ALUMUNIUM DAN SENYAWANYA
I.
TUJUAN Memepelajari kimia alumunium dan senyawanya Membandingkan dengan kimia magnesium dan senyawanya
II. TEORI Sifat kimia alumunium sangat ditentukan oleh muatan yang besar dan jari-jari yang kecil dari ion Al+3 yaitu kerapatan muatan yang besar. Kerapatan muatan Kation
Satuan muatan
Jari-jari ion (nm)
Muatan/jari-jari
Na+
+1
0,098
13
Mg+2
+2
0,065
10
Al+3
+3
0,048
63
Zn
+2
+2
0,074
27
Cu+2
+2
0,069
29
Jika garam alumunium dilarutkan dalam air ion Al+3 segera membentuk Al(H2O)63+ yang biasanya ditulis dengan Al3+(aq). Di dalam larutan air, air yang dibebaskan berfungsi sebagai basa dan dapat diperoleh kesetimbangan sebagai berikut : Al(H2O)63+ + H2O
Al(H2O)5OH + H3O+
Dalam basa yang kuat seperti NaOH terjadi reaksi, Al(H2O)63+ + 3OH-
Al(H2O)3(OH)3(s) + 3H2O
Dalam larutan NaOH yang berlebih Al(H2)3(OH)3-(s)
Al(H2O)2(OH)-(aq) + H2O (Tim Kimia Anorganik, 2014 : 33-34)
(Latin: alumen, alum) Orang-orang Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori dan bahan penajam proses pewarnaan. Pada tahun 1761 de Morveau mengajukan nama alumine untuk basa alum dan Lavoisier, pada tahun 1787, menebak bahwa ini adalah oksida logam yang belum ditemukan. Wohler yang biasanya disebut sebagai ilmuwan yang berhasil mengisolasi logam ini pada 1827, walau aluminium tidak murni telah berhasil dipersiapkan
1
oleh Oersted dua tahun sebelumnya. Pada 1807, Davy memberikan proposal untuk menamakan logam ini aluminum (walau belum ditemukan saat itu), walau pada akhirnya setuju untuk menggantinya dengan aluminium. Nama yang terakhir ini sama dengan nama banyak unsur lainnya yang berakhir dengan “ium”. Metoda
untuk
mengambil
logam
aluminium
adalah
dengan
cara
mengelektrolisis alumina yang terlarut dalam cryolite. Metoda ini ditemukan oleh Hall di AS pada tahun 1886 dan pada saat yang bersamaan oleh Heroult di Perancis. Cryolite, bijih alami yang ditemukan di Greenland sekarang ini tidak lagi digunakan untuk memproduksi aluminium secara komersil. Penggantinya adalah cariran buatan yang merupakan campuran natrium, aluminium dan kalsium fluorida. Aluminium adalah unsur logam yang biasa dijumpai dalam kerak bumi dan terdapat dalam batuan seperti felspar dan mika. Kandungan yang mudah diperoleh adalah oksida terhidrat seperti bauksit, Al2O3.nH2O, dan kryolit, Na3AlF6. Satu-satunya oksida aluminium adalah alumina, Al2O3. meskipun demikian, kesederhanaan ini diimbangi dengan adanya bahan-bahan polimorf dan terhidrat yang sifatnya bergantung kepada kondisi pembuatannya. Terdapat dua bentuk anhidrat, Al2O3 yaitu α – Al2O3 dan γ – Al2O3. α – Al2O3 stabil pada suhu tinggi dan juga metastabil tidak terhingga pada suhu rendah. Ia terdapat di alam sebagai mineral korundum dan dapat dibuat dengan pemanasan γ – Al2O3 atau oksida anhidrat apapun di atas 1000oC. γ – Al2O3 diperoleh dengan dehidrasi oksida terhidrat pada suhu rendah (~450oC). α – Al2O3 keras dan tahan terhadap hidrasi dan penyerangan asam, sedangkan γ – Al2O3 mudah menyerap air dan larut dalam asam. Alumina yang digunakan untuk kromatografi dan diatur kondisinya untuk berbagai kereaktifan adalah γ – Al2O3. (Anonim, 2010) Aluminium (dalam bentuk bauksit) adalah suatu mineral yang berasal dari magma asam yang mengalami proses pelapukan dan pengendapan secara residual.
Proses pengendapan residual sendiri merupakan suatu proses
pengkonsentrasian mineral bahan galian di tempat. Pengertian aluminium secara umum adalah logam yang ringan, tidak mengalami korosi, sangat kuat, terutama jika di buat aliasi.
2
Aluminium disimbolkan dengan Al, Aluminium terdapat pada golongan logam III A, unsur kimia dengan nomor atom 13 dan massa atom 26, 9815. secara umum logam-logam golongan III A cendrung kurang reaktif dan kurang bersifat logam dibandingkan dengan golongan I A dan II A. Bisa dibandingkan dengan beberapa sifat amfoter atau amfiprotik dan pembentukan senyawa kovalen. Diantara logam-logam III A, aluminium adalah salah satu logam terpenting yang terdapat di kerak bumi. Bijih aluminium yang digunakan untuk produksi aluminium adalah bauksit. Bijih ini mengandung hidrat aluminium oksida, Al2O3.H2O dan Al2O3.3H2O serta oksida besi, silikon, titanium, sedikit tanah liat dan silikat. Kadar aluminium oksida (alumina) dapat mencapai 35-60%. Ciri-ciri aluminium: a
Aluminium merupakan logam yang berwarna perak-putih.
b
Aluminum dapat dibentuk sesuai dengan keinginan karena memiliki sifat
plastisitas yang cukup tinggi. c
Merupakan unsur metalik yang paling berlimpah dalam kerak bumi setelah
setelah silisium dan oksigen. (Afnan Aziz, 2013) Sejumlah garam aluminium seperti golongan IIA, mengkristal dalam larutannya sebagai anhidrat. Sebagian dari hidrat ini amat larut dalam air dan bersifat delikuesen, misalnya AlX36H2O, AlO39H2O. Selanjutnya segi-segi kimia tertentu dari senyawa aluminium dalam air diturunkan dari ion aluminium trihidat (Al(H2O)6)3+. Senyawa-senyawa aluminium, bentuk alami dari sebanyakbanyaknya senyawa aluminium diturunkan dari oksida (Al2O3) dan bermacammacam oksida hidrat. Misalnya Al2O3H2O dan Al2O33H2O. Senyawa oksida jika direaksikan dengan asam sulfat menghasilkan aluminium sulfat pekat panas. Al2O3 + H2O4 → Al2(SO4)3 + 3H2O Senyawa ini mengkristal dari larutan sebagai Al2(SO4)318H2O Larutan berair yang mengandung jumlah molar yang sama dari Al 2(SO4)3 dan K2SO4mengkristal sebagai kalium aluminium sulfat. Garam ini yang dikenal dengan
tawas,
alum
memunyai
kegunaan
yang
sama
dengan
garam
pembentukannya. (Manurung.2010)
3
III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat Tabung reaksi Pipa penyalur Gelas kimia 100 mL Pembakar Bunsen Gelas piala 50 mL 3.1.2 Bahan Keping alumunium Pita magnesium Natrium hidroksida encer Larutan Mg2+ 0,1 M Serbuk alumunium Asam klorida encer Larutan Al3+ 0,1 M 3.2 Skema Kerja 3.2.1 Reaksi dengan asam klorida 5 mL asam klorida encer dimasukkan dalam tabung reaksi dicampurkan dengan beberapa keeping logam alumunium dipanasakan campuran setelah 5 menit alumunium belum bereaksi diulangi percobaan dengan pita magnesium sebagai pengganti logam alumunium diamati yang terjadi HASIL
4
3.2.2 Reaksi dengan larutan natrium hidroksida 5mL larutan natrium hidroksida encer dimasukkan dalam tabung reaksi dicampurkan dengan beberapa keeping alumunium atau sesendok serbuk alumunium dipanaskan tabung reaksi tersebut jika 5 menit belum bereaksi diulangi percobaan dengan magnesium sebagai pengganti alumunium dibandingkan hasil keduanya HASIL
3.2.3 Membandingkan sifat asam basa ion Al3+ dan Mg2+ yang terhidrat 3mL larutan Al3+ dan 3 mL larutan Mg2+ dimasukkan dalam tabung reaksi yang berbeda diperiksa pH setiap larutan dengan kertas lakmus ditambahkan larutan NaOH encer diamati yang terjadi HASIL
5
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Pengamatan dan Perhitungan Tabel 4.1.1 Reaksi dengan Asam Klorida No 1.
Perlakuan HCl + Al3+
Hasil Pengamatan Sebelum
dipanaskan
bereaksi
dan
bercampur, terjadi
larutan
setelah
reaksi
tidak tidak
dipanaskan
yeitu
terdapat
gelembung-gelembung gas naik kepermukaan tabung reaksi 2.
HCl + Mg2+
Sebelum
dipanaskan
bereaksi
dan
bercampur, terjadi
larutan
setelah
reaksi
tidak tidak
dipanaskan
yaitu
terdapat
gelembung-gelembung gas pada dinding tabung reaksi dan pada pita Mg sehingga membuat pita Mg mengecil
Tabel 4.1.2 Reaksi dengan Natrium Hidroksida No
Pelakuan
1.
NaOH encer Al3+
Hasil Pengamatan Sebelum bereaksi dalam
dipanaskan sehingga NaOH
tidak
encer.
tidak larut setelah
dipanaskan terjadi reakis kuat yaitu serbuk alumunium naik kepermukaan sampai meluap dari tabung reaksi 2.
NaOH encer + Mg2+
Sebelum bereaksi,
dipanaskan setelah
tidak
dipanaskan
terjadi reaksi tapi tidak seperti Al, hanya
Mg
mengeluarkan
6
gelembung-gelembung gas Tabel 4.1.3 Membandingkan sifat asam basa Al3+ dan Mg2+ didehidrasi No 1.
Perlakuan Membandingkan
Hasil Pengamatan sifat Al3+ bersifat basa karena pH nya
asam basa Al3+ dan Mg2+ 14 didehidrasi
Mg2+ bersifat basa karena pH nya 13
7
4.2 Pembahasan Pada percobaan kali ini praktikan akan melakukan eksperimen tentang alumunium
dan
persenyawaannya.
Percobaan
ini
bertujuan
untuk
mempelajari kimia alumunium dan senyawanya, serta membandingkan dengan magnesium dan senyawanya. Alumunium merupakan logam paling melimpah. Alumunium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimana alumunium adalah logam yang mudah di buat, kuat dan ringan. Walaupun konduktivitas listriknya hanya 60 % dari tembaga, tetapi ia digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan. Alumunium murni sangat lunak dan tidak kuat. Tetapi dapat dicampur dengan tembaga, magnesium, silicon, mangan dan unsur-unsur lainnya untuk memebentuk sifat-sifat menguntungkan. Menjelaskan
sifat-sifat
alumunium
oksida
dapat
menimbulkan
kebingungan karena dapat berda pada beberapa bentuk yang berbeda. Salah satu bentuknya sangat tidak reaktif. Ini diketahui secara kimia sebagai alfa Al2O3 dan dihasilkan pada temperature tinggi. Alumunium oksida merupakan senyawa amfoter Artinya dapat bereaksi baik secara basa maupun asam. Alumunium oksida mengandung ion oksida, sehingga dapt bereaksi dengan asam seperti pada magnesium oksida. Artinya, sebagai contoh alumunium oksida akan bereaksi dengan asam klorida encer yang panas menghasilkan larutan alumunium klorida. dalam hal ini alumunium oksida menunjukkan sisi basa dari sifat amfoternya. Aluminium oksida juga dapat menunjukkan sifat asamnya, dapat dilihat dalam reaksi dengan basa seperti larutan natrium hidroksida. Berbagai aluminat dapat terbentuk – senyawa dimana aluminium ditemukan dalam ion negatif. Hal ini mungkin karena aluminium memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan
kovalen dengan
oksigen.
Pada
contoh
natrium,
perbedaan elektronegativitas antara natrium dan oksigen terlalu besar untuk membentuk ikatan selain ikatan ionik. Tetapi elektronegativitas meningkat dalam satu periode – sehingga perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan oksigen lebih kecil. Hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen diantara keduanya.mDengan larutan natrium hidroksida pekat yang panas al
8
minium oksida bereaksi menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tidak berwarna. Dalam percobaan ini praktikan akan melakukan 3 eksperimen yaitu reaksi dengan asam klorida, reaksi dengan natrium hidroksida dan membandingkan sifat asam basa alumunium dan magnesium. 1. Reaksi dengan asam klorida Pada percobaan ini yang pertama praktikan lakukan adalah mereaksikan serbuk alumunium 0,5 gram dengan 5 ml asam klorida encer. Namun, setelah dicampurkan tidak terjadi reaksi antar keduanya sehingga praktikan melakukan pemanasan untuk mempercepat terjadinya reaksi, setelah dipanaskan tedapat gelembung-gelembung gas yang naik kepermukaan tabung reaksi. Pada dasarnya logam Al kurang reaktif karena terlindung oleh oksidanya, sehingga perlu pemanasan. Pada saat aluminium bereaksi dengan asam maka akan menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi, yaitu : 2Al + 6HCl
2AlCl3 + 3H2
Pada percobaan kedua praktikan mereaksikan pita magnesium dengan 5 ml larutan HCl encer, namun setelah pencampuran tidak terjadi reaksi. Setelah beberapa menit juga tidak terjadi reaksi praktikan melakukan pemanasan campuran tersebut untuk mempercepat terjadinya reaksi. Ketika dipanaskan larutan tersebut menimbulkan gelembung-gelembung gas pada dinding tabung reaksi dan pada bagian pita magnesium sehingga menyebabkan pita magnesium tersebut mengecil dan habis. Reaksi ini berlangsung sangat cepat. Mg sangat mudah bereaksi dengan mereduksi ion H+ menjadi H2 dan menghasilkan garam MgCl2. Reaksi yang terjadi, yaitu : Mg+ (s) + 2HCl (aq)
MgCl2 (aq) + 3H2 (g)
Dilihat dari potensial elektoda masing-masing : Al(s )
Al3+ + 3e
E° = + 1,67 V
3 H+ + 3e
3/2 H2
E° = 0 V
Al(s) + 3H+
Al3+ + 3/2 H2
E° = + 1,67 V
9
Mg(s)
Mg2+ + 2e
E° = + 2,34 V
2 H+ + 2e
H2
E° = 0 V
Mg (s) + 2H+
Mg2+ + H2 (g) E° = + 2,34 V
Dari harga potensial elektroda di atas dapat diketahui bahwa Mg lebih besar potensial elektroda dibandingkan potensial elektroda Al. Dengan kata lain walaupun Al dan Mg sama-sama bisa bereaksi dengan HCl encer, tetapi Mg lebih mudah bereaksi dari pada Al. Ini juga dipengaruhi oleh sifat logamnya, semakin kuat sifat logam maka akan semakin mudah untuk bereaksi dengan asam. 2. Reaksi dengan natrium hidroksida Pada pecorbaan ini perlakuan pertama yang praktikan lakukan adalah mereaksikan serbuk alumunium dengan 5 ml larutan natrium hidroksida. Namun, setelah di campurkan tidak terjadi reaksi dan dilakukan pemanasan terjhadap campran tersebut menghasilkan reaksi yang sangat kuat yaitu timbul gelembung-gelembung gas dan serbuk alumunium naik kepermukaan sampai meluap dari tabung reaksi. Hal ini menunjukkan bahwa alumunium dapat bereaksi dengan basa kuat seperti natrium hidroksida. Produk dari reaksi ini merupakan kompleks alumunium (III) tak berwarna dengan reaksi yang terjadi, yaitu : 2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l)
2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g)
Ternyata serbuk aluminium melarut seiring dengan makin banyaknya gelembung gas yang terbentuk. Dari reaksi di atas, secara teoritis gas yang dihasilkan teridentifikasi sebagai gas hydrogen. Sedangkan untuk reaksi kedua, dimana logam aluminium diganti dengan magnesium tidak terbentuk gelembung gas. Setelah diberikan pemanasan selama lima menit, timbul gelembung gas namun lebih sedikit dari reaksi sebelumnya (reaksi dengan logam aluminium). Adapun reaksi yang berlaku bagi magnesium terhadap basa NaOH adalah : 2Mg(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l)
2[Mg(OH)4]2-(aq) + 3H2(g)
Reaksi aluminium dengan basa jauh lebih cepat dibandingkan magnesium terhadap reagent yang sama. Hal ini dapat direlasikan terhadap sifat logamnya. Kita ketahui bahwa magnesium jauh lebih bersifat logam 10
daripada aluminium, walaupun keduanya sama-sama berada pada periode 3 dalam system periodic. Dalam hal ini, terdapat perbedaan yang menyolok, dimana magnesium akan bereaksi lebih cepat terhadap suatu asam dan lebih lambat terhadap basa, sebaliknya aluminium akan bereaksi lebih cepat dalam basa dan lebih lambat terhadap asam. Sekali lagi, sifat logam kedua unsur ini sangat berpengaruh, semakin ke kiri kedudukan suatu unsure dalam system periodic, maka sifat logamnya makin kuat. 3.
Membandingkan sifat asam basa Al3+ dan Mg2+ didehidrasi Pada percobaan ini Praktikan mengambil larutan Al3+ tersebut diperiksa
dengan kertas indikator, pHnya = 3 hal ini menunjukkan bersifat asam. Kemudian ketika larutan Mg2+ diperiksa dengan kertas indikator pH = 6, yang menunjukkan Mg2+ tersebut bersifat masih asam, namun sebenarnya Mg2+ bersifat basa. Hal ini mungkin dikarenakan kesalahan praktikan dalam mengamati warna dalam kertas indikator. Kemudian kedalam kedua larutan tersebut ditambahakan dengan NaOH encer, ketika larutan Al3+ ditambahkan larutan berwarna putih susu dan terdapat endapan putih, kemudian endapan melarut saat penambahan NaOH 3 mL, karena Al3+ juga bersifat basa (amfoter), sehingga ion akan menjadi ion negatif. Reaksi yang terjadi, yaitu : Al3+ (aq) + 2OH- + 3H2O
6 Al(OH)4-
Kemudian percobaan dilanjutkan dengan penambahan larutan NaOH encer ke dalam larutan Mg2+, hasil yang diperoleh terbentuk endapan. Namun berbeda dengan Al3+ endapan ini tidak melarut kembali walaupun ditambahkan dengan larutan NaOH berlebih. Karena [Al(H2O)2]- larut dalam air dan [Al(OH)3(H2O)3] tidak melarut sebab
[Al(H2O)2]-
ion
yang
tentunya
akan
melarut,
sedangkan
[Al(OH)3(H2O)3] tidak dapat mengion sebagai donor akseptor elektron dalam air karena air bukan basa kuat. Reaksi dalam basa kuat : [Al(H2O)6]3+ + 3 OH
[Al(H2O)3(OH)3] (s) + H2O (l)
Reaksi dalam larutan NaOH berlebih : [Al(H2O)3(OH)3] (s) + OH (aq)
[Al(H2O)2(OH)4]- (aq) + H2O (aq)
11
V. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, dapst disimpulkan : 1. Reaksi logam Aluminium dalam HCl encer
berjalan
lambat dan
memerlulkan pemanasan. Reaksi berjalan lambat karena logam Aluminium memiliki lapisan oksida Aluminium yang bersifat melindungi logamnya. Sedang pada reaksi Pita Mg dengan HCl encer berlangsung dengan cepat. 2. Logam alumunium lebih mudah larut dalam NaOH dibandingkan dengan logam Magnesium 3. Ion Al3+ bereaksi dengan basa kuat menghasilkan endapan, penambahan NaOH selanjutnya dapat melerutkan kembali endapan, sedangkan untuk ion Mg2+ endapannya tidak dapat larut.
5.2 Saran Diharapkan untuk percobaan selanjutnya, alat dan bahan yang seharusnya digunakan sudah terpenuhi, agar paraktikum dapat berjalan lancar sesuai prosedur.
12
VI. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 5 Juni 2010. Aluminium. Wikipedia Eksiklopedia Bebas. diakses tanggal 31 Mei 2014 http://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium. Afnan Aziz. 2013. Alumunium. diakses tangggal 31 mei 2014 http://dakwahkamp.blogspot.com/ Manurung. 2010. Kandungan alumunium dalam kalenh bekas dan pemenfaatannya dalam pembuatan tawas. Jurnal Kimia Tim Kimia Anorganik. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik I. Jambi. Universitas Jambi
13
