Pembuatan Copper Sulfat

PEMBUATAN COPPER SULPHATE CuSO4.5H2O

Disusun Oleh Tim PIMTI Jl. PUMA I No. 111 Jababeka Cikarang Baru – Bekasi

DAFTAR ISI

I. II.

III.

PENDAHULUAN PEMAKAIAN TEMBAGA SULFAT A. Herbisida, Fungisida, Pestisida B. Reagen Analisa Kimia C. Sintesis Senyawa Organik D. Industri Logam E. Efek Racun PEMBUATAN COPPER SULPHATE A. Pengolahan dari Logam A1. Pemurnian Menggunakan Reaksi Sulfidasi A2. Pemurnian Menggunakan Elektrowinning B. Pengolahan dari Batuan C. Mengukur Kemurnian dari Produk CuSO4.5H2O C1. Metode SG (S pessific Gravity) Kristal CuSO4.5H2O

Copper Sulphate Production

1

2 3 3 3 3 3 3 5 5 6 7 8 9 9

I. Pendahuluan

Tembaga sulfat adalah senyawa kimia dengan rumus molekul CuSO4. Garam ini tersedia dalam berbagai deret senyawa yang berbeda berdasarkan tingkat kadar air. Bentuk anhidrat berwarna putih keabu-abuan, sedangkan pentahidrat (CuSO4.5H2O) berwarna biru transparan. Bentuk anhidrat sangat jarang ditemukan di alam, batuan mineralnya bernama chalcocyanite. Tembaga sulfat pentahidrat di alam ditemukan dalam batuan chalcanthite.

Chalcocyanite

chalcanthite

Tembaga sulfat CuSO4 anhidrat memiliki massa jenis 3,603 gram / ml, tembaga sulfat pentahidrat 2,284 gram / ml. Kelarutan CuSO4.5H2O 31,6 gram / l pada suhu 00 C, dan meningkat secara signifikan dengan kenaikan suhu. 0

CuSO4.5H2O terurai sebelum meleleh, kehilangan 2 molekul air pada suhu 63 C, kehilangan 2 0 0 0 molekul lagi pada suhu 109 C dan molekul air terakhir pada suhu 220 C. Pada suhu 650 C CuSO4 terurai menjadi tembaga oksida CuO dan sulfur trioksida SO3. Warna biru dari tembaga sulfat dihasilkan dari hidrasi air; saat dibakar kristal kehilangan air dan berbubah menjadi putih keabuabuan.


2

II. PEMAKAIAN TEMBAGA SULPHATE

A. Herbisida, Fungisida, Pestisida

CuSO4.5H2O adalah fungisida. Pencampuran dengan kapur CaOH disebut Bordeaux mixture dan digunakan untuk mengendalikan jamur pada tanaman. Campuran dengan ammonium karbonat dipakai di kebun untuk mencegah kelembaban pada tanaman. CuSO4.5H2O digunakan sebagai herbisida (pembunuh gulma) dalam bidang pertanian dan perkebunan, pengendali gulma air pada saluran air, penjernih air kolam renang (membunuh alga), membersihkan siput – siput halus dari aquarium (ion tembaga bersifat racun bagi ikan, maka pemberiannya harus berdasarkan dosis), dan sebagainya. Sebagian besar dari alga dapat dikendalikan dengan pemberian CuSO4.5H2O kadar rendah. Tembaga sulfat juga menghalangi pertumbuhan bakteri, seperti bakteri esteria coli . B. Reagen Analisa Kimia

Sebagian uji kimia menggunakan tembaga sulfat sebagai reagen, seperti larutan Fehling dan larutan Benedict untuk uji coba kadar gula; indikator penurunan berdasarkan jumlah tembaga sulfat yang terendapkan menjadi tembaga I oksida Cu2O. Tembaga sulfat juga digunakan sebagai reagen dalam pengujian protein. Dalam bidang kesehatan tembaga sulfat digunakan untuk pengujian anemia. Darah diuji dengan memasukkan ke dalam larutan tembaga sulfat untuk mengetahui berat jenisnya – darah yang memiliki haemoglobin cukup akan menempel ke bawah dengan cepat, darah yang kekurangan Hb akan mengambang atau menempel ke bawah dengan lambat. C. Sintesis Senyawa Organik

Tembaga sulfat dipakai dalam sintesa senyawa-senyawa organik. Garam anhidrat dipakai sebagai katalis dalam sintesa transasetilasi, garam hidrat bereaksi dengan kalium permanganate untuk menghasilkan oksidator pada peristiwa konversi alcohol primer. D. Industri Logam

Tembaga sulfat digunakan sebagai larutan untuk mengetsa plat lembaran zinc (seng), larutan dalam proses electroplating, dsb. E. Efek Racun

Tembaga sulfat merupakan penyebab iritasi yang cukup kuat. Manusia dapat terkena racun melalui kontak dengan kulit, mata, terhirup debu garam melalui hidung. Kontak dengan kulit menyebabkan luka atau eksim. Kontak dengan mata menyebabkan gangguan penglihatan, radang pada selaput luar mata, dan borok mata. Berdasarkan penelitian, dosis terendah dari tembaga sulfat yang berakibat racun bagi manusia adalah 11 mg / kg berat badan. Efek iritasinya terhadap saluran pencernaan diketahui melalui efek muntah – muntah yang dipicu oleh sebab terkonsumsinya tembaga sulfat.


3

Bagaimanapun, jika tembaga sulfat tertahan di lambung, gejala keracunan akan sangat hebat. Setelah 1 – 12 gram tembaga sulfat tertelan, tanda – tanda keracunan mulai terdeteksi seperti rasa logam di mulut, luka baker di dalam dada, mual – mual, diare, muntah – muntah, sakit kepala, berhenti buang air seni, menyebabkan kulit menjadi kuning. Keracunan tembaga dapat menyebabkan luka yang serius pada jaringan otak, perut, hati, dan ginjal.


4

III. PEMBUATAN COPPER SULPHATE

Tembaga sulfat CuSO4.5H2O dapat dibuat dari logam tembaga maupun diekstrak langsung dari batuan tembaga. Dalam bagian ini pembahasan proses – proses pembuatan tembaga sulfat dijelaskan dengan kengkap. A. Pengolahan Dari Logam.

CuSO4.5H2O dibuat dari hasil reaksi pelarutan logam tembaga dengan asam sulfat pekat. Reaksi oksidasi berlangsung sangat lambat tanpa adanya penambahan zat oksidator kuat. Untuk mengoksidasi tembaga menjadi tembaga II oksida perlu ditambahkan hidrogen peroksida H2O2 ke dalam asam, Cu + H2O2

CuO + H2O

CuO + H2SO4

CuSO4 + H2O

Penggunaan asam nitrat HNO3 sebagai oksidator sebenarnya memiliki kinerja lebih tinggi dan cepat. Akan tetapi hasil garam yang diperoleh tak hanya tembaga sulfat, melainkan terdapat juga garam nitrat Cu(NO3)2, suatu hal yang tak diinginkan. Tembaga sulfat juga dibuat menggunakan prinsip – prinsip elektrolisis, yaitu dengan mengalirkan arus listrik melalui elektroda – elektroda tembaga dalam larutan H 2SO4. Dalam proses ini logam 2+ 2tembaga akan terionisasi menjadi Cu yang akan berpasangan dengan ion SO4 dari larutan. Tembaga sulfat juga dapat dibuat melalui elektrolisis larutan magnesium sulfat pada tegangan sedang yang menggunakan anoda tembaga. Reaksi ini menghasilkan hidrogen, larutan tembaga sulfat, dan endapan tembaga II hidroksida CuOH. Reaksi pelarutan menggunakan oksidator peroksida memiliki kelemahan berupa tambahan biaya penggunaan H2O2, akan tetapi kelebihannya dapat berlangsung cepat tanpa b antuan elektrolisis. Reaksi pelarutan menggunakan elektrolisis memiliki kelemahan tingginya pemakaian arus listrik ( 1,2kWh/1kg logam tembaga). 1kg tembaga menghasilkan 4,8 kg CuSO4.5H2O. Tingkat kemurnian dari CuSO 4.5H2O tergantung dari berbagai sebab ;

-

-

Penggunaan air sebagai pelarut dalam proses reaksi. Air yang biasa kita gunakan sehari – hari untuk mandi cuci minum adalah air mineral. Penggunaan air mineral mengakibatkan terjadinya pengurangan kemurnian kristal CuSO 4.5H2O yang dihasilkan. Oleh karena itu disarankan menggunakan air suling (aquadest) sebagai pelarut maupun pengencer. Logam yang digunakan bukan berasal dari tembaga murni. Sebagian dari logam tembaga yang berasal dari kabel – kabel listrik maupun peralatan elektronik memiliki logam pengikut lainnya. Logam pengikut ini sengaja dicampur untuk membentuk paduan tembaga untuk kebutuhan tertentu. Campuran yang biasa ditemukan antara lain perak, palladium, zinc, aluminium, besi, nikel, chrom, timah putih, bismuth, dsb.


5

Untuk memperoleh CuSO4.5H2O murni dari logam tembaga campuran perlu dilakukan proses – proses tambahan berupa pemurnian. Berikut dibahas cara – cara pemurnian dengan sangat jelas. A1. Pemurnian Menggunakan Reaksi Sulfidasi

Sodium sulfida Na2S bereaksi sangat cepat dengan larutan CuSO4 membentuk endapan tembaga II sulfida CuS. Untuk menghindarkan terbentuknya endapan besi II dan logam – logam reaktif pengotor lainnya, maka pengendapan harus dilakukan dalam suasana asam. Reaksinya sebagai berikut ; CuSO4 (l) + Na2S (l)

CuS (s) + Na2 SO4 (l)

FeSO4 (l) + Na2S (l)

FeS (s) + Na2 SO4 (l) dan

FeS (s) + H2SO4

FeSO4 (l) + H2S (g)

Dari reaksi di atas terlihat senyawa – senyawa besi dan logam – logam sejenis itu tak terendapkan dalam larutan garam sulfat yang bersuasana asam. Mengapa ini terjadi ? Karena hampir semua senyawa sulfida logam – logam reaktif akan larut dengan mudah dalam asam encer. Akan tetapi masih terdapat sulfida logam lain yang mengotori endapan tembaga sulfida, seperti sulfida perak Ag2S, palladium PdS, molibden MoS. Logam – logam ini memiliki afinitas yang lebih rendah dari tembaga atau lebih mulia, oleh karena itu tak larut dalam asam encer. Endapan CuS memiliki sifat dasar yang tak suka air (hydrophobic ), sehingga endapannya akan mengambang / melayang di permukaan larutan. Warna endapan hitam kebiruan. Setelah terjadi endapan sempurna maka harus dilakukan pemisahan endapan dari larutan secepat mungkin. Lakukan pembilasan endapan sekali lagi (dekantasi) dengan aquadest untuk memastikan seluruh larutan telah terpisah dari endapan. Mengapa harus dilakukan pemisahan dengan cara yang cepat ? Endapan tembaga sulfida akan bereaksi dengan udara membentuk kembali tembaga sulfat. Oksigen dari udara bertindak sebagai oksidator yang sangat kuat te rhadap CuS. CuS (s) + O2

CuSO4 (l)

Endapan sulfida logam yang terkumpul kemudian ditempatkan seperti lapisan tipis diatas wadah hamparan plastik dalam udara terbuka. Hamparan pla stik haruslah miring 30 agar larutan tembaga sulfat yang terbentuk (kembali) dapat mengalir turun. Di bawah hamparan lapisan plastik tempatkan wadah penampung cairan tembaga sulfat. Dari endapan yang terkumpul, hanya tembaga sulfida yang bereaksi dengan udara membentuk kembali tembaga sulfat (seperti reaksi di atas). Biarkan endapan terbuka seharian. Jika endapan terlalu kering lakukan pelembaban dengan cara menyemprotkan uap air suling ke permukaan endapan.


6

CuS bereaksi dengan oksigen dan mengikat air dari udara untuk membentuk CuSO4.5H2O. Pada akhirnya seluruh tembaga sulfida akan terlarut kembali menjadi tembaga sulfat dan mengalir ke bagian wadah penampung cairan. Sisa endapan yang tertinggal adalah logam – logam sulfida dari perak (Ag2S), palladium (PdS), dan molybdenum (MoS). Produk sampingan logam – logam mulia ini dapat diproses secara terpisah. Saring kembali larutan menggunakan filter penyaring untuk mendapatkan larutan yang homogen. Lakukan pengeringan dengan penjemuran di bawah matahari. Hasil dari proses sulfidasi ini adalah kristal CuSO 4.5H2O murni. A2. Pemurnian Menggunakan Electrowinning.

Elektrowinning adalah proses ekstraksi tembaga dari larutan menggunakan elektroda yang dialiri sumber arus listrik searah. Tembaga dari larutan akan terendapkan di kutub katoda sebagai tembaga II oksida beserta logam – logam yang lebih mulia (Ag, Mo, Pd). Penggunaan tegangan menengah akan menghalangi unsur – unsur logam reaktif untuk turut mengendap bersama tembaga. Langkah selanjutnya adalah pelarutan kembali seperti pada sub-bab A1. Tentu saja proses ini sangat boros dan tak ekonomis diterapkan untuk memproduksi tembaga sulfat. Dari alternatif 2 aspek diatas (A1 dan A2) terlihat bahwa proses A1 lebih singkat dan murah dibanding A2. B. Pengolahan dari Batuan.

Tembaga terdapat dalam berbagai jenis batuan mineral di alam. Tembaga basa ditemukan dalam batuan malachite Cu2(CO3)2(OH)2, azurite Cu3(CO3)2(OH)2 , dsb. Senyawa tembaga asam ditemukan sebagai batuan chalcopyrite CuFeS2, chalcosite CuS, CuAuTeS2, dsb.

Malachite


azurite

7

Chalcopyrite

Chalcosite

Akan tetapi jenis batuan campuran (paduan antara senyawa asam dan basa dalam satu batuan) lebih sering ditemukan. Batuan basa lebih mudah diekstraksi dibanding batuan asam. Batuan basa sangat mudah larut dalam amoniak NH4OH atau NH3 dan asam sulfat. Cu2(CO3)2(OH)2 + NH4OH Cu(NH3)OH Pelarutan dengan amoniak tentulah tidak tepat dilakukan untuk menghasilkan tembaga sulfat karena akan melalui proses yang sangat panjang dan mahal. Hasil dari reaksi dengan amoniak adalah terbentuknya garam kompleks tembaga hidroksi amina yang stabil. Cu2(CO3)2(OH)2 + H2SO4

CuSO4 + CO2 + H2O

Pelarutan dengan asam sulfat menghasilkan garam tembaga sulfat, gas CO2 dan air. Dari 2 jenis reaksi diatas maka pelarut yang paling tepat digunakan adalah asam sulfat. Batuan asam tembaga pada dasarnya hanya larut dengan HNO3, namun untuk membuat tembaga sulfat dengan proses nitrox akan menjadi sangat boros. Penggunaan H2SO4 sebagai pelarut batuan tembaga asam secara tak langsung memiliki tingkat keekonomisan yang paling tinggi. H2SO4 tidak melarutkan senyawa tembaga secara langsung akan tetapi berfungsi melarutkan terlebih dahulu logam – logam pengikut lain yang berikatan dengan tembaga. Sedangkan tembaga selanjutnya akan teroksidasi melalui kontak dengan udara. CuFeS2 + H2SO4

CuS + FeSO4 + H2S dan

CuS + O2

CuSO4

Untuk memurnikan larutan ini, proses yang paling tepat digunakan adalah seperti yang dilakukan pada su-bab A1, yaitu menggunakan pengendapan sulfidasi. Hasil akhir yang diperoleh (setelah penjemuran) adalah kristal CuSO4.5H2O murni. C. Mengukur Kemurnian Produk CuSO 4.5H2O

Penting sekali bagi kita untuk mengetahui kadar kemurnian garam tembaga yang dihasilkan. Ada beberapa cara untuk mengukur kemurnian. Cara tercepat dan terbaik adalah sebagai berikut,


8

C1. Metode SG (Spessific Gravity) kristal CuSO 4.5H2O

CuSO4.5H2O memiliki masa jenis (SG) 2,284 gram / ml, atau 2,284 kg / liter dalam keadaan kristal kering. Langkah – langkah sebagai berikut :

-

Timbang kristal yang akan diukur kemurniannya. Misalnya hasil timbangan menunjukkan angka 50 gram. Isi air bersih ke dalam gelas ukur, tentukan volumenya. Misalnya volume awal 25 milliliter. Tambahkan kristal yang telah ditimbang ke dalam gelas ukur. Catat kenaikan volume. Misalnya terjadi kenaikan volume sebanyak 21,8 ml. Tentukan berat jenis kristal. Berat jenis = berat suatu benda dibagi volume dari benda itu sendiri. Berat kristal 50 gram, volume 21,9 ml. M aka berat jenisnya = 50/21,9 = 2,283. Bandingkan berat jenis kristal 2,283 dengan BJ CuSO4.5H2O sebesar 2,284, kalikan dengan 100%. Hasilnya adalah 99,95%. Maka kadar kemurnian tembaga sulfat yang dibuat adalah 99,95%.

Cara – cara lainnya cukup mahal dan rumit sehingga tak dibahas dalam bu ku ini.


9

Pembuatan Copper Sulfat

Recommend Documents