Ilmu Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam kehidupan sehari – hari kita banyak memanfaatkan unsur logam dan nonlogam untuk keperluan transportasi, industri, dan bangunan. Penggunaan logam dan nonlogam makin meningkat seiring dengan perkembangan ilmu, teknologi, dan industri.

Dari 109 unsur yang telah di temukan, ada 92 unsur yang terdapat di alam dan 70 unsur diantaranya adakah logam. Hanya sebagian saja dari logam – logam ini yang dimanfaatkan oleh manusia secara meluas. Alam Indonesia kaya akan bijih logam yang ada dalam prut bumi Indonesia. Untuk itu, anda harus mengetahui ilmu dan teknologi untuk mengolahnya.

A.    Unsur – unsur Logam dalam Kehidupan Sehari – hari

Logam di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa, bukan unsur bebas. Senyawa logam terdapat dalam berbagai batuan dalam kerak bumi. Batuan yang mengandung senyawa logam dalam kadar tinggi disebut Bijih. Senyawa logam yang dikandung bijih disebut mineral

Beberapa Mineral Bijih Logam

Logam	Mineral	Rumus
Besi Nikel Alumunium Timah Tembaga	Magnetic Hematite Siderit Pirit Pentlandit Garnerit Bauksit Kasiterit Kalkopirit Malasit Kuprit Kalkosit	Fe3O4 Fe2O3 FeCO3 FeS2 FeNiS H2(NiMg)SiO4.2H2O Al2O3.H2O dan Al2O3.3H2O SnO2 CuFeS2 Cu2(OH)2CO3 Cu2O Cu2S

1.      Besi

Besi merupakan unsur logam yang paling penting banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari, misalnya peralatan rumah tangga, pertanian, konstruksi, mesin, dan persenjataan. Penggunaan besi yang meluas ini karena bijih besi banyak terdapat di alam. Selain itu, karena besi mudah  ditempa, dapat dibuat baja, penghantar listrik dan panas yang baik.

a.      Bijih Besi

1)      Fe₂O₃ (hematite)

2)      Fe₃O₄( Magnetit)

3)      FeCO₃ (siderit)

4)      FeS₂ (pirit)

b.      Sifat Besi

1)      Mudah Berkarat

Besi termasuk logam yang cukup reaktif sehingga mudah teroksidasi oleh oksigen di udara. Peristiwa ini disebut korosi, dalam istila sehari – hari disebut perkaratan.

Besi berkarat menjadi Fe₂O₃ .3H₂O (karat besi) 

2)      Kekerasan

Besi tidak begitu keras. Kekerasannya tergantung pada campuran dan cara pembuatan

c.       Macam – macam besi

1)      Besi tuang (cast iron)

a)      Diperoleh dengan cara mendinginkan besi kasar (pig iron) yang diperoleh dari tanur, dengan memaskuannya ke dalam cetakan yang tersedia. Tanur adalahtempat pengolahan bijih besi menjadi logam besi

b)      Mengandung 2-4 % karbon

c)      Sifatnya keras mudah rapuh sehingga banyak digunakan sebagai pipah leding dan radiator

2)      Besi Tempa (wrought iron)

a)      Diperoleh dengan cara mengurangi karbon dari besi kasar sampai kadar karbonnya 0,02%. Caranya, besi dipanaskan sehingga karbonnya teroksidasi menjadi CO₂

b)      Sifatnya lebih lunak dari besi tuang, tetapi lebih kuat

c)      Karena cukup lunak maka ditempa menjadi peralatan, seperti golok, cangkul, baut, dan jur

3)      Baja

a)      Mengandung karbon 0,02%, lebih keras dari besi tempa

b)      Dibuat dengan menambah logam lain, seperti Ni, Cr, Mn, V, Mo, dan W sesuai dengan baja yang diinginkan

Beberapa jenis baja

Nama	Unsur Tambahan	Sifat Khas	Kegunaan
Baja mangan Baja nikel Baja wolfram Baja krom-vandium Baja stainless	0,4 – 0,9%C 11-14%Mn 25% Ni 0,4 – 0,9%C 5% W 1-10%Cr 0,15%V 0,2 –0,4%C 14-18%Cr 7-9%Ni	Keras dan kuat Koefisien muai rendah, kuat, dan tahan karat Sangat keras Kuat dan tahan terhadap beban Tahan karat	Rel kerata api. Lapis baja, kendaraan perang dan per Alat pengukur (meteran), kawat, dan persenjataan Ujung alat pemotong As kendaraan Alat –alat rumah tangga dan industri

d.      Senyawa Besi yang Penting

1.      Besi (II) sulfat (FeSO₄)

Digunakan sebagai bahan pembuatan tinta, memberi warna hitam pada bulu domba, membuat zat warna biru berlin. Dalam bidang kedokteran, untuk penambah darah 9sebagai zat besi)

2.      Besi (III) klorida heksa hidra( FeCL₃.6H₂O )

Digunakan untuk pengecatan

3.      Besi (III) hidroksida / Fe(OH)₃

Digunakan sebagai bahan cat, disebut juga oker

e.       Pengolahan Besi

Besi diperoleh dengan mengekstrasi mineralnya. Bijih besi yang mengandung oksida di reduksi dalam tanur tinggi. Bijih besi itu di campur kokas dan bahan tambahan lain untuk mengikat kotoran yang terdapat dalam bijih. Bahan tambahannya pasir (SiO₂) atau kapur (CaCO₃) bahan – bahan itu di masukan kedalam tanur melalui bagian atasnya. Udara panas di alirkan dari bawah, sehingga kokas terbakar menghasilkan karbondioksida

Reaksinya:

C_(s) + O_2(g)        à CO_2(g)

Karbondioksida bereaksi dengan kokas menghasilkan karbon monoksida

CO_2(g) + C_(s) à 2 CO_(g)

Didalam tanur, karbon monoksida mereduksi bijih besi

Fe₂O + 3CO_(g) à 2Fe₍₁₎ + 3CO_2(g)

Suhu bagian tanur yang terpanas mencapai 1800ºC, di atas titik leleh Besi (1500ºC) sehingga lelehan besi dapat ditampung di dasar tanur

Batu kapur terurai menghasilkan kalsium, oksida dengan karbondioksida

CaCO_3(s) à CO_(s) + CO_2(g)

Kalsium dioksida bereaksi dengan kotoran dalam bijih besi terutama SiO₂

CaO_(s) + SiO_2(s) à CaSiO_3(s)

Besi yang dihasilkan tidak murni (ping – Iron / besi gor). Besi ini masih mengandung kotoran sebanyak 4% yaitu C,P,Si,Mn, dan S oleh karena itu besi cor sangat keras tapi rapuh. Untuk keperluan tertentu besi di ubah menjadi baja

Baja adalah besi yang masih mengandung sedikit Karbon (1,5% - 2%), mangan dan silicon

Pada proses pengolahan besi menjadi baja, di peroleh berbagai jenis baja

1.      Baja wolfram : mengandung wolfram, sangat keras, digunakan untuk membuat alat perlengkapan mesin dan untuk perang

2.      Baja Krom : mengandung 18% Cr, merupakan baja tahan karat

3.      Baja nikel : mengandung 35% Ni, kuat dan tahan karat

4.      Baja Mangan : mengandung 35% Mn, sangat keras

5.      Stainless steal : mengandung 8% Ni dan 18% Cr,tahan karat

2.      Aluminium

Alumunium berwarna putih perak dan ringan, Aluminium banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga karena logam ini ringan, tidak beracun dan tahan karat. Aluminium sebenarnya mudah teroksidasi oleh oksigen dari udara. Akan tetapi, oksida aluminium Al₂O₃) yang terbentuk akibat oksidasi oksigen ini menutupi permukaan aluminium dengan sangat tipis (10^-8 m) sehingga dapat melindungi lapisan logam aluminium di bawahnya dari perkaratan (korosi) lebih lanuut. Kita  menyebutnya aluminium tahan karat.

a.      Bijih Aluminium

1)      Bauksit Al2O3.2h2O

2)      Kriolit Na3AlF6

b.      Penggunaan Aluminium

1)      Rumah tangga: sebagai peralatan dapur, seperti panic, dan wajan

2)      Industri makanan: aluminium foil untik membungkus produk bahan makanan dan minuman.

3)      Pesawat terbang: sebaga paduan logam, digunakan untuk membuat badan pesawat.Contohpaduan logam ini adalah magnalium, yaitu campuran Al dan Mg.

4)      Perumahan: membuat kusen pintu dan jendela.

5)      Sebagai konduktor.

c.       Penggunaan Senyawa Aluminium

1)      Tawas: K₂SO₄Al₂(SO₄)₃.24H₂O

Digunakan untuk menjernihkan air

2)      Asam klorida yang berlebih dalam lambung dapat dinetralkan dengan aluminium  hidroksida yang terdapat dalam antasid.

3)      Senyawa aluminium sering digunakan sebagai zat anti keringat. Zat ini dapat mengkoagulsi protein kulit sehingga mencegah keluarnya keringat

4)      Bisa ular dan insek mengandung enzim yang ikenalsebagai fosfolipasis yang dapat membran sel. Poliptida lain juga terdapat dalam bisa ular yang beracun. Ion aluminium dapat emngkoagulasi protein(enzim) jika disuntikan ke dalam luka tempat gigitan ular

5)      Alumina, Al₂O₃, digunakan pada industri keramik, gelas dan sebagai apelas

                                             

d.      Pengolahan Aluminium

Logam Aluminium (Al), Diperoleh dari bijinya dengan cara elektrolisis yang disebut proses Hall yaitu Al₂O₃ murni yang diperoleh dari bauksit di larutkan dalam klorit cair, kemudian di elektrolisis

Reaksi :           2Al₂O_3(i) à 4Al³⁺_(i) + 60^2-_(g)

Katode :          4Al³⁺_(i) + 12e à 4Al_(i)

Anode :           60^2-_(g)   à 3O_2(g) +12e

2Al₂O_3(i) à 4Al_(i) + 3O_2(g)

Cairan Aluminium dikumpulkan dibagian bawah sel dan secara berkala di kelurkan, sedangkan O₂ di bebaskan pada anode

3.      Timah

Sama seperti aluminium, timah juga mengalami oksidasi(korosi) pada permukaan. Lapisan oksida yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindung dari korosi selanjutnya. Jadi, sama seperti aluminium, timah juga tahan korosi.

Penggunaan utama timah untuk melapisi besi dengan timah agar besi tidak mengalami korosi. Besi yang dilapisi timah disebut kaleng (tin palate). Bahan tersebut digunakan untuk berbagai hasil makanan dan minuman kalengan, kaleng cat, dan kaleng pelumas. Besi yang dilapisi timah (kaleng) ini tidak mengalami korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan bocor). Akan tetapi, jika lapisannya ini tergores maka kaleng ini akan mengalami korosi dengan sangat cepat, sampai semua kaleng ini hancur. Hal ini memang dikehendaki agar kaleng yang sudah terpakai (bekas) akan hancur.

a.      Bijih Timah

Kasiterit: SnO₂

b.      Penggunaan Logam Timah

1)      Kaleng (besi yang dilapisi timah)

2)      Timah solder: ada tiga jenis timah solder, yaitu antimonial tin solder (95% Sn dan 5% Pb), tin silver solder (95% Sn dan 5% Ag) dan soft solder (70% Sn dan 30% Pb)

3)      Perunggu (70-95% Cu, 1-25%Zn, dan 1-18%Sn)

4)      Pewter (92% Sn, 6% Sb, dan 2% Cu) digunakan untuk perhiasan dan cinderamata

c.       Penggunaan Senyawa Timah

1)      Timah (II) klorida, SnCl2

Digunakan sebagai pereduksi dlam pembutan zat warna

2)      Timah (II) flourida, SnF2

Digunakan dalam pasta gigi (odol) yang mengandung flourin untuk menguatkan gigi karena SnF₂ larut dalam air

d.      Pengolahan Timah

Untuk memperoleh logam timah, bijih yang mengandung SnO2 mula – mula dipanggang sehingga kotorannya (S dan As) lepas, kemudian SnO2 murni direduksi dengan karbon:

SnO_2(s) + 2C_(s)à Sn_{(i) +} 2CO_(g)

4.      Nikel

Nikel adalah logam berwarna putih perak, tahan korosi, dan mengkilap jika di gosok. Karena nikel tahan korosi maka banyak digunakan sebagai paduan logam seperti baja satinles yang tahan karat

a.      Bijih Nikel

1)      Pentladin, (FeNi)S

2)      Garnierite, H₂(NiMg)SiO₄.2H₂O

3)      Milerite : NiS

b.      Penggunaan Nikel

1)      Baja Stainless (0,2 – 0,4% C, 14-18%Cr, dan 7-9%Ni) tahan karat.

Digunakan untuk pembuatan peralatan industri makanan, obat – obatan, kosmetika, dan rumah tangga

2)      Baja Nikel (25%Ni): kuat, tahan karat, dan koefisien muai rendah

Digunakan nuntuk alat ukur (meteran), kawat dan persenjataan

3)      Monel (70%Ni, 28%Cu, dan sedikit Fe); tahan karat dan cemerlang

Digunakan untuk alat – alat rumah tangga dan alat transmisi listrik

4)      Nikrom (80% Ni, 15% Cr, dan sedikit besi): titik leleh tinggi dan hambatan listrik besar

Digunakan sebagai elemen pemanas listrik

5)      Alniko (Al, Ni, Fe dan Co)

Digunakan untuk membuat magnet yang dapat mengangkat besi sampai 4.000 kali masa magnet

6)      Serbuk nikel  juga dugunakan sebagai katalis dalam pembuatan margarin

c.       Pengolahan Nikel

Nikel diperoleh dari bijihnya berupa sulfida nikel (NiS) dipanggang, kemudian direduksi dengan karbon dan bahan tambahan dalam sebuah tanur tinggi. Reaksi – reaksi yang terjadi:

2 NiS_(s) +3O_2(g) à 2NiO + 2SO_2(g)

NiO_(s) + C_(s) à Ni_(s) + CO

Dari proses tersebut di atas nikel yang hasilkan + 99%

5.      Tembaga

Tembaga murni berwarna kemerah – merahan , agak lunak, dapat dilenturkan dapat dibuat lembaran – lembaran tipis serta penghantar listrik dan panas yang baik

a.      Bijih Tembaga

1)      Kalkopirit, CuFeS

2)      Malasit, Cu₂(OH)₂CO₃

3)      Kuprit, CU₂O

4)      Kalkosit, Cu₂S

b.      Penggunaan Logam Tembaga

1)      Penghantar (kabel) listrik dan komponen elektronika

2)      Paduan logam (aliase)

a)      kuningan (60-82% Cu dan 18-40% Zn)

b)      perunggu (70-95% Cu, 1-25% Zn, dan 1-18% Sn)

3)      Bidang kemiliteran; selongsong peluru dan komponen persenjataan lain

c.       Kegunaan Senyawa Tembaga

Tembaga (II) sulfat, CuSO₄.5H₂O

Senyawa ini berwarna biru dan biasanya dikenal sebagai terusi atau blue vitriol yang digunakan untuk membunuh jamur (sebagai fungisida). Terusi ini dapat dipakai untuk:

1)      membunuh jamur pada air dalam kolam renang

2)      merendam benih sebul ditabur sehingga benih terhindar dari jamur dan hama lain

3)      elektrolit pada pemurnian tembaga, juga pada penyepuhan suatu logam dengan tembaga

4)      campuran CuSO4 dan Ca(OH)2 akan membentuk bubur bourdeaux. Bubur bourdeaux mematikan serangga / hama tanaman

d.      Pengolahan Tembaga

Di alam tembaga terdapat dalam keadaan bebas, tetapi ektrksi tembaga dilakuakan dari bijihnya, yaitu pirit tembaga (CuFeS₂) dan tembaga sulfida (Cu₂S). Dua tahap pengolahan tembaga yaitu:

a.       Mengkonsentrasikan bijih tembaga dengan cara flotasi

b.      Mereduksi bijih yang berbentuk sulfida menjadi logam tembaga

Reaksi – reaksi

2CuFeS_2(s)3O_2(g) à Cu₂S_(i) + 2Fe_(i) + 3SO₂

2CuS_(i) + 3O_2(g) à 2Cu₂O_(g) + 2SO_2(g)

2Cu₂O_(i) + Cu₂S_(i) à 6 Cu_(s) + SO_2(g)

Tembaga yang diperoleh masih mengandung kotoran + 3% untuk memurnikan tembaga tembaga di lakukan elektrolisis

6.      Perak

Perak murni berwarna putih, sangat mengkilap, penghantar listrik yang sangat baik, tahan korosi, dan mudah ditempa. Perak termasuk logam yang tidak reaktif dan tidak teroksidasi oleh oksigen di udara. Itulah sebabnya banyak digunakan sebagai perhiasan dan mata uang.

Daya hantar listrik perak jauh lebih baik dibaningkan dengan tembaga karena hambatan jenis perak jauh lebij kecil dibandingkan dengan tembaga. Akan tetapi, tembaga lebih banyak digunakan sebab prak lebih mahal daripada tembaga.

Sebetulnya perak banyak ditemukan dalam keadaan bebas karena sifatnya yang tidak reaktif. Akan tetapi, sering ditemukan sebagai bijih.

a.      Bijih Perak

Argentit, Ag₂S

b.      Penggtunaan Logam Perak

1)      perhisan

2)      mata uang

3)      menyepuh logam lain

c.       Penggunaan Senyawa perrak

-          AgBr dan AgI digunakan dalam fotografi

-          AgBr dan AgI mudah diuraikan oleh cahaya

Contoh : 2AgBr + Cahaya à 2Ag(s) + Br₂

Endapan perak menghitamkan film sehingga menghasilkan film negatif

7.      Emas

Emas murni berwarna kuning, mudah ditempa, dapat mulur, relatif lunak, dan sangat stabil. Emas tidak bereaksi dengan oksigen di udara. Emas tidak larut dalam asam apapun, tetapi larut dalam aqua regia, yaitu larutan HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1

Au(s) + 3HCL(aq) + HNO₃(aq) à HauCL₄ + NO(g) + 2H₂O(i)

Emas juga larut dalam larutan natrium sianida dan udara (sumber O2)

Au(s) + 8CN^-(aq) + O₂(g) + 2H₂O(i) à 4Au(CN)₂^-(aq) + 4OH^-(aq)

Penggunaan Logam Emas

a)      Perhiasan

b)      Komponen listrik kualitas tinggi

c)      Sebagai jaminan moneter

B.     Unsur – unsur Nonlogam dalam Kehidupan Sehari – hari

1.      Oksigen

Oksigen berwujud gas pada suhu kamar, tidak berwarna, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur utama dalam kerak bumi, kira – kira 46,6% masa kerak bumi

Oksigen terdapat sebagai unsur bebas di udara, kira – kira 21% volume udara adalah oksigen atau 23% masa udara. Oksigen juga terdapat dalam senyawa, misalnya air 9air mengadung 89% oksigen), silica (SiO₃^2-), pasir (SiO₂), dan oksida logam lainnya

1. Sifat Oksigen

1)      Berwujud gas pada suhu kamar (25ºC), tidak berwarna, dan tidak berbau

2)      Masa jenis oksigen adalah 1,429 g/cm³, titik didihnya –183ºC, dan titik bekunya –219ºC

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

4)      Oksigen tidak terbakar, tetapi komponen utama yang diperlukan dalam pembakaran

2. Pembuatan Oksigen

1)      Penguraian katalitik H₂O₂

2H₂O₂(i)          MnO₂      2H₂O(i) + O₂(g)

2)      Penguraian termal, senyawa yang mengandung banyak oksigen

2KMnO₄(s) à K₂MnO₄(s) + MnO₂(s) + O₂(g)

2KClO₃(s) à 2KCl(s) + 3O₂(g)

2KNO₃(s) à KNO₂(s) + O₂(g)

3)      Reaksi peroksida dengan air

2NaO₂(s) + 2H₂O(i) à 42H₂(g) + O₂(g)

4)      Secara komersial, distilasi bertingkat udara cair

5)      Elektrolisis air. O2 yang diperoleh dengan cara elektrolisis adalah sangat murni. Reaksi secara keseluruhan adalah

2H₂O(i) elektrolisis 2H₂(g) + O₂(g)

6)      Dalam labolatorium pembuatan gas oksigen adalah dengan memanaskan kalium klorat (kclo3) dengan katalis mengan (IV) oksida, mno2 (batu kawi)

2KClO₃(s)        MnO₂      2KCl(s) + 3O₂(g)

3. Penggunaan Oksigen

1)      Untuk pernafasan makhlik hidup, para penyelam selalu membawa oksigen dan membantu pernapasan pasien di rumah sakit jika diperlukan

2)      Oksigen dan gas astetilena digunakan untuk memotong dan mengelas logam (baja).

3)      Dalam industri, digunakan sebagai oksidator. Misalnya, dalam industri pengolahan besi, oksigen dari udara dimasukan ke dalam tanur

4)      Dalam industri baja oksigen digunakan untuk mengurangi kadar karbon besi kasar

2.      Nitrogen

Nitrogen terdapat dalam bentuk unsur bebas di udara (78% volume), sebagai ammonia yang berasal dari senyawa – senyawa nitrogen, serta dalam beberapa mineral, seperti kalium nitrat

Nitrogen banyak terdapat di alam sebagai N₂ karena molekul ini sangat stabil. Kesetabilan N₂ disebabkan oleh kekuatan ikatan rangkap 3

: N = N:

Energi ikatan N₂ sangat tinggi, yaitu 946 kj/mol

1. Sifat Nitrogen

1)      Berwujud gas pada suhu kamar (25ºC), tidak berbau, tidak reaktif, dan tidak berwarna

2)      Massa jenis nitrogen 0,96g/m³ (padatan), titik didih –195,8ºC, dan titik leleh -120ºC

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

2. Pembuatan Nitrogen

1)      Dalam labolatorium dibuat dengan memanaskan larutan NH4Cl dan larutan

NaNO₂. NH₄Cl(aq) + NaNO₂(aq) à NaCl(aq) + 2H₂O(i) + N₂(g)

2)      Dapat juga dibuat dengan reaksi

2NH₃ + 3CuO à 3Cu + 3H₂O + N₂(g)

2Cu + 2NO à 2CuO + N₂(g)

3)      Dalam industri, dibuat dengan distilasi bertingkat udara cair

Pembuatan nitrogen dan Oksigen dari udara

Mula-mula bebas debu dimasukan kedalam kolam pendingin dengan tujuan menghilangkan uap air dan CO₂ karena CO₂ dan uap air akan memadat.Kemudian,udara tersebut dimasukan ke kolam penyaring yang berisi basa, yaitu NaOH dan CaO dengan tujuan menyarap sisa-sisa uap air. CO₂ yang tersisa di serap dengan silica gel. Selanjutnya, udara bebas GO₂ dan uap air dicairkan melalui kompresor tekanan tinggi. Udara cair itu dimasukan kekolam distilasi, kemudian dipanaskan sehingga udara cair tersebut mendidih. Berdasarkan titik didihnya, oksigen, argon, dan nitrogen dapat dipisahkan. 

3. Penggunaan Nitrogen

1)      Nitrogen sebagai bahan baku untuk pembuatan ammonia (NH₃).

2)      Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk membuat suhu yang sangat rendah.

3)      Nitrogen digunakan untuk melepaskan oksigen dalam:

a.       Pembuatan larutan injeksi.

b.      Penyimpanan buah – buahan dan sayuran sehingga tidak cepat busuk dalam kemasan kaleng.

c.       Industri yang menginginkan udara tanpa oksigen, misalnya industri elektronika canggih.

d.      Penyimpanan produk yang mudah terbakar. 

4. Penggunaan Senyawa Nitrogen

1)      Amonia (NH₃)

Amonia adalah gas yang baunya sangat menyengat dan mudah mencair, titik didih –33ºC dan titik beku –78ºC. Amonia dibuat menurut proses Haber. FritZ Haber adalah  pemenang hadih nobel untuk pembuatan amnia dari nitrogen dan hydrogen.

N₂(g)+3H₂ (g)-2NH₃(g)

Selanjutnya, proses Haber ini di kembangkan oleh Carl Bosch, dengan menemukan metode pada tekanan tinggi. Dengan demikian, sekarang ini proses pembuatan amonia disebut proses Haber Bosch.

Penggunaan amonia

a.       Untuk pembuatan pupuk urea (CO(NH₂)₂) dan ZA (Zwvelamonia) ((NH₄) ₂SO₄).

b.      Untuk membuat amonium klorida(NH₄Cl)pada baterai.

c.       Untuk membuat asam nitrat (HNO₃).

d.      Sebagai pendingin dalam pabrik es.

e.       Untuk membuat hidrazin (N₂H₄)sebagai bahan bakar roket.

f.       Untuk bahan dasar pembuatan bahan peledak ,kertas pelastik,dan detergen.

2)      Asam Nitrat (HNO₃)

Pembuatan amona adalah dengan proses Oswald. Mula-mula amonia dioksidasi,

4NH₃(g) + 5O₂(g) à 4NO(g) + 6H₂O(g)

2NO(g) + O₂(g) à @NO₂(g)

4NO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(i) à 4HNO₃(aq)

Penggunaan asam nitrat

a.       Untuk membuat pupuk amonium nitrat (NH₄NO₃).

b.      Peluncuran peluru kendali, menggunakan asam nitrat dan dimetilhidrazin, (CH₃)₂NNH₂.

c.       Untuk membuat bahan peledak, misalnya TNT (trinitrotoluene), nitroligserin, dan nitroselulosa.

d.      Sebagai nitrasi senyawa organic yang di gunakan untuk produksi zat warna , obat-obatan , pertisida, dan detergan.

3)      Garam Nitrat

Penggunaan garam nitrat sangat luas, misalnya dalam pabrik zat warna, bahan farmasi, fotografi, zat pemutih, dan pengawet.

Pengunaan garam nitrat

Pupuk	Produk medis
NH4NO3 NaNO3 Ca(NO3)2 KNO3	NaNO3 Fe(NO3)2 Hg2(NO3)2            Hg(NO3)2 Zn(NO3)2
Kembang api	Germisida,fungisida, inteksida
Ca(NO3)2merah Ba(NO#)2hijau Sr(NO3)2merah NaNO3 kuning	NH4NO3 Cu(NO3)2
Bahan peledak	Cat rambut
NH4NO3 NaNO3 Ca(NO3)2 Ba(NO3)2	AgNO3 Co(NO3)2
Zat warna	Pengawet makanan
NaNO3 Pb(NO3)2KNO3 Cu(no3)2 Zn(NO3)2	NaNO3
	Oksidator padat dalam roket
	NaNO3 KNO3 NH4NO3

5. Siklus NitrogenKetika kita bernapas, gas oksigen masuk ke paru-paru dan keluar dari paru-paru tanpa mengalami perubahan apa apa karena  N₂ sangat tidak reaktif. Tubuh memperoleh nitrogen dari makanan, bukan dari udara. Di dalam, nitrogen di ikat oleh mahluk hidup dalam bentuk senyawa bukan unsur bebas, kemudian di kembalikan lagi ke alam berupa senyawa , selanjutnya menjadi nitrogen bebas  (lihat gambar. 2). Memang ada tumbuhan tertentu yang dapat mengikat langsung nitrogen (N₂), yaitu tumbuhan legum, misalnya kacang, kapri, dan semanggi.

Keterangan:

1)      Pada akar tinggi tumbuhan legun terdapat bakteri tertentu yang dapat mengikat N₂ bebas dari atmosfer untuk di ubah menjadi protein nabati. (1a) N₂ melalui loncatan listrik dalam kilat, sederet reaksi kimia mengubah N₂ menjadi asam nitrat, HNO₃.

2)      Perusakan protein nabati dan hewani mengakibatkan pembentukan amonia.

3)      Dan (4) berturut-turut mengubah amonia menjadi nitrat.

4)      Dari nitrat kembali ke protein hewani dan nabati.

5)      Bakteri tertentu dapat mengubah nitrat menjadi unsur nitrogen (N₂) yang kembali ke atmosfer.

3.      Karbon

Karbon adalah unsur non logam yang terdapat dalam golongan IVA dan periode 2 sistem periodic unsur-unsur. Karbon di temukan dalam bentuk unsur maupun senyawa. Dalam bentuk senyawa, misalnya hidrokarbon, proten, lemak, dan senyawa organic lainnya. Dalam bentuk unsur, karbon terdapat dalam 2 bentuk alotropi karena keduanya terbentuk dari  atom karbon dengan struktur yang berbeda

Intan adalah padatan yang paling keras, bening, dan sangat mengkilap kalau basah. Ikatan kopalen antara atom-atom C pada intan membentuk struktur ruang tetrahedral yang masing –masing atom C terikat dengan kovalen pada pada 4 atom karbon lain dan ikatan ini sangat kuat. Oleh karena itu , intan sangat keras dan digunakan untuk memotong , mengasah dan member. Titik leleh intan sangat tinggi, yaitu 4827ºC.

Grafit adalah zat hitam padat yang jauh lebih lunak dibandingkan intan. Struktur ruang grafit berlapis lapis dan hal itu menyebabkan lapisan tersebut dapat begerak. Itulah sebabnya grafit digunakan sebagai pelumas dan mata pensil. terlihat bahwa grafit mempunyai ikatan rangkap 2 dan tunggal berselang seling (tunggal dan rangkap saling bergantian ) dalam setiap lapisannya. Oleh karena itu electron dapat berpindah dengan mudah dari rangkap ketunggal, ke rangkap lagi, ke tunggal lagi dan seterusnya sehingga dapat menghantar listrik. Itulah sebabnya, grafit digunakan sebagai batang elektroda pada baterai.

Sebagai tambahan pada modifikasi grafit dan intan , karbon dapat diperoleh dalam berbagai bentuk yang dikenal sebagai karbon amorf, meliputi kokas, arang, dan karbon black. Karbon amorf sebagaian besar mengandung grafit dengan kristal mika.

Batu bara adalah deposit karbon yang terbentuk jutaan tahun lalu dari pelapukan fosil tumbuhan. Jika batu bara di panaskan tampa udara, berbagai zat yang mudah menguap (volatile) akan dikeluarkan, akhirnya tinggal resedu dengan kadar karbon tinggi yang dikenal kokas.

Pembakaran kayu atau bahan organic lain dipanaskan tampa udara (oksigen sangat terbatas ) maka akan terbentuk arang. Jika arang ini di panaskan pada suhu 800 C dihasilkan karbon aktif. Pembakaran tidak sempurna ( oksigen terbatas ) gas alam akan menghasilkan nyala berasap. Asap ini dapat di simpan sebagai jelaga halus yang di sebut karbon black.

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

C1₂H₂₂O₁₁(s) à 12C(S) + 11H₂O(g)

 Sebelum membahas penggunaan karbon dan senyawa kanbon, kita akan membahas sedikit tentang intan yang dapat di ubah menjadi grafit dan sebaliknya, grafit dapat di ubah menjadi intan. Hal itu mungkin agak sukar dipercaya. Pada diagram fase karbon (diagram tidak di berikan di sini ) bahwa pada kondisi 1 atm, 298 K bentuk karbon adalah grafit, itu berarti grafit adalah bentuk yang paling mantap dari karbon. Pada diagram menunjukan intan ada pada daerah dengan tekanan yang lebi tinggi. Dari sinilah dasar pemikiran bahwa grafit dapat di ubah menjadi intan dengan menaikan tekanan ke yang lebih tinggi. Kondisi yang ada di bumi untuk menciptakan intan alami mungkin mirip dengan kondisi yang sekarang untuk menciptakan intan buatan di labolatorium , yaitu dengan tekanan 5.000-100.000 atm dan suhu 1.200-2.400 K, dengan bantuan katalis. Jadi, iklan yang mengatakan, “ Intan adalah abadi ” ternyata tidak sepenuhnya benar.

a.      Kenggunaan Unsur Karbon

1)      Penggunaan Grafit

a)      Sebagai katode pada batrai dan proses elektrolisis

b)      Untuk membuat pensil

c)      Sebagai pelumas kering atau bentuk suspensi dalam minyak

2)      Penggunaan Intan

Digunakan untuk perhiasan alat pemotong misalnya pemotong kaca, roda pengasah (gerinda);dan mata bor

3)      Penggunaan Kokas

Sebagai redactor pada proses metalurgi pengolahan bijih logam menjadi logam

4)      Penggunaan Karbon Black

a)      sebagai pigmen dalam tinta cetak dan pewarna polimer

b)      sebagai pengisi dalam ban karet

5)      Penggunaan Karbon aktif

      Sifat istimewa karbon aktif adalah kemampuannya untuk mengabsorpsi (menyarap)senyawa-senyawa dari larutan atau dari gas.

Kegunaan Karbon Aktif :

a.       untuk membuat masker gas karena karbon aktif dapat menyerap gas-gas berbahaya

b.      untuk menghilangkan zat warna pada pengolahan gula zat pasir

c.       untuk menyembuhkan sakit perut

d.      untuk menghilangkan zat warna dalam pengolahan air minum

6)      Penggunaan Batu bara

e.       Sebagai bahan bakar, baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri. PLTU (pembangkit listrik tenaga uap) memakai batu bara sebagai bahan bakar untuk memanaskan air sampai menjadi uap.

f.       untuk menghasilkan kokas

g.      untuk menghasilkan gas alam sintetis

h.      untuk membuat bahan bakar cair

i.        untuk membuat methanol

b.      Penggunaan Senyawa Karbon

1)      Karbon Organik

Senyawa karbon organic sangat banyak dan kegunaannya hampir di seluruh asfek kehidupan. Jaringan tubuh mahluk hidup (hewan dan tumbuhan) sebagian besar adalah senyawa karbon organic, misalnya protein, karbohidrat,lemak, dan vtamin.

2)      Karbon Anorganik

a)      Karbon monoksida (CO)

Jika karbon di bakar dengan udara terbatas maka terjadi

C(s) + O₂(g) à CO(g)

Kegunaan CO

1)      Sebagai reduktor pada pengolahan logam, misalnya dalam pengolahan dalam bijih besi menjadi besi. Dalam tanur, kokas terbakar menjadi CO

            Fe₂O₃(s) + 3CO(g) à Fe(i) + 3CO

Bijih besi                     besi     

2)      Untuk membuat methanol

CO(g) + 2H₂(g) à CH₃OH(i)

Methanol

b)      Karbon dioksida (CO₂)

1)      Untuk membuat es kering (dry ice),yatu karbon dioksida padat yang di gunakan sebagai pendingin.

2)      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 ke lokasi yang sedang terbakar sehingga api padam.

      Untuk minum bersoda, misalnya caca cola

c)      Natrium Hidrogen karbonat (NaHCO₃)

NaHCO₃ juga sering disebut natrium bikarbonat yang dalam sehari-hari disebut soda kue yang di gunakan sebagai pengembang adonan. NaHCO₃ dengan campuran zat lain yang menghasilkan CO₂ (g)jika dipanaskan. CO₂ inilah yang mengambangkan adonan.

d)     Natrium Karbonat ( Na₂CO₃)

1)      Bahan pembuat kaca 

2)      Bahan pembuat natrium silikst yang di gunakan untuk pembuatan kertas, proteksi logam, dan detergen.

3)      Untuk menghilangkan kesadahan air.  

             

4.      Fosfor

Di alam, fosfor temasuk peringkat ke sepuluh dalam kelimpahan unsur. Fosfor terdapat sebagai fosfat dalam berbagai mineral. Mineral terpenting adalah fluoroapatit,2Ca₃(PO₄)₂.CaF₂.

Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk alotrop, yaitu fosfor putih, fosfor merah,dan fosfor hitam. Fosfor putih bersifat lunak (seperti lilin ), titik leleh rendah (44,1 C),sangat relatif (menyala sepontan bila bersinggungan dengan udara ), tidak larut dalam air, larutan dalam CS₂, sangat beracun, dan bahan fosferesen yang berpendar dalam gelap. Jika fosfor putih dipanaskan sampai 400 ºC akan berubah menjadi fosfor merah. Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat, kurang reaktif, dan relatif tidak beracun.

Senyawa – senyawa fosfor yang terdapat di alam yaitu:

a.       Apatik : mengandung Cq₃(PO₄)₂ ,CaCl₂ ,dan CaF₂ ;

b.      Fosforit : kalsium fosfat dalam tulang binatang menyusui.

a.      Pengolahan Fosfor

Fosfor dibuat dalam jumlah yang besar dengan reaksi antara fosfat, pasir, dan kokas yang di panaskan dalam tanur listrik dengan reaksi:

2Ca₃ (PO₄)_2(s) + 6SiO_2(s) à 6CaSiO_3(s) + P₄O_10(s)

P₄O_10(s) + 10C_(s) à 10CO_(g) + P_4(g)

Fosfor yang terjadi adalah fosfor kuning (putih). Fosfor merah dihasilkan dari pemanasan fosfor kuning pada 250ºC

Fosfor kuning merupakan zat padat, racun kuat, larur dalam CS₂, bereaksi dengan oksigen, bersinar dalam ruang gelap. Fosfor kuning harus disimpan dalam air. Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat, tidak beracun, tidak larut dalam CS₂, sukar bereaksi dengan gas oksigen, dapat terbakar sendiri pada 260⁰C, dalam ruangan gelap tidak bersinar.

Fosfor kuning digunakan unutk pembuatan P₂O₅, senyawa-senyawa klorida bromida juga untuk pembuatan fosfor. Fosfor merah dicampur demngan Sb₂O₃ digunakan untuk melapis kertas gosok korek api . Kepala batang korek api terdiri dari campuran KClO₃, Sb₂S₃,perekat, belerang, serbuk kaca, sedangkan batangnya dicelup dalam paraffin.

b.      Asam Fosfat

Asam fosfat dihasilkan dalam pabrik fosfor dari uap fosfor dengan air.

P_4(g) + 10H₂O_(g) à 2P₂O_5(g) + 10H_2(g)

2P₂O_5(g) + 6H₂O_(g) à 4H₃PO_4(aq)

Garam fosfat dihasilkan dari fosforit dan asam sulfat berlebih dgn reaksi :

Ca₃(PO₄)_2(s) + H₂SO_4(aq) à 3CaSO_4(s) + 2CaHPO_4(s)

Ca₃(PO4)_2(s) + 2H₂SO_4(aq) à 2CaSO_4(s) + Ca(H₂PO₄)_2(s)

Super fosfat

Garam fosfat digunakan untuk pupuk.

5.      Iodin

Iodin terdapat pada golongan VIIA sistem periodik unsur – unsur, iodin termasuk unsur nonlogam, berbentuk padat pada suhu kamar, berwarna hitam dan mudah menyublim

Iodin tidak dijumpai dalam kedaan bebas di alam. Iodin terdapat dalam sendawa cili NaNO₃ yang mengandung NaIO₃ sekitar 0,2%

a.      Pembuatan Iodin

1)      2NaIO₃(aq) + 5NaHSO₃(aq) à I₂(aq) + 3NaHSO₄(aq) + H₂O(i). Iodin yang terbentuk dimurnikan dengan cara sublimasi

2)      iodin dapat diperoleh dengan mengekstrasi larutan iodida dari gangguna laut. Larutan iodida ini kemudian dioksidasi dengan gas klorin dan diperoleh iodin

3)      2I + Cl₂ à 2Cl + I₂

b.      Penggunaan Unsur Iodin

1)      sebagai antiseptik, seperti iodium tinkur (I₂ dalam alkohol)

2)      bahan dasar pembuatan senyawa iodin

c.       Penggunaan senyawa iodin

1)      mencegah penyakit gondok

2)      sebagai indikator, untuk menguji apakah ada amilum dalam suatu larutan (campuran). Jika ada amilum ketika larutan dipanaskan kemudian ditambah iodin maka larutan menjadi biru

3)      Agl untuk fotografi

Sumber : http://www.anakciremai.com/2008/08/makalah-fisika-tentang-unsur-unsur.html