BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 TembagaTembaga adalah suatu unsur
kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom
29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.Tembaga merupakan
konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini
memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan
lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga
dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.Logam ini dan
aloinya (campuran) telah digunakan selama empat hari. Di era Roma,
tembaga umumnya ditambang di Siprus, yang juga asal dari nama logam
ini (yprium, logam Siprus), nantinya disingkat jadi uprum). Ikatan
dari logam ini biasanya dinamai dengan tembaga(II).Ion Tembaga(II)
dapat berlarut ke dalam air, dimana fungsi mereka dalam konsentrasi
tinggi adalah sebagai agen anti bakteri, fungisi, dan bahan
tambahan kayu. Dalam konsentrasi tinggi maka tembaga akan bersifat
racun, tapi dalam jumlah sedikit tembaga merupakan nutrien yang
penting bagi kehidupan manusia dan tanaman tingkat rendah. Di dalam
tubuh, tembaga biasanya ditemukan di bagian hati, otak, usus,
jantung, dan ginjal
2.2 Karaterustik TembagaA.FisikTembaga, perak, dan emas berada
pada unsur golongan 11 pada tabel periodik dan mempunyai sifat yang
sama: mempunyai satu elektron orbital-s pada kulit atom d dengan
sifat konduktivitas listrik yang baik.Sifat lunak tembaga dapat
dijelaskan oleh konduktivitas listriknya yang tinggi (59,6106S/m)
dan oleh karena itu juga mempunyai konduktivitas termal yang tinggi
(kedua tertinggi) di antara semua logam murni pada suhu
kamar.Bersama dengan sesium dan emas (keduanya berwarna kuning) dan
osmium (kebiruan), tembaga adalah satu dari empat logam dengan
warna asli selain abu-abu atau perak. Tembaga murni berwarna
merah-oranye dan menjadi kemerahan bila kontak dengan
udara.B.KimiaTembaga tidak bereaksi dengan air, namun ia bereaksi
perlahan dengan oksigen dari udara membentuk lapisan coklat-hitam
tembaga oksida. Berbeda dengan oksidasi besi oleh udara, lapisan
oksida ini kemudian menghentikan korosi berlanjut. Lapisan
verdigris (tembaga karbonat) berwarna hijau dapat dilihat pada
konstruksi-konstruksi dari tembaga yang berusia tua, seperti pada
Patung Liberty. Tembaga bereaksi dengan sulfida membentuk tembaga
sulfida.
C.IsotopTembaga memiliki 29 isotop. 63Cu dan 65Cu adalah isotop
stabil, dengan persentase 63Cu adalah yang terbanyak di alam,
sekitar 69%. Kedua isotop ini memiliki bilangan spin 3/2.Isotop
lainnya bersifat radioaktif, dengan yang paling stabil adalah 67Cu
dengan paruh waktu 61,83 jam.Tujuh isotop metastabil telah
diidentifikasi, 68mCu adalah isotop dengan paruh waktu terpanjang,
3,8 menit. Isotop dengan nomor massa diatas 64 dapat meluruh dengan
-, sedangkan untuk nomor massa dibawah 64 meluruh dengan +. 64Cu
(paruh waktu 12,7 jam), meluruh dengan kedua cara.62Cu dan 64Cu
memiliki banyak kegunaan. 64Cu adalah agen radiokontras untuk
gambar X-ray, bersama dengan chelate dapat digunakan untuk terapi
radiasi kanker. 62Cu digunakan pada 62Cu-PTSM yang merupakan
pelacak radioaktif untuk tomografi emisi positron.2.3 Keberadaan
Tembaga di AlamTembaga disintesis pada bintang masif dan ada di
kerak bumi dengan konsentrasi 50 bagian per juta (ppm), atau dapat
juga dalam bentuk tembaga native atau mineral dalam bentuk tembaga
sulfida kalkopirit dan kalkosit, tembaga karbonat azurit dan
malasit dan mineral tembaga(I) oksida kuprit. Massa tembaga murni
yang pernah ditemukan bermassa 420 ton, ditemukan tahun 1857 di
Semenanjung Keweenaw di Michigan, AS. Tembaga native merupakan
polikristal, dengan kristal terbesar yang pernah diketahui
berukuran 4.43.23.2cm.2.4 Senyawa Biner TembagaSeperti elemen
lainnya, senyawa tembaga yang paling sederhana adalah senyawa biner
(terdiri dari 2 elemen saja). Biner yang paling penting diantaranya
oksida, sulfida, dan halida. Tembaga(I) oksida, tembaga(II) oksida,
tembaga(I) sulfida, dan tembaga monosulfida merupakan contoh
senyawa tembaga biner.Untuk senyawa halida, yang dikenal
diantaranya tembaga(I) klorida, tembaga(I) bromida, dan tembaga(I)
iodida, juga tembaga(II) fluorida, tembaga(II) klorida, dan
tembaga(II) bromida. Percobaan membuat tembaga(II) iodida ternyata
menghasilkan tembaga iodida dan iodin.2 Cu2+ + 4 I 2 CuI + I22.5
Proses Pemurnian Bijih Tembaga
A. Proses PyrometallurgyProses ini menggunakan temperatur tinggi
yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar. Bijih tembaga yang
telah dipisahkan dari kotoran-kotoran (tailing) dipanggang untuk
menghilangkan asam belerang dan selanjutnya bijih ini
dilebur.Berikut ini diberikan gambar dapur peleburan tembaga
tersebut.
1-lining; 2-nose or mouth; 3-tuyere; 4-roller stand. Pada
peleburan tersebut bijih-bijih dipisahkan dari terak dan akan
dihasilkan matte, selanjutnya matte ini diproses pada converter
sehingga unsur-unsur besi dan belerang dapat dipisahkan dan akan
menghasilkan tembaga blister.Tembaga blister masih mengandung
sejumlah unsur-unsur besi, belerang, seng, nikel, arsen dsb.
sehingga blister ini harusdiproses ulang (refining) yang
pelaksanaannya dapat dilakukan pada ReverberatoryB. Proses
HydrometallurgyMetoda ini ini dilakukan dengan cara melarutkan
bijih-bijih tembaga (leaching) ke dalam suatu larutan tertentu,
kemudian tembaga dipisahkan dari bahan ikutan lainnya
(kotoran).a.Untuk meleaching bijih tembaga yang bersifat oksida,
digunakan asam sulfat (H2SO4), seperti ditunjukkan pada reaksi di
bawah ini;CuCO3 . Cu (OH)2 + 2 H2SO4 -> 2 CuSO4 + CO2 + 3
H2Ob.Untuk meleaching bijih yang bersifat sulfida atau native
digunakan ferri sulfat (Fe2(SO4)3), seperti bijih cholcocite di
bawah ini ;Cu2S + 2 Fe2 (SO4)3 -> Cu SO4 + 4 FeSO4 + SUntuk
bijih chalcopyrite dan bornite, reaksinya berjalan lambat dan tidak
dapat larut seluruhnya. Setelah hasil leaching dipisahkan dari
bagian-bagian yang tidak dapat larut, kemudian larutan ini diproses
secara elektrolisa,sehingga didapatkan tembaga murni.
2.6 Penggunaan TembagaPenggunaan tembaga terbesar adalah untuk
kabel listrik (60%), atap dan perpipaan (20%) dan mesin industri
(15%). Tembaga biasanya digunakan dalam bentuk logam murni, tapi
ketika dibutuhkan tingkat kekerasan lebih tinggi maka biasanya
dicampur dengan elemen lain untuk membentuk aloi.Sebagian kecil
tembaga juga digunakan sebagai suplemen nutrisi dan fungisida dalam
pertanian.
2.7 SulfatIon sulfat merupakan sejenis anion poliatom dengan
rumus empiris SO42- dengan massa molekul 96.06 satuan massa atom;
ia terdiri dari atom pusat sulfur dikelilingi oleh empat atom
oksigen dalam susunan tetrahidron. Ion sulfat bermuatan cas dua
negatif dan merupakan basa konjugat ion hidrogen sulfat (bisulfat),
HSO4-, yaitu bes konjugat asam sulfat, H2SO4. Terdapat sulfat
organik seperti dimetil sulfat yang merupakan senyawa kovalen
dengan rumus (CH3O)2SO2, dan merupakan ester asam sulfat.
2.8 Ciri-ciri SulfatKebanyakan sulfat sangat larut dalam air.
Kecuali dalam kalsium sulfat, stronsium sulfat dan barium sulfat,
yang tak larut. Barium sulfat sangat berguna dalam analisis
gravimetri sulfat: penambahan barium klorida pada suatu larutan
yang mengandung ion sulfat. Kelihatan endapan putih, yaitu barium
sulfat menunjukkan adanya anion sulfat.Ion sulfat bisa menjadi satu
ligan menghubungkan mana-mana satu dengan oksigen (monodentat) atau
dua oksigen sebagai kelat atau jembatan. Contoh ialah molekul logam
netral kompleks PtSO4P(C6H5)32, di mana ion sulfat berperan sebagai
ligan bidentat. Ikatan oksigen-logam dalam molekul sulfat kompleks
mempunyai ciri kovalen.2.9 Tembaga (II) SulfatTembaga(II) sulfat,
juga dikenal dengan cupri sulfat, adalah sebuah senyawa kimia
dengan rumus molekul CuSO4. Senyawa garam ini eksis di bumi dengan
kederajatan hidrasi yang berbeda-beda. Bentuk anhidratnya berbentuk
bubuk hijau pucat atau abu-abu putih, sedangkan bentuk
pentahidratnya (CuSO45H2O), berwarna biru terang
2.10 Proses Pembuatan CuSO4Tembaga(II) sulfat diproduksi dalam
skala besar dengan cara mencampurkan logam tembaga dengan asam
sulfat panas atau oksidanya dengan asam sulfat. Untuk penggunaan di
laboratorium, tembaga (II) sulfat biasanya dibeli (tidak dibuat
manual).Bentuk anhidratnya ditemukan dalam bentuk mineral langka
yang disebut kalkosianit. Tembaga sulfat terhidrasi eksis di alam
dalam bentuk kalkantit (pentahidrat) dan 2 mineral lain yang lebih
langka: bonatit (trihidrat) dan bootit (heptahidrat).
2.11 Sifat-sifat Kimia CuSO4Tembaga(II) sulfat pentahidrat akan
terdekomposisi sebelum mencair pada 150C, akan kehilangan dua
molekul airnya pada suhu 63C, diikuti 2 molekul lagi pada suhu 109C
dan molekul air terakhir pada suhu 200C.[4][5]Proses dehidrasi
melalui dekomposisi separuh tembagatetraaqua(2+), 2 gugus aqua yang
berlawanan akan terlepas untuk menghasilkan separuh
tembagadiaqua(2+). Tahap dehidrasi kedua dimulai ketika 2 gugus
aqua terakhir terlepas. Dehidrasi sempurna terjadi ketika molekul
air yang tidak terikat terlepas.Pada suhu 650C, tembaga (II) sulfat
akan terdekomposisi menjadi tembaga(II) oksida (CuO) dan belerang
trioksida (SO3).Warna tembaga(II) sulfat yang berwarna biru berasal
dari hidrasi air. Ketika tembaga(II) sulfat dipanaskan dengan api,
maka kristalnya akan terdehidrasi dan berubah warna menjadi hijau
abu-abu.[6]Tembaga sulfat bereaksi dengan asam klorida. Pada reaksi
ini, larutan tembaga(II) yang warnanya biru akan berubah menjadi
hijau karena pembentukan tetraklorokuprat(II):Cu2+ + 4Cl
CuCl42Tembaga(II) sulfat juga dapat bereaksi dengan logam lain yang
lebih reaktif dari tembaga (misalnya Mg, Fe, Zn, Al, Sn, Pb,
etc.):CuSO4 + Zn ZnSO4 + CuCuSO4 + Fe FeSO4 + CuCuSO4 + Mg MgSO4 +
CuCuSO4 + Sn SnSO4 + Cu3 CuSO4 + 2 Al Al2(SO4)3 + 3 CuTembaga yang
terbentuk akan terlapisi di permukaan logam lainnya. Reaksi akan
berhenti ketika tidak ada lagi permukaan kosong pada logam yang
dapat dilapisi oleh tembaga.2.12 Kegunaan CuSO4A.Sebagai herbisida,
fungisida dan pestisidaTembaga(II) sulfat pentahidrat adalah sebuah
fungisida. Namun, beberapa jamur mampu beradaptasi dengan
peningkatan kadar ion tembaga. Dicampur dengan kapur biasanya
disebut campuran Bordeaux dan digunakan untuk mengontrol jamur pada
tumbuhan anggur, melon, dan beri lainnya. Keguanaan lainnya adalah
senyawa Cheshunt, sebuah campuran dari tembaga sulfat dan amonium
karbonat digunakan dalam hortikultura untuk mencegah pelembaban
pada biji. Penggunaannya sebagai herbisida bukan pertanian,
melainkan untuk kontrol searangan tanaman air dan akar tumbuhan
dengan pipa yang mengandung air. Hal ini juga digunakan di kolam
renang sebagai sebuah algaecide. Sebuah larutan encer tembaga
sulfat digunakan untuk mengobati ikan akuarium dari infeksi
parasit, dan juga digunakan untuk menghilangkan siput dari
akuarium. Ion tembaga sangat beracun bagi ikan, sehingga perawatan
harus dilakukan dengan memperhatikan dosis. Sebagian besar spesies
alga dapat dikontrol dengan konsentrasi tembaga sulfat yang sangat
rendah. embaga sulfat menghambat pertumbuhan bakteri seperti
Escherichiacoli.Untuk sebagian besar dari abad ke-20, tembaga
arsenat dikrom (CCA) adalah tipe dominan untuk pengawetan kayu.
Untuk membuat pressure-treated wood, tabung yang besar diisi dengan
sebuah bahan kimia encer. Tembaga(II) sulfat pentahidrat dilarutkan
di dalam air bersama dengan zat aditif sebelum kayu ditempatkan di
dalam tabung. Ketika tabung diberi tekanan, bahan kimia diserap
oleh kayu, memberikan kayu fungisida, insektisida, dan sinar
ultraviolet yang memantulkan sifat yang membantu
melestarikannya.B.Reagen AnalisisBeberapa tes kimia menggunakan
tembaga sulfat. Tembaga sulfat digunakan dalam larutan fehling dan
larutan benedict untuk mengetes gula pereduksi, yang nantinya akan
mereduksi tembaga(II) sulfat yang berwarna biru menjadi tembaga(I)
oksida yang berwarna merah. Tembaga sulfat juga digunaka pada
reagen biuret untuk mengetes protein.Tembaga sulfat juga digunakan
dalam uji darah seseorang penderita anemia. Uji darah dilakukan
dengan meneteskannya pada larutan tembaga sulfat. Dengan efek
gravitasi, darah yang banyak mengandung hemoglobin akan dengan
cepat tenggelam karena massa jenisnya besar, sedangkan darah yang
hemoglobinnya sedikit akan lebih lama tenggelam.C.Sintesis Organik
Tembaga sulfat juga digunakan dalam sintesis organik. Tembaga
sulfat anhidrat ini akan mengkatalis transasetilasi pada sintesis
organik. Tembaga sulfat terhidrasi yang direaksikan dengan kalium
permanganat akan menjadi oksidan untuk mengkonversi alkohol
primer.2.13 Efek Racun CuSO4Tembaga sulfat bersifat mengiritasi.
Biasanya manusia terpapar tembaga sulfat melalui kontak mata atau
kulit, termasuk juga dengan menghirup serbuk atau debunya. Kontak
dengan kulit akan menyebabkan eksim. Kontak tembaga sulfat dengan
mata dapat menyebabkan konjungtivitis dan radang pada kelopak mata
dan kornea. Asalkan tidak terkena paparan tinggi, sebenarnya
tembaga sulfat tidak terlalu beracun. Menurut sebuah studi, tembaga
sulfat menjadi racun dalam tubuh manusia setelah terkena paparan 11
mg/kg. Karena tembaga sulfat akan menyebabkan iritasi pada sistem
pencernaan, maka biasanya orang yang menelannya akan langsung
muntah. Setelah 1-12 gram tembaga sulfat tertelan, tanda-tanda
racun akan muncul seperti rasa terbakar di dada, mual, diare,
muntah, sakit kepala, yang nantinya akan menyebabkan kulit menjadi
kuning. Selain itu, keracunan tembaga sulfat juga merusak otak,
hati, dan ginjal.2.14 Hukum FaradayHukum Faradaymenyatakan hubungan
antara jumlah listrik yang digunakan dengan massa zat yang
dihasilkan baik di katoda maupun anoda pada proses
elektrolisis.BunyiHukum Faraday 1"Massa zat yang terbentuk pada
masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang
mengalir pada elektrolisis tersebut"sementaraBunyiHukum faraday
2"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing
elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan
sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut"
Michael Faraday adalah seorang ilmuwan Inggris yang ahli dalam
bidang kimia dan fisika dan mendapat julukan "Bapak Listrik" karena
berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia
mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk
elektromagnetis dan medan elektrokimia. Dia juga menemukan alat
yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di
seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis.
Beliau lahir pada tanggal 22 September 1791 dan wafat pada tanggal
25 Agustus 1867. Dia dikenal sebagai perintis dalam meneliti
tentang listrik dan magnet, bahkan banyak dari para ilmuwan yang
mengatakan bahwa beliau adalah seorang peneliti terhebat sepanjang
masa. Beberapa konsep yang beliau turunkan secara langsung dari
percobaan, seperti elektrolisis telah menjadi gagasan dalam fisika
modern.
Faraday mengamati peristiwa elektrolisis melalui berbagai
percobaan yang dia lakukan. Dalam pengamatannya jika arus listrik
searah dialirkan ke dalam suatu larutan elektrolit, mengakibatkan
perubahan kimia dalam larutan tersebut. Sehingga Faraday menemukan
hubungan antara massa yang dibebaskan atau diendapkan dengan arus
listrik. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Faraday.
Menurut Faraday: Jumlah berat (massa) zat yang dihasilkan
(diendapkan) pada elektroda sebanding dengan jumlah muatan listrik
(Coulumb) yang dialirkan melalui larutan elektrolit tersebut. Massa
zat yang dibebaskan atau diendapkan oleh arus listrik sebanding
dengan bobot ekivalen zat-zat tersebut. Dari dua pernyataan diatas,
disederhanakan menjadi persamaan:M = e.i.t / FDimana:M = massa zat
dalam grame = berat ekivalen dalam gram = berat atom : valensii =
kuat arus dalam Amperet = waktu dalam detikF = Faraday
Faraday menyimpulkan bahwa Satu faraday adalah jumlah listrik
yang diperlukan untuk menghasilkan satu ekivalen zat pada
elektroda.Muatan 1 elektron = 1,6 x 10-19 Coulomb1 mol elektron =
6,023 x 1023 eletronMuatan untuk 1 mol eletron = 6,023 . 1023 x 1,6
. 10 -19 = 96.500 Coulomb = 1 faraday.
Hukum Faraday I"Massa zat yang terbentuk pada masing-masing
elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir pada
elektrolisis tersebut"m = e . i . t / 96.500q = i . tDimana:m =
massa zat yang dihasilkan (gram)e = berat ekivalen = Ar/ Valensi =
Mr/Valensii = kuat arus listrik (amper)t = waktu (detik)q = muatan
listrik (coulomb)
Hukum Faraday II"Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada
masing-masing elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama
banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat
tersebut."m1: m2= e1: e2Dimana:m = massa zat (gram)e = beret
ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi