Sekilas Kimia
E. Aluminium dan Senyawanya
Aluminium berada dalam golongan IIIA pada sistem periodik dengan elektron valensi ns2 np1, dan bilangan oksidasi + 3. Aluminium pada umumnya membentuk senyawa kovalen. Senyawa ion aluminium sangat terbatas, misalnya AlF3.
1. Kelimpahan Aluminium di Alam
Aluminium merupakan unsur dengan kelimpahan pada urutan ketiga dalam kerak bumi (setelah oksigen dan silikon). Aluminium terutama terdapat dalam mineral aluminosilikat yang ditemukan berasal dari batuan kulit bumi. Akibat perubahan alam, batuan ini membentuk lempung yang mengandung aluminium.
Setelah melalui proses alam yang panjang dan lama, lempung tersebut menghasilkan deposit bauksit, suatu bijih aluminium yang mengandung AlO(OH) dan Al(OH)3 dalam berbagai komposisi.
orundumadalah mineral keras yang mengandung aluminium oksida, Al2O3. Oksida aluminium murni tidak berwarna, tetapi akibat adanya pengotor dapat menghasilkan berbagai warna. Contohnya seperti pada
Gambar 3.26,safir berwarna biru dan ruby berwarna merah tua.
2. Sifat-Sifat Unsur Aluminium
Berdasarkan potensial reduksi standar (E° = – 1,66), aluminium mudah teroksidasi menjadi aluminium oksida, Al2O3. Oksida ini membentuk lapisan tipis pada permukaan aluminium dan bersifat inert terhadap oksidasi sehingga lapisan oksida ini mampu mencegah terjadinya oksidasi berkelanjutan (pasivasi).
A luminum dapat bereaksi sec ara langsung dengan halogen membentuk aluminium halida disertasi pelepasan gas hidrogen.
2Al(s) + 6HCl(aq)⎯⎯→2AlCl3(aq) + 3H2(g)
Dengan asam nitrat, aluminium tidak bereaksi karena ada lapisan oksida yang tahan terhadap asam nitrat.
Gambar 3.26 (a) Ruby berwarna biru. (b) Safir berwarna merah tua.
Sumber:Chemistry,2000
(a) (b)
Tabel 3.14 Sifat Fisika dan Kimia Aluminium
T itik leleh (°C) T itik didih (°C) Massa jenis (gcm–3) Keelektronegatifan Jari-jari ion ( ) Jari-jari kovalen ( ) Potensial reduksi (V) Sifat Sifat 660 2467 2,70 1,5 0,68 1,25 1,66 Aluminium
Sekilas
Kimia
Bauksit sebagai Sumber Aluminium
Sumber: Jendela Iptek: Kim ia, 2000
Alum inium m erupakan logam yang sulit diekst rasi dari bijihnya. Alum inium dihasilkan dari elekt rolisis lelehan bauksit .
Di Indonesia, Bauksit termasuk dari 10% komoditi eksport yang berkaitan dengan pertambangan. Total produksi bauksit Indonesia sebanyak 1.160.000 ton per tahun.
Sumber:Encarta:Reference Library, 2005
Aluminium hidroksida larut dalam asam membentuk ion Al3+, dan dalam basa berlebih membentuk ion aluminat, Al(OH)4– .
Al(OH)3(s) + 3H+(aq)⎯⎯→Al3+(aq) + 3H 2O(A) Al(OH)3(s) + OH–(aq)⎯⎯→Al(OH)
4(aq)
Dengan demikian, aluminium hidroksida adalah suatu amfoter.
Gambar 3.27
Sel Hall-Heroult untuk produksi aluminium
Alum inium oksida dielekt rolisis dalam kriolit cair (elektrolit). Lelehan Al terbentuk pada katode dan berkumpul di bawah sel, yang dikeluarkan secara berkala.
3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur/Senyawa Aluminium
Aluminium dibuat melalui proses Hall H roult, suatu metode komersial pembuatan aluminium melalui elektrolisis aluminium oksida yang dilarutkan dalam lelehan kriolit, Na3AlF6. Campuran kriolit dielektrolisis pada suhu sekitar 950°C. Sel elektrolisis ditunjukkan pada
Gambar 3.27.
Tungku karbon–besi Anode grafit
Lelehan alum inium
Al2O3 t erlarut dalam lelehan kri o l i t
Sumber:Chemistry,2000
Aktivitas Kimia 3.5
Identifikasi Sifat Amfoter Aluminium Tujuan
Mem bukt ikan sifat am fot er dari alum inium .
Alat
1. Gelas kim ia 3. Gelas ukur 2. Tabung reaksi 4. Kert as saring
Bahan
1. AlCl3 0,1M
2. NaOH 0,5 M dan 1 M 3. HCl 1M
Langkah Kerja
1. Masukkan 25 mL AlCl3 0,1 M ke dalam gelas kimia.
2. Tambahkan NaOH 0,5 M sampai terbentuk endapan. Kemudian, kocok. 3. Saring endapan yang terbentuk. Masukkan ke dalam dua tabung reaksi masing-
masing 1 g.
4. Tambahkan 3 mL larutan HCl 1 M ke dalam tabung 1. 5. Tambahkan 3 mL larutan NaOH 1 M ke dalam tabung 2. 6. Amati kedua tabung tersebut.
Pertanyaan
1. Tuliskan sem ua persam aan reaksi yang t erjadi.
2. Bagaim anakah bent uk endapan hasil reaksi AlCl3 dan NaOH?
3. Reaksi apakah yang terjadi antara HCl dan endapan; NaOH dan endapan? 4. Apakah yang dapat Anda sim pulkan dari percobaan ini? Diskusikan dengan
teman kelompok Anda. Kemudian, presentasikan di depan kelas.
Kata Kunci
• Am fot er • Pasivasi
Walaupun reaksi pada elektrolisis sangat rumit, tetapi reaksi bersihnya dapat dituliskan seperti berikut.
Katode: 4Al3+(aq) + 12e– ⎯⎯→ 4Al(A) Anode: 12O2–(aq) + 3C(s)⎯⎯→ 3CO
2(g) + 12e –
Reaksi sel: 2[2Al3++ 3O2–] + 3C(s)⎯⎯→4Al(A)+ 3CO 2(g)
Anode karbon dibuat dari karbonasi minyak bumi yang harus diganti secara kontinu sebab sering terkontaminasi oleh pengotor.
Aluminium dibuat dalam jumlah besar untuk paduan logam. Logam aluminium murni bersifat lunak dan mudah terkorosi. Penambahan sejumlah kecil logam lain, seperti Cu, Mg, atau Mn, aluminium akan menjadi keras dan tahan terhadap korosi.
Beberapa aluminium digunakan untuk mengekstraksi logam lain. Logam kromium diperoleh melalui reduksi oksidanya oleh serbuk aluminium. Reaksi Cr2O3 dengan aluminium bersifat eksotermis.
Cr2O3(s) + 2Al(A)⎯⎯→ Al2O3(A) + 2Cr(A) DH°= –536 kJ Reaksi serupa diterapkan pada las listrik untuk menyambung besi, yaitu campuran dari serbuk aluminium dan besi(III) oksida, yang disebut
termit ( lihat Gambar 3 . 2 9) . S ekali campuran ini dibakar, reaksi berlangsung terus menghasilkan pijar tinggi bertabur bunga api.
Senyawa aluminium yang penting adalah alumina atau aluminium oksida. Senyawa ini dibuat melalui pemanasan aluminium hidroksida yang diperoleh dari bauksit dan dilakukan pada 550°C. Alumina membentuk senyawa berpori atau berupa serbuk padat berwarna putih.
2Al(OH)3(s)⎯⎯→Δ Al2O3(s) + 3H2O(A)
Alumina digunakan sebagai katalis, juga digunakan untuk memproduksi logam aluminium. Jika alumina diuapkan pada suhu tinggi (2.045°C), akan terbentuk corundumyang digunakan sebagai ampelas atau gerinda.
Jika alumina diuapkan dengan logam pengotor tertentu, akan diperoleh permata safir atau ruby. Ruby sintesis mengandung 2,5% kromium oksida, Cr2O3 dalam alumina, dan digunakan terutama pada arloji dan sebagai asesoris permata.
Dalam air, ion aluminium membentuk kompleks hidrat, Al(H2O)63+ dan ion ini mudah terhidrolisis:
[Al(H2O)6]3+(aq)+ H
2O(A)YZZZZX[Al(H2O)5OH]
2+(aq)+ H 3O
+(aq) Aluminium sulfat oktadekahidrat, Al2( SO4)3.18H2O merupakan garam aluminium yang dapat larut dalam air, dibuat melalui pelarutan bauksit dalam asam sulfat.
Aluminium sulfat digunakan dalam jumlah besar untuk perekat kertas. Pada proses ini, zat seperti lempung dari aluminium sulfat ditambahkan ke dalam fiber selulosa untuk menghasilkan material berpori menjadi halus.
Aluminium sulfat juga digunakan untuk mengolah air limbah dari pulp kertas dan untuk menjernihkan air limbah. Jika basa ditambahkan kepada larutan garam aluminium ini, endapan seperti gelatin dari aluminium hidroksida terbentuk.
Gambar 3.28 Kaleng minuman umumnya dibuat dari alum inium .
Al2O3 Gambar 3.29 Pembakaran termit 2Al + Fe 2O3 → 2Fe + Al2O3 Gambar 3.30 Aluminium foil untuk memasak m akanan dalam oven/m icrow ave. Sumber:Sougou Kagashi
Sumber:Chemistry,2000
Al3+(aq) + 3OH–(aq)⎯⎯→Al(OH) 3(s)
Ion aluminium mengkoagulasi suspensi koloid yang selanjutnya menyerap endapan aluminium hidroksida. Aluminium hidroksida sering diendapkan ke dalam fiber untuk menyerap celupan tertentu.
Aluminium klorida heksahidrat, AlCl3.6H2O dapat dibuat melalui pelarutan alumina dalam asam klorida. Garam ini digunakan sebagai penghilang bau keringat dan desinfektan (Gambar 3.31).
Garam aluminium tidak berhidrat, AlCl3 tidak dapat dibuat melalui pemanasan hidrat sebab akan terurai menghasilkan HCl. Aluminium klorida tak berhidrat diperoleh melalui reaksi serbuk aluminium dengan gas klorin.
2Al(s) + 3Cl2(g)⎯⎯→2AlCl3(s)
Padatan AlCl3 diyakini ionis, tetapi jika dipanaskan pada suhu titik lelehnya akan terbentuk senyawa kovalen Al2Cl6. Aluminium klorida menyublim pada titik lelehnya (180°C) dan molekul Al2Cl6 terdapat dalam uapnya. Struktur Al2Cl6 merupakan dimer dari AlCl3 dengan klorin sebagai jembatannya.
Pada suhu lebih tinggi, molekul Al2Cl6 berwujud uap akan terdisosiasi menjadi molekul A lCl3 dengan struktur molekul trigonal planar. Aluminium klorida tak berhidrat ini digunakan sebagai katalis, misalnya pada pembuatan etilbenzena.
Gambar 3.31 Taw as, AlK(SO4)2.12H2O
digunakan untuk pengolahan air.
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
Al Al St rukt ur dim er dari m olekul AlCl3.
Sumber:Sougou Kagashi
Kerjakanlah di dalam buku latihan.
1. Mengapa aluminium cenderung membentuk senyawa kovalen?
2. Aluminium sulit diekstraksi dari bijihnya. Aluminium dihasilkan dari elektrolisis lelehan bauksit. Tuliskan persamaan reaksinya.
Tes Kompetensi Subbab
E
3. Jelaskan secara ringkas proses Hall untuk pembuatan aluminium secara komersial.
5. Walaupun logam aluminium merupakan logam reaktif, tetapi mudah terkorosi di udara, mengapa? Mengidentifikasi Senyawa Aluminium
Suatu larutan diduga mengandung NaCl(aq), MgCl2(aq), atau AlCl3(aq). Bahan uji kimia apakah untuk mengidentifikasi larutan ini? Anda hanya dapat menggunakan satu zat.
Jawab
Tambahkan NaOH(s) tetes demi tetes ke dalam larutan. Jika NaOH(s) ditambahkan pada AlCl3(aq), endapan putih Al(OH)3 terbentuk.
Penambahan NaOH secara berlebih akan melarutkan kembali endapan yang terbentuk menghasilkan aluminat yang larut, Na[Al(OH)4].
Jika NaOH ditambahkan ke dalam larutan MgCl2, padatan putih Mg(OH)2 terbentuk. Penambahan NaOH berlebih tidak melarutkan endapan yang terbentuk. Larutan NaCl tidak memberikan endapan dengan ditambahkannya NaOH.
(a) (b)
