Proses Pembuatan Unsur/ Senyawa Logam dan Kegunaannya
Hendry Prasetya Wiratama.T XII IPA 5
Proses Pembuatan Unsur/ Senyawa Logam dan Kegunaannya
salah satu contoh gambar proses pembuatan natrium
UNSUR / SENYAWA
PROSES PEMBUATAN
1. Natrium (Na) Proses Down:
KEGUNAAN
Dengan elektrolisis
NaCl→Na+ (l) + Cl- (l) Katode : Na+ (l) + e→ Na (l) Anode : 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2 e
sebagai cairan pendingin pada reaktor nuklir sebagai lampu penerangan jalan
2. Natrium Hidroksida (NaOH)
NaOH dibuat dengan elektrolisis larutan NaCl. Katoda : 2H2O(l) + 2e à 2OH–(aq) + H2(g) Anoda : 2Cl–(aq) à Cl2(g) + 2e Hasil Cl2(g)
: 2H2O(l) + 2Cl–(aq) à 2OH–(aq) + H2(g) +
Soda kaustik digunakan dalam pembuatan sabun, detergen, tekstil, kertas, pewarnaan, dan menghilangkan belerang dari minyak bumi.
Na+ dalam larutan bergabung dengan OH– di katoda membentuk NaOH.
3. Natrium Karbonat (Na2CO3)
Proses Solvay Metode pembuatan Na2CO3 ini dikembangkan oleh Ernest Solvay (1838–1922) dari Belgia sebagai bahan bakunya adalah batu kapur CaCO3.
Digunakan dalam proses pembuatan pulp, kertas, sabun, detergen, kaca, dan untuk melunakkan air sadah.
- Batu kapur dipanaskan untuk memperoleh gas CO2 CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g) (panas) CO2(g) + H2O(l) à H2CO3(aq) H2CO3(aq) + NH3(g) à NH4HCO3(aq) NH4HCO3(aq) + NaCl(aq) à NaHCO3(s) + NH4Cl Endapan NaHCO3 dipisahkan dengan penyaringan kemudian dipanaskan
4. Natrium Sulfat 5. Magnesium (Mg)
2 NaHCO3(s) à Na2CO3(s) +H2O(g) + CO2(g) (panas) Proses Hargraves : industri pulp dan kertas 2NaCl(s) + H2SO4(l)→ Na2SO4 (s) + 2HCl(g) Magnesium diperoleh dari air laut menurut proses Dow melalui tahap-tahap 1. Mencampurkan air laut dengan (CaO) sehingga magnesium mengendap CaO (s) + H2O (l) à Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)
Untuk membuat logam campuran (aliase). Contoh: Magnalium (Mg + Al). Paduan logam ini kuat dan ringan serta tahan korosi sehingga digunakan untuk membuat komponen
Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) à Mg(OH)2 (s) Mg2+(aq) + H2O(l) + CaO(s ) à Mg(OH)2(s) + Ca2+(aq) 1. Mg(OH)2 yang terbentuk disaring, dicuci dan direaksikan dengan larutan HCl pekat. Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) à MgCl2(aq) + 2H2O(l)
1. Larutan MgCl2 yang diperoleh diuapkan sehingga diperoleh Kristal MgCl2 2. Kristal MgCl2 dielektrolisis terhadap lelehan MgCl2 yang dicampur CaCl2. MgCl2 (l) à Mg2+ (l) + 2Cl- (l) Katoda : Mg2+(l) + 2e à Mg(l)
Anoda : 2Cl- (l) à Cl2(g) + 2e
6. Alumunium (Al)
Hasil : Mg2+ (l) + 2Cl–(l) à Mg(l) + Cl2(g) Aluminium diperoleh dengan elektrolisis lelehan bauksit Al2O3 dalam kriolit cair Na3AlF6 pada proses Hall – Heroult melalui 2 tahap, yaitu:
1. Pemurnian Al2O3 dari bauksit (alumina)
Ke dalam bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat sehingga Al2O3 larut, sedangkan zat lain tidak larut. Dipisahkan melalui penyaringan.
Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) à 2NaAlO2 (aq) + H2O (l)
Larutan NaAlO2 diasamkan. NaAlO2 (aq) + H2O (l) + HCl (aq) à Al(OH)3 (s) + NaCl (aq) Endapan Al(OH)3 disaring & dipanaskan sehingga terurai. Al(OH)3 (s) à Al2O3 (s) + 3H2O (g) (panas) 1. Elektrolisis Al2O3 dengan kriolit cair Al2O3 murni dicampur dengan kriolit Na3AlF6.
pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang. Dapat digunakan untuk membuat kembang api, untuk blitz pada kamera. Pencegah korosi pipa besi di tanah dan dinding kapal laut
Sebagai aliose (bahan campuran) Duralium (95% Al, 4% Cu, 0,5%Mg dan 0,5% Mn) Magnalium (70 – 95% Al, dan 30 – 0,5% Mg) Alnico (20% Al, 50%, 20%Ni, dan 10% Cu) Thermit (Al + Fe2O3) untuk mengelas logam Tawas, KAl(SO4)2 12H2O untuk penjernihan air. Aluminium sulfat Al2(SO4)3 untuk industri kertas dan mordan. Zeolit Na2O Al2O3 2SiO2 untuk melunakkan air sadah. Aluminium Al2O3 untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industry keramik, dan
Dinding bejana untuk elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi grafit (katoda). Anodanya, batang karbon yang dicelupkan ke dalam campuran. Larutan Al2O3 dalam kriolit dimasukkan ke dalam sel Hall-Heroult, kemudian dialiri listrik. Ion Al3+ direduksi di katoda menjadi Al cair dan ion O2dioksidasi di anoda menjadi gas oksigen.
Reaksi yang terjadi:
Al2O3(l) à 2Al3+(l) + 3O2-(l)
Katoda
: Al3+(l) + 3e à Al(l)
Anoda : 2O2-(l) à O2(g) + 4e
×4
×3
: 4Al3+(l) + 6O2-(l) à 4Al(l) + 3O2(g)
Gas oksigen yang terbentuk dapat bereaksi dengan anoda karbon membentuk CO2 sehingga anoda semakin habis dan pada suatu saat harus diganti.
Hasil
7. Besi (Fe)
Besi diperoleh dari bijih besi dengan cara peleburan yang di lakukan dalam suatu tunggu yang disebut tanur tiup (blast furnace).
Proses yang terjadi pada pembuatan besi:
1. Bahan-bahan (biji besi, batu kapur,&kokas) dimasukkan ke dalam tungku. 2. Udara panas dialirkan melalui dasar tanur yang mengoksidasi karbon jadi gas CO2. C (s) + O2(g) à CO2(g) ΔH = -394 kJ 1. Kemudian gas CO2 bergerak naik dan bereaksi lagi dengan kokas manjadi CO.
industri gelas. Al(OH)3 untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan Al2O3 (Alfa-Alumina) untuk meruntuhkan bangunan yang terbuat dari besi atau baja. Meningkatkan ketahanan korosi. Meningkatkan adhesi cat. Sebagai alat untuk pelapisan lebih lanjut. Memperbaiki penampilan. Meningkatkan isolasi listrik. Memungkinkan penggunaan lithografi dan photografi. Memperbesar emisivitas. Meningkatkan ketahanan abrasi, mendeteksi daerah peka retakan. Dalam penggunaanya, besi digunakan bukan sebagai besi murni, tapi berupa logam campur (baja). Dipergunakan sebagai mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dll. Baja tahan karat digunakan untuk membuat perkakas seperti gunting, obeng dan kunci serta
CO2(g) + C(s) à 2CO(g)
ΔH = +173 kJ
perkakas dapur seperti sendok dan panci.
1. Gas CO yang terjadi mereduksi bijih besi secara bertahap menjadi besi. 3Fe2O3 + CO à 2Fe3O4 + CO2 (pada suhu 500 °C) Fe3O4 + CO à 3FeO + CO2 (pada suhu 850 °C) FeO + CO à Fe + CO2 (pada suhu 1000 °C) Reaksi total dapat di tuliskan sebagai berikut: Fe2O3 (s) + 3CO (g) à 2Fe (l) + 3CO2 (g)
8. Tembaga (Cu)
Besi cair itu turun ke bawah. Zat pengotor yang tercampur , seperti SiO2, P4O10 &Al2O3 diikat oleh CaO (penguraian batu kapur padasuhu tinggi). Besi yang dihasilkan disebut besi kasar (pig iron) yang mengandung 95% Fe, 4% C dan sedikit Si, P, dan S. Rapuh (mudah patah). Tembaga diperoleh dari bijih kalkopirit CuFeS2 melalui beberapa tahap, yaitu:
1. Pengapungan (flotasi) Bijih diserbukkan dimasukkan ke dalam campuran air dan minyak. Bijih yang mengandung tembaga akan diselaputi oleh minyak&yang lainnya terbawa oleh air. Udara ditiupkan ke dalam campuran dan bijih yang diselaputi minyak dibawa ke permukaan mengapung, sedangkan zat lain diendapkan.
1. Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dan terjadi reaksi 4Cu2FeS2(s) + 9O2(g) à 2Cu2S(s) + 2Fe2O3(s) + 6SO2(g) 1. Reduksi Cu2S yang terjadi dipisahkan dari Fe2O3 dan dipanaskan,dialiri udara (terjadi reduksi) menjadi
banyak digunakan pada alat-alat listrik. perhiasan, campuran antara tembaga dan emas. bahan pembuat uang logam. bahan pembuat logam lain, seperti kuningan (campuran antara tembaga dan seng), perunggu (campuran antara tembaga dan timah. CuSO4 dalam air berwarna biru, banyak digunakan sebagai zat warna. Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux banyak digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah
logam tembaga lepuh (blister copper) 2Cu2S(s) + 3O2(g) à 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(s) + 2Cu2O(s) à 6Cu(s) + SO2(g) 1. Elektrolisis (pemurnian)
Logam tembaga yang diperoleh dari reduksi masih tercampur dengan sedikit Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Tembaga yang tidak murni dipasang sebagai anoda dan sebagai katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan CuSO4. Tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.
jamur pada sayur dan buah. CuCl2, digunakan untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minyak. Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).
Katoda : Cu2+(aq) + 2e à Cu(s) Anoda : Cu(s) à Cu2+(aq) + 2e Hasil :
9. Timah
Cu(s) à Cu(s)
Pada proses ini anoda semakin habis dan katoda (tembaga murni) makin bertambah besar, sedangkan Ag, Au, dan Pt diendapkan sebagai lumpur anoda sebagai hasil samping. Proses Pemanasan : SnO2 + C→ Sn + CO2
untuk logam campur kaleng kemasan
Daftar nama-nama proses pengolahan unsur
Unsur / senyawa
Nama proses
Alumunium
Hall-heroult
Magnesium
Down
Belerang
Frasch dan sisilia
Amonia
Haber-Bosch
Urea dan fosfor
Wohler
Gas nitrogen
Distilasi fraksinasi udara
Asam sulfat dengan katalis V2O5 Asam sulfat dengan katalis gas NO dan NO3 Asam nitrat Klorin Krom Bromin Garam alkali tanah Logam alkali Besi
Kontak Bilik timbal Oswald Deacon dan weldon Goldschmidt Ekstraksi Reduksi Kalsinasi Tanur tinggi dan bassemer
