- WordPress.com

I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kimia, sebuah logam (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia
yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala
dikatakan bahwa ia mirip dengan kation di awan elektron. Metal adalah salah satu
dari tiga kelompok unsur yang dibedakan oleh properti ionisasi dan ikatan,
bersama dengan metaloid dan nonlogam. Nonlogam lebih banyak terdapat di alam
daripada logam. Alotrop logam cenderung mengkilap, lembek, dan konduktor
yang baik.
Logam koin atau koin logam yang digunakan sebagai mata uang dapat dibentuk
atau terdiri dari logam tembaga (Cu), perak (Ag), dan emas (Au). Emas dan
tembaga adalah logam pertama yang ditemukan manusia sekitar 5000SM.
Ditambah dengan perak, ketiga logam ini ditemukan di struktur logam di lapisan
bumi. Tembaga, perak, dan emas sering disebut logam “mata uang” karena
menurut sejarahnya, ketiganya merupakan bahan utama pembuatan mata uang
logam.
Logam di alam umumnya terdapat sebagai senyawa dalam bentuk mineral bahan
tambang. Hanya sebagian kecil terdapat dalam keadaan bebas seperti emas, perak
dan sedikit tembaga. Pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa sulfida dan
oksida, karena senyawa ini sukar larut dalam air. Contohnya : Fe2O3, Cu2S, NiS,
ZnS, MnO2.Hal ini dikarenakan logam cenderung melepaskan elektron (menjadi
ion bermuatan positif) sehingga berikatan dengan unsur yang cenderung menjadi
akseptor elektron seperti Oksigen, Klor, dan Sulfur dan mengakibatkan logam di
alam ditemukan dalam bentuk Oksida, garam Klorida, atau garam Sulfida.
Namun, logam mulia seperti Emas dan Platina dapat ditemukan di alam dalam
keadaan murni. Ilmu yang mempelajari produksi dari bijih bahan tambang,
pemurnian logam, dan pengguanaannya dinamakan Metalurgi.
1
Pemurnian logam adalah proses yang dilakukan untuk mendapatkan logam murni
tanpa adanya unsur-unsur lain dari bijih bahan tambang. Pemurnian logam perlu
dilakukan karena adanya pengotor menyebabkan logam tidak dapat digunakan
dengan baik. Sebagai contoh, logam Tembaga yang mengandung Arsen dalam
jumlah sedikitpun mengurangi daya hantar listriknya sebanyak 10-20%. Hal ini
tentu sangat merugikan karena logam Tembaga banyak dipakai dalam kabel listrik
sebagai penghantar listrik. Selain itu, pemurnian logam perlu dilakukan karena
ada kalanya zat pengotor dalam logam mempunyai nilai ekonomis. Sebagai
contoh, Perak merupakan hasil samping dari pemurnian logam Timbal dan
Tembaga.
Untuk lebih memahami materi tentang logam mata uang , karakteristik dan
keistimewaan logam mata uang ,pemurnian logam golongan utama dan transisi ,
maka dibuatlah makalah ini . Karena sebagai mahasiswa pendidikan kima , kami
menyadari akan pentingnya dalam mendalami materi ini .
1.2 Rumusan Masalah
1. Apakah logam mata uang itu?
2. Apa saja karakteristik dan keistimewaan logam mata uang?
3. Bagaimana proses pemurnian logam utama?
4. Bagaimana proses pemurnian logam transisi?
1.3 Tujuan
1. Agar mahasiswa dapat mengetahui tentang logam mata uang.
2. Agar mahaiswa dapat mengetahui karakteristik dan keistimewaan logam
mata uang
3. Agar mahasiswa dapat mengetahui proses pemurnian logam utama
4. Agar mahasiswa dapat mengetahui proses pemurnian logam transisi
2
II. PEMBAHASAN
2.1 logam mata uang
Dalam kimia, sebuah logam (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia
yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala
dikatakan bahwa ia mirip dengan kation di awan elektron. Metal adalah salah satu
dari tiga kelompok unsur yang dibedakan oleh properti ionisasi dan ikatan,
bersama dengan metaloid dan nonlogam. Nonlogam lebih banyak terdapat di alam
daripada logam. Alotrop logam cenderung mengkilap, lembek, dan konduktor
yang baik.
Perak, tembaga, dan emas sering disebut logam “mata uang” karena menurut
sejarahnya, ketiga logam ini merupakan bahan utama untuk membuat mata uang
logam. Empat alasan utama bahwa logam ini menjadi bahan mata uang logam
adalah
1. Ketiga logam ini lebih banyak terdapat langsung sebagai logamnya.
2. Bersifat dapat ditempa sehingga mudah dibentuk sesuai desain yang
dikehendaki
3. Bersifat tidak reaktif secara kimiawi
4. Sangat berharga khususnya karena kelimpahan yang sangat jarang untuk
perak dan emas.
Kelimpahan ketiga unsur ini dalam kerak bumi adalah Cu-68ppm, Ag -0,08 ppm,
dan Au -0,004 ppm.
Emas dan tembaga adalah logam pertama yang ditemukan manusia sekitar
5000SM. Ditambah dengan perak, ketiga logam ini ditemukan di struktur logam
di lapisan bumi. Tembaga, perak, dan emas sering disebut logam “mata uang”
karena menurut sejarahnya, ketiganya merupakan bahan utama pembuatan mata
uang logam. Ada empat alasan utama logam-logam tersebut dipakai sebagai mata
3
uang logam yaitu:
1. bersifat tidak reaktif secara kimiawi
2. ketiga logam ini terdapat langsung sebagai logamnya
3. dapat ditempa sehingga mudah dibentuk
4. menjadi sangat berharga karena kelimpahan yang sangat jarang untuk perak dan
emas.
Tembaga ( Copper )
Tembaga adalah logam berwarna kemerahan, dengan kekonduksian elektrik yang
tinggi. Ciri warnanya tersebut disebabkan oleh struktur jalurnya, yaitu
memantulkan cahaya merah dan jingga dan menyerap frekuensi-frekuensi lain
dalam spektrum tampak. Dengan kata lain disebabkan karena sifat-sifat optiknya.
Tembaga terletak dalam keluarga yang sama seperti perak dan emas dalam
susunan berkala (Tabel Periodik Unsur), oleh itu ia mempunyai sifat-sifat yang
serupa dengan kedua logam itu. Ketiganya mempunyai kekonduksian elektrik
yang tinggi. Ketiganya adalah logam yang mudah ditempa. Dalam keadaan cair,
suatu permukaan jelas (apabila tidak ada cahaya sekitar) logam tembaga kelihatan
agak kehijauan.
Perak ( Silver )
Perak , Ag, bernomor atom 47. Perak adalah logam yang berwarna putih
mengkilap. Karena warnanya yang khas, perak dijadikan sebagai sebutan sebuah
warna layaknya merah, kuning, biru, dan sebagainya.
Emas ( Gold )
Simbol kimia emas adalah Au (dari bahasa Latin Aurum yang berarti (fajar
bersinar). Aurora adalah Dewi Fajar dalam budaya Romawi. Jelasnya, hal ini
berkaitan warna emas; satu dari dua logam yang bukan berwarna putih atau perak
(satunya lagi adalah tembaga). The color of pure Gold is bright golden yellow.
Emas, Au, bernomor atom 79. Susunan elektron terluar dari emas adalah 4f14
5d10 6s1 (konfigurasi elektronnya [Xe] 4f14 5d10 6s1). Susunan elektron ini
berkaitan dengan sifat warna kuning emas. Warna logam terbentuk berdasarkan
transisi elektron diantara ikatan-ikatan energinya. Kemampuan menyerap cahaya
4
pada panjang gelombang untuk menghasilkan warna emas yang khas terjadi
karena transisi ikatan d yang melepaskan posisi di ikatan konduksi.
Penambahan unsur-unsur campuran berdampak pada warna emas. Misalnya,
penambahan unsur nikel atau palladium akan memutihkan emas. Emas diangap
sebagai logam mulia dan berharga. Keistimewaan emas secara kimiawi
ditunjukkan dengan stabilitas unsur kimianya yang mampu bertahan dari karat dan
proses oksidasi
2.2 Karakteristik dan keistimewaan logam mata uang
A. Tembaga (Cu)
Tembaga terdapat terutama sebagai sulfida, oksida atau karbonat, seperti bijih
tembaga pirit, kalkopirit (chalcopyrite) yaitu tembaga (I) besi (III) sulfida,
CuFeS2, tembagaglance kalkosit (chalcopyrite), Cu2S, kuprit (cuprite), Cu2O,
dan malasit (malachite),
Cu2CO3(OH)2.
mineral
yang
lebih
jarang
yaitu turkuis (turquoise) batu permata biru, CuAl6(PO4)4(OH)8.4H2O. perak
terdapat banyak sebagai bijih sulfida, dan yang paling penting adalah
perak glance (argentit), Ag2S; tanduk perak (horn silver), AgCl, yang diduga
berasal dari reduksi bijih sulfida oleh air garam, banyak ditemui di Chile dan New
South Wales. Emas umumnya terdapat sebagai telurida, terasosiasi dengan kwarsa
atau pirit.
Sejarah
(Latin, cuprum, dari pulau Cyprus). Tembaga dipercayai telah ditambang selama
5000 tahun.
Sifat-sifat
Tembaga memiliki warna kemerah-merahan. Unsur ini sangat mudah dibentuk,
lunak, dan merupakan konduktor yang bagus untuk aliran elektron (kedua setelah
perak dalam hal ini).
5
Sumber-sumber
Tembaga kadang-kadang ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam
mineral-mineral seperti cuprite, malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite.
Deposit bijih tembaga yang banyak ditemukan di AS, Chile, Zambia, Zaire, Peru,
dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah sulfida, oxida-oxidanya, dan
karbonat. Dari mereka, tembaga diambil dengan cara smelting, leaching, dan
elektrolisis.
Kegunaan
Industri elektrik merupakan konsumen terbesar unsur ini. Campuran logam besi
yang memakai tembaga seperti brass dan perunggu sangat penting. Semua koinkoin di Amerika dan logam-logam senjata mengandung tembaga. Tembaga
memiliki kegunaan yang luas sebagai racun pertanian dan sebagai algisida dalam
pemurnian air. Senyawa-senyawa tembaga seperti solusi Fehling banyak
digunakan di bidang kimia analitik untuk tes gula.
Ketersediaan
Tembaga murni (99.999+ %) tersedia secara komersil.
Tembaga adalah logam merah muda yang lunak, dapat ditempa dan liat. Melebur
pada 10380C. Karena potensial elektrode standarnya positif, tidak larut dalam
asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen bisa larut
sedikit. Tembaga yang terdapat di bumi ini tidak melimpah (55 ppm) namun
terdistribusi secara luas sebagai logam dalam sulfida, arsenida, klorida dan
karbonat. Mineral yang paling umum adalah chalcopyrite CuFeS2. Tembaga
diekstraksi dengan pemanggangan dan peleburan oksidatif atau dengan pencucian
dengan bantuan mikroba, yang diikuti oleh elektrodeposisi dari larutan sulfat
kimiawi tembaga ditemukan sebagai Cu+ dan Cu2+.
Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan elektro lapisan logam pada
elektrode yang bertujuan membentuk permukaan dengan logam dasarnya. Logam
6
yang dilapisi adalah tembaga karena mudah dibentuk menjadi perhiasan, alat
industri, bagian kendaraan bermotor dan lain sebagainya.
Dalam suatu Sistem Periodik Unsur (SPU), tembaga termasuk ke dalam
golongan 11. Tembaga, perak dan emas disebut logam koin karena dipakai sejak
lama sebagai uang dalam bentuk lempengan (koin). Hal ini disebabkan oleh
logam ini tidak reaktif, sehingga tidak berubah dalam waktu yang lama. Tembaga
adalah logam berdaya hantar listrik tinggi, maka dipakai sebagai kabel listrik.
Tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga
teroksidasi oleh HNO3 sehingga tembaga larut dalam HNO3.
Tembaga (Cu) merupakan salah satu logam yang paling ringan dan paling
aktif. Cu+ mengalami disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar
(baku). Hal ini bukan berarti larutan senyawa Cu(I) tidak mungkin terbentuk.
Untuk menilai pada keadaan bagaimana mereka ditemukan, yaitu jika kita
mencoba membuat (Cu+) cukup banyak pada larutan air, Cu2+ akan berada pada
jumlah banyak (sebab konsentrasinya harus sekitar dua juta dikalikan pangkat dua
dari Cu+. Disproporsionasi akan menajdi sempurna. Di lain pihak jika Cu+ dijaga
sangat rendah (seperti pada zat yang sedikit larut atau ion kompleks mantap),
Cu2+ sangat kecil dan tembaga (I) menjadi mantap.
Tembaga (I) seperti terdapat dalam CuI dan Cu(CN)
memiliki bentuk
stereokimia tetrahedral, sedangkan CuII memiliki bentuk yang lebih beragam. Segi
empat untuk CuO(s), CuCO , atau CuCl
dan oktahedral terdistorsi dalam
ikatan trans yang lebih panjang sebagai contoh Cu(H2O) dan CuCl2(s).
Tembaga dalam jumlah yang kecil esensial bagi kehidupan, tetapi akan
bersifat racun dalam jumlah yang besar, terutama bagi bakteri, alga, dan fungi.
Diantara banyak senyawa tembaga yang digunakan sebagai pestisida adalah asetat
basa, karbonat, klorida, hidroksida, dan sulfat. Secara komersil senyawa tembaga
yang terpenting adalah CuSO4.5H2O. Selain dalam bidang pertanian, CuSO4 juga
digunakan untuk baterai dan penyepuhan, pembuatan garam tembaga yang lain,
perminyakan, keret, dan industri baja.
Secara umum garam tembaga (I) tidak larut dalam air. Senyawa-senyawa
tembaga (II), yang dapat diturunkan dari tembaga (II) oksida, CuO hitam. Garamgaram tembaga (II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat,
7
muapun dalam larutan-air. Warna ini benar-benar khas hanya untuk ion
tetraakuokuprat (II) [Cu (H2O)4]2+ saja. Garam-garam tembaga (II) anhidrat,
seperti tembaga (II) sulfat anhidrat CuSO4, berwarna putih (atau sedikit kuning).
Senyawa-senyawa Cu (I) berwarna putih kecuali oksidasinya merah. Sedangkan
senyawa Cu (II) hidratnya biru dan anhidratnya abu-abu.Senyawa-senyawa Cu
(II) lebih stabil dalam larutan. Mereka beracun dan mengion yang berwarna gelap
(biru gelap) yang terbentuk dengan larutan amonia berlebihan. Cu digunakan buat
kabel/kawat/peralatan listrik; dalam logam-logam paduan; monel, perunggu
kuningan, perak jerman, perak nikel untuk ketel dan lain-lain. Umumnya bijih
tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. Pemekatan bijih ini sangat diperlukan. Hal
ini biasanyanya dilakukan dengan pengembangan menghasilkan bijih pekat
dengan kandungan sekitar 20-40%. Untuk mendapatkan tembaga yang lebih
murni, Cu2O direduksi dengan karbon (C).
2Cu2O + C 4Cu + CO2
Tembaga merupakan salah satu logam yang terdapat cukup banyak dalam
keadaan bebas. Metalurgi dan kegunaan tembaga. Melalui ekstraksi tembaga dari
bijihnya (biasanya sebagai sulfida) lebih rumit. Kekompleksan ini meningkat
sebab adanya besi sulfida pada bijih tembaga. Prosedur yang biasa digunakan
mengakibatkan
besi
diproduksi
bersama-sama
dengan
tembaga.
Untuk
menghindari hal ini, besi harus dipisahkan sebelum reduksi akhir logam tembaga
dilakukan. Lima langkah yang dilakukan adalah pemekatan, pemanggangan,
peleburan, pengubahan dan pengilangan.
Potensial pengionan pertama Cu lebih tinggi daripada golongan alkali.
Karena elektron-elektron pada kulit d juga dilibatkan dalam ikatan logam, panas
penyubliman dan titik leleh tembaga juga jauh lebih tinggi daripada alkali. Jika
kita membuat Cu+cukup banyak pada larutan air, Cu2+ akan berada pada jumlah
banyak. Disproporsionasi akan menjadi sempurna. Di lain pihak jika Cu+ dijaga
sangat rendah (seperti pada zat yang sedikit larut atau ion kompleks mantap),
Cu2+ sangat
kecil
dan tembaga
(I) menjadi
mantap.
Cu+(aq) mengalami
disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar (baku) .
8
B. Perak (Ag)
Perak terdapat sebagian besar sebagai unsur bebas dan perak(I) sulfida,
Ag2S. Kelimpahan logam perak dalam kerak bumi adalah ~ 0,08 ppm. Perak
terdapat banyak sebagai bijih sulfida, dan yang paling penting adalah
perak
glance (argentit), Ag2S; tanduk perak (horn silver), AgCl, yang diduga berasal
dari reduksi bijih sulfida oleh air garam, banyak di temui di Chile dan New South
Wales.
Jumlah perak yang cukup signifikan diperoleh pada ekstraksi timbel dari bijihnya,
dan pada pemurnian tembaga secara elektrolisis.
Karakteristika
47Ag
[Kr] 4d10 5s1
Konfigurasi elektronik
Elektronegativitas
1,9
Jari-jari metalik/pm (koordinasi 12)
144
Jari-jari ionik/pm
115 (+1)
Energi ionisasi pertama/kJ.mol-1
730,8
Titik leleh/°C
961
Titik didih/°C
2155
Densitas (20°C)/g.cm-3
10,49
Perak memiliki tingkat oksidasi +1, seperti halnya logam-logam alkali dan
ion Ag+ Logam perak sukar teroksidasi sebagaiman ditunjukkan oleh nilai positif
potensial reduksinya:
Ag+ (aq) + e-
Ag (s)
E° = +0,80 V
Salah satu metode ekstraksi logam melibatkan oeremukan Ag2S dengan larutan
natrium sianida yang teraerasi; dalam proses ini garam perak diekstrak sebagai ion
kompleks disianoargentat(I) [Agu(CN)2]- menurut persamaan reaksi :
2Ag2S (s) + 8 CN- 9 (aq) + O2 (g) + H2O(l)
4[Ag(CN)2]- (aq) + 2 S (s) + 4OH- (aq)
9
Penambahan logam zink mengakinbatkan terjadinya reaksi pendesakan atau
penggantian tunggal ion Ag+ oleh logam zink, membentuk ion kompleks yang
sangat stabil [Zn(CN)4]2- :
2 [Ag(CN)2]- (aq) + Zn (s)
[Zn(CN)4]2- (aq) + 2 Ag (s)
Pemurnian logam perak sendiri dilakukan secara elektrolisis dengan elektrolit
perak nitrat yang diasamkan, dan perak tak murni dipasang sebagai anode dan
perak murni dipasang sebagai katode.
C. Emas (Au)
Au merupakan salah satu unsure transisi yang terletak pada golongan I B. Berikut
ini beberapa sifat fisika dari unsur Au :
Karakteristika
79Au
Konfigurasi elektronik
[Xe] 4f145d10 6s1
Elektronegativitas
1,4
Jari-jari metalik/pm (koordinasi 12)
144
Jari-jari ionik/pm
Energi ionisasi pertama/kJ.mol-1
890
Bilangan oksidasi
+1, +3
Titik leleh/°C
1063
Titik didih/°C
2210
Densitas (20°C)/g.cm-3
19,3
Warna
Kuning
Tingginya nilai potensial reduksi emas mengakibatkan logam ini selalu terdapat
di alam dalam keadaan bebas. Untuk keperluan ekstraksi emas dari bijihnya,
digunakan senyawa sianida sama seperti yang dilakukan pada ekstraksi logam
perak. Emas membentuk berbagai senyawa kompleks, tetapi hanya sedikit
10
senyawa anorganik sederhana yang dikenal. Salah satu senyawa emas yang stabil
dengan
tingkat oksidasi +1 dengan Au2O.Seperti hal nya tembaga, tingkat
oksidasi +1 pada emas hanya stabil dalam senyawa padatan, karena semua larutan
garam emas (I) mengalami disproporsionasi menjadi logam emas dan ion emas
(III) menurut persamaan reakasi :
3 Au+(aq)
2 Au (s) + Au3+ (aq)
Salah satu senyawa emas yang paling umum dikelanal adalah emas (III) klorida,
AuCl3 yang dapat dibuat dengan mereaksikan kedua unsur secara langsung
menurut persamaan reaksi :
2Au(s) + 3Cl2 (g)
2AuCl3 (s)
Senyawa ini dapat larut dalam asam hidroklorida pekat menghasilakan ion
tetrakloroaurat (III), [AuCl4]-, yaitu suatu ion yang merupakan salah satu
komponen dalam suatu campuran spesies emas yang disebut “emas cair “ , yang
akan mengendapkan suatu film logam emas jika dipanaskan.
Suatu analisis bilangan oksidasi Au adalah sebagai berikut :
t3 Au+(aq)
Au 3+(aq)
+
2Au(p)
Au+(aq) cenderung mengalami dispropporsionasi menjadi Au3+(aq). Walaupun
bilangan oksidasi +3 merupakanyang paling umum bagi emas, kenyataannya tidak
ditemukan bentuk ion Au3+. Bahkan atom Au mempunyai ikatan kovalen dengan
atom lain, membentuk spesies kompleks dengan bilangan oksidasi +3, misalnya
[AuCl4]-. Au tidak larut dalam H2SO4 dan HCl tetapi Au dapat larut dalam aqua
regia (1 bagian HNO3 dan 3 bagian HCl). Oksidasi terjadi oleh HNO3 dan reaksi
dipercepat dengan pembentukan ion kompleks mantap [AuCl4]-.
Au (p) + 4H+ + NO3- + 4Cl-
[AuCl4]- + 2H2O + NO(g)
Metalurgi dan Penggunaan Emas
Emas ditemukan bebas di alam tetapi cadangan yang mudah ditambang hampir
habis seluruhnya. Suatu jenis bijih besi mungkin hanya mengandung 10 gram Au
11
per ton. Pada proses sianida O2(g) mengoksidasi logam bebas menjadi Au+, yang
membentuk kompleks dengan CN-.
4Au(p) + 8CN- + O2(g) + 2H2O
4[Au(CN)2-] + 4OH-
Logam murni kemudian dihilangkan dari larutan menggunakan suatu logam aktif.
2[Au(CN)2-](aq) + Zn(p)
2Au(p) + [Zn(CN)4]2- (aq)
Senyawaan emas
Oksidasi AuO3 terdekomposisi menjadi Au dan O2 pada sekitar 1500. Klorinasi
emas dapa 2000 C menghasilkan klorida emas (III), Au2Cl6, sebagai kristal merah;
pada pemanasan 1600 C ini pada giliran nya menghasilkan ion merah [Agpy4]2+
sedangkan dalam larutan alkali periodat, diperoleh ion [Ag(IO6)2]7- .
Kompleks. Iomn disianourat , [Au(CN)2]- mudah dibentuk oleh pelarutan emas
dalam larutan siniada dengan adanya udara atau H2O2.
Interaksi Au2Cl6 dengan fosfir tersier menghasilkan kompleks emas (I) R3PAuCl;
Cl- dapat digantikan oleh I- atau SCN- . Pada reduksi dengan NaBH4 kompleks ini
menghasilkan senyawaan emas cluster dengan stoikiometri Au11X3(PR3)7. Cluster
ini adalah suatu ikosahedron tidak sempurna dangan atom pusat Au.
Emas alkilsulfida , [Au(SR)n, dan senyawaan yang mirip yang dibuat dari terpena
tersulfurisasi sangat larut dalam pelarut organic dan juga mungkin berupa
senyawaan cluster. Mereka digunakan sebagai “cairan emas “ untuk menghias
keramik dan hiasan gelas, yang kemudian dibakar dan meninggalkan lapisan
emas.
Emas (III) d8 adalah isoelektronik dangan Pt(II) dan senyawaannya dengan
demikian adalah bujur sangkar. Pelarutan Au dalam air raja atau AuCl6 dalam HCl
menghasilakan larutan yang pada penguapan meninggalkan kristal kuning
[H3O][AuCl4]. 3H2O. ion tetrakloroaurat (III) sangat mudah terhidrolisis menjadi
[AuCl3OH]-.
12
Dari larutan HCl encer , Au111 dapat diekstraksi dengan tetapan partisi yang
sangat tinggi ke dalam etil asetat atau dietileter. Spesies kuning dalam lapisan
organik mungkin adalah [H3O][AuCl3OH].
Logam alkali ( IA) dan logam mata uang (IB) sama-sama merupakan golongan I
pada tabel berkala Mendeleev, tetapi kesamaan diantara keduanya hanyalah pada
electron s tunggal pada kulit electron atom-atomnya. Kombinasi meningkatnya
muatan inti dan menurunnya efektivitas electron d (dan f) melindungi electron
kulit terluar menyebabkan electron ns1 diikat lebih kuat pada atom-ataom IB
daripada IA. Lepasnya electron ini diukur dengan energy ionisasi, dua kali lebih
sulit untuk atom IB dibanding atom IA. Berdasarkan istilah potensial
elektrodenya, logam IB kurang reaktif disbanding hydrogen dan diantara logamlogam merupakan yang paling sulit dioksidasi (potensial reduksinya positif).
Sulitnya oksidasi ini yang memberikan “kemuliaan” bagi logam IB.
Unsur IB dapat mempunyai bilangan oksidasi yang berbeda, menunjukkan sifat
paramagnetisme dan warna pada beberapa senyawaanya, juga membentuk ion
kompleks. Unsure-unsur ini juga menunjukkan sifat fisik khusus logam, dapat
ditempa, dapat direnggang, daya hantar listrik dan panas yang baik.
Dengan membandingkan anggota logam IB, kita menemukan beberapa
kecenderungan yang sama dengan logam IIB. Logam teringan Cu yang paling
aktif dan terberat Au paling kurang reaktif. Kebanyakkan ikatan Au(III) adalah
ikatan kovalen.
Stabilitas bilangan oksidasi senyawa logam mata uang dapat dipelajari dengan
memperhatikan data potensial electrode. Untuk bilangan oksidasi Cu yang
berbeda:
Cu+(aq) → Cu2+(aq) + e-
E0oks = -0,152 V
Cu+(aq) + e-→ Cu(s)
E0red = +0,522 V
2 Cu+(aq) → Cu2+(aq) + Cu(s)
E0sel= +0,370 V
Berdasarkan persamaan diatas Cu+ mengalami disproporsionasi secara spontan
pada keadaan standar. Hal ini bukan berarti larutan senyawa Cu(I) tidak mungkin
13
terbentuk. Untuk menilai pada keadaan bagaimana mereka ditemukan, marilah
kita lihat konstanta kesetimbangan untuk reaksi diatas melalui hubungan:
E0sel =
0,0592
𝑛
log K
Dengan nilai n = 1 dan E0sel= +0,370 V ke persamaan diatas, maka didapatkan
nilai K=1,8 X 106
[Cu2+]
Sehingga K= [𝐶𝑢+]2 dan [Cu2+] = 1,8 X 106 X [Cu+]2
Jika kita coba membuat [Cu+] cukup banyak pada larutan air, [Cu2+] akan berada
pada jumlah banyak sebab konsentrasinya harus 2 juta kali pangkat dua
konsentrasi dari Cu+.
Suatu analisis bilangan oksidasi Ag menunjukkan bahwa
2Ag+(aq)→ Ag2+ (aq) + Ag(s)
E0sel = -1,18 V
Disproporsionasi Ag+(aq) merupakan reaksi yang sulit terjadi sehingga perak
banyak ditemukan pada bentuk senyawa Ag(I). Senyawa Ag(II) hanya terbentuk
pada keadaan oksidasi yang sangat kuat, dan senyawa Ag(II) sendiri merupakan
zat pengoksidasi yang baik sebab kecenderungannya yang kuat untuk tereduksi
menjadi Ag(I).
Emas menunjukan:
3Au+(aq) → Au3+(aq) +2Au(s)
E0sel= +0,39
Au+(aq) cenderung mengalami disproporsionasi menjadi Au3+(aq). Walaupun
bilangan oksidasi +3 merupakan yang paling umum bagi emas, kenyataanya tidak
ditemukan bentuk Au3+. Bahkan atom Au mempunyai ikatan kovalen dengan
atom lain, membentuk spesies kompleks dengan bilangan oksidasi +3, misalnya
[AuCl4]-.
Seperti yang diharapkan, tak satupun logam IB akan larut dalam HCl(aq). Cu dan
Ag keduanya terlarut dalam H2SO4(aq) pekat dan HNO3(aq). Dalam H2SO4(aq)
produk yang dihasilkan adalah Cu2+, Ag+, dan SO2(g). Pada HNO3(aq) produk yang
14
dihasilkan adalah Cu+, Ag+, dan NO2(g) atau NO(g), tergantung pada konsentrasi
asamnya. Au tidak larut pada kedua asam, tetapi larut pada aqua regia (1 bagian
HNO3 dan 3 bagian HCl). Oksidasi terjadi oleh HNO3 dan reaksi dipercepat
dengan pembentukan ion kompleks mantap [AuCl4]-.
Au(s) + 4H+ + NO3- + 4Cl- → [AuCl4]- + 2H2O + 2NO(g)
Logam – logam IB biasanya tahan terhadap oksidasi udara, palaupun pada udara
lembab tembaga berkarat (terkorosi) menjadi tembaga karbonat basa yang
berwarna hijau. Warna hijau ini berhubungan dengan penggunaan tembaga
sebagai bahn atap, talang dan perunggu. Untungnya produksi korosi ini
membentuk lapisan yang melindungi logam dibawahnya. Reaksi korosi bersifat
kompleks dan dapat diringkas sebagai berikut:
2Cu + H2O +CO2 + O2 → Cu2(OH)2CO3 (tembaga karbonat basa)
Penambahan OH-(aq) pada larutan Cu2+ mengendapkan Cu(OH)2 (s) yang dapat larut
dalam NH3(aq) dengan pembentukan kompleks [Cu(NH3)4]2+ yang berwarna biru
gelap.
Cu dalam jumlah kecil essensial bagi kehidupan, tetapi akan bersifat racun dalam
jumlah besar, terutama bagi bakteri, alga, dan fungi. Diantara banyak senyawa
tembaga yang digunakan sebagai pestisida adalah asetat basa, karbonat, klorida,
hidroksida dan sulfat. Secara komersil senyawa tembaga yang terpenting adalah
CuSO4.5H2O. selain dalam bidang pertanian, CuSO4 juga digunakan untuk baterai
dan penyepuhan, pembuatan garam tembaga yang lain, perminyakan, karet dan
industry baja.
Perak nitrat merupakan senyawa perak yang penting secara komersil dan juga
merupakan zat pereaksi yang penting di laboratorium untuk pengendapan kation.
Senyawa Ag digunakan pada penyepuahn, pembuatan baterai, kimia obat-obatan,
katalis, dan bibit awan (cloud seeding) (AgI). Penggunaan yang paling penting
(kebanyakan sebagai perak halide) adalah dalam bidang fotografi.
Senyawa emas digunakan pada penyepuhan, fotografi, kimia obat-obatan, dan
pembuatan kaca serta keramik.
15
2.2 Pemurnian logam utama
Produsi logam pada elektrolisis umumnya dalam bentuk lelehannya. Contoh yang
diambil adalah pembuatan logam aluminium. Bahan mentah produksi alumunium
adalah bauksit, merupakan aluminium terhidrat (Al O .3H O). Pengolahan bauksit
ditemukan oleh Charles pada tahun 1886. Reaksi yang terjadi adalah :
AlO
2Al + 3O
Katoda : 2Al + 6e
Anoda : 3O
Al O
6Al
3/2O (g) + 6e
2Al + 3/2O
Jadi, proses ekektrolisis Al2O3 menghasilkan logam Al yang mengendap pada
katoda dan hasil samping gas O2 di anoda.
a.
Proses Ekstraksi Pada Alkali dan Alkali Tanah
Ekstraksi adalah pemisahan suatu unsur dari suatu senyawa. Logam alkali tanah
dapat di ekstraksi dari senyawanya. Untuk mengekstraksinya kita dapat
menggunakan dua cara, yaitu metode reduksi dan metode elektrolisis.
1. Ekstraksi Berilium (Be)
• Metode reduksi
Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF2. Sebelum
mendapatkan BeF2, kita harus memanaskan beril [Be3Al2(SiO6)3] dengan Na2SiF6
hingga 700 0C.
BeF2 + Mg
MgF2 + Be
• Metode Elektrolisis
Untuk mendapatkan berilium juga kita dapat mengekstraksi dari lelehan BeCl2
yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl2 tidak dapat mengahantarkan listrik
dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah
Katoda : Be2+ + 2eAnode : 2Cl-
Be
Cl2 + 2e-
16
2. Ekstraksi Magnesium (Mg)
• Metode Reduksi
Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit
[MgCa(CO3)2] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat
menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO.
lalu MgO.CaO. dipanaskan dengan FeSi sehingga menhasilkan Mg.
2[ MgO.CaO] + FeSi
2Mg + Ca2SiO4 + Fe
• Metode Elektrolisis
Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan
mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi :
CaO + H2O
Ca2+ + 2OH-
Mg2+ + 2OH-
Mg(OH)2
Selanjutnya Mg(OH)2 direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl2
Mg(OH)2 + 2HCl
MgCl2 + 2H2O
Setelah mendapatkan lelehan MgCl2 kita dapat mengelektrolisisnya untuk
mendapatkan magnesium
Katode : Mg2+ + 2eAnode : 2Cl-
Mg
Cl2 + 2e-
3. Ekstraksi Kalsium (Ca)
• Metode Elektrolisis
Batu kapur (CaCO3) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca).
Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO3 dengan HCl agar
terbentuk senyawa CaCl2. Reaksi yang terjadi :
CaCO3 + 2HCl
CaCl2 + H2O + CO2
Setelah mendapatkan CaCl2, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan
kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :
Katoda ; Ca2+ + 2eAnoda ; 2Cl-
Ca
Cl2 + 2e-
• Metode Reduksi
Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau
dengan mereduksi CaCl2 oleh Na.
17
Reduksi CaO oleh Al:
6CaO + 2Al
3Ca + Ca3Al2O6
Reduksi CaCl2 oleh Na
CaCl2 + 2Na
Ca + 2NaCl
4. Ekstraksi Strontium (Sr)
Untuk mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan
elektrolisis lelehan SrCl2. Lelehan SrCl2 bisa didapatkan dari senyawa selesit
[SrSO4]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr).
Reaksi yang terjadi ;
Katode ; Sr2+ + 2eAnoda ; 2Cl-
Sr
Cl2 + 2e-
5. Ekstraksi Barium (Ba)
• Metode Elektrolisis
Barit (BaSO4) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah
diproses menjadi BaCl2 barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl2.
Reaksi yang terjadi :
katode ; Ba2+ + 2eanoda ; 2Cl-
Ba
Cl2 + 2e-
• Metode Reduksi
Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh
Al.
Reaksi yang terjadi :
6BaO + 2Al

3Ba + Ba3Al2O6.
Aluminium diperoleh dari mineral bauksit
18

Pemurnian bijih bauksit dari aluminium oksida dilakukan secara kontinyu.
Cryolite ditambahkan dalam titik leleh yang lebih rendah dan melarutkan
bijih.

Ion-ion harus bebas bergerak menuju elektroda yang disebut katoda
(elektroda negatif) yang menarik ion positif, misalnya Al3+ dan anoda
(elektroda positif) yang menarik ion negatif, misalnya O2-

Ketika arus DC dilewatkan melalui plat aluminium pada katoda (logam)
maka aluminium akan diendapkan di bagian bawah tangki.

Pada anoda, gas oksigen terbentuk (non-logam). Ini menimbulkan
masalah. Pada suhu yang tinggi dalam sel elektrolit, gas oksigen akan
membakar dan mengoksidasi elektroda karbon menjadi gas beracun
karbon monoksida atau karbon dioksida. Sehingga elektrode harus diganti
secara teratur dan gas buang dihilangkan.

Hal tersebut merupakan proses yang memerlukan biaya relatif banyak (6x
lebih banyak dari pada Fe) karena dalam proses ini membutuhkan energi
listrik yang mahal dalam jumlah yang banyak.

Dua aturan yang umum :
o
Logam dan hidrogen (dari ion positif), terbentuk pada elektroda
negatif (katoda).
o
Non-logam (dari ion negatif), terbentuk pada elektroda positif
(anoda).

Bijih bauksit dari aluminium oksida tidak murni (Al2O3 terbentuk dari ion
Al3+ dan ion O2-).

Karbon (grafit) digunakan sebagai elektroda.
19

Cryolite menurunkan titik leleh bijih dan menyimpan energi, karena ionion harus bergerak bebas untuk membawa arus.

Elektrolisis adalah penggunaan energi listrik DC yang megakibatkan
adanya perubahan kimia, misalnya dekomposisi senyawa untuk
membentuk endapan logam atau membebaskan gas. Adanya energi listrik
menyebabkan suatu senyawa akan terbelah.

Sebuah elektrolit menghubungkan antara anoda dan katoda. Sebuah
elektrolit adalah lelehan atau larutan penghubung dari ion-ion yang
bergerak bebas yang membawa muatan dari sumber arus listrik.
Proses reaksi redoks yang terjadi pada elektroda :

Pada elektroda negatif (katoda), terjadi proses reduksi (penagkapan
elektron) dimana ion aluminiun yang bermuatan positif menarik elektron.
Ion aluminuim tersebut menangkap tiga elektron untuk mengubah ion
aluminuim menjadi atom.

aluminium dalam keadaan netral. Al3+ 3e- → Al

Pada elektroda positif (anoda), terjadi proses oksidasi (pelepasan elektron)
dimana ion oksida negatif melepaskannya. Ion oksida tersebut melepaskan
dua elektron dan membentuk molekul oksigen yang netral.
2O2- → O2 + 4eAtau
2O2- – 4e- → O2

Catatan : reaksi oksidasi maupun reduksi terjadi secara bersama-sama.
o
Reaksi dekomposisi secara keseluruhan adalah :
Aluminium oksida → aluminium + oksigen
20
2 Al2O3 → 4Al + 3O2
Dan reaksi diatas merupakan reaksi yang sangat endotermis, banyak energi listrik
yang masuk.
2.3 Pemurnian logam transisi
Pemurnian logam adalah proses yang dilakukan untuk mendapatkan logam murni
tanpa adanya unsur-unsur lain dari bijih bahan tambang. Pemurnian logam perlu
dilakukan karena adanya pengotor menyebabkan logam tidak dapat digunakan
dengan baik. Sebagai contoh, logam Tembaga yang mengandung Arsen dalam
jumlah sedikitpun mengurangi daya hantar listriknya sebanyak 10-20%. Hal ini
tentu sangat merugikan karena logam Tembaga banyak dipakai dalam kabel listrik
sebagai penghantar listrik. Selain itu, pemurnian logam perlu dilakukan karena
ada kalanya zat pengotor dalam logam mempunyai nilai ekonomis. Sebagai
contoh, Perak merupakan hasil samping dari pemurnian logam Timbal dan
Tembaga. Berikut ini adalah contoh cara memurnikan logam:
1. Elektrolisis Tembaga
Dengan cara ini, Tembaga dapat diambil dari bijinya sampai ke tingkat
kemurnian 99%. Pengotornya sebagian besar adalah Perak, Emas, Platina, Besi,
dan Seng menurunkan daya hantar listrik tembaga secara drastis sehingga harus
disuling ulang sebelum dipakai sebagai kawat atau kabel.
Tembaga tidak murni dipakai sebagai anoda pada sel elektrolisis yang
mengandung larutan CuSO4 dan H2SO4 (sebagai elektrolit). Katoda pada sistem
ini adalah Tembaga dengan kemurnian tinggi. Jika selnya dijalankan pada
tegangan yang diperlukan, hanya Tembaga dan pengotornya yang lebih mudah
teroksidasi daripada Tembaga, Seng dan Besi yang larut disekitar anoda. Logamlogam yang kurang aktif akan mengendap dibagian dasar wadah. Pada katoda, ion
21
Tembaga direduksi tetapi ion Seng dan ion Besi tertinggal dilarutan karena lebih
sukar tereduksi dari pada Tembaga. Secara pelan-pelan Tembaga anoda terlarut
dan tembaga katoda makin tumbuh.
Kotoran yang terkumpul dibagian bawah biasanya dapat dipindahkan secara
periodik dan nilai Perak, Emas dan Platina dapat pula dihitung untuk memperoleh
total efisiensi pelaksanaan proses penyulingan.
2.
Ekstraksi dan pemurnian Seng
Seng diekstraksi dari seng blende/sphalerite (Seng Sulfida) atau
calamine/Smithsonite (Seng Karbonat). Pertama-tama, Seng Sulfida dibakar di
udara untuk menghasilkan Seng Oksida.
2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 2SO2(g)
Seng Oksida diabukan dalam smelting furnace dengan Karbon (agen pereduksi
yaitu menghilangkan oksigen dari oksida) dan limestone (untuk menghilangkan
pengotor asam).
ZnO(s) + C(s) → Zn(l) + CO(g) (ZnO direduksi, C dioksidasi)
Seng tidak murni kemudian didistilasi fraksional dari campuran ampas biji dan
logam lainnya seperti Timah dan Cadmium yang keluar dari pembakaran tinggi
pada atmosfer yang kaya akan Karbon Monoksida dimana menghentikan Seng
dioksidasi kembali menjadi Seng Oksida.
Ampas biji dan Timah (dengan logam lainnya seperti Cadmium) dari dua lapisan
dapat ditahan pada dasar furnace. Seng kemudian dapat dimurnikan lebih lanjut
melalui distilasi fraksional ke 2 atau dengan dilarutkan ke dalam larutan asam
sulfat dan dimurnikan secara elektrolisis.
22
Sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk senyawa. Hanya sebagian
kecil terdapat dalam keadaan bebas seperti emas, perak dan sedikit tembaga. Pada
umumnya terdapat dalam bentuk senyawa sulfida dan oksida, karena senyawa ini
sukar larut dalam air. Contohnya : Fe2O3, Cu2S, NiS, ZnS, MnO2.
Pengolahan logam dari bijih disebut metalurgi. Metalurgi ialah pemprosesan
bahan mentah alam untuk memperoleh bahan mentah unsur dan pengolahan
selanjutnya untuk memperoleh / memproduksi logam dengan sifat-sifat yang
dikehendaki. Bijih adalah mineral atau benda alam lainnya yang secara ekonomis
dapat diambil logamnya. Karena logam banyak terdapat dalam bentuk senyawa
(oksida, sulfida), maka prosesnya selalu reduksi.
Ada tiga tingkat proses pengolahan, yaitu :
1. Menaikan konsentrasi bijih.
2. Proses reduksi
3. Pembersihan, pembuatan aliase dan pemurnian
1. Menaikan Konsentrasi Bijih.
Memisahkan bijih dari campurannya misalnya dengan ditumbuk, lalu dipisahkan
dengan berbagai cara, misalnya :
a. Dicuci dengan air.
b. Diapungkan dengan deterjen atau zat pembuih (flotasi)
c. Dipisahkan dengan magnet
d. Dengan pemanggangan. Bijih dipanaskan di udara terbuka, menghasilkan
oksidanya.
2 ZnS + 3 O2
2ZnO + 2 SO2
e. Dilarutkan sehingga terbentuk senyawa kompleks
2. Proses Reduksi
Umumnya menggunakan reduktor yang murah yaitu karbon (kokes).
Untuk logam yang reaktif digunakan reduktor yang lebih kuat seperti hidrogen,
23
logam alkali tanah dan alumunium. Logam-logam yang sangat reaktif dilakukan
reduksi elektrolisis (reduksi katodik)
a. Reduksi dengan karbon (C) :
ZnO + C
Zn + CO
Fe2O3 + 3 CO
2 Fe + 3CO2
b. Reduksi dengan logam yang lebih reaktif :
TiCl4 + 2 Mg
Ti + 2MgCl2
Cr2O3 + 2 Al
2 Cr + Al2O3
3. Proses Pemurnian (refining)
Dengan proses-proses peleburan, destilasi atau dengan elektrolisis. Proses
peleburan misalnya untuk memperoleh tembaga 99% untuk membuat baja dan
sebagainya. Untuk memperoleh tembaga yang murni untuk keperluan teknik
listrik dilakukan dengan elektrolisis. Dengan destilasi misalnya pada pembuatan
air raksa dan seng. Berikut ikhtisar mineral dan cara memperoleh logam transisi
periode 4.
Tabel. Mineral dan cara memperoleh logam transisi periode keempat.
Unsur
Bijih/mineral
Senyawa yang
Pereduksi
Keterangan
direduksi
Sc
Tidak dibuat
dalam skala
industri
Ti
Rutile, TiO2
TiCl4
Mg atau Na
V
Carnolite, V2O5
V2O5
Al
Cr
Chromite, FeCr2O4
Na2Cr2O7
C lalu Al
Mn
Pyrolucite, MnO2
Mn3O4
Al
Fe
Haematite, Fe2O3
Fe2O3
C atau CO
Co3O4
Al
Dapur tinggi
Magnetite, Fe3O4
Co
Cobaltite, Co As S
Ni
Millerite, NiS
NiO
C
Cu
Copper glance,
Cu2S
S*
24
CuS
Zn
Zink blende, ZnS
ZnO
C(CO)
Dapur tinggi
* Reduksi sendiri : Cu2S(s) + O2 (g) 2 Cu(s) + SO2(g)
PENGOLAHAN BESI BAJA
Bahan dasar : Bijih besi hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, bahan tambahan batu
gamping, CaCO3 atau pasir (SiO2). Reduktor kokes (C)
dasar reaksi : Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C
Tempat : Dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.
Reaksi dalam dapur tinggi adalah kompleks. Secara sederhana dapat dilihat pada
penjelasan berikut. Dalam 24 jam rata-rata menghasilkan 1.000 – 2.000 ton besi
kasar dan 500 ton kerak (terutama CaSiO3). Kira-kira 2 ton bijih, 1 ton kokes dan
0,3 ton gamping dapat menghasilkan 1 ton besi kasar.
Reaksi yang terjadi :
1. Reaksi pembakaran.
Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO2 dan panas.
Gas CO2yang naik direduksi oleh C menjadi gas CO.
C + O2
CO2
CO2 + C
2CO
2. Proses reduksi
Gas CO mereduksi bijih.
Fe2O3 + 3CO
2 Fe + 3 CO2
Fe3O4 + 4CO
3 Fe + 4 CO2
Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian mleleh karena suhu tinggi
(1.5000C)
3. Reaksi pembentukan kerak
CaCO3
CaO + SiO2
CaO + CO2
CaSiO3 (kerak)
25
Karena suhu yang tinggi baik besi maupun kerak mencair. Besi cair berada di
bawah. Kemudian dikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan
kadar C hingga 4,5%. Disamping C mengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi
kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh lalu diproses lagi untuk membuat
baja dengan kadar C sebagai berikut :
baja ringan kadar C : 0,05 – 0,2 %
baja medium kadar C : 0,2 – 0,7 %
baja keras kadar C : 0,7 – 1,6 %
PEMBUATAN BAJA
Baja dibuat dari besi kasar dengan prinsip mengurangi kadar C dan unsur-unsur
campuran yang lain. Ada 3 cara :
1. Proses Bessemer :
Besi kasar dibakar dalam alat convertor Bessemer. Dari lubang-lubang bawah
dihembuskan udara panas sehingga C dan unsur-unsur lain terbakar dan keluar
gas. Setelah beberapa waktu kira-kira ¼ jam dihentikan lalu dituang dan dicetak.
2. Open-hearth process
Besi kasar, besi tua dan bijih dibakar dalam alat open-hearth. Oksida-oksida besi
(besi tua, bijih) bereaksi dengan C dan unsur-unsur lain Si, P, Mn terjadi besi dan
oksida-oksida SiO2, P2O5, MnO2 dan CO2. dengan demikian kadar C berkurang.
3. Dengan dapur listrik.
Untuk memperoleh baja yang baik, maka pemanasan dilakukan dalam dapur
listrik. Hingga pembakaran dapat dikontrol sehingga terjadi besi dengan kadar C
yang tertentu.
PENGOLAHAN TEMBAGA
Tembaga terdapat di alam dalam bentuk senyawa Cu2S, Cu2O. Bijih tembaga
dinaikan konsentrasinya dengan proses pengapungan (flotasi) lalu dikenakan
26
proses pemanggangan. Maka terjadi proses reduksi intramolekuler, diperoleh
tembaga.
Reaksinya :
Cu2S + O2
2 Cu + SO2
2 Cu2S + 3 O2
Cu2S + 2 Cu2O
2 Cu2O + 2 SO2
6 Cu + SO2
Tembaga yang diperoleh belum murni tetapi sudah dapat digunakan untuk
berbagai keperluan seperti pipa, bejana, dan lain-lain, tetapi belum baik untuk
penghantar listrik. Untuk memurnikan dilakukan proses elektrolis.
PENGELOLAAN LOGAM
Pengelolaan logam melibatkan tiga langkah utama, yaitu:
1. Pemekatan bijih
2. Ekstraksi logam dari bijih (reduksi kimia menjadi unsur)
3. Pemurnian
1. Pemekatan Bijih
Bijih yang ditambang, biasanya mengandung sedikit batuan tak berharga, yang
disebut batu-reja (gangue). Bila batu-reja menganggu pada tahap belakangan,
langkah pertama dalam pemekatan bijih adalah untuk menghilangkannya. Bijih
biasanya dihancurkan dan digiling sampai partikel-partikel mineral pecah terpisah
dari batu-reja. Partikel-partikel ini dipisahkan dengan dua cara, yakni cara fisika
dan kimia.
a. Cara fisika
a) Pencucian
Pencucian dengan penyemprotan air dapat membersihkan mineral dari batu-reja.
Pencucian dengan arus air turbulen sering menghanyutkan batu-batu reja yang
lebih ringan dari mineral yang dikehendaki.
b) Pengapungan (flotasi)
Pada flotasi, bijih logam dicampur dengan zat aditif permukaan misalnya detergen
atau zat pembusa. Ke dalam campuran ini dihembuskan udara. Bijih logam
melekat pada gelembung busa dan mengapung sedangkan batu-reja turun ke dasar
27
wadah sehingga logam dapat dipisahkan. Hal ini disebabkan, bijih logam
memiliki kerapatan yang tinggi.
c) Dengan elektromagnetik
Dengan sebuah elektromagnet, beberapa mineral dapat ditarik keluar dari bijihbijih mereka yang telah dihancurkan. Sebuah contoh adalah magnetik, Fe2O3. Juga
mineral-mineral tertentu bisa diberi muatan listrik, lalu ditarik ke suatu lempeng
bermuatan, meninggalkan batu-reja.
b. Cara Kimia
a) Pemanggangan
Bijih dipanggang untuk mengusir keluar bahan kotoran yang mudah menguap,
untuk membakar habis bahan-bahan organik, dan untuk membentuk senyawasenyawaan yang lebih mudah dilebur. Pemanggangan dalam udara biasanya
mengubah sulfida dan karbonat menjadi oksida. Sebagai contoh,
2ZnS + 3O2
2ZnO + 2SO2
Bijih umumnya mengandung banyak sekali batu-reja, bahkan setelah dipekatkan.
Seringkali, untuk menghilangkan batu-reja yang terakhir, suatu fluks (bahan
pelebur) ditambahkan sewaktu langkah peleburan. Fluks adalah zat yang
bergabung dengan batu-reja, dan membuat suatu bahan yang meleleh yang disebut
terak (slag) sementara campuran dipanaskan dalam tanur. Pada temperatur tinggi,
terak berupa cairan yang tak larut dalam logam yang meleleh itu, dan membentuk
lapisan yang terpisah. Jika batu-reja berupa oksida yang bersifat asam seperti
silika, SiO2, suatu oksida basa yang murah seperti kapur, CaO, akan digunakan
untuk fluks. Kedua zat ini bereaksi dalam tanur, membentuk senyawaan. Yang
meleleh pada suhu rendah, kalsium silikat, teraknya:
SiO2 + CaO
CaSiO3
Jika batu-reja bersifat basa, misalnya kalsium atau magnesium karbonat, fluks
yang akan dipakai adalah oksida asam, yang murah mungkin silika.
b) Penambahan pelarut
Selain pemanggangan, dapat juga dilakukan dengan menambahkan pelarut untuk
28
memisahkan bijih dari batu-reja, contohnya:
Bauksit diolah dengn NaOH pekat lalu Al2O3 larut dan menghasilkan ion
aluminat.
Al2O3 + 2OH-
2AlO2- + H2O
Setelah dipanaskan dari batu-reja lalu diasamkan
AlO2- + HCl
Al(OH)3 + Cl
Kemudian dipanaskan.
2Al(OH)3
Al2O3 + H2O
2. Ekstraksi logam dari bijih (reduksi kimia menjadi unsur)
Proses ekstraksi logam dapat dibagi dalam tiga macam yaitu pirometalurgi,
hidrometalurgi, dan elektrometalurgi.
a) Pirometalurgi
Proses ini menggunakan kalor untuk mengubah atau mereduksi mineral. (Pyro
artinya “pada suhu tinggi”). Pirometalurgi adalah teknik metalurgi paling tua,
dimana logam diolah dan dimurnikan menggunakan panas yang sangat tinggi.
Panas didapatkan dari tanur berbahan bakar batubara (kokas) yang sekaligus
bertindak sebagai reduktan. Suhu pada proses ini bias mencapai ribuan derajat
Celcius.
Sebelum proses reduksi, dilakukan,
Sintering : pemanasan (tidak sampai meleleh) untuk membentuk partikel lebih
besar.
Kalsinasi : pemanasan untuk menghilangkan gas atau produk yang mudah
(calcination) menguap.
4 FeCO3(s) + O2
PbCO3(s)
2 Fe2O3(s) + 4 CO2(g)
PbO(s) + CO2(g)
Roasting (pemanggangan) : pada pemanasan terjadi reaksi kimia antara bijih
dan gas yang terdapat dalam tungku. Pada pemanggangan yang terjadi oksidasi
dan redusi dapat disertai dengan kalsinasi.
2 PbS(s) + 3 O2(g)
2 PbO(s) + 2 SO2(g)
29
2 ZnS(s) + 3 O2(g)
2 ZnO(s) + 2 SO2(g)
Bijih logam yang kurang reaktif seperti raksa (Hg) dapat dipanggang sampai
menjadi loam bebas
Hg(s) + O2(g)
Hg(g) + SO2(g)
Logam bebas dapat terbentuk jika di dalam tungku terdapat karbon monoksida.
PbO(s) + CO(g)
Pb(l) + CO2(g)
Logam seperti titanium yang sukar diperoleh dalam keadaan bebas, dengan
pemanggangan diubah menjadi klorida kemudian direduksi. Untuk memperoleh
klorida, oksida logam atau karbida logam dipanggang dalam atmosfer klor.
TiC(s) + 4 Cl2(g)
TiCl4(g) + CCl4(g)
Peleburan
Proses-proses reduksi dalam industri, disebut peleburan (smelting). Ada beberapa
metode kimia yang dapat dipakai untuk mereduksi suatu logam tertentu dari
keadaan oksidanya dalam bijih, ke keadaan unsurnya, yaitu:
Reduksi dengan panas dalam udara.
Logam mulia dalam grup VIIB dan IA mudah diproduksi. Platinum, emas, dan
kadang-kadang perak ditemukan dalam bentuk unsurnya, dan hanya perlu
dipanaskan untuk membuatnya meleleh keluar dari batu-reja. Karena banyak
oksida dari logam yang kurang aktif, diuraikan oleh panas yang sangat tinggi,
memanggang saja dengan udara sudah cukup untuk mereduksinya.
Pemanggangan bijih sulfida dari merkurium, akan lebih membentuk logamnya
ketimbang membentuk oksida logam :
HgS + O2
Hg + SO2
Tembaga (1) sulfida yang meleleh, direduksi dengan menghembuskan udara
melaluinya:
Cu2S + O2
2 Cu + SO2
Reduksi dengan karbon.
Oksida dari banyak logam yang sedang-sedang saja aktifnya, dapat direduksi oleh
30
karbon. Reaksi untuk kobalt oksida adalah:
CoO + C Panas Co + CO
CoO + CO Panas Co + CO2
Metode reduksi ini cocok untuk logam dari keluarga besi dan untuk beberapa
lainnya seperti timbel, timah, dan zink. Perhatikan bahwa karbon mungkin
dioksidasikan menjadi karbon monoksida, CO, atau karbon dioksida, CO2. Pada
kehadiran karbon (biasa disebut kokas) dan pada suhu-suhu tinggi, CO merupakan
gas yang dominan, dan merupakan zat pereduksi yang efektif dalam kebanyakan
proses peleburan yang menggunakan karbon.
Karbon cenderung membentuk karbida dengan logam tertentu, seperti krom dan
mangan; maka tak bisa digunakan untuk mereduksi semua bijih-bijih oksida dari
logam yang sedang-sedang saja aktifnya. Tetapi karbon digunakan kapan saja
mungkin, karena harganya murah serta pemakaiannya mudah.
Reduksi dengan hidrogen.
Reduksi dengan hidrogen boleh digunakan bila karbon tidak cocok. Tungsten
oksida direduksi dengan cara ini, karena dengan karbon sebagai zat pereduksi,
logam yang tereduksi akan bercampur dengan karbida. Reaksi reduksi hidrogen
adalah:
WO3 + 3 H2
W + 3 H2O
Reduksi dengan logam aktif.
Jika senyawa tak dapat direduksi dengan memuaskan dengan karbon atau
hidrogen, suatu logam aktif dapat digunakan sebagai zat pereduksi. Aluminium,
magnesium, natrium, dan kalsium, cukup aktif untuk menjadi zat pereduksi yang
baik.
Titanium klorida direduksi dengan magnesium atau natrium.
TiCl4 + 2 Mg
2 MgCl2 + Ti
Reduksi dengan elektrolisis.
Logam-logam yang sangat aktif, seperti logam alkali dan unsur alkali tanah,
diproduksi paling efisien dengan elektrolisis garam-garamnya yang meleleh dan
31
tak berair :
2 NaCl elektrolisis 2 Na + Cl2
Aluminium diproduksi dengan reduksi elektrolitik aluminium oksida atau
aluminium klorida. Juga, unsur-unsur grup IIIB dan deret lantanida, biasanya
dibuat dengan mengelektrolisis kloridanya yang meleleh.
b) Hidrometalurgi
Teknik mengekstraksi logam dari bijihnya dengan reaksi dalam larutan air.
Hidrometalurgi merupakan cabang tersendiri dari metalurgi. Secara harfiah
hidrometalurgi dapat diartikan sebagai cara pengolahan logam dari batuan atau
bijihnya dengan menggunakan pelarut berair (aqueous solution). Dua cabang
metalurgi lainnya adalah pirometalurgi dan elektrometalurgi.
Saat ini hidrometalurgi adalah teknik metalurgi yang paling banyak mendapat
perhatian peneliti. Hal ini terlihat dari banyaknya publikasi ilmiah semisal jurnal
kimia berskala internasional yang membahas pereduksian logam secara
hidrometalurgi. Logam-logam yang banyak mendapat perhatian adalah nikel (Ni),
magnesium (Mg), besi (Fe) dan mangan (Mn).
Pada prinsipnya hidrometalurgi melewati beberapa proses yang dapat
disederhanakan tergantung pada logam yang ingin dimurnikan. Salah satu yang
saat ini banyak mendapat perhatian adalah logam mangan dikarenakan aplikasinya
yang terus berkembang terutama sebagai material sel katodik pada baterai isi
ulang. Baterial ion litium konvensional telah lama dikenal dan diketahui memiliki
kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Namum jika katodanya dilapisi
lagi dengan logam mangan oksida maka kapasitas penyimpanan energi baterai
tersebut menjadi jauh lebih besar.
Proses dalam hidrometalurgi yakni,
c) Elektrometalurgi
Elektrometalurgi, seperti namanya, adalah pengolahan bijih logam menjadi logam
murni dengan cara elektrokimia. Natrium adalah logam yang paling sering diolah
dengan cara ini.
32
Pada proses ini digunakan listrik untuk mereduksi mineral atau pemurnian logam.
Contoh: pemurnian Na dan Al
Metode pirometalurgi dan hidrometalurgi tidak cocok untuk memproduksi logam
seperti aluminium, alkali, dan alkali tanah. Logam-logam ini mempunyai energi
bebas yang sangat tinggi.
3. Pemurnian (refining)
Penyesuaian komposisi bahan kotoran dalam logam kasar disebut pemurnian.
Logam perlu dimurnikan dengan alasan:
• Zat pengotor dapat menyebabkan logam tidak dapat digunakan dengan baik.
Tembaga yang mengandung arsen dalam jumlah yang sangat sedikitpun
mengurangi daya hantar listrik 10% sampai 20%.
• Zat pengotor dalam logam mempunyai nilai ekonomis. Perak merupakan hasil
samping metalurgi timbal dan tembaga.
Cara Pemurnian Logam:
a. Elektrolisis (tembaga)
b. Oksidasi zat pengotor (besi)
c. Distilasi logam dengan titik leleh rendah seperti raksa dan seng.
Berikut ekstraksi beberapa logam:
Ekstraksi kelompok Kobalt
NaOCL ditambahkan kedalam endapan Co(OH)3 dihasilkan CO3O4 yang
direduksi oleh pemanasan dengan H2 yang dihasilkan logam Co, Rg , dan I1
ditemukan dari anoda yang terakumulasi pada elektrolius permurnian Ni.
Kandungan ini tercampur dengan logam platinum bersama dengan Ag dan Au.
Elemen Pd, Pt, Ag, dan Au dilarutkan dalam Aqueregia dan dihasilkan residu
yang berisi Ru, O5, Rh dan I1, setelah pemisahan komplek Rh dan Ir, Ru, O5, Rh
dan Ir dihasilkan serbuk.
Ekstraksi kelompok Nikel
Bijih alam sulfida banyak diproduksi membentuk nikel. Bijih dipekatkan oleh
flotasi dan megnetik, kemudian dipanaskan dengan SiO2. FeS diuraikan menjadi
33
FeO yang direaksikan dengan SiO2. membentuk FeS SiO3, kemudian didinginkan
dihasilkan bagian atas, itu layar perak dari Ca2S3 dibakar dengan udara dan
menjadi NiO direaksi membentuk metal dengan bantuan karbon. Logam
dihasilkan pada permuriniannya melalui elektrisis larutan NiSO4.
Ekstraksi kelompok C
Bahan alam sulfida Cu, mengandung 0,4 – 1% Cu kemudian dipekatkan melalui
plotasi menghasilkan konsentrasi Cu 15% dengan bereaksi dengan udara.
Peleburan untuk menghasilkan oksida dan sulfida
Cu2S + O2 → Cu2O + SO2
Setelah beberapa waktu oksida dan sulfida Cu direaksikan sehingga dihasilkan
dan kemudian Cu 98-99%
Cu2S + 2Cu2O2 → 6Cu + SO2
Lalu Cu dimurnikan melalui elektrolis menggunakan elektro Cu dengan larutan
encer H2SO4 dan CuSO4.
Ekstraksi kelompok Seng
ZnO dierduksi dengan karbon manoksida pada 12000 C reaksinya adalah
reversibel dan temperatur tinggi di sehingga campuran gas Zn dan CO2 dipanaska
dan didinginkan.
Alternatif lain ZnS dipanaskan di udara pada temperatur rendah lalu dilarutkan
dalam H2SO4 Zn kotor ditambahkan pada endapatan Cd dan kemudian larutan
ZnSO4 dieletrolis dihasilkan Zn murni proses lelektrilisis ini mahal dan tidak
digunakan.
Ekstraksi Kadmium
Cd ditemukan dalam bijih alam Zn dan diekstraksi bijih alam dalam larutan
mengandung sejumlah kecil Cd SO4 ditambah melalui logam eletropositif tersebut
Zn ditambahkan ZnSO4/Cd SO4 ketika Zn dilarutkan danlogam Cd terhadap
potensial lebih tinggi dari Cd pekat dilarutkan alam dan dimurnikan melalui
elektrolisis
34
Ekstraksi Merkuri
Hg di alam bentuk cinabar dipekatkan melalui sedimentasi uap Hg dibentuk
melalui kondensasi dan SO2 digunakan sehingga terbentuk H2SO4
Ekstraksi Besi
Besi diekstraksikan dari oksidanya dalam tungku pemanas. Bijih besi direduksi
dengan agen karbon dan pembentukan substansi kalsium karbonat. Jumlah CaCO3
diuraikan tergantung pada jumlah material silikat dalam bijih alam udara dialirkan
dan dari bawah karbon dibakar dihasilkan panas dan CO. Temperatur pada tungku
mendekati 20000C pada titik dimana udara dimasukkan. Tetapi pada 15000C
dibagian bawah dan 2000C diatas.
Besi-oksida direduksi membentuk mineral besi oleh CO. Besi lelehan terlarut 3 –
4 % karbon dan karbon dihasilakn membentuk besi tuang.
35
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang didapat dari pembahasan adalah sebagai berikut :
1. Perak, tembaga, dan emas sering disebut logam “mata uang” karena menurut
sejarahnya, ketiga logam ini merupakan bahan utama untuk membuat mata
uang logam
2. Cu dalam jumlah kecil essensial bagi kehidupan, tetapi akan bersifat racun
dalam jumlah besar, terutama bagi bakteri, alga, dan fungi. Perak nitrat
merupakan senyawa perak yang penting secara komersil dan juga merupakan
zat pereaksi yang penting di laboratorium untuk pengendapan kation.
3. Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF2. Untuk
mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit
[MgCa(CO3)2] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat
menhasilkan magnesium. Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat
mereaksikan CaCO3 dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl2. Untuk
mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis
lelehan SrCl2. Barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al.
4. Pengolahan logam dari bijih disebut metalurgi. Logam banyak terdapat dalam
bentuk senyawa (oksida, sulfida), maka prosesnya selalu reduksi.
5. Ada tiga tingkat proses pengolahan, yaitu :
1. Menaikan konsentrasi bijih.
2. Proses reduksi
3. Pembersihan, pembuatan dan pemurnian.
36