MAKALAH ILMU LOGAM MAGNESIUM & PADUANNYA

Dr. Atria Pradityana ST,M.T

MAKALAH ILMU LOGAM MAGNESIUM & PADUANNYA

Dosen Pengajar:

Disusun Oleh :

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI FAKULTAS VOKASI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2017

Cakra Januar R (2115030073) Obie Dharmawan (2115030090)

Kata Pengantar

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt, yang atas rahmatnya-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusun makalah yang berjudul “Magnesium dan Paduannya”.

Penulisan makalah bertujuan untuk pemahaman lebih lanjut pada pembahasan tentang klasifikasi, sifat maupun penggunaan magnesium dalam kehidupan. Dalam penyusunan makalah ini penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri maupun kepada pembaca umumnya.

Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis.

Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Surabaya, 20 Mei 2017

Penulis

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN Latar

Belakang………

Tujuan………...

Rumusan

masalah………...

BAB II PEMBAHASAN Sifat-sifat logam

magnesium………...

Proses

Pembuatan………...

Magnesium dan

Aplikasinya………...………

Penandaan Paduan

Magnesium………..……….

Jenis-

jenis………..………

Perawatan……….………

Fabrikasi Magnesium dan

Paduan………..

Manfaat

Magnesium………..

Efek Samping Penggunaan

Magnesium………...………...

Studi

Kasus………

Tanya

Jawab………...

BAB III PENUTUP

Kesimpulan………..

DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Dalam kaitannya dengan berbagai perubahan materi, kajian – kajian dalam ilmu kimia membuahkan pengetahuan dasar mengenai unsur, senyawa, campuran, atom, molekul, ion, ikatan kimia, rumus kimia dan pengetahuan dasar atau teori – teori kimia lainnya yang bermanfaat untuk menjelaskan hakekat perubahan materi dan energi yang terlibat dalam lingkup perubahan materi tersebut. Salah satu pengetahuan dasar yang penting untuk dikuasai dalam mempelajari ilmu kimia adalah pengetahuan tentang unsur – unsur logam. Mengetahui latar belakang dari penemuan dan pembentukan berbagai unsur logam di alam merupakan sebuah pengetahuan dasar yang tidak bisa dihindari dalam menggeluti ilmu kimia yang meliputi seluruh aspek hayati dan non hayati dalam kehidupan yang kompleks dibumi ini.

Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golongan IIA. Yang termasuk ke dalam golongan II A yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Di sebut logam karena memiliki sifat sifat seperti logam.

Disebut alkali karena mempunyai sifat alkalin atau basa jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerk bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A.

Tiap logam memiliki kofigurasi elektron sama seperti gas mulia atau golongan VIII A, setelah di tambah 2 elektron pada lapisan kulit S paling luar. Contohnya konfigurasi elektron pada Magnesium (Mg) yaitu : 1s22s22p63s2 atau (Ne) 3s2. Ikatan yang dimiliki kebanyakan senyawa logam alkali tanah adalah ikatan ionik. Karena, elektron paling luarnya telah siap untuk di lepaskan, agar mencapai kestabilan.

Unsur alkali tanah memiliki reaktifitas tinggi, sehingga tidak ditemukan dalam bentuk monoatomik , unsur ini mudah bereaksi dengan oksigen, dan logam murni yang ada di udara, membentuk lapisan luar pada oksigen.

Nama ini berasal dari perkataan Yunani bagi sebuah daerah di Thessaly yang bernama Magnesia. Joseph Black dari England mengenalpasti magnesium sebagai sejenis unsur pada tahun 1755, Sir Humphry Davy mengasingkan logam magnesium secara elektrolisis pada tahun 1808 daripada campuran magnesia dan HgO, sementara A. A. B. Bussy pula telah menyediakannya dalam bentuk koheren pada tahun 1831. Magnesium merupakan unsur kelapan paling berlimpah dalam kerak Bumi. Ia merupakan logam Alkali Bumi, maka tidak wujud secara semula jadi dalam keadaan tak bergabung dengan lain-lain unsur. Ia wujud dalam mendapan besar magnesit, dolomit, dan mineral lain.

Magnesium adalah logam yang agak kuat, putih keperakan, ringan (satu pertiga lebih ringan daripada aluminium) dan akan menjadi kusam sekiranya didedahkan pada udara, walaupun berlainan daripada logam alkali, penyimpanan dalam persekitaran yang bebas oksigen tidaklah diperlukan. Dalam bentuk serbuk, logam ini terbakar apabila didedahkan kepada kelembapan dan terbakar dengan nyala putih. Ia amat sukar untuk terbakar secara pukal, sebaliknya mudah untuk menyala jika dipotong menjadi jalur nipis. Apabila ia terbakar, amatlah sukar untuk mematikan pembakaran, kerana ia boleh terbakar bersama nitrogen {membentuk magnesium nitrida), dan karbon dioksida (membentuk magnesium oksida, dan karbon). Apabila

pita logam magnesium dibakar dan seterusnya direndam dalam air, ia akan meneruskan pembakaran sehingga pita magnesium habis terbakar. Magnesium, ketika dibakar dalam udara, menghasilkan cahaya putih yang terang. Ini digunakan pada zaman awal fotografi di mana serbuk magnesium digunakan sebagai sumber pencahayaan (serbuk kilat). Kemudiannya, pita magnesium digunakan dalam mentol denyar yang dinyala secara elektrik. Serbuk magnesium masih digunakan dalam pembuatan mercun dan nyala marin apabila cahaya putih terang diperlukan.

Magnesium merupakan mineral yang terlibat dalam 300 lebih reaksi kimia dalam tubuh.

Magnesium juga merupakan bagian dari klorofil pectin dan fiftin. Magnesium cenderung boros dipakai saat kondisi stres. Defisiensi magnesium kerap dihubungkan dengan sindrom kelelahan.

Magnesium merupakan relaxan otot alami, merupakan pilihan bagus untuk mengurangi ketegangan otot, menurunkan tekanan darah dan memperbaiki tidur. Magnesium merupakan trace mineral yang diketahui diperlukan untuk beratus-ratus fungsi tubuh yang berbeda.

Magnesium ditemukan di dalam sel, di mana zat ini mengaktifkan enzim yang diperlukan untuk metabolisme karbohidrat dan asam amino. Magnesium juga membantu mengatur keseimbangan asam-alkalin di dalam tubuh. Magnesium membantu meningkatkan penyerapan dan metabolisme mineral-mineral yang lain seperti kalsium, fosfor, natrium serta kalium. Dan magnesium ini larut daalam cairan sel.

Dewasa ini penggunaan logam Magnesium sudah sangat banyak diantaranya adalah sebagai bahan refraktori untuk menghasilkan besi, kaca, dan semen. Dalam bentuk logam, kegunaan utama unsur ini adalah sebagai bahan tambah logam dalam aluminium. Logam aluminium-magnesium ini biasanya digunakan dalam pembuatan kaleng minuman, digunakan dalam beberapa komponen otomotif dan truk , serta dapat melindungi struktur besi seperti pipa- pipa dan tangki air yang terpendam di dalam tanah terhadap korosi.Magnesium memegang peranan amat penting dalam proses kehidupan hewan dan tumbuhan. Magnesium terdapat dalam klorofil, yaitu yang digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Magnesium juga mengambil peranan dalam replikasi DNA dan RNA yang mempunyai peranan amat penting dalam proses keturunan semua organisme. Di samping itu magnesium mengaktifkan berbagai enzim yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh manusia dan dijadikan sebagai obat penetralisir asam lambung.

Oleh karena itu, berdasarkan hal yang dikemukakan diatas, terkait dengan semakin maraknya penemuan dan pemanfaatan logam dalam kehidpan sehari – hari, baik dalam skala industry maupun sebagai bahan eksperiment dalam laboratorium, dapat dikatakan bahwa pengetahuan mengenai suatu unsur logam merupakan salah satu aspek yang tidak dapat diabaikan begitu saja. Terutama yang terkait metode analisis dan penanganan logam – logam dengan tingkat toksitas yang perlu diwaspadai.

1.2. Tujuan

Untuk mengetahui sifat fisika dan kimia dari logam magnesium Untuk mengetahui keberadaan magnesium di alam.

Untuk mengatahui proses pembuatan logam magnesium

Untuk mengetahui peranan logam magnesium dalam kehidupan sehari-hari.

Untuk mengetahui pengaruh logam magnesium didalam tubuh.

Untuk mengetahui metode yang digunakan untuk analisis logam magnesium.

1.3. Rumusan Masalah

Bagaimana sifat fisika dan kimia dari logam magnesium?

Bagaimana keberadaan logam magnesium di alam?

Bagaimana proses pembuatan logam magnesium?

Bagaimana peranan logam magnesium dalam kehidupan sehari-hari?

Bagaimana pengaruh logam magnesium di dalam tubuh?

Apa metode yang digunakan untuk analisis logam magnesium?

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sifat-sifat Logam Magnesium

Magnesium adalah logam yang kuat, putih keperakan, ringan (satu pertiga lebih ringan daripada aluminium) dan akan menjadi kusam jika dibiarkan pada udara. Dalam bentuk serbuk, logam ini sangat reaktif dan bisa terbakar dengan nyala putih apabila udaranya lembab. Apabila pita logam magnesium dibakar lalu direndam dalam air, maka akan tetap terbakar hingga pita magnesiumnya habis. Magnesium, ketika dibakar dalam udara, menghasilkan cahaya putih yang terang. Ini digunakan pada zaman awal fotografi sebagai sumber pencahayaan (serbuk kilat). Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3. Massa atom relatimya adalah 24, dan nomor atomnya 12. Magnesium meleleh pada suhu 111°C.

A. Sifat Kimia Magnesium

a. Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana.

b. Reaksi dengan air: MgO + H2O --> Mg(OH)2

c. Reaksi dengan udara: Menghasilkan MO dan M3N2 jika dipanaskan.

d. Reaksi dengan Hidrogen: tidak bereaksi

e. Reaksi dengan klor: M + X2 --> (dipanaskan) --> MX2 (garam) B. Sifat mekanik Magnesium

Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3. Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran (Casting).

C. Sifat Fisik Magnesium

2.2 Proses Pembuatan Magnesium

Magnesium tergolong logam ringan, dan tahan terhadap karat berkat lapisan oksida magnesium.Magnesium alloy dapat di tuang pada cetakan pasir dan juga dapat dilas dan di mesin.Biji magnesium yang banyak kita kenal adalah Magnesit/ Magnesium karbonat) MgCO3, Dolomite CaCO3, MgCO3, carolite MgCl2KCl6 H2O.Proses pembuatan magnesium dapat dilakukan dengan metode sebagai berikut :

A. Elektrolisis air laut

Logam-logam alkali tanah diproduksi melalui proses elektrolisis lelehan garam halida (biasanya klorida) atau melalui reduksi halida atau oksida. Magnesium diproduksi melalui elektrolisis lelehan MgCl2. Air laut mengandung sumber ion Mg2+ yang tidak pernah habis.

Rumah tiram yang banyak terdapat di laut mengandung kalsium karbonat sebagai sumber kalsium. Pembuatan logam magnesium dari air laut telah dikembangkan oleh berbagai industri kimia seperti ditunjukkan berikut

Pembuatan logam magnesium dari air laut

Jika rumah tiram dipanaskan, CaCO3 terurai membentuk oksida:

CaCO3⎯→CaO(s) + CO2(g)

Penambahan CaO ke dalam air laut dapat mengendapkan magnesium menjadi hidroksidanya:

Mg2+(aq) + CaO(s) + H2O(฀)⎯⎯→ Mg(OH)2(s) + Ca2+(aq)

Selanjutnya, Mg(OH)2 disaring dan diolah dengan asam klorida menjadi magnesium klorida.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯→MgCl2(aq) + 2H2O(฀) Setelah kering, garam MgCl2 dilelehkan dan dielektrolisis:

MgCl2(฀) ⎯E⎯lek⎯troli⎯sis 1⎯.700°⎯→ Mg(฀) + Cl2(g) B. 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 à 2Mg + Ca2SiO4 + Fe C. Thermal proses

Thermal proses adalah didasarkan pada reduksi magnesium oksida dengan karbon, silikon atau unsur lain pada temperatur dan vakum yang tinggi.-Reduksi pendahuluan bijih -Reduksi penguapan dan pengembunan uap magnesium

-Peleburan kristal (condensat crystal) menjadi magnesium kasar.

a. anode b. cathode

c. dinding pemisah (hood)

2.3 Magnesium dan Aplikasinya

Magnesium (Mg) adalah logam teknik ringan yang ada, dan memiliki karakteristik meredam getaran yang baik. Paduan ini digunakan dalam aplikasi struktural dan non-struktural dimana berat sangat diutamakan. Magnesium juga merupakan unsur paduan dalam berbagai jenis logam nonferro. Paduan magnesium khusus digunakan di dalam pesawat terbang dan komponen rudal, peralatan penanganan material, perkakas listrik portabel, tangga, koper, sepeda, barang olahraga, dan komponen ringan umum. Paduan ini tersedia sebagai produk cor/tuang (seperti bingkai kamera) atau sebagai produk tempa (seperti kontruksi dan bentuk balok/batangan, benda tempa, dan gulungan dan lembar plat). Paduan magnesium juga digunakan dalam percetakan dan mesin tekstil untuk meminimalkan gaya inersia dalam komponen berkecepatan tinggi.

Karena tidak cukup kuat dalam bentuk yang murni, magnesium dipaduankan dengan berbagai elemen untuk mendapatkan sifat khusus tertentu, terutama kekuatan untuk rasio berat yang tinggi. Berbagai paduan magnesium memiliki pengecoran, pembentukan, dan karakteristik permesinan yang baik. Karena magnesium mengoksidasi dengan cepat (pyrophpric), ada resiko/bahaya kebakaran, dan tindakan pencegahan yang harus diambil ketika proses permesinan, grindling, atau pengecoran pasir magnesium. Meskipun demikian produk yang terbuat dari magnesium dan paduannnya tidak menimbulkan bahaya kebakaran selama penggunaannya normal. Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah. Oleh karena itu magnesium murni tidak dibuat dalam teknik. Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik serta banyak digunakan Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah aluminium, seng dan mangan. ( Lukman, 2008)

Penambahan Al diatas 11%, meningkatkan kekerasan, kuat tarik dan fluidity(keenceran) Penambahan seng meningkatkan ductility (perpanjangan relative) dan castability (mampu tuang). Penambahan 0,1 – 0,5 % meningkatkan ketahanan korosi. Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi pada peningkatan suhu. Berdasarkan hasil analisis terhadap diagram keseimbangan paduan antara magnesium-aluminium dan magnesium zincum, mengindikasikan bahwa larutan padat dari magnesium-aluminium maupun magnesium zincum dapat meningkat sesuai dengan peningkatan temperaturnya dimana masing-masing berada pada kadar yang sesuai sehingga dapat “strengthening-heat treatment” melalui metoda pengendapan.

Hanya sedikit kadar “rare metal” (logam langka) dapat memberikan pengaruh yang sama kecuali pada silver yang sedikit membantu termasuk pada berbagai jenis logam paduan lain melalui “ageing”. ( Lukman, 2008)

1. Magnesium paduan tempa ( Wrought Alloys )

Magnesium paduan tempa dikelompokkan menurut kadar serta jenis unsur paduannya yaitu :

a. Magnesium dengan 1,5 % Manganese

b. Paduan dengan aluminium , Seng serta manganese

c. Paduan dengan zirconium (paduan jenis ini mengandung kadar seng yang tinggi sehingga dapat dilakukan proses perlakuan panas.

d. Paduan dengan Seng, zirconium dan thorium (creep resisting-alloys) 2. Magnesium paduan Cor (Cast Alloys)

Paduan ini dapat dikelompokan kedalam :

a. Paduan dengan aluminium, zincum dan manganese. Paduan cor ini merupakan paduan yang yang bersifat “heat tretable – alloys”.

b. Paduan dengan zirconium, zincum dan thorium, paduan dengan unsur zirconium dan thorium merupakan paduan cor yang bersifat heat treatabledan creep resisiting.

c. Paduan dengan zirconium dengan rare earth metal serta Silver merupakan paduan cor yang dapat di-heat treatment.

d. Paduan dengan zirconium, beberapa dari paduan cor ini dapat di-heat treatment. (digilib.its.ac.id)

2.4 Penandaan Paduan Magnesium

Paduan Magnesium ditetapkan sebagai berikut:

a. Satu atau dua huruf awalan, menunjukkan elemen paduan utama.

b. Dua atau tiga angka, menunjukkan persentase unsur paduan utama dan dibulatkan ke desimal terdekat.

c. Huruf abjad (kecuali huruf I dan O) menunjukkan standar paduan dengan variasi kecil dalam komposisi.

d. Simbol untuk sifat material, mengikuti sistem yang digunakan untuk paduan aluminium.

e. Sebagai contoh, ambil paduan AZ91C-T6:

1. Unsur-unsur paduan utama adalah aluminium (A sebesar 9%, dibulatkan) dan seng (Z sebesar 1%).

2. Huruf C, huruf ketiga dari alfabet, menunjukkan bahwa paduan ini adalah yang ketiga dari satu standar (kemudian dari A dan B, yang merupakan paduan pertama dan kedua yang standar, berturut-turut).

3. T6 paduan menunjukkan bahwa larutan ini telah direaksikan dan masa artifiasial.

2.5. Jenis-jenis

- Magnesium Asetat Mg(C2H3O2) 2

- Magnesium Bromida MgBr2

- Magnesium Karbonat MgCO3

- Magnesium Klorida MgCl2

- Magnesium Kromat MgCrO4

- Magnesium Hidroksida Mg(OH) 2

- Magnesium Iodida MgI2

- Magnesium Nitrat Mg(NO3) 2

- Magnesium Fosfat Mg3 (PO4) 2

- Magnesium Sulfat MgSO4

- Magnesium Sulfida MgS