UNSUR-UNSUR LOGAM DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Pada umumnya, logam-logam terkandung dalam batuan sebagai senyawa yang disebut mineral/ bijih logam, contoh : Hematit (Fe2O3), Bauksit (Al2O3.2H2O), Kalkopirit (CuFeS2).
Untuk memperoleh logam dari bijihnya/ mineral, dilakukan proses sebagai berikut :
1. Pemekatan bijih
Yaitu pemisahan bijih logam dari batu-batuan lain yang tidak berguna
2. Pemanggangan
Yaitu mengubah logam menjadi oksidanya.
3. Reduksi
Yaitu mengambil logam dari oksidanya dengan cara mereduksi
4. Pemurnian (Refining)
Logam yang diperoleh secara reduksi masih mengandung sedikit pengotor (belum murni), untuk itu perlu dilakukan pemurnian dengan berbagai cara : elektrolisis, destilasi, peleburan ulang, pemurnian zona
1. BESI (Fe)
a. Terdapat dalam bijih : Hematit (Fe2O3), Magnetit (Fe3O4), Siderit (FeCO3), Pirit (FeS2)
b. Pengolahan :
Pengolahan besi melalui tahap pemanggangan (Untuk pengeringan dan mengubah bijih yang berupa karbonat dan sulfida menjadi oksida)
 FeCO3 (s) FeO(s) + CO2 (g)
 4 FeS2(s) + 11O2 (g) 2Fe2O3 (s) + 8 SO2 (g)
dan tahap peleburan (reduksi). Peleburan besi dilakukan dalam suatu Tanur tinggi yang disebut Tanur tiup.
Hasil yang diperoleh dari proses tersebut berupa :
¨ Besi tuang, diperoleh dengan cara mendinginkan besi kasar yang diperoleh dari tanur, dengan memasukkannya ke dalam cetakan yang tersedia, biasanya besi tuang ini masih mengandung 2-4 % C, sehingga besi bersifat keras tapi rapuh (digunakan sebagai pipa ledeng, radiator).
¨ Besi tempa diperoleh dengan cara mengurangi C sampai kadar karbonnya 0,02% (caranya besi dipanaskan sehingga karbonnya teroksidasi menjadi CO2), sifatnya lebih lunak dari besi tuang, tetapi lebih kuat (digunakan sebagai peralatan seperti cangkul, golok, baut, mur).
¨ Baja, mengandung 0,02-2% C, sifatnya lebih keras dari besi tempa. Baja dibuat dengan menambah logam lain, seperti Ni, Cr, Mn, V, Mo, sesuai dengan baja yang diinginkan.
c. Sifat sifat besi :
· Besi murni adalah logam yang berwarna putih mengkilap dan relatif lunak
· Cukup reaktif sehingga mudah terkorosi dalam udara lembab
· Memiliki sifat logam dan mudah berkarat. Karat besi, Fe2O3.nH2O sangat berpori dan selalu mengelupas. Oleh karena itu perkaratan besi akan berlanjut sampai tuntas (besinya habis).
d. Kegunaan Besi dalam kehidupan sehari-hari :
v Bahan bangunan
Senyawanya : FeCl3 . 6H2O untuk pengecatan, Fe(OH)3 sebagai bahan cat, FeSO4 sebagai bahan pembuatan tinta dan dalam bidang kedokteran untuk menambah darah (sebagai zat besi), dll.
v Besi Baja
Jenis-jenis baja :
- Baja karbon, terutama terdiri dari besi dan karbon
- Baja tahan karat (stainless steels), baja dengan kadar karbon rendah dan mengandung sekitar 14% kromium
- Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dengan sifat yang diinginkan
|
|
Contoh Baja
Jenis
|
Unsur Tambahan
|
Sifat
|
Kegunaan
|
|
Baja Nikel
Baja Crom-Vanadium
Baja Stainless
Baja Wolfram
|
0,4-0,9% C dan
11-14% Mn
25 % Ni
1-10% Cr dan 0,15 % V
0,2-0,4 % C,
14-18% Cr, dan 7-9% Ni
0,4 – 0,9 % C dan 5 % W
|
Keras & kuat
Kuat & tahan karat
Kuat & tahan terhadap beban
Tahan Karat
Sangat keras
|
Rel kereta api, lapis baja, kendaraan perang.
Alat pengukur (meteran), kawat, persenjataan
As kendaraan
Alat-alat rumah tangga dan industri
Ujung alat pemotong
|
|
|
2. ALUMINIUM (Al)
a. Terdapat dalam bijih : Bauksit (Al2O3.2H2O), Kriolit (Na3AlF6)
b. Pengolahan : melalui proses HALL, yaitu elektrolisis larutan bauksit dalam kryolit cair
Pengolahan aluminium dari bauksit terdiri atas 2 tahap :
Ø Pemurnian bauksit : untuk mendapatkan alumina murni
- bauksit + larutan NaOH. Aluminium oksida akan larut membentuk NaAl(OH)4
 Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(l) 2NaAl(OH)4 (aq)
- larutan disaring, kemudian filtrat yg mengandung NaAl(OH)3 diasamkan dengan
mengalirkan gas karbondioksida. Aluminium mengendap sebagai Al(OH)3
2NaAl(OH)4 (aq) + CO2 (g) 2Al(OH)3 (s) + Na2CO3 (aq) + H2O(l)
- Endapan Al(OH)3 disaring dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair
2Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O (g)
Ø Peleburan atau reduksi alumina dengan elektrolisis
Reaksi elektrolisis menguraikan Al2O3 menjadi aluminium (di katode) dan oksigen (di anode).
2Al2O3 (l) 4Al(l) + 3O2 (g)
Aluminium yang terbentuk berupa zat cair dan berkumpul di dasar wadah. Kemudian dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapatkan aluminium batangan (ingot).
c. Sifat-sifat :
¨ Logam berwarna putih perak dan ringan (massa jenisnya 2,7 gr/cm-3)
¨ Aluminium murni relatif lunak dan tidak kuat. Akan tetapi, logam ini dapat dibuat paduan (aliase) dengan logam lain sehingga menjadi kuat serta meningkatkan sifat menguntungkan yang diinginkan
¨ Memiliki sifat umum logam
¨ Mudah bereaksi dengan O2, lapisan oksidanya dpt melindungi logam dari perkaratan
¨ Bersifat amfoter, dapat bereaksi dengan asam maupun basa
d. Kegunaan :
· Peralatan rumah tangga, barang kerajinan
· Lapisan pembungkus, aluminium foil, kaleng aluminium.
· Sebagai paduan logam, digunakan untuk membuat badan pesawat, contoh magnalium (campuran Al dan Mg)
· Dalam persenyawaannya : tawas / K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O untuk penjernihan air; Alumina (Al2O3) untuk industri keramik, gelas, ampelas; Al(OH)3dalam antasid digunakan utk menetralkan asam klorida dalam lambung ; termit (campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida ) digunakan untuk mengelas baja di tempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Reaksinya sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja dan besi yang terbentuk akan menyambung baja yang dilas.
 Reaksinya : 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
3. TIMAH (Sn)
a. Terdapat dalam bijih : Kasiterit (SnO2)
b. Pengolahan : Kasiterit direduksi dengan C, reaksinya :
SnO2 (s) + 2 C(s) Sn(l) + 2 CO(g)
c. Sifat-sifat :
· Timah terdapat dalam 2 bentuk allotropi, yaitu timah putih dan timah abu-abu. Timah putih berwarna putih perak dan dapat ditempa, stabil pada suhu di atas 13,20C jika di bawah suhu tersebut timah putih berubah menjadi timah abu-abu yg berbentuk serbuk (seperti melapuk). Pelapukan ini mula-mula berlangsung lambat. Akan tetapi, begitu terbentuk timah abu-abu maka proses selanjutnya berlangsung cepat karena timah abu-abu yang terbentuk dapat mengkatalisis proses selanjutnya.
· Relatif lunak, tahan karat, dan titik lelehnya rendah
· Memiliki sifat umum logam
· Timah mengalami oksidasi (korosi) pada permukaannya. Lapisan oksida yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindungi dari korosi selanjutnya.
d. Kegunaan :
¨ Melapisi besi (membuat kaleng/tin plate) kemasan berbagai macam produk. Besi yang dilapisi timah ini tidak mengalami korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan tidak bocor).
¨ Untuk paduan logam (perunggu : paduan Cu, Sn, Zn dan solder : Sn, Pb)
¨ Dalam persenyawaannya, SnCl2 digunakan sebagai pereduksi dalam pembuatan zat warna, SnF2 digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorin untuk menguatkan gigi karena SnF2 larut dalam air.
4. NIKEL (Ni)
a. Terdapat dalam bijih : Pentlandit (FeNi)S, Garnierit : H2(NiMg)SiO4 . 2 H2O
Nikel Sulfida : NiS
Pengolahan : melalui proses oksidasi NiS, kemudian hasil oksidasinya direduksi dengan C pada suhu tinggi, reaksi :
 2NiS + 3 O2 2NiO + 2 SO2
NiO + C Ni + CO
b. Sifat-sifat :
· Berwarna putih perak (mengkilap) ,keras ,tahan korosi, dan sangat mengilap bila digosok
· Memiliki sifat umum logam
· Lapisan oksidanya melindungi logam lain sehingga tidak berkarat
c. Kegunaan :
¨ Melapisi barang-barang yang terbuat dari besi, baja, tembaga, untuk melindunginya terhadap korosi dan memperbaiki penampilan
¨ Karena sifat-sifatnya tersebut, nikel digunakan untuk paduan logam :
§ Monel (Ni, Cu, Fe) untuk alat rumah tangga & alat transmisi listrik
§ Nikrom (Ni, Fe, Cr) digunakan sebagai elemen pemanas listrik
§ Alniko (Al, Ni, Fe, Co) untuk membuat magnet. Magnet yang terbuat dari alniko ini sangat kuat karena mampu mengangkat besi hingga 4000 kali massa magnetnya.
§ Baja nikel ( Ni, Fe) untuk meteran, kawat, & persenjataan
§ Paltinit dan Invar merupakan paduan nikel yang mempunyai koefisien muai yang sama dengan gelas. Digunakan sebagai kawat listrik yang ditanam dalam kaca, misalnya pada bohlam lampu pijar.
¨ Serbuk nikel digunakan sebagai katalisator, misalnya pada pembuatan margarin, hidrogenasi (pemadatan) minyak kelapa, cracking minyak bumi.
5. TEMBAGA (Cu)
Banyak terdapat dalam keadaan bebas
a. Terdapat dalam bijih : Kalkopirit /CuFeS; Malasit /Cu2(OH)2CO3 ; Kuprit /Cu2O; Kalkosit/ Cu2S
b. Pengolahan :
Bijih yang mengandung tembaga bebas mula-mula dihancurkan lalu dipisahkan dari batu reja (gangue). Kemudian dipanaskan sehingga tembaga mencair dan terpisah.
Bijih yang berupa oksida atau karbonat biasanya dipisahkan dengan melarutkannya
dalam asam sulfat. Tembaga dipisahkan dari larutan Tembaga (II) Sulfat yang terbentuk dengan elektrolisis.
Bijih sulfida biasanya mengandung kurang dari 10% tembaga. Bijih sulfida ini mula-mula dihancurkan, lalu senyawa tembaga dipisahkan dengan pengapungan (floatasi). Bijih pekat tersebut dipanggang di bawah titik leleh untuk mengeringkan dan untuk mengoksidasikan sebagian belerang. Campuran yang tersisa, yang mengandung Cu2S, FeS, dan SiO2 kemudian dicairkan bersama-sama dengan CaCO3 sebagai fluks. Fluks ini akan mengikat besi dan SiO2.
 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
FeS + SiO2 FeSiO3 + FeSiO3
CaSiO3 dan FeSiO3 yang terbentuk akan membentuk terak yang mengapung ke atas. Setelah terak ini dikeluarkan, ditiupkan lagi udara ke dalam tanur yang akan mengubah Cu2S menjadi Cu2O. Kemudian Cu2O yang terbentuk segera akan mereduksi Cu2S yang lain membentuk tembaga.
2Cu2S + 3 O2 2Cu2O + 2SO2
2Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2
Dari proses di atas diperoleh tembaga tak murni batangan. Pemurnian selanjutnya dilakukan dengan elektrolisis yang dapat menghasilkan tembaga 99,95%. Kotoran pada anoda mengandung Ag, Au, dan Pt.
c. Sifat-sifat :
· Tembaga murni berwarna kuning kemerahan, relatif lunak, mudah dibengkokkan, dapat dibuat lembaran-lembaran tipis, serta penghantar panas dan listrik yang baik
· Memiliki sifat umum logam
· Tergolong logam yang kurang aktif
d. Kegunaan :
¨ Penghantar (kabel) listrik dan komponen elektronika
¨ Peralatan rumah tangga
¨ Paduan logam/aliase : Kuningan (60-82%Cu & 18-40%Zn), Perunggu (70-95%Cu, 1-25%Zn & 1-18% Sn), Perunggu aluminium (90-98%Cu, 2-8%Al), Perak Jerman (50-60% Cu, 20% Zn, 20-25% Ni)
¨ Selongsong peluru dan komponen persenjataan yang lain
¨ Dalam persenyawaannya, terusi/ blue vitriol CuSO4.5H2O, digunakan untuk membunuh jamur (sebagai fungisida)
6. EMAS (Au)
a. Dalam keadaan bebas sebagai butiran yang bercampur dengan perak dan tembaga
b. Pengolahan melalui 3 cara :
· Pasir yang mengandung emas dicuci menggunakan pendulang, emas yang BJ nya besar akan tertinggal dalam pendulang
· Emas yang tercampur kotoran dilarutkan dalam air raksa sehingga terbentuk amalgama, untuk memisahkan emas dari larutannya maka air raksa diuapkan dengan cara destilasi
· Bijih emas dilarutkan dalam larutan NaCN selama beberapa hari, kemudian emas diendapkan dari larutannya dengan menambahkan serbuk seng. Campuran emas dan perak dapat dipisahkan dengan melarutkan perak dalam asam nitrat.
c. Sifat-sifat :
· Memiliki sifat umum logam
· Logam yang lunak, berwarna kuning, logam yang paling dapat ditempa (paling malleable) dan paling dapat mulur (paling ductile).
· Tidak berkarat karena tidak bereaksi dengan oksigen dan tidak terkorosi di udara
· Unsur inert (sangat stabil) sehingga disebut logam mulia
· Emas tidak larut dalam asam basa tunggal apapun, tetapi larut dalam aqua regia, yaitu larutan HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1
Au(s) + 3HCl(aq) + HNO3(aq) HAuCl4(aq) + NO(g) + 2H2O(l)
Emas juga larut dalam larutan natrium sianida dan udara (sumber O2)
Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + H2O(l) 4 Au(CN)-2(aq) + 4OH-(aq)
· Kemurnian emas dinyatakan dengan satuan karat, dimana emas murni berharga 24 karat yang berisi 100% emas
d. Kegunaan :
- Mata uang
- Perhiasan (Emas murni terlalu lunak sehingga dicampur dengan tembaga atau perak atau logam lain). Emas kuning atau emas merah dibuat dengan dicampur tembaga, emas putih mengandung paladium, nikel, atau seng.
- Komponen listrik kualitas tinggi
- Sebagai jaminan moneter
7. PERAK (Ag)
Sebagian besar ditemukan dalam keadaan bebas sebagai butiran yang biasanya tercampur dengan emas dan tembaga.
a. Bijih Perak : Argentit, Ag2S
b. Pengolahan : Pada umumnya untuk memperolah perak, dilakukan bersama-sama dengan emas.
Produksi perak pada umumnya diperoleh sebagai hasil sampingan pada pengolahan logam lain.
Pengolahan perak dari bijihnya sering dilakukan dengan proses yang disebut hidrometallurgi, yaitu pemisahan suatu logam dari campurannya dengan melarutkannya dalam air sebagai senyawa kompleks kemudian mengendapkannya sebagai unsur bebas dengan suatu reduktor.
Dengan adanya udara, perak dan semua senyawa perak dapat larut dalam sianida logam alkali sebagai ion Ag(CN)2- : disianoargetat (I)
Contoh :
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 4OH-(aq)
4 Ag(s) + 8CN-(aq) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Ag(CN)2-(aq) + 2 S(s) + 4OH-(aq)
AgCl(s) + 2CN-(aq) Ag(CN)2-(aq) + Cl-(aq)
Perak kemudian dibebaskan dengan menambahkan seng atau aluminium sebagai reduktor
2Ag(CN)2-(aq) + Zn(s) 2 Ag(s) + Zn(CN)4-(aq)
c. Sifat-sifat :
· Perak murni berwarna putih dan sangat mengilap
· Penghantar listrik yang sangat baik (Daya hantar listrik perak jauh lebih baik dibandingkan tembaga karena hambatan jenis perak jauh lebih kecil dibandingkan tembaga. Akan tetapi, tembaga lebih banyak digunakan sebab perak lebih mahal daripada tembaga)
· Tahan korosi, dan mudah ditempa
· Logam yang tidak reaktif dan tidak teroksidasi oleh oksigen di udara
d. Kegunaan :
· Mata uang, medali, perhiasan, barang kerajinan
· Fotografi (Senyawa perak, yaitu AgBr dan AgI, digunakan untuk membuat film foto dan kertas foto karena mudah diuraikan oleh cahaya).
2 AgX + cahaya 2 Ag + X2 (X = Br atau I)
Endapan perak menghitamkan film sehingga menghasilkan film negatif
· Bahan penambal gigi
· Industri penyepuhan (elektroplating). Logam yang akan disepuh digunakan sebagai katode (kutub negatif) dan perak sebagai anode (kutub positif), sedangkan elektrolit yang digunakan adalah Na[Ag(CN)2]
| 
Tidak ada komentar:
Posting Komentar