UNSUR GOLONGAN 13 _Edwina ~ Arvino ~ Seraphine_ Sifat Unsur Golongan 13 • Unsur-unsur yang terdapat pada golongan 13 menunjukkan perbedaan karakteristik yang cukup signifikan • Boron bersifat non logam • Aluminium bersifat logam namun memiliki banyak kemiripan sifat dengan Boron • Unsur-unsur lainnya bersifat logam • Talium menunjukkan kemiripan dengan banyak unsur lain (alkali tanah, perak merkuri dan timbal) sehingga disebut duckbill platypus Keberadaan Unsur Golongan 13 • Boron paling banyak ditemui dalam rupa boraks, 𝑁𝑎2 𝐵4 𝑂5 𝑂𝐻 4 . 8𝐻2 𝑂, dan Kernite • Aluminium merupakan logam yang keberadaannya paling banyak di kerak bumi. Aluminium paling banyak dalam bentuk Aluminosilikat seperti lempung, mikha, feldspar dan bauksit. Dan dalam kandungan yang lebih rendah, terdapat dalam kriolit • Galium, Indium dan Talium dapat ditemui sebagai sulfida dalam berbagai mineral Ekstraksi Aluminium (Proses Hall-Heroult) Ekstraksi • Ekstraksi Boron dapat dilakukan dengan cara memanaskan borax dengan logam kalium • Galium, Indium dan Talium dapat diperoleh dari emisi debu yang dipancarkan selama pemanggangan sulfida untuk pembuatan 𝐻2 𝑆𝑂4 dan dari leburan bijih ZdPb. 3.5 Halida Sederhana Hidrida Netral • Setiap elemen pada golongan 13 dapat membentuk hidrida MH3 dengan 3 elektron valensi • Hidrida elemen grup 13 sangat peka terhadap udara dan kelembaban, dan untuk menanganinya diperlukan penggunaan teknik high vacuum dengan peralatan kaca. • Hidrida elemen grup 13 sangat peka terhadap udara dan kelembaban, dan untuk menanganinya diperlukan penggunaan teknik high vacuum dengan peralatan semua-kaca. • B2H6 (diboran) adalah pereaksi penting dalam kimia organik sintetis Harus memperhatikan : - Suhu reaksi - Pelarut tidak mudah didaur ulang Reaksi berbasis industri • Karakteristik diboran : - Reaksi berbasis industri Gas tidak berwarna Mudah didekomposisi oleh air Bp 180,5 K Memiliki nilai ΔfH⁰ = + 36 kJ/mol Jika tercampur dengan udara atau oksigen menjandi terbakar atau meledak • Digalan (Ga2H6) terkondensasi pada suhu rendah sebagai padatan berwarna putih • Memiliki mp 223K, namun terurai pada suhu diatas 243K Tiga poin penting : • Ga2H6 tidak seperti B2H6 karena Ga2H6 cepat terurai menjadi elemen-elemen penyusunnya; • Ga2H6 dan B2H6 keduanya bereaksi dengan HCl, tetapi dalam kasus borane, substitusi terminal H oleh Cl diamati, sedangkan atom H terminal dan bridging keduanya dapat diganti dalam Ga2H6; • Ga2H6 seperti B2H6 karena bereaksi dengan basis Lewis • Banyak reaksi B2H6 melibatkan BH3 yang tidak dapat diisolasi • Nilai 150 kJ/mol untuk entalpi disosiasi B2H6 menjadi 2BH3 • Formula BH3 yang ditambahkan dengan CO dan PF3 • CO dan PF3 mampu bertindak sebagai donor elektron dan akseptor elektron • Pembentukan OC BH3 dan F3P BH3 menunjukkan bahwa BH3 juga dapat bertindak dalam kedua kapasitas. • Donasi elektron oleh BH3 dianggap berasal dari hyperconjugation analog dengan yang diusulkan untuk kelompok metil dalam senyawa organik. Ion [MH4]• Pada reaksi sebelumnya menunjukkan penggunaan • Sodium tetrahydridoborate adalah padatan kristal putih yang tidak mudah menguap, garam ionik khas dengan struktur tipe-NaCl. • Stabil di udara kering dan larut dalam air • Larut dalam THF dan polieter • Sifat-sifat seperti garam dari Na[BH4], turunan dengan beberapa logam lainnya bersifat kovalen, melibatkan interaksi M-H-B 3.6 Halida dan Kompleks Halida Boron Halida • Boron trihalida (BX3) : monomer dalam keadaan biasa, memiliki struktur trigonal planar, memiliki sifat mudah menguap Contoh : BF3 : gas tidak berwarna BCl3 dan BBr3 : cairan tidak berwarna BI3 : padatan putih • Asam tetrafluoroborat (HBF4) murni tidak dapat diisolasi tetapi tersedia secara komersial dalam larutan Et2O, sebagai larutan yang diformulasikan sebagai [H3O] [BF4].4H2O. • HBF4 : asam sangat kuat • campuran HF dan BF3 adalah donor proton yang sangat kuat • Ion [BF4] : berkoordinasi sangat lemah dengan pusat logam, sering digunakan sebagai anion ‘innocent' untuk mengendapkan kation • Ion [BF4] dapat dikonversi menjadi [B(CN)4]- dalam reaksi kondisi padat • Boron trifluorida (BF3) membentuk berbagai kompleks dengan eter, nitril dan amina • Tersedia secara komersial sebagai Et2O.BF3 • Pada T : 298 K membentuk fasa cair • Aplikasi : katalis dalam reaksi organik Cth reaksi alkilasi Cth reaksi asilasi • Reaksi antara B dan Cl2 atau Br2 masing-masing menghasilkan BCl3 atau BBr3 • BI3 dibuat dengan reaksi : • Ketiga trihalida diuraikan oleh air dengan senyawa anorganik atau organik yang mengandung proton untuk menghilangkan HX. • BF3 membentuk adisi dengan NH3, BCl3 bereaksi dalam NH3 cair untuk membentuk B(NH2)3 • Reaksi dengan NMe3 (basa Lewis, L) dalam fase gas menunjukkan bahwa urutan kestabilan adisi adalah L-BF3 < LBCl3 < L-BBr3 • Dalam BX3, ikatan BX mengandung karakter-parsial • Reaksi dengan basa Lewis, menyebabkan perubahan stereokimia di pusat B dari trigonal planar ke tetrahedral, kontribusi phi pada ikatan B-X hilang • Pembentukan adisi terjadi dalam dua langkah : (1) reorganisasi trigonal planar menjadi piramidal B (2) pembentukan ikatan koordinat L B Al (III), Ga (III), In (III) dan Tl (III) Halida dan Kompleksnya • Trifluorida dari Al, Ga, In dan Tl adalah padatan yang tidak mudah menguap, paling baik dibuat dengan fluorinasi logam • Setiap trifluorida memiliki titik leleh yang tinggi dan memiliki struktur yang tidak terbatas • Dalam AlF3, setiap pusat Al adalah oktahedral, dikelilingi oleh enam atom F, yang masing-masingnya menghubungkan dua pusat Al • Senyawa MX3 (M = Al, Ga atau In; X = Cl, Br atau I) diperoleh dengan kombinasi langsung dari elemen-elemen • Pada suhu tinggi tidak terjadi disosiasi MX3 monomer Lingkungan tetrahedral dihasilkan dari X -> M yang membentuk ikatan ikatan yang melibatkan pasangan elektron bebas halogen • Gallium dan indium triklorida dan tribromida juga membentuk adisi, tetapi dengan angka koordinasi 4, 5 atau 6: [MCl6]3-, [MBr6]3-, [MCl5]2-, [MCl4]- dan [MBr4]- (M = Ga atau In) dan L-GaX3 atau L3-InX3 (L = basa Lewis) • Tl (III) halida kurang stabil dibandingkan dengan unsur-unsur kelompok 13 sebelumnya. TlCl3 dan TlBr3 sangat tidak stabil sehubungan dengan konversi ke Tl (I) halida • Thallium (III) menunjukkan bilangan koordinasi lebih tinggi dari 4 dalam klorida kompleks, disiapkan dengan penambahan garam klorida ke TlCl3. Keadaan Oksidasi Yang Lebih Rendah Al, Ga, In Dan Tl Halida • Aluminium (I) halida terbentuk dalam reaksi Al (III) halida dengan Al pada T : 1270K diikuti dengan pendinginan cepat; • AlCl merah juga dibentuk dengan mengolah logam dengan HCl pada T : 1170 K. • Monohalida tidak stabil sehubungan dengan disproporsionasi • Gallium (I) klorida terbentuk ketika GaCl3 dipanaskan pada suhu 1370 K, tetapi belum diisolasi sebagai senyawa murni. • Gallium (I) bromida juga dapat dibentuk pada suhu tinggi. • Bubuk hijau pucat dan tidak larut, 'GaI', dapat dibuat dari logam Ga dan I2 dalam toluena dalam kondisi ultrasonik. • Ko-kondensasi GaBr dengan toluena dan THF pada 77K memberikan solusi yang mengandung GaBr yang metastabil, tetapi ini tidak proporsional dengan Ga dan GaBr ketika dipanaskan di atas 253 K • Talium (I) halida, TlX, adalah senyawa stabil. • Thallium (I) fluorida sangat larut dalam air, tetapi TlCl, TlBr dan TlI sedikit larut. • Dalam keadaan padat, TlF memiliki struktur tipe NaCl yang terdistorsi, sedangkan TlCl dan TlBr mengadopsi struktur CsCl. • Talium (I) iodida bersifat dimorfik • Pada T di bawah 443 K, bentuk kuning mengadopsi kisi yang berasal dari struktur NaCl • Pada T di atas 443 K, bentuk merah mengkristal dengan struktur tipe CsCl. • Di bawah tekanan tinggi, TlCl, TlBr dan TlI menjadi karakternya menjadi metalik 13.7 OKSIDA, OKSIDA ASAM, OKSIDA DAN HIDROKSIDA Boron Oksida, Oksida Asam dan Oksidasi • Oksida utama boron, B2O3, diperoleh sebagai padatan vitreus dengan dehidrasi asam borat pada panas atau dalam bentuk kristal dengan dehidrasi terkontrol. • Memiliki 3-dimensi, struktur kovalen yang terdiri dari unit BO3 planar (B-O = 138 pm) yang berbagi atom O, tetapi yang saling dipelintir sehubungan dengan satu sama lain untuk memberikan kisi yang kaku. • Pada Tekanan tinggi dan pada T : 803 K, transisi ke bentuk yang lebih padat terjadi, perubahan kepadatan menjadi 2,56 hingga 3,11 g cm-3. • Polimorf kedua ini mengandung unit BO4 tetrahedral, yang tidak teratur karena tiga atom O dibagi di antara tiga unit BO4, sementara satu atom menghubungkan dua unit BO4. Asam diboronat, B2(OH)4, dapat diperoleh dengan hidrolisis B2Cl4. Seperti asam borat, asam diboronat mengkristal dengan struktur lapisan, setiap lapisan terdiri dari molekul yang terikat hidrogen Aluminium Oksida, Oksida Asam, Oksidasi Dan Hidroksida • Aluminium oksida terjadi dalam dua bentuk utama: α-alumina (korundum) dan ϒ-Al2O3 (alumina teraktivasi) • α-Alumina sangat keras dan relatif tidak reaktif. • Kepadatannya (4,0 g cm-3) melebihi ϒ-Al2O3 (3,5 g cm-3) yang memiliki struktur spinel cacat. • Bentuk-α dibuat dengan mendehidrasi Al(OH)3 atau AlO.(OH) pada 1300 K. • Dehidrasi ϒ-AlO.(OH) di bawah 720K menghasilkan ϒ-Al2O3. • ϒ-Al2O3, Al(OH)3, AlO.(OH) : memiliki sifat katalitik • Salah satu penggunaan Al(OH)3 adalah sebagai mordan, yaitu menyerap pewarna dan digunakan untuk memperbaikinya pada kain. • Sifat amfoter dari ϒ-Al2O3 dan Al(OH)3 diilustrasikan dalam reaksi berikut Nitrides Boron nitrida, BN (titik sublimasi =2603 K), senyawa kimia yang agak lembam yang digunakan sebagai bahan keramik. Nitrida boron dengan kemurnian tinggi dapat dibuat dengan mereaksikan NH3 dengan BF3 atau BCl3. Dari golongan logam 13, hanya Al yang bereaksi langsung dengan N2 (di 1020 K) untuk membentuk nitrida Nitrida boron ternary • tambahan yang relatif baru untuk kimia boron-nitrogen • Nitrida boron ternary yang mengandung ion logam d-blok tidak terwakili dengan baik Spesies molekul yang mengandung B - N atau B - P obligasi Ion air M3+ (M = Al, Ga, In, Tl) bersifat asam Reaksi Redoks dalam air: Borida logam • Borida logam keadaan padat sangat luar biasa • bahan keras, tidak mudah menguap, meleleh tinggi dan inert secara kimia • yang secara industri penting dengan penggunaan sebagai refraktori • bahan dan di kerucut roket dan pisau turbin Thank You
