·      Kelarutan dalam air : 5 ml O₂ dapat larut dalam 100 ml air. Oksigen yang larut inilah yang membuat berbagai organisme hidup dalam air.

d.      Kegunaan :

·      Pernafasan makhluk hidup

·      Bersama gas asetilena digunakan untuk memotong dan mengelas logam (baja)

·      Oksigen cair bersama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong pesawat ruang angkasa. Oksigen juga digunakan dalam berbagai industri kimia untuk mengoksidasi berbagai zat.

·      Digunakan untuk pembakaran atau reaksi kimia tertentu

·      Proses pengolahan limbah (aerasi)

·      Pembuatan ozon (O₃)

                    3 O_2(g)         2 O_3(g)

2.  NITROGEN (N)

a.        Terdapat :     -  Dalam keadaan bebas di udara sebanyak 78%

 -  Dalam persenyawaan : Sendawa (KNO₃), dan Sendawa Chili (Na₂CO₃)

b.        Pembuatan : 

·                    Dalam laboratorium dibuat dengan memanaskan larutan NH₄Cl dan larutan NaNO₂

              NH₄Cl_(aq) + NaNO_2(aq)           NaCl_(aq) + 2 H₂O_­(l) + N_2(g)    

·           Dapat juga dibuat dengan reaksi :

             2NH_{3 (g)} + 3CuO           3Cu_(s) + 3H₂O_­(l) + N_2(g)

             2Cu_{( s)} + 2 NO_(g)        2CuO + N_2(g)

·           Secara komersial, nitrogen dibuat bersama-sama dengan oksigen dengan cara destilasi bertingkat udara cair

c.        Sifat-sifat :

·           Pada suhu kamar, tidak berbau, tidak reaktif, tidak berwarna

·           Titik didih : -195,8⁰C dan titik leleh : -210⁰C

·           Sukar bereaksi karena ikatannya yang kuat (energi ikatannya sangat besar). N₂ hanya bereaksi pada suhu tinggi

d.       Kegunaan :

·          Pengisi bola lampu pijar

·           Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk membuat suhu yang sangat rendah Nitrogen digunakan untuk melepaskan oksigen (atmosfer inert) untuk berbagai industri yang terganggu oleh oksigen karena sifat nitrogen yang kurang reaktif. (penyimpanan buah-buahan dan sayuran sehingga tidak cepat busuk dalam kemasan kaleng, pembuatan larutan injeksi, industri elektronika yang menginginkan udara tanpa oksigen, penyimpanan produk yang mudah terbakar).

·           Bahan baku pembuatan amoniak (Proses Haber-Bosch)

                                     N_2(s) + 2H_2(g)         2NH_3(g)

·          Dalam persenyawaan :

-       Amonia (NH₃) : gas yang tidak berwarna, berbau merangsang, dan mudah mencair, titik didih –33⁰C dan titik beku –78⁰C.

     Digunakan untuk : pembuatan pupuk urea  dan ZA (zwavel amonia)   , pembuatan NH₄Cl pada baterai, pembuatan asam nitrat (HNO₃) pendingin dalam pabrik es, pembuatan hidrasin (N₂H₄) yang digunakan sebagai bahan bakar roket, sebagai bahan dasar pembuatan : (bahan peledak, kertas, plastik, dan detergen).

-       HNO₃

Pembuatan asam nitrat dengan proses Oswald.

            4NH_3(g) + 5 O_2(g)           4NO_)g) + 6H₂O_(g)

            2NO_(g) + O_2(g)         2NO_{2 (g)}

            4NO_2(g) + O_2(g) + 2H₂O_(l)               4HNO_3(g) 

     HNO₃ digunakan untuk pembuatan pupuk amonium nitrat (NH₄NO₃), bahan  peledak seperti (TNT /trinitrotoluena, nitrogliserin dan nitroselulosa), sebagai nitrasi senyawa organik yang digunakan untuk produksi zat warna, obat-obatan, pestisida, dan detergen.

-       Siklus nitrogen

Senyawa organik yang khas dari nitrogen adalah protein. Nitrogen masuk ke dalam rantai makanan melalui tumbuhan. Tumbuhan umumnya memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa mineral yang larut dalam air, yaitu nitrat dan amonium. Hanya tumbuhan polong-polongan (legum) yang dapat mengikat nitrogen dari udara berkat bantuan sejenis bakteri yang terdapat pada bintil akar tumbuhan tersebut. Nitrogen dalam tanah berasal dari fikasasi nitrogen atmosfer atau  dari  hasil  perombakan senyawa nitrogen organik (sisa organisme) oleh kerja bakteri. Fiksasi nitrogen terjadi menurut dua jalur, yaitu karena pengaruh petir dan bakteri. Petir dapat melangsungkan reaksi nitrogen dengan oksigen membentuk nitrogen monoksida (NO)

                              N_2(g) + O_2(g)            2NO_(g)

NO tersebut teroksidasi lebih lanjut membentuk nitrogen dioksida. Nitrogen dioksida dalam air hujan membentuk asam nitrat.

                             2NO_(g) + O_2(g)            2NO_2(g)

                             3NO_2(g) + H₂O_(g)          2HNO_3(g) + NO_(g)

3.      KARBON (C)

a.       Terdapat : dalam senyawa organik, anorganik, dan dalam keadaan bebas

b.      Pengolahan : Karbon yang paling murni diperoleh melalui pemanasan gula pasir (sukrosa) tanpa udara

                    C₁₂H₂₂O_11(s)         12C_(s) + 11H₂O_(g)

c.       Sifat-sifat & kegunaan :

·           Karbon ditemukan dalam bentuk Allotropi yaitu Intan (kristal karbon dengan struktur tetrahedral, bersifat isolator, titik leleh sangat tinggi, digunakan untuk perhiasan dan alat pemotong kaca, pengebor, pengasah). Intan buatan dibuat dari grafit melalui pemanasan pada suhu sekitar 3000⁰C dan tekanan sekitar 125.000 atm. Grafit (kristal karbon dengan pola berlapis-lapis dan berbentuk heksagonal yang simetri, bersifat konduktor, digunakan untuk elektrode batu baterai, pelumas, dan inti pensil yang merupakan campuran grafit dengan tanah liat).

·           Serta dalam bentuk Amorf (bersifat lebih rapuh), yaitu Batubara (terbentuk dari fosilisasi tumbuhan, digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku untuk pembuatan senyawa hidrokarbon dengan proses gasifikasi batu bara.

                       Batubara             C_(s) + CH_4(g)

                       C_(s) + H₂O_(g)           CO_(g)+ H_2(g)

                       CO_(g) + 3H_2(g)         CH_4(g)+ H₂O_(g)               

                       C_(s) + 2H_2(g)          CH_4(g)

Kokas (di buat dari pemanasan batubara pada suhu tinggi tanpa udara/ destilasi destruktif) digunakan sebagai reduktor pada pengolahan berbagai jenis logam seperti besi,  timah dan nikel, Arang  (dibuat  dari kayu atau serbuk  gergaji  dengan  pemanasan

pada suhu tinggi tanpa udara), arang merupakan kristal halus dengan struktur seperti grafit. Ruang antarlapisan atom dalam arang yang dibubuk halus dapat menyerap (mengadsorpsi) atom atau molekul lain sehingga zat itu mempunyai daya adsorpsi yang besar. digunakan untuk mengadsorpsi zat warna dan bahan polutan lainnya pada pengolahan air, adsorpsi zat warna yang terdapat dalam air tebu pada pengolahan gula, sebagai obat sakit perut atau keracunan. Karbon hitam (merupakan jelaga yang dibuat dari pembakaran hidrokarbon dengan oksigen yang terbatas) digunakan untuk vulkanisai karet pada industri ban, dan sebagai pigmen warna hitam, tinta cetak.

·           Karbon dalam persenyawaan :

-          CO (karbon monoksida) : gas yang sangat beracun karena dapat mengikat hemoglobin dalam darah sehingga menghalangi fungsi utama hemoglobin sebagai pengangkut oksigen, terbentuk pada pembakaran tak sempurna bahan bakar yang mengandung karbon seperti kayu dan bensin, karena sifatnya yang dapat terbakar dan menghasilkan panas, maka gas ini digunakan sebagai bahan bakar gas, sebagai reduktor pada pengolahan logam, membuat metanol.

-          CO₂ (karbon dioksida) : gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, tidak beracun, tetapi dapat mengusir oksigen sehingga jika kadarnya terlalu besar (10-20% volume) dapat membuat orang pingsan dan mengganggu pernafasan, terbentuk pada pembakaran sempurna bahan bakar yang mengandung karbon dan dari pernapasan makhluk hidup, digunakan untuk membuat es kering (dry ice) yaitu CO₂ padat yang digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran (tabung pemadam kebakaran berisi CO₂ cair dengan tekanan 60 atm. Jika katupnya dilepas maka CO₂ cair akan langsung menjadi gas dan menghalangi oksigen masuk kelokasi yang sedang terbakar sehingga api padam), untuk minuman bersoda.

-          NaHCO₃ (natrium hidrogen karbonat) disebut juga natrium bikarbonat yang dalam sehari-hari disebut soda kue yang digunakan sebagai pengembang adonan, digunakan sebagai bahan pembuat kaca, bahan pembuat natrium silikat yang digunakan untuk pembuatan kertas, proteksi logam, dan detergen, serta untuk menghilangkan kesadahan air

4.      POSFORUS (P)

a.    Terdapat  sebagai fosfat dalam berbagai mineral. Mineral terpenting adalah fluoroapatit /       2 Ca₃(PO₄).CaF₂

b.  Pengolahan :

    Unsur fosfor diproduksi dari batuan fosfat dengan dipanaskan bersama-sama silika dan kokas dalam tanur listrik

                   2 Ca₃(PO₄)_2(s) + 10 C_(s) + 6 SiO_2(s)             6CaSiO_3(l) + 10 CO_(g) + P_4(g)

     Fosfor yg terbentuk adalah fosfor putih, kemudian terkondensasi dan akhirnya terkumpul di bawah air sebagai padatan

c.    Sifat-sifat :

·      Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk allotropi, yaitu fosfor putih, fosfor merah, dan fosfor hitam

·      Fosfor putih bersifat lunak (berwujud padat seperti lilin), titik leleh rendah (44,1⁰C), sangat reaktif (menyala spontan bila bersinggungan dengan udara), tidak larut dalam air, larut dalam CS₂, sangat beracun, bahan fosforesen yang berpendar dalam gelap. Jika fosfor putih dipanaskan sampai 400⁰C akan berubah menjadi fosfor merah

·      Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat (padat), kurang reaktif, dan relatif tidak beracun

·      Fosfor hitam, bentuknya paling stabil, terbentuk dari fosfor putih melalui pemanasan dengan katalis Hg pada tekanan tinggi. Mempunyai struktur kristal berlapis seperti grafit, tetapi lapisan-lapisannya terikat kuat. Bersifat semikonduktor

d.                      Kegunaan :

·      Sebagian besar fosfor putih digunakan untuk pembuatan asam fosfat (fosforus putih direaksikan dengan udara berlebihan, lalu disiram dengan air)

                   P_4(s) + 5O_2(g)        P₄O₁₀

                      O₁₀ + 6 H₂O_(l)         4H₃PO_4(aq) 

·      Fosfor merah digunakan untuk pembuatan korek api

·      Digunakan untuk menjadi pupuk

Fosfor termasuk unsur makro, yaitu unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah yang cukup banyak. Sementara itu fosfor di alam terutama terdapat sebagai batuan fosfat yang tidak larut dalam air sehingga tidak diserap oleh tumbuhan. Oleh karena itu batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, dimana batuan fosfat di ubah  menjadi  kalsium  hidrogenfosfat  atau  kalsium  fosfat  primer  Ca(H₂PO₄)₂ yang

Jika ada amilum, maka  ketika  larutan  dipanaskan  dan ditambah iodin akan menjadi biru

Larut dalam air.

                     Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄           2CaSO₄ + Ca(H₂PO₄)₂

                     Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄          3Ca(H₂PO₄)₂

Pupuk yang mengandung Ca(H₂PO₄)₂ dan CaSO₄ disebut pupuk superfosfat karena mudah larut dalam air. Pupuk TSP (tripel super fosfat) yang mempunyai kadar fosfat tinggi dibuat dengan cara menambahkan asam fosfat ke dalam gerusan batuan fosfat Ca₃(PO₄)₂. Juga ada pupuk campuran fosfat dan nitrogen yang dikenal sebagai pupuk nitrofos, yaitu  :             Ca(H₂PO₄)₂ + Ca(NO₃)₂ 

 Senyawanya : Natrium Tri Poli Fosfat (STTP), Na₅P₃O₁₀ digunakan sebagai bahan penunjang dalam detergen, yaitu untuk mengikat ion kalsium/ magnesium dari air sadah sehingga tidak mengganggu (tidak mengendapkan) deterjen.

·            Pembuatan aliase logam (perunggu tertentu)

·            Campuran untuk bom asap

·            Racun serangga (pestisida)

5.      IODIN (I)

a.    Pengolahan : Reduksi natrium iodat (NaIO₃), yang terdapat dalam sendawa chili (NaNO₃). Sebagai reduktor digunakan natrium bisulfit (NaHSO₃)

                           2NaIO_3(aq) + 5NaHSO_3(aq)         I_2(aq) + 3NaHSO_4(aq) + 2Na₂SO_4(aq) + H₂O_(l)

     Iodin yang terbentuk dimurnikan dengan cara sublimasi.

b.        Sifat-sifat :

·      Unsur nonlogam (golongan VII A)

·      Tidak dijumpai dalam keadaan bebas di alam. Iodin terdapat dalam sendawa chili NaNO₃ yang mengandung NaIO₃  (natrium iodat)

·      Pada suhu kamar berwujud padat berwarna hitam, mudah menyublim

·      Berbentuk molekul diatomik

·      Uap iodin berwarna ungu (Iodin berasal dari bahasa Yunani, iodes yang artinya ungu)

·      Larut dalam alkohol disebut Iodin tinktur

c.   Kegunaan :

·     Sebagai antiseptik, seperti iodium tinktur (I₂ dalam alkohol)

·     Mencegah  penyakit  gondok. Untuk  itu ke  dalam  garam  dapur (NaCl)  ditambah NaIO₃

Sebagai  indikator,  untuk  menguji  apakah  ada  amilum  dalam suatu larutan (campuran).

Jika  ada  amilum, maka  ketika larutan dipanaskan dan ditambah iodin akan menjadi biru

·       AgI untuk fotografi