MAKALAH
Diajukan untuk memenuhi tugas salah satu mata kuliah Bahan
Konstruksi dan Korosi
Oleh
Galuh Hasan Bahtiar
161411010
Novianti
161411023
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Logam Aluminium (Al) & Paduannya dan Logam Chrom (Cr)”.
Adapun Makalah ini ditulis untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah “Bahan Kontuksi dan Korosi”. Proses Pembuatan makalah sudah diusahakan semaksimal mungkin, kalaupun ada kekurangan itu karena keterbatasan yang dimiliki penulis. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan memberikan pengetahuan kepada pembaca segala kritik dan saran yang bersifat membangun tentang isi makalah ini sangat dibutuhkan demi perbaikan ke depannya.
Bandung,September 2017
Penulis
Daftar isi ...ii
5. Aplikasi atau Kegunaan Bahan...15
Kromium...17
1. Tingkat bahaya bahan bagi kehidupan manusia...31
2. Dampak dan penanggulangan bahan bagi lingkungan...31
Kromium...32
1. Tingkat bahaya bahan bagi kehidupan manusia...32
2. Dampak dan penanggulangan bahan bagi lingkungan...34
BAB IV SIMPULAN ...36
Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
Bahan-bahan terdapat disekitar kita dan telah menjadi bagian dari kebudayaan dan pola berfikir manusia. Bahan diambil dari alam dan diproses menjadi bentuk tertentu, seperti cangkul, pisau,dan lain-lain untuk membantu kehidupan manusia. Ketika kita mengenali sifat bahan yang kita gunakan maka sudah barang tentu penggunaan yang nanti kita lakukan akan menjadi efektif karena kita telah mengetahui kekurangan dan kelebihan bahan yang kita gunakan. Bahan di golongkan kedalam 3 jenis yaitu logam, nonlogam dan campuran. Dalam makalah ini akan dibahas jenis bahan yang termasuk kedalam logam yaitu aluminium dan kromium dan paduannya.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana sejarah dan definisi dari aluminium dan kromium?
2. Apa Sifat fisik, kimia dan mekanik dari Alumunium dan Kromium?
3. Bagaimana cara Pembuatan logam Alumunium dan Kromium beserta Kegunaannya?
4. Apa saja klasifikasi Paduan Alumunium dan Kromium?
5. Apa dampak dan Penanggulangan bahaya yang ditimbulkan logam alumunium dan kromium bagi manusia dan lingkungan?
1.3 Tujuan
Dalam penyusunan makalah tentang pengetahuan bahan : Alumunium dan kromium ini terdapat beberapa tujuan yaitu sebagai berikut :
1. Mengetahui sejarah dan pengertian dari aluminium dan kromium
3. Memahami cara pembuatan logam alumunium dan kromium
4. Mengetahui aplikasi atau kegunaan logam alumunium dan kromium di industri
5. Mengetahui beberapa penggolongan logam paduan (alloy) dari alumunium dan kromium
A. ALUMINIUM (Al)
1. Pengertian dan Sejarah Bahan
Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak.
Aluminium ditemukan oleh Sir Humprey Davy dalam tahun 1809 sebagai suatu unsur, dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C. Oersted, tahun 1825. Secara industri Paul Heroult di perancis dan C. M. Hall di amerika serikat secara terpsah telh memperoleh logam aluminum dari alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Heroult Hal masih dipakai untuk memproduksi aluminium.
Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.
Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu, tergantung kekasaran permukaannya.
Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri, namun aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang mungkin berada di dalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas
(misalnya pada proses daur ulang aluminium). Umumnya, aluminium murni yang dijual di pasaran adalah aluminium murni 99%, misalnya aluminium foil.
2. Sifat dan Karakteristik Bahan
2.1 Sifat Fisik Bahan
Aluminium adalah logam yang relatif lunak, ringan, ulet, tahan lama, dan mudah ditempa. Logam yang baru ditempa / dicetak memiliki penampilan keperakan mengkilap, lama-kelamaan warna memudar menjadi perak abu-abu kusam.
Aluminium memiliki massa jenis 2,70 g/cm3. Aluminium merupakan konduktor panas dan listrik yang baik, memiliki 60% konduktivitas tembaga, sedangkan massa jenisnya hanya 30% dari massa jenis tembaga. Meskipun konduktivitasnya lebih rendah dari tembaga, namun dalam hal umur pemakaian, aluminium lebih unggul, karena ketahanan terhadap korosi yang jauh lebih baik.
2.2 Sifat Kimia Bahan
Pengaruh ion klorida yang menyebabkan terlarutnya lapisan tipis Al2O3 menyebabkan lapisan luar logam aluminium menjadi rentan teroksidasi. Panas yang timbul akibat reaksi Al dengan asam menyebabkan Al juga bereaksi dengan air, menyebabkan munculnya lumpur bewarna abu-abu yang merupakan senyawa Al(OH)3.
Aluminium merupakan logam yang aktif karena mudah teroksidasi menjadi ion +3. Logam ini sebagai agen pereduksi yang baik. Sifat sebagai agen pereduksi ini menjadikan aluminium sering digunakan dalam produksi logam-logam tertentu untuk mendapatkan logam bebas. Reaksi seperti yang diuraikan ini disebut dengan reaksi thermit.
Al(s)+ Fe2O3(s) Al2O3(l)+ Fe(l) ΔH°= -852 kJmol-1 Aluminium apabila beraksi dalam suasana asam menghasilkan H2
2Al(s)+ 6H+(aq)à 2Al3+(aq) + 3H2(g)
Aluminium juga dapat bereaksi dalam suasana basa.
2Al(s)+ 2 OH–(aq) + 6 H2O à 2[ Al(OH)4]–(aq) + 3 H2(g)
Serbuk aluminium mudah teroksidasi oleh udara atau oksidan lainnya menghasilkan panas yang tinggi. Dengan sifat ini aluminium sering digunakan pada bahan bakar roket dan proses peledakan.
2.3 Sifat Mekanik Bahan
Sifat mekanik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.
Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
Kekuatan tensil
Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan.
Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075).
Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell.
kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
Ductility
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductilityditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan.
Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni.
3. Proses Pembuatan Bahan
Proses Pembuatan Aluminium
Proses Bayer :
Bijih bauksit yang di dapat diproses dalam proses pemurnian atau refining untuk mendapatkan alumina atau Al2O3 murni. Pemisahan alumina dari bijih bauksit ini menggunakan larutan panas NaOH. Setelah itu dipanaskan pada suhu lebih dari 10000C dan di saring. Hasil dari saringan ini lalu dikeringkan untuk mendapatkan bubuk putih yang merupakan alumina murni. Proses Bayer meliputi ekstruksi, klarifikasi (pemisahan), presipitasi, dan kalsinasi.
Berikut proses kimianya :
Al2(OH)3(s) + 2NaOH(aq) + H2O(l) 2NaAlO2(aq) + 2H2O(l) + Pengotor
2NaAlO2(aq) + 2H2O(l) 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(Aaq) + H2O(l)
2Al(OH)3(s) Al2O3(s) + 3H2O(l)
Proses Hall-Heroult :
Setelah diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah elektrolisis leburan Al2O3. Pada elektrolisis ini Al2O3 dicampur dengan CaF2 dan 2-8% kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al2O3 (titik lebur Al2O3 murni mencapai 2000 0C, campuran tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950 0C. Anode dan katodenya terbuat dari grafit. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
Al2O3(l)2Al3+(l) + 3O2 -(l)
Anode (+): 3O2- (l) 3/2 O2 (g) + 6e−
Reaksi sel: 2Al3 (l) + 3O2- (l) 2Al (l) + 3/2 O2 (g)
Peleburan alumina menjadi aluminium logam terjadi dalam tong baja yang disebut pot reduksi atau sel elektrolisis. Bagian bawah pot dilapisi dengan karbon, yang bertindak sebagai suatu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Secara umum pada proses ini, leburan alumina dielektrolisis, dimana lelehan tersebut dicampur dengan lelehan elektrolit kriolit dan CaF2 di dalam pot dimana pada pot tersebut terikat serangkaian batang karbon dibagian atas pot sebagai katoda. Karbon anoda berada dibagian bawah pot sebagai lapisan pot, dengan aliran arus kuat 5-10 V antara anoda dan katodanya proses elektrolisis terjadi. Tetapi, arus listrik dapat diperbesar sesuai keperluan, seperti dalam keperluan industri.
Alumina mengalami pemutusan ikatan akibat elektrolisis, lelehan aluminium akan menuju kebawah pot, yang secara berkala akan ditampung menuju cetakan berbentuk silinder atau lempengan. Masing – masing pot dapat menghasilkan 66.000-110.000 ton aluminium per tahun(Anonymous,2009). Secara umum, 4 ton bauksit akan menghasilkan 2 ton alumina, yang nantinya akan menghasilkan 1 ton alumunium.
Tahapan proses Hall-Heroult adalah sebagai berikut:
1.) Di dalam pot reduksi (sel elektrolisis), kristal alumina dilarutkan dalam pelarut lelehan kriolit (Na3AlF6) cair dan CaF2 pada suhu 1.760-1.780 ° F (960-970 ° C) untuk membentuk suatu larutan elektrolit yang akan menghantarkan listrik dari batang karbon (Katoda) menuju Lapisan-Karbon (Anoda).
3.) Proses peleburan dilanjutkan, dengan penambahan alumina pada larutan kriolit untuk menggantikan senyawa yang terdekomposisi. Arus listrik konstan tetap dialirkan. Panas yang berasal dari aliran listrik menjaga agar isi pot tetap berada pada keadaan cair.
4.) Lelehan aluminium murni terkumpul dibawah pot.
5.) Lelehan yang sudah terkumpul ini dipindahkan ke tungku penyimpanan dan kemudian dituangkan ke dalam cetakan sebagai batangan atau lempengan.
6.) Ketika logam diisi ke dalam cetakan, bagian luar cetakan didinginkan dengan air, yang menyebabkan aliminium menjadi padat.
7.) Logam murni yang padat dapat dibentuk dengan penggergajian sesuai dengan kebutuhan.
4. Penggolongan paduannya
Klasifikasi Aluminium
1. Aluminium Murni
Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan dicetak dalam keadaan biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar 90 MPa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas sehingga seringkali aluminium dipadukan dengan logam lain.
2. Aluminium Paduan
Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah silikon, magnesium, tembaga, seng, mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970.
Secara umum, penambahan logam paduan hingga konsentrasi tertentu akan meningkatkan kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur. Jika melebihi konsentrasi tersebut, umumnya titik lebur akan naik disertai meningkatnya kerapuhan akibat terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam logam.
Namun, kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya bergantung pada konsentrasi logam paduannya saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan sebagainya.
1.) Paduan Aluminium-Silikon
Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan kekerasan dan kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525 MPa pada aluminium paduan yang dihasilkan pada perlakuan panas. Jika konsentrasi silikon lebih tinggi dari 15%, tingkat kerapuhan logam akan meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristal granula silika.
2.) Paduan Aluminium-Magnesium
menjadikan logam paduan dapat bekerja dengan baik pada temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperatur tersebut.
3.) Paduan Aluminium-Tembaga
Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan kuat, namun rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan, paduan tidak boleh memiliki konsentrasi tembaga di atas 5,6% karena akan membentuk senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan logam rapuh.
4.) Paduan Aluminium-Mangan
Penambahan mangan memiliki akan berefek pada sifat dapat dilakukan pengerasan tegangan dengan mudah (work-hardening) sehingga didapatkan logam paduan dengan kekuatan tensil yang tinggi namun tidak terlalu rapuh.
Selain itu, penambahan mangan akan meningkatkan titik lebur paduan aluminium. 5.) Paduan Aluminium-Seng
Paduan aluminium dengan seng merupakan paduan yang paling terkenal karena merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat terbang. Paduan ini memiliki kekuatan tertinggi dibandingkan paduan lainnya, aluminium dengan 5,5% seng dapat memiliki kekuatan tensil sebesar 580 MPa dengan elongasi sebesar 11% dalam setiap 50 mm bahan. Bandingkan dengan aluminium dengan 1% magnesium yang memiliki kekuatan tensil sebesar 410 MPa namun memiliki elongasi sebesar 6% setiap 50 mm bahan.
6.) Paduan Aluminium-Lithium
Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan massa jenis dan peningkatan modulus elastisitas; hingga konsentrasi sebesar 4% lithium, setiap penambahan 1% lithium akan mengurangi massa jenis paduan sebanyak 3% dan peningkatan modulus elastisitas sebesar 5%. Namun aluminium-lithium tidak lagi diproduksi akibat tingkat reaktivitas lithium yang tinggi yang dapat meningkatkan biaya keselamatan kerja.
7.) Paduan Aluminium-Skandium
panas. Paduan ini semakin jarang diproduksi, karena terdapat paduan lain yang lebih murah dan lebih mudah diproduksi dengan karakteristik yang sama, yaitu paduan titanium. Paduan Al-Sc pernah digunakan sebagai bahan pembuat pesawat tempur Rusia, MIG, dengan konsentrasi Sc antara 0,1-0,5% (Zaki, 2003, dan Schwarz, 2004).
8.) Paduan Aluminium-Besi
Besi (Fe) juga kerap kali muncul dalam aluminium paduan sebagai suatu “kecelakaan”. Kehadiran besi umumnya terjadi ketika pengecoran dengan menggunakan cetakan besi yang tidak dilapisi batuan kapur atau keramik. Efek kehadiran Fe dalam paduan adalah berkurangnya kekuatan tensil secara signifikan, namun diikuti dengan penambahan kekerasan dalam jumlah yang sangat kecil. Dalam paduan 10% silikon, keberadaan Fe sebesar 2,08% mengurangi kekuatan tensil dari 217 hingga 78 MPa, dan menambah skala Brinnel dari 62 hingga 70. Hal ini terjadi akibat terbentuknya kristal Fe-Al-X, dengan X adalah paduan utama aluminium selain Fe.
Kelemahan aluminium paduan adalah pada ketahanannya terhadap lelah (fatigue). Aluminium paduan tidak memiliki batas lelah yang dapat diperkirakan seperti baja, yang berarti failure akibat fatigue dapat muncul dengan tiba-tiba bahkan pada beban siklik yang kecil.
Satu kelemahan yang dimiliki aluminium murni dan paduan adalah sulit memperkirakan secara visual kapan aluminium akan mulai melebur, karena aluminium tidak menunjukkan tanda visual seperti baja yang bercahaya kemerahan sebelum melebur.
9.) Aluminium paduan cor
Aluminium dapat dicor di cetakan pasir/tanah liat, cetakan besi, atau cetakan baja dengan diberi tekanan. Logam cor dapat lebih cepat mengeras jika dicor dengan cetakan logam, sehingga akan menghasilkan efek yang sama seperti efek quenching, yaitu memperkeras logam.
pengotor pencetaknya, juga harus terbebas dari uap air. Aluminium, dalam temperatur tinggi, dapat bereaksi dengan uap air membentuk aluminium hidroksida dan gas hidrogen. Aluminium cair, sepeti logam cair pada umumnya, dapat melarutkan gas tersebut, dan ketika logam mulai mendingin dan menjadi padat, gelembung-gelembung hidrogen akan terbentuk di dalam logam, menyebabkan logam menjadi berpori-pori dan menyebabkan logam semakin rapuh.
Untuk mencegah keberadaan gas hidrogen dalam logam, pengecoran sebaiknya dilakukan dalam keadaan kering dan tidak lembab serta logam tidak dilelehkan pada temperatur jauh di atas titik lelehnya. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan tanur listrik, namun hal ini akan meningkatkan biaya produksi.
Komposisi utama aluminium paduan cor pada umumnya adalah tembaga, silikon, dan magnesium. Al-Cu memberikan keuntungan yaitu kemudahan dalam pengecoran dan memudahkan pengerjaan permesinan. Al-Si memmberikan kemudahan dalam pengecoran, kekuatan, ketahanan pada temperatur tinggi, dan pemuaian yang rendah. Sifat pemuaian merupakan sifat yang penting dalam logam cor dan ekstrusi, yang pada umumnya merupakan bagian dari mesin. Al-Mg juga memberikan kekuatan, dan lebih baik dibandingkan Al-Si karena memiliki ketahanan yang lebih tinggi hingga logam mengalami deformasi plastis (elongasi). Namun konsentrasi lebih dari 10% dapat mengurangi kemudahan dalam pengecoran.
5. Aplikasi dan Kegunaan Bahan
Aluminium memiliki rasio kekuatan terhadap massa yang paling tinggi, sehingga banyak digunakan sebagai bahan pembuat pesawat dan roket. Aluminium juga dapat menjadi reflektor yang baik; lapisan aluminium murni dapat memantulkan 92% cahaya.
Paduan aluminium-magnesium umumnya digunakan sebagai bahan pembuat badan kapal. Paduan lainnya akan mudah mengalami korosi ketika berhadapan dengan larutan alkali seperti air laut.
Paduan aluminium-tembaga-lithium digunakan sebagai bahan pembuat tangki bahan bakar pada pesawat ulang-alik milik NASA.
Uang logam juga terbuat dari aluminium yang diperkeras. Hingga saat ini, sulit dicari apa bahan paduan uang pembuat uang logam berwarna putih keperakan ini, kemungkinan dirahasiakan untuk mencegah pemalsuan uang logam.
Velg mobil juga menggunakan bahan aluminium yang dipadu dengan magnesium, silicon, atau keduanya, dan dibuat dengan cara ekstrusi atau dicor.
Beberapa jenis roda gigi menggunakan paduan Al-Cu. Penggunaan paduan Cu untuk mendapatkan tingkat kekerasan yang cukup dan memperpanjang usia benda akibat fatigue.
Sektor pembangunan perumahan;untuk kusen pintu dan jendela.
Sektor industri makanan ,untuk kemasan berbagai jenis produk.
Sektor lain, misal untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida, digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api.
Pembuatan Tawas (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O). Tawas digunakan untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.
B. KROMIUM (Cr)
1. Pengertian dan Sejarah Bahan
Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Termasuk kedalam golongan logam transisi yang berada pada golongan VI B perioda 4. Krom adalah logam yang berwujud padat, sangat keras dan berwarna seperti perak dengan berat atom 51,9961 sma, memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi. Khrom berwarna abu-abu, sangat mengkilap, keras sehingga memerlukan proses pemolesan yang cukup tinggi dan sangat tahan terhadap korosi. Dengan sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan, seperti knalpot pada sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan
seperti emas, emas yang dilapisi oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih.
Kromium tidak ditemukan sebagai logam bebas di alam. Kromium ditemukan dalam bentuk bijih kromium, khususnya dalam senyawa PbCrO4 yang berwarna merah. PbCrO4 dapat
digunakan sebagai pigmen merah untuk cat minyak.
Logam kromium dapat bersenyawa dengan oksigen, klorin, dan ion sulfat, berturut-turut membentuk CrO, CrCl3 dan
(Cr2(SO4)3)
Semua senyawa kromium dapat dikatakan beracun. Meskipun kromium berbahaya, tetapi kromium banyak digunakan dalam berbagai bidang. Misalnya dalam bidang biologi kromium memiliki peran penting dalam metabolisme glukosa. Dalam bidang kimia, kromium digunakan sebagai katalis, seperti K2Cr2O7 merupakan agen oksidasi dan digunakan dalam analisis
kuantitatif. Dalam industri tekstil, kromium digunakan sebagai mordants. Kromium memiliki beberapa istop. Diantara isotop-isotop kromium, ada beberapa isotop-isotop kromium yang digunakan untuk aplikasi medis, seperti Cr-51 yang digunakan untuk
akhirnya diidentifikasi sebagai kromium oksida. Kromium oksida ditemukan pada 1797 oleh Louis-Nicholas Vauquelin.
kromium. Satu atau dua tahun kemudian seorang kimiawan dari Jerman, Tassaert yang bekerja di Paris menemukan kromium dalam bijih Kromit, Fe(CrO2)2, yang merupakan sumber utama
kromit hingga sekarang.
Setelah penelitian lebih lanjut, Louis-Nicholas Vauquelin mendeteksi jejak unsur kromium dalam permata yang memberikan karakteristik warna merah batu delima dan zamrud hijau khas, serpentine, dan mika krom. diadopsi secara komersial pada tahun 1884. Sementara kromit pertama kali digunakan sebagai bahan tahan api di Perancis
Kromium merupakan logam pasif berwarna putih perak dan lembek jika dalam keadaan murninya.
Massa Jenis 7,15 g/cm3 (250C)
Titik Lebur 2180 K, 19070C, 3465 ° F
Titik Didih 2944 K, 26710C, 4840 ° F
Entalpi Peleburan 20,5 kJ mol -1
Panas Penguapan 339 kJ mol -1
Kapasitas Kalor (250C) 23,25 J/mol.K Konduktivitas Termal 94 W m -1 K -1 Koefisien ekspansi termal linier 4,9 x 10 -6 K -1
Kepadatan 7,140 kg m -3
Volum Molar 7,23 cm 3
Sifat Resistivitas listrik 12,7 10 -8 Ω m
2.2 Sifat Kimia Bahan
Nomor Atom 24
Massa Atom 51,9961 g/mol
Konfigurasi elektron [Ar] 3d5 4s1
Bilangan Oksidasi 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2
(oksida asam kuat)
Elektronegativitas 1.66 (skala Pauling)
Afinitas electron 64,3 kJ / mol -1
Ikatan energi dalam gas 142,9 ± 5,4 kJ / mol -1.
Logam kromium tidak bereaksi dengan udara atau oksigen pada suhu kamar
2) Reaksi kromium dengan air
Logam kromium tidak bereaksi dengan air pada suhu kamar.
a) Fluorida
Kromium bereaksi langsung dengan fluorin, F2,
pada suhu 400°C, dan 200-300 atmosfer untuk membentuk kromium (VI) fluorida, CrF6.
Cr(s) + 3F2 (g) → CrF6 (s) [kuning]
reaksi kromium dengan klorida juga dapat membentuk kromium diklorida, CrCl2 dan kromium tetraklorida,
reaksi kromium dengan bromida juga dapat membentuk kromium dibromida, CrBr2 dan kromium tetrabromidaa,
CrBr4.
Di bawah kondisi yang masih ringan, logam kromium dapat bereaksi dengan unsur iodida, I2 membentuk CrI3.
2Cr(s) + 3I2(g) → 2CrI3(s) [hijau gelap]
Selain membentuk kromium triiodida, CrI3, reaksi
kromium dengan iodida juga dapat membentuk kromium diiodida, CrI2 dan kromium tetraiodida, CrI4.
4) Reaksi kromium dengan asam kromium tidak bereaksi dengan asam nitrat, HNO3.
Contoh reaksi kromium dengan asam klorida:
Trikromium tetraoksida, Cr3O4.
6) Sulfida
kompleks nitrat membentuk nitrat hexaaquakromium
Logam Cr murni tidak penah ditemukan di alam. Logam ini ditemukan dalam bentuk persenyawaan padat atau mineral dengan unsur-unsur lain. Cr paling banyak ditemukan dalam bentuk batuan besi krom atau kromit FeCr2O4. Untuk
memperoleh kromium murni dapat dilakukan dengan :
Mineral kromite (FeCr2O4) direaksikan dengan basa dan
oksigen untuk menghasilkan kromat [mengubah Cr(III) menjadi Cr(VI)]
4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2
Perubahan kromat menjadi dikromat dapat dilakukan dengan menambahkan H2SO4.
Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Cr2O3(s) + 2Al(s) → Al2O3(s)+ 2Cr(s)
Atau dapat pula direduksi dengan silikon 2Cr2O3 + 3Si → 4Cr + 3SiO2
Pada proses ini menghasilkan Kromium dengan kemurnian 97-99%.
Salah satu proses isolasi yang lain adalah dengan proses electroplating. Ini dilakukan dengan melarutkan Cr2O3 dalam
sulfat sehingga terbentuk larutan elektrolit untuk proses electroplating.
4. Penggolongan paduannya
Stainless steel
Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Karakteristik khusus baja stainless adalah pembentukan lapisan film kromium oksida (Cr2O3). Lapisan ini berkarakter kuat,tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan baja stainless didasarkan dengan sifat-sifat materialnya antara lain ketahanan korosi, fabrikasi, mekanik, dan biaya produk. Penambahan unsur-unsur tertentu kedalam baja stainless dilakukan dengan tujuan sebagai berikut :
meningkatkan keuletan dan mampu bentuk logam. Penambahan nikel meningkatkan ketahanan korosi tegangan.Penambahan unsur molybdenum (Mo) untuk meningkatkan ketahanan korosi pitting di lingkungan klorida.
Unsur aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperature tinggi.Umumnya berdasarkan paduan unsur kimia dan presentasibaja stainless dibagi menjadi lima katagori. Lima katagori tersebut yaitu :
a. Baja Stainless Martensitik
Baja ini merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki struktur martensit body-centered cubic (bcc) terdistorsi saat kondisi bahan dikeraskan. Baja ini merupakan ferromagnetic, bersifat dapat dikeraskan dan umumnya tahan korosi di lingkungan kurang korosif. Kandungan kromium umumnya berkisar antara 10,5 – 18%, dan karbon melebihi 1,2%. Kandungan kromium dan karbon dijaga agar mendaptkan struktur martensit saat proses pengerasan. Karbida berlebih meningkatkan ketahanan aus. Unsur niobium, silicon,tungsten dan vanadium ditambah untuk memperbaiki proses temper setelah proses pengerasan. Sedikit kandungan nikel meningkatkan ketahan korosi dan ketangguhan.
b. Baja stainless Ferritik
stainless austenitic. Kandungan karbon rendah pada baja ferritik tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas.
Tingkat kekerasan beberapa tipe baja stainless ferritik dapat ditingkatkan dengan cara celup cepat. Metode celup cepat merupakan proses pencelupan banda kerja secara cepat dari keadaan temperature tinggi ke temperature ruang. Sifat mampu las, keuletan, ketahanan korosi dapat ditingktakan dengan mengatur kandungan tertentu unsur karbon dan nitrogen.
c. Baja Stainless Austenitik
Baja Stainless austenititk merupakan paduan logam besi-krom-nikel yang mengandung 16-20% kromium, 7-22%wt nikel, dan nitrogen. Logam paduan ini merupakan paduan berbasis ferrous dan struktur kristal face centered cubic (fcc). Struktur kristal akan tetap berfasa austenit bila unsur nikel dalampaduan diganti mangan (Mn) karena kedua unsur merupakan penstabil fasa austenit. Fasa austenitic tidak akan berubah saat perlakuan panas anil kemudian didinginkan pada temperatur ruang. Baja stainless austenitik tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan celup cepat (quenching). Umumnya jenis baja ini dapat tetap menjaga sifat asutenitik pada temperature ruang, lebih bersifat ulet dan memiliki ketahanan korosi lebih baik dibandingkan baja stainless ferritik dan martensit. Setiap jenis baja stainless austenitic memiliki karakteristik khusus tergantung dari penambahan unsur pemadunya.
kandungan 7%wt nikel. Tipe 3xx mengandung unsur nikel tinggi dan maksimal kandungan mangan 2%wt. Unsur molybdenum, tembaga, silicon, aluminium,titanium dan niobium ditambah dengan karakter material tertentu seperti ketahanan korosi sumuran atau oksidasi. Sulfur ditambah pada tipe tertentu untuk memperbaiki sifat mampu mesin.
tegangan tarik dan luluh tinggi dan ketahanan korosi retak tegang lebih baik dari pada baja stainless austenitik. Ketangguhan baja stainless dupleks antara baja austenitic dan ferritik.
e. Baja Stainless Pengerasan Endapan
Jenis baja ini merupakan paduan unsure utama kromium-nikel yang mengandung unsur precipitation-hardening antara lain tembaga, aluminium, atau titanium. Baja ini berstruktur austenitic atau martensitik dalam kondisi anil. Kondisi baja berfasa austenitic dalam keadaan anil dapat diubah menjadi fasa martensit melalui perlakuan panas. Kekuatan material melalui pengerasan endapan pada struktur martensit.
Paduan Tembaga Kromium
Paduan tembaga kromium adalah paduan tembaga tinggi, mengandung 0,6 sampai 1,2% Cr. Para paduan tembaga kromium digunakan untuk kekuatan tinggi, ketahanan korosi dan konduktivitas listrik.
5. Aplikasi dan Kegunaan Bahan
Beberapa kegunaan dari Kromium diantaranya :
serta sifat tahan karat pada paduan logam. Baja tahan karat (stainless steels) mengandung sekitar 14% kromium.
2) Oleh karena kekerasannya, paduan kromium dengan kobalt Penggunaan kromium sebagai refraktori terutama karena mempunyai titik leleh yang tinggi (1857°C), koefisien muai yang tidak terlalu besar dan mempunyai bentuk kristal yang stabil.
5) Beberapa senyawa kromium digunakan sebagai katalis. Misalnya Phillips katalis untuk produksi polietilen adalah campuran dari kromium dan silikon dioksida atau campuran dari krom dan titanium dan aluminium oksida.
6) Kromium (IV) oksida digunakan untuk pembuatan pita magnetik digunakan dalam performa tinggi dan standar kaset audio.
7) Asam kromat adalah agen oksidator yang kuat dan merupakan senyawa yang bermanfaat untuk membersihkan gelas laboratorium dari setiap senyawa organik. Kalium dikromat merupakan zat kimia reagen, digunakan dalam membersihkan gelas laboratorium, dan sebagai agen titrating (agen oksidasi dalam analisis kuantitatif) .
sangat berharga. Senyawa khrom digunakan dalam industri tekstil sebagai mordan atau penguat warna. Dalam industri penerbangan dan lainnya,senyawa khrom berguna untuk melapisi aluminum.
9) Digunakan untuk memberi warna hijau pada kaca zamrud.
10) Merupakan suatu pigmen, khususnya krom kuning
11) Dibidang biologi kromium memiliki peran penting dalam metabolisme glukosa
12) Digunakan untuk aplikasi medis, seperti Cr-51 yang digunakan untuk mengukur volume darah dan kelangsungan hidup sel darah merah.
13) Digunakan sebagai pigmen merah untuk cat minyak, khususnya senyawa PrCrO4
14) Digunakan dalam pembuatan batu permata yang berwarna. Warna yan kerap digunakan adalah warna merah, yang diperoleh dari kristal aluminium oksida yang kedalamnya dimasukkan kromium.
15) Bahan baku dalam pembuatan kembang api. Hal ini diperoleh dari Hasil pembakaran amonium dikromat, (NH4)2Cr2O7, yang berisi pellet dari raksa tiosianat (HgCNS).
16)Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Pelapisan itu dilakukan secara elektrolisis, yaitu dengan electroplating. Untuk tujuan itu digunakan senyawa kromium dengan tingkat oksidasi +6. Dalam prosesnya, kromium mula-mula direduksi menjadi Cr+ baru kemudian menjadi kromium. Akan tetapi,
jika larutan yang digunakan adalah Cr3+, ternyata pelapisan
tidak terjadi. Hal itu disebabkan ion Cr3+ dalam air terikat
sebagi ion kompleks yang stabil, yaitu [Cr(H2O)6]3+. Ion
adalah Cr6+, maka ion Cr3+ terbentuk dalam suatu lapisan di
permukaan logam dan tidak lagi bereaksi dengan air, melainkan langsung direduksi menjadi unsur kromium (Cr). Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.
Pelapisan krom adalah suatu perlakuan akhir menggunakan elektroplating oleh kromium. Pelapisan dengan krom dapat dilakukan pada berbagai jenis logam seperti besi, baja, atau tembaga. Pelapisan krom juga dapat dilakukan pada plastik atau jenis benda lain yang bukan logam, dengan persyaratan bahwa benda tersebut harus dicat dengan cat yang mengandung logam sehingga dapat mengalirkan listrik.
Pelapisan krom menggunakan bahan dasar asam kromat, dan asam sulfat sebagai bahan pemicu arus, dengan perbandingan campuran yang tertentu. Perbandingan yang umum bisa 100:1 sampai 400:1. Jika perbandingannya menyimpang dari ketentuan biasanya akan menghasilkan lapisan yang tidak sesuai dengan yang diharapkan.
Faktor lain yang sangat berpengaruh pada proses pelapisan krom ini adalah temperatur cairan dan besar arus listrik yang mengalir sewaktu melakukan pelapisan. Temperatur pelapisan bervariasi antara 35 °C sampai 60 °C dengan besar perbandingan besar arus 18 A/dm2 sampai 27
A/dm2.
17) Pewarnaan Kulit
A. ALUMINIUM (Al)
1. Tingkat Bahaya Bahan Bagi Kehidupan Manusia
Dampak yang ditimbulkan akibat terpapar serbuk alumunium yaitu sebagai berikut : a) Kerusakan pada sistem saraf pusat
b) Kerusakan Paru-paru
c) Demensia (Menurunnya kekuatan intelektual otak) d) Kehilangan memori ingatan
e) Kelesuan f) Gemetar berat
Penanggulangan yang bisa dilakukan terhadap bahaya diatas yaitu :
a) Terapi farmakologis seperti menggunakan obat asetilkolinesterase inhibitor, vitamin, dan antioksidan
b) Sesegera Minum air sebanyak mungkin ketika bahan yang mengandung alumunium tertelan
c) Menggunakan obat hirup (Ventolin Inhaler)
d) Meminum obat levodopa, bromokriptin, pergolid, selegilin, atau antikolinergik
2. Dampak dan Penanggulangan bahaya Bahan bagi Lingkungan
Dampak lingkungan yang terjadi akibat tercemar oleh alumunium diantaranya : a) Pencemaran kehidupan air
c) Pencemaran tanah
Alumunium terakumulasi dalam air tanah yang akan merusak akar tanaman dan mencemari bagian dalam tanaman sehingga bila ada hewan atau manusia yang memakan tanaman tersebut maka akan terpapar secara tidak langsung. Selain itu alumunium juga dapat mengurangi kadar posfat karena ion alumunium bereaksi dengan ion fosfat, sehingga organisme-organisme tanah akan kekurangan fosfat sebagai protein yang akan menyebabkan kemtaian organisme tersebut.
Penanggulangan lingkungan yang dapat dilakukan diantaranya sebagai berikut :
a) Bioremoval atau penambahan biomassa/mikroorganisme yang dapat mengurangi kandungan logam dalam air
b) Penyaringan air menggunakan filter mangan zeolit dan filter karbon aktif yang dilengkapi dengan filter cartridge dan sterilisator Ultra Violet untuk menangkap segala bentuk ion logam berbahaya dalam air
c) Perebusan tanaman dengan NaCl dan asam asetat konsentrasi rendah yang akan menetralisir kandungan logam dalam tanaman.
B.
Kromium (Cr)
1. Tingkat Bahaya Bahan Bagi Kehidupan Manusia
Pada proses fisika, dilakukan dengan mengalirkan air yang tercemar ke dalam bak penampung yang telah diisi campuran pasir, kerikil serta ijuk. Hal ini lebih ditujukan untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran-kotoran kasar dan penyisihan lumpur. Pada proses kimia, dilakukan dengan menambahkan bahan-bahan kimia untuk mengendapkan zat pencemar misalnya persenyawaan karbonat.
Kromium (III) adalah esensial bagi manusia dan kekurangan dapat menyebabkan kondisi jantung, gangguan dari metabolisme dan diabetes. Tapi terlalu banyak penyerapan kromium (III)dapat menyebabkan efek kesehatan juga, misalnya ruam kulit.
Kromium (VI) adalah bahaya bagi kesehatan manusia, terutama bagi orang-orang yangbekerja di industri baja dan tekstil. Orang yang merokok tembakau juga memiliki kesempatanyang lebih tinggi terpapar kromium.
Kromium (VI) diketahui menyebabkan berbagai efek kesehatan. sebuah senyawa dalamproduk kulit, dapat menyebabkan reaksi alergi, seperti ruam kulit. Pada saat bernapas ada krom(VI) dapat menyebabkan iritasi dan hidung mimisan.
2. Dampak dan Penanggulangan bahaya Bahan bagi Lingkungan
Penanggulangan
Untuk mengurangi pencemaran Cr, dapat dilakukan penanggulangan seperti beberapa hal berikut:
1. Memaksimalkan ekstrrasi secara efisien, Cr dari kromit, dan meminimalisasi limbah Cr.
2. Menerapkan teknologi hemat penggunaan bahan baku Cr. 3. Mengurangi limbah Cr serta tindakan mendaur ulang limbah Cr
sehingga pencegahan pencemaran Cr akan memberikan keuntungan, antara lain mengurangi biaya produksi, meningkatkan keamanan pekerja, meningkatkan produktivitas, serta meningkatkan perlindungan lingkungan
Ada juga cara penanggulangan untuk pencemaran krom, yaitu dengan cara:
Perventif:
Membangun instalasi pengolahan limbah cair (IPLC) sehingga kualitas limbah cair yang dibuang ke perairan umum tidak melampaui baku mutu yang berlaku.
Mengolah limbah cair industri sehingga dapat digunakan kembali (sistem daur ulang).
Kuratif:
Menggunakan proses biosorpsi dengan memanfaatkan jamur merang sebagai penyerap logam krom dalam limbah cair industri pelapisan logam.
Menggunakan zeolit untuk mengadsorpsi ion Cr(III). Zeolit merupakan mineral berpori yang penggunaannya didasarkan atas kemampuannya melakukan pertukaran ion (ion excangher), adsorpsi (adsorption) dan katalisator (catalyst). Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat teratur dengan rongga yang saling berhubungan ke segala arah yang menyebabkan luas permukaan zeolit sangat besar sehingga sangat baik digunakan sebagai adsorben.
1. Aluminium
Aluminium merupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%), tetapi tidak pernah ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineral-mineral lainnya. Aluminium ada di alam dalam bentuk silikat maupun oksida
Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan kimia berenergi tinggi dengan oksigen. Dibandingkan dengan logam lain, proses ekstraksi aluminium dari batuannya memerlukan energi yang tinggi untuk mereduksi Al2O3. Proses reduksi ini tidak semudah mereduksi besi dengan menggunakan batu bara, karena aluminium merupakan reduktor yang lebih kuat dari karbon.
Dalam proses pembuatan aluminium ada dua cara yaitu: Proses Bayer-Hall Heroult
Proses daur ulang alumnium
Logam aluminium dan paduannya antara lain : Paduan Aluminium-Silikon, Paduan Aluminium-Magnesium, Paduan Aluminium-Tembaga, Paduan Aluminium-Mangan, Paduan Seng, Paduan Lithium, Paduan Aluminium-Skandium, Paduan Aluminium-Besi, Paduan Alnico, Paduan Silumin, Paduan Duralumin
2. Kromium
Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24. Termasuk kedalam golongan logam transisi yang berada pada golongan VI B perioda 4.
Senyawa kromium masing – masing mempunyai peranan yang berbeda di lingkungan dan efek yang berbeda pula terhadap kesehatan manusia sesuai dengan
bilangan oksidasinya. Dilaporkan bahwa krom (VI) merupakan senyawa krom yang paling berbahaya (misalnya Kalium Chromat K2CrO4 atau CrO3).
Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles menjadi mengkilat. Dengan sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan, seperti knalpot pada sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan seperti emas, emas yang dilapisi oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih. Dalam industry baja kromium digunakan sebagai bahan dasar pembuatan baja tahan karat. Karena memiliki titik leleh yang tinggi kromium juga digunakan dalam industry refraktori untuk membentuk bata tahan api.
Metode ekstraksi untuk memproduksi kromium serupa dengan yang digunakan logam lain. Salahsatunya adalah dengan memanaskan oksida kromium dengan arang atau aluminium, juga bisa diperoleh dengan melewatkan arus listrik melalui senyawanya.
