Pengenalan
Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai Tin dengan symbol kimia
Sn. Kata “Tin” diambila dari nama Dewa bangsa Etruscan “Tinia”. Nama
latin dari timah adalah “Stannum” dimana kata ini berhubungan dengan
kata “stagnum” yang dalam bahasa inggris bersinonim dengan kata
“dripping” yang artinya menjadi cair / basah, penggunaan kata ini
dihubungkan dengan logam timah yang mudah mencair.
Timah merupakan logam putih keperakan, logam yang mudah ditempa dan
bersifat flesibel, memiliki struktur kristalin, akan tetapi bersifat
mudah patah jika didinginkan. Logam timah memiliki dua bentuk alotrop
yaitu ?-Timah dan ?-Timah. ?-Timah biasa disebut sebagai timah abu-abu
karena warnanya abu-abu, dan memiliki struktur kristal kubik mirip
diamond, silicon, dan germanium. Alotrop ?-Timah ada dibawah suhu 13,20C
dan tidak memiliki sifat logam sama sekali. Diatas suhu ini timah ada
dalam bentuk ?-Timah, timah jenis inilah yang kita lihat sehari-hari.
Timah ini biasa disebut sebagai timah putih disebabkan warnanya putih
mengkilap, dan memiliki struktur kristal tetragonal. Tingkat resistansi
transformasi dari timah putih ke timah hitam dapat ditingkatkan dengan
pencampuran logam lain pada timah seperti seng, bismuth, atau gallium.
Timah adalah unsur dengan jumlah isotop stabil yang terbanyak dimana
jangkauan isotop ini mulai dari 112 hingga 126. Dari isotop-isotop
tersebut yang paling banyak jumlahnya adalah isotop 120Sn dimana komposisinya mencapai 1/3 dari jumlah isotop Sn yang ada, 116Sn, dan 118Sn. Isotop yang paling sedikit jumlahnya adalah 115Sn.
Unsur timah yang memiliki jumlah isotop yang banyak ini sering
dikaitkan dengan nomor atom Sn yaitu 50 yang merupakan “magic number”
dalam pita kestabilan fisika nuklir. Beberapa isotop bersifat radioaktif
dan beberapa yang lain bersifat metastabil (dengan lambang m). Berkut
beberapa isotop Sn dan kelimpahannya di alam.
Seperti yang telah disebutkan diatas bahwa timah memiliki nomor atom
50 dan nomor massa rata-rata adalah 118,71. Dengan nomor atom tersebut
maka timah memiliki konfigurasi electron [Kr] 5s2 4d10 5p2. Dalam sistem
tabel periodic timah berada pada golongan utama IVA (atau golongan 14
untuk sistem periodic modern) dan periode 5 bersama dengan C, Si, Ge,
dan Pb. Timah menunjukkan kesamaan sifat kimia dengan Ge dan Pb seperti
pembentukan keadaan oksidasi +2 dan +4.
Sumber Sn di Bumi
Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi
diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral
cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari
timah SnO2, dengan kandungan timah berkisar 78%. Contoh lain sumber biji
timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite
adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4) merupakan
mineral kompleks antara tembaga-besi-timah-belerang dan cylindrite
(PbSn4FeSb2S14) merupakan mineral kompleks dari
timbale-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya
ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain seperti perak.
Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi
dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75
ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak
ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang
tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat
mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari
berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil.
Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/alluvium atau
istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1 Kg
Cassiterite maka sekitar 7 samapi 8 ton biji timah/alluvial harus
ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah.
Dibumi timah tersebar tidak merata akan tetapi terdapat dalam satu
daerah geografi dimana sumber penting terdapat di Asia tenggara termasuk
china, Myanmar, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Hasil yang tidak
sebegitu banyak diperoleh dari Peru, Afrika Selatan, UK, dan Zimbabwe.
Cassiterite
Cassiterite adalah mineral timah
oksida dengan rumus SnO2. Berbentuk kristal dengan banyak permukaan
mengkilap sehingga tampak seperti batu perhiasan. Kristal tipis
Cassiterite tampak translusen. Cassiterite adalah sumber mineral untuk
menghasilkan logam timah yang utama dan biasanya terdapat dialam di
alluvial atau aluvium.
Stannite
Stannite adalah mineral sulfida dari
tembaga, besi dan timah. Rumus kimianya adalah Cu2FeSnS4 dan merupakan
salah satu mineral yang dipakai untuk memproduksi timah. Stannite
mengandung sekitar 28% timah, 13% besi, 30% tembaga, dan 30% belerang.
Stannite berwarna biru hingga abu-abu.
Cylindrite
Cylindrite merupakan mineral
sulfonat yang mengandung timah, timbal, antimon, dan besi. Rumus mineral
ini adalah Pb2Sn4FeSb2S14. Cylindrite membentuk kristal pinakoidal
triklinik dimana biasanya berbentuk silinder atau tube dimana bentuk
nyatanya adalah gulungan dari lembaran kristal ini. Warna cylindrite
adalah abu-abu metalik dengan spesifik gravity 5,4. Pertama kali
ditemukan di Bolivia pada tahun 1893.
Cara Memproduksi Timah
Berbagai macam metode dipakai untuk membuat timah dari biji timah
tergantung dari jenis biji dan kandungan impuritas dari biji timah.
Bijih timah yang biasa digunakan untuk produksi adalah dengan kandungan
0,8-1% (persen berat) timah atau sedikitnya 0,015% untuk biji timah
berupa bongkahan-bongkahan kecil. Biji timah dihancurkan dan kemudian
dipisahkan dari material-material yang tidak diperlukan, adakalanya biji
yang telah dihancurkan dilewatkan dalam “floating tank” dan titambahkan
zat kimia tertentu sehingga biji timahnya bisa terapung sehingga bisa
dipisahkan dengan mudah.
Biji timah kemudian dikeringkan dan dilewatkan dalam alat pemisah
magnetik sehingga kita dapat memisahkan biji timah dari impuritas yang
berupa logam besi. Biji timah yang keluar dari proses ini memiliki
konsentrasi timah antara 70-77% dan hampir semuanya berupa mineral
Cassiterite.
Cassiterite selanjutnya diletakkan dalam furnace bersama dengan
karbon dalam bentuk coal atau minyak bumi. Adakalanya juga ditambahkan
limestone dan pasir untuk menghilangkan impuritasnya kemudian material
dipanaskan pada suhu 1400 C. Karbon bereaksi dengan CO2 yang ada didalam
furnace membentuk CO, CO ini kemudian bereaksi dengan cassiterite
membentuk timah dan karbondioksida. Logam timah yang dihasilkan
dipisahkan melalui bagian bawah furnace untuk diproses lebih lanjut.
Untuk memperoleh timah dengan kemurnian yang tinggi maka dapat dilakukan
dengan menggunakan proses elektrolisis. Dengan cara ini kemurnian timah
yang diperoleh bisa mencapai 99,8%.
Sifat Timah
Sifat Fisika
- Fasa : padatan
- Densitas : 7,365 g/cm3 (Sn putih) 5,769 g/cm3 (Sn abu-abu)
- Titik didih : 231,93 C
- Titik didih : 2602 C
- Panas fusi : 7,03 kJ/mol
- Kalor jenis : 27,112 J/molK
- Bilangan oksidasi : 4,2, -4
- Nomor atom : 50
- Nomor massa : 118,71
- Elektronegatifitas : 1,96 (skala pauli)
- Energi ionisasi 1 : 708,6 kJ/mol
- Energi ionisasi 2 : 1411,8 kJ/mol
- Energi ionisasi 3 : 2943,0 kJ/mol
- Jari-jari atom : 140 pm
- Jari-jari ikatan kovalen: 139 pm
- Jari-jari van der waals : 217 pm
- Struktur kristal : tetragonal (Sn putih) kubik diamond (Sn abu-abu)
- Konduktifitas termal : 66,8 W/mK
- Timah merupakan logam lunah, fleksibel, dan warnanya abu-abu metalik. Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. Timah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan.
- Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO2.
- Timah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. Timah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil dibawah suhu 13,2 C dengan struktur ikatan kovalen seperti diamond. Sedangkan timah beta berwarna putih dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.
- Timah larut dalam HCl, HNO3, H2SO4, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat seperti NaOH dan KOH.
- Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4. Timah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn dalam HCl pekat panas.
- Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida.
- Hidrida timah yang stabil hanya SnH4.
Manfaat Unsur Timah
Data pada tahun 2006 menunjukkan bahwa logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%), industri plating (16%), untuk bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%), industri gelas (2%), dan berbagai macam aplikasi lain (11%).
Logam Timah dan Paduannya
Logam timah banyak manfaatnya baik digunakan secara tunggal maupun sebagai paduan logam (alloy) dengan logam yang lain terutama dengan logam tembaga. Logam timah juga sering dipakai sebagai container dalam berbagai macam industri. Contoh-contoh paduan antara tembaga dan timah adalah:
- Pewter, merupakan paduan antara 85-99% timah dan sisanya tembaga, antimony, bismuth, dan timbale. Banyak dipakai untuk vas, peralatan ornament rumah, atau peralatan rumah tangga.
- Bronze adalah paduan logam timah dengan tembaga dengan kandungan timah sekitar 12%.
- Fosfor Bronze adalah paduan bronze yang ditambahkan unsur fosfor.
Logam timah banyak dipergunakan untuk melapisi logam lain seperti seng, timbale dan baja dengan tujuan agar tahan terhadap korosi. Aplikasi ini banyak dipergunakan untuk melapisi kaleng kemasan makanan dan pelapisan pipa yang terbuat dari logam.
Superkonduktor
Timah memiliki sifat konduktor dibawah suhu 3,72 K. Superkonduktor dari timah merupakan superkonduktor pertama yang banyak diteliti oleh para ilmuwan contoh superkonduktor timah yang banyak dipakai adalah Nb3Sn.
Solder
Solder sudah banyak dipakai sejak dahulu kala. Timah dipakai dalam bentuk solder merupakan campuran antara 5-70% timah dengan timbale akan tetapi campuran 63% timah dan 37% timbale merupakan komposisi yang umum untuk solder. Solder banyak digunakan untuk menyambung pipa atau alat elektronik
Pembuatan Senyawa Organotin
Senyawa organoti merupakan senyawa kimia yang terdiri dari timah (Sn) dengan hidrokarbon membentuk ikatan C-Sn. Senyawa ini merupakan bagian dari golongan senyawa organometalik. Senyawa ini banyak dipakai untuk sintesis senyawa organic, sebagai biosida, sebagai pengawet kayu, sebagai stabilisator panas, dan lain sebagainya.
Pembuatan Senyawaan Kimia Untuk Berbagai Keperluan
Logam timah juga dipakai untuk membuat berbagai maca senyawaan kimia. Salah satu senyawa kimia yang sangat penting adalah SnO2 dimana dipakai untuk resistor dan dielektrik, dan digunakan untuk membuat berbagai macam garam timah. Senyawa SnF2 merupakan aditif yang banyak ditambahkan pada pasta gigi. Senyaan timah, tembaga, barium, kalsium dipakai untuk pembuatan kapasitor. Dan tentu saja senyawaan kimia juga sering dipakai untuk pembuatan katalis.
Senyawaan Timah
Senyawaan timah yang penting adalah organotin, SnO2, Stanat, timah klorida, timah hidrida, dan timah sulfide.
Senyawaan Organotin
Seperti yang telah dijelaskan diatas senyawa organotin adalah senyawa yang dibangun dari timah dan substituen hidrokarbon sehingga terdapat ikatan C-Sn. Contoh beberapa senyawa organotin ini adalah:
- Tetrabutiltimah, dipakai sebagai material dasar untuk sintesis senyawaan di- dan tributil.
- Dialkil atau monoalkil-timah, dipakai sebagai stabilisator panas dalam pembuatan PVC.
- Tributil-Timah oksida, dipakai untuk pengawetan kayu.
- Trifenil-Timah asetat, merupakan kristal putih yang dipakai untuk insektisida dan fungisida.
- Trifenil-timah klorida dipakai sebagai biosida
- Trimetil-timah klorida, dipakai sebagai biosida dan sintesis senyawa organic.
- Trifenil-timah hidroksida, untuk fungisida dan engontrol serangga.
- dll
Timah Oksida
Merupakan senyawa anorganik dengan rumus kimia SnO2. Oksida timah ini merupakan oksida timah yang paling penting dalam pebuatan logam timah. SnO2 memiliki struktur kristal rutile dimana setiap 1 atom Sn berkoordinasi dengan 6 atom oksigen. SnO2 tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam asam dan basa kuat. SnO2 larut dalam asam halide membentuk heksahalostanat seperti:
Timah(II) Klorida
SnCl2 berupa padatan kristal berwarna putih, dapat membentuk dihidrat yang stabil. SnCl2 dipakai sebagai reduktor dalam larutan asam, dan juga dalam cairan electroplating. SnCl2 dibuat dengan cara reaksi gas HCl kering dengan logam Sn.
Timah(IV) Klorida
Disebut juga stani klorida atau timah tetraklorida merupakan senyawaan kimia dengan rumus SnCl4. Pada suhu kamar SnCl4 ini merupakan cairan yang tidak berwarna dan akan membentuk kabut jika terjadi kontak dengan udara. SnCl4 dipergunakan sebagai senjata kimia dalam perang dunia ke-1, dipakai untuk memperkuat gelas, dan sebagai bahan dasar pembuatan organotin.
Timah Sulfida
Senyawaan timah dengan belerang terdapat sebagai SnS yaitu timah(II)sulfide dan ada dialam sebagai mineral herzenbergite. Pebuatan SnS adalah dibuat dengan mereaksikan belerang, SnCl2 dan H2S.
Timah Hidrida
Hidrida dari timah disebut sebagai stannan dan rumus formulanya adalah SnH4. Hidrida timah ini dapat dibuat dengan cara mereaksikan antara SnCl4 dengan LiAlH4. Stannan terdekomposisi secara lambat menghasilkan loga timah dan gas hydrogen. Hidrida timah ini sangat analog dengan gas metana CH4.
Stanat
Dalam ilmu kimia stanat berkoporasi dengan senyawaan:
Ortostanat yang memiliki rumus kimia SnO44- contoh senyawaannya adalah K4SnO4 atau Mg2SnO4.
Metastanat yaitu MSnO3 atau M2SnO3 yaitu campuran oksida atau polimerik anoin.
Perlu dicatat bahwa asam stanit yang merupakan precursor stanat sebenarnya tidak terdapat dialam dan ini sebenarnya merupakan hidrat dari SnO2. Istilah stanat juga dipakai untuk sufiks penamaan senyawa misalnya SnCl62- hesaklorostanat.
0 komentar:
Posting Komentar