MAKALAH SINTESIS ORGANIK ANORGANIK KALSIUM SULFAT (CaSO4)
Dosen pembimbing
:
Drs. Agustinus Ngatin, MT
Nama mahasiswa
:
1. Leonita Yuliana(161411015) Yuliana(161411015) 2. Willy Vernando E P (161411030)
Kelas
:
IA- D3 Teknik Kimia
PROGRAM STUDI D3-TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017 1
BAB I PENDAHULUAN
1. Definisi
Kalsium sulfat merupakan garam yang terjadi subur di lingkungan alam dan juga muncul sebagai produk sampingan dari beberapa proses industri. Ini adalah senyawa kalsium, sulfur dan oksigen, dan dalam bentuk yang paling murni memiliki rumus kimia CaSO 4; ini dikenal sebagai anhidrat – anhidrat – bebas bebas air – air – kalsium kalsium sulfat, atau anhidrit mineral. Hal ini juga datang dalam bentuk “hydrous”, yang dikenal sebagai mineral gipsum, yang memiliki rumus CaSO4.2H2O. Bentuk-bentuk yang berbeda memiliki berbagai aplikasi, termasuk bahan bangunan, bahan pelembab, membuat cetakan untuk perawatan kaki retak dan menciptakan karya seni.
Kalsium sulfat adalah senyawa anorganik dengan rumus CaSO4 dan biasanya berbentuk hidrat hidrat . Dalam bentuk γγ - anhidrit, anhidrit, digunakan sebagai pengering sebagai pengering . Satu hidrat Satu hidrat lebih dikenal sebagai gipsum plaster , dan yang lain terjadi secara alami s ebagai mineral gipsum mineral gipsum . Ini memiliki banyak kegunaan dalam dalam industri. Semua Semua berbentuk padatan putih yang sukar larut dalam air. Kalsium sulfat menyebabkan kekerasan permanen dalam air. 2. Sumber
Sumber utama kalsium sulfat terjadi secara alami dari gipsum dari gipsum (CaSO4.2H2O) .Gipsum sendiri merupakan garam yang pertama kali mengendap akibat proses evaporasi air laut diikuti oleh anhidrit dan halit, ketika salinitas makin bertambah. Selain itu, gipsum dapat diekstraksi dengan penggalian terbuka atau pertambangan yang mendalam. Produksi gipsum di dunia mencapai sekitar 127 juta ton per tahun. Selain sumber-sumber dari alam, kalsium sulfat dapat diproduksi dengan berbagai proses sebagai berikut:
Dalam desulfurisasi Dalam desulfurisasi gas buang , gas buang dari pembangkit dari pembangkit listrik bahan bakar fosil dan proses lainnya (misalnya pembuatan semen) yang yang digosok untuk mengurangi mengurangi kadar oksida sulfur, dengan menumbuk halus batu halus batu kapur atau kapur atau kapur . Ini menghasilkan kalsium sulfat murni, yang mengoksidasi pada penyimpanan kalsium sulfat. 2
Dalam produksi asam fosfat dari batuan fosfat , kalsium fosfat direaksikan dengan asam dan menghasilkan kalsium sulfat endapan.
Dalam produksi hidrogen fluorida , kalsium fluorida direaksikan dengan asam sulfat, menghasilkan kalsium sulfat.
Dalam
pemurnian seng ,
larutan
dari seng
sulfat direaksikan
dengan kapur untuk
menghasilkan endapan logam berat seperti barium dan kalsium sulfat.
Kalsium sulfat juga dapat dipulihkan dan digunakan kembali dari memo drywall di lokasi konstruksi.
Proses pengendapan ini cenderung bersifat unsur radioaktif dalam produk kalsium sulfat. Masalah
ini
khususnya
karena
fosfat,
karena
mengandung aktinida . 3. Sifat Fisik dan Karakteristik
Rumus kimia
CaSO 4
Masa molar
136,14 g / mol (anhidrat) 145,15 g / mol (hemihydrate) 172,172 g / mol (dihidrat)
Penampilan
padatan putih
Bau
tanpa bau
Massa jenis
2.96 g / cm 3 (anhidrat) 2,32 g / cm 3 (dihidrat)
3
batu
fosfat
secara
alami
1.460 ° C (2660 ° F; 1730 K)
Titik lebur
(anhidrat) 0.21g / 100ml pada 20 ° C
Kelarutan dalam air
(anhidrat) 0.24 g / 100 ml pada 20 ° C (dihidrat) Produk kelarutan ( K
sp )
4.93 × 10 -5 mol 2 L -2 (anhidrat) 3.14 × 10 -5 (dihidrat)
Kelarutan dalam gliserol
sedikit larut (dihidrat)
Keasaman (p K a )
10.4 (anhidrat) 7.3 (dihidrat) -49,7 · 10 -6 cm 3 / mol
Kerentanan magnetik (χ) Struktur
ortorombik
Struktur kristal Kimia panas
107 J · mol -1 · K -1
Molar std entropi ( S
o
298 )
-1433 KJ / mol
Std entalpi pembentukan (Δ f H
o
298 )
Kalsium sulfat adalah bubuk putih tidak berbau atau berwarna, kristal padat. Kristal kadang-kadang memiliki warna biru, abu-abu atau kemerahan atau bisa bata merah. Kepadatan: 2.96 g cm- 3
4
Kalsium sulfat ditemukan di alam dalam bentuk dihidrat. CaSO 4.2H2O yang lebih dikenal dengan nama gypsum. Deposit mineralnya yang murni dan punya kerapatan yang tinggi dari gypsum dinamakan alabaster. Alabaster ini telah digunakan orang untuk membuat patung. Alabaster juga digunakan dalam beberapa merek kapur tulis.
Ketika senyawa ini dipanaskan sampai suhu sekitar 100 derajat celcius, maka senyawa ini tidak melepas semua molekul airnya, melainkan menyisakan 1/2 mol air dalam senyawa hidratnya.Senyawa ini disebut hemihidrat dan reaksi pembentukkannya adalah seba gai berikut:
CaSO4.2H2O(s) ==> CaSO4.1/2 H2O(s) + 1 1/2H2O
Senyawa hemihidrat yang berwarna putih padat ini kemudian akan bereaksi dengan air membentuk senyawa dengan rantai yang sangat panjang dari kalsium sulfat dihidrat. Senyawa yang dibentuk akan bersifat kuat, kristal gypsum yang saling bertautan dan akan memberikan kekuatan untuk merekatkan sesuatu.
Salah satu kegunaan gypsum adalah sebagai bahan untuk membuat dinding tahan api baik yang terbuat dari kayu yang digunakan untuk interior rumah dan kantor. Senyawanya tidak mudah terbakar dan harganya murah menjadikan alasan gypsum dipilih untuk material ini. Penggunaan gypsum sebagai interior bangunan bukannya zat lain dikarenakan terletak pada reaksi dehidrasi(pemanasan) gypsum yang menghasilkan bentuk hemihidratnya. Dalam api karena panas reaksi pemanasan gypsum terjadi. Reaksi ini sangat endotermik dan membutuhkan energi energi sekitar + 17 kJ/mol untuk bereaksi. Energi ini akan diambil dari panas api.
Selanjutnya pada reaksi ini, juga dihasilkan molekul air dimana untuk setupa mol gypsum (Ca(OH)2.2H2O ) yang dipanasakan akan melepaskan 1,5 mol air. Reaksi ini te ntunya juga memerlukan energi sebesar +44kJ/mol untuk mengubah air menjadi uap air. Uap air yang dihasilkan akan betindak sebagai gas innert yang akan menghalangi gas oksigen masuk kedalam reaksi.
Akibatnya supply oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi pembalaran akan berkurang dan lama kelamaan reaksi akan berhenti. Hal ini mengakibatkan api akan padam dan inilah yang menjadikan alasan kenapa gypsum yang dipilih, bukan senyawa lainnya. 5
4. Manfaat
Penggunaan utama kalsium sulfat adalah untuk menghasilkan gipsum dan semen. Aplikasi
ini
memanfaatkan
fakta
bahwa
kalsium
sulfat
terbentuk
sebagai
hemihydrate. Hal ini juga mnyatakan bahwa kalsium sulfat sangat sukar larut dalam air, sehingga struktur tidak larut. Kalsium sulfat juga digunakan dalam industri makanan. Hal ini sering ditambahkan ke makanan untuk memberikan tekstur lebih kencang dan kadang-kadang sebagai sumber kalsium. Produksi protein kedelai seperti tahu melibatkan kalsium sulfat, yang digunakan sebagai koagulan untuk mendorong menggumpal bersama-sama dari partikel protein kecil menjadi potongan-potongan yang lebih besar. Sedangkan Gipsum (CaSO 4.2H2O) adalah mineral yang relatif lunak, mudah diukir menjadi suatu bentuk sehingga banyak digunakan pada patung. Gipsum secara luas digunakan dalam pengobatan untuk membuat plester gips untuk kaki patah. Penggunaan lain yang umum untuk bentuk kalsium sulfat terdapat di gedung. Lembar gipsum yang sering digunakan dalam pembangunan dinding internal di rumah-rumah, karena ketahanan api – itu masih relatif dingin sampai sebagian besar kadar air telah didorong keluar, memperlambat kemajuan kebakaran rumah. Mineral ini juga merupakan unsur penting dalam beberapa bentuk semen. Kalsium sulfat dihidrat (gipsum) juga digunakan dalam kedokteran gigi, implantology, ortopedi.Dalam industri makanan, kalsium sulfat digunakan sebagai emulsifier-aditif har dener, roti dan tepung meningkatkan kualitas agen. Koagulan ini digunakan dalam produksi tahu, bir, produk kembang gula, suplemen makanan, sayuran kaleng, anggur (untuk pengasaman wort).Seringkali, kalsium sulfat ditambahkan ke makanan sebagai pengganti garam.Selain untuk industri makanan kalsium sulfat digunakan dalam pengobatan dan konstruksi. Kalsium sulfat (CaSO4) yang tidak mengandung air disebut anhidrid. Sementara itu, jika mengandung dua molekul air Kristal dinamakan gips atau albast. Gips digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang
6
BAB II SINTESIS CaSO4
1. Pembuatan CaSO4 di Laboratorium
A. Bahan Baku yang Digunakan
Batu gamping (CaCO3)
Asam sulfat (H2SO4)
Asam klorida (HCl)
B. Alat yang Digunakan
Open
Spatula Batang pengaduk
Hotplate
Tanur
Mortar alu
Satu set penyaring vacump
Cruss tang
Ayakan 100 mesh,
Kaca arloji
Gelas kimia 250 ml
Erlenmeyer 250 ml
Gelas ukur 100 ml
botol semprot
Tabung reaksi Rak tabung
7
C. Tahapan Proses Penghalusan Batu Gamping
Pemanasan dalam Tanur (T=500 oC)
Serbuk (hasil petanuran) + Air + HCl
Penyaringan
Pemanasan
+ Tetes demi tetes H 2SO4 dan diaduk
Pendinginan
Penyaringan
Terbentuk endapan CaSO 4
Salah satu sumber pembuatan kalsium sulfat adalah batu gamping. Sebab utama dijadikannya batu gamping untuk pembuatan kalsium sulfat karena kandungan kalsium yang tinggi dalam batu gamping (CaCO 3). Keberadaan batu gamping yang sangat melimpah di alam ini, termasuk di Indonesia menjadi sebab lain mengapa dipilihnya batu gamping sebagai sumber pembutan kalsium sulfat. Batu gamping yang ditumbuk hingga halus memiliki tujuan agar pada suhu 500 oC batu gamping dapat diuapkan. Karena besarnya jari-jari partikel dapat mempengaruhi kecepatan penguapan. Dengan cara memperkecil partikel batu gamping, panas yang diberikan untuk menguapkan batu gamping bisa diperkecil karena panas akan lebih cepat s ampai ke inti partikel yang kecil daripada partikel yang lebih besar. Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan bantu gamping secara sempurna lebih cepat. Pemanasan yang dilakukan pada suhu 500 oC bertujuan untuk menguapkan senyawa karbon dioksida (CO 2) dalam batu gamping, sehingga padatan yang tersisa merupakan padatan kalsium monoksida (CaO). CaCO3(s)
=
CaO(s) + CO2(g) 8
Penambahan aquades dan HCl pada serbuk hasil pentanuran berfungsi sebagai pembersih. Dimana sifat pembersih ini dimiliki oleh HCl yang dapat membersihan zat-zat pengotor yang merekat kuat dengan CaO sebagai hasil pentanuran agar saat CaO direaksikan dengan pereaksi, bisa bereaksi secara sempurna. Sedangkan penambahan aquades dilakukan agar CaO dalam keadaan larutan sehingga saat CaO ditambah dengan HCl partikel debu CaO tidak terbang keluar. Kemudian penambahan H 2SO4 pada larutan CaO yang telah bersih, mengakibatkan suatu produk berupa CaSO 4 dengan persamaan reaksi sebagai berikut: CaO + H2SO4
CaSO4 + H2O
Dimana wujud dari CaSO4 adalah endapan putih. D. Reaksi Sintesis dan Faktor yang Mempengaruhi Proses
Reaksi Sintesis CaSO4
CaCO3(s)
=
CaO(s) + CO2(g)
Kalsium karbonat yang berasal dari batu gamping dipanaskan pada suhu 500 oC. Pemanasan yang dilakukan pada suhu 500 oC bertujuan untuk menguapkan senyawa karbon dioksida (CO2) dalam batu gamping, sehingga padatan yang tersisa merupakan padatan kalsium monoksida (CaO). Untuk membersihkan kalsium monoksida, ditambahkan HCl dan aquades, hal ini bertujuan untuk membersihkan CaO dari kotoran-kotoran. Setelah bersih, ditambahkan larutan H2SO4 sehingga terbentuk produk berupa CaSO 4. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut: CaO + H2SO4
=
CaSO4 + H2O
Faktor yang Mempengaruhi Proses
Faktor yang mempengaruhi proses : 1. Luas permukaan batu gamping Batu gamping dihaluskan bertujuan untuk memperkecil luas permukaannya agar saat pemanasan dan penguapan dapat berlangsung dengan lebih cepat. 2. Suhu pemanasan Suhu pada saat pemanasan yaitu sebesar 500 oC. Hal ini bertujuan untuk menguapkan senyawa karbon dioksida (CO 2) dalam batu gamping, sehingga padatan yang tersisa merupakan padatan kalsium monoksida (CaO)
9
2. Pembuatan Gipsum (CaSO 4 .2H2O) di Skala Industri Macam-macam Pembuatan Gipsum Skala Industri
a. Pembuatan Gipsum dari Gipsum Rock Proses pembuatan gipsum dari rock, yaitu dengan cara menghancurkan batu-batuan gipsum yang diperoleh dari daerah pegunungan. Penghancuran batu- batuan ini dengan menggunakan alat primary crusher kemudian diayak agar diperoleh batuan yang halus. Proses penghancuran batuan-batuan gipsum dan pengayakan dilakukan beberapa kali sehingga didapatkan hasil sesuai yang diinginkan. Setelah diayak dimasukkan ke sink float untuk membersihkan batu batuan dari kotoran,kemudian masuk dalam secondary crusher agar batu batuan yang belum halus dapat dihancurkan lagi dan sebagian lagi masuk dalam fine grinding untuk di giling menjadi butiran yang halus. Setelah dari fine grinding butiran yang halus di kalsinasi dan menghasilkan board plaster, dan sebagian setelah di kalsinasi masuk ke ball mill dan menghasilkan
bagged plaster. Proses ini jika dilihat dari aspek ekonomi tidak
menguntungkan sebab membutuhkan biaya investasi yang sangat besar yang digunakan untuk proses b. Pembuatan Gipsum dari Batu Kapur Pada proses ini, batu kapur (CaCO 3) direaksikan dengan asam sulfat H2SO4 encer di reaktor pada kondisi operasi suhu 93,33 oC dan tekanan 1 atm. Konversi yang dihasilkan dengan metode ini sebesar 82,86%. Produk yang dihasilkan dari reaktor kemudian dimasukkan ke dalam alat pemisah untuk menghilangkan impuritasnya. Kemurnian dari gipsum yang dihasilkan proses ini lebih dari 91%. Reaksinya sebagai berikut: CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l)
CaSO4.2H2O
(s) + CO2 (g)
c. Pembuatan Gipsum dari CaCl 2 dan H2SO4 Proses ini dilakukan dengan cara memasukkan CaCl 2
ke dalam reaktor dengan
ditambahkan H2SO4 pada suhu 50-80 oC dan tekanan 1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi netralisasi yang menghasilkan CaSO4 dan HCl dengan konversi mencapai 100%. Reaksinya sebagai berikut: CaCl2 + H2SO4 (l) CaSO4 (s) + 2 HCl (l)
10
Proses pemisahan CaSO4 dan HCl menggunakan absorber yang berupa larutan CaSO 4 diuapkan sehingga menghasilkan CaSO 4.2H2O kemudian dimasukkan dalam alat pengering sehingga menghasilkan gipsum dengan kemurnian 91% (Kirk & Othmer, 1978). Sebelum menentukan pilihan proses yang tepat perlu adanya studi perbandingan dari beberapa proses alternatif baik dari aspek teknis. Tabel 1.2 Parameter
Pemilihan Proses Berdasarkan Aspek Teknis Proses I
Proses II
Proses III
Gipsum rock
CaCO 3 dan
CaCl2 dan
H2SO4
H2SO4
Sedikit
Sedang
Sedang
-Kemurnian
Tergantung
Kadar 91-92%
Kadar 90%
Produk
bahan baku
-Persediaan
Terbatas
Berlimpah
bahan baku
jumlahnya
mudah didapat
Aspek teknis -Bahan baku
-Konsumsi Energi
dan Sangat sulit
Dari tabel diatas maka yang paling baik dan efisien dari segi teknis adalah perencanaan pendirian pabrik gipsum dengan proses kedua karena bahan baku yang digunakan mudah didapat dan berlimpah jumlahnya.
Pembuatan Gipsum dari Batu Kapur di Industri
A. Bahan Baku yang Digunakan
CaCO3
H2SO4
H2O
B. Alat yang digunakan
Reaktor
Tangki Penyimpanan Bahan Baku
Mixer
Heater
Filter
Belt Conveyor
Dryer
Blower
11
Hopper
Bucket elevator
Screener
Pompa
Screw Conveyor
C. Tahapan Proses
Gipsum dihasilkan dari reaksi batu kapur (CaCO 3) dengan larutan asam sulfat (H 2SO4) 50% berat di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi ini berjalan secara isothermal pada suhu 93,33oC dan tekanan 1 atm, reaksinya sebagai berikut CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g) Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan pada alat penyaring untuk memisahkan antara gipsum dan cairannya. Produk cairan hasil filtrasi berupa asam sulfat yang akan direcycle menuju mixer. Produk bubur gipsum dilakukan proses purifikasi dengan menggunakan pengering agar didapatkan gipsum dengan kemurnian yang tinggi.
Mixer
Reaktor
Filter
(Anita dan Indriani, 2012)
12
Dryer
Proses pembuatan gipsum dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 1. Langkah penyiapan bahan baku Batuan kapur disimpan dalam gudang penyimpanan dengan temperatur 300 oC dan tekanan 1 atm. Batuan kapur berukuran 200 mesh dibawa menggunakan belt conveyor dan diangkut dengan menggunakan bucket elevator kemudian ditampung di hopper. Dari hopper, batuan kapur dimasukkan ke dalam screw feeder yang berfungsi sebagai feeder, kemudian batuan kapur dimasukkan ke dalam reaktor untuk diproses. Asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan pada kondisi 30 oC dan tekanan 1 atm. Asam sulfat ini memiliki kadar 98%. Asam sulfat kemudian dipompakan ke mixer untuk diencerkan menggunakan air hingga mencapai kadar 50%. Ke dalam mixer juga ditambahkan recycle dari filter. 2. Langkah Pembentukan Produk Tahap ini bertujuan untuk membentuk gipsum yang merupakan reaksi antara batuan kapur, larutan asam sulfat. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor berlangsung pada tekanan 1 atm dan temperatur 93,33 oC. Reaktor yang digunakan adalah RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk). Batu kapur masuk ke dalam reaktor 1 pada suhu 30 oC dan asam sulfat dari mixer pada suhu 93,33 oC pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi eksotermis dan suhu produk keluar reaktor sebesar 93,33 °C. Reaksi tersebut selain menghasilkan kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) juga menghasilkan gas karbondioksida (CO 2). Gas keluar dari reaktor langsung dibuang ke lingkungan. Slurry yang keluar dari reaktor kemudian di pompa ke rotary drum vacum filter. Mekanisme reaksi yang terjadi untuk pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat adalah sebagai berikut : Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat : CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)
CaSO4.2H2O(s) + CO2(g)
3.Langkah Pemisahan dan Pemurnian produk Langkah pemisahan bertujuan untuk memisahkan gipsum dengan air dan asam sulfat. Proses pemisahan ini menggunakan jenis rotary drum vacuum filter. Keluaran dari filter yang beroperasi pada suhu 93,30C dan 1 atm ini ialah produk gipsum sebagai cake dan larutan asam
13
sulfat sebagai filtrat. Cake gipsum keluaran filter dialirkan menggunakan screw feeder menuju dryer yang beroperasi pada suhu 93,3°C dan tekanan 1 atm sehingga mengalami pemanasan. Proses purifikasi, yaitu proses pengurangan kandungan cairan dalam cake gipsum. Proses purifikasi cake gipsum (CaSO4.2H2O) bertujuan untuk menaikan kemurnian cake gipsum (CaSO4.2H2O) yang dihasilkan filter karena kemurnian cake yang dihasilkan masih rendah dan belum sesuai dengan yang ada di pasaran. Proses purifikasi menggunakan rotary dryer tipe direct counter current yang metode pengeringannya menggunakan hembusan udara panas yang berasal dari udara kering yang dipanaskan dengan heat exchanger yang menggunakan steam sebagai pemanas. Produk keluaran rotary dryer yang memiliki kadar CaSO 4.2H2O sebesar 91,96% sudah berada diatas pasaran. kadar CaSO4.2H2O yang ada dipasaran adalah 91%. Untuk menyeragamkan ukuran produk, gipsum disaring menggunakan screener selanjutnya diangkut menggunakan bucket elevator menuju silo untuk menampung sementara produk gipsum sebelum menuju ke unit packaging untuk di kemas kemudian disimpan di gudang penyimpanan sebagai produk utama.
D. Reaksi Sintesis dan Faktor yang Mempengaruhi Proses
Reaksi Sintesis CaSO4.2H2O CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)
CaSO4.2H2O(s) + CO2(g)
Faktor yang mempengaruhi proses Pada saat terjadinya reaksi pembentukan gipsum:
suhu yang digunakan adalah 93,33 oC tekanan 1 atm
14
3.
Sifat Kimia dan Reaksi dengan Senyawa lain
Kalsium sulfat ditemukan dalam bentuk dihidrat. CaSO 4.2H2O yang lebih dikenal dengan nama gypsum. Sifat kimia dari senyawa ini adalah basa , korosif, dan higroskopis. Deposit mineralnya yang murni dan punya kerapatan yang tinggi dari gypsum dinamakan alabaster. Ketika senyawa ini dipanaskan sampai suhu sekitar 100 derajat celsuis, maka senyawa ini tidak melepas semua molekul airnya, melainkan menyisakan 1/2 mol air dalam senyawa hidratnya.Senyawa ini disebut hemihidrat dan reaksi pembentukkannya adalah seba gai berikut: CaSO4.2H2O(s) ==> CaSO4.1/2 H2O(s) + 1 1/2H2O(l) Kalsium sulfat dihidrat kalsium sulfat hemihidrat + air Senyawa hemihidrat yang berwarna putih padat ini kemudian akan bereaksi dengan air membentuk senyawa dengan rantai yang sangat panjang dari kalsium sulfat dihidrat. Senyawa yang dibentuk akan bersifat kuat, kristal gypsum yang saling bertautan dan akan memberikan kekuatan untuk merekatkan sesuatu. Reaksi Kimia dengan Senyawa Lain
2CaSO4 2CaO + 2SO2 + O2
2CaSO4 • 2H2O CaSO4 • 1/2H2O + 3/2H2O
CaSO4 • 1/2H2O CaSO4 + 1/2H2O
CaSO4 + H2SO4
CaSO4 + 3C
CaSO4 + 4CO CaS + 4CO2
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4.
Ca(HSO4)2.
CaS
+ 2CO + CO 2
15
4. Identifikasi Ion-Ion
Identifikasi Kation (Ca 2+)
Kalsium adalah logam putih perak, yang agak lunak. Ia melebur pada 845 0C. Ia dapat bereaksi
dengan
oksigen
Reaksi : 2Ca + O2 Kalsium membentuk kation
membentuk
kalsium
oksida
:
2CaO Ca2+ dalam larutan berair garam-garamnya biasanya
berupa bubuk putih dan membentuk larutan yang tak berwarna, kecuali bila anionnya berwarna. a. Berdasarkan uji endapan Ion Ca2+ dengan larutan ammonium oksalat (NH 4)2C2O4 memberi endapan putih yang larut dalam asam kloridanya. Reaksinya sebagai berikut: Ca2+(aq) + C2O42-(aq) --> CaC2O4(s) [putih] b. Berdasarkan uji nyala Unsur-unsur kation memberikan warna yang khas pada reaksi uji nyala, Ca 2+ memberikan warna merah kekuningan.
Identifikasi anion (SO42-)
Ion SO42- dengan larutan barium klorida (BaCl 2) dan asam klorida menghasilkan endapan putih. Reaksi identifikasinya adalah sebagai berikut: Ba2+(aq) + SO42-(aq) --> BaSO4(s) [putih]
16
BAB III BAHAYA TERHADAP LINGKUNGAN
1. Bahaya Kalsium Sulfat
Industri
kimia
dan
bahan
bangunan
dapat
menjadi
ancaman
serius
bagi
keberlangsungsan makhluk hidup, entah itu dalam skala besar atau skala kecil. Sebagai contoh, untuk memproduksi alkohol, dibutuhkan air dalam jumlah yang cukup besar. Sama seperti yang terjadi dalam industri sandang, limbah dari produksi alkohol jelas berupa limbah cair dalam jumlah besar. Dalam limbah cair ini pasti terkandung senyawa organik, anorganik dan mikroorganisme serta bahan berbahaya lainnya. Ketika proses produksi selesai, pencucian peralatan dapat membuang hasil CaSO4 yang dilepaskan ke aliran air. Dalam proses produksi, limbah ini secara tidak langsung atau langsung dapat mengancam kelangsungan makhluk hidup. Keracunan adalah salah satunya, seperti keracunan CO dalam jumlah besar dapat berujung kepada kematian. Penanggulangan masalah ini dapat diselesaikan dengan cara mengolah limbah yang mengandung CaSO4 diproses terlebih dahulu sebelum dibuang. Penelitian yang dilakukan Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional tentang kandungan radioaktivitas alam pada bahan bangunan Gypsum. Yaitu
dengan
cara
melakukan
penimbangan
dan
pengukuran
radioaktivitas
alam
pada sample Gypsum menggunakan metode relatif gamma spektrometri memakai detektor germanium HPGe (High Purity Germanium) mengacu pada NCRP(National Council on Radiation Protection and Measurements) Report No.58. Sumber standar yang digunakan adalah sumber multi gamma Eu-152 buatan LMRI Perancis. Zat-Zat Radioaktif pada Gypsum Menurut hasil penelitian, Gypsum memiliki kandungan radioaktif yang berbahaya bagi manusia. Zat-zat radioaktif itu adalah: 1. U-234 U atau Uranium merupakan sebuah logam berat, beracun, berwarna putih keperakan dan radioaktif alami, uranium termasuk ke seri aktinida. Sering digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir dan senjata nuklir.
17
2. Ra-226/Ra-228 Ra atau Radium adalah sebuah unsur kimia yang mempunyai nomor atom 88.Radium berwarna hampir putih bersih, namun akan teroksidasi jika terekspos kepada udara dan berubah menjadi hitam. Radium mempunyai tingkat radioaktivitas yang tinggi. Radium juga dapat berubah menjadi Rn atau biasa disebut radon. 3. Pb-210 Pb atau Timbal adalah suatu unsur kimia yang memiliki nomor atom 82. Lambangnya diambil dari bahasa Latin Plumbum.Unsur ini beracun dan efek dari racun ini dapat menyebabkan kerusakan otak bahkan kematian. 4. Po-210 Po atau Polonium adalah suatu unsur kimia yang memiliki dan nomor atom 84. Unsur radioaktif yang langka ini termasuk kelompok metaloid yang memiliki sifat kimia yang mirip dengan telurium dan bismut. Polonium digunakan dalam percobaan nuklir dengan elemen sepeti Berilium yang melepas neutron saat ditembak partikel alpha. Radioaktifitas yang besar dari unsur ini menyebabkan radiasi yang berbahaya bahkan pada sekumpulan kecil unsur Polonium. 5. Ac-228 Ac atau Aktinium adalah suatu unsur kimia yang memiliki nomor atom 89. memiliki warna keperak-perakan dan massa atom (227) g/mol. Kimiawinya mirip lantanida, yang sulit d pelajari karena radiasi yang hebat dari produk peluruhan. 6. Th-228 Th atau Torium adalah suatu unsur kimia memiliki nomor atom 90. Memiliki warna putih keperakan dan memiliki massa atom 232.03806(2) g/mol. Thorium tersebar luas, namun mineral utama adalah pasir monazite, suatu kompleks fosfat yang juga mengandung lantanida. Efek Samping Gypsum Gypsum mempunyai potensi bahaya radiasi karena mengandung unsur-unsur radioaktif alam dan berperan sebagai penghasil gas radon yang dapat menaikkan tingkat radiasi alam di lingkungan dan berdampak pada kesehatan tubuh manusia. Menurut hasil penelitian, pada Gypsum terkandung Ra-226 dan Ra-228 yang dapat berubah menjadi Rn-222, dan apabila Rn-222 terhisap akan mengendap di dalam saluran pernafasan sehingga sebagian kecil radon akan mengendap di paru-paru. Sehingga akan berpotensi menimbulkan kanker paru-paru. Dalam hal ini Rn-222 atau yang biasa disebut radon merupakan sumber utama dari kanker paru-paru radon juga banyak terdapat pada rokok dan pada beberapa kasus penyebab
18
utama dari kanker paru-paru berasal dari radon yang terdapat di rumah tangga dan salah satu sumber radon yang ada di rumah tangga adalah asbes dan Gypsum, dan hal ini kurang disadari pemakai apalagi dengan kondisi sekarang dimana mas yarakat lebih memilih harga yang lebih murah. Apabila ini di teruskan dapat mengakibatkan semakin tingginya resiko terkena kanker paru-paru. Semakin tinggi konsentrasi radon pada gedung atau rumah akan meningkatkan kemungkinan terjadinya kanker paru-paru bagi penghuninya. 2. Cara Penanggulangan Kalsium Sulfat
Menurut hasil penelitian terdapat beberapa cara untuk mengurangi resiko terhisapnya Rn-222 atau radon yang ada pada kalsium sulfat dihidrat, yaitu dengan cara: 1. Membuat sirkulasi udara dengan baik agar debu-debu radon yang beterbangan bisa segera keluar dari rumah dan tidak masuk ke dalam paru-paru. 2. Menggunakan Kipas angin Lebih baik menggunakan kipas angin daripada AC karena kipas angin dapat membantu keluarnya debu radon, selain itu apabila kita menggunakan AC debu radon tidak akan keluar dari ruangan dan akan terus berputar di ruangan tersebut. 3. Penghisapan udara untuk ruang bawah tanah Penghisapan udara di ruang bawah tanah bertujuan agar debu radon yang ada di ruang bawah tanah dapat berkurang, hal ini harus dilakukan karena ruang bawah tanah memiliki sikulasi udara yang buruk untuk menutupi hal itu menghisap udara pada ruang bawah tanah merupakan cara yang terbaik. 4. Menempel lantai dan dinding dengan bahan karpet dalam bangunan Cara ini cukup sulit dilakukan karena membutuhkan biaya yang besar tujuan melakukan hal ini adalah supaya radon yang berada di tembok Gypsum tidak dapat keluar dengan sempurna selain itu radon yang sudah keluar dapat tersaring dengan adanya karpet di dinding dan lantai jadi kita cukup membersikannya denganVacuum Cleaner. 5. Gunakan masker saat bekerja dengan bahan Gypsum Apabila ingin membuat ornamen rumah atau tembok dengan bahan Gypsum usahakan untuk memakai masker agar radon dari Gypsum tidak terhirup masuk ke dalam paru-paru.
19
BAB IV PENUTUP Simpulan
Kalsium sulfat adalah senyawa yang terdiri dari kalsium, sulfur dan oksigen, dan dalam bentuk yang paling murni memiliki rumus kimia CaSO 4. Kalsium sulfat adalah bubuk putih tidak berbau atau berwarna, kristal padat. Kristal kadang-kadang memiliki warna biru, abu-abu atau kemerahan atau bisa bata merah. . Kalsium sulfat ditemukan di alam dalam bentuk dihidrat. CaSO4.2H2O yang lebih dikenal dengan nama gypsum. Sumber utama kalsium sulfat terjadi secara alami dari gipsum (CaSO4.2H2O) .Gipsum sendiri merupakan garam yang pertama kali mengendap akibat proses evaporasi air laut diikuti oleh anhidrit dan halit, ketika salinitas makin bertambah. Selain itu, gipsum dapat diekstraksi dengan penggalian terbuka atau pertambangan yang mendalam. Penggunaan utama kalsium sulfat anhidrat adalah untuk menghasilkan gipsum dan semen. Kalsium sulfat juga digunakan sebagai koagulan dalam industri makanan. Selain untuk industri makanan kalsium sulfat digunakan dalam pengobatan dan konstruksi.
Sedangkan
Gipsum (CaSO4.2H2O) adalah mineral yang relatif lunak, mudah diukir menjadi suatu bentuk sehingga banyak digunakan pada patung. Gipsum secara luas digunakan dalam pengobatan untuk membuat plester gips untuk kaki patah. Kalsium sulfat dihidrat (gipsum) juga digunakan dalam kedokteran gigi, implantology, ortopedi. Reaksi Sintesis dalam pembuatan kalsium sulfat adalah sebagai berikut: CaCO3(s) CaO + H2SO4
CaO(s) + CO2(g)
CaSO4 + H2O
Sedangkan untuk reaksi sintesis dalam pembuatan kalsium sulfat dihidrat adalah sebagai berikut: CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)
CaSO4.2H2O(s) + CO2(g)
Faktor yang mempengaruhi proses sintesis kalsium sulfat yaitu:
Luas permukaan dari bahan baku
Suhu pada alat dan saat terjadinya reaksi
Tekanan (biasanya dalam keadaan 1 atm) 20
Untuk mengidentifikasi ion-ion yang ada dalam kalsium sulfat digunakan uji kualitatif sebagai berikut:
Uji Kation (Ca2+)
a. Berdasarkan uji endapan Ion Ca2+ dengan larutan ammonium oksalat (NH 4)2C2O4 memberi endapan putih yang larut dalam asam kloridanya. Reaksinya sebagai berikut: Ca2+(aq) + C2O42-(aq) CaC2O4(s) [putih] b. Berdasarkan uji nyala Unsur-unsur kation memberikan warna yang khas pada reaksi uji nyala, Ca 2+ memberikan warna merah kekuningan.
Identifikasi anion (SO42-)
Ion SO42- dengan larutan barium klorida (BaCl 2) dan asam klorida menghasilkan endapan putih. Reaksi identifikasinya adalah sebagai berikut: Ba2+(aq) + SO42-(aq) --> BaSO4(s) [putih] Gypsum (Kalsium Sulfat Dihidrat) mempunyai potensi bahaya radiasi karena mengandung unsur-unsur radioaktif alam dan berperan sebagai penghasil ga s radon yang dapat menaikkan tingkat radiasi alam di lingkungan dan berdampak pada kesehatan tubuh manusia yaitu dapat menimbulkan kanker paru-paru. Industri
kimia
dan
bahan
bangunan
dapat
menjadi
ancaman
serius
bagi
keberlangsungsan makhluk hidup. Dalam limbah industri ini pasti terkandung senyawa organik, anorganik dan mikroorganisme serta bahan berbahaya lainnya. Ketika proses produksi selesai, pencucian peralatan dapat membuang hasil CaSO4 yang dilepaskan ke aliran air. Dalam proses produksi, limbah ini secara tidak langsung atau langsung dapat mengancam kelangsungan makhluk hidup. Senyawa ini dapat membuat keracunan bagi makhluk hidup dan menganggu ekosistem di alam apabila limbah yang dihasilkan sudah melebihi batas maksimum di alam. Penanggulangan masalah ini dapat diselesaikan dengan cara mengolah limbah yang mengandung CaSO4 diproses terlebih dahulu sebelum dibuang.
21
Daftar Pustaka
Azis,
Tri.
2015.
“Dampak
limbah
industri
bagi
lingkungan”
https://triazis13.wordpress.com/2015/01/10/dampak-limbah-industri-bagi-lingkungan/
[7
Maret 2017] Dewi, Anita Saktika dan Indriani Trisnawati. 2012. “Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat dengan Kapasitas 250.000 ton/ perhari. Surakarta:
Fakultas
Teknik
Universitas
sebelas
Maret.
https://digilib.uns.ac.id/...=/Prarancangan-Pabrik-Kalsium-Sulfat-Dihidrat-dari-Batu-Kap... [6 Maret 2017] Safrizal,
Reno.
2013.
“Identifikasi
Kation
dengan
Uji
Endapan”.
http://www.jejaringkimia.web.id/2011/03/identifikasi-kation-dengan-uji-endapan.html
[6
Maret 2017] Safrizal, Reno. 2013. “Reaksi Khas untuk Beberapa Anion (Identifikasi Anion dengan Uji
Endapan).
http://www.jejaringkimia.web.id/2011/03/identifikasi-kation-dengan-uji-
endapan.html [6 Maret 2017] Suhaemi, Muhamad. 2016. “Laporan Kimia Anorganik : Pembuatan Kalsium Sulfat dari
Batu
Gamping”.
http://emsuhaizo.blogspot.com/2016/01/laporan-kimia-anorganik-
pembuatan.html. [6 Maret 2017] Vernandes, Adrian.2016. “Magnesium Sulfat (MgSO4), Kalsium Sulfat (CaSO4) dan Kalsium
Karbida
(CaC2)”.
http://www.avkimia.com/2016/11/magnesium-sulfat-mgso4-
kalsium-sulfat-CaSO4-Kalsium-karbida-CaC2.html [4 Maret 2017] “Calcium sulfate”. https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_sulfate [3 Maret 2016] “CaSO4 - CALCIUM SULPHATE”.http://www.allreactions.com/index.php/group2a/calcium/calcium-sulfate [6 Maret 2017] “Pengertian Kalsium sulfat dan Kegunaannya” kalsium-sulfat-dan-kegunaannya.html [5 Maret 2017]
22
http://ilmualam.net/pengertian-
Pubchem. “Calcium sulfate” https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/calcium_sulfate#section=Odor [4 Maret 2017] Wildhealth. 2016. “Kalsium sulfat - penerimaan , penggunaan , kelarutan” http://wildhealthh.com/id/pages/1347233 [5 Maret 2017]
23
