PENDAHULUAN
Golongan IVA pada
tabel sistem periodik disebut pula golongan karbon karena unsur pertama dan
umum ditemukan diantara unsur-unsur Golongan IVA adalah karbon. Salah satu
unsur yang termasuk dalam Golongan IVA pada SPU adalah Pb. Unsur inilah yang
akan dikupas dan diuraikan dalam makalah ini.
Unsur Pb mempunyai
keistimewaan dibandingkan dengan unsur-unsur lain pada golongan IVA ini. Timbal
atau Timah Hitam (Pb) adalah unsur yang bersifat logam, hal ini merupakan
anomali karena unsur-unsur diatasnya (Gol IVA) yakni karbon dan silikon
bersifat non-logam.
Logam Pb ini memiliki
manfaat yang sangat besar bagi kesejahteraan hidup manusia apabila dikelola
secara bijaksana, namun jika tidak, akan mendatangkan kerugian yang tidak
sedikit bagi kesehatan dan kesejahteraan manusia.
PEMBAHASAN
- Pengenalan Logam Pb
Logam timbal telah
dipergunakan oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu (sekitar 6400 SM) hal
ini disebabkan logam timbal terdapat diberbagai belahan bumi, selain itu timbal
mudah di ekstraksi dan mudah dikelola. Unsur ini telah
lama diketahui dan disebutkan di kitab Exodus. Para
alkemi mempercayai bahwa timbal merupakan unsur tertua dan diasosiasikan dengan
planet Saturnus. Timbal alami, walau ada jarang ditemukan di bumi.
Timah
dalam bahasa Inggris disebut sebagai “Lead” dengan simbol kimia “Pb”. Simbol
ini berasal dari nama latin timbal yaitu “Plumbum” yang artinya logam lunak.
Timbal memiliki warna putih kebiruan yang terlihat ketika logam Pb dipotong
akan tetapi warna ini akan segera berubah menjadi putih kotor atau abu-abu
gelap ketika logam Pb yang baru dipotong tersebut terekspos oleh udara.
Timbal
memiliki empat isotop yang stabil yaitu 204Pb, 206Pb, 207Pb,
dan 208Pb. Standar massa
atom Pb rata-rata adalah 207,2. Sekitar 38 isotop Pb telah ditemukan termasuk
isotop sintesis yang bersifat tidak stabil. Isotop timbal dengan waktu paruh
yang terpanjang dimiliki oleh 205Pb yang waktu paruhnya adalah 15,3
juta tahun dan 202Pb yang memiliki waktu paruh 53.000 tahun.
Timbal memiliki nomor atom 82 dan nomor massa 207,2. Dengan nomor atom 82 maka timbal
memiliki konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
dengan jumlah elektron tiap selnya adalah 2, 8, 18, 32, 18, 4. Timbal berada
pada golongan IVA (14) bersama dengan C, Si, Ge, dan Sn, periode 6 dan berada
pada blok s. Gambar susunan kulit pada timbal adalah:
B.
Sifat-Sifat Logam Timbal
(Pb)
Timbal
atau Timah Hitam (Pb) adalah unsur yang bersifat logam, hal ini merupakan
anomali karena unsur-unsur diatasnya (Gol IV) yakni Karbon dan Silikon bersifat
non-logam. Di alam, timbal ditemukan dalam mineral Galena (PbS), Anglesit (PbSO4 )
dan Kerusit (PbCO3,), juga dalam keadaan bebas. Memiliki sifat khusus
seperti dibawah ini, yakni:
1. Berwarna putih kebiru-biruan
dan mengkilap.
2. Lunak sehingga sangat mudah
ditempa.
3. Tahan asam, karat dan bereaksi
dengan basa kuat.
4. Daya hantar listrik kurang
baik. (Konduktor yang buruk)
5. Massa atom relative 207,2
6. Memiliki Valensi 2 dan 4.
7. Tahan Radiasi
Selain sifat khusus di atas, timbal
memiliki sifat kimia dan fisika seperti berikut:
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
·
Elektronegativitas : 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
·
Timbal larut dalam beberapa asam
·
Bereaksi secara cepat dengan halogen
·
Bereaksi lambat dengan alkali dingin tetapi bereaksi cepat dengan alkali
panas menghasilkan plumbit.
Timbal sering kali memiliki sifat tampak
seperti gas mulia yaitu tidak reaktif, ditunjukkan
oleh harga potensial standarnya sebesar – 0,13 V. kereaktifan yang rendah ini
dikaitkan dengan overvoltage yang tinggi terhadap hidrogen, dan juga dalam
beberapa hal tidak terlarutkan oleh H2SO4 pekat dan HCl
pekat.
Sifat Timbal yang lain
Berbagai
macam timbal oksida mudah direduksi menjadi logamnya. Hal ini bisa dilakukan
dengan menggunakan reduktor glukosa, atau mencampur antara PbO dengan PbS
kemudian dipanaskan.
2PbO
+ PbS à 3
Pb + SO2
Bila
dipanaskan dengan nitrat dari logam alkali maka logam timbal akan membentuk PbO
yang umumnya disebut sebagai litharge. PbO adalah contoh dari timbal dengan
biloks 2. PbO larut dalam asam nitrat dan asam asetat. PbO juga larut dalam
larutan basa membentuk garam plumbit.
PbO2 adalah contoh dari
timbal dengan biloks 4 dan merupakan agen pengoksidasi yang kuat. Karena PbO
larut dalam asam dan basa maka PbO bersifat amfoter. Senyawa timbal dengan dua
macam biloks juga ada yaitu Pb3O4 yang dikenal dengan
nama minium.
C.
Sumber
Timbal tidak ditemukan bebas dialam
akan tetapi biasanya ditemukan sebagai biji mineral bersama dengan logam lain
misalnya seng, perak, dan tembaga. Sumber mineral timbal yang utama adalah “Galena (PbS)” yang
mengandung 86,6% Pb dengan proses pemanggangan, “Cerussite (PbCO3)”,
dan “Anglesite” (PbSO4). Kandungan timbal dikerak bumi adalah 14
ppm, sedangkan 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, kadmium, 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 penampakan dari transparan hingga translusen.
Mineral ini bersifat 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 graviti 6,3 dengan kandungan
timbal sekitar 73%.
D.
Persenyawaan
Persenyawaan timbal yang umum adalah Tetra Etil Lead (TEL), PbO2, Timbal(II)
Klorida (PbCl2), Timbal tetroksida (Pb3O4),
dan Timbal(II) Nitrat.
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 timbal yang sangat penting disebabkan dari
senyawa ini dapat dibuat berbagai macam senyawa timbale. Banyak digunakan
sebagai bahan untuk mensintesis timbal 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
PbO2
Nama
kimianya adalah Plumbi oksida atau Timbal(IV) oksida merupakan oksida timbal
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 ditemukan dalam larutan. Penggunaan PbO2 yang utama
adalah sebagai katoda dalam accu.
Timbal tetroksida (Pb3O4)
Dikenal
dengan nama timbal tetroksida, minium, atau triplumbi tetroksida. Berupa zat
padat berwarna merah atau jingga. 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 timbal, dan cat
anti korosi. Senyawa timbal ini tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam
HCl, asam asetat glacial, dan campuran antara asam nitrat dan hidrogen
peroksida. Pb3O4 dibuat dari proses kalsinasi dari PbO2 dengan
kehadiran oksigen pada suhu 450-4800C.
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 NO3 (aq)
à 3 Pb2+ (aq)
+ 2 NO (g) + 4 H2O (l)
PbO (s) + 2 H+ (aq) à 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) à PbI2 (s) + 2 KNO3 (s)
E.
Cara Memproduksi Timbal
Pada umumnya biji timbal mengandung
10% Pb dan biji yang memiliki kandungan timbal minimum 3% bisa dipakai sebagai
bahan baku
untuk memproduksi timbal. Biji timbal 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 sulfida dalam biji timbal
dihilangkan dengan cara memanggang biji timbal sehingga akan terbentuk timbal
oksida (hasil utama) dan campuran antara sulfat dan silikat timbal dan
logam-logam lain yang ada dalam biji timbal. 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 timbal oksida akan direduksi menjadi logam timbal.
Hasil timbal 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 ditreatment 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 perak 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 timbal.
Logam timbal yang sangat murni diperoleh dengan cara elektrolisis meggunakan
elektrolit silica flourida.
F.
Kegunaan dan Kerugian
Timbal memiliki manfaat yang sangat
besar bagi kesejahteraan hidup manusia apabila dikelola secara bijaksana,
adapun berbagai kegunaan dari timbal antara lain:
- 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
timbal 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
timbal 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 timbal banyak seperti Timbal telurida, timbale selenida, dan
timbale antimonida dipakai dalam peralatan sel surya dan dipakai dalam
peralatan detektor inframerah.
·
Timbal
biasanya dipakai untuk menyeimbangkan roda mobil tapi sekarang dilarang karena
pertimbangan lingkungan.
·
Digunakan
sebagai aditif bahan bakar (TEL), berfungsi untuk mengurangi knock pada mesin.
Mengenai
kegunaan point terakhir, bensin yang mengandung TEL (Tetra Ethyl Lead) di
Indonesia dikenal sebagai bensin premium dengan angka oktan bernilai lebih dari
80, sedangkan yang bernlai oktan 98 lebih dikenal sebagai bensin super. Semakin
tinggi angka oktan berarti mutu suatu bensin menjadi semakin baik dan
efisiensinya semakin tinggi (Jarak yang ditempuh persatuan volume semakin jauh)
serta bagus untuk mesin.
Namun
ternyata bensin Bertimbal atau yang mengandung TEL menyebabkan ancaman bagi
umat manusia. Menurut sebuah penelitian, kadar timbal (Pb) di udara dibeberapa kota besar Indonesia
telah melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh Organisasi Kesehatan Dunia
(WHO), yaitu sebesar 10 mikrogram per desiliter udara. Diam-diam menghanyutkan,
itulah peribahasa yang cocok untuk timbal. Logam timbal adalah silent epidemic
yang dampaknya baru diketahui 5-15 tahun kedepan.
Lebih
jauh lagi tentang bahaya timbal, ternyata timbal menyebabkan kerugian lainnya
yakni:
1. Dapat memicu turunnya
IQ seseorang.
2. Perilaku anti sosial
3. Beringas
4. Kesulitan dalam
bernalar
5. Anemia
6. Gangguan fungsi
reproduksi
7. Memicu cacat pada
janin.
8. Sistem pencernaan, di mana Pb dapat menyebabkan kolik dan konstipasi
9. Bersifat karsinogenik
dalam dosis tinggi
Dari data tersebut, tidaklah mengherankan apabila
orang kota
memiliki sifat egois. Tidak seperti di pedesaan yang udaranya masih segar,
sehingga sifat sosialnya tinggi. Menurut data terpercaya, setiap kenaikan kadar
timbal 10 mikrogram per desiliter dalam darah, dapat memicu penurunan IQ
sebesar 2,5 Point.
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, 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, pernafasan, 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.
Pencemaran timbal tidak hanya melalui udara, namun
juga melalui air. Apabila melalui air dapat berupa buangan limbah pabrik yang
tidak dikelola secara bijaksana, yang dapat menyebabkan keracunan Timbal.
Adapun keracunan yang demikian dampaknya dapat dikurangi dengan pemberian
[Ca(EDTA)]2- yang dapat mengasingkan ion logam Pb2+.
Upaya Meminimalisir
Dampak Endemik Timbal
·
Bagi
sekolah hendaknya menerapkan peraturan 3 km, yakni peraturan yang mewajibkan
bagi para siswa yang rumahnya berjarak kurang dari 3 km untuk menaiki sepeda.
Selain untuk menghemat penggunaan bahan bakar, menaiki sepeda dapat menjadi
olahraga bagi para siswa. Siswa juga diajari untuk peduli pada lingkungan.
·
Menemukan
bahan bakar alternatif.
·
Berolahraga
secara rutin. Berolahraga dapat meningkatkan metabolism tubuh, yang berarti
dapat membongkar senyawa-senyawa yang berbahaya. Apabila seseorang jarang
berolahraga, maka logam timbal dapat mudah menumpuk pada tubuh seseorang.
·
Pengelolaan
secara bijaksana bagi setiap pabrik yang menggunakan Logam Timbal, sebuah
industri tidak hanya mengeruk keuntungan sebesar-besarnya tetapi juga harus
memperhatikan alam sekitar pabrik.
KESIMPULAN
- Timbal (Pb) adalah unsur yang bersifat logam.
- Timbal tidak ditemukan bebas dialam akan tetapi biasanya ditemukan sebagai biji mineral bersama dengan logam lain.
- Sumber mineral timbal yang utama adalah “Galena (PbS)”, “Cerussite (PbCO3)”, dan “Anglesite (PbSO4).”
- Persenyawaan timbal yang umum adalah Tetra Etil Lead (TEL), PbO2, Timbal(II) Klorida (PbCl2), Timbal tetroksida (Pb3O4), dan Timbal(II) Nitrat.