I. PENDAHULUAN

I.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 .

I.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 koin-

koin 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. Garam-

garam 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

Konfigurasi elektronik [Kr] 4d10 5s1

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 logam-

logam 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) E0

red = +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 ¿

0,0592n log K

Dengan nilai n = 1 dan E0sel= +0,370 V ke persamaan diatas, maka didapatkan

nilai K=1,8 X 106

Sehingga K= ¿¿ 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) E0

sel = -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 dihasilkan

14

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 6Al

Anoda : 3O 3/2O (g) + 6e

Al O 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+ + 2e- Be

Anode : 2Cl- 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+ + 2e- Mg

Anode : 2Cl- 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+ + 2e- Ca

Anoda ; 2Cl- 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+ + 2e- Sr

Anoda ; 2Cl- 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+ + 2e- Ba

anoda ; 2Cl- 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 ion-

ion 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 + 4e-

Atau

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. Logam-

logam 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

direduksi

Pereduksi Keterangan

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 Dapur tinggi

Magnetite, Fe3O4

Co Cobaltite, Co As S Co3O4 Al

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 + CO2

CaO + SiO2  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       2 Cu2O + 2 SO2

Cu2S + 2 Cu2O  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 bijih-

bijih 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 senyawa-

senyawaan 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 2 Fe2O3(s) + 4 CO2(g)

PbCO3(s) 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