PEMBUATAN DAN MANFAAT BEBERAPA UNSUR LOGAM DAN SENYAWANYA

PEMBUATAN DAN MANFAAT BEBERAPA UNSUR LOGAM DAN SENYAWANYA

PEMBUATAN DAN MANFAAT BEBERAPA UNSUR LOGAM DAN SENYAWANYA

1. Natrium

Di antara logam alkali, natrium merupakan logam yang paling banyak penggunaannya, baik sebagai unsur maupun sebagai senyawanya. Seperti telah diketahui, senyawa logam alkali yang sejenis mempunyai kemiripan sfat. Oleh karena senyawa natrium paling murah maka paling banyak digunakan. Namun dalam hal-hal tertentu, senyawa logam akali lain tidak dapat digantikan oleh senyawa natrium. Misalnya, kalium klorida (KCl) untuk pupuk tidak dapat diganti dengan natrium klorida (NaCl), karena tumbuhan memerlukan unsur kalium, bukan natrium.

Pada bagian berikut, akan dibahas pembuatan natrium dan penggunaan natrium serta beberapa senyawa natrium.

a. Pembuatan Natrium

Natrium dibuat dari elektrolisis lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida (sel Downs). Kalsium klorida berguna untuk menurunkan titik cair (dengan cara itu titik leleh dapat diturunkan dari 801⁰C menjadi sekitar 500⁰C).

b. Penggunaan Natrium dan Senyawa Natrium

Natrium

Dewasa ini, penggunaan yang semakin penting dari natrium adalah sebagai cairan pendingin (coolant) pada reaktor nuklir. Selain itu, karena merupakan reduktor kuat, natrium digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu seperti litium, kalium, zirkonium dan logam alkali yang lebih berat. Natrium juga digunakan untuk membuat senyawa natrium yang tidak dapat dibuat dari natrium klorida, seperti natrium peroksida (Na₂O₂). Sedikit natrium digunakan dalam lampu natrium yang banyak digunakan sebagai penerangan jalan raya.

Natrium klorida (NaCl)

Senyawa natrium yang paling banyak diproduksi adalah natrium klorida (NaCl). Natrium klorida dibuat dari air laut atau dari garam batu. Kegunaan natrium klorida antara lain sebagai bahan baku untuk membuat natrium, klorin, dan senyawa-senyawa natrium seperti NaOH dan natrium karbonat (Na₂CO₃); dalam industri susu; mengawetkan ikan dan daging; mencairkan salju di jalan raya di Negara yang bermusim dingin; regenerasi alat pelunak air; pengolahan kulit; serta sebagai bumbu masak (garam dapur).

Natrium hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida dihasilkan melalui elektrolisis larutan natrium klorida. Natrium hidroksida digunakan terutama dalam industri sabun, detergen, pulp, dan kertas, pengolahan bauksit untuk pembuatan aluminium, tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi, serta untuk membuat senyawa natrium lainnya seperti natrium hipoklorit (NaClO).

Natrium karbonat (Na₂CO₃)

Natrium karbonat berasal dari sumber alam, yaitu trona, yang terdapat melimpah di Wyoming, Amerika Serikat. Natrium karbonat dapat juga dibuat dari NaCl menurut proses Solvay, dengan reaksi sebagai berikut.

NaCl(aq) + CO₂(g) + NH₃(aq) + H₂O(l) → NaHCO₃(s) + NH₄Cl(aq)

Natrium hidrogen karbonat (NaHCO3) yang terbentuk dipisahkan, kemudian dipanaskan sehingga membentuk Na₂CO₃.

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + H₂O(g) + CO₂(g)

Kegunaan utama dari natrium karbonat adalah untuk pembuatan kaca (terutama kaca bejana). Selain itu untuk membuat bahan-bahan kimia lainnya, industri pulp dan kertas, industri detergen, dan bahan pelunak air.

Natrium bikarbonat (NaHCO₃)

Natrium bikarbonat terbentuk sebagai hasil antara pada proses Solvay. Natrium bikarbonat disebut juga soda kue. Jika adonan yang mengandung natrium bikarbonat dipanggang, senyawa itu akan terurai membebaskan CO₂ yang memekarkan adonan sehingga menjadi empuk karena adanya rongga-rongga gas di dalamnya. Baking powder adalah campuran serbuk natrium bikarbonat dengan suatu zat yang bersifat asam, seperti kalium hidrogen tartrat (KHC₄H₄O₆). Campuran bahan itu tidak bereaksi dalam keadaan kering, tetapi sekali bubuk itu berada dalam adonan, keduanya akan bereaksi dan menghasilkan gas karbon dioksida yang memekarkan adonan.

2. Magnesium

a. Pembuatan Magnesium

Di antara logam alkali tanah, magnesium paling banyak diproduksi. Sama seperti pembuatan natrium, pembuatan magnesium juga dilakukan melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya.

Dalam industri,magnesium dibuat dari air laut melalui tahap-tahap sebagai berikut. Mula-mula air laut dicampur dengan kapur (CaO) sehingga magnesium mengendap sebagai magnesium hidroksida (Mg(OH)₂).

CaO(s) + H₂O(l) → 2Ca²⁺(aq) + 2OH^-(aq)

Mg²⁺(aq) + 2OH^-(aq) → Mg(OH)₂(s)

Adapun CaO dibuat dari batu kapur atau kulit kerang melalui pemanasan.

CaCO₃(s) → CaO(s) +CO₂(g)

Endapan magnesium hidroksida yang terbentuk, disaring kemudian direaksikan dengan larutan asam klorida pekat.

Mg(OH)₂(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + 2H₂O(l)

Selanjutnya, larutan diuapkan sehingga diperoleh kristal magnesium klorida (Mg Cl₂). Kristal itu kemudian dicairkan dan dielektrolisis.

MgCl₂(l) → Mg²⁺(l) + 2Cl^-(l)

Katode: Mg²⁺(l) +2e → Mg(l)

Anode : 2Cl^-(l) → Cl₂(g) + 2e

b. Penggunaan Magnesium

Kegunaan utama magnesium adalah untuk membuat logam-campur. Paduan magnesium dengan aluminium yang disebut magnalium, merupakan logam yang kuat tetapi ringan, resisten terhadap asam maupun basa, serta tahan korosi. Paduan itu digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Oleh karena merupakan reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga unsur itu digunakan untuk membuat kembang api.

3. Aluminium

a. Pembuatan Aluminium

Meskipun aluminium tergolong melimpah d kulit bumi, mineral yang dapat dijadikan sumber komersial aluminium hanya bauksit. Bauksit mengandung aluminium sebagai aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium dari bauksit ini berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina). Tahap kedua adalah peleburan (reduksi) alumina.

Pengolahan aluminium oksida dari bauksit didasarkan pada sifat amfoter dari oksida aluminium itu. Pengotor utama dalam bauksit biasanya terdiri atas SiO₂, Fe₂O₃, dan TiO₂. Apabila bauksit dilarutkan dalam larutan natrium hidroksida, maka aluminium oksida akan larut sedangkan pengotornya tidak.

Al₂O₃(s) +2NaOH(aq) +3H₂O(l) → 2NaAl(OH)₄(aq)

Pengotor dipisahkan dengan penyaringan. Selanjutnya, aluminium diendapkan dari filtrate dengan mengalirkan gas karbon dioksida 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 (alumina).

Selanjutnya pada tahap kedua, reduksi aluminium oksida dilakukan melalui elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Metode elektrolisis itu ditemukan secara terpisah tetapi hamper bersamaan pada tahun 1886 oleh dua orang peneliti muda, yaitu Charles M.Halt di Amerika Serikat dan Paul Heroult di Perancis. Kita ingat bahwa aluminium oksida mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, yaitu lebih dari 2000⁰C. Oleh karena itu, elektrolisis lelehan aluminium oksida murni tidak ekonomis. Dalam proses Hall-Heroult, aluminium oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na₃AlF₆) dalam bejana dari baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Dengan cara itu, elektrolisis dapat dilangsungkan pada suhu 950⁰C. Sebagai anode digunakan batang grafit. Elektrolisis menghasilkan aluminium di katode, sedangkan di anode terbentuk gas oksigen dan karbon dioksida. Sebenarnya reaksi elektrolisis ini berlangsung rumit dan belum sepenuhnya dipahami, tetapi dengan mengacu pada hasil akhirnya dapat dituliskan sebagai berikut.

Al₂O₃(l) → 2Al³⁺(l) + 3O^2-(l)

Katode: Al³⁺(l) + 3e → Al(l)

Anode: 2O^2-(l) → O²(g) +4e

C(s) + 2O^2-(l) → CO₂(g) + 4e

Jadi selama elektrolisis, anode terus menerus dihabiskan. Untuk memproduksi 1 kg aluminium, rata-rata dihabiskan 0,44 kg anode karbon.

b. Penggunaan Aluminium dan Senyawanya

1. Aluminium

Aluminium memiliki banyak kegunaan. Penggunaan aluminium didasarkan pada beberapa sifatnya yang khas, yaitu:

· Ringan (massa jenis 2,7 g cm^-3),

· Tahan karat,

· Mudah dibentuk,

· Dapat dipadu dengan logam lain, dan

· Tidak beracun.

·

Berikut ini diberikan beberapa contoh penggunaan aluminium.

1. Sektor industri otomotif: untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor lainnya, untuk membuat badan pesawat terbang.

2. Sektor pembangunan perumahan: untuk kusen dan jendela.

3. Sektor industri dan makanan: aluminium foil dan kaleng aluminium untuk kemasan berbagai jenis produk makanan dan minuman.

4. Sektor lainnya: untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga, dan barang kerajinan.

5. Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida. Termit digunakan untuk mengelas baja di tempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api. Campuran itu bereaksi sangat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat melelehkan baja, sementara besi yang terbentuk akan menyambung baja yang dilas. Persamaan reaksinya adalah:

2Al +Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

2. Aluminium sulfat [Al₂(SO₄)₃]

Aluminium sulfat yang digunakan pada pengolahan air minum, yaitu untuk mempercepat koagulasi lumpur koloidal.

4. Besi

a. Pembuatan Besi

Besi diolah dari bijihnya dalam suatu tungku yang disebut tanur tiup (blast furnace). Tanur tiup berbentuk silinder raksasa dengan tinggi 30 m atau lebih dan diameter bagian tengah sekitar 8 m.

Bahan yang digunakan pada pengolahan besi, selain bijih besi adalah kokas (C) dan batu kapur (CaCO₃). Kokas berfungsi sebagai reduktor, sedangkan batu kapur berfungsi sebagai fluks, yaitu bahan yang akan bereaksi dengan pengotor dalam bijih besi dan memisahkan pengotor itu dalam bentuk cairan kental yang disebut terak (slag). Komposisi bahan-bahan tersebut bergantung pada pengotor dalam bijih besi. Bijih besi mengandung pengotor, baik yang bersifat basa seperti CaO, MgO, dan MnO. Akan tetapi, biasanya pengotor yang bersifat asam lebih banyak, sehingga perlu ditambahkan fluks yang bersifat basa, yaitu CaCO₃.

Proses/reaksi yang terjadi pada pengolahan besi scara garis besar sebagai berikut. Bijih besi, kokas, dan batu kapur diumpankan dari puncak tanur, sementara dari bagian bawah ditiupkan udara panas. Kokas terbakar pada bagian bawah tanur dengan membebaskan kalor, sehingga suhu di daerah itu dapat mencapai 2000⁰C.

C(s) + O₂(g) → CO₂(g) + kalor

Ketika bergerak naik, gas CO₂ yang baru terbentuk itu bereaksi lagi dengan kokas yang bergerak turun membentuk CO.

CO₂(g) + C(s) → 2CO(g)

Gas CO inilah yang akan mereduksi bijih besi secara bertahap.

(+3) (+3/+2) (+2) (0)

Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe

Tahap 1 : 3Fe₂O₃ +CO → 2Fe₃O₄ + CO₂

Tahap 2 : Fe₃O₄ +CO → 3FeO + CO₂

Tahap 3 : FeO + CO → Fe + CO₂

Reaksi totalnya dapat dituliskan sebagai berikut.

Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(l) + 3CO₂(g)

Oleh karena suhu tanur sangat tinggi, besi yang terbentuk berupa lelehan. Reaksi pembentukan terak yang menghilangkan pengotor berlangsung sebagai berikut.

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) (800-900⁰C)

CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l) (1200⁰C)

3CaO(s) + P₂O₅(g) → Ca₃(PO₄)₂(l) (1200⁰C)

Besi yang dihasilkan dari tanur tiup disebut besi gubal (pig iron) atau besi kasar, mengandung kira-kira 95% besi, 3-4% karbon, dan sisanya pengotor lain seperti Mn, Si, dan P. Besi gubal bersifat keras tetapi rapuh. Pada umumnya, sebagian besar besi gubal langsung diproses untuk membuat baja. Sebagian lain dapat dialirkan ke dalam cetakan sehingga diperoleh besi tuang (cast iron). Besi tempa diperoleh dari besi gubal dengan mengurangi kadar karbon. Besi tempa lebih lunak dan tidak rapuh.

b. Penggunaan Besi

Besi adalah logam yang paling luas dan paling banyak penggunaannya, yaitu sekitar 14 kali total penggunaan semua logam lainnya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan berikut.

1. Bijih besi relatif melimpah dan tersebar di berbagai penjuru dunia.

2. Pengolahan besi relatif mudah dan murah.

3. Sifat-sifat besi mudah dimodifikasi.

Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua logam campur (aliase) dari besi. Jenis baja sangat beragam, sehingga penggunaannya sanagt luas, mulai dari mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dan sebagainya. Salah satu contoh baja yag paling terkenal adalah baja tahan karat (stainless steels), yang merupakan paduan besi dengan kromium (14-18%) dan nikel (7-9%). Baja tahan karat digunakan untuk membuat perkakas seperti gunting, obeng, dan kunci; perkakas dapur seperti sendok, dan panic; dan sebagainya.

c. Pembuatan Baja

Logam-logam campur dari besi disebut baja. Perubahan yang harus dilakukan pada pembuatan baja dari besi gubal, yaitu:

1. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% menjadi 0-1,5%,

2. Menghilangkan pengotor seperti Si, Mn, dan P,

3. Menambahkan logam-logam campur seperti Ni dan Cr, sesuai dengan jenis baja yang akan dibuat.

      Teknologi pembuatan baja secara murah dan cepat ditemukan oleh Henry Bessemer dari Inggris pada tahun 1856. Setelah itu, terjadi perkembangan pesat. Pada tahun 1860, dikembangkan tungku terbuka (open hearth furnance) oleh William Siemens, juga dari Inggris. Kini, kebanyakan baja dibuat dengan tungku oksigen (basic oxygen process).

Tungku oksigen adalah silinder baja raksasa dengan pelapis yang bersifat basa pada bagian dalamnya. Tungku ini berkapasitas sekitar 200 ton besi cair, 80 ton besi bekas, dan 18 ton kapur (CaO) sebagai fluks. Ke dalam campuran yang berupa cairan yang sangat panas ini ditiupkan oksigen murni melalui pipa berpendingin. Gas oksigen akan mengoksidasikan karbon menjadi karbon monoksida (CO), sedangkan pengotor lainnya dipisahkan ke dalam terak. Proses pembuatan baja dengan tungku oksigen hanya memerlukan waktu sekitar 22 menit.

Beberapa jenis baja diberikan pada Tabel 3.18.

Nama	Komposisi	Sifat Khas	Penggunaan
Baja mangan	10-18% Mn	Keras, kuat, dan awet	Rel kereta api, lapis baja kendaraan perang, mesin penghancur batu
Baja silikon	1-5% Si	Keras, kuat, sifat magnetnya kuat	Magnet
Durion	12-15% Si	Tahan karat, tahan asam	Pipa, ketel, kondensor dan lain-lain
Invar	36% Ni	Koefisien mulai rendah	Alat pengukur (meteran)
Baja kromium-vanadium	1-10% Cr 0,15 V	Kuat, tahan terhadap tekanan/beban	As kendaraan
Baja tahan karat	14-18% Cr 7-9% Ni	Tahan karat	Alat-alat pemotong, perkakas dapur, alat-alat lain

5. Tembaga

a. Pembuatan Tembaga

Bijih tembaga yang terpenting adalah kalkopirit (CuFeS₂). Sebenarnya tembaga mudah direduksi. Akan tetapi, adanya besi dalam bijih tembaga membuat proses pengolahan tembaga menjadi relatif sulit. Pengolahan tembaga melalui beberapa tahap, yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan, dan elektrolisis.

Pada umumnya, bijih tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. Melalui pengapungan dapat diperoleh bijih pekat yang mengandung 20-40% Cu. Bijih pekat itu kemudian dipanggang untuk mengubah besi sulfide menjadi besi oksida, sedangkan tembaga tetap berupa sulfida.

4CuFeS₂ + 9O₂ → 2Cu₂S + 2Fe₂O₃ + 6SO₂

Bijih yang sudah melalui pemanggangan kemudian dilebur sehingga bahan tersebut mencair dan terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah disebut “copper matte” yang mengandung Cu₂S dan besi cair, sedangkan lapisan atas merupakan terak silikat yang antara lain mengandung FeSiO₃. Selanjutnya, “copper matte” dipindahkan ke dalam tungku lain dan ditiupkan udara sehingga terjadi reaksi redoks yang menghasilkan tembaga lepuh (blister copper).

2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂

Cu₂S + Cu₂O → 2Cu + SO₂

Tembaga lepuh adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO₂ beku. Tembaga lepuh mengandung 98-99% Cu dengan berbagai jenis pengotor seperti besi, zink, perak, emas, dan platina.

Pemurnian tembaga dilakukan dengan elektrolisis. Tembaga lepuh digunakan sebagai anode, sedangkan tembaga murni digunakan sebagai katodenya. Elektrolit yang digunakan adalah larutan CuSO₄. Selama elektrolisis, Cu dipindahkan dari anode ke katode. Dengan menggunakan potensial tertentu, bahan pengotor dapat terpisah.

b. Penggunaan Tembaga

Tembaga adalah logam yang berwarna kuning merah dan tergolong logam yang kurang aktif. Dalam udara lembab, tembaga terkorosi secara perlahan-lahan. Mula-mula warnanya menjadi cokelat karena terbentuknya lapisan tipis CuO atau CuS. Lama kelamaan menjadi berwarna hijau karena terbentuknya tembaga karbonat basa, Cu₂(OH)₂CO₃. Hal seperti itu sering terlihat pada patung atau barang kerajinan yang terbuat dari tembaga atau perunggu.

Penggunaan utama tembaga adalah untuk kabel listrik. Selain itu, tembaga digunakan untuk membuat paduan logam seperti perunggu (Cu + Sn) dan kuningan (Cu + Zn). Perunggu banyak digunakan untuk perhiasan, senjata (seperti pisau dan tombak), lonceng, dan alat musik. Perunggu berwarna kuning cerah seperti emas, sehingga banyak digunakan untuk perhiasan.

6. Timah, Kromium, dan Emas

Timah adalah logam yang relatif lunak, berwarna putih perak dan tahan karat. Timah terutama digunakan untuk membuat kaleng kemasan, seperti untuk roti, susu, cat, dan buah. Kegunaan lain dari timah adalah untuk membuat logam campur, misalnya perunggu (paduan timah, tembaga, dan zink) dan solder (paduan timah dan timbel).

Kromium adalah logam yang sangat mengkilap, keras dan tahan karat. Lebih dari separo produksi kromium digunakan dalam industri logam dan sekitar seperti lainnya sebagai refraktori terutama karena mempunyai titik leleh yang tinggi (1875⁰C) dan koefisien muai yang tidak terlalu besar. Dalam industri logam, kromium terutama digunakan untuk membuat paduan (aliase) dengan besi, nikel, dan kobalt. Penambahan kromium memberikan kekuatan dan kekerasan serta sifat tahan karat pada paduan logam. Baja tahan karat (stainless steel) mengandung sekitar 14% kromium. Oleh karena kekerasannya, paduan kromium dengan kobalt dan tungsten (wolfram) digunakan untuk membuat mesin potong. Kromium digunakan dalam membuat berbagai macam pernik kendaraan bermotor karena sangat mengkilap.

Emas tergolong logam mulia, berwarna kuning mengkilap, tahan karat, mudah ditempa dan dapat diukur. Pada umumnya, emas ditemukan sebagai unsur bebas. Emas mempunyai massa jenis yang relatif besar, sehingga pemisahannya dilakukan dengan mengayak. Butiran emas dapat dipisahkan dengan menggunakan raksa. Emas selanjutnya dapat dipisahkan dengan pemanasan sehingga raksa menguap dan dapat digunakan kembali.

Pertanyaan :

1. Apakah natrium dapat dibuat dari elektrolisis larutan NaCl? Jelaskan!

2. Sebutkan kegunaan utama dari:

a. Natrium,

b. Natrium klorida,

c. Natrium hidroksida,

d. Natrium karbonat,

e. Natrium bikarbonat.

3. Tulislah semua reaksi yang terjadi pada pengolahan magnesium dari air laut hingga diperoleh logam magnesium!

4. Sebutkan kegunaan utama logam magnesium.

5. Jelaskan proses pemurnian bauksit!

6. Apa fungsi kriolit pada pengolahan aluminium?

7. Mengapa aluminium tidak dibuat dari:

a. Elektrolisis lelehan aluminium klorida?

b. Elektrolisis larutan aluminium sulfat?

8. Sebutkan 3 hal yang menyebabkan pengolahan aluminium boros energi!

9. Sebutkan kegunaan utama logam aluminium!

10. Mengapa aluminium banyak digunakan dalam industri?

11. Jelaskan fungsi batu kapur dan kokas pada pengolahan besi dengan tanur tiup!

12. Tuliskan reaksi-reaksi yang terjadi pada bijih besi sehingga menjadi besi gubal!

13. Tuliskan reaksi pembentukan terak!

14. Sebutkan kegunaan utama besi!

15. Sebutkan prinsip pengubahan besi gubal menjadi baja!

16. Sebutkan komposisi baja tahan karat!

17. Sebutkan keungulan baja tahan karat!

18. Pengolahan tembaga melalui tahap-tahap; flotasi-pemanggangan-peleburan-elektrolisis. Sebutkan perubahan yang terjadi pada masing-masing tahap tersebut.

19. Mengapa tembaga banyak digunakan sebagai kabel listrik?

20. Sebutkanlah beberapa penggunaan dari kuningan!

21. Sebutkan penggunaan utama logam timah!

22. Sebutkan penggunaan utama dari kromium!

23. Untuk tujuan apa chromplating dilakukan?

24. Mengapa emas tahan karat?

25. Sebutkan kegunaan utama dari emas!

26. Penambangan emas sering menyebabkan pencemaran air karena limbah merkuri. Apa fungsi merkuri pada penambangan emas?

UNSUR NONLOGAM DAN SENYAWANYA

A.           AMONIA

Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH₃. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan. Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Pekerjaan Amerika Serikat memberikan batas 15 menit bagi kontak dengan amonia dalam gas berkonsentrasi 35 ppm volum, atau 8 jam untuk 25 ppm volum.^[5] Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian.^[5] Sekalipun amonia di AS diatur sebagai gas tak mudah terbakar, amonia masih digolongkan sebagai bahan beracun jika terhirup, dan pengangkutan amonia berjumlah lebih besar dari 3.500 galon (13,248 L) harus disertai surat izin.^[6]

Amonia yang digunakan secara komersial dinamakan amonia anhidrat. Istilah ini menunjukkan tidak adanya air pada bahan tersebut. Karena amonia mendidih di suhu -33 °C, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. "Amonia rumah" atau amonium hidroksida adalah larutan NH₃ dalam air. Konsentrasi larutan tersebut diukur dalam satuan baumé. Produk larutan komersial amonia berkonsentrasi tinggi biasanya memiliki konsentrasi 26 derajat baumé (sekitar 30 persen berat amonia pada 15.5 °C).^[7] Amonia yang berada di rumah biasanya memiliki konsentrasi 5 hingga 10 persen berat amonia.

Amonia umumnya bersifat basa (pKb=4.75), namun dapat juga bertindak sebagai asam yang amat lemah (pKa=9.25).

Amonia
Umum
Nama sistematis	Amonia Azana[1]
Nama lain	Hidrogen nitrida spiritus Hartshorn Nitrosil Vaporol [2]
Rumus molekul	NH3
Massa molar	17.0306 g/mol[1]
Penampilan	Gas tak berwarna berbau tajam
Nomor CAS	[7664-41-7]
Sifat-sifat
Massa jenis and fase	0.6942 g/L, gas.[3]
Kelarutan dalam air	89.9 g/100 ml pada 0 °C.
Titik lebur	-77.73 °C (195.42 K)
Temperatur autosulutan	651 °C
Titik didih	-33.34 °C (239.81 K)
Keasaman (pKa)	9.25
Kebasaan (pKb)	4.75
Struktur
Bentuk molekul	piramida segitiga
Momen dipol	1.42 D
Sudut ikatan	107.5°
Bahaya
Bahaya utama	berbahaya, kaustik, korosif
NFPA 704	1 3 0
Flash point	Tidak ada[4]
Pernyataan R/S	R: R10, R23, R34, R50 S: (S1/2), S16, S36/37/39, S45, S61
Angka RTECS	BO0875000
Senyawa berhubungan
Ion lain	Amonium (NH4+) hidroksida (NH4OH) klorida (NH4Cl)
Senyawa lain	Hidrazin Asam hidrazoat Hidroksilamina kloroamina

1.        Pembuatan Amonia

Amonia dibuat dari gas Nitrogen dan hydrogen menurut proses Haber-Bosch. N₂(g) +3H₂ (G) 2NH3(g) Reaksi dilangsungkan pada suhu sekitar 550 Cdan tekanan tinggi (sekitar 3300atm). Dilaboratorium,ammonia dapat dibuat dari reaksi garam ammonium,seperti NH₄Cl atau (NH₄)Cl(s)₂SO₄.dengan basa kuat,separtiNa(OH)₂.

Contoh;

2NH₄Cl(s) +Ca(OH)₂(s) CaCl₂ +2NH₃(g) +2H₂O(l)

2.        Penggunaan Amonia

1.      Membuat pupu,mislnya urea {CO(NH₂)₂},dan ZA {(NH₄)₂SO₄.}

2.      Untuk membuat senyawa nitrogen yang lain,seperti asam nitrat (HNO),ammonium klorida.

3.      Untuk membuat hidrazin, N₂H₄.hidrazin sebagai bahan baker roket.

3.    Efek yang ditimbulkan Ammonia

Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian. Jadi kehadiran bahan ini dalam air minum adalah menyangkut perubahan fisik dari pada air tersebut yang akan mempengaruhi penerimaan masyarakat, standar kualitas air minum dari Dep. Kes. R.I. tidak memperbolehkan ammonia terdapat dalam air.

B.       KARBON DAN SENYAWA KARBON

Karbon(c)merupakan unsure yang sangat lazim ,dalam sehari-sehari yang kita mengenal beberapa bentuk karbon yaitu: Arang, grafit,dan intan.Bentuk yang berbeda ari unsure yang sama dengan istilah altropi. perbedaan sifat di antara bentuk alotropi tersebut terjadi karena perbedaan strukturnys.Kelimpahan karbon di bumi hanya sekitar 0,08%.Sekitar 50%dari karbon tersebut terdapat karbonat,misalnya kalsium karvon (CaCO₃).

a)      Intan

Intan merupakan zat padat yang bening berkilauan dan merupan zat yang paling keras.setiap atom karbon dalam berada di pusat suat tetrahedron dan terikat secara kovalen kepada 4 atom karbon lainnya yang berada di sudut tetrahedron tersebut

penggunaan intan sesuai dengan sifatnya yang keras dan berkilap,intan bubukan di gunakan di gunakan membuat amples untuk memoles benda yang sangat keras,seperti than karat.Intan buatan dibuat dari grafik melalui pemanasan pada sushu sekitar 3.300 ⁰C dan tekanan 125.000 atm.

Strukturnya disebut struktur intan (Gambar 4.5).  Sel satuan intan terdiri atas 8 atom karbon dan setiap atom karbon berkoordinasi 4 berbentuk tetrahedral.  Intan adalah zat terkeras yang dikenal, dengan kekerasan 10 Mhos.  Intan dengan hantaran panas sangat tinggi walaupun secara listrik bersifat insulator.  Walaupun dulunya sumber padatan yang berharga ini hanya yang terbentuk secara alami, intan industrial kini secara komersial banyak dihasilkan dengan proses pada suhu tinggi (1200 C atau lebih tinggi) dan tekanan tinggi (5 GPa atau lebih) dari grafit dengan katalis logam.

b)     Grafit

Grafit mempunyai struktur yang berbeda lapisan ,dalam satu lapisan setiap lapisan atom karbon terikat secara kopalen kepada 3 atom karbon lainnya,dalam suatu susunan berbentuk heksakonal.Jadi,setiap lapisan adalah satu molekul raksasa. Ikatan anntar lapisan jauh lebih lemah jika di bandingkan dengan ikatan antaratom dalam satu lapisan.

Penggunaan grafik terutama berdasarkan sifatnya yang licin dan kemampuan menghantar listrik.Beberapa penggunaan grafik sebagai berikut :

1.         Sebagai anoda dalam batu baterai dan dalam berbagai proses industri yang menggunakan elektrolisis, misalnya pada peleburan aluminium.

2.         Grafik di campur dengan tanah liat untuk membuat pensil,dan bahan kosmetik.

3.         Bahan pulumas

c)      Kabon monoksida(Co)

Karbon monoksida (Co)lebih di kenal karena sifatnya yang beracun dari pada kegunaannya.Gas ini dapat berikat denga haemoglobin dalam darah sehingga menghalangi fungsi utama darah sebagai pengakut oksigen.Gas CO tidak berwarna, tidak berbau,dan tidak berasa.Karbon monoksida di udara berasa dari pembakaran tak sempurna dalammesin kendaraan bermotor dan industri.Udara bersih praktis mengandung CO.

Berikut ini di berikan beberapa penggunaan CO

1.         Sebagai reduktor pada pengolahan berbagaijenis logam misalnya be4si.

2.         Sebagai bahan baku untuk membuat methanol.

3.         Merupakan komponen dari berbagai jenis bahan baker gas,seperti gas air dan gas kokas.

d)     Karbon dioksida (CO₂)

Berbeda dengan CO,Gas CO₂ tidak beracun.Akan tetapi ,jika kadarnya terlalu besar (10-20%).dapat membuat orang pingsan dan merusak system pernapasan

Karbon dioksida terdapat di udara dengan kadar sekitar 0,035%.juga dalam air.karbon dioksida lebih mudah larut dalam air laut karena air laut seikit bersifat basa,sedangkan CO₂ bersifat asam.

Beberapa penggunaan komersial karbon dioksida adalah sebagai berikut.

1.         Karbon dioksida padat yang di sebut es kering(dry ice)di gunakan sebagai pendingin,(Karbon dioksida cair hanya terdapat padatekanan lebih besar dari 5,3 atm).

2.         Untuk memadamkan kebakaran.Tabung pemadaman kebakaran berisi CO₂ cair dengan tekanan sekitar 60 atm.

3.         Untuk membuat minuman ringan (soft drink).Minumanseperti air soda,limun,dan lain-lain, mengandung CO₂ yang memberi rasa menyegarkan.

C.      NITROGEN DARI SENYAWA NITROGEN

a.    Nitrogen

Gas nitrogen tidak berwarna, tidak berbau,dan tidak berasa.Nitrogen mengebun , pada -195,8 ⁰C dan membeku pada -210 ⁰C. Nitrogen tergolong unsur yang sukar bereaksi dan hanya bereaksi pada suhu tinggi dengan bantuan katalis. Nitrogen atau Zat lemas adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.

Nitrogen adalah 78,08% persen dari atmosfir Bumi dan terdapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak,

1)       Sifat-sifat Menonjol

Nitrogen adalah zat non logam, dengan elektronegatifitas 3.0. Mempunyai 5 elektron di kulit terluarnya. Oleh karena itu trivalen dalam sebagian besar senyawa. Nitrogen mengembun pada suhu 77K (-196^oC) pada tekanan atmosfir dan membeku pada suhu 63K (-210^oC).

2)      Senyawa

Hidrida utama nitrogen ialah amonia (NH₃) walaupun hidrazina (N₂H₄) juga banyak ditemukan. Amonia bersifat basa dan terlarut sebagian dalam air membentuk ion ammonium (NH₄⁺). Amonia cair sebenarnya sedikit amfiprotik dan membentuk ion ammonium dan amida (NH₂^-); keduanya dikenal sebagai garam amida dan nitrida (N^3-), tetapi terurai dalam air. Gugus bebas amonia dengan atom hidrogen tunggal atau ganda dinamakan amina. Rantai, cincin atau struktur hidrida nitrogen yang lebih besar juga diketahui tetapi tak stabil.

3)      Nitrogen dalam perindustrian

Peranan nitrogen dalam perindustrian relatif besar dan industri yang menggunakan unsur dasar nitrogen sebagai bahan baku utamanya disebut pula sebagai industri nitrogen. Nitrogen yang berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan pupuk dan telah banyak membantu intensifikasi produksi bahan makanan di seluruh dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen telah berhasil memperjelas berbagai asas proses kimia dan proses tekanan tinggi serta telah menyumbang banyak perkembangan di bidang teknik kimia.

Sebelum adanya proses fiksasi (pengikatan) nitrogen secara sintetik, sumber utama nitogen untuk keperluan pertanian hanyalah bahan limbah dan kotoran hewan, hasil dekomposisi dari bahan-bahan tersebut serta amonium sulfat yang didapatkan dari hasil sampingan pembuatan kokas dari batubara. Bahan-bahan seperti ini tidak mudah ditangani belum lagi jumlahnya yang tidak mencukupi semua kebutuhan yang diperlukan.

4)      Pembuatan nitrogen

Dalam industri,nitrogen diproleh dari udara,,prosesnya berlangsung dalam dua tahap yaitu;

1. Pencairan udara,dan

2. Distilasi bertingkat udara cairan.

Pencairan udara dilakukan setelah melalui penyaringan,udara dikompresi ini menyebabkan suhu pada udara meningkat proses dilanjutkan .Pada tahap air dan karbon dioksida sudah membeku dan dapat dipisahkan.

1.         Sebagai besar produksi nitrogen digunakan untuk membut ammonia (NH₃)

2.         Oleh karma sifatnya yang kurang resaktip, nitrogen digunakan untuk membuat atmosfer inert.

3.         Nitrogen juga digunakan sebagai atmosfer inert dalam makan kemasan untuk memperpanjang masa penggunaan.

4.         Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu sangat rendah.

b.        Amonia Sintetik

1)   Penggunaan dan ekonomi

Amonia kualitas komersial meliputi NH₃ cair murni dan yang larut dalam air dengan konsentrasi 28 %NH₃. Transportasi bahan ini sebagian besar memakai tangki silinder dan sebagian lagi ada yang langsung disalurkan melalui pipa. Belakangan ini pemakaian pipa mulai berkembang pesat, terutama dari pusat produksi ke pusat distribusi yang keseluruhan panjangnya bisa mencapai 1.000 Km.

2)   Reaksi dan keseimbangan

2N₂(g) + 3H₂(g) ==> 2NH₃(g). Karena molekul produk amonia mempunyai volum yang lebih kecil dari jumlah volum reaktan maka keseimbangan akan bertambah ke arah amonia dengan peningkatan tekanan. Peningkatan suhu reaksi menyebabkan memberikan efek yang sebaliknya terhadap keseimbangan karena reaksi bersifat eksotermis, namun memberikan efek positif terhadap laju reaksi. Maka dari itu perlu dihitung suhu optimal agar menghasilkan keuntungan yang maksimum.

3)   Laju dan katalis reaksi

Agar peralatan dapat dibuat sekompak mungkin, maka perlu dipikirkan pemberian katalis agar laju reaksi dapat berjalan dengan cepat karena reaksi hidrogen dan nitrogen berjalan sangat lambat.

Banyak jenis katalis yang digunakan secara komersial di berbagai pabrik, namun yang umum digunakan adalah katalis besi dengan tambahan banyak promotor seperti oksida aluminium, zirkonium, silikon dengan konsentrasi 3 % atau oksida kalium sekitar 1 %.

4)   Prosedur pembuatan

Pembuatan amonia terdiri dari enam tahap

1.    Pembuatan gas-gas pereaksi

2.    Pemurnian

3.    Kompresi

4.    Reaksi katalitik

5.    Pengumpulan amonia yang terbentuk

6.    Resirkulasi

Biaya pembuatan amonia sangat tergantung pada tekanan yang digunakan, suhu dan katalis selain bahan yang digunakan.

c.         Amonium nitrat

Amonium nitrat atau dengan sebutan NH4NH3 (ammonium nitrate) dapat dibuat dengan amonia dan asam nitrat sebagai bahan bakunya. proses pembuatan amonium nitrat pun ada beberapa macam antara lain : 1. Proses Prilling 2. Proses Kristalisasi, dan 3. Proses Stengel atau Granulasi. Dari ke-tiga tahap tersebut, adalah proses kristalisasilah yang paling mudah; prosesnya; bahan baku amonia dan asam nitrat masuk ke reaktor dengan bentuk fasenya adalah amonia masih berupa gas dan asam nitrat telah berupa fase liquid. dari reaktor semua bahan baku tersebut di lanjutkan ke evaporator lalu dikristalizer dan akhirnya di separator dan jadilah amonium nitrat.

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Unsur Nonlogam adalah kelompok unsur kimia yang bersifat elektronegatif, yaitu lebih mudah menarik elektron valensi dari atom lain dari pada melepaskannya. Yang termasuk dalam nonlogam adalah halogen, gas mulia, dan 7 unsur berikut: hidrogen (H), karbon (C), nitrogen (N), oksigen (O), fosfor (P), belerang (S), dan selenium (Se).

Sebagian besar nonlogam ditemukan pada bagian atas tabel periodik, kecuali hidrogen yang terletak pada bagian kiri atas bersama logam alkali. Tidak seperti logam yang merupakan konduktor listrik, nonlogam biasanya bersifat insulator atau semikonduktor. Nonlogam dapat membentuk ikatan ion dengan menarik elektron dari logam, atau ikatan kovalen dengan nonlogam lainnya. Oksida nonlogam bersifat asam