KIMIA TERAPAN 1 (KIMIA INDUSTRI)
5. Industri Gelas a Sejarah
Pada awal tahun 6000 atau 5000 SM, tak dapat diketahui dengan pasti, bangsa mesir kuno sudah membuat permata tiruan dari gelas. Kaca jendela sudah dikenal sekitar awal tahun 290 M. Selanjutnya sampai masa kini gelas masih dibuat secara besar-besaran untuk mendukung keperluan kehidupan sehari-hari.
b. Bahan Baku dan sifat-sifat gelas
Tiga komponen utama yang membentuk sifat-sifat khas dari gelas, yaitu Pembentuk, Pengubah, dan Penstabil. Bahan pembentuk gelas adalah zat-zat yang dapat membentuk sifat bening dan tidak kristal atau amorf, yaitu silika (SiO2).
Ada pula gelas selain silika sebagai bahan pembentuknya juga ditambahkan oksida-oksida boron, fosfor, germanium, arsen sebagai pembentuk yang memberikan sifat khusus terhadap gelas tersebut. Misalnya: oksida boron memberikan sifat refraktori, oksida arsen menghilangkan terbentuknya gelembung-gelembung gas, oksida timbal menaikkan nilai indeks bias dan tahanan listrik, oksida besi dan nikel memberi warna gelas, oksida mangan menghilangkan warna.
Gelas yang terdiri atas bahan pembentuk dan pengubah saja tidak bersifat stabil, misalnya campuran silika dan oksida natrium membentuk gelas yang larut dalam air yaitu water glass. Dengan demikian untuk membentuk gelas yang baik diperlukan komposisi ketiga yaitu bahan penstabil, misalnya oksida-oksida kalsium, aluminium dan seng.
Secara umum bahan baku gelas terdiri atas pasir, soda kapur, dolomit, feldspar, arsenat, karbon, cullet. Cullet ini adalah lelehan dari barang-barang limbahan gelas yang dilebur kembali menjadi bahan gelas, misalnya dari pecahan-pecahan gelas dan lain-lain.
Walaupun sifat-sifat gelas yang khas ditentukan oleh komposisi, ada beberapa sifat yang dimiliki gelas pada umumnya. Sifat-sifat umum gelas ini adalah keras, rapuh, tidak menghantarkan listrik. Gelas tidak menunjukkan titik leleh yang tajam seperti halnya zat yang berstruktur kristal. Bila dipanaskan gelas akan melunak menjadi cair perlahan-lahan dan apabila didinginkan perlahan-lahan mengeras sampai kaku. Hal ini disebabkan oleh beragamnya ikatan kimia antara atom-atom
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: KIMIA TERAPAN 1 (KIMIA INDUSTRI)
KELOMPOK KOMPETENSI H
102
dalam gelas, sehingga tidak ada temperatur tertentu dimana semua ikatan tersebut akan putus bersama-sama.
Beberapa sifat gelas yang lain adalah sebagai berikut : 1) Sifat optik
Apabila gelas kena cahaya, sebagian besar gelas akan meneruskan cahaya tersebut karena sifatnya yang transparan. Sebagian kecil cahaya tersebut akan dipantulkan, dibelokkan atau diserap.Dengan mengatur komposisi gelas maka salah satu dari ketiga sifat yang disebutkan terakhir ini dapat ditonjolkan. Misalnya pada lensa lebih menonjol sifat membelokkan cahaya ( refraktori ), pada cermin lebih menonjol sifat pemantulan cahaya ( refleksi ).
2) Sifat kimia
Pada umumnya gelas tidak bereaksi dengan kebanyakan zat-zat kimia, kecuali dengan asam flourida, asam pospat pekat panas, basa pekat panas, karena itu gelas dapat dipergunakan sebagai tempat zat-zat kimia tanpa mengalami kerusakan.
3) Sifat mekanik
Sebelum sampai pada titik pecahnya gelas bersifat elastis sempurna. Bila pada permukaan gelas telah terjadi keretakan, maka tekanan yang diterima gelas selanjutnya akan terkumpul pada bagian yang retak itu dan tidak dapat disebarkan merata keseluruh permukaaan gelas, sehingga mempercepat patahnya gelas pada bagian yang retak itu.
4) Sifat termal
Gelas merupakan penghantar panas yang tidak baik, tetapi apabila telah menerima panas maka panas itu akan dipertahankannya. Oleh karena itu gelas dapat tahan pada suhu tinggi dan dapat menjadi pelindung untuk bertahan terhadap perubahan suhu yang tiba-tiba.
5) Sifat listrik
Meskipun secara umum gelas bersifat isolator listrik, namun gelas memiliki sifat yang istimewa terhadap listrik. Keistimewaan ini meliputi tahanan yang diberikan gelas apabila dilalui arus listrik, kemampuan gelas untuk menyimpan listrik dalam medan listrik, dapat mengabsorpsi energi dari gelombang listrik dan dapat dipecah apabila dihubungkan dengan beda potensial listrik tertentu.
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: KIMIA TERAPAN 1 (KIMIA INDUSTRI)
KELOMPOK KOMPETENSI H
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA
103
Sifat unik ini dapat dimanfaatkan untuk penggunaan gelas pada alat-alat elektronika.
c. Proses pembuatan gelas
Pembentukan gelas meliputi tahap- tahap berikut : 1) Penyediaan bahan mentah gelas
Bahan-bahan baku meliputi pasir, soda abu (Na2CO3), kapur (CaO), feldspar
(KalSi3O8), dolomit (CaCO3.MgCO3), arsenat (AsO43-), karbon (C), mula-mula
digiling terlebih dahulu, diayak, dipisahkan dari bahan pengotor yang tidak diinginkan. Kemudian, dimasukan ke dalam mesin pencampur dan ditambahkan kedalamnya cullet untuk menurunkan titik leleh campuran. 2) Peleburan dalam dapur peleburan
Pada tahap ini bahan baku gelas mengalami reaksi pembentukan gelas, dengan suhu tinggi sekitar 1400oC. Dapur peleburan dibuat dari bahan keramik
yang tahan suhu tinggi dan disebut refraktori. 3) Pembentukan gelas
Pembentukan gelas dilakukan pada suhu tinggi, yaitu pada saat gelas masih dalam keadaaan cair. Biasanya pembentukan terjadi pada suhu 700 – 1000
oC.
4) Annealing bahan gelas yang telah terbentuk
Yaitu pendinginan barang gelas yang telah terjadi secara perlahan-lahan dan terkontrol. Tujuan upaya ini adalah mencegah timbulnya tegangan-tegangan pada gelas yang dibuat yang dapat menyebabkan pecah atau retak.
5) Pengerjaan penyempurnaan
Disebut pula tahap finishing atau proses tempering, dengan cara pemanasan gelas yang telah mengalami annealing sampai mendekati titik lunaknya, lalu di dinginkan tiba-tiba dalam media minyak atau udara, maka akan diperoleh gelas dengan kekuatan 3-5 kali lipat.
d. Jenis – jenis gelas
Beberapa jenis gelas diantaranya adalah:
1) Gelas soda kapur : terdiri atas silika (SiO2), oksida natrium, oksida kalsium.
Jenis gelas ini sangat banyak diproduksi dan dipergunakan sebagai kaca jendela, botol, dan cermin.
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: KIMIA TERAPAN 1 (KIMIA INDUSTRI)
KELOMPOK KOMPETENSI H
104
2) Gelas Silika : dibuat melalui penguapan dan kondensasi silika dengan pemanasan diatas 1700 oC. Jenis gelas ini tahan terhadap perubahan panas
dan kenaikan panas terbaik diantara semua jenis gelas yang lain, karena itu biasa dipergunakan sebagai cermin teleskop, penutup sel energi surya dan tabung penyimpan uap Hg pada lampu merkuri.
3) Gelas Silika 98% : Dibuat dengan cara menghilangkan konstituen non silika (seperti boron oksida) dari gelas, sehingga hasilnya tahan terhadap suhun sampai 900oC dan tak pecah bila dalam keadaan panas dimasukkan ke dalam
air es. Gelas ini dipergunakan untuk kaca jendela pesawat antariksa.
4) Gelas Borosilikat : Terdiri dari boron oksida dan silika, tahan terhadap panas dan reaksi kimia. Terkenal dengan nama perdagangan Pyrex. Berguna untuk alat-alat memasak tahan panas, alat-alat laboratorium dan pipa tahan korosi. 5) Gelas Alumino silikat: Mengandung Silikon Oksida dan aluminium oksida,
tahan panas, tetapi lebih mahal dari gelas boro silikat
6) Gelas timbal alkali: mengandung silika, timbal oksida, soda, dan kalium karbonat. Dipanaskan untuk gelas seni, tabung termometer, barang elektronik yang tahanan listriknya tinggi dan sebagai jendela perisai terhadap sinar gamma dalam reaktor nuklir. Dikenak sebagai kristal.
7) Gelas optik: terdiri atas silika, oksida timbal, oksida natrium dan oksida kalium. Dibuat secermat mungkin, hingga tak ada garis ataupun gelembung udara di dalamnya yang dapat mengurangi ketepatan jalannya cahaya. Digunakan dalam alat-alat optik.
8) Gelas berwarna: dibuat dari setiap jenis gelas (kecuali gelas silika 100%) yang mengandung sejumlah kecil unsur-unsur tertentu, seperti kobal (biru), krom dan besi (hijau), uranium atau cerium (kuning).