BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Aluminium
atau aluminum (alumunium, almunium, alminium) ialah
unsur kimia dengan lambangnya ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium adalah logam paling berlimpah. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, Namun, merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi, dan paling berlimpah ketiga. Alumunium ialah logam yang berwarna putih perak dan tergiling ringan dengan massa 2,7 gram/cm – 3 gram/cm. Alumunium dapat melimpah dalam kulit bumi yaitu sekitar 7,6%. Dengan kelimpahan sebesar itu, alumunium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah Oksigen dan Silikon. Namun alumunium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral alumunium yang bernilai ekonomis ialah Bauksit yang merupakan satusatunya sumber alumunium. Kryolit digunakan untuk peleburan alumunium, sedangkan tanah liat banyak yang digunakan untuk membuat batu bata dan keramik. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik, dan kembang api. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa itu logam aluminium dan sejarahnya? 2. Bagaimana nama dan rumus kimia senyawaan yang menjadi sumber 3. 4. 5. 6.
aluminium di alam? Bagaimana cara-cara ekstraksi aluminium dari sumbernya? Bagaimana konfigurasi electron serta sifat-sifat dari logam aluminium? Bagaimana cara-cara pembuatan aluminium di labor dan industri? Apa saja senyawa dari aluminium dan cara pembuatan serta sifat
senyawanya? 7. Apa saja kegunaan dari aluminium dan senyawanya dalam kehidupan? 8. Apa saja kelebihan dan kekurangan aluminium? 1
9. Bagaimana
dampak
penggunaan
aluminium
dalam
kehidupan
serta
pengaruhnya pada lingkungan?
1.3 Tujuan 1. Untuk mengetahui apa itu logam aluminium dan sejarahnya? 2. Untuk mengetahui bagaimana nama dan rumus kimia senyawaan yang menjadi sumber aluminium di alam? 3. Untuk mengetahui bagaimana cara-cara ekstraksi aluminium dari sumbernya? 4. Untuk mengetahui bagaimana konfigurasi elektron serta sifat-sifat dari logam aluminium? 5. Untuk mengetahui bagaimana cara-cara pembuatan aluminium di labor dan industri? 6. Untuk mengetahui apa saja senyawa dari aluminium dan cara pembuatan serta sifat senyawanya? 7. Untuk mengetahui apa saja kegunaan dari aluminium dan senyawanya dalam kehidupan? 8. Untuk mengetahui apa saja kelebihan dan kekurangan aluminium? 9. Untuk mengetahui bagaimana dampak penggunaan aluminium dalam kehidupan serta pengaruhnya pada lingkungan?
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Logam Aluminium dan Sejarahnya Aluminium adalah unsur logam dengan lambang Al dan memiliki nomor atom 13, Ar = 26,98. Konfigurasi elektronnya adalah 1s 22s22p63s23p1 atau [Ne] 3s2 3p1.. Aluminium adalah logam yang ringan, tidak mengalami korosi, dan sangat kuat.diantara logam-logam golongan 13, aluminium adalah salah satu logam terpenting yang terdapat dikerak bumi. Biji aluminium yang digunakan untuk produksi aluminium adalah bauksit. Biji ini mengandung hidrat aluminium oksida, AL2O3. H2O dan AL2O3.3H20 serta oksida besi, silicon, titanium, sedikit tanah liat dan silikat. Kadar aluminium oksida ( alumina ) dapat mencapai 35-60%.
Gambar 2.5a Sekeping logam aluminium dengan panjang 15 cm. (Sumber : http://www.academiaedu.com)
Gambar 2.5b Garis spectrum aluminium (Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium) Aluminium adalah elemen (8,13%) logam yang paling melimpah di kerak bumi dan setelah oksigen dan silikon, yang paling berlimpah ketiga dari 3
semua unsur di kerak. Karena afinitas yang kuat untuk oksigen , tidak ditemukan dalam keadaan unsur tetapi hanya dalam bentuk kombinasi seperti oksida atau silikat. Unsur ini terletak pada golongan IIIA dan periode 3 sistem periodik.
Gambar 2.6 Tabel Periodik Unsur (Sumber : http://www.academiaedu.com) Sejarah Aluminium Aluminium adalah elemen logam yang paling melimpah di kerak bumi (8,13%) setelah oksigen dan silikon. Karena afinitas yang kuat untuk oksigen, tidak ditemukan dalam keadaan unsur tetapi hanya dalam bentuk kombinasi seperti oksida atau silikat. Logam berasal dari nama alumen, nama Latin untuk tawas. Pada tahun 1761, LB G de Morveau mengusulkan alumine nama untuk dasar dalam tawas, dan pada tahun 1787, lavoiser jelas diidentifikasi sebagai oksida logam yang masih belum ditemukan.
4
Gambar 2.1 De Morveau (Sumber : http://www.wikipedia.com) Pada tahun 1807, Sir Humphrey Davy mengusulkan nama untuk logam aluminium ini, dan kemudian disetujui untuk menggantinya dengan aluminium.
Gambar 2.2 Sir Humphry Davy (Sumber : http://www.wikipedia.com)
Tak lama kemudian, nama aluminium diadopsi untuk menyesuaikan diri dengan “ium” akhir dari elemen yang paling, dan ejaan ini sekarang digunakan secara umum di seluruh dunia. Aluminium juga ejaan diterima di Amerika Serikat sampai 1925 ketika American Chemical Society resmi kembali ke aluminium. Hans Christian Oersted sekarang umumnya dikreditkan dengan pertama untuk mempersiapkan logam aluminium. Ia mencapai ini pada tahun 1825 dengan memanaskan aluminium klorida anhidrat dengan kalium dan penyulingan dari amalgam merkuri.
Gambar 2.3 Henry Christian Oersted 5
(Sumber : http://www.wikipedia.com)
Frederick Wohler meningkatkan proses antara 1827 dan 1845 dengan menggantikan kalium untuk amalgam dan dengan mengembangkan metode yang lebih baik untuk dehidrasi aluminium. Pada tahun 1854 Henri Sainte Claire Deville-natrium untuk menggantikan relatif mahal kalium dan, dengan menggunakan
natrium
klorida
aluminium,
bukan
aluminium
klorida,
menghasilkan jumlah komersial pertama dari aluminium dalam pilot plant di dekat Paris. Beberapa tanaman menggunakan dasarnya proses ini kemudian dibangun di Inggris, tapi tidak bertahan lama munculnya di 1886 dari proses elektrolitik, yang telah mendominasi industri sejak itu. Pengembangan proses elektrolitik tanggal kembali kepada Sir Humphrey Davy pada tahun 1807 yang mencoba dengan kegagalan untuk electrolyze campuran alumina dan kalium. Kemudian, pada 1854 Robert Wilhelm Bunsen Von dan Sainte Claire Deville-independen disiapkan aluminium dengan elektrolisis dari aluminium klorida natrium menyatu, tetapi proses ini tidak dimanfaatkan karena kurangnya sumber ekonomi listrik. Grammes, penemu dinamo (dalam 1886) merubah ini dan membuka jalan bagi penemuan proses modern. Pada 1866, Charles Martin Hall dari Oberlin (Ohio) dan Paulus LT Heroult (Perancis), keduanya 22 tahun pada waktu itu, ditemukan dan dipatenkan hampir bersamaan proses di mana alumina dilarutkan dalam cair kriolit dan terurai electrolytically. Proses reduksi, umumnya dikenal sebagai proses
Hall-Heroult,
telah
berhasil
bertahan
banyak
upaya
untuk
menggantikannya, ia tetap satu-satunya metode untuk memproduksi aluminium.
Gambar 2.4 Charles Heroult dan Martin Hall 6
(Sumber : http://www.wikipedia.com)
Alum (nama dimana unsur alumunium diambil) telah diketahui sejak dulu. POTT (1746) menunjukkan Al berasal dari Alumina bumi yang khas yang diisolasi oleh Margref (1754) dari tanah liat (lempung). Alumina tersebut adalah oksida logam yang diselidiki oleh Davy (1808) yang diisolasi dari Alumunium, logam tak murninya. Logam murninya diperoleh Oersted (1824)
dengan
pemanasan
Ornalgame, dari kalsium dan alumunium klorida. Logam murni diperoleh oleh Wohler (1827) dengan oksi kalium pada AlCl3. Busen (1854) menyediakannya dengan elektrolisis, tetapi penyediaannya pertama kali secara skala industry dengan 2 metode yaitu : 1) Deville (1854) dengan jalan reduksi dari Natrium Ammonium Klorida (NaICl4). 2) Pada tahun 1886 produksi Al dengan elektrolisis dari Alumina yang dilarutkan dalam leburan kryolit yang dimulai secara serempak oleh Heroult (Prancis) dan Charles Martin Hall (Amerika).
Gambar 2.2 Sell Hall-Heroult. (Sumber :http://ib.znate.ru/docs/index106476.html)
Kelemahan metode Wohler sehingga beralih ke metode Hall-Heroult adalah untuk memperoleh logam Alumunium tidak ekonomis karena membutuhkan biaya yang besar untuk mendapatkan Alumunium. Sebab, dia 7
hanya memanaskan / mereaksikan AlCl3 dengan Kalium. Sedangkan HallHeroult menggunakan proses elektrolisis dalam memurnikan Al2O3 dan menemukan metode yang bisa menurunkan titik leleh Al2O3 sehingga hemat energi, yaitu dengan cara melarutkan oksida tersebut ke dalam kriyolit cair. 2.2 Sumber Senyawa Aluminium 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 merupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%), tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineralmineral lainnya. Aluminium merupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%), tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineralmineral lainnya. Bijih aluminium yang digunakan untuk produksi aluminium adalah bauksit. Bauksit 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%. Sumber mineral aluminium adalah kriolit : Na3AlF6 dan bauksit : Al2O3.2H2O Kriolit adalah sejenis campuran aluminium, natrium, dan kalsium fluorida: (Na3AlF6). Bauksit adalah biji utama aluminium terdiri dari hydrous aluminium oksida dan aluminium hidroksida. Aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak dalam kulit bumi setelah oksigen dan silikon. Aluminium juga merupakan logam terpenting dari golongan IIIA. Namun demikian aluminium tergolong logam yang relatif mahal karena mineral yang dapat dijadikan sebagai sumber Aluminium sangat terbatas dan senyawa aluminium sukar direduksi. Di alam aluminium terutama terdapat dalam bentuk senyawa aluminosilikat (Al2Si2O5)(OH)4, yaitu suatu mineral yang 8
mengandung aluminium, silikon dan oksigen. Mineral itu tidak mempunyai nilai komersial karena sukar diolah. Adapun mineral yang merupakan sumber aluminium hanyalah bauksit (Al2O3nH2O). Mineral lainnya yang cukup bernilai yaitu kriolit (Na3AlF6) dan veldspath/spat padang (KAlSi3O8). Di Indonesia bijih aluminium (bauksit) terdapat di pulau bintan Riau dan Kalimantan Barat (Zirkonium, https://nicechemistry.wordpress.com/2011/06/12/21/, 2011). Secara ekonomi, bijih tambang yang terpenting dari alumunium adalah bauksit (Alumunium Oksida Hidrat) dengan rumus molekul Al2O3.nH2O (padat). Bijih alumunium juga terdapat secara luas sebagai alumunium silikat (terkandung dalam tanah lempung), kriolit (Na3AIF6), dan bijih mika (Ahmad, http://uhibbuilaiki.blogspot.co.id/, 2013).
2.3 Cara-Cara Ekstraksi Aluminium dari Sumbernya Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya.
(Rasid,
http://rasidunimed.blogspot.co.id/2010/12/ekstraksi.html, 2010). Pembuatan Aluminium terjadi dalam dua tahap: 1. Proses Bayer Merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina).
Al2O3
9
Bijih bauksit mengandung 50-60% Al2O3 yang bercampur dengan zatzat pengotor terutama Fe2O3 dan SiO2. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat yang tidak dikehendaki, kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al2O3. Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),
Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) + 3H2O(l) ---> 2NaAl(OH)4(aq)
Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran.
2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) ---> 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)
Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3) 2Al(OH)3(s) ---> Al2O3(s) + 3H2O(g)
2. Proses Hall-Heroult Merupakan tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 °C. Sebagai anode digunakan batang grafit. Setelah diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah elektrolisis leburan Al2O3. Pada elektrolisis ini Al2O3 dicampur dengan CaF2 10
dan 2-8% kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al2O3 (titik lebur Al2O3 murni mencapai 2000 °C), campuran tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950 °C. Anode dan katodenya terbuat dari grafit. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: Al2O3 (l) 2Al3+ (l) + 3O2- (l) Anode (+): 3O2- (l) 3/2 O2 (g) + 6e− Katode (-): 2Al3+ (l) + 6e- 2Al (l) Reaksi sel: 2Al3+ (l) + 3O2- (l) 2Al (l) + 3/2 O2 (g)
Peleburan alumina menjadi aluminium logam terjadi dalam tong baja yang disebut pot reduksi atau sel elektrolisis. Bagian bawah pot dilapisi dengan karbon, yang bertindak sebagai suatu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Secara umum pada proses ini, leburan alumina dielektrolisis, di mana lelehan tersebut dicampur dengan lelehan elektrolit kriolit dan CaF2 di dalam pot di mana pada pot tersebut terikat serangkaian batang karbon dibagian atas pot sebagai katoda. Karbon anoda berada dibagian bawah pot sebagai lapisan pot, dengan aliran arus kuat 5-10 V antara anoda dan katodanya proses elektrolisis terjadi. Tetapi, arus listrik dapat diperbesar sesuai keperluan, seperti dalam keperluan industri. Alumina mengalami pemutusan ikatan akibat elektrolisis, lelehan aluminium akan menuju kebawah pot, yang secara berkala akan ditampung menuju cetakan berbentuk silinder atau lempengan. Masing – masing pot dapat menghasilkan 66.000-110.000 ton aluminium per tahun(Anonymous,2009). Secara umum, 4 ton bauksit akan menghasilkan 2 ton alumina, yang nantinya akan menghasilkan 1 ton aluminium (Wikipedia, https://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium, 2016). Dalam sumber lain, dinyatakan juga 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 11
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 merupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%), tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineralmineral lainnya. Aluminium adalah salah satu logam terpenting yang tedapat dalam kerak bumi. Bijih aluminium yang digunakan untuk produksi aluminium adalah bauksit. Bauksit mengandung hidrat aluminium oksida, Al 2O3.H2O, dan Al2O3.3H2O serta oksida besi, silikon, titanium, sedikit tanah liat dan silikat. Kadar Aluminium Oksida (Alumina) dapat mencapai 35% – 60%. Pada tahun 1825 oersted memperoleh Al murni dengan cara mereduksi AlCl3 dengan amalgama K-Hg AlCl3(s) + 3 K(Hg)x(l) 3 KCl(s) + Al(Hg)3x(l) Disaring, lalu didistilasi sehingga Hg akan menguap dan logam Al akan diperoleh. Bijih bauksit di alam tidak murni karena mengandung zat-zat lain, misalnya senyawa Fe2O3(s) dan SiO2(s). Sifat amfoter dari Al2O3, merupakan suatu bagian yang sangat penting bagi proses pemurnian Al2O3dari bijih bauksit. Jika bijih bauksit dilarutkan dengan NaOH (aq) pekat, maka SiO2 dan Al2O3 akan larut, sedangkan Fe2O3(s) dan zat-zat lain tidak larut. Reaksinya sebagai berikut : Al2O3(s) + 2OH-(aq) 2AlO2-(aq) + H2O(l) SiO2(s) + 2OH-(aq) SiO32-(aq) + H2O(l) Kemudian larutan AlO2- atau [Al(OH)4]- dan larutan SiO32-, dipisahkan dari Fe2O3dan zat-zat padat lainnya dengan cara penyaringan. Larutan AlO2- yang bercampur dengan larutan SiO32- direaksikan dengan gas CO2sehingga terentuk endapan Al(OH)3, sementara SiO32- tetap sebagai filtrat. Reaksinya sebagai berikut : 2AlO2-(aq) + CO2(g) + 3H2O(l) 2Al(OH)3(s) + CO32-(aq) Kemudian pada pemanasan Al(OH)3 akan diperoleh Al2O3 (alumina) padat dan murni.
12
2Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(l) Dari Al2O3(s) akan dapat diperoleh logam Al dengan cara elektrolisis leburan Al2O3. Pada tahun 1827 Friedrich Wohler mengisolasi alumunium murni dengan cara memanaskan amonium klorida dengan kalium. Tetapi, pada tahun 1950 metode ini disempurnakan dengan mengganti kalium dengan natrium. Pada saat itu logam alumunium digunakan sebagai perhiasan dan barangbarang kerajinan. Kemajuan pesat pada pengolahan alumunium terjadi pada tahun 1886 dengan ditemukannya proses pengolahan oleh Charles Martin Hall (Amerika Serikat) dan Paul Herault (Prancis) dalam waktu yang bersamaan, sehingga proses tersebut dinamakan proses Hall-Herault (1866). Pada proses ini Al diperoleh dengan cara katalis Al2O3 yang dilarutkan dalam leburan kriolit. Bahan baku bauksit masih menimpakan campuran Al2O3, Fe2O3, dan SiO2, sehingga perlu dilakukan pemurnian untuk memperoleh alumina murni dan tahapan elektrolisis. Reaksi pemurnian: Al2O3(s) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) 2[Al(OH)4]-(aq) SiO2(s) + 2OH-(aq) SiO32-(aq) + H2O(l) 2 [Al(OH)4]- + CO2 2 Al(OH)3(s) + CO32-(aq) 2 Al(OH)3 Al2O3 + 3 H2O Elektrolisis: Sel elektrolisis dibuat dari basa yang dilapisi grafit (katode), sedangkan anode dibuat dari karbon. Reaksi pada elekroda: Katoda : AlF4- + 3e Al + 4FAnoda : 2 AlOF64- + C CO2 + AlF63- + AlF4- +4e Secara sederhana reaksi pada elektroda dapat ditulis sebagai berikut: Katoda : 2 Al3+ + 6e 2Al Anoda : 3O2- 3/2 O2 + 6e Oksigen yang terbentuk pada suhu operasi dapat mengoksidasi anoda. Reaksi keseluruhan: 2 Al2O3(dalam krolit) + 3C(s) 4 Al(l) + 3 CO2(g) Selain itu juga dikenal mineral korondum. Korondum adalah mineral alumunium oksida (Al2O3) yang bersifat keras, tidak berwarna, dan bening jika murni. Tetapi jika ada campuran lain akan menghasilkan warna yang beragam. Jika bercampur atau mengandung krom akan berwarna merah, disebut dengan ruby (mirah). Jika mengandung besi dan titanium akan berwarna biru,
13
disebut dengan safir (batu nilam biru). Batu nilam hijau mengandung kobalt dan batu nilam kuning mengandung antara nikel dan magnesium. Reaksi ion Al3+(aq): Jika garam alumunium dilarutkan ke dalam air, ion Al3+ segera tertarik pada ujung negatif molekul air yang polar membentuk ion heksa aquaalumunium (III),[Al(H2O)6]3+. Ion ini biasanya dinyatakan dengan Al 3+ 3+ yang kecil dan bermuatan besar menarik elektron dalam ikatan O(aq) . ion Al H dari air, sehingga berperan sebagai donor proton. Dalam larutan air, molekul air dapat bersifat sebagai basa yaitu menerima proton. [Al(H2O)6]3+ (aq) + H2O
→
[Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
Dengan basa yang lebih kuat dari air seperti S 2- atau CO32- akan terbentuk endapan hidroksida. 2 [Al(H2O)6]3+ (aq) + 3S2-(aq)
→
2 [Al(OH)3(H2O)3](s) + 3H2S(g)
Reaksi yang sama juga terjadi jika ke dalam garam alumunium ditambahkan basa yang lebih kuat seperti NaOH(aq). [Al(H2O)6]3+(aq) + 3 OH-(aq)
→
[Al(OH)3(H2O)3](s) + 3H2O
Dengan NaOH berlebih endapan akan melarut [Al(OH)3(H2O)3](s) + OH-(aq) [Al(H2O)2(OH)4]-(aq) + H2O(l)
Reaksi Elektrokimia adalah reaksi reduksi dapat digunakan untuk mengubah enrgi kimiamenjadi energy listrik. Dalam sebuah sel, energy listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda dinamakan anoda sedangkan elektroda yang menerima elektron dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel selalu terdiri dari dua bagian atau dua elektroda, setengah reaksi oksidasi akan berlangsung pada anoda dan setengah reaksi reduksi akan berlangsung pada katoda (Ahmad, http://uhibbu-ilaiki.blogspot.co.id/, 2013). 2.4 Konfigurasi Elektron Serta Sifat-Sifat dari Logam Aluminium Konfigurasi electron aluminium :
Al³⁺ artinya Aluminium melepas 3 buah elektronnya sehingga konfigurasinya menjadi: 14
1.
Sifat Fisika Aluminium Logam berwarna putih perak Dapat ditempa dan dibentuk Kerapatan rendah Pengantar panas dan arus yang baik, daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai kabel tiang listrik. Tidak bersifat magnetic, alumunium tidak bersifat magnet, sehingga sukar ditarik oleh magnet. Namun apabila alumunium dipadu dengan logam lain, minsalnya besi akan menjadi magnet yang kuat. Contohnya : Acino (50% Fe, 20% Al, 20% Ni, 10% Co). Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk alat rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat, dan rokok. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan peswat. Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO2 dan Cr2O3. Tabel 2.1 Sifat Fisika Logam Aluminium No . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Sifat Fisika
Keterangan
Nomor atom Nomor massa Konfigurasi electron Ar Kerapatan Titik leleh Titik didih Volume atom Keelektronegatifan Energi ionisasi pertama Energi ionisasi kedua Energi ionisasi ketiga Entalpi penguapan
13 27 [Ne]3s23p1 26,98 2,69 gr/cm3 932 K 2730 K 10 1.45 577 Kj/mol 1820 Kj/mol 2740 Kj/mol 284 Kj/mol 15
14 15 16 17 18 19
Entalpi hidrasi Al3+ Entalpi pengatoman Tingkat oksidasi tertinggi Jari-jari atom Jari-jari ion Al3+ Potensial elektroda
-4680 Kj/mol 314 Kj/mol +3 143 pm 50 pm -1,60
20 21
Struktur atom Wujud
Kristal logam Padat (Sumber : http://www.academiaedu.com)
2.
Sifat Kimia Aluminium
Al bereaksi dengan Oksigen membentuk Al2O3 (oksida), tetapi lapisan tipis oksida ini yang sangat melindungi permukaan aluminium terhadap serangan oksigen lebih lanjut, sehingga Al merupakan logam tahan korosi.
Bereaksi dengan Nitrogen, sulfur, dan Halogen. Bila dipanaskan pada suhu yang cukup, membentuk sulfida. Nitrida dan Halida yang pada disosiasinya dan selebihnya adalah kovalen.
2Al +N2
2AlN
4Al + 6S
2Al2O3
Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat, dan rokok.
Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan peswat.
3.
Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO2 dan Cr2O3.
Sifat Mekanik Aluminium Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut. Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan
16
dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
Kekuatan Tensil Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan. Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075).
Kekerasan Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell. Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
Ductility
17
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan. Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni. 2.5 Senyawa-Senyawa Aluminium Dalam simber lain Zirkonium (2011), juga dijelaskan : 1. Aluminium Murni Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan dicetak dalam keadaan biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar 90 MPa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas sehingga seringkali aluminium dipadukan dengan logam lain. Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu- abu, tergantung kekasaran permukaannya. Aluminium memiliki berat sekitar satu pertiga baja, mudah ditekuk, diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik (drawing), dan diekstrusi. Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan Aluminium Oksida ketika Aluminium terpapar dengan udara bebas. Lapisan Aluminium Oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvanik dengan paduan Tembaga. 18
Aluminium juga merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik. Jika dibandingkan dengan massanya, Aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan Tembaga, yang saat ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik, namun cukup berat. Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain Aluminium itu sendiri, namun Aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% Aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang mungkin berada di dalam Aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan / pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang Aluminium). Umumnya Aluminium murni yang dijual di pasaran adalah Aluminium murni 99%, misalnya Aluminium Foil. 2. Aluminium Paduan Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah silikon, magnesium, tembaga, seng, mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970. Secara umum, penambahan logam paduan hingga konsentrasi tertentu akan meningkatkan kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur. Jika melebihi konsentrasi tersebut, umumnya titik lebur akan naik disertai meningkatnya kerapuhan akibat terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam logam. Namun, kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya bergantung pada konsentrasi logam paduannya saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan sebagainya. a. Paduan Aluminium-Tembaga Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan kuat, namun rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan, paduan tidak boleh memiliki konsentrasi tembaga di atas 5,6% karena akan membentuk senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan logam rapuh. 19
Gambar 2.7 Diagram Fase Al-Cu, temperatur vs persentase paduan (Sumber : http://www.academiaedu.com)
a.
Paduan Aluminium-Silikon Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan kekerasan dan kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525 Mpa pada aluminium paduan yang dihasilkan pada perlakuan panas. Jika konsentrasi silikon lebih tinggi dari 15%, tingkat kerapuhan logam akan meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristal granula silika.
b.
Paduan Aluminium-Magnesium Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik lebur logam paduan yang cukup drastis, dari 6600C hingga 4500C. Namun, hal ini tidak menjadikan aluminium paduan dapat ditempa menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada suhu di atas 60 0C. Keberadaan magnesium juga menjadikan logam paduan dapat bekerja dengan baik pada temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperatur tersebut.
c.
Paduan Aluminium-Tembaga Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan kuat, namun rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan, paduan tidak 20
boleh memiliki konsentrasi tembaga di atas 5,6% karena akan membentuk senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan logam rapuh. d.
Paduan Aluminium-Mangan Penambahan mangan memiliki akan berefek pada sifat dapat dilakukanpengerasan tegangan dengan mudah (work-hardening) sehingga didapatkan logam paduan dengan kekuatan tensil yang tinggi namun tidak terlalu rapuh. Selain itu, penambahan mangan akan meningkatkan titik lebur paduan aluminium.
e.
Paduan Aluminium-Seng Paduan aluminium dengan seng merupakan paduan yang paling terkenal karena merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat terbang. Paduan ini memiliki kekuatan tertinggi dibandingkan paduan lainnya, Aluminium dengan 5,5% seng dapat memiliki kekuatan tensil sebesar 580 MPa dengan elongasi sebesar 11% dalam setiap 50mm bahan. Bandingkan dengan aluminium dengan 1% magnesium yang memiliki kekuatan tensil sebesar 410 MPa namun memiliki elongasi sebesar 6% setiap 50 mm bahan.
f.
Paduan Aluminium-Lithium Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan massa jenis dan peningkatan modulus elastisitas; hingga konsentrasi sebesar 4% lithium, setiap penambahan 1% lithium akan mengurangi massa jenis paduan sebanyak 3% dan peningkatan modulus elastisitas sebesar 5%. Namun aluminium-lithium tidak lagi diproduksi akibat tingkat reaktivitas lithium yang tinggi yang dapat meningkatkan biaya keselamatan kerja.
g.
Paduan Aluminium-Skandium Penambahan skandium ke aluminium membatasi pemuaian yang terjadi pada paduan, baik ketika pengelasan maupun ketika paduan berada di 21
lingkungan yang panas. Paduan ini semakin jarang diproduksi, karena terdapat paduan lain yang lebih murah dan lebih mudah diproduksi dengan karakteristik yang sama, yaitu paduan titanium. Paduan Al-Sc pernah digunakan sebagai bahan pembuat pesawat tempur Rusia, MIG, dengan konsentrasi Sc antara 0,1-0,5%. h.
Paduan Aluminium-Besi Besi (Fe) juga kerap kali muncul dalam aluminium paduan sebagai suatu "kecelakaan". Kehadiran besi umumnya terjadi ketika pengecoran dengan menggunakan cetakan besi yang tidak dilapisi batuan kapur atau keramik. Efek kehadiran Fe dalam paduan adalah berkurangnya kekuatan tensil secara signifikan, namun diikuti dengan penambahan kekerasan dalam jumlah yang sangat kecil. Dalam paduan 10% silikon, keberadaan Fe sebesar 2,08% mengurangi kekuatan tensil dari 217 hingga 78 MPa, dan menambah skala Brinnel dari 62 hingga 70. Hal ini terjadi akibat terbentuknya kristal Fe-Al-X, dengan X adalah paduan utama aluminium selain Fe.
i.
Aluminium Paduan Cor Komposisi utama aluminium paduan cor pada umumnya adalah tembaga, silikon, dan magnesium. Al-Cu memberikan keuntungan yaitu kemudahan dalam pengecoran dan memudahkan pengerjaan permesinan. AlSi memmberikan kemudahan dalam pengecoran, kekuatan, ketahanan pada temperatur tinggi, dan pemuaian yang rendah. Sifat pemuaian merupakan sifat yang penting dalam logam cor dan ekstrusi, yang pada umumnya merupakan bagian dari mesin. Al-Mg juga memberikan kekuatan, dan lebih baik dibandingkan Al-Si karena memiliki ketahanan yang lebih tinggi hinggalogam mengalami deformasi plastis (elongasi). Namun konsentrasi lebih dari 10% dapat mengurangi kemudahan dalam pengecoran.
IDENTIFIKASI LOGAM ALUMUNIUM
22
Aluminium adalah logam terbanyak yang terdapat pada mineral batuan kerak bumi. Unsur ini tidak terdapat di alam dalam keadaan bebas tetapi dalam bentuk senyawa. Senyawa yang pertama berupa silikat yang berupa :
Felspar : 1. Felspar Orthoclase = Orthoclase K (AlSi3O8), Selsion Ba(Al2Sc2O8) 2. Felspar Plangioklas = Albite Na (AlSi3O8), Anorthite Ca (Al2Sc2O8)
Mika : 1. Muschovite = mika putih CaI2(OH)2(AlSi3O10) 2. Biotite
= Mika hitam KFe3(OH)2(AlSi3O10)
3. Margarite
= CaAl2(OH)2(AlSi3O10)
4. Phlogopite = KMg3(OH)2(AlSi3O10)
Turmalin
:
1. Augit AlSiO3 2. Ambligonit Li(AlF)PO4 3. Epidot Ca2(AlFe)2(AlOH)(SiO4)3 4. Hauyin (Na, Ca)4SO4(AlSiO4)3 5. Nosean Na4SO4(AlSiO4)3 6. Klorit (Mg, Fe)5Al(OH)8Si3O10 7. Agalmatolit Al2(OH)8Si3O10 Senyawa kedua dari alumunium adalah Tanah Liat (lempung, zeolit). Tanah liat dapat terbentuk dari felspar (merupakan komponen utama batu seperti granit) dengan pemecahannya dengan kombinasi / oksi dari uap air dan CO2 di Atmosphere. 2KAlSi3O8 + 2H2O + CO2
Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2 +K2CO3
(clay = tanah liat) 2.
Kaolin Al4(OH)8Si4O10
3.
Natroline Na2(Al2Si3O10).2H2O
4.
Heulandites Ca(Al2Si7O18).6H2O 23
5.
Kabazite Ca(Al2Si4O12).6H2O
6.
Analsite Na(AlSi2O6)H2O
7.
Ultramarine Nag(AlSiO4)6S2
8.
Sodalit Nag(AlSiO4)6Cl2
9.
Moseon Nag(AlSIO4)6SO4
10.
Slate : Batu tulis (lempung yang keras yang dibuat berlapis-lapis dengan tekanan)
11.
Oksida
: Lorondum
Al2O3, Diaspore Al2O3H2O,
Gibbsite Al2O3.3H2O, Bauksite (campuran dari Diaspore dan Gibbsote) 1. Alumina Al2O3 (Aluminium oksida) Dibuat dari pemanasan Al(OH)3 atau dari reaksi Al dan O ada 2 bentuk Al2O3 yang diketahui, yaitu α- Al2O3 (Korondum) dan γ-Al2O3. γ- Al2O3 dibuat dari pemanasan Al(OH)3 pada suhu rendah. Korondum (α- Al2O3) ditemukan sebagai mineral dan α- Al2O3 juga dibuat dari pemanasan Al(OH)3 atau γ- Al2O3 pada suhu tinggi (diatas 10000C). Korondum sangat luar biasa keras (menmpati urutan ke-9 dalam skala Mohr) dan digunakan sebagai penggosok gelas oleh tukang batu permata. Korondum tidak murni ditemukan di alam terkontaminasi oleh besi oksida dan oksida silikon disebut Amril (batu gosok, kertas ampelas) digunakan untuk ampels logam. Korondum tidak diserang asam, mempunyai titik leleh 20000C digunakan sebagai Refraktor untuk pembatas tungku pembakar dan sebagai wadah-wadah untuk reaksi-reaksi pada temperature tinggi. Struktur kristalnya heksagonal-close –packed. -Al2O3 dibuat dengan dehidrasi Al(OH)3 pada suhu dibawah 4500C beda dengan korondum (-Al2O3). Ia larut dalam asam, menyerap air, dan digunakan untuk kromatografi. Aluminium mempunyai afinitas yang tinggi dengna oksigen. Entalpi pembentukan Al2O3 –1670 kj/mol. Lebih tinggi (lebih negatif) dari hampir semua oksida logam yang lain. Al bisa digunakan dalam reaksi Termit dari oksida-oksida logam yang sedikit stabil. Reaksi keseluruhannya adalah penjumlahan dari dua reaksi :
24
2Al+ 3/2 O2
Al2O3
H= -1670 Kj/mol
Fe2O3
2Fe + 3/2 O2 H= +824 KJ/mol
2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2 Fe H= -86 KJ/mol
Dapat menghasilkan panas dengna suhu 30000C, sehingga dapat digunakan untuk mengelas logam (baja), meruntuhkan bangunan yang terbuat dari baja. Energi yang dibebaskan pada pembentukan Al2O3 dimanfaatkan untuk meluncurkan pesawat ulang-alik seperti Columbia dan challenger. Bahan pendorong pesawat angkasa ini terdiri dari campuran serbuk aluminium, oksidator ammonium perklorat (NH4ClO4) dan katalis besi campuran ini merupakan padatan yang terbungkus dalam plastik yang kuat. Ketika roket dinyalakan Al teroksidasi menjadi Al2O3 dengan mengeluarakn energi yang mampu untuk mengangkat roket. Asap putih yang terlihat sewaktu roket meluncur ke angkasa tiada lain adalah partikel-partikel halus Al2O3. -Al2O3 bercampur dengan ion-ion logam transisi membentuk batu permata (gem). Jenis campuran menentukan warna permata tersebut. Contoh :
Ruby = - Al2O3 dan Cr3+ = merah.
Sapphire (nilon) = -Al2O3, Fe2+ dan Tc4+ = biru
Topaz (AL12Si6O25F10) = -Al2O3 dan Fe3+ = kuning
Amethyst = -Al2O3 dan Mn3+ = coklat-ungu.
25
Gambar 2.4 Ruby (Sumber: info.daysjewelers.com)
Gambar 2.5 Sapphire (Sumber: en.wikipedia.org)
Gambar 2.6 Topaz (Sumber: www.jewelinfo4u.com)
Gambar 2.7 Amethyst (Sumber: en.wikipedia.org)
26
2. Aluminium Hidroksida (Al(OH3)2) (Al(OH3)2) dibuat dengan memperlakukan larutan alkalis dengan larutan yang berisi ion Aluminium. AlCl3 + 3NaOH
3NaCl + Al(OH)3
AlCl3 + 3NH4OH
3NH4Cl + Al(OH)3 Endapan berupa gelatin.
(Al(OH3)2) bersifat amfoter. Jika direaksikan dengan asam membentuk geram-garam Aluminium Al(OH)3 + 3HCl
AlCl3 + 3H2O
AlCl3 dapat terhidrolisis oleh air karena Al(OH)3 adalah basa lemah. Al(OH)3 dapat larut (bereaksi) dengan larutan alkalis dari (NaOH dan KOH) menghasilkan Alumina Al(OH)3 + NaOH
Na[Al(OH)4] Natrium alumina
Endapan Al-hidroksida denagn cepat menyerap zat-zat warna dan koloidal. Karenanya secara luas digunakan sebagai Mordant
(Latin =
Mordere = Gigitan) digunakan untuk penyerap zat warna pada pencelupan dalam industri pencelupan, penyerap pengotor pada penjernihan air dan larutan). Deodoran yang luas digunakan sehari-hari juga mengandung zat ini. 3. Aluminat Aluminat dapat dibuat denagn mereaksikan Al(OH)3 denagn basa (NaOH, KOH, dll) Al(OH)3 + NaOH
NaAlO2 + 2H2O
Rumus-rumus aluminat sering ditulis sebagai NaAlO2.2H2O
27
[Al(OH)4]-
Rumus spectra menyarankan bahwa struktur ion alumina lebih kompleks dari yang ditulis ini. 8 strukturnya tergantung denagn pH dan konsentrasi. -
Antara pH 8 dan pH 13 ion-ion berpoliomerisasi menggunakanOH- sebagai jembatan dan setiap aliminium adalh koordinat secara octahedral
-
Dalam larutan cair harga pH diatas 13, ion tetrahedral dari [Al(OH)4] terdapat
-
Dalam larutan pekat diatas 1,5M dan PH >13 ion berada dalam bentuk dimen [(OH)3Al- O- Al(OH)3]2Larutan Aluminat juga dapat terhidrolisis, NaAlO2 + 2H2O
NaOH +Al(OH)2
Jika larutan ini ditambah butiran Al2O3 dan CO2 dalam larutan Alkalis dan atom terbentuk Al2O3 (dilihat proses Bayer pada produksi Al). 4. Aluminium carbide (Al4C3) Al4C3 dibuat dengan memanaskan Alumina carbide atau Al 2O3 dengan Karbon dalam tungku listrik. 2Al2O3 + 9 C
Al4C3 + 6CO2 Padatan kuning
Dapat terhidrolisis membebaskan Metana. Al4C3 + 12H2O
Al(OH)3 + 3CH4
5. Aluminium hibrida (AlH3) Ketika Litium hibrida diperlakukan dengan kelebihan AlCl3 dan larutan eter, endapan AlH3 terbentuk berupa padatan putih. Padatan ini berpolimerisasi tetapi strukturnya belum diketahui. 3LiH + AlCl3
AlH3 + 3LiCl
6. Litium aluminium hibrida (LiAlH4) 28
Jika di LiH diperlakukan dengan AlCl3 dalam eter dengan kelebihan Klorida dihindari, LiAlH4 terbentuk. 4LiH + AlCl3
LiAlH4 + 3LiCl
LiAlH4 digunakan dalam kimia organic untuk mereduksi asam karboksilat menjadi alcohol. LiAlH4 tidak akan mereduksi ikatan rangkap C=C, dan digunakan sebagi zat pereduksi selektif, seperti untuk reduksi Aldehid tak jenuh menjadi Alkohol tak jenuh. CH3CH2-COOH
CH3CH2-CH2OH Asam propanoat
CH3.CH=CH-CHO
CH3-CH=CH-CH2OH
Buta-2-enal
2 buten-1-ol
7. Aluminium sulfide (Al2S3) Senyawa ini dibuat dengan pemanasan bersama-sama serbuk Aluminium dan butiran halus Sulfur, reaksinya sangat hebat. Al2S4 adalah kovalen dan terhidrolisis dengan cepat oleh air dengan membebaskan Hidrogen sulfide Al2S3 + 6H2O
2Al(OH)3 + 3H2S
8. Aluminium Florida (AlF3) Dibuat dengan kombinasi langsung antara Al dan F2 2Al + 3F2
2AlF3
Ini merupakan satu-satunya Halida ionic dari Aluminium dan sedikit larut dalam air. larut dalam Natrium carbonat. Mineralnya adalah Kryolit Na3AlF6 dibuat dengan reaksi dalam larutan. 2AlF3 + 6NH4F + 6NaNO3
2Na3AlF6 + NH4NO3
kryolit terurai pada pemansan dengan kapur Na3AlF6 + 3CaO
3CaF2 + Na3AlO3
9. Aluminium klorida (AlCl3) Dibuat dengan melewatkan HCl atau Cl2 diatas Aluminium panas. Karena AlCl3 anhidrat dapat serang oleh udara lembab, Ca musti dibuat 29
dibawah kondisi tak berair (kering), gelas atau tabung dari soda kapur digunakan untuk mengimpor atau mengilangkan kelembaban. Hal yang sama juga untuk menyerp kelebihan Clor. 2Al + 3Cl2
Al2Cl6
2Al + 6HCl
Al2Cl6 + 3H2
Aluminium klorida dapat juga dibuat dengan melewatkan aliran klor di atas campuran
dari Auminium oksida dan kakas dipanaskn hingga kira
10000C Al2O3 + 3C + 3Cl2
Al2Cl6 + 3CO
Aluminium panas dengan mengalirkan uap kasbomil klorida atau uap klorida dan klor. Al2O3 + 3COCl2
2AlCl3 + 3CO
Al2O3 + 3S2Cl2 + 9Cl2
8 AlCl3 + 6SO2
Senyawa murni Aluminium klorida adalah padatan putih menyublim pada suhu 1800C. berat molekul ditentukan dalam larutan seperti benzene dan dalam keadaan uap menunjukkan bahwa molekul mempunyai rumus Al 2Cl6, tidak seperti halida Boron yang monomer. Atom Al octet sempurna dengan ikatan datif dari dua atom klor. Susunan dari clor atom kira-kira setiap atom Aluminium adalah tetra hedral. Cl
Cl
Cl
Al
Al
Cl
Cl
Cl
Pada temperatur tinggi aluminium klorida berada dalam bentuk monomer AlCl3 pada atom Al yang mempunyai enam electron diprediksi molekul ini planal dan simetris. Cl 30
Al Cl
Cl
Jika Aluminium klorida dilarutkan dalam air, maka ia bereaksi secara eksoterm menghasilkan ion aluminium hidrat dan ion klorida. 2[Al(OH)2]63+ + 6Cl-
Al2Cl6 + 12H2O
Hidrat aluminium klorida larut cepat dalam air menghasilkan ion [Al(OH)2]63+dan Cl-. Tidak seperti anhidratnya ia tak larut dalam pelarutpelarut organic dan tidak memiliki aktivitas katalis. Dimer kovalen aluminium klorida dengan cepat pecah dalam kehadiran dari molekul yang memiliki pasangan electron bebas untuk contoh dengan eter membentuk aluminium klorida-eter tetra hedral dengan octet sempurna. 2R-O-R + Al2Cl6
2[R2O
Eter
AlCl3]
komplek aluminium klorida eter
Seperti halide Boron triklosiat, juga membentuk komplek dengan tipe yang sama dengan ion-ion halide. Seperti AlCl 4- dapat dijelaskan aksinya sebagai katalis FRIEDEL-CRAFTS dalam banyak reaksi senyawa organic. 2RCOOCl + Al2Cl6
2[RCO+…..AlCl4-]
suatu asam klorida
pasangan ion
RCO+ + C6H6
[RCOC6H6]+
Ion karbonium
RCOC6H6 + H+ keton aromatic
10. Aluminium bromide (Al2Br6) (Mp.=930C, bp.=2630C) Dibuat dengan cara yang sama dengan Al2Cl6 tetapi mempunyai sifat membentuk Kristal hidral AlBr3. 6H2O dalam bentuk uap berbentuk Al2Br6. 11. Aluminium iodida (Al2I6) (Mp= 1850C, bp= 3500C) 31
Dibuat dengan pemanasan iod dan aluminium dalam tabung tertutup atau dengan memperlakukan aluminium dan iod yang dilarutkan dalam karbon disulifida membentuk Kristal hidrat AlCl3. 6H2O. jika dipanaskan dengan karbon tetra klorida membentuk karbon iodida. 4AlI3 + 3 CCl4
4AlCl3 + 3CI4
Dalam bentuk uap berbentuk dimer Al2I6. 12. Aluminium nitrat (Al(NO3)3.9H2O) Aluminium nitrat adalah garam yang dibuat dengan melarutkan Al(OH)3 dalam asam nitrat encer, kemudian dipanaskan dan dikristalkan. Al(OH)3 + HNO3 + H2O
Al(NO3)3.9H2O
Terurai pada pemanasan membentuk alumina. Digunakan sebagai mardan dan untuk penambahan pada thorium oksida dalam pembuatan gas mentol. 13. Aluminium posfat (AlPO4) Dibentuk sebagai endapan gelatin dengan menambahkan larutan netral dari garam-garam aluminium ke dalam larutan natrium posfat. Dapat larut dalam asam-asam mineral basa dan ammonia. Aluminium sulfat dasar adalah mineral wavelite Al(OH)3 (PO4)2. 5H2O, turquoise Al2(OH)3 PO4H2O dengan bagian Al2 di tempati/ganti oleh Cu32+ dan Fe2+ (menyebabkan warna biru) dan Ca2+. 14. Aluminium sulfat (Al2(SO4)3.18H2O Terjadi secara alamiah sebagai garam rambut dan Alum bulu. Mineral dasarnya adalah Websterite Al2(OH)4SO4.7H2O. Aluminium sulfat dibuat engan mereaksikan Aluminium hidroksida dengan Asam sulfat pekat, mengkristal dengan 10 molekul air Kristal memnerikan reaksi asam dalam larutan
air
membentuk
Aluminium
hidroksida,
karena
secara
cepatterhidrolisis. Ia digunakan sebagai mardan dalam pencelupan. Juga disunakan untuk perekat kertas dan kain tahan air. Kation Al3+ trivalent sangat efektif dalam pengendapan koloid negative dan Aluminium sulfat digunakan dalam pencil pemakan darah untuk 32
pembersih darah. Juga digunakan untuk perlakuan pengotor (kotoran) yang berisi banyak material pengotor dalam larutan koloid. Aluminium sulfat juga dibuat dengan pemanasan campuran Alumina dalam H2SO4 pekat. 15. Aluminium trictil (Al(C2H5)3) Dibuat dengan memanaskan serbuk Aluminium, etena dan Hidrogen dibawah tekanan tinggi. 2Al + 6C2H4 + 3H2
2Al(C2H5)3
Dapat/mudah terbakar secara spontan dalam udara dan secara eksplusif bereaksi terhadap air. Dalam cairan membentuk dimer dan dua grouf etil bertindak sebagai jembatan. C2H5
C2H5
Al
Al
C2H5
C2H5
C2H5
C2H5
Berkonjugasi dengan Titanium (IV) clorida, katalis dalam suatu proses industry untuk konversi etilen ke polietilen dengan tipe sama sebagai katalis dalam polimerisasi dari propena menjadi polipropena (polypropylene). 16. Alum (tawas) Alum adalah garam rangkap dari Aluminium sulfat. Alum yang lain adalah tawas Kalium K2SO4Al2(SO4)3.24H2O atau KAl(SO4)2.12H2O. tawas Amonium (NH4)2SO4Al2(SO4)3.24H2O atau (NH4)Al(SO4)212H2O. rumus umum
tawas
adalah
[M’(H2O)6][Al(H2O)6](SO4)2
atau
M2’SO4M2III(SO4)3.24H2O MI logam monovalen (Na+, K+,NH4+), MIIIlogam trivalent (Al3+, Cr3+, Fe3+ tetapi tak termasuk Tc3+, V3+,Mn3+,Co3+,Ln3+,Rh3+,Ir3+ dan Ba3+) Tidak semua garam rangkap adalah alum. Misalnya: garam Mohr (NH4)2SO4FeSO4.6H2O garam rangkap, tapi bukan tawas. Yang membedakan garam rangkap bukan tawas dengan garam rangkap yang termasuk tawas yaitu bisa dilihat dari rumus umumnya. (NH 4)2SO4FeSO4.6H2O adalah garam rangkap, tapi bukan tawas karena M 111 bukan Fe3+ tapi Fe2+. Tawas 33
( aluminium kalium sulfat, KAI (SO4)2 ), telah digunakan untuk keperluan obat-obatan dan dibidang zat warna selama kurang lebih 4000tahun. Pembuatan tawas, yaitu sebagai berikut : a. Panaskan 12,5 ml air dalam gelas kimia hingga suhu 80 0C (tidak boleh lebih), larutkan 16,7 gr Aluminium sulfat dan panaskan hingga jenuh. b. Dalam gelas kedua larutkan 4,35 gr K2SO4 dan 25 ml air. c. Campurkan a & b, pindahkan larutan kedalam cawan penguap, panaskan sampai jenuh. d. Dinginkan larutan C pada suhu kamar sampai terbentuk Kristal, kemudian saring. e. Cuci Kristal yang terbentuk dengan sedikit air, keringkan diatas kita saring dan timbang, simpan di dalam botol. Dalam menjernihkan air, cara kerjanya adalah: air yang sudah mengalami perlakuan koagulasi ( pemberian koagulan seperti tawas), pada koagulasi ini terjadi pengadukan cepat, pengadukan ini membantu bahan kimia seperti tawas menjadi homogen di dalam air, sehingga partikel tersuspensi akan membentuk gumpalan yang lebih besar, kemudian partikel yang telah membesar tadi akan mengendap. Apabila masih ada partikel yang tidak mau mengendap, maka langkah selanjutnya dapat dilakukan penyaringan. Tawas yang digunakan untuk menjernihkan air adalah: K 2SO4, Al2(SO4)3, 24H2 Dalam pengolahan tahu, caranya sama seperti cara tawas menjernihkan air, yaitu tawas dicampur dengan bahan tahu yang sudah dicairkan / sari kedelai, maka tawas akan mengentalkan / menggummpalkan sari kedelai, maka lama-lama akan mengental dan mengeras.
17. Bauksit Bauksit merupakan bahan yang heterogen, yang mempunyai mineral dengan susunan terutama dari oksida alumunium, yaitu berupa mineral bauhmit (Al2O3H2O) dan mineral gibsit (Al2O3.3H2O). secara umum bauksit mengandung (Al2O3) sebanyak 45-65%, SiO2 1-12%, Fe2O3 2-25%, TiO2> 3%, dan H2O 14-36%. 34
Bijih bauksit terjadi di daerah tropika dan subtropika dengan memungkinkan pelapukan sangat kuat. Bauksit terbentuk dari batuan sedimen yang mempunyai kadar Al nisbi tinggi, kadar Fe rendah dan kadar kuarsa (SiO2) bebasnya sedikit atau bahkan tidak mengandung sama sekali. Batuan tersebut yang berasal dari batuan beku, batu lempung, lempung dan serpihan batuan. Batuan tersebut akan mengalami proses laterisasi, yang kemudian oleh proses dehidrasi akan mengeras menjadi bauksit. 18. Mika Mika adalah sejenis mineral. Kata “Mika” berasal dari bahasa latin Micore “bergemerlapan”. Sebab mineral satu ini terlihat gemerlap (khususnya saat berskala kecil). Maka memiliki kuat dielektrik yang tinggi dan stabilitas kimiawi yang sempurna,. Mika sering dijadikan bahan pembuatan kondensator untuk penerapan frekuensi radio. Selain digunakan sebagai insulator dalam alat listrik tegangan tinggi, mika yang juga merupakan bias ganda digunakan untuk membuat lempeng gelombang paruh. Karena tahan panas, mikalah yang digunakan (bukan kaca) dalam berbagai jendela untuk kompor dan pemanas minyak tanah. Mika juga dipakai untuk memisahkan konduktor listrik dalam kabel yang dirancang untuk memiliki sebuah tingkat tahan api agar menyediakan integritas sirkuit. Idenya adalah mencegah untuk bersatunya konduktor yang terbuat dari logam agar tidak terjadi konsleting sehingga kabel tetap operasional saat kebakaran, ini penting untuk berbagai aplikasi seperti penerangan darurat. 19. Peleburan Alumina Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedangkan anode (+) adalah grafit. Campuran AL2O3 dengan kryolit dan AlF3 dipanaskan sehingga mencair pada suhu 9500C, kemudian dielektrolisis. Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodic ke dalam cetakan untuk mendapatkan
35
alumunium batangan. Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk mendapatkan alumunium kembali, dengan cara peleburan Alumunium lebih boros energi dari pada daur ulang. Karena harus mengolah logam alumunium dalam kandungan bauksit yaitu masih harus memisahkan alumunium dari logam-logam lain yang terdapat dalam senyawa bauksit / Aluminasilikat.
Sedangkan
pada
daur
ulang,
Alumunium
hanya
membutuhkan energy sedikit karena hanya alumunium bebas yang diolahnya. 20. Anodizing Sebenarnya alumunium merupakan logam yang aktif dari pada besi, alumunium berkarat dengan cepat membentuk oksida alumunium (Al2O3). Walaupun alumunium mudah bereaksi dengan oksigen, namun permukaan Al akan segera dilapisi oleh alumunium oksida yang sangat tipis sekitar 10 -10 dari sifat Al2O ini sangat lama, stabil dan tidak berpori sehingga dapat melindungi Al di bawahnya dari oksidasi lebih lanjut. Al2O3(s) + 6H+ + 6e-
2Al(s) + 3H2O
Perlindungan terhadap logam Al dapat diperbesar dengan cara mempertabal lapisan oksidanya melalui proses yang disebut anodasi (Anodising). Alumunium hasil anodising tahan terhadap korosi dan goresan, lapisan ini tidak menghantar listrik dan transparan. Pada proses ini alumunium yang dianodasi bertindak sebagai anoda dalam proses elektrolisis larutan asam sulfat encer. Dan sebagai katoda dapat digunakan baja, timbale dan alumunium. Lapisan oksida hasil anodasi dapat mencapai ketebalan sekitar 10 -5 m. lapisan ini mengandung sedikit ion sulfat dan mempunyai pori-pori yang jaraknya teratur. Pori-pori ini dapat menyerap zat warna, sehinga alumunium dapat diberi zat warna. Untuk mencegah pengotoran, pori-pori hasil anodasi alumunium ini perlu ditutup dengan cara memasukkannya dalam air mendidih selama beberapa menit. Pada pemanasan ini sebagai oksida mengalami hidraksi kemudian mengembang dan menutupi pori-pori. 36
Contoh-contoh
alumunium
anodizing
yang
digunakan
dalam
kehidupan sehari-hari, yaitu;
Untuk membuat panic dan berbagai perkakas dapur
Bingkai
Kerangka bangunan (panel dinding)
Kusen pintu dan jendela
Peleburan Alumina Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedangkan anode (+) adalah grafit. Campuran AL2O3 dengan kryolit dan AlF3 dipanaskan sehingga mencair pada suhu 9500C, kemudian dielektrolisis. Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodic ke dalam cetakan untuk mendapatkan alumunium batangan. Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk
mendapatkan
alumunium
kembali,
dengan
cara
peleburan
Alumunium lebih boros energi dari pada daur ulang. Karena harus mengolah logam alumunium dalam kandungan bauksit yaitu masih harus memisahkan alumunium dari logam-logam lain yang terdapat dalam senyawa bauksit / Aluminasilikat. Sedangkan pada daur ulang, Alumunium hanya membutuhkan energy sedikit karena hanya alumunium bebas yang diolahnya. Anodizing Sebenarnya alumunium merupakan logam yang aktif dari pada besi, alumunium berkarat dengan cepat membentuk oksida alumunium (Al2O3). Walaupun alumunium mudah bereaksi dengan oksigen, namun permukaan Al akan segera dilapisi oleh alumunium oksida yang sangat tipis sekitar 10-10 dari sifat Al2O ini sangat lama, stabil dan tidak berpori sehingga dapat melindungi Al di bawahnya dari oksidasi lebih lanjut. 2Al(s) + 3H2O Al2O3(s) + 6H+ + 6ePerlindungan terhadap logam Al dapat diperbesar dengan cara mempertabal lapisan oksidanya melalui proses yang disebut anodasi (Anodising). Alumunium 37
hasil anodising tahan terhadap korosi dan goresan, lapisan ini tidak menghantar listrik dan transparan. Pada proses ini alumunium yang dianodasi bertindak sebagai anoda dalam proses elektrolisis larutan asam sulfat encer. Dan sebagai katoda dapat digunakan baja, timbale dan alumunium. Lapisan oksida hasil anodasi dapat mencapai ketebalan sekitar 10-5 m. lapisan ini mengandung sedikit ion sulfat dan mempunyai pori-pori yang jaraknya teratur. Pori-pori ini dapat menyerap zat warna, sehinga alumunium dapat diberi zat warna. Untuk mencegah pengotoran, pori-pori hasil anodasi alumunium ini perlu ditutup dengan cara memasukkannya dalam air mendidih selama beberapa menit. Pada pemanasan ini sebagai oksida mengalami hidraksi kemudian mengembang dan menutupi pori-pori. Contoh-contoh alumunium anodizing yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, yaitu;
Untuk membuat panic dan berbagai perkakas dapur
Bingkai
Kerangka bangunan (panel dinding)
Kusen pintu dan jendela
2.6 Cara-Cara Pembuatan Aluminium Aluminium merupakan unsur yang tergolong melimpah di kulit bumi. Mula-mula orang membuat Al dengan metode Wohler (1827) yaitu dari reaksi AlCl3 dengan K. AlCl3 + K
Al + 3KCl
Sekarang Alumunium diproduksi secara industri dengan metode HallHerdult. Mineral yang menjadi sumber komersial aluminium adalah bauksit Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al 2O3). Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni .Pada proses ini dapat dilakukan melalui dua tahap yaitu: 1. Tahap pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina) 2. Tahap peleburan alumina dengan elektrolisis
38
1. Tahap pertama adalah pemurnian bijih bauksit(pemekatan). Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO 2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya dengan melarutkan bauksit dalam larurtan Natrium Hidroksida (NaOH).
( s ) +¿ 2 NaOH (aq) + Al 203¿
3 H 2 O(l)
2 NaAl ( OH ) 4(aq)
Aluminium oksida larut dalam NaOH , sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor – pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya, aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2, dan pengenceran. 2 NaAL ( OH ) 4( aq)
+
CO 2(g)
2 Al ( OH ) 3(s )
+
Na2 CO 3(aq)
+
H 2 O(l )
Endapan
aluminium
hidroksida
disaring,
dikeringkan,,
lalu
dipanaskan, sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3). 2 Al ( OH ) 3(s )
Materi-meteri
→
AL 2O 3(s)
pengotor
yang
+
3 H 2 O( g)
tidak
larut
dipisahkan
dengan
penyaringan (seperti FeO3). Selanjutnya Alumina diendapkan dari larutan Alumunium Hidroksida yang sagat Alkalis (Basa). Pengendapan ini dilakukan dengan cara : dengan pengelembungan dalam CO2 (suatu Oksida Asam dengan PH rendah / Asam Lemak) dengan penambahan larutan dengan Al2O3 Ion-ion silikat dipindahkan dari larutan 2Na+[Al(OH)4]- + CO2
2Al(OH)3(s) + 2Na+CO32-
Endapan AL(OH)3 dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 murni 39
Al(OH)3
Al2O3 + H2O
2. Elektrolisis Selanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Sel elektrolisis terbuat dari Baja. Sebagai anode digunakan batang grafit, sedangkan katodenya adalah wadah sel yag terbuat dari Baja yag berlapis grafit. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6).
Gambar 2.8 Proses Hall-Heroult (Sumber : http://www.academiaedu.com) Secara sintesis kriyolit dibuat dengan reaksi : Al(OH)3 + 3NaOH +6F
Na3[AlF6] + 6H2O
Sel elektrolisis berjalan terus menerus dan berjalan pada intervalinterval. Alumunium cair (6600c) dihasilkan pada dasar sel dan kemudian Bauksit ditambah lagi. Fungsi kriyolit di sini adalah untuk menambah konduktifitas elektrolit dan menurunkan titik lebur Al2O3. Secara sederhana reaksinya adalah : 2Al3+ (l)+ 3O2-(l)
Al2O3(l) Katoda =
2Al3+ + 6e
Anoda =
3O2-
3/2O2 + 6e
Al2O3
2Al + 3/2O2
2Al
40
Oksigen yang terbentuk dapat mengoksidasi anoda, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditulis : 2Al2O3 + 3C
4Al + 3CO2
Kriyolit dapat menurunkan titik leleh Al 2O3 dari 20000C menjadi 9500C. Suhu diturunkan karena titik leleh bauksit (Al 2O3) terlalu tinggi, sehingga elektrolisis langsung tidak praktis dilakukan. Cara penurunan suhu yaitu dengan cara melarutkan oksida ke dalam kriyolit cair (Na 3AlFe), titik didih tersebut turun menjadi 8000C - 10000C dengan bantuan arus listrik. REAKSI REAKSI ALUMINIUM Reaksi Hidrolisis Al3+ Jika garam alumunium dilarutkan ke dalam air, ion Al 3+ segera tertarik pada ujung negatif molekul air membentuk ion [Al(H2O)6]3+ atau Al3+ (aq), ion Al3+ yang berukuran kecil dan bermuatan besar menarik elektron dalam ikatan kordinan O-H dari air, sehingga bertindak sebagai basa menerima proton. Ion Alumunium Hidrat bertindak sebagai atom dalam larutan air. [Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H2O [Al(H2O)4(OH)2]+ + H3O+ Jika larutan berisi basa yang lebih kuat seperti CO 32- atau
S2-
akan terbentuk
endapan hidroksida.
[Al(H2O)6]3+ + 3CO32-
2[Al(OH)3(H2O)3] + 3H2CO3+
Reaksi yang sama juga terjadi jika ditambah NaOH (basa lebih kuat). [Al(OH)6]3+ + 3OH-
[Al(OH)3(H2O)3] + 3H2O
Jika NaOH berlebih, maka NaOH akan larut. Reaksinya adalah sebagai berikut: Al(H2O)2(OH)4 + NaOH
Na+[Al(H2O)2(OH)4] + H2O
Bereaksi dengan oksigen membentuk lapisan tipis oksida yang dapat mencegah proses korosi lanjut.
41
Pada pemanasan kuat di udara, Al terbakar membentuk oksida dan sedikit nitride yaitu : 4Al + 3O2 2Al2O3 2Al + N2 AlN Dapat mereduksi Fe2O3 disertai pelepasan panas yang besar (proses Alumino thermi), untuk mengelas baja : 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3
ΔH = -119 kkal
KANDUNGAN ATOM/ UNSUR DAN IKATAN Aluminium disimbolkan dengan Al, dengan nomor atom 13 dalam table periodik unsur. Bauksit, bahan baku aluminium memiliki kandungan aluminium dalam julah yang bervariasi, namun pada umumnya di atas 40% dalam berat. Senyawa aluminium yang terdapat di bauksit diantaranya Al 2O3, Al(OH)3, γAlO(OH), dan α-AlO(OH).
Gambar 2.8 Bauksit, sepanjang 4 cm dan ditambang di Little Rock, Arkansas, Amerika Serikat. (Sumber :http://lib.znate.ru/docs/index-106476.html)
Isotop aluminium yang terdapat di alam adalah isotop
27
Al, dengan
persentase sebesar 99,9%. Isotop 26Al juga terdapat di alam meski dalam jumlah yang sangat kecil. Isotop 26Al merupakan radioaktif dengan waktuparuh sebesar 720000 tahun. Isotop aluminium yang sudah ditemui saat ini adalah aluminium
42
dengan berat atom relatif antara 23 hingga 30, dengan isotop 27Al merupakan isotop yang paling stabil. Difusi atom di tentukan oleh macam atom, tetapi pada umumnya sangat lambat pada temperature biasa dengan pencelupan dingin kekosongan atom tetap ada, jadi dengan berjalannya waktu struktur atom bisa berubah, yang menghasilkan perubahan sifat-sifatnya. Perubahan sifat-sifat dengan berjalannya waktu pada umumnya di namakan penuaan. Apabila proses itu berjalan pada temperature kamar di namakan penuaan ilmiah, sedangkan apabila proses itu terjadi pada temperatur lebih tinggi dinamakan penuaan buatan.
Gambar
2.9
Struktur
mikro
alumina,
bahan
baku
aluminium.
(Sumber
:http://lib.znate.ru/docs/index-106476.html)
Gambar 2.10 Struktur mikro dari aluminium murni. (Sumber :http://lib.znate.ru/docs/index106476.html)
43
2.7 Kegunaan dari Aluminium dan Senyawanya Aluminium banyak sekali kegunaannnya, sesuai sifat-sifatnya seperti : 1. Dalam metalurgi digunakan sebagai reduktor untuk mereduksi logam lain 8Al + 3MnO4
4Al2O3 + 9Mn
2Al + Cr2O3
Al2O3 + 2Cr
2. Ringan, tahan korosi, dan tidak beracun, maka digunakan untuk alat-alat rumah tangga, seperti panci, wajan, dan lain-lain.
Gambar 2.9 Aluminium sebagai bahan alat rumah tangga (Sumber : http://www.academiaedu.com) 3. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat-obatan, rokok, dan lain-lain.
Gambar 2.10 Aluminium foil (Sumber : http://www.blogspot.com) 4. Daya hantar listrik 2 kali lebih besar dari tembaga, maka aluminium digunakan sebagai kabel pada tiang listrik. 5. Paduan aluminium dengan logam lain menghasilkan logam yang kuat dan tegar, seperti duralim (campuran Al, Cu, dan Mg) digunakan untuk rangka bangunan 44
6. Tawas digunakan untuk proses penjernihan air dan pengolahan tahu
Gambar 2.11 Tawas (Sumber : http://www.blogspot.com) 7. Al(OH)3 sebagai zat penyerap dalam deodorant 8. Serbuk alumunium digunakan sebagai serbuk untuk pengelas atau penghasil energi untuk endorong pesawat ulang-alik (reaksi ternit) 9. Digunakan untuk aliasi untuk bahan bangunan kendaraan mobil dan bangunan, magnalium(campuran Al dan Mg) , duramium, almico 10. Senyawa Aluminat (mineral) sebagai bahan baku pembuatan semen 11. Bersenyawa dengan senyawa organik membentuk katalis Friedel-Craft 12. LiAlH4 merupakan katalis pada senyawa organic 13. Asam klorida dalam lambung dapat dietralkan Al(OH)3 yang terdapat dalam antasit 14. Bila ular yang mengandung enzim yang dikenal sebagai fosfoliposis dapat mersak membran sel. Polipeptida lain juga dalam bisa ular yang beracun. Ion alumunium dapat mengkoagulasi protein jika disuntik pada luka akibat gigitan ular. 15. Alumunium Sulfat digunakan pada pembuatan kertas. 16. Asam klorida yang berlebih dalam lambung dapat dinetralkan dengan aluminium hidroksida yang terdapat dalam antasid. 17. Senyawa aluminium sering digunakan sebagai anti keringat. 2.8 Kelebihan dan Kekurangan Aluminium Kelebihan senyawa aluminium, yaitu :
Mempunyai bobot yang ringan.
Minim perawatan.
Tahan terhadap karat. 45
Bahan aluminium yang lebih tahan lama.
Warna tidak akan luntur, tidak perlu dicat ulang.
Pemasangan sangat mudah dan cepat. Sedangkan kelemahan senyawa aluminium yaitu :
Mudah tergores.
Lemah terhadap benturan.
Kurang fleksibel dalam hal desain.
Harganya relatif mahal.
Tdak kuat menahan beban.
2.9 Dampak Penggunaan Aluminium dan Senyawanya Dampak Positif Logam Aluminium (Al) 1. Unsur Aluminium Banyak digunakan sebagai peralatan dapur Bahan kontruksi bangunan Dapat dicampur dengan unsur yang lain, misalnya tembaga, magnesium, silikon, mangan, dan unsur-unsur lainnya yang membentuk sifat-sifat yang menguntungkan. 2. Senyawa Aluminium Aluminium oksida berperan penting dalam ketahanan logam aluminium
terhadap perkaratan dengan udara. Aluminium hidroksida digunakan dalam pembuatan bahan kimia pengelolaan air seperti aluminium sulfat, polialuminium klorida, dan natrium aluminat.
Al(OH)3 sebagai zat penyerap dalam deodorant
LiAlH4 merupakan katalis pada senyawa organic
Alumunium Sulfat digunakan pada pembuatan kertas.
Dampak Negatif Logam Alumuium (Al) 1. Unsur Alumunium
46
Dalam bentukpowder (bubuk) mudah terbakar dengan mengeluarkan dinar yangsangat terang dan meledak di udara jika dipanaskan.
Dapat merusak kulit jika terkena panasnya
Dapat merusak otak (menyebabkan Alzheimer)
Dapat menyebabkan kerusakkan DNA
Dapat disfungsi ginjal, serta diduga dapat memicu kanker payudara
Dapat menyebabkan kerusakan otak, luka usu dan lambung, penyakit gastrointestinal, Parkinson's Disease, masalah kulit, retardasi mental pada bayi, gangguan belajar pada anak, penyakit hati, sakit kepala, mual mulas, sembelit, kurangnya energi dan perut kembung.
2. Senyawa Aluminium a. Alumunium Oksida (Alumina) Al2O3 beracun melalui pernapasan dalam bentuk debu b. Alumunium Klorida Al(ClO3)3 menyebabkan iritasi pada jaringan, beracun bila tertelan
47
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan diatas didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Aluminium ialah unsur kimia dengan lambangnya ialah Al, dan nomor atomnya 13 dan termasuk logam yang paling berlimpah.
Aluminium adalah logam terbanyak yang terdapat pada mineral batuan kerak bumi tetapi unsur ini tidak terdapat di alam dalam keadaan bebas tetapi dalam bentuk senyawa
Pembuatan Alumunium dilakukan dengan mineral yang menjadi sumber komersial aluminium yaitu bauksit. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni .Pada proses ini dapat dilakukan melalui dua tahap yaitu: 1. Tahap pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina) 2. Tahap peleburan alumina dengan elektrolisis
Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan untuk alat-alat rumah tangga, seperti panci, wajan, dan lain-lain. Selain itu, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat-obatan, rokok, dan lain-lain. Digunakan juga sebagai kabel pada tiang listrik. Serbuk alumunium digunakan sebagai serbuk untuk pengelas atau penghasil energi untuk endorong pesawat ulang-alik (reaksi ternit). Paduan aluminium dengan logam lain seperti duralim (campuran Al, Cu, dan Mg) digunakan untuk rangka bangunan. Digunakan untuk aliasi untuk bahan bangunan kendaraan mobil dan bangunan.
48
49
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Hiskia.2001. Kimia Unsur dan Radio Kimia. Bandung : PT. Citra Aditya Bakti
Cotton dan Wilkinson.1989. Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Universitas Indonesia
Oxtoby, dkk.1998. Kimia Modern. Jakarta : Erlangga
Sugiyarto, Kristian H. 2003. Dasar-Dasar Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: UNY
Svehla, G.1990. Analisis Anorganik Kualitatif. Jakarta : Kalman Media Pustaka
Syukri, S.1999. Kimia Dasar II. Bandung : ITB
Vogel. 1985. Kimia-Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Kalman Media Pustaka
Wikipedia., 2016, Alumunium, https://ms.wikipedia.org/wiki/Alumunium
Rizky, Muhammad., 2012, Alumunium dan Golongan IIIA, https://muhammadrizky17.wordpress.com/2012/02/15/aluminium-dan-golonganiii-a/ 50
Rifai, Ahmad Kabirul., 2013, Ekstraksi Logam Alkali, http://uhibbu-ilaiki.blogspot.co.id/
Zirkonium., 2011, Aluminium (Al), https://nicechemistry.wordpress.com/2011/06/12/21/
Rasid., 2010, Ekstraksi, http://rasidunimed.blogspot.co.id/2010/12/ekstraksi.html
51
