Unsur Golongan 14

Beberapa sifat unsur-unsurnya diberikan dalam tabel (1) dibawah ini.

unsur	Konfigurasi elektron	Titik leleh 0C	Jari-jari kovalen , 0A	Energi ikatan diri, kJ/mol
C Si Ge Sn Pb	[He]2s22p2 [Ne]3s23p2 [Ar]3d104s24p2 [Kr]4d105s25p2 [Xe]4f145d106s26p2	>350 1410 940 232 327	0,77 1,17 1,22 1,40 1,44	356 210-250 190-210 105-145 ?

Tidak ada contoh yang lebih tepat bagi ketidaksinambunganyang besar dalam sifat-sifat antara unsur-unsur deret pertama dan kedua, diikuti oleh perubahan relatif yang halus terhadap sifat logam, seperti dalam golongan 14 atau disebut juga golongan IVB. Karbon adalah bukan logam, silikon juga bukan logam tapi kimiawi Si sedikit dapat disimpulkan dari karbon. Germanium banyak kemiripannya dengan silikon, meskipun lebih banyak menunjukkan perilaku sebagai logam dalam kimiawinya. Timah dan timbal adalah logam dan keduanya mempunyai kimiawi mirip logam, khususnya dalam keadaan dwivalensi.

Kimiawi yang utama dari tingkat oksidasi IV untuk semua unsur pada dasarnya adalah yang menyangkut ikatan kovalen dan senyawaan molekular. Contoh yang khas adalah GeCl₄ dan PbEt₄. Terdapat menurunnya kecenderungan mengalami katenasi, yang merupakan ciri kimiawi karbon dengan urutan C > Si > Ge ≈ Sn≈ Pb. Hal ini sebagian disebabkan oleh menurunnya kekuatan ikatan C—C, Si—Si, dan seterusnya ( tabel (1) ). Kekuatan ikatan kovalen terhadap atom-atom lain umumnya juga menurun dari C ke Pb.

§  Karbon (C)

Grafit, intan, fuleren, dan karbon amorf adalah aloptrop karbon. Biasanya atom karbon membentuk empat ikatan dengan menggunakan empat elektron valensi yang dimilikinya.

Grafit

Grafit berstruktur lapisan yang terdiri atas cincin atom karbon beranggotakan 6 yang mirip cincin benzen yang terkondensasi tanpa atom hidrogen (Gambar 4.4). Jarak karbon-karbon dalam lapisan adalah 142 pm dan ikatannya memiliki karakter ikatan rangkap analog dengan senyawa aromatik. Karena jarak antar lapisan adalah 335 pm dan lapis-lapis tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yakni gaya van der Waals, lapisan-lapisan ini dengan mudah akan saling menggelincir bila dikenai gaya. Hal inilah yang merupakan asal mula sifat lubrikasi grafit. Berbagai molekul, seperti logam alkali, halogen, halida logam, dan senyawa organik dapat menginterkalasi lapisan grafit dan membentuk senyawa interkalasi. Grafit memiliki sifat semi-logam, konduktivitasnya (10-3Ω cm paralel dengan lapisan dan hantarannya sekitar 100 kali lebih kecil dalam arah tegak lurus lapisan).

Intan

Strukturnya disebut struktur intan. Sel satuan intan terdiri atas 8 atom karbon dan setiap atom karbon berkoordinasi 4 berbentuk tetrahedral. Intan adalah zat terkeras yang dikenal, dengan kekerasan 10 Mhos. Intan dengan hantaran panas sangat tinggi walaupun secara listrik bersifat insulator. Walaupun dulunya sumber padatan yang berharga ini hanya yang terbentuk secara alami, intan industrial kini secara komersial banyak dihasilkan dengan proses pada suhu tinggi (1200^o C atau lebih tinggi) dan tekanan tinggi (5 GPa atau lebih) dari grafit dengan katalis logam. Akhir-akhir ini, lapis tipis intan telah dibuat dengan pirolisis hidrokarbon pada suhu relatif rendah (sekitar 900^oC) dan tekanan yang juga relatif rendah (sekitar 102 Pa), dan digunakan untuk penggunaan sebagai pelapis, dsb.

Fuleren

 Fuleren adalah nama generik untuk alotrop  karbon 3 dimensi, dengan molekul C₆₀ yang berbentuk bola sepak merupakan contoh khas (Gambar 4.6). R. E. Smalley, H. W. Kroto dkk mendeteksi C₆₀ dalam spektrum massa produk pemanasan grafit dengan laser pada tahun 1985, dan isolasi fuleren dari apa yang disebut jelaga “soot” dilaporkan pada 1991. Strukturnya adalah ikosahedral terpancung (di sudut-sudutnya) dan antar atom karbonnya ada karakter ikatan rangkap. Fuleren larut dalam pelarut organik, dalam benzen larutannya bewarna ungu. Biasanya, fuleren diisolasi dan dimurnikan dengan kromatografi. Berbagai riset dalam kereaktifan dan sifat fisik fuleren misalnya sifat superkonduktornya sangat populer. Selain C₆₀, C₇₀ dan karbon nanotube kini juga menarik banyak minat riset.

§  Silikon (Si)

Silikon adalah unsur yang paling melimpah kedua di kerak bumi setelah oksigen. Sebagian besar silikon ada sebagai komponen batu silikat dan unsur bebasnya tidak ditemukan di alam. Oleh karena itu, silikon dihasilkan dengan mereduksi kuarsa dan pasir dengan karbon berkualitas tinggi dengan menggunakan tungku listrik. Silikon dengan kemurnian tinggi dihasilkan dengan reduksi SiHCl₃ dengan menggunakan hidrogen. SiHCl₃ dihasilkan dengan melakukan hidrokhlorasi silikon berkemurnian rendah diikuti dengan  pemurnian. Silikon yang digunakan untuk semikonduktor dimurnikan lebih lanjut dengan metoda pelelehan berzona kristal Czochralski. Kristal silikon (mp 1410^o C) memiliki kilap logam dan mengkristal dengan struktur intan.

Ada tiga isotop silikon, ²⁸Si (92.23%), ²⁹Si (4.67%), dan ³⁰Si (3.10%).  Sebab spin intinya I = 1/2, ²⁹Si digunakan dalam studi NMR senyawa silikon organik atau silikat (NMR padatan).

Silikat dan senyawa organosilikon menunjukkan variasi struktur. Bab 4.3 (c) mendeskripsikan sifat silikat. Kimia organosilikon merupakan area riset dalam kima anorganik yang sangat aktif. Kimia silikon berkembang dengan pesat sejak perkembangan proses industri untuk menghasilkan senyawa organosilikon dengan reaksi langsung metil khlorida CH₃Cl dengan kehadiran katalis tembaga. Proses historis ini ditemukan oleh E. G. Rochow tahun 1945. Resin silikon, karet silikon, dan minyak silikon digunakan di banyak aplikasi. Akhir-akhir ini, senyawa silikon telah digunakan dengan meluas dalam sintesis organik selektif.

Walaupun silikon adalah unsur tetangga karbon, sifat kimianya sangat berbeda.  Contoh yang sangat terkenal kontras adalah antara silikon dioksida SiO₂ dengan struktur 3-dimensi, dan gas karbon dioksida, CO₂. Senyawa pertama dengan ikatan ganda silikon-silikon adalah (Mes)2Si=Si(Mes)2 (Mes adalah mesitil C₆H₂(CH₃)₃) dilaporkan tahun 1981, kontras dengan ikatan rangkap karbon-karbon yang sangat banyak dijumpai. Senyawa seperti ini digunakan untuk menstabilkan ikatan yang tidak stabil dengan substituen yang meruah (kestabilan kinetik).

§  Germanium (Ge)

Sejarah

(Latin: Germania, Jerman). Mendeleev memprediksikan keberadaan unsur ini pada tahun1871 dengan nama ekasilikon yang kemudian ditemukan oleh Winkler pada tahun 1886.

Sumber
Logam ini ditemukan di :

• argyrodite, sulfida germanium dan perak
• germanite, yang mengandung 8% unsur ini
• bijih seng
• batubara
• mineral-mineral lainnya

Unsur ini diambil secara komersil dari debu-debu pabrik pengolahan bijih-bijih seng, dan sebagai produk sampingan beberapa pembakaran batubara. Germanium dapat dipisahkan dari logam-logam lainnya dengan cara distilasi fraksi tetrakloridanya yang sangat reaktif. Tehnik ini dapat memproduksi germanium dengan kemurnian yang tinggi.

Sifat-sifat

Unsur ini logam yang putih keabu-abuan. Dalam bentuknya yang murni, germanium berbentuk kristal dan rapuh. Germanium merupakan bahan semikonduktor yang penting. Tehnik pengilangan-zona (zone-refining techniques) memproduksi germanium kristal untuk semikonduktor dengan kemurnian yang sangat tinggi.

Kegunaan

Ketika germanium didoping dengan arsenik, galium atau unsur-unsur lainnya, ia digunakan sebagai transistor dalam banyak barang elektronik. Kegunaan umum germanium adalah sebagai bahan semikonduktor. Kegunaan lain unsur ini adalah sebagai bahan pencampur logam, sebagai fosfor di bola lampu pijar dan sebagai katalis. Germanium dan germanium oksida tembus cahaya sinar infra merah dan digunakan dalam spekstroskopi infra mera dan barang-baran optik lainnya, termasuk pendeteksi infra merah yang sensitif. Index refraksi yang tinggi dan sifat dispersi oksidanya telah membuat germanium sangat berguna sebagai lensa kamera wide-angle dan microscope objectives. Bidang studi kimia organogermanium berkembang menjadi bidang yang penting. Beberapa senyawa germanium memiliki tingkat keracunan yang rendah untuk mamalia, tetapi memiliki keaktifan terhadap beberap jenis bakteria, sehingga membuat unsur ini sangat berguna sebagai agen kemoterapi.

§  Timah (Sn)

Dari 10 isotop timah (Sn), ₁₁₈Sn (24,22%) dan ₁₂₀Sn (33,59%) adalah yang paling melimpah. Timah logam ada sebagai α timah (timah abu-abu), yang stabil dibawah 13.2⁰C dan β timah yang stabil pada suhu yang lebih tinggi. Pada suhu rendah transisi fasanya cepat. Senyawa timah divalen dan tetravalen umumnya dijumpai, dan senyawa-senyawa divalennya merupakan bahan reduktor.

§  Timbal (Pb)

Sejarah

(Anglo-saxon: lead, Latin: plumbum). Unsur ini telah lama diketahui dan disebutkan di kitab Exodus. Para alkemi mempercayai bahwa timbal merupakan unsur tertua dan diasosiasikan dengan planet Saturn. Timbal alami, walau ada jarang ditemukan di bumi.

Sumber

Timbal didapatkan dari galena (PbS) dengan proses pemanggangan. Anglesite, cerussite, dan minim adalah mineral-mineral timbal yang lazim ditemukan.

Sifat-sifat

Timbal merupakan logam putih kebiru-biruan dengan pancaran yang terang. Ia sangat lunak, mudah dibentuk, ductile, dan bukan konduktor listrik yang baik. Ia memiliki resistasi tinggi terhadap korosi. Pipa-pipa timbal dari jaman Romawi masih digunakan sampai sekarang. Unsur ini juga digunakan dalam kontainer yang mengandung cairan korosif seperti asam sulfur dan dapat dibuat lebih kuat dengan cara mencampurnya dengan antimoni atau logam lainnya.

Bentuk

Timbal alami adalah campuran 4 isotop: ²⁰⁴Pb (1.48%), ²⁰⁶Pb (23.6%), ²⁰⁷Pb (22.6%) dan ²⁰⁸Pb (52.3%). Isotop-isotop timbal merupakan produk akhir dari tiga seri unsur radioaktif alami: ²⁰⁶Pb untuk seri uranium, ²⁰⁷Pb untuk seri aktinium, dan ²⁰⁸Pb untuk seri torium. Dua puluh tujuh isotop timbal lainnya merupakan radioaktif.

Campuran logam timbal termasuk solder dan berbagai logam antifriksi. Jumlah timbal yang banyak digunakan sebagai logam dan dioksida dalam baterai. Logam ini juga digunakan sebagai selimut kabel, pipa, amunisi dan pembuatan timbal tetraetil.

Kegunaan
Logam ini sangat efektif sebagai penyerap suara. Ia digunakan sebagai tameng radiasi di sekeliling peralatan sinar-x dan reaktor nuklir. Juga digunakan sebagai penyerap getaran. Senyawa-senyawa timbal seperti timbal putih, karbonat, timbal putih yang tersublimasi, chrome yellow (krom kuning) digunakan secara ekstensif dalam cat. Tetapi beberapa tahun terakhir, penggunaan timbal dalam cat telah diperketat untuk mencegah bahaya bagi manusia.

Penanganan
Timbal yang tertimbun dalam tubuh dapat menjadi racun. Program nasional di AS telah melarang penggunaan timbal dalam campuran bensin karena berbahaya bagi lingkungan.