Terima Kasih Telah Mengunjungi Situs Jaringan kami

Kecenderungan Keadaan Oksidasi Golongan 4

Halaman ini mengupas keadaan oksidasi (bilangan oksidasi) unsur-unsur golongan 4 – karbon (C), silikon (Si), germanium (Ge), timah (Sn), dan timbal (Pb). Ada peningkatan kecenderungan unsur-unsur untuk membentuk senyawa dengan keadaan oksidasi +2, terutama untuk timah dan timbal.

Beberapa contoh kecenderungan keadaan oksidasi

Kecenderungan secara keseluruhan

Keadaan oksidasi yang umum untuk golongan 4 adalah +4, ditemukan pada senyawa CCl4, SiCl4 dan SnO2.
Jika anda bergerak ke bawah dalam satu golongan, ada banyak contoh dengan keadaan oksidasi +2, seperti SnCl2, PbO, dan Pb2+.
Pada timah, keadaan +4 masih lebih stabil dibandingkan +2, tetapi pada timbal, keadaan +2 lebih stabil – dan mendominasi kimia timbal.

Contoh pada kimia karbon

Contoh yang umum untuk keadaan oksidasi +2 pada kimia karbon adalah karbon monoksida, CO. Karbon monoksida merupakan agen pereduksi yang kuat karena mudah teroksidasi menjadi karbon dioksida – dimana keadaan oksidasinya lebih stabil secara termodinamika yaitu +4.
Sebagai contoh, karbon monoksida mereduksi beberapa oksida logam panas menjadi logam – reaksi ini diterapkan, misalnya, pada ekstraksi besi dalam blast furnace.

Contoh pada kimia timah

Jika anda bergerak ke bawah dalam satu golongan sampai pada timah, keadaan oksidasi +2 secara umum meningkat, dan ada yang menarik pada senyawa timah(II) dan timah(IV). Timah(IV) merupakan keadaan oksidasi timah yang lebih stabil.
Itu artinya akan mudah mengubah senyawa timah(II) menjadi senyawa timah(IV). Hal ini ditunjukkan dengan baik pada ion Sn2+ dalam larutan yang merupakan agen pereduksi yang baik.
Sebagai contoh, larutan yang mengandung ion timah(II) (misalnya larutan timah(II) klorida) akan mereduksi larutan iod menjadi ion iodida. Pada proses tersebut, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV).

Ion timah(II) juga mereduksi ion besi(III) menjadi ion besi(II). Sebagai contoh larutan timah(II) klorida akan mereduksi larutan besi(III) klorida menjadi larutan besi(II) klorida. Pada proses ini, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV) yang lebih stabil.

Ion timah(II) juga, tentu saja, mudah dioksidasi oleh agen pengoksidasi yang sangat kuat seperti larutan kalium mangan(VII) (larutan kalium permanganat) dalam kondisi asam. Reaksi ini dapat digunakan dalam titrasi untuk menentukan konsentrasi ion timah(II) dalam suatu larutan.

Dan sebagai contoh terakhir . . .
Dalam kimia organik, timah dan asam klorida pekat digunakan untuk mereduksi nitrobenzena menjadi fenilamin (anilin). Reaksi ini melibatkan timah yang teroksidasi menjadi ion timah(II) dan kemudian menjadi ion timah(IV).

Contoh pada kimia timbal

Pada timbal, kondisinya dibalik. Keadaan oksidasi timbal(II) lebih stabil, dan senyawa timbal(IV) mempunyai kecenderungan yang kuat untuk bereaksi dan menghasilkan senyawa timbal(II).
Timbal(IV) klorida, sebagai contoh, terurai pada temperatur kamar menghasilkan timbal(II) klorida dan gas klor.

. . . dan timbal(IV) oksida terdekomposisi pada pemanasan menghasilkan timbal(II) oksida dan oksigen.

Timbal(IV) oksida juga bereaksi dengan asam klorida pekat, mengoksidasi beberapa ion klorida dari asam menjadi gas klor. Sekali lagi, timbal direduksi dari +4 menjadi +2 yang lebih stabil.

Mencoba menjelaskan kecenderungan keadaan oksidasi

Tidak ada yang mengejutkan tentang keadaan oksidasi yang normal pada golongan 4 yaitu +4.
Semua unsur pada golongan 4 memiliki struktur elektron terluar ns2npx1npy1, dimana n bervariasi dari 2 (untuk karbon) sampai 6 (untuk timbal). Pada keadaan oksidasi +4 semua elektron terluar terlibat secara langsung dalam ikatan.
Pada bagian bawah golongan, ada kecenderungan peningkatan untuk tidak menggunakan pasangan s2 dalam pembentukan ikatan. Ini sering disebut dengan efek pasangan inert – dan hal ini dominan pada kimia timbal.
Tidak ada penjelasan apapun dari penamaan "efek pasangan inert" Anda perlu mengetahui dua penjelasan yang berbeda tergantung pada apa yang anda bicarakan, pembentukan ikatan ionik atau ikatan kovalen.

Efek pasangan inert pada pembentukan ikatan ionik

Jika unsur golongan 4 membentuk ion 2+, maka unsur tersebut akan kehilangan elektron pada orbital p, menyisakan pasangan s2 yang tidak terpakai. Misalnya, untuk membentuk ion timbal(II), timbal akan kehilangan dua elektron 6p, elektron 6s tidak mengalami perubahan – sebagai "pasangan inert".
Secara normal anda akan mengharapkan energi ionisasi turun dari atas ke bawah dalam satu golongan karena elektron lebih jauh dari inti. Hal itu tidak terjadi pada golongan 4.
Tabel pertama menunjukkan energi ionisasi total yang diperlukan untuk membentuk ion 2+ bervariasi dari atas ke bawah dalam satu golongan. Nilainya dinyatakan dalam kJ mol-1.
Perhatikanlah, antara timah dan timbal terdapat sedikit peningkatan.
Ini artinya sedikit lebih sulit untuk menghilangkan elektron p pada timbal daripada pada timah.
Jika anda melihat pola lepasnya 4 elektron, perbedaan antara timah dan timbal lebih menarik. Peningkatan energi ionisasi yang relatif besar antara timah dan timbal disebabkan karena pasangan 6s2 pada timbal secara signifikan lebih sulit untuk dihilangkan daripada pasangan 5s2 pada timah.
Sekali lagi, nilainya dalam kJ mol-1, dan dua tabel tersebut mempunyai skala yang hampir sama.
Hal tersebut dapat dijelaskan dengan teori relativitas. Pada unsur yang lebih berat seperti timbal, ada kecenderungan untuk menarik elektron lebih dekat ke inti daripada yang diperkirakan, dikenal sebagai kontraksi relativistik elektron. Karena elektron lebih dekat dengan inti, maka lebih sulit untuk dilepaskan. Pada unsur yang lebih berat pengaruh ini lebih besar.
Pengaruh ini lebih besar pada elektron s daripada elektron p.
Pada contoh timbal, adanya kontraksi relativistik menyebabkan elektron 6s lebih sulit dilepaskan secara energetika dari yang anda perkirakan. Energi yang dilepaskan ketika ion terbentuk (seperti entalpi kisi atau entalpi hidrasi) tidak cukup untuk mengimbangi tambahan energi akibat adanya kontraksi relativistik. Artinya secara energetika tidak disukai bagi timbal untuk membentuk ion 4+.
Efek pasangan inert pada pembentukan ikatan kovalen
Anda perlu memikirkan mengapa karbon secara normal membentuk empat ikatan kovalen bukan dua.
Dengan menggunakan notasi elektron dalam kotak, struktur elektron terluar karbon terlihat seperti ini:
Pada gambar hanya ada dua elektron tak berpasangan. Sebelum membentuk ikatan, secara normal karbon akan mendorong satu elektron dari orbital s untuk mengisi orbital p yang kosong.
Akhirnya terdapat 4 elektron tak berpasangan yang (setelah hidridisasi) dapat membentuk 4 ikatan kovalen.
Hal itu bermanfaat untuk menyediakan energi untuk mendorong elektron orbital s, karenanya karbon dapat membentuk ikatan kovalen dua kali lebih banyak. Masing-masing ikatan kovalen yang terbentuk melepaskan energi yang cukup untuk keperluan promosi.
Satu penjelasan yang mungkin, mengapa timbal tidak melakukan hal yang sama adalah karena terjadi penurunan energi ikatan dari atas ke bawah dalam satu golongan. Energi ikatan cenderung turun dengan makin besarnya ukuran atom dan makin jauhnya jarak pasangan ikatan dengan dua inti serta lebih terlindungi dari inti.
Sebagai contoh, energi yang dilepaskan ketika dua ikatan tambahan Pb-X (dengan X adalah H atau Cl atau apapun) terbentuk tidak mampu mengimbangi besarnya energi tambahan yang diperlukan untuk mendorong elektron 6s ke orbital 6p yang kosong.
Hal ini akan lebih sulit, tentu saja, jika beda energi antara orbital 6s dan 6p bertambah dengan adanya kontraksi relativistik dari orbital 6s.

Jasa dan Layanan Parungkuda Management

  • 50 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 100 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 150 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 200 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 250 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 300 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 350 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 400 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 450 Iklan Baris Indonesia Submission
  • 500 Iklan Baris Indonesia Submission
  • Pulsa Elektrik PPOB
  •