MAKALAH KIMIA ANORGANIK I BORON Disusun Oleh: Bayu Efrianto (RSA1C113007) Idris Ahmadi (RSA1C113022) Dosen Pengampu: PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU PDF

Preview

Summary

MAKALAH KIMIA ANORGANIK I BORON Disusun Oleh: Bayu Efrianto (RSA1C113007) Idris Ahmadi (RSA1C113022) Dosen Pengampu: Drs. Abu Bakar M.Pd PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014/2015 KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum wr. wb. Puji syukur Alhamdulillah kami p...

Description

MAKALAH KIMIA ANORGANIK I

BORON

Disusun Oleh: Bayu Efrianto (RSA1C113007) Idris Ahmadi (RSA1C113022)

Dosen Pengampu: Drs. Abu Bakar M.Pd

PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014/2015

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr. wb. Puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah swt karena dengan ridha-Nya makalah ini dapat terselesaikan tepat waktu. Makalah ini kami tulis guna memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik I pada semester 3 tahun 2015 ini. Semoga dengan terselesaikannya makalah ini dapat menjadi manfaat bagi pembaca sekalian. Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penulisan makalah ini, khususnya kepada: 1. Bapak Drs. Abu Bakar M. Pd selaku dosen pengampu mata kuliah Kimia Anorganik I Jurusan PMIPA Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jambi 2. Rekan-rekan kelas Pendidikan Kimia PGMIPAU 3. Secara khusus penulis mengucapkan terimakasih kepada keluarga tercinta yang telah memberi dorongan dan bantuan dalam penyelesaian makalah ini. 4. Semua pihak yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah ini jauh dari kata sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan guna penyempurnaan makalah ini. Wassalamu’alaikum wr wb Jambi, Januari 2015

Penulis

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Boron merupakan salah satu unsur yang termasuk golongan IIIA dengan nomor atom

lima. Dengan lambang B, warna dari unsur boron adalah hitam. Boron memiliki sifat diantara logam dan nonlogam (semimetalik). Boron lebih bersifat semikonduktor daripada sebuah konduktor logam lainnya. Secara kimia boron berbeda dengan unsur- unsur satu golongannya. Boron juga merupakan unsur metaloid dan banyak ditemukan dalam bijih borax. Ada dua alotrop boron; boron amorfus adalah serbuk coklat, tetapi boron metalik berwarna hitam. Bentuk metaliknya keras (9,3 dalam skala Moh) dan konduktor yang buruk dalam suhu kamar. Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam. Golongan Boron terdiri atas unsur-unsur Boron Indium

-49In,

dan Talium

-81Tl.

-5B,

Aluminium

-13Al,

Galium

-31Ga,

Dalam golongan ini, boron merupakan unsur yang unik dan

menarik yaitu satu-satunya non-logam dalam golongan III A pada tabel periodik unsur dan menunjukkan kemiripan sifat dengan unsur-unsur tetangga, carbon (C) dan silikon (Si). Kemiripan sifat ini adalah dalam hal pembentukan senyawa kovalen dan senyawa rantai, namun berbeda dalam hal pembentukan senyawa kekurangan electrón. Boron tidak pernah dijumpai sebagai senyawa kationik karena tinginya entalpi ionisasi, tetapi membentuk senyawa kovalen dengan pembentukan orbital hidrida sp2 untuk menghasilkan struktur segitiga sama sisi. Unsur golongan III A yaitu Boron, Aluminium, Galium, Indium dan Talium. Yang mana unsur yang segolongan mempunyai sifat yaitu makin ke bawah letak suatu unsur dalam sistem periodik maka, nomor atom dan jari-jari atomnya makin besar sedangkan keelektronegatifan dan energi ionisasinya makin kecil dan begitu pula sebaliknya. Boron muncul secara alami sebagai campuran isotop 10B sebanyak 19.78% dan isotop 11B 80.22%. Kristal boron murni dapat dipersiapkan dengan cara reduksi fase uap

boron

triklorida atau tribomida dengan hidrogen pada filamen yang dipanaskan dengan listrik. Boron yang tidak murni (amorphous boron) menyerupai bubuk hitam kecokletan dan dapat dipersiapkan dengan cara memanaskan boron trioksida dengan bubuk magnesium. Boron dengan kemurnian 99.9999% telah diproduksi dan tersedia secara komersil.

Ciri-ciri optik unsur ini termasuklah penghantaran cahaya inframerah. Pada suhu piawai boron adalah pengalir elektrik yang kurang baik, tetapi merupakan pengalir yang baik pada suhu yang tinggi. Boron merupakan unsur yang kurang elektron dan mempunyai p-orbital yang kosong. Ia bersifat elektrofilik. Sebagian boron sering berkelakuan seperti asam Lewis yaitu siap untuk terikat dengan bahan kaya elektron untuk memenuhi kecenderungan boron untuk mendapatkan elektron.

1.2

Tujuan 1. Mendeskripsikan sejarah penemuan unsur boron 2. Menjelaskan keberadaan unsur boron di alam 3. Menjelaskan struktur boron 4. Menjelaskan ciri umum sifat fisika dan kimia unsur boron 5. Menjelaskan cara pembuatan unsur boron dan reaksi-reaksinya 6. Menjelaskan kegunaan unsur boron 7. Menjelaskan bahaya dan cara penanganan unsur boron

1.3

Rumusan Masalah 1. Bagaimana sejarah penemuaan unsur boron? 2. Bagaimanakah keberadaan unsur boron dialam? 3. Bagaimanakah struktur boron? 4. Apa sajakah ciri umum sifat fisika dan kimia unsur boron? 5. Bagaimanakah cara pembuatan unsur boron dan reaksi-reaksinya? 6. Apa saja kegunaan unsur boron? 7. Apa saja bahaya dan cara penanganan terhadap unsur boron?

1.4

Manfaat 1. Memberikan informasi mengenai sejarah penemuan unsur boron 2. Dapat mengetahui keberadaan unsur boron dialam 3. Dapat mengetahui struktur boron 4. Dapat memahami ciri umum sifat fisika dan kimia unsur boron

5. Dapat menjelaskan cara pembuatan unsur boron dan reaksi-reaksinya 6. Dapat menjelaskan apa kegunaan unsur boron 7. Dapat menjelaskan bahaya dan cara penanganan unsur boron

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah Senyawa boron (Arab: Buraq, Persia: Burah) telah diketahui sejak ribuan tahun yang lalu, tetapi unsur ini tidak ditemukan sampai tahun 1880 oleh Sir Humpry Davy, Gay-Lussac, dan Thenard. Boron ditemukan oleh ahli kimia Prancis yaitu Joseph-Louis Gay-Lussac dan LouisJaques Thénard, French chemists, dan seorang ahli kimia inggris yaitu Sir Humphry Davy pada tahun 1808. Boron terisolasi dan terdapat dalam asam borat (H3BO3). kata Boron berasal dari bahasa arab yaitu Buraq´ dan bahasa Persia yaitu Burah´ dan akhirnya disebut dengan Borat. Pada tahun 1909 William Weintraub mampu memproduksi boron dengan

kemurnian 99%

dengan mereduksi boron halida dengan hidrogen. Pada tahun 2004 Jiuhua Chen dan Vladimir L. Solozhenko memproduksi bentuk baru boron, tetapi tidak yakin dengan strukturnya. Tahun 2009, sebuah tim yang dipimpin oleh Artem Oganov memperlihatkan bentuk baru boron yang terdiri dari dua struktur, B12 icosohedra dan pasangan B2, disebut dengan gamma boron, hampir sekeras intan dan lebih tahan panas daripada intan.

2.2 Keberadaan Unsur Boron Unsur ini tidak ditemukan di alam, tetapi timbul sebagai asam othorboric dan biasanya ditemukan dalam sumber mata air gunung berapi dan sebagai borates di dalam boron dan colemantie. Ulexite, mineral boron yang lain dianggap sebagai serat optik alami. Sumber-sumber penting boron adalah rasorite (kernite) dan tincal (bijih borax). Kedua bijih ini dapat ditemukan di gurun Mojave. Tincal merupakan sumber penting boron dari Mojave. Deposit borax yang banyak juga ditemukan di Turkey.

Boron muncul secara alami sebagai campuran isotop 10B sebanyak 19.78% dan isotop 11B 80.22%. Kristal boron murni dapat dipersiapkan dengan cara reduksi fase uap boron triklorida atau tribomida dengan hidrogen pada filamen yang dipanaskan dengan listrik. Boron yang tidak murni (amorphous boron) menyerupai bubuk hitam kecokletan dan dapat dipersiapkan dengan cara memanaskan boron trioksida dengan bubuk magnesium. Boron dengan kemurnian 99.9999% telah diproduksi dan tersedia secara komersil. Boron bukan konduktor listrik yang bagus pada suhu ruangan, tetapi pada suhu yang lebih tinggi.

Sebuah fragmen ulexite

Borax kristal Boron merupakan unsur yang jarang terdapat dalam kerak bumi tetapi banyak dijumpai sebagai deposit dalam senyawa garamnya, borat yaitu boraks-atau sodium tetraborat- Na2B4O7. 10 H2O, kernit- Na2B4O7. 4 H2O dan kolemanit- Ca2B6O11. 5 H2O. Bijih yang utama adalah borat, Borax- NA2B4O7 . 10 H2O terdapat dalam kandungan besar di gurun pasir Mojave, California dan merupakan sumber utama Boron. Boron adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang B dan nomor atom 5. Elemen metaloid trivalen, boron banyak terdapat di batu borax. Ada dua alotrop boron; boron amorfus adalah serbuk coklat, tetapi boron metalik berwarna hitam. Bentuk metaliknya keras (9,3 dalam skala Moh) dan konduktor yang buruk dalam suhu ruang. Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam.

Boron ditemukan dalam senyawaan seperti silika, silikat, dan borat. Senyawaan boron yang utama dan tidak melimpah adalah asam borat (H3BO3) dan natrium borat terhidrasi atau boraks (Na2B4O7.10 H2O). Kelimpahan boron : 1. Di alam

: 10 ppm dengan berat, 1 ppm dengan mol

2. Di jagad raya : 2 ppm dengan berat, 0.2 ppm dengan mol

2.3 Struktur Unsur Boron Boron yang telah dimurnikan adalah padatan hitam dengan kilap logam. Sel satuan kristal boron mengandung 12, 50, atau 105 atom boron, dan satuan struktural ikosahedral B12 terikat satu sama lain dengan ikatan 2 pusat 2 elektron (2c-2e) dan 3 pusat 2 elektron (3c-2e) (ikatan tuna elektron) antar atom boron (Gambar 4.1). Boron bersifat sangat keras dan menunjukkan sifat semikonduktor.

Kimia boran (boron hidrida) dimulai dengan riset oleh A. Stock yang dilaporkan pada periode 1912-1936. Walaupun boron terletak sebelum karbon dalam sistem periodik, hidrida boron sangat berbeda dari hidrokarbon. Struktur boron hidrida khususnya sangat tidak sesuai dengan harapan dan hanya dapat dijelaskan dengan konsep baru dalam ikatan kimia. Untuk

kontribusinya dalam kimia anorganik boron hidrida, W. N. Lipscomb mendapatkan hadiah Nobel Kimia tahun 1976. Hadiah Nobel lain (1979) dianugerahkan ke H. C. Brown untuk penemuan dan pengembangan reaksi dalam sintesis yang disebut hidroborasi. Karena berbagai kesukaran sehubungan dengan titik didih boran yang rendah, dan juga karena aktivitas, toksisitas, dan kesensitifannya pada udara, Stock mengembangkan metoda eksperimen baru untuk menangani senyawa ini dalam vakum. Dengan menggunakan teknik ini, ia mempreparasi enam boran B2H6, B4H10, B5H9, B5H11, B6H10, dan B10H14 dengan reaksi magnesium borida, MgB2, dengan asam anorganik, dan menentukan komposisinya. Namun, riset lanjutan ternyata diperlukan untuk menentukan strukturnya. Kini, metoda sintesis yang awalnya digunakan Stock menggunakan MgB2 sebagai pereaksi hanya digunakan untuk mempreparasi B6H10. Karena reagen seperti litium tetrahidroborat, LiBH4, dan natrium tetrahidroborat, NaBH4, kini mudah didapat, dan diboran, B2H6, yang dipreparasi dengan reaksi 3 LiBH4 + 4 BF3.OEt2 → 2 B2H6 + 3 LiBF4 + 4 Et2O, juga mudah didapat, boran yang lebih tinggi disintesis dengan pirolisis diboran. Teori baru diusulkan untuk menjelaskan ikatan dalam diboran, B2H6. Walaupun struktur yang hampir benar, yakni yang mengandung jembatan hidrogen, telah diusulkan tahun 1912, banyak kimiawan lebih suka struktur mirip etana, H3B-BH3, dengan mengambil analoginya dengan hidrokarbon. Namun, H. C. Longuet-Higgins mengusulkan konsep ikatan tuna elektron 3-pusat 2-elektron 3-center 2-bond (ikatan 3c-2e bond) dan bahwa strukturnya memang benar seperti dibuktikan dengan difraksi elektron tahun 1951 (Gambar 4.2).

Struktur ini juga telah dielusidasi dengan difraksi elektron, analisis struktur kristal tunggal sinar-X, spektroskopi inframerah, dsb, dan memang boran terbukti mengandung ikatan 3c-2e B-H-B dan B-B-B berikut:

Selain ikatan kovalen biasa 2c-2e B-H dan B-B. Struktur semacam ini dapat ditangani dengan sangat memuaskan dengan teori orbital molekul. Boran diklasifikasikan menjadi closo, nido, arachno, dsb. sesuai dengan struktur kerangka atom boron. selain ikatan kovalen biasa 2c-2e B-H dan B-B. Struktur semacam ini dapat ditangani dengan sangat memuaskan dengan teori orbital molekul. Boran diklasifikasikan menjadi closo, nido, arachno, dsb. sesuai dengan struktur kerangka atom boron.

Tidak hanya diboran, boran yang lebih tinggi juga merupakan senyawa yang tuna elektron yang sukar dijelaskan dengan struktur Lewis yang berbasiskan ikatan kovalen 2c -2e. K. Wade merangkumkan hubungan jumlah elektron yang digunakan untuk ikatan kerangka dan struktur boran dan mengusulkan aturan empiris yang disebut aturan Wade. Menurut aturan ini, bila jumlah atom boron n, jumlah elektron valensi kerangkanya 2(n+1) didapatkan jenis closo, 2(n+2) untuk jenis nido, dan 2(n+3) untuk jenis arachno. Hubungan antara struktur kerangka dan jumlah elektron valensi adalah masalah penting dalam senyawa kluster logam transisi, dan aturan Wade telah memainkan peranan yang signifikan dalam memajukan pengetahuan di bidang struktur senyawa kluster ini.

2.4 Sifat Fisika dan Kimia Unsur Boron 2.4.1. Sifat boron secara umum 1. Boron termasuk unsur semi logam. 2. Tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam.

3. Bisa membentuk ikatan kovalen. Boron memiliki sifat diantara logam dan nonlogam (semimetalik). Boron lebih bersifat semikonduktor daripada sebuah konduktor logam lainnya. Secara kimia boron berbeda dengan unsur- unsur satu golongannya. Boron juga merupakan unsur metaloid dan banyak ditemukan dalam bijih borax. Ada dua alotrop boron; boron amorfus adalah serbuk coklat, tetapi boron metalik berwarna hitam. Bentuk metaliknya keras (9,3 dalam skala Moh) dan konduktor yang buruk dalam suhu kamar. Tidak pernah ditemukan bebas dalam alam. Ciri-ciri optik unsur ini termasuklah penghantaran cahaya inframerah. Pada suhu piawai boron adalah pengalir elektrik yang kurang baik, tetapi merupakan pengalir yang baik pada suhu yang tinggi. Boron merupakan unsur yang kurang elektron dan mempunyai p-orbital yang kosong. Ia bersifat elektrofilik. Sebagian boron sering berkelakuan seperti asam Lewis yaitu siap untuk terikat dengan bahan kaya elektron untuk memenuhi kecenderungan boron untuk mendapatkan elektron.

2.4.2 Sifat Fisika dan Kimia Boron muncul secara alami sebagai campuran isotop 10B sebanyak 19.78% dan isotop 11B 80.22%. Kristal boron murni dapat dipersiapkan dengan cara reduksi fase uap boron triklorida atau tribomida dengan hidrogen pada filamen yang dipanaskan dengan listrik. Boron yang tidak murni (amorphous boron) menyerupai bubuk hitam kecoklatan dan dapat dipersiapkan dengan cara memanaskan boron trioksida dengan bubuk magnesium. Boron dengan kemurnian 99.9999% telah diproduksi dan tersedia secara komersil. Boron bukan konduktor listrik yang bagus pada suhu ruangan, tetapi pada suhu yang lebih tinggi.

1. Sifat fisika Boron :  Simbol

:B

 Fasa

: Padat

 Berat Jenis

: 2,34 g/cm3

 Volume atom : 4.6 cm3/mol  Titik Leleh

: 2349 K (2076°C, 3769°F)

 Titik Didih

: 4200 K (3927°C, 7101°F)

 Kalor Peleburan

: 50,2 kJ/mol

 Kalor Penguapan

: 480 kJ/mol

 Kapasitas Panas

: (25°C) 11.087 J/(mol-K)

 Struktur Kristal

: Rombohedral

 Elektronegativitas

: 2,04 (skala pauling)

 Radius Kovalen

: 82 pm

 Avinitas elektron

: 26.7 kJ mol-1

 Struktur

: rhombohedral; B12 icosahedral.

2. Sifat Kimia Boron : 1. Metaloid , artinya unsur kimia yang memiliki sifat antara logam dan non logam. 2. Berdasarkan

ke

elektronegatifannya,boron

cenderung

melepas

electron

membentuk ion positif. 3. Boron bersifat sangat keras dan menunjukkan sifat semikonduktor 4. Boron adalah unsur yang tidak reaktif pada suhu biasa. Bila bereaksi, tidak ada kecenderungan dari atom unsure boron untuk kehilangan elektron-elektron terluar dan membentuk kation sederhana yaitu B3+. Adapun reaksi pada boron adalah sebagai berikut: a) Reaksi dengan halogen Boron bereaksi dengan halogen secara umum, bahkan sampai terbakar dalam gas fluor. 2 B + 3 X2

2 BX3

X = atom halogen

b) Membentuk asam oksi jika dipanaskan dalam udara, unsur boron bereaksi dengan oksigen dalam pembakaran yang sangat eksotermik untuk membentuk oksida B2O3. Oksida ini bersifat asam. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut. B2O3(s) + 3 H2O(l) 2 H3BO3(l) c) Semua boron yang larut membentuk larutan yang bersifat basa bila dilarutkan dalam air, di mana ion. BO32- bertindak sebagai basa dengan menghilangkan proton dari air.

BO3 2 ¯ (aq) + H2O(l) HBO3¯ (aq) + OH¯ (aq) d)

Boron membentuk molekul-molekul ion raksasa dengan atom oksigen

menempati kedudukan yang berselang-seling dengan reaksi seperti berikut. | –B–O–B–O–B–O |

|

2.4.3 Senyawa- senyawa umum yang berikatan dengan boron 1. Asam Borat H3BO3 Asam orto-borat atau sering di ringkas sebagai asam borat dapat diperoleh menurut persamaan reaksi : BX3 (s) + 3 H2O (l) → H3BO3 (s) + 3 HX (aq) Asam borat merupakan padatan putih yang sebagian larut dalam air. 2. Asam tetrafluoroborat, HBF4 Larutan asam tetrafluoroborat diperoleh dengan melarutkan asam borat ke dalam larutan asam hidrofluorida menurut persamaan reaksi : H3BO3 (aq) + 4 HF (aq) → H3O+ (aq) + BF4- (aq) + 2 H2O (l) Asam tetrafluorobarat merupakan asam kuat dan oleh karenanya tidak dapat diperoleh sebagai HBF4. Dalam perdagangan biasanya dijumpai sebagai larutan asam tetrafluoroborat dengan kadar sekitar 40%. 3. Halida dari boron -Diboran (6)

: B2H6

-Decaboran (14) : B10H14 -Hexaboran (10) : B6H10 -Pentaboran (9) : B5H9 -Pentaboran (11) : B5H11

-Tetraboran (10) : B4H10

4. Florida -Boron trifluorida: BF3

Sifat Fisika -Bentuk

: gas

-Titik Leleh

: -127°C

-Titik Didih

: -101°C

-Berat Jenis

: 3,0 Kg

-Diboron tetrafluorida: B2F4

5. Klorida -Boron trichlorida : BCl3

Sifat Fisika -Bentuk

: Gas

-Titik leleh

: -107°C

-Titik Didih

: 13°C

-Berat Jenis

: 5.1 kg m-3(gas)

- Diboron tetrachlorida: B2Cl4

6. Bromida -Boron tribromida: BBr3 Sifat Fisika -Bentuk : Cair -Titik Leleh

: -46°C

-Titik Didih

: 91°C

-Berat Jenis

: 2600 kg m-3

7. Iodida -Boron triiodida : BI3

8. Oksida -

Diboron trioxide : B2O3

Sifat Fisika -Warna

: putih

-Bentuk

: Kristal Padat

-Titik leleh

: 450o c

-Titik Didih

: 2065

-Berat jenis

: 2550 kg m-3

9. Sulfida -

Diboron trisulphida : B2S3

Sifat Fisika -Warna

: Putih atau Kuning

-Bentuk

: Padat

-Berat Jenis

: 1700 kg m-3

10. Nitrida -Boron nitrida: BN Boron nitrida memiliki sifat-sifat yang cemerlang karena ia sekeras berlian, dapat digunakan sebagai insulator listrik walau dapat menghantar panas seperti logam. Senyawa ini juga memiliki sifat lubrikasi seperti grafit.

Sifat fisika -Warna

: Putih

-Bentuk

: Kristal Padat

-Titik leleh

: 3000°C

-Titik Didih

: < 3000

-Berat Jenis

: 2200 kg m-3

2.5 Cara Pembuatan Unsur Boron dan Reaksinya Sumber boron yang melimpah adalah borax (Na₂B₄O₅(OH)₄.8 H₂O) dan kernite (Na₂B₄O₅(OH)₄. 2H₂O). Ini susah diperoleh dalam bentuk murni. Ini dapat dibuat terus dengan reduksi oksidasi magnesium, B₂O₃. Oksidasi ini dapat dibuat melalui pemanasan asam borik, B(OH)₃, yang diperoleh dari borax. B2O3 + 3 Mg → 2B + 3 MgO Akan tetapi hasil ini sering kali dicemari dengan logam borida (proses ini agak menakjubkan). Boron murni bisa diperoleh dengan menurunkan halogenida boron yang mudah menguap dengan hidrogen pada suhu tinggi. Boron (B) tdk ...