Kamis, 22 Maret 2012

Timbal (Pb)

Timbal adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pb dan nomor atom 82.

Lambangnya diambil dari bahasa Latin Plumbum. Timbal (Pb) adalah logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi. Keberadaan timbal bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia, yang mana jumlahnya 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami yang terdapat pada kerak bumi. Pb terkonsentrasi dalam deposit bijih logam. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri modern sebagai bahan pembuatan pipa air yang tahan korosi, bahan pembuat cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin tetraetil.

Timbal (Pb) adalah logam yang mendapat perhatian khusus karena sifatnya yang toksik (beracun) terhadap manusia. Timbal (Pb) dapat masuk ke dalam tubuh melalui konsumsi makanan, minuman, udara, air, serta debu yang tercemar Pb.

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

Timbal tidak ditemukan bebas dialam akan tetapi biasanya ditemukan sebagai biji mineral bersama dengan logam lain misalnya seng, perak, dan tembaga. Sumber mineral timbale yang utama adalah “Galena (PbS)” yang mengandung 86,6% Pb, “Cerussite (PbCO3)”, dan “Anglesite (PbSO4). Kandungan timbale dikerak bumi adalah 14 ppm, sedanngkan dilautan adalah:

  • Permukaan samudra atlantik : 0,00003 ppm
  • Bagian dalam samudra atlantik : 0,000004 ppm
  • Permukaan Samudra pasifik : 0,00001 ppm
  • Bagian dalam samudra pasifik : 0,000001 ppm

Galena

Galena adalah mieral timbal yang amat penting dan paling banyak tersebar di penjuru belahan bumi dan umumnya berasosiasi dengan mineral lain seperti sphalerite, calcite, dan flourite. Deposit galena biasanya mengandung sejumlah tertentu perak dan juga terdapat seng, cadmium, antimoni,arsen, dan bismuth, sehingga umumnya produksi timbal dari galena menghasilkan juga logam-logam tersebut.

Warna galena adalah abu-abu mengkilap dan formulanya adalah PbS. Struktur kristalnya kubik dan oktahedral dan spesifik graviti 7,2 – 7,6.

Cerrusite
Cerrusite merupakan salah satu mineral timbal yang mengandung timbal karbonat dan menjadi sumber timbal yang utama setelah galena. Mineral ini juga terdapat dalam bentuk granular yang padat atau benbentuk fibrous. Warnanya umumnya tidak berwarna, hingga putih, abu-abu, biru, atau hijau dengan penampakkan darai transparan hingga translusen. Mineral ini bersifat getas tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam asam encer seperti asam nitrat. Dan spesifik gravitinya 6,53-6,57.

Anglesite
Anglesite merupakan mineral timbal yang mengandung timbal sulfat PbSO4. Mineral ini terjadi sebagai hasil oksidasi mineral gelena akibat pengaruh cuaca. Warna mineral ini dari putih, abu-abu, hingga kuning, jika tidak murni maka warnanya abu-abu gelap. Mineral ini memiliki spesifik grafiti 6,3 dengan kandungan timbal sekitar 73%.

Cara Memproduksi Timbal

Pada umumnya biji timbale mengandung 10% Pb dan biji yang memiliki kandungan timbale minimum 3% bisa dipakai sebagai bahan baku untuk memproduksi timbale. Biji timbale pertama kali dihancurkan dan kemudian dipekatkan hingga konsentrasinya mencapai 70% dengan menggunakan proses “froth flotation” yaitu proses pemisahan dalam industri untuk memisahkan material yang bersifat hidrofobik dengan hidrofilik.

Kandungan sulfide dalam biji timbale dihilangkan dengan cara memanggang biji timbale sehingga akan terbentuk timbale oksida (hasil utama) dan campuran antara sulfat dan silikat timbal dan logam-logam lain yang ada dalam biji timbale. Pemanggangan ini dilakukan dengan menggunakan aliran udara panas. Reaksi yang terjadi adalah:

MSn + 1.5nO2 ? MOn + nSO2.

Timbal oksida yang terbentuk direduksi dengan menggunakan alat yang dinamakan “blast furnace” dimana pada proses ini hampir semua timbale oksida akan direduksi menjadi logam timbale. Hasil timbale dari proses ini belum murni dan masih mengandung kontaminan seperti Zn, Cd, Ag, Cu, dan Bi. Timbal oksida yang tidak murni ini kemudian dicairkan dalam “furnace reverberatory” dan di treatment menggunakan udara, uap, dan belerang dimana kontaminan akan teroksidasi kecuali perak, emas, dan bismuth. Kontaminan ini akan terapung pada bagian atas sehingga dapat dipisahkan. Logam silver dan emas dipisahkan dengan menggunakan proses Parkes, dan bismuthnya dihilangkan dengan menggunakan logam kalsium dan magnesium. Hasil logam yang dihasilkan dari keseluruhan proses ini adalah logam timbale. Logam timbale yang sangat murni diperoleh dengan cara elektrolisis meggunakan elektrolit silica flourida.

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.

Sifat Fisika

  • Fasa pada suhu kamar : padatan
  • Densitas : 11,34 g/cm3
  • Titik leleh : 327,5 0C
  • Titik didih : 17490C
  • Panas Fusi : 4,77 kJ/mol
  • Panas Penguapan : 179,5 kJ/mol
  • Kalor jenis : 26,650 J/molK

Sifat Kimia

  • Bilangan oksidasi : 4,2,-4
  • Elektronegatifitas : 2,33 (skala pauli)
  • Energi ionisasi 1 : 715,6 kJ/mol
  • Energi ionisasi 2 : 1450,5 kJ/mol
  • Energi ionisasi 3 : 3081,5 kJ/mol
  • Jari-jari atom : 175 pm
  • Radius ikatan kovalen : 146 pm
  • Jari-jari Van Der Waals : 202 pm
  • Struktur Krista l : kubik berpusat muka
  • Sifat kemagnetan : diamagnetik
  • Resistifitas termal : 208 nohm.m
  • Konduktifitas termal : 35,3 W/mK

Sifat Timbal yag lain

Berbagai macam timbale oksida mudah direduksi menjadi logamnya. Hal ini bisa dilakukan dengan menggunakan reduktor glukosa, atau mencampur antara PbO dengan PbS kemudian dipanaskan.

PbO + PbS 3 Pb + SO2

Logam Pb tahan terhadap korosi, jika kontak dengan udara maka akan segera terbentuk lapisan oksida yang akan melindungi logam Pb dari proses oksidasi lebih lanjut.

Logam Pb tidak larut dalam asam sulfat maupun asam klorida, melainkan larut dalam asam nitrat dengan membentuk gas NO dan timbale nitrat yang larut.

3Pb + 8H+ + 8 NO3- 2 Pb2+ + 6 NO3- + 2NO + 4HO

Bila dipanaskan dengan nitrat dari logam alkali maka logam timbale akan membentuk PbO yang umumnya disebut sebagai litharge. PbO adalah representasi dari timbale dengan biloks 2 PbO larut dalam asam nitrat dan asam asetat. PbO juga larut dalam larutan basa membentuk garam

plumbit.

PbO + 2OH- + H2O Pb(OH)24-

Klorinasi terhadap larutan diatas menghasilkan timbale dengan biloks 4.

Pb(OH)24- + Cl2 Pbo2 + 2Cl- + 2H2O

PbO2 adalah representasi dari timbale dengan biloks 4 dan merupakan agen pengoksidasi yang kuat. Karena PbO larut dalam asam dan basa maka PbO bersifat amfoter. Senyawa timbale dengan dua macam biloks juga ada yaitu Pb3O4 yang dikenal dengan nama minium.

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.

Toksisitas

Keracunan akibat kontaminasi Pb bisa menimbulkan berbagai macam hal diantaranya:

  1. Menghambat aktivitas enzim yang terlibat dalam pembentukan hemoglobin (Hb)
  2. Meningkatnya kadar asam δ-aminolevulinat dehidratase (ALAD) dan kadar protoporphin dalam sel darah merah
  3. Memperpendek umur sel darah merah
  4. Menurunkan jumlah sel darah merah dan retikulosit, serta meningkatkan kandungan logam Fe dalam plasma darah.

Timbal bersifat kumulatif. Dengan waktu paruh timbal dalam sel darah merah adalah 35 hari, dalam jaringan ginjal dan hati selama 40 hari, sedangkan dalam tulang selama 30 hari.

Mekanisme toksisitas Pb berdasarkan organ yang dipengaruhinya adalah:

  • 1. Sistem haemopoietik; dimana Pb menghambat sistem pembentukan hemoglobin (Hb) sehingga menyebabkan anemia.
  • 2. Sistem saraf; di mana Pb dapat menyebabkan kerusakan otak dengan gejala epilepsi, halusinasi, kerusakan otak besar, dan delirium.
  • 3. Sistem urinaria; dimana Pb bisa menyebabkan lesi tubulus proksimalis, lengkung henle, serta menyebabkan aminosiduria.
  • 4. Sistem pencernaan; di mana Pb dapat menyebabkan kolik dan konstipasi.
  • 5. Sistem kardiovaskular; di mana Pb dapat menyebabkan peningkatan permeabilitas pembuluh darah.
  • 6. Sistem reproduksi; di mana Pb dapat menyebabkan keguguran, tidak berkembangnya sel otak embrio, kematian janin waktu lahir, serta hipospermia dan teratospermia pada pria.
  • 7. Sistem endokrin; di mana Pb dapat menyebabkan gangguan fungsi tiroid dan fungsi adrenal
  • 8. Bersifat karsinogenik dalam dosis tinggi.


Paparan Pb dosis tinggi mengakibatkan kadar Pb darah mencapai 80 µg/dL pada orang dewasa dan 70 µg/dL pada anak-anak sehingga terjadi ensefalopati, kerusakan arteriol dan kapiler , edeme otak, meningkatkanya tekanan zalir serebrospinal, degenerasi neuron, serta perkembangbiakan sel glia yang disertai dengan munculnya ataksia, koma, kejang-kejang, dan hiperaktivitas.

Kandungan Pb dalam darah berkorelasi dengan tingkat kecerdasan manusia. Semakin tinggi kadar Pb dalam darah, semakin rendah poin IQ. Apabila dalam darah ditemukan kadar Pb sebanyak tiga kali batas normal (intake normal sekitar 0,3 mg/hari), maka akan terjadi penurunan kecerdasan intelektual.

Intoksikasi Pb bisa terjadi melalui jalur oral, lewat makanan, minuman, pernapasan, kontak lewat kulit, kontak lewat mata, serta lewat parenteral. Logam Pb tidak dibutuhkan oleh tubuh manusia sehingga bila makanan atau minuman tercemar Pb dikonsumsi, maka tubuh akan mengeluarkannya. Sebagian kecil Pb diekskresikan melalui urin atau feses karena sebagian terikat oleh protein dan sebagian lainnya lagi terakumulasi dalam ginjal, hati, kuku, jaringan lemak, dan rambut.

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

Manfaat Timbal

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.

  • Timbal digunakan dalam accu dimana accu ini banyak dipakai dalam bidang automotif.
  • Timbal dipakai sebagai agen pewarna dalam bidang pembuatan keramik terutama untuk warna kuning dan merah.
  • Timbal dipakai dalam industri plastic PVC untuk menutup kawat listrik.
  • Timbal dipakai sebagai proyektil untuk alat tembak dan dipakai pada peralatan pancing untuk pemberat disebakan timbale memiliki densitas yang tinggi, harganya murah dan mudah untuk digunakan.
  • Lembaran timbale dipakai sebagai bahan pelapis dinding dalam studio musik
  • Timbal dipakai untuk pelindung alat-alat kedokteran, laboratorium yang menggunakan radiasi misalnya sinar X.
  • Timbal cair dipergunakan sebagai agen pendingin dalam peralatan reactor yang menggunakan timbale sebagai pendingan.
  • Kaca timbale mengandung 12-28% Pb dimana dengan adanya Pb ini akan mengubah karakteristik optis dari kaca dan mereduksi transmisi radiasi.
  • Timbal banyak dipakai untuk elektroda pada peralatan elektrolisis.
  • Timbal digunakan untuk solder untuk industri elektronik.
  • Timbal dipakai dalam berbagai kabel listrik bertegangan tinggi untuk mencegah difusi air dalam kabel.
  • Timbal ditambahkan dalam peralatan yang terbuat dari kuningan agar tidak licin dan biasanya digunakan dalam peralatan permesinan.
  • Timbal dipakai dalam raket untuk memperberat massa raket.
  • Timbal karena sifatnya tahan korosi maka dipakai dalam bidang kontruksi.
  • Dalam bentuk senyawaan maka tetra-etil-lead dipakai sebagai anti-knock pada bahan bakar.
  • Semikonduktor berbahan dasar timbale banyak seperti Timbal telurida, timbale selenida, dan timbale antimonida dipakai dalam peralatan sel surya dan dipakai dalam peralatan detector inframerah.
  • Timbal biasanya dipakai untuk menyeimbangkan roda mobil tapi sekarang dilarang karena pertimbangan lingkungan.

Senyawaan Timbal

Senyawaan timbale yang umum adalah PbN6 timbal azida, timbale bromat Pb(BrO3)2.2H2O, timbale klorida PbCl2, timbale(II)oksida PbO, Pb(NO3)2, Pb3O4, Pb(C2H5)4, dan Pb(CH3)4

Tetra Etil Lead (TEL)

Tetra etil lead disingkat sebagai TEL adalah senyawa organometalik yang memiliki rumus Pb(Ch3CH2). Senyawa ini disintesis dengan mereaksikan antara alloy NaPb dengan etl klorida dengan reaksi sebagai berikut:

4 NaPb + 4 CH3CH2Cl ? (CH3CH2)4Pb + 4 NaCl + 3 Pb

TEL yang dihasilkan berupa cairan kental tidak berwarna, tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam benzena, petroleum eter, toluena, dan gasoline. TEL dipakai sebagai zat “antiknocking” pada bahan bakar. TEL jika terbakar tidak hanya menghasilkan CO2 akan tetapi juga Pb.

(CH3CH2)4Pb + 13 O2 ? 8 CO2 + 10 H2O + Pb

Pb akan terakumulasi dalam mesin sehingga dapat merusak mesin. Oleh sebab itu ditambahkan 1,2-dibromoetana dan 1,2-dikloroetana bersamaan dengan TEL sehingga akan dapat dihasilkan PbBr2 dan PbCl2 yang dapat dibuang dari mesin. Karena efek racun terhadap manusia maka TEL sekarang tidak boleh dipergunakan.

Timbal(II) Klorida PbCl2

PbCl2 merupakan salah satu reagen berbasis timbale yang sangat penting disebabkan dari senyawa ini dapat dibuat berbagai macam senyawa timbale. Banyak digunakan sebagai bahan untuk mensintesis timbale titanat dan barium-timbaltitanat, untuk produksi kaca yang menstransimisikan inframerah, dipakai untuk memproduksi kaca ornament, untuk bahan cat dan sebagainya. PbCl2 dibuat dari beberapa metode yaitu dengan proses pengendapan senyawa Pb2+ dengan garam klorida, atau dengan mereaksikan PbO2 dengan HCl.

PbO2(s) + 4 HCl ? PbCl2(s) + Cl2 + 2 H2O

Atau dibuat dari logam Pb yang direaksikan dengan gas Cl2

Pb + Cl2 ? PbCl2

Timbal membentuk berbagai macam kompleks dengan klorida. PbCl2 jika dilarutkan dalam HCl berlebih akan membentuk kompleks PbCl42-. PbCl2 larut juga dalam air panas.

Pb2+ + Cl- -> PbCl+

PbCl+ + Cl- -> PbCl2

PbCl2 + Cl- -> PbCl3-

PbCl3- + Cl- -> PbCl42-

PbO2

Nama kimianya adalah Plumbi oksida atau Timbal(IV) oksida merupakan oksida timbale dengan biloks 4. PbO2 ada dialam sebagai mineral plattnerite. PbO2 bersifat amfoter dimana dapat larut dalam asam maupun basa. Jika dilarutkan dalam basa kuat akan terbentuk ion plumbat dengan rumus Pb(OH)62-. Dalam kondisi asam maka biasanya tereduksi menjadi ion Pb2+. Ion Pb4+ tidak pernah diketemukan dalam larutan. Penggunaan PbO2 yang utama adalah sebagai katoda dalam accu.

Pb3O4

Dikenal dengan nama timbale tetroksida, minium, atau triplumbi tetroksida. Berupa zat padat berwarna merah atau oranye. Rumus umumnya adalah Pb3O4 atau 2PbO.PbO2. Memiliki titik leleh 500oC dimana pada suhu ini Pb3O4 terdekomposisi menjadi PbO dan oksigen. Pb3O4 ini banyak dipergunakan oleh industri penghasil baterai, kaca timbale, dan cat anti korosi. Senyawa timbale ini tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam HCl, asam asetat glacial, dan campuran antara asam nitrat dan hydrogen peroksida. Pb3O4 dibuat dari proses kalsinasi dari PbO2 dengan kehadiran oksigen pada suhu 450-4800C.

6 PbO + O2 -> 2 Pb3O4

Atau dengan proses pemanasan timbale karbonat dengan kehadiran udara.

6 PbCO3 + O2 -> 2 Pb3O4 + 6 CO2

Atau dengan menggunakan reaksi:

3 Pb2CO3(OH)2 + O2 -> 2 Pb3O4 + 3 CO2 + 3 H2O

Dalam bentuk larutan maka Pb3O4 dapat dibuat dengan menggunakan larutan kalium plumbat dan timbale asetat :

K2PbO3 + 2 Pb(CH3COO)2 + H2O -> 2 Pb3O4 + 3 CO2 + 3 H2O

Setelah disaring maka akan dihasilkan padatan warna kuning timbale tetroksida monohidrat, Pb3O4.H2O dengan pemanasan maka akan dihasilkan bentuk anhidratnya.

Timbal(II) Nitrat

Memiliki rumus kimia Pb(NO3)2. Timbal(II) nitrat umumnya merupakan kristal yang tidak berwarna atau berbentuk bubuk putih, dibandingkan dengan garam timbal yang lain maka gram timbal ini sangat mudah larut dalam air. Timbal(II) nitrat sangat bersifat racun terhadap manusia dan merupakan oksidator.

Cara membuat timbal nitrat adalah dengan melarutkan logam Pb pada larutan asam nitrat atau dengan melarutkan PbO dalam asam nitrat.

3 Pb (s) + 8 H+ (aq) + 2 NO?3 (aq) -> 3 Pb2+ (aq) + 2 NO (g) + 4 H2O (l)

PbO (s) + 2 H+ (aq) -> Pb2+ (aq) + H2O (l)

Larutan Pb(NO3)2 bereaksi dengan KI mebentuk PbI2 yang berwarna kuning. Intensitas warna kuning ini tergantung dari banyaknya jumlah reaktan yang digunakan.

Pb(NO3)2 (s) + 2 KI (s) ?->PbI2 (s) + 2 KNO3 (s)


thalliumleadbismuth
Sn

Pb

Uuq
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom lead, Pb, 82
Deret kimia logam miskin
Golongan, Periode, Blok 14, 6, p
Penampilan bluish white
Pb,82.jpg
Massa atom 207.2(1) g/mol
Konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 18, 4
Ciri-ciri fisik
Fase padat
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 11.34 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur 10.66 g/cm³
Titik lebur 600.61 K
(327.46 °C, 621.43 °F)
Titik didih 2022 K
(1749 °C, 3180 °F)
Kalor peleburan 4.77 kJ/mol
Kalor penguapan 179.5 kJ/mol
Kapasitas kalor (25 °C) 26.650 J/(mol·K)
Tekanan uap
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada T/K 978 1088 1229 1412 1660 2027
Ciri-ciri atom
Struktur kristal cubic face centered
Bilangan oksidasi 4, 2
(Amphoteric oxide)
Elektronegativitas 2.33 (skala Pauling)
Energi ionisasi
(detail)
ke-1: 715.6 kJ/mol
ke-2: 1450.5 kJ/mol
ke-3: 3081.5 kJ/mol
Jari-jari atom 180 pm
Jari-jari atom (terhitung) 154 pm
Jari-jari kovalen 147 pm
Jari-jari Van der Waals 202 pm
Lain-lain
Sifat magnetik diamagnetic
Resistivitas listrik (20 °C) 208 nΩ·m
Konduktivitas termal (300 K) 35.3 W/(m·K)
Ekspansi termal (25 °C) 28.9 µm/(m·K)
Kecepatan suara
(pada wujud kawat)
(suhu kamar) (annealed)
1190 m/s
Modulus Young 16 GPa
Modulus geser 5.6 GPa
Modulus ruah 46 GPa
Nisbah Poisson 0.44
Skala kekerasan Mohs 1.5
Kekerasan Brinell 38.3 MPa
Nomor CAS 7439-92-1
Isotop
iso NA waktu paruh DM DE (MeV) DP
204Pb 1.4% >1.4×1017 y Alpha 2.186 200Hg
205Pb syn 1.53×107 y Epsilon 0.051 205Tl
206Pb 24.1% Pb stabil dengan 124 neutron
207Pb 22.1% Pb stabil dengan 125 neutron
208Pb 52.4% Pb stabil dengan 126 neutron
210Pb trace 22.3 y Alpha 3.792 206Hg
Beta 0.064 210Bi
Referensi

referensi :

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/timbal/

http://belajarkimia.com/2010/06/timbal-pb/

http://id.wikipedia.org/wiki/Timbal

Tidak ada komentar:

Posting Komentar