biokimia

BAB 4: Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur

Natrium

Logam alkali pada umumnya diperoleh dengan mengelektrolisis lelehan garam kloridanya atau NaCl.

Misalnya logam natrium dibuat dengan mengelektrolisis campuran lelehan NaCl dan CaCl2. Fungsi CaCl2

pada proses ini adalah menurunkan titik leleh NaCl.

Reaksi yang terjadi:

  Katoda : Na+ (l) + e- à Na (l)

  Anoda : 2Cl- (l) à Cl2 (g) + 2e-

Hasil : 2Na+ (l) + 2Cl- à 2Na (l) + Cl2 (g)

Dua senyawa natrium yang penting untuk kita pelajari adalah NaOH dan Na2CO3. NaOH dibuat dengan

elektrolisis larutan NaCl.

  Katoda : 2H2O(l) + 2e à 2OH–(aq) + H2(g)

  Anoda : 2Cl–(aq) à Cl2(g) + 2e

  Hasil : 2H2O(l) + 2Cl–(aq) à 2OH–

(aq) + H2(g) + Cl2(g)

Na+ dalam larutan bergabung dengan OH– di katoda membentuk NaOH.

Na2CO3 dibuat dengan proses Solvay

  Metode pembuatan Na2CO3 ini dikembangkan oleh Ernest Solvay (1838–1922) dari Belgia sebagai bahan

bakunya adalah batu kapur CaCO3. Batu kapur dipanaskan untuk memperoleh gas CO2

  CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g) (panas)

  CO2(g) + H2O(l) à H2CO3(aq)

  H2CO3(aq) + NH3(g) à NH4HCO3(aq)

  NH4HCO3(aq) + NaCl(aq) à NaHCO3(s) + NH4Cl

Endapan NaHCO3 dipisahkan dengan penyaringan kemudian dipanaskan

  2 NaHCO3(s) à Na2CO3(s) +H2O(g) + CO2(g) (panas)

Kegunaan Natrium dan Senyawanya

1. Natrium

Uap natrium digunakan untuk lampu natrium sebagai penerangan jalan raya. Natrium cair digunakan sebagai

pendingin reaktor atom.

2. Natrium Hidroksida (NaOH)

Soda kaustik digunakan dalam pembuatan sabun, detergen, tekstil, kertas, pewarnaan, dan menghilangkan

belerang dari minyak bumi.

3. Natrium Karbonat (Na2CO3)

Digunakan dalam proses pembuatan pulp, kertas, sabun, detergen, kaca, dan untuk melunakkan air sadah.

4. Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

Soda kue biasa digunakan dalam membuat kue agar mengembang karena pada pemanasannya menghasilkan

gas CO2 yang memekarkan adonan kue hingga mengembang.

5. Natrium klorida (NaCl)

Garam dapur yang adalah bumbu masak. NaCl banyak digunakan untuk membuat berbagai bahan

kimia,misalnya NaOH, NaCl serta digunakan untuk pengawet ikan.

Emas

Emas adalah unsur kimia dlm tabel periodik yang memiliki simbol Au yang bahasa latinnya adalah

aurum dengan nomor atom 79. Emas termasuk dalam logam transisi (trivalen dan univalen) yang lembek,

mengkilap, kuning, berat, "malleable", dan "ductile". Emas tidak bereaksi dengan zat kimia lainnya tapi dapat

terserang oleh klorin

Emas mempunyai massa jenis yang relatif besar, sehingga pemisahannya dilakukan dengan mengayak.

Butiran emas dapat dipisahkan dengan menggunakan raksa. Emas selanjutnya dapat dipisahkan dengan

pemanasan sehingga raksa menguap dan dapat digunakan kembali.

Potensi endapan emas terdapat di hampir setiap daerah di Indonesia, seperti di Pulau Sumatera,

Kepulauan Riau, Pulau Kalimantan, Pulau Jawa, Pulau Sulawesi, Nusa Tenggara, Maluku, dan Papua.

Jika dilihat dari deret Volta, semakin ke kiri pada deret tersebut maka semakin mudah elemen tersebut

mengalami Oksidasi. Sebaliknya jika semakin ke kanan, maka semakin sulit teroksidasi.

Pengkorosian atau pengkaratan termasuk salah satu jenis oksidasi pada logam.

Berdasarkan deret volta di atas, kita mengetahui bahwa emas (Aurum / Au) terdapat pada deret yang paling

kanan. Sehingga energi yang dibutuhkan emas untuk mengalami oksidasi adalah besar. Karena "kebesaran"

energi inilah yang membuat emas sulit melakukan oksidasi atau pengkaratan.

Berikut adalah kegunaan Emas:

  Jaman dahulu, emas dugunakan untuk pembuatan koin.

  Untuk menabung dan mendapatkan keuntungan

  Untuk perhiasan, dan macam-macam.

  Untuk melapisi piala dalam ibadat misa ekaristi.

Alumunium

Meskipun aluminium tergolong melimpah di kulit bumi, mineral ini dapat dijadikan sumber komersial

aluminium hanya bauksit. Bauksit mengandung aluminium yang adalah aluminium oksida (Al2O3).

Pengolahan aluminium dari bauksit ini berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pemurnian

bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina).

Aluminium diperoleh dengan elektrolisis lelehan bauksit Al2O3 dalam kriolit cair Na3AlF6 pada proses Hall

melalui 2 tahap, yaitu:

Pemurnian Al2O3 dari bauksit (alumina)

  Ke dalam bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat sehingga Al2O3 larut, sedangkan zat lain tidak larut.

Dipisahkan melalui penyaringan.

  Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) à 2NaAlO2 (aq) + H2O (l)

Larutan NaAlO2 diasamkan.

  NaAlO2 (aq) + H2O (l) + HCl (aq) à Al(OH)3 (s) + NaCl (aq)

Endapan Al(OH)3 disaring & dipanaskan sehingga terurai.

  Al(OH)3 (s) à Al2O3 (s) + 3H2O (g) (panas)

Elektrolisis Al2O3 dengan kriolit cair

  Al2O3 murni dicampur dengan kriolit Na3AlF6. Dinding bejana untuk elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi

grafit (katoda). Anodanya, batang karbon yang dicelupkan ke dalam campuran.

  Larutan Al2O3 dalam kriolit dimasukkan ke dalam sel Hall-Heroult, kemudian dialiri listrik. Ion Al3+ direduksi

di katoda menjadi Al cair dan ion O2- dioksidasi di anoda menjadi gas oksigen.

  Reaksi yang terjadi:

Al2O3(l) à 2Al3+(l) + 3O2-

(l)

Katoda : Al3+(l) + 3e à Al(l) × 4

Anoda : 2O2-(l) à O2(g) + 4e × 3

Hasil : 4Al3+(l) + 6O2-

(l) à 4Al(l) + 3O2(g)

  Gas oksigen yang terbentuk dapat bereaksi dengan anoda karbon membentuk CO2 sehingga anoda semakin

habis dan pada suatu saat harus diganti.

  Fungsi kriolit adalah untuk menurunkan titik leleh alumina yang awalnya sekitar 2000°C menjadi 900°C.

Berikut ini adalah fungsi Alumunium:

1. Sebagai aliose (bahan campuran)

Duralium (95% Al, 4% Cu, 0,5%Mg dan 0,5% Mn)

Magnalium (70 – 95% Al, dan 30 – 0,5% Mg)

Alnico (20% Al, 50%, 20%Ni, dan 10% Cu)

Thermit (Al + Fe2O3) untuk mengelas logam

2. Tawas, KAl(SO4)2 12H2O untuk penjernihan air.

3. Aluminium sulfat Al2(SO4)3 untuk industri kertas dan mordan.

4. Zeolit Na2O Al2O3 2SiO2 untuk melunakkan air sadah.

5. Aluminium Al2O3 untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industri keramik, dan industri gelas.

6. Al(OH)3 untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan

7. Al2O3 (Alfa-Alumina) untuk meruntuhkan bangunan yang terbuat dari besi atau baja.

8. Meningkatkan ketahanan korosi.

9. Meningkatkan adhesi cat.

10. Sebagai alat untuk pelapisan lebih lanjut.

11. Memperbaiki penampilan.

12. Meningkatkan isolasi listrik.

13. Memungkinkan penggunaan lithografi dan photografi.

14. Memperbesar emisivitas.

15. Meningkatkan ketahanan abrasi.

16. Mendeteksi daerah peka retakan.

Magnesium

Di antara logam alkali tanah, magnesium paling banyak diproduksi. Sama seperti pembuatan natrium,

pembuatan magnesium juga dilakukan melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya. Dalam

industri,magnesium dibuat dari air laut melalui tahap-tahap sebagai berikut. Mula-mula air laut dicampur

dengan kapur (CaO) sehingga magnesium mengendap sebagai magnesium hidroksida (Mg(OH)2).

CaO(s) + H2O(l) → 2Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

Mg2+(aq) + 2OH-(aq) → Mg(OH)2(s)

         Adapun CaO dibuat dari batu kapur atau kulit kerang melalui pemanasan.

CaCO3(s) → CaO(s) +CO2(g)

         Endapan magnesium hidroksida yang terbentuk, disaring kemudian direaksikan dengan larutan asam klorida

pekat.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + 2H2O(l)

         Selanjutnya, larutan diuapkan sehingga diperoleh kristal magnesium klorida (Mg Cl2). Kristal itu kemudian

dicairkan dan dielektrolisis.

MgCl2(l) → Mg2+(l) + 2Cl-(l)

Katode: Mg2+(l) +2e → Mg(l)

Anode : 2Cl-(l) → Cl2(g) + 2e

Kegunaan utama magnesium adalah untuk membuat logam-campur. Paduan magnesium dengan

aluminium yang disebut magnalium, merupakan logam yang kuat tetapi ringan, resisten terhadap asam

maupun basa, serta tahan korosi. Paduan itu digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, bak

truk, serta berbagai peralatan lainnya. Oleh karena merupakan reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan

pada pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga

unsur itu digunakan untuk membuat kembang api.

Besi

Besi diolah dari bijihnya dalam suatu tungku yang disebut tanur tiup (blast furnace). Tanur tiup

berbentuk silinder raksasa dengan tinggi 30 m atau lebih dan diameter bagian tengah sekitar 8 m.

Bahan yang digunakan pada pengolahan besi, selain bijih besi adalah kokas (C) dan batu kapur

(CaCO3). Kokas berfungsi sebagai reduktor, sedangkan batu kapur berfungsi sebagai fluks, yaitu bahan yang

akan bereaksi dengan pengotor dalam bijih besi dan memisahkan pengotor itu dalam bentuk cairan kental

yang disebut terak (slag). Komposisi bahan-bahan tersebut bergantung pada pengotor dalam bijih besi. Bijih

besi mengandung pengotor, baik yang bersifat basa seperti CaO, MgO, dan MnO. Akan tetapi, biasanya

pengotor yang bersifat asam lebih banyak, sehingga perlu ditambahkan fluks yang bersifat basa, yaitu CaCO3.

Proses/reaksi yang terjadi pada pengolahan besi scara garis besar sebagai berikut. Bijih besi, kokas,

dan batu kapur diumpankan dari puncak tanur, sementara dari bagian bawah ditiupkan udara panas. Kokas

terbakar pada bagian bawah tanur dengan membebaskan kalor, sehingga suhu di daerah itu dapat mencapai

2000⁰C.

C(s) + O2(g) → CO2(g) + kalor

Ketika bergerak naik, gas CO2 yang baru terbentuk itu bereaksi lagi dengan kokas yang bergerak turun

membentuk CO.

CO2 (g) + C(s) → 2CO(g)

Gas CO inilah yang akan mereduksi bijih besi secara bertahap.

(+3) (+3/+2) (+2) (0)

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe

Tahap 1: 3Fe2O3 +CO → 2Fe3O4 + CO2

Tahap 2: Fe3O4 +CO → 3FeO + CO2

Tahap 3: FeO + CO → Fe + CO2

Reaksi totalnya dapat dituliskan sebagai berikut.

Fe2O3(s) + 3CO (g) → 2Fe (l) + 3CO2 (g)

Oleh karena suhu tanur sangat tinggi, besi yang terbentuk berupa lelehan. Reaksi pembentukan terak yang

menghilangkan pengotor berlangsung sebagai berikut.

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) (800-900⁰C)

CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3(l) (1200⁰C)

3CaO(s) + P2O5(g) → Ca3(PO4)2(l) (1200⁰C)

Besi yang dihasilkan dari tanur tiup disebut besi gubal (pig iron) atau besi kasar, mengandung kira-

kira 95% besi, 3-4% karbon, dan sisanya pengotor lain seperti Mn, Si, dan P. Besi gubal bersifat keras tetapi

rapuh. Pada umumnya, sebagian besar besi gubal langsung diproses untuk membuat baja. Sebagian lain dapat

dialirkan ke dalam cetakan sehingga diperoleh besi tuang (cast iron). Besi tempa diperoleh dari besi gubal

dengan mengurangi kadar karbon. Besi tempa lebih lunak dan tidak rapuh.

Besi adalah logam yang paling luas dan paling banyak penggunaannya, yaitu sekitar 14 kali total

penggunaan semua logam lainnya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan berikut.

1. Bijih besi relatif melimpah dan tersebar di berbagai penjuru dunia.

2. Pengolahan besi relatif mudah dan murah.

3. Sifat-sifat besi mudah dimodifikasi.

Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua

logam campur (aliase) dari besi. Jenis baja sangat beragam, sehingga penggunaannya sanagt luas, mulai dari

mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dan

sebagainya. Salah satu contoh baja yag paling terkenal adalah baja tahan karat (stainless steels), yang

merupakan paduan besi dengan kromium (14-18%) dan nikel (7-9%). Baja tahan karat digunakan untuk

membuat perkakas seperti gunting, obeng, dan kunci; perkakas dapur seperti sendok, dan panic; dan

sebagainya.

Pembuatan Baja

Logam-logam campur dari besi disebut baja. Perubahan yang harus dilakukan pada pembuatan baja dari

besi gubal, yaitu:

1. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% menjadi 0-1,5%,

2. Menghilangkan pengotor seperti Si, Mn, dan P,

3. Menambahkan logam-logam campur seperti Ni dan Cr, sesuai dengan jenis baja yang akan dibuat.

Teknologi pembuatan baja secara murah dan cepat ditemukan oleh Henry Bessemer dari Inggris pada

tahun 1856. Setelah itu, terjadi perkembangan pesat. Pada tahun 1860, dikembangkan tungku terbuka (open

hearth furnance) oleh William Siemens, juga dari Inggris. Kini, kebanyakan baja dibuat dengan tungku

oksigen (basic oxygen process).

Tungku oksigen adalah silinder baja raksasa dengan pelapis yang bersifat basa pada bagian dalamnya.

Tungku ini berkapasitas sekitar 200 ton besi cair, 80 ton besi bekas, dan 18 ton kapur (CaO) sebagai fluks. Ke

dalam campuran yang berupa cairan yang sangat panas ini ditiupkan oksigen murni melalui pipa

berpendingin. Gas oksigen akan mengoksidasikan karbon menjadi karbon monoksida (CO), sedangkan

pengotor lainnya dipisahkan ke dalam terak. Proses pembuatan baja dengan tungku oksigen hanya

memerlukan waktu sekitar 22 menit.

Beberapa jenis baja diberikan pada Tabel 3.18.

Nama Komposisi Sifat Khas Penggunaan

Baja mangan 10-18% Mn Keras, kuat, dan

awet

Rel kereta api, lapis

baja kendaraan

perang, mesin

penghancur batu

Baja silikon 1-5% Si Keras, kuat, sifat

magnetnya kuat

Magnet

Durion 12-15% Si Tahan karat, tahan

asam

Pipa, ketel,

kondensor dan lain-

lain

Invar 36% Ni Koefisien mulai

rendah

Alat pengukur

(meteran)

Baja kromium-

vanadium

1-10% Cr

0,15 V

Kuat, tahan terhadap

tekanan/beban

As kendaraan

Baja tahan karat 14-18% Cr

7-9% Ni

Tahan karat Alat-alat pemotong,

perkakas dapur, alat-

alat lain

Tembaga

Bijih tembaga yang terpenting adalah kalkopirit (CuFeS2). Sebenarnya tembaga mudah direduksi.

Akan tetapi, adanya besi dalam bijih tembaga membuat proses pengolahan tembaga menjadi relatif sulit.

Pengolahan tembaga melalui beberapa tahap, yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan, dan

elektrolisis.

Pada umumnya, bijih tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. Melalui pengapungan dapat diperoleh

bijih pekat yang mengandung 20-40% Cu. Bijih pekat itu kemudian dipanggang untuk mengubah besi sulfide

menjadi besi oksida, sedangkan tembaga tetap berupa sulfida.

4CuFeS2 + 9O2 → 2Cu2S + 2Fe2O3 + 6SO2

Bijih yang sudah melalui pemanggangan kemudian dilebur sehingga bahan tersebut mencair dan

terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah disebut “copper matte” yang mengandung Cu2S dan besi cair,

sedangkan lapisan atas merupakan terak silikat yang antara lain mengandung FeSiO3. Selanjutnya, “copper

matte” dipindahkan ke dalam tungku lain dan ditiupkan udara sehingga terjadi reaksi redoks yang

menghasilkan tembaga lepuh (blister copper).

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2

Cu2S + Cu2O → 2Cu + SO2

Tembaga lepuh adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 beku. Tembaga lepuh

mengandung 98-99% Cu dengan berbagai jenis pengotor seperti besi, zink, perak, emas, dan platina.

Pemurnian tembaga dilakukan dengan elektrolisis. Tembaga lepuh digunakan sebagai anode,

sedangkan tembaga murni digunakan sebagai katodenya. Elektrolit yang digunakan adalah larutan CuSO4.

Selama elektrolisis, Cu dipindahkan dari anode ke katode. Dengan menggunakan potensial tertentu, bahan

pengotor dapat terpisah.

Tembaga adalah logam yang berwarna kuning merah dan tergolong logam yang kurang aktif. Dalam

udara lembab, tembaga terkorosi secara perlahan-lahan. Mula-mula warnanya menjadi cokelat karena

terbentuknya lapisan tipis CuO atau CuS. Lama kelamaan menjadi berwarna hijau karena terbentuknya

tembaga karbonat basa, Cu2(OH)2CO3. Hal seperti itu sering terlihat pada patung atau barang kerajinan yang

terbuat dari tembaga atau perunggu.

Penggunaan utama tembaga adalah untuk kabel listrik. Selain itu, tembaga digunakan untuk membuat

paduan logam seperti perunggu (Cu + Sn) dan kuningan (Cu + Zn). Perunggu banyak digunakan untuk

perhiasan, senjata (seperti pisau dan tombak), lonceng, dan alat musik. Perunggu berwarna kuning cerah

seperti emas, sehingga banyak digunakan untuk perhiasan.

Timah

Timah adalah logam yang berwarna putih perak, relatif lunak, tahan karat dan memiliki titik leleh yang

rendah. Bijih timah yang terpenting adalah kasiterit (SnO2).

Sama seperti aluminium, timah juga mengalami oksidasi(korosi) pada permukaan. Lapisan oksida

yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindung dari korosi selanjutnya. Jadi, sama

seperti aluminium, timah juga tahan korosi

Penggunaan utama timah untuk melapisi besi dengan timah agar besi tidak mengalami korosi. Besi

yang dilapisi timah disebut kaleng (tin palate). Bahan tersebut digunakan untuk berbagai hasil makanan dan

minuman kalengan, kaleng cat, dan kaleng pelumas. Besi yang dilapisi timah (kaleng) ini tidak mengalami

korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan bocor). Akan tetapi, jika lapisannya ini tergores maka

kaleng ini akan mengalami korosi dengan sangat cepat, sampai semua kaleng ini hancur. Hal ini memang

dikehendaki agar kaleng yang sudah terpakai (bekas) akan hancur

Penggunaan Logam Timah

   Kaleng (besi yang dilapisi timah)

   Timah solder: ada tiga jenis timah solder, yaitu antimonial tin solder (95% Sn dan 5% Pb), tin silver solder

(95% Sn dan 5% Ag) dan soft solder (70% Sn dan 30% Pb)

   Perunggu (70-95% Cu, 1-25%Zn, dan 1-18%Sn)

   Pewter (92% Sn, 6% Sb, dan 2% Cu) digunakan untuk perhiasan dan cinderamata

Penggunaan Senyawa Timah

  Timah (II) klorida, SnCl2

  Digunakan sebagai pereduksi dlam pembutan zat warna

  Timah (II) flourida, SnF2

  Digunakan dalam pasta gigi (odol) yang mengandung flourin untuk menguatkan gigi karena SnF2 larut dalam

air

Pengolahan Timah

  Untuk memperoleh logam timah, bijih yang mengandung SnO2 mula – mula dipanggang sehingga kotorannya

(S dan As) lepas, kemudian SnO2 murni direduksi dengan karbon:

  SnO2(s) + 2C(s)à Sn(i) + 2CO(g)

Kromium

Kromium adalah logam yang sangat mengkilap, keras dan tahan karat. Sebagian besar, kromium

digunakan untuk industri logam dan sisanya untuk refraktori( pelapis tahan panas bagi tanur bersuhu tinggi).

Dalam industri, kromium terutama digunakan sebagai bahan campuran/ paduan dengan besi, nikel dan kobalt.

Penambahan kromium memberikan kekuatan dan kekerasan serta sifat tahan karat pada paduan logam. Baja

stainless steel mengandung 14 % kromium. Ditemukan pada tahun 1797 oleh Vauquelin, yang membuat

logam khrom pada tahun berikutnya. Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang

memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Khrom juga berwarna abu-abu, berkilau, keras sehingga

memerlukan proses pemolesan yang cukup tinggi. Logam ini biasanya dihasilkan dengan mereduksi khrom

oksida dengan aluminum. Kromium adalah 21 paling banyak unsur dalam kerak bumi dengan konsentrasi

rata-rata 100 ppm. Senyawa Kromium terdapat di dalam lingkungan, karena erosi dari batuan yang

mengandung kromium dan dapat didistribusikan oleh letusan gunung berapi. Rentang konsentrasi dalam tanah

adalah antara 1 dan 3000 mg / kg, dalam air laut 5-800 μg / liter, dan di sungai dan danau 26 μg / liter dengan

5,2 mg / liter. Hubungan antara Cr (III) dan Cr (VI) sangat tergantung pada pH dan oksidatif sifat lokasi,

tetapi dalam banyak kasus, Cr (III) adalah spesies dominan, meskipun di beberapa daerah di tanah air dapat

mengandung sampai 39 μg dari total kromium dari 30 μg yang hadir sebagai Cr (VI).

Bijih utama khrom adalah khromit, yang ditemukan di Zimbabwe, Rusia, Selandia Baru, Turki, Iran,

Albania, Finlandia, Republik Demokrasi Madagaskar, dan Filipina.

1. Kegunaan Krom

1.      Krom digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam

campuran) yang berguna. Kebanyakan digunakan dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan

permukaan logam yang keras dan indah dan juga dapat mencegah korosi(Cromium platting). Khrom

memberikan warna hijau emerald pada kaca.

2. Industri refraktori menggunakan khromit untuk membentuk batu bata, karena khromit memiliki titik

cair yang tinggi, pemuaian yang relatif rendah dan kestabilan struktur kristal.

Beberapa senyawa kromium digunakan sebagai katalis. Misalnya Phillips katalis untuk produksi

polietilen adalah campuran dari kromium dan silikon dioksida atau campuran dari krom dan titanium

dan aluminium oksida. Kromium (IV) oksida (CrO 2) merupakan sebuah magnet senyawa

3. Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles menjadi mengkilat. Dengan

sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan,

komponen kendaraan, seperti knalpot pada sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan seperti

emas, emas yang dilapisi oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih.

4. Perpaduan Kromium dengan besi dan nikel menghasilkan baja tahan karat.

Kromium (IV) oksida digunakan untuk pembuatan pita magnetik digunakan dalam performa tinggi

dan standar kaset audio.

5. Asam kromat adalah agen oksidator yang kuat dan merupakan senyawa yang bermanfaat untuk

membersihkan gelas laboratorium dari setiap senyawa organik. Hal ini disiapkan dengan melarutkan

kalium dikromat dalam asam sulfat pekat, yang kemudian digunakan untuk mencuci aparat. Kalium

dikromat merupakan zat kimia reagen, digunakan dalam membersihkan gelas laboratorium dan

sebagai agen titrating.

Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Non-Logam dan Senyawanya

1.      Karbon dan Senyawa Karbon

Grafit, intan, fuleren, dan karbon amorf adalah aloptrop karbon. Biasanya atom karbon membentuk empat

ikatan dengan menggunakan empat elektron valensi yang dimilikinya.

a.       Grafit

Grafit berstruktur lapisan yang terdiri atas cincin atom karbon beranggotakan 6 yang mirip cincin benzen yang

terkondensasi tanpa atom hidrogen (Gambar 4.4). Jarak karbon-karbon dalam lapisan adalah 142 pm dan

ikatannya memiliki karakter ikatan rangkap analog dengan senyawa aromatik. Karena jarak antar lapisan

adalah 335 pm dan lapis-lapis tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yakni gaya van der Waals,

lapisan-lapisan ini dengan mudah akan saling menggelincir bila dikenai gaya. Hal inilah yang merupakan asal

mula sifat lubrikasi grafit. Berbagai molekul, seperti logam alkali, halogen, halida logam, dan senyawa

organik dapat menginterkalasi lapisan grafit dan membentuk senyawa interkalasi. Grafit memiliki sifat semi-

logam, konduktivitasnya (10-3Ω cm paralel dengan lapisan dan hantarannya sekitar 100 kali lebih kecil dalam

arah tegak lurus lapisan).

Dalam kehidupan sehari grafit digunakan sebagai anode dalam baterai, pensil, bahan kosmetik, bahan

pelumas, dan komponen pembuatan komposit.

b.      Intan

Strukturnya disebut struktur intan (Gambar 4.5). Sel satuan intan terdiri atas 8 atom karbon dan setiap atom

karbon berkoordinasi 4 berbentuk tetrahedral. Intan adalah zat terkeras yang dikenal, dengan kekerasan 10

Mhos. Intan dengan hantaran panas sangat tinggi walaupun secara listrik bersifat insulator. Walaupun dulunya

sumber padatan yang berharga ini hanya yang terbentuk secara alami, intan industrial kini secara komersial

banyak dihasilkan dengan proses pada suhu tinggi (1200o C atau lebih tinggi) dan tekanan tinggi (5 GPa atau

lebih) dari grafit dengan katalis logam. Akhir-akhir ini, lapis tipis intan telah dibuat dengan pirolisis

hidrokarbon pada suhu relatif rendah (sekitar 900oC) dan tekanan yang juga relatif rendah (sekitar 102 Pa),

dan digunakan untuk penggunaan sebagai pelapis, dsb.

Dalam kehidupan sehari-hari. intan biasanya digunakan untuk perhiasan, pemotong kaca gerindra, dan mata

bor, bubuk intan digunakan sebagai ampelas, dan untuk memoles benda yang sangat keras.

c.       Fuleren

Fuleren adalah nama generik untuk alotrop karbon 3 dimensi, dengan molekul C60 yang berbentuk bola

sepak merupakan contoh khas (Gambar 4.6). R. E. Smalley, H. W. Kroto dkk mendeteksi C60 dalam

spektrum massa produk pemanasan grafit dengan laser pada tahun 1985, dan isolasi fuleren dari apa yang

disebut jelaga “soot” dilaporkan pada 1991. Strukturnya adalah ikosahedral terpancung (di sudut-sudutnya)

dan antar atom karbonnya ada karakter ikatan rangkap. Fuleren larut dalam pelarut organik, dalam benzen

larutannya bewarna ungu. Biasanya, fuleren diisolasi dan dimurnikan dengan kromatografi. Berbagai riset

dalam kereaktifan dan sifat fisik fuleren misalnya sifat superkonduktornya sangat populer. Selain C60, C70

dan karbon nanotube kini juga menarik banyak minat riset.

Penggunaan dullerene terutama di bidang nanoteknologi, yaitu sebagai penahan panas dan sebagai

superkonduktor. Contoh: K3C60 yang didinginkan pada suhu 18K.

d.         Kabon monoksida(CO)

Karbon monoksida (CO) lebih di kenal karena sifatnya yang beracun dari pada kegunaannya. Gas ini dapat

berikat denga haemoglobin dalam darah sehingga menghalangi fungsi utama darah sebagai pengakut oksigen.

Gas CO tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa Karbon monoksida di udara berasa dari pembakaran

tak sempurna dalam mesin kendaraan bermotor dan industri. Udara bersih praktis mengandung CO.

Berikut ini di berikan beberapa penggunaan CO

1.      Sebagai reduktor pada pengolahan berbagaijenis logam misalnya besi.

2.      Sebagai bahan baku untuk membuat methanol.

3.      Merupakan komponen dari berbagai jenis bahan baker gas,seperti gas air dan gas kokas.

e.       Karbon dioksida (CO 2)

Berbeda dengan CO, gas CO2 tidak beracun.Akan tetapi ,jika kadarnya terlalu besar (10-20%) dapat membuat

orang pingsan dan merusak system pernapasan. Karbon dioksida terdapat di udara dengan kadar sekitar

0,035%. Di dalam air karbon dioksida lebih mudah larut dalam air laut karena air laut sedikit bersifat basa,

sedangkan CO2 bersifat asam.

Beberapa penggunaan komersial karbon dioksida adalah sebagai berikut.

1.      Karbon dioksida padat yang di sebut es kering (dry ice) di gunakan sebagai pendingin (Karbon dioksida cair

hanya terdapat pada tekanan lebih besar dari 5,3 atm).

2.      Untuk memadamkan kebakaran. Tabung pemadaman kebakaran berisi CO2 cair dengan tekanan sekitar 60

atm.

3.      Untuk membuat minuman ringan (soft drink). Minuman seperti air soda, limun, dan lain-lain, mengandung

CO2 yang memberi rasa menyegarkan.

2.      Silikon dan Senyawa Silikon

a.       Silikon (Si)

Silikon dibuat dari campuran Silika dan Kokas yang dipanaskan dalam suatu tanur suhu 3000oC dengan

Kokas sebagai reduktor.

SiO2(l) + C(s) à Si(l) + 2CO(g)

Silikon ultramurni dibuat dari reaksi silikon biasa dengan klorin membentuk SiCl4 dan di reduksi dengan gas

H2.

SiCl4(g) + 2H(g) à Si(s) + 4HCl(g)

b.      Senyawa Silikon

Silikon banyak digunakan untuk membuat chip komputer, transisitor, dan sel surya. Senyawa silikon berupa

silika dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselen, dan semen. Karborundum (SiC)

digunakan untuk ampelas dan pelindung untuk pesawat ulang-alik terhadap suhu tinggi (1600oC). Silika gel

digunakan sebagai pengering dalam berbagai macam produk. Natrium silikat (Na2SiO3) digunakan untuk

mengawetkan telur, sebagai perekat, dan filler pada detergen.

Dampak negatif unsur dan senyawa silicon

1.      Unsur Si dalam bentuk bubuk mudah terbakar.

2.      SiCl4 beracun bila terhisap.

3.      SiH4 mudah terbakar diudara.

3. Nitrogen dan Senyawa Nitrogen

a. Nitrogen.

Udara yang mengandung nitrogen mengalami proses pencairan udara, sehingga udara cair hanya mengandung

argon, nitrogen, dan oksigen. Gas-gas tersebut dipisahkan melalui distilasi bertingkat dan didapatkan nitrogen

berupa gas paling atas pada distilasi.

Penggunaan Nitrogen.

1.      Untuk membuat Amonia (NH3)

2.      Untuk membuat atmosfer inert dalam industri makanan kemasan agar memperpanjang masa penggunaannya.

3.      Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin.

Dampak Negatif Unsur dan Senyawa Nitrogen

1.      Unsur N mudah terbakar dan dapat mengakibatkan hujan asam.

2.      NO2 mengakibatkan keracunan bila terhisap.

3.      NO menyebabkan keracunan dan iritasi.

b. Amonia (NH3)

Amonia dibuat menurut proses Haber-Bosch dari gas Nitrogen dan Hidrogen.

N2(g) + 3H2(g) à 2NH3(g)

Reaksi berlangsung pada suhu 550oC dengan katalisator campuran serbuk besi, Al2O3, MgO, CaO, dan K2O.

Amonia dapat dibuat dilabolatorium dari reaksi garam amonium (NH4Cl, (NH4)2SO4). Dengan basa kuat

(NaOH, Ca(OH)2).

(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 à CaSO4 + 2NH3 + 2H2O.

Penggunaan Amonia:

1. Bahan baku pada industri pupuk urea (CO(NH2)2) dan ZA ((NH4)2SO4).

2. Sebagai pendingin pada pabrik-pabrik Es.

3. Membuat senyawa Nitrogen (NH4Cl, HNO3, dan NH4NO3)

4. Unsur membuat hidrazin (N2H4).

c.       Asam Nitrat

Asam nitrat adalah asam kuat yang bersifat korosif dan beracun dan terurai menjadi ion H+ dan ion NO3-

dalam air, persamaan reaksinya.

Asam nitrat biasa memiliki konsentrasi 68%. Larutan HNO3 dengan konsentrasi diatas 86% disebut sebagai

asam nitrat berasap. Asam nitrat murni merupakan suatu cairan tidak berwarna yang dapat berubah menjadi

merah kekuningan karena adanya oksida nitrogen terlarut dan berwarna merah pada suhu tinggi. HNO3

menjadi padatan putih berwarna pada suhu dibawah -41°C dan mendidih pada 83°C.

Asam nitrat merupakan oksidator yang kuat sehingga penanganannya harus berhati-hati. Bila mengenai

anggota tubuh segera dicuci dengan air yang mengalir.

Campuran antara asam klorida pekat dan asam nitrat pekat dengan perbandingan 3:1 (misalnya 3 mL HCl

dengan 1 mL HNO3 atau 3L HCl dengan 1 L HNO3) disebut aqua regia atau air raja karena dapat melarutkan

logam mulia seperti emas dan platina. Aqua regia sangat tidak stabil, oleh sebab itu aqua regia baru dibuat

ketika akan digunakan.

Asam nitrat merupakan oksidator yang kuat yang mudah melepaskan oksigen sehingga penyimpanannya

harus ditempat tersendiri dan hindari bahan-bahan organik yang umumnya mudah terbakar. Dalam reaksi

kimia bila konsentrasi tinggi, HNO3 tereduksi menjadi NO2 sedangkan pada konsentrasi rendah tereduksi

menjadi NO.

1.      Asam nitrat digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai bahan peledak, diantaranya trinitrotoluena

atau TNT.

2.      Digunakan pula dalam proses pemurnian logam. Sebagai contoh platina, emas dan perak.

3.      HNO3 digunakan dalam proses desain barang-barang berbahan tembaga, perunggu dan kuningan.

4.      HNO3 digunakan pula untuk menghilangkan atau membersihkan peralatan proses dari kerak kalsium dan

magnesium yang menempel di dalamnya.

4.      Fosforus dan Senyawa Fosforus

a.       Fosforus

Dalam tubuh manusia terdapat fosforus di antaranya nukleat yaitu DNA dan RNA yaitu senyawa yang

bertanggung jawab dalam sintesis protein dan sifat genetik, senyawa yang berperan dalam pertukaran energi

dalam sel, serta kalsium fosfat senyawa utama penyusun matriks tulang.

Unsur fosforus mepunyai beberapa bentuk alotropi (bentuk), yaitu fosforus putih dan fosforus merah.

Fosforus putih berupa zat padat seperti liln berwarna putih, mencair pada 44 °C dan mendidih pada 280 °C.

Fosforus putih sangat reaktif, terbakar sendiri bila tercampur dengan udara beracun, dan bercahaya dalam

gelap. Fosforus merah juga merupakan zat padat lebih padat daripada fosforus putih, dan berwarna merah.

Fosforus merah juga tidak terbakar jika bercampur udara kecuali dipanaskan hingga suhu 2500 °C, tidak

bersifat racun dan tidak bercahaya dalam gelap. Fosforus putih dibuat dengan memanaskan batuan fosfat,

pasir dan kokas. Fosforus merah dibuat dengan memanaskan fosfor putih pada suhu 2400 °C dalam atmosfir

inert.

P4 +5O2 à P4O10

P4O10 + 6H2O à 4H3PO4

Penggunaan fosforus

a. Sebagian besar fosforus putih digunakan untuk membuat asam phospat.

b. Fosforus merah digunakan untuk membuat korek api jenis safety matches, yaitu korek api biasa. Ada jenis

korek api lain yang dapat dinyalakan di sembarang tempat asal kering dan sedikit kasar.

c. Pembuatan aliase perunggu tertentu, campuran untuk bom asap, dan untuk membuat senyawa fosforus.

b. Asam Fosfat

Asam Fosfat berupa cairan kental tak berwarna dan mudah larut dalam air. Secara komersial, asam fosfat

dibuat dari reaksi batuan fosfat dengan asam sulfat.

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O à 2H3PO4 + 3CaSO4.2H2O

Asam Fosfat digunakan untuk membuat pupuk super fosfat juga untuk membuat bahan penunjang dalam

deterjen, bahan pembersih lantai, insektisida dan makanan hewan.

c. Pupuk Super Fosfat

Fosforus termasuk unsur makro, yaitu unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah besar. Sementara itu,

fosforus di alam terutama terdapat sebagai batuan fosfat yang tidak larut dalam air sehingga tidak dapat

diserap tumbuhan. Oleh karena itu, batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, dimana

batuan fosfat diubah menjadi kalsium dihidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer [Ca(H2PO4)2] yang larut air.

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 à 2CaSO4 + Ca(H2PO4)2

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 à 3Ca(H2PO4)2

Pupuk yang mengandung senyawa Ca(H2PO4)2 disebut pupuk Super Fosfat karena mudah larut dalam air.

Selain superfosfat, senyawa lain yang digunakan sebagai pupuk fosfat adalah ammonium fosfat sekunder,

(NH4)2HPO4.

d. Natrium Tri Fosfat (Na5P3O10)

Senyawa ini digunakan untuk bahan penunjang dalam detergen, yaitu untuk mengikat ion-ion kalsium /

magnesium dari air sadah sehingga tidak mengganggu (mengendapkan) detergen. Salah satu akibat dari

penggunaan senyawa fosfat ini adalah pencemaran air karena akan menyuburkan pertumbuhan eceng gondok

dan 18 ganggang. Bila masa tumbuhan ini mati, reaksi pembusukannya akan menghabiskan oksigen terlarut

sehingga kehidupan binatang air tidak dimungkinkan.

5.      Oksigen dan Ozon

a.       Oksigen (O2)

Oksigen Dioksigen, O2, adalah gas tak berwarna dan tak berbau (bp -183.0 oC) menempati 21% udara (%

volume). Karena atom oksigen juga komponen utama air dan batuan, oksigen adalah unsur yang paling

melimpah di kerak bumi. Walaupun unsur ini melimpah, oksigen dibuktikan sebagai unsur baru di abad ke-

18. Karena kini sejumlah besar oksigen digunakan untuk produksi baja, oksigen dipisahkan dalam jumlah

besar dari udara yang dicairkan.

b.      Ozon (O3)

Ozon, O3, adalah alotrop oksigen dan merupakan gas tak stabil dengan bau yang mengiritasi. Ozon adalah

molekul bengkok terdiri dari tiga atom (bersudut 117o) dan memiliki kereaktifan yang unik. Akhir-akhir ini

ozon diketahui memiliki peran yang sangat penting dalam menyaring radiasi ultraviolet dari matahari yang

membahayakan, dan memegang peranan penting dalam melindungi kehidupan di bumi dari kerusakan

fotokimia. Kini jelas bahwa khlorofluorokarbon, yang sering digunakan sebagai refrigeran atau sebagai

pembersih komponen elektronik, juga merusak lapisan ozon, dan aksi yang sesuai telah dilakukan dalam skala

global untuk menanggulangi masalah lingkungan yang serius ini.

6.      Belerang dan Senyawa Belerang

a.       Belerang (S)

Deposit belerang dicairkan dengan mengalirkan air super panas. Belerang cair dipaksa keluar dengan

memompakan udara panas, dan dibiarkan membeku. Selain itu, belerang berasal dari hasil desulfurisasi

minyak bumi.

Penggunaan belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat dan vulkanisasi karet pada industri ban kendaraan.

Dampak Negatif Unsur dan Senyawa Belerang:

1.      Unsur S mudah terbakar dan meledak.

2.      H2S beracun bahkan menyebabkan kematian.

3.      H2SO4 menyebabkan korosi dan luka bakar.

b.      Asam Sulfat (H2SO4)

Pembuatan asam sulfat ada 2 jenis yaitu dengan proses kamar timbal dan proses kontrak.

         Pembuatan H2SO4 dengan proses kamar timbal (bilik menggunakan ruang reaktor dengan dinding timbal

(Pb)). Proses pembakaran belerang dan direaksikan dengan NO2.

2S + 2O2 à 2SO2

2SO2 + 2NO2 à 2SO3 + 2NO

Gas SO3 dikamar timbal direaksikan dengan air membentuk H2SO4.

SO3 + H2O à H2SO4

         Pembakaran H2SO4 dengan proses kontak merupakan sintesis belerang menjadi H2SO4 dengan katalis V2O5.

S + O2 à SO2

2SO2 + O2 à 2SO3

Gas SO3 dilarutkan dalam H2SO4 pekat.

SO3 + H2S4 à H2S2O7.

Kemudian diencerkan dengan air untuk memperoleh H2SO4 dengan kadar 90-99 persen.

H2S2O7 + H2O à 2H2SO4

Produksi H2SO4 dengan proses kontak paling banyak digunakan dan menguntungkan.

Asam sulfat digunakan untuk industry pupuk dan detergen, membersihkan permukaan logam dalam

electroplating, industri zat warna, bahan peledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan untuk pengisi

aki.

7.      Halogen dan Senyawa Halogen

a.       Fluorin dan Senyawa Fluorin

Fluor yang juga dikenal dengan nama fluorin merupakan unsur kimia yang berupa gas pada suhu kamar

(25oC), bewarna kuning kehijauan dan merupakan insur yang sangat reaktif juga dilambangkan dengan huruf

F. Letaknya dalam tabel periodik adalah pada golongan VIIA dan periode 2, jadi dapat dikatakan bahwa

terdapat pada kelompok unsur halogen. Nomor atomnya adalah 9, dengan massa atom relatifnya adalah 19

gr/mol. Titik leburnya adalah pada suhu -219,6oC, sedangkan titik didihnya adalah pada suhu -188,13oC. Flour

merupakan unsur nonlogam yang paling elektronegatif, oleh sebab itu juga merupakan unsur yang paling

reaktif. Jika didekatkan dengan bahan-bahan yang terbuat dari minyak dan gas maka akan dapat menimbulkan

api. Fluor bersifat racun, korosif dan sangat berbau. Fluor pertama kali diisolasi oleh ilmuwan prancis yang

bernama henri Moissan pada tahun 1886. Nama fluor pertama kali diambil dari kata fluo yang berarti

mengalir dalam bahasa Latin. Fluor sangat reaktif sehingga jarang ditemukan dalam keadaan bebas, fluor

biasa dijumpai berikatan dengan unsur atau senyawa lain, sehingga biasanya berbentuk dalam senyawa seperti

fluorit , kriolit, dan apatit. Fluor yang berikatan dengan oksigen akan membentuk senyawa fluorida, yang

terdapat dalam mineral yang terlarut dalam air sungai dan air laut.

Proses Pembuatan Fluor

Untuk mendapat unsur fluor yang murni sangat sulit, hal ini dikarenakan unsur flour ini adalah unsure yang

bebas dan sangat reaktif. Namun tetap saja gas fluor dapat dibuat dengan cara elektrolisis dari leburan garam

kalium florida (KF), dan asam flourida (HF). Sedangkan untuk memperoleh fluor cair dapat dilakukan dengan

cara melewatkan gas fluor tersebut melalui sebuah tabung logam atau karet yang dikelilingi oleh udara cair.

Asam hirofluorida juga dapat diperoleh dari pengolahan fluorit dengan asam belerang dan dipakai untuk

mengelektrolitkan gas fluor.

SiO2 + 4HF à SiF4 + 2H2O

NaSiO3 + 6HF à 2NaF + SiF4 + 3H2O

Banyak sekali manfaat yang dapat diperoleh dari unsur ini, diantaranya adalah pada:

Pada senyawa Klorofluorokarbon (CFC)

Senyawa klorofluorokarbon atau yang lebih dikenal denagn nama Freon ini, berupa cair ataupun gas dan tidak

berbau ataupun beracun. Senyawa ini sering digunakan sebagai pendorong dalam produk penyemprot aerosol

dan juga sering digunakan dalam pendingin pada lemari es atau pada AC. Namun sekarang ini penelitian

membuktikan bahwa senyawa ini dapat merusak lapisan ozon (O3) di atmosfer, sehingga pengunaannya

makin di kurangi.

Pada senyawa Politetra Flouretena (Teflon)

Politetra Flouretena adalah salah satu senyawa fluor dalam ikatan plastik yang lebih sering disebut sebagai

teflon. Senyawa ini banyak digunakan pada industri automobil dan dapat digunakan sebagai pelapis pada

bagian dalam panci dan sebagai peralatan masak lainnya.

selain itu organik fluor juga banyak berguna seperti pada cairan hidrokarbon yang mengandung fluor yang

merupakan turunan dari petroleum yang dimanfaatkan dalam sebagai minyak pelumas yang sangat stabil.

Selain itu senyawa Uranium heksafluorida berguna dalam proses difusi gas untuk bahan bakar pada reaktor

nuklir atau bom atom. Asam hidrofluorida juga dapat digunakan untuk melukis kaca. Pemakaian senyawa

fluor dalam kuantitas kecil, dapat membantu kerusakan pada gigi, oleh karena itu banyak pasta gigi yang

ditambahkan senyawa ini. Namun apabila senyawa ini digunakan terlalu banyak maka dapat menyebabkan

kerusakan pada email gigi.

b.      Klorin dan Senyawa Klorin

Dalam labolatorium klorin dibuat dengan mengoksidasi ion klorida dalam larutan asam dengan oksidator kuat

seperti mangan dioksida (MNO2), atau kalium permanganat (KMNO4).

2NaCl à 2Na + Cl2

2Na+ + 2Cl- + 2H2O à 2Na+ + 2OH- + Cl2 + H2

Kegunaan klorin dan senyawa klorin.

a. Klorin digunakan untuk klorinasi hidrokarbon sebagai bahan baku industri plastik serta karet sintetik,

pembuatan CCl4, dan C2H5Cl. Klorin juga digunakan untuk bahan TEL(suatu bahan aditif pada bensin).

b. Natrium Klorida (NaCl) adalah senyawa klorin yang paling banyak kegunaannya terutama sebagai garam

dapur.

c. Hidro Karbon Klorida (HCl) adalah asam halida yang digunakan untuk membersihkan permukaan logam dari

karat pada proses elektoplating dan juga untuk menetralkan sifat basa pada berbagai proses.

Pembuatan dan manfaat klorin.

a. Reaksi kapur klor dengan asam sulfat: CaOCl2 + H2SO4 à CaSO4 + Cl + H2O

b. Oksidasi Cl- : MnO2 + 2H2SO4 + 2NaCl à MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O + Cl

Manfaat klorin.

a. Untuk klorinasi hidrokarbon bahan baku industri plastik.

b. Untuk pembuatan tetraklormetana.

c. Pembuatan etil klorida (C2H5Cl).

d. Sebagai bahan desinfektan dalam air minum.

e. Sebagai pemutih pada industry kertas dan pulp.

c. Bromine (Br)

Meskipun bromine hanya ada dalam konsentrasi yang rendah dalam air laut, namun bromine dapat diperoleh

dari hasil oksidasi ion Br- oleh klorin.

2Br- + Cl2 à Br2 + 2Cl-

Udara kemudian dialirkan ke air dan uap bromin. Udara didinginkan sehingga Br2 terkondensasi menjadi

cairan. Dalam labolatorium, bromin dapat dibuat dengan oksidasi garam bromida oleh MnO2 dalam larutan

asam.

d. Iodin dan Senyawa Iodin

Iodin adalah unsur non logam yang pada suhu kamar berupa zat padat yang berwarna hitam dan mudah

menyublim. Uap iodin berwarna ungu. Iodin tergolong unsur halogen (VII A).

Satu-satunya tambang iodin di tanah air adalah simir iodin yang dikelola kimia farma yang terdapat di Watu

Dakon, Jawa timur. Akan tetapi sumber ini hampir habis di eksploitasi. Penggunaaan unsur ini terutama untuk

membuat obat.

Larutan iodin dalam alkohol dikenal sebagai iodin tinktur, digunakan sebagai bahan antiseptik. Iodin unsur

juga digunakan dalam analisisi kimia untuk menunjukkan amilum. Yang berwarna ungu.

Salah satu senyawa iodin yang terpenting adalah NaI atau NaIO3 yang dicampurkan ke dalam garam dapur

yang bermanfaat untuk mengatasi kekurangan iodin dalam tubuh. Kekurangan iodin dalam tubuh dapat

menyebabkan gondok dan keterbelakangan mental. Perak iodida digunakan untuk membuat film atau kertas

fotografi karena senyawa perak Iodida mudah terurai jika kena sinar.

e. Pembuatan Halogen di Laboratorium

Di laboratorium, zat-zat kimia dibuat dalam jumlah seperlunya untuk digunakan eksperimen/praktikum

dengan cara yang cepat dan alat yang sederhana. Klorin, bromin, dan iodine dapat dihasilkan dari oksidasi

terhadap senyawa halida dengan oksidator MnO2 atau KMnO2 dalam lingkungan asam. Senyawa halide

dicampurkan dengan MnO2 atau KMnO2 ditambahkan H2SO4 pekat, kemudian dipanaskan. Reaksi yang

berlangsung secara umum :

2X- + MnO2 + 4H+ → X2 + Mn2+ + 2H2O

10X- + 2MnO4- + 16H+ → 5X2 + 2Mn2+ + 8H2O

Senyawa klorin juga dapat dibuat dalam skala labooratorium dengan cara :

Proses Weldon

Dengan memanaskan campuran MnO2, H2SO4, dan NaCl

Reaksi : MnO2 + 2H2SO4 + 2 NaCl → Na2SO4 + MnSO4 + H2O + Cl2

Mereaksikan CaOCl2 dan H2SO4

CaOCl2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + Cl2

Mereaksikan KMnO4 dan HCl

KMnO4 + HCl → 2KCl + MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

Sifat oksidator bromin yang tidak terlalu kuat. Dalam proses industri, bromine dibuat dengan cara

mengalirkan gas klorin ke dalam larutan bromide.

Reaksi : Cl2 + 2Br- → Br2 +2Cl-

Dalam skala laboratorium, bromin dibuat dengan cara :

Mencampurkan CaOCl2, H2SO4, dengan bromida.

CaOCl2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + Cl2

Cl2 + 2Br- → Br2 + 2Cl-

Mencampurkan KMnO4 dan HBr pekat.

Mencampurkan bromide, H2SO4, dan MnO2.

Unsur iodine dapat dibuat dengan cara.

Dengan mereaksikan NaIO3 dan natrium bisilfit.

2NaIO3 + 5N4H2SO3 → 3NaHSO4 + 2Na2SO4 + H2O + I2

Dalam skala laboratorium pembuatan iodin analog dengan pembuatan bromin, hanya saja bromida diganti

dengan iodida.

Senyawa HF dan HCl dapat dibuat juga di laboratorium dengan mereaksikan garam halide (NaF dan CaCl 2)

dengan asam sulfat pekat dan dipanaskan sesuai dengan persamaan reaksiberikut :

2NaF + H2SO4 → Na2SO4 + 2HF

CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 +2HC

Senyawa HI dan HBr tidak dapat dibuat seperti itu karena Br- atau I- akan dioksidasi oleh H2SO4.

2NaBr + H2SO4 → Na2SO3 + Br2 + H2O

MgI2 + H2SO4 → MgSO3 + I2 + H2O

HBr dan HI biasanya dibuat dengan pereaksi H3PO4.

3NaBr +H3PO4 → Na3PO4 + 3HBr

3MgI2 + 2H3PO4 → Mg3(PO4)2 + 6HI

Proses Pembuatan Unsur/ Senyawa Logam dan Kegunaannya

Filed under: Uncategorized — Tinggalkan komentar Maret 20, 2012

No.UNSUR /

SENYAWAPROSES PEMBUATAN KEGUNAAN

1. Natrium (Na) Proses Down:

Dengan elektrolisis

NaCl→Na+ (l) + Cl- (l)

Katode : Na+ (l) + e→ Na (l)

Anode : 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2 e

sebagai cairan pendingin pada reaktor nuklir

sebagai lampu penerangan jalan

2. Natrium Hidroksida (NaOH)

NaOH dibuat dengan elektrolisis larutan NaCl.

Katoda : 2H2O(l) + 2e à 2OH–(aq) + H2(g)

Anoda  : 2Cl–(aq) à Cl2(g) + 2e

Hasil     : 2H2O(l) + 2Cl–(aq) à 2OH–

(aq) + H2(g) + Cl2(g)

Na+ dalam larutan bergabung dengan OH– di katoda membentuk NaOH.

 Soda kaustik digunakan dalam pembuatan sabun, detergen, tekstil, kertas, pewarnaan, dan menghilangkan belerang dari minyak bumi.

3. Natrium Karbonat (Na2CO3)

Proses Solvay

Metode pembuatan Na2CO3 ini dikembangkan oleh Ernest Solvay (1838–1922) dari Belgia sebagai bahan bakunya adalah batu kapur CaCO3.

- Batu kapur dipanaskan untuk memperoleh gas CO2

CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g)  (panas)

CO2(g) + H2O(l) à H2CO3(aq)

Digunakan dalam proses pembuatan pulp, kertas, sabun, detergen, kaca, dan untuk melunakkan air sadah.

H2CO3(aq) + NH3(g) à NH4HCO3(aq)

NH4HCO3(aq) + NaCl(aq) à NaHCO3(s) + NH4Cl

Endapan NaHCO3 dipisahkan dengan penyaringan kemudian dipanaskan

2 NaHCO3(s) à Na2CO3(s) +H2O(g) + CO2(g)  (panas)4. Natrium

SulfatProses Hargraves :

2NaCl(s) + H2SO4(l)→ Na2SO4 (s) + 2HCl(g)

industri pulp dan kertas

5. Magnesium (Mg)

Magnesium diperoleh dari air laut menurut proses Dow melalui tahap-tahap

1. Mencampurkan air laut dengan (CaO) sehingga magnesium mengendap

CaO (s) + H2O (l) à Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)

Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) à Mg(OH)2 (s)

Mg2+(aq) + H2O(l) + CaO(s ) à Mg(OH)2(s) + Ca2+

(aq)

1. Mg(OH)2 yang terbentuk disaring, dicuci dan direaksikan dengan larutan HCl pekat.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) à MgCl2(aq) + 2H2O(l)

1. Larutan MgCl2 yang diperoleh diuapkan sehingga diperoleh Kristal MgCl2

2. Kristal MgCl2 dielektrolisis terhadap lelehan MgCl2 yang dicampur CaCl2.

MgCl2 (l) à Mg2+ (l) + 2Cl- (l)

Katoda : Mg2+(l) + 2e à Mg(l)

Anoda  : 2Cl- (l) à Cl2(g) + 2e

Hasil    : Mg2+ (l) + 2Cl–(l) à Mg(l) + Cl2(g)

Untuk membuat logam campuran (aliase).  Contoh: Magnalium (Mg + Al). Paduan logam ini kuat dan ringan serta tahan korosi sehingga digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya.

Sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu.

Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang. Dapat digunakan untuk membuat kembang api, untuk blitz pada kamera.

Pencegah korosi pipa besi di tanah dan dinding kapal laut

6. Alumunium (Al)

Aluminium diperoleh dengan elektrolisis lelehan bauksit Al2O3 dalam kriolit cair Na3AlF6 pada proses Hall – Heroult melalui 2 tahap, yaitu:

1. Pemurnian Al 2O3 dari bauksit (alumina)

Ke dalam bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat sehingga Al2O3 larut, sedangkan zat lain

Sebagai aliose (bahan campuran)

Duralium (95% Al, 4% Cu, 0,5%Mg dan 0,5% Mn)

Magnalium (70 – 95% Al, dan 30 – 0,5% Mg)

tidak larut. Dipisahkan melalui penyaringan.

Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) à 2NaAlO2 (aq) + H2O (l)

Larutan NaAlO2 diasamkan.

NaAlO2 (aq) + H2O (l) + HCl (aq) à Al(OH)3 (s) + NaCl (aq)

Endapan Al(OH)3 disaring & dipanaskan sehingga terurai.

Al(OH)3 (s) à Al2O3 (s) + 3H2O (g) (panas)

1. Elektrolisis Al 2O3 dengan kriolit cair

Al2O3 murni dicampur dengan kriolit Na3AlF6. Dinding bejana untuk elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi grafit (katoda). Anodanya, batang karbon yang dicelupkan ke dalam campuran.

Larutan Al2O3 dalam kriolit dimasukkan ke dalam sel Hall-Heroult, kemudian dialiri listrik. Ion Al3+ direduksi di katoda menjadi Al cair dan ion O2-

dioksidasi di anoda menjadi gas oksigen.

Reaksi yang terjadi:

Al2O3(l) à 2Al3+(l) + 3O2-

(l)

Katoda                 : Al3+(l) + 3e à Al(l)         × 4

Anoda : 2O2-(l) à O2(g) + 4e      × 3

Hasil      : 4Al3+(l) + 6O2-

(l) à 4Al(l) + 3O2(g)

Gas oksigen yang terbentuk dapat bereaksi dengan anoda karbon membentuk CO2 sehingga anoda semakin habis dan pada suatu saat harus diganti.

Alnico (20% Al, 50%, 20%Ni, dan 10% Cu)

Thermit (Al + Fe2O3) untuk mengelas logam

Tawas, KAl(SO4)2 12H2O untuk penjernihan air.

Aluminium sulfat Al2(SO4)3 untuk industri kertas dan mordan.

Zeolit Na2O Al2O3 2SiO2 untuk melunakkan air sadah.

Aluminium Al2O3 untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industry keramik, dan industri gelas.

Al(OH)3 untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan

Al2O3 (Alfa-Alumina) untuk meruntuhkan bangunan yang terbuat dari besi atau baja.

Meningkatkan ketahanan korosi.

Meningkatkan adhesi cat.

Sebagai alat untuk pelapisan lebih lanjut.

Memperbaiki penampilan.

Meningkatkan isolasi listrik.

Memungkinkan penggunaan lithografi dan photografi.

Memperbesar emisivitas.

Meningkatkan ketahanan abrasi, mendeteksi daerah peka retakan.

7. Besi (Fe) Besi diperoleh dari bijih besi dengan cara peleburan yang di lakukan dalam suatu tunggu yang disebut tanur tiup (blast furnace).

Dalam  penggunaanya, besi digunakan bukan sebagai besi murni,

Proses yang terjadi pada pembuatan besi:

1. Bahan-bahan (biji besi, batu kapur,&kokas) dimasukkan ke dalam tungku.

2. Udara panas dialirkan melalui dasar tanur yang mengoksidasi karbon jadi gas CO2.

C (s) + O2(g) à CO2(g)  ΔH = -394 kJ

1. Kemudian gas CO2 bergerak naik dan bereaksi lagi dengan kokas manjadi CO.

CO2(g) + C(s) à 2CO(g)                ΔH = +173 kJ

1. Gas CO yang terjadi mereduksi bijih besi secara bertahap menjadi besi.

3Fe2O3 + CO à 2Fe3O4 + CO2 (pada suhu 500 °C)

Fe3O4 + CO à 3FeO + CO2 (pada suhu 850 °C)

FeO + CO à Fe + CO2 (pada suhu 1000 °C)

Reaksi total dapat di tuliskan sebagai berikut:

Fe2O3 (s) + 3CO (g) à 2Fe (l) + 3CO2 (g)

Besi cair itu turun ke bawah. Zat pengotor yang tercampur , seperti SiO2, P4O10 &Al2O3 diikat oleh CaO (penguraian batu kapur padasuhu tinggi). Besi yang dihasilkan disebut besi kasar (pig iron) yang mengandung 95% Fe, 4% C dan sedikit Si, P, dan S. Rapuh (mudah patah).

tapi berupa logam campur (baja).

Dipergunakan sebagai mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dll.

Baja tahan karat digunakan untuk membuat perkakas seperti gunting, obeng dan kunci serta perkakas dapur seperti sendok dan panci.

8. Tembaga (Cu)

Tembaga diperoleh dari bijih kalkopirit CuFeS2 melalui beberapa tahap, yaitu:

1. Pengapungan (flotasi)

Bijih diserbukkan dimasukkan ke dalam campuran air dan minyak. Bijih yang mengandung tembaga akan diselaputi oleh minyak&yang lainnya terbawa oleh air. Udara ditiupkan ke dalam campuran dan bijih yang diselaputi minyak  dibawa ke permukaan mengapung, sedangkan zat lain diendapkan.

1. Pemanggangan

banyak digunakan pada alat-alat listrik.

perhiasan, campuran antara tembaga dan emas.

bahan pembuat uang logam.

bahan pembuat logam lain, seperti kuningan (campuran antara tembaga dan seng), perunggu (campuran antara tembaga dan timah.

CuSO4 dalam air berwarna biru, banyak

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dan terjadi reaksi

4Cu2FeS2(s) + 9O2(g) à 2Cu2S(s) + 2Fe2O3(s) + 6SO2(g)

1. Reduksi

Cu2S yang terjadi dipisahkan dari Fe2O3 dan dipanaskan,dialiri udara (terjadi reduksi) menjadi logam tembaga lepuh (blister copper)

2Cu2S(s) + 3O2(g) à 2Cu2O(s) + 2SO2(g)

Cu2S(s) + 2Cu2O(s) à 6Cu(s) + SO2(g)

1. Elektrolisis (pemurnian)

Logam tembaga yang diperoleh dari reduksi masih tercampur dengan sedikit Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Tembaga yang tidak murni dipasang sebagai anoda dan sebagai katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan CuSO4.

Tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

Katoda : Cu2+(aq) + 2e à Cu(s)

Anoda : Cu(s) à Cu2+(aq) + 2e

Hasil :    Cu(s) à Cu(s)

Pada proses ini anoda semakin habis dan katoda (tembaga murni) makin bertambah besar, sedangkan Ag, Au, dan Pt diendapkan sebagai lumpur anoda sebagai hasil samping.

digunakan sebagai zat warna.

Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux banyak digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah jamur pada sayur dan buah.

CuCl2, digunakan untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minyak.

Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).

9. Timah Proses Pemanasan :

SnO2 + C→ Sn + CO2

untuk logam campur kaleng kemasan