BAB 3 KIMIA UNSUR

Bab 3 Kimia Unsur

BAB 3 KIMIA UNSUR

Standar Kompetensi

3. Mendeskripsikan karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya serta terdapatnya di alam.

Kompetensi Dasar3.1. Mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut

3.2. Mendiskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi ( titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan,

kereaktifan dan sifat khusus lainnya ).

3.3. Menjelaskan manfaat, dampak dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.

3.4. Mendiskripsikan unsur-unsur radioaktif dari segi sifat fisik dan sifat kimia, kegunaan dan bahayanya.Indikator Hasil Belajar

Mengidentifikasi keberadaan unsur-unsur yang ada di alam terutama di Indonesia.

Mengidentifikasi produk-produk yang mengandung unsur tersebut.Petunjuk Belajar

1. Bacalah uraian materi di bawah ini atau referensi lain yang mendukung.

2. Kerjakan latihan soal di bawah ini, jika mengalami kesuitan diskusikan dengan temanmu

3. Jika masih mengalami kesulitan tanyakan pada guru atau baca lagi materinya.

A. Kelimpahan Unsur

1. Terdapatnya Unsur di alam terdapat di :

a. Kulit Bumi

b. Udara

NoUnsur%

MassaNoUnsurRumus%

Volume

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Oksigen

Silikon

Aluminium

Besi

Kalsium

Natrium

Kalium

Magnesium

49,20

25,67

7,50

4,71

3,39

2,63

2,63

2,401.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.Nitrogen

Oksigen

Argon

Karbondioksida

Neon

Helium

Metana

KriptonN2O2Ar

CO2Ne

He

CH4Kr78

21

0,934

0,0315

0,0018

0,00052

0,00012

0,0001

2. Keberadaan Unsur

a. Keadaan bebas

- Unsur Gas Mulia: He, Ne, Ar, Kr, Xe

- Logam

: Au, Cu, Pt, Ag

- Non Logam

: O2, N2, S, C

Berupa Bijih / Mineral

NoNama UnsurRumus UnsurNama MineralRumus MineralKet.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Besi

Tembaga

Aluminium

Timbal

Timah

Emas

Magnesium

KalsiumFe

Cu

Al

Pb

Sn

Au

Mg

Ca

Pirit

Hematit

Magnetit

Siderit

Kalkopirit

Mineral Cu

Kalkopirit

Kalkosit

Bouksit

Kreolit

Beril

Kaolinit

Galena

Kasiterit

Mineral Au

Magnesit

DolomitFeS2Fe2O3Fe3O4FeCO3CuFeS2Cu

CuFeS2Cu2S

Al2O3.2H2O

Na3AlF6Be3Al2Si6O18Al2Si2O8(OH)4PbS

SnO2Au

MaCO3MgCa(CO3)2

Aktifitas 20

UJI KOMPETENSI KELIMPAHAN UNSUR

1. Mengapa unsur golongan gas mulia terdapat bebas di alam dalam bentuk monoatomik ?

2. Tuliskan nama mineral dan rumusnya dari Unsur :

a. Aluminium

f. Silikon

b. Tembaga

g. Karbon

c. Seng

h. Emas

d. Timbal

i. Platina

e. Nikel

j. Raksa

3. Hitunglah % massa Besi pada :

a. Pirit, FeS2

d. Siderit, FeCO3b. Hematit, Fe2O3

e. Kalkopirit, CuFeS2c. Mageniti, Fe3O4( Ar Fe = 56, O =16, S = 32, C =12 )

4. Tentukan bilangan oksidasi unsur-unsur berikut pada :

a. Beril, Be3Al2Si6O18

f. Andradit, Ca3Fe2(SiO4)3

b. Kaolinit, Al2Si2O8(OH)4

g. Vlasovit, Na2ZrSi4O10c. Kalkopirit, CuFeS2

h. Hardistonit, Ca2ZnSi2O7d. Dolomit, CaMg(CO3)2

i. Krisotil, Mg3Si2O5(OH)4e. Kreolit, Na3AlF6

j. Gilespit, Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)25. Uraikan senyawa rangkap berikut menjadi senyawa tunggal :

a. Beril, Be3Al2Si6O18

f. Andradit, Ca3Fe2(SiO4)3

b. Kaolinit, Al2Si2O8(OH)4

g. Vlasovit, Na2ZrSi4O10c. Kalkopirit, CuFeS2

h. Hardistonit, Ca2ZnSi2O7d. Dolomit, CaMg(CO3)2

i. Krisotil, Mg3Si2O5(OH)4e. Kreolit, Na3AlF6

j. Gilespit, Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)26. Sebutkan unsur-unsur yang terdapat pada produk kimia berikut :

a. Pemutih

c. Kapur tulis

b. Tawas

d. Batubara

7. Carilah produk kimia di sekitarmu dan sebutkan unsur-unsur penyusunnya ( Minimal 3 ) !

1. Golongan Alkali ( IA ) dan Alkali Tanah ( IIA )

Alkali = Li, Na, K, Rb, Cs dan Fr Alkali Tanah = Be, Mg, Ca, Sr, Ba dan Ra

3Li= ( He ) 2s1

11Na= ( Ne ) 3s119K= ( Ar ) 4s1

37Rb= ( Kr ) 5s155Cs= ( Xe ) 6s1

87Fr= ( Rn ) 7s1

4Be= ( He ) 2s2

12Mg= ( Ne ) 3s220Ca= ( Ar ) 4s2

38Sr= ( Kr ) 5s256Ba= ( Xe ) 6s2

88Ra= ( Rn ) 7s2

a. Sifat Fisika dan Kimia

SifatLiNaKRbCs

Titik cair oC

Titk didih oC

Massa jenis (g/cm3)

Energi ionisasi

- pertama (kJ/mol)

- kedua (kJ/mol)

- ketiga (kJ/mol)

Keelektronegatifan

Eo reduksi (volt)

Jari-jari atom (oA)

Jari-jari ion (oA)

Kekerasan

Daya hantar181

1347

0,53

520

7298

1,0

-3,04

1,52

0,60

0,6

17,497,8

883

0,97

496

4562

0,9

-2,71

1,86

0,95

0,4

35,263,6

774

0,86

419

3051

0,8

-2,92

2,31

1,33

0,5

23,138,9

688

1,53

403

2632

0,8

-2,92

2,44

1,48

0,3

13,028,4

678

1,88

376

2420

0,7

2,92

2,62

1,69

0,3

8,1

SifatBeMgCaSrBa

Titik cair oC

Titk didih oC

Massa jenis (g/cm3)

Energi ionisasi

- pertama (kJ/mol)

- kedua (kJ/mol)

- ketiga (kJ/mol)

Keelektronegatifan

Eo reduksi (volt)

Jari-jari atom (oA)

Jari-jari ion (oA)

Kekerasan

Daya hantar1278

2970

1,85

899

1757

14848

1,5

-1,70

1,11

0,30

5

8,8649

1090

1,74

738

1451

7733

1,2

-2,38

1,60

0,65

2,0

36,3839

1484

1,54

590

1145

4912

1,0

-2,76

1,99

1,5

1,5

35,2769

1384

2,6

590

1064

4210

1,0

-2,89

2,15

1,13

1,8

7,0725

1640

3,51

503

965

3430

0,9

-2,90

2,17

1,35

2

-

b. Pembuatan

Alkali / alkali tanah dapat dibuat dari elektrolisis lelehan garam kloridanya

LClx ( l ) ( Lx+ ( l ) + Cl- ( l )

Anoda ( + ): 2 Cl- ( l )( Cl2 ( g )

Katoda ( - ): Lx+ ( l ) + xe( L ( s )

c. Oksida-oksida alkali dan alkali tanah

Oksida Normal( bilangan oksidasi O = -2 ), misal : K2O = kalium oksida

Peroksida

( bilangan oksidasi O = -1 ), misal : K2O2 = kalium peroksida

Superoksida( bilangan oksidasi O = - ), Misal : KO2 = kalium superoksida

d. Reaksi-reaksi

Semuanya dapat bereaksi dengan halogen, misal 2 Na (s) + Cl2( g ) ( NaCl (s)

Semuanya dapat bereaksi dengan oksigen, misal 4 Na (s) + O2( g ) ( 2 Na2O ( s )

Semuanya dapat bereaksi dengan hidrogen, misal 2 Na (s) + H2( g ) ( 2NaH ( s )

Semuanya dapat bereaksi dengan Air, misal 2 Na (s) + 2H2O(l) ( 2NaOH (aq) + H2( g )

Semuanya dapat bereaksi dengan asam, misal Na (s) + 2HCl( aq ) ( 2NaCl (aq) + H2( g )

Semuanya dapat bereaksi dengan nitrogen, misal : 3 Mg(s) + N2(g) ( Mg3N2(s)

Tidak bereaksi dengan basa, kecuali Berilium :

Be(s)+ 2NaOH(aq) + 2H2O(l)(Na2Be(OH)4(aq) + H2( g )

Aktifitas 23

UJI KOMPETENSI ALKALI ALKALI TANAH

1. Bandingkan kecenderungan kereaktifan alkali dan alkali tanah dalam :

a. satu golongan

b. satu perioda

Jelaskan setiap jawabannya !

2. Bandingkan sifat alkali dan alkali tanah dalam hal ( lihat tabel di atas ) :

a. Jari-jari atom

b. Titik cair / titik didih

c. Energi ionisasi

d. Potensial reduksi

e. Kereaktifan

3. Diantara logam alkali tanah manakah yang ( lihat tabel di atas ) :

a. Paling reaktif

b. Reduktor terkuat

c. Bersifat radioaktif

d. Paling keras

e. Tahan karat

f. Bersifat ampoter

4. Logam alkali manakah yang ( lihat tabel ) :

a. terapung di air

b. berwujud cair pada suhu 30oC

c. mempunyai titik leleh tertinggi

d. mengapa logam Natrium harus di simpan di minyak tanah !

5. Berdasarkan tabel di atas, tuliskan perubahan entalpi reaksi berikut :

a. Mg(s) ( Mg+(g) + e

H = .

b. Mg+(g) ( Mg2+(g) + 2e

H = .

c. Mg(s) ( Mg2+(g) + 2e

H = .

Jelaskan perbedaan antara H reaksi (a) dan reaksi (b) di atas !

6. Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi berikut :

a. kalium dengan air

b. rubidium dengan hidrogen

c. stronsium dengan nitrogen

d. kalium dengan oksigen

e. kalium dengan oksigen berlebihan

f. kalsium dengan asam klorida

g. berilium dengan natrium hidroksida

h. magnesium di bakar di udara

Aktifitas 24

UJI KOMPETENSI ALKALI ALKALI TANAH ( PENGAYAAN )1. Diketahui Ksp beberapa senyawa alkali tanah sebagai berikut :

Anion

KationOH-SO42-CrO42-CO32-C2O42-

Be2+

Mg2+

Ca2+

Sr2+

Ba2+2x10-18

1,8x10-11

5,5x10-6

3,2x10-4

5x10-3( besar )

( besar )

9,1x10-6

7,6x10-7

1,1x10-10( besar )

( besar )

7,1x10-4

3,6x10-5

1,2x10-10-

1x10-15

2,8x10-9

1,1x10-10

5,1x10-9( kecil )8,6x10-5

2x10-9

2x10-7

1,6x10-7

Dengan menggunakan tabel di atas kerjakan soal berikut :

a. manakah senyawa karbonat dari alkali tanah yang mudah larut !

b. manakah senyawa sulfat dari alkali tanah yang sukar larut !

c. manakah senyawa hidroksida dari alkali tanah yang jika dilarutkan dalam air mempunyai pH paling besar !

d. hitunglah kelarutan BaCrO4 dalam air !

e. hitunglah kelarutan CaC2O4 dalam larutan CaCl2 0,1 M !

f. hitunglah pH dari larutan jenuh Ba(OH)2 !

2. Sebanyak 3,3 gram logam magnesium dibakar di udara. Massa hasil reaksinya adalah 5,25 gram. Jika hasil tersebut merupakan campuran MgO dan Mg3N2, tentukanlah : ( Mg=24, N=14 )

a. susunan campuran

b. volume HCl 2 M yang diperlukan untuk menetralkan hasil reaksi

3. Logam alkali tanah membentuk basa terhidrasi, M(OH)2.xH2O ( M = logam alkali tanah ). Pada pemanasan, hidrat ini terurai secara bertahap sebagai berikut :

M(OH)2.xH2O(s) ( M(OH)2(s) + xH2O(g)

M(OH)2(s) ( MO(s) + H2O(g)

Pada suatu percobaan, pemanasan 1 gram suatu hidrat menghasilkan 0,458 gram M(OH)2 anhidrat. Pada pemanasan lebih lanjut hingga massanya konstan dihasilkan 0,39 gram zat padat. Tentukanlah nilai x dalam hidrat tersebut dan massa atom relatif ( Ar ) dari logam M. ( Ar O=16 dan H=1 )

4. Unsur tertentu M adalah logam golongan utama yang bereaksi dengan klorin menghasilkan senyawa dengan rumus kimia MgCl2 dan dengan gas oksigen menghasilkan senyawa MO.

a. tuliskan persamaan reaksi setara dari reaksi di atas

b. termasuk golongan mana unsur M tersebut

c. kloridanya mengandung 44,7% klorin berdasarkan massa. Namailah unsur M !

5. Sebanyak 2,3 gram logam natrium dilarutkan dalam 2 Liter air

a. tuliskan persamaan reaksi yang terjadi !

b. hitunglah pH larutan yang terbentuk !

c. tentukan volume gas hidrogen yang dihasilkan jika di ukur pada keadaan standart !

6. Sejumlah logam magnesium dibakar diudara menghasilkan serbuk yang berwarna putih. Jika sebanyak 1 gram serbuk tersebut dilarutkan dalam air kemudian dipanaskan. Gas amonia yang terbentuk dapat dinetralkan oleh 24 mL larutan HCl 0,3 M.

a. tuliskan persamaan reaksi antara magnesium dengan udara !

b. tuliskan pula reaksi antara hasil pembakaran dengan air !

c. tentukan kadar Mg3N2 dalam hasil pembakaran magensium dalam udara ! ( Mg=24, N=14 )

7. Jika tersedia larutan NaOH 0,1 M, Na2C2O4 0,1 M, Na2SO4 0,1 M, K2CO3 0,1 M, dan K2CrO4 0,1 M. Tentukan larutan manakah yang paling efektif untuk memisahkan ion Ca2+ dan Ba2+ dari larutannya !

( Gunakan tabel dari soal nomor satu ) ooo 0 ooo

2. Unsur Periode Ketiga

UnsurNaMgAlSiPSClAr

No Atom

Konf.Elektron

Elektrn ValensiSifat Unsur

Energi IonisasiTitik Cair, oC

Titik Didih, oC

Struktur

Bil Oksidasi

Afinitas Elektn

Keeletronegtfn

Eo Red ( Volt )

11

(Ne)3s11

Logam

496

97,8

883

Kristal

Logam

+1

-53

0,9

-2,71

Na+/Na12

(Ne)3s2

2

Logam

738

649

1090

Kristal

Logam

+2

-230

1,2

-2,37

Mg2+/Mg13

(Ne)3s23p1

3

Logam

578

660

2467

Kristal

Logam

+3

-44

1,5

-1,70

Al3+/Al14

(Ne)3s23p2

4

Metaloid

786

1410

2680

Kristal

Kovalen

Raksasa

+4

-134

1,8

-0,13

Si4+/Si15

(Ne)3s23p3

5

NonLogam

1012

44

280

Molekul

Poliatom

+5

-72

2,1

-0,27

PO43-/PO33-16

(Ne)3s23p4

6

NonLogam

1000

113

445

Molekul

Poliatom

+6

-200

2,5

-0,51

S/S2-17

(Ne)3s23p5

7

NonLogam

1251

-101

-35

Molekul

Poliatom

+7

-349

3,0

+1,36

Cl2/Cl-18

(Ne)3s23p6

8

GasMulia

1527

-184,2

-185,7

Molekul

Mono

Atomik

-

35

-

a. Sifat Fisik

1. Titik Cair & Titik Didih

NaMgAlSiPSClAr

Naik Tinggi Naik Turun

Sebab ikatannya Sebab Sebab Molekul Non Polar

logam & elektron Struktur dengan Gaya Van der Walls

valensi bertambah Kovalen & Ar Ar = 40 < Mr Cl2= 71 < Mr P4 = 124 < Mr S8 = 256

raksasa

2. Energi Ionisasi

NaMgAlSiPSClAr

Naik Turun Naik Turun Naik

Pada umumnya energi ionisasi bertambah dengan bertambahnya elektron valensi tetapi pada Mg ke Al turun dan pada P ke S turun. Hal ini disebabkan :

12Mg : ( Ne ) 3s2 merupakan konfigurasi penuh 3s2 bersifat stabil

13Al : ( Ne ) 3s23p1 merupakan konfigurasi tidak penuh 3p1 bersifat lemah

15Al : ( Ne ) 3s23p3 merupakan konfigurasi setengah penuh 3p3 bersifat stabil

16S : ( Ne ) 3s23p4 merupakan konfigurasi tidak penuh 3p4 bersifat lemah

b. Sifat Kimia

1. Logam & Non Logam

Logam ( Na, Mg, Al )

:L(s) ( Lx+(aq) + xe

Ampoter ( Al )

:2Al(s) + 6H+(aq) ( 2Al3+(aq) + 3H2(g)

2Al(s) + 2OH-(aq) + 6H2O(l)( 2Al(OH)4-(aq) + 3H2(g)

Metaloid ( Si )

Non logam ( P, S, Cl )

:P + 3e ( P3- S + 2e ( S2-Cl2 + 2e ( 2Cl-2. Reduktor & Oksidator

Reduktor ( Na, Mg, Al, Si, P, S ):M(s) + 2H+(aq) ( M+(aq) + H2(g)

Si(s) + Cl2(g) ( SiCl2(l)

P4(s) + 5O2(g) ( P4O10(s)

S8(s) + 8O2(g) ( 8SO2(g)

Oksidator ( P, S, Cl )

:3Ca(s) + P4(s) ( 2Ca3P4(s)

8Cu(s) + S8(s) ( 8CuS(s)

S8(s) + 8Cl2(g) ( 8SCl2(s)

3. Keasaman & Kebasaan Asam: MOH ( MO- + H+

( Jika M unsur dengan EI besar misal P, S, Cl )

Ampoter : MOH ( MO- + H+ atau M+ + OH-( M = unsur ampoter )

Basa: MOH ( M+ + OH-

(Jika M unsur dengan EI kecil misal Na,Mg, Al )

Aktifitas 25

UJI KOMPETENSI UNSUR-UNSUR PERIODE KETIGA

1. Mangapa hal berikut dapat terjadi ( lihat tabel di atas ) :

a. titik cair Mg lebih kecil dari Al

b. titik cair P lebih kecil dari S

c. titik cair Si paling tinggi pada periode ketiga

d. titik cair Ar paling kecil di antara titik cair P, S, dan Cl

2. Mangapa hal berikut dapat terjadi ( lihat tabel di atas ) :

a. energi ionisasi dari kiri ke kanan makin besar

b. energi ionisasi pertama Mg lebih tinggi Al

c. energi ionisasi pertama P lebih tinggi S

3. Tulis persamaan reaksi setara antara :

a. logam natrium dengan belerang

b. logam magnesium dengan larutan asam nitrat

c. logam aluminium dengan larutan asam sulfat

d. logam aluminium dengan larutan natrium hidroksida

e. posfor dengan gas klorin

f. silikon dengan gas oksigen

g. belerang dengan logam tembaga

h. gas klorin dengan gas oksigen

4. Tunjukkan dengan reaksi bahwa :

a. Logam Natrium, Magnesium dan aluminium sebagai reduktor

b. Logam aluminium bersifat sebagai ampoter

c. Silikon, posfor, belerang sebagi reduktor

d. Posfor, belerang dan klorin sebagai oksidator

5. Tunjukkan dengan reaksi bahwa aluminium hidroksida bersifat sebagai ampoter !

6. Tuliskan reaksi ionisasi berikut

a. Al(OH)3 (

d. P(OH)5 (

g. Cl(OH)3 (

b. Si(OH)4 (

e. S(OH)4 (

h. Cl(OH)5 (c. P(OH)3 (

f. S(OH)6 (

i. Cl(OH)7 (7. Jelaskan mengapa NaOH bersifat basa sedangkan ClOH bersifat sebagai asam !

8. Tuliskan nama dari beberapa asam berikut: H2SiO3, H3POx, H2SOxdan HClOx dan urutkan kekuatan asamnya !

3. Unsur Periode Keempat ( Unsur Transisi ) & Ion Kompleks

a. Pengertian

Unsur Transisi merupakan unsur-unsur yang elektron terakhirnya mengisi sub kulit d. Oleh karena itu unsur transisi disebut juga unsur blok d. Dalam sistem periodik unsur transisi terletak antara golongan IIA IIIA dan dimulai dari periode ke-4 dan terakhir pada periode 7. Pada unsur transisi terdapat pula unsur transisi dalam yaitu deret lantanida ( blok 4f ) dan deret aktinida ( blok 5f ). Unsur transisi dalam terletak pada golongan IIIB

b. Konfigurasi Elektron & Letaknya dalam Sistem Periodik

UnsurKonfigurasi ElektronGolonganPeriodeUnsurKonfigurasi ElektronGolonganPeriode

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

( Ar ) 4s2 3d1

( Ar ) 4s2 3d2

( Ar ) 4s2 3d3

( Ar ) 4s1 3d5

( Ar ) 4s2 3d5IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB

4

4

4

4

426Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn( Ar ) 4s2 3d6

( Ar ) 4s2 3d7

( Ar ) 4s2 3d8

( Ar ) 4s13d10

( Ar ) 4s23d10

VIIIB

VIIIB

VIIIB

IB

IIB4

4

4

4

4

c. Sifat-sifat

UnsurScTiVCrMnFeCoNiCuZn

Energi Ionisasi

Warna Logam

Titik Cair, oC

Titik Didih, oC

Afinitas Elektn

Keeletronegtfn

Eo Red ( Volt )

631

Perak

1541

2831

18,1

1,36

-2,08

Sc3+/Sc658

Perak

1660

3287

7,6

1,54

-0,86

Ti4+/Ti650

Perak-putih

1890

3380

50,7

1,63

-1,2

V2+/V652,8

Perak

1857

2672

64,3

1,66

-0,74

Cr3+/Cr717,4

Abu-abu

putih

1244

1962