Proses Pembuatan
Unsur/ Senyawa
Logam
dan Kegunaannya
Hendry Prasetya Wiratama.T
▸ Baca selengkapnya: proses pembuatan unsur gas mulia
(2)Proses Pembuatan Unsur/ Senyawa
Logam dan Kegunaannya
salah satu contoh gambar proses pembuatan natrium
UNSUR /
SENYAWA PROSES PEMBUATAN KEGUNAAN
1. Natrium (Na) Proses Down: Dengan elektrolisis NaCl→Na+ (l) + Cl- (l) Katode : Na+ (l) + e→ Na (l) Anode : 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2 e sebagai cairan
pendingin pada reaktor nuklir
sebagai lampu
2. Natrium Hidroksida (NaOH)
NaOH dibuat dengan elektrolisis larutan NaCl.
Katoda : 2H2O(l) + 2e à 2OH–(aq) + H2(g)
Anoda : 2Cl–(aq) à Cl2(g) + 2e Hasil : 2H2O(l) + 2Cl – (aq) à 2OH – (aq) + H2(g) + Cl2(g)
Na+ dalam larutan bergabung dengan OH– di
katoda membentuk NaOH.
Soda kaustik digunakan dalam pembuatan sabun, detergen, tekstil, kertas, pewarnaan, dan
menghilangkan belerang dari minyak bumi. 3. Natrium Karbonat (Na2CO3) Proses Solvay
Metode pembuatan Na2CO3 ini dikembangkan oleh Ernest Solvay (1838–1922) dari Belgia
sebagai bahan bakunya adalah batu kapur CaCO3.
- Batu kapur dipanaskan untuk memperoleh gas CO2
CaCO3(s) à CaO(s) + CO2(g) (panas) CO2(g) + H2O(l) à H2CO3(aq)
H2CO3(aq) + NH3(g) à NH4HCO3(aq)
NH4HCO3(aq) + NaCl(aq) à NaHCO3(s) + NH4Cl
Endapan NaHCO3 dipisahkan dengan penyaringan
kemudian dipanaskan
2 NaHCO3(s) à Na2CO3(s) +H2O(g) + CO2(g) (panas)
Digunakan dalam proses pembuatan pulp, kertas, sabun, detergen, kaca, dan untuk melunakkan air sadah.
4. Natrium Sulfat
Proses Hargraves :
2NaCl(s) + H2SO4(l)→ Na2SO4 (s) + 2HCl(g)
industri pulp dan kertas
5. Magnesium (Mg)
Magnesium diperoleh dari air laut menurut proses Dow melalui tahap-tahap
1. Mencampurkan air laut dengan (CaO) sehingga magnesium mengendap CaO (s) + H2O (l) à Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)
Untuk membuat logam
campuran (aliase). Contoh: Magnalium (Mg + Al). Paduan logam ini kuat dan ringan serta tahan korosi sehingga digunakan untuk membuat komponen
Mg2+ (aq) + 2OH-(aq) à Mg(OH)2 (s)
Mg2+(aq) + H2O(l) + CaO(s ) à Mg(OH)2(s) + Ca2+(aq) 1. Mg(OH)2 yang terbentuk disaring, dicuci dan direaksikan dengan larutan HCl pekat. Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) à MgCl2(aq) + 2H2O(l)
1. Larutan MgCl2 yang diperoleh diuapkan
sehingga diperoleh Kristal MgCl2
2. Kristal MgCl2 dielektrolisis terhadap lelehan MgCl2 yang dicampur CaCl2. MgCl2 (l) à Mg2+ (l) + 2Cl- (l)
Katoda : Mg2+(l) + 2e à Mg(l)
Anoda : 2Cl- (l) à Cl2(g) + 2e
Hasil : Mg2+ (l) + 2Cl–(l) à Mg(l) + Cl2(g)
pesawat terbang, rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang. Dapat digunakan untuk membuat kembang api, untuk blitz pada kamera.
Pencegah korosi pipa
besi di tanah dan dinding kapal laut
6. Alumunium (Al)
Aluminium diperoleh dengan elektrolisis lelehan
bauksit Al2O3 dalam kriolit cair Na3AlF6 pada
proses Hall – Heroult melalui 2 tahap, yaitu: 1. Pemurnian Al2O3 dari bauksit (alumina) Ke dalam bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat sehingga Al2O3 larut, sedangkan zat lain tidak larut. Dipisahkan melalui penyaringan. Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) à 2NaAlO2 (aq) + H2O (l)
Larutan NaAlO2 diasamkan.
NaAlO2 (aq) + H2O (l) + HCl (aq) à Al(OH)3 (s) + NaCl (aq)
Endapan Al(OH)3 disaring & dipanaskan sehingga
terurai.
Al(OH)3 (s) à Al2O3 (s) + 3H2O (g) (panas)
1. Elektrolisis Al2O3 dengan kriolit cair
Al2O3 murni dicampur dengan kriolit Na3AlF6.
Sebagai aliose (bahan
campuran) Duralium (95% Al, 4% Cu, 0,5%Mg dan 0,5% Mn) Magnalium (70 – 95% Al, dan 30 – 0,5% Mg) Alnico (20% Al, 50%,
20%Ni, dan 10% Cu)
Thermit (Al + Fe2O3)
untuk mengelas logam
Tawas, KAl(SO4)2
12H2O untuk penjernihan air.
Aluminium sulfat
Al2(SO4)3 untuk industri kertas dan mordan.
Zeolit Na2O Al2O3
2SiO2 untuk
melunakkan air sadah.
Aluminium Al2O3
untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industry keramik, dan
Dinding bejana untuk elektrolisis terbuat dari besi yang dilapisi grafit (katoda). Anodanya, batang karbon yang dicelupkan ke dalam campuran.
Larutan Al2O3 dalam kriolit dimasukkan ke dalam
sel Hall-Heroult, kemudian dialiri listrik. Ion Al3+
direduksi di katoda menjadi Al cair dan ion O2-
dioksidasi di anoda menjadi gas oksigen. Reaksi yang terjadi:
Al2O3(l) à 2Al3+(l) + 3O2-(l)
Katoda : Al3+(l) + 3e à Al(l) × 4 Anoda : 2O2-(l) à O2(g) + 4e × 3
Hasil : 4Al3+(l) + 6O2-(l) à 4Al(l) + 3O2(g)
Gas oksigen yang terbentuk dapat bereaksi dengan
anoda karbon membentuk CO2 sehingga anoda
semakin habis dan pada suatu saat harus diganti. industri gelas. Al(OH)3 untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan Al2O3 (Alfa-Alumina) untuk meruntuhkan bangunan yang terbuat dari besi atau baja.
Meningkatkan
ketahanan korosi.
Meningkatkan adhesi
cat.
Sebagai alat untuk
pelapisan lebih lanjut.
Memperbaiki penampilan. Meningkatkan isolasi listrik. Memungkinkan penggunaan lithografi dan photografi. Memperbesar emisivitas. Meningkatkan ketahanan abrasi, mendeteksi daerah peka retakan.
7. Besi (Fe) Besi diperoleh dari bijih besi dengan cara
peleburan yang di lakukan dalam suatu tunggu yang disebut tanur tiup (blast furnace).
Proses yang terjadi pada pembuatan besi:
1. Bahan-bahan (biji besi, batu kapur,&kokas) dimasukkan ke dalam tungku.
2. Udara panas dialirkan melalui dasar tanur yang mengoksidasi karbon jadi gas CO2. C (s) + O2(g) à CO2(g) ΔH = -394 kJ
1. Kemudian gas CO2 bergerak naik dan
bereaksi lagi dengan kokas manjadi CO.
Dalam penggunaanya,
besi digunakan bukan sebagai besi murni, tapi berupa logam campur (baja). Dipergunakan sebagai mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api, dll.
Baja tahan karat
digunakan untuk membuat perkakas seperti gunting, obeng dan kunci serta
CO2(g) + C(s) à 2CO(g) ΔH = +173 kJ 1. Gas CO yang terjadi mereduksi bijih besi
secara bertahap menjadi besi.
3Fe2O3 + CO à 2Fe3O4 + CO2 (pada suhu 500 °C)
Fe3O4 + CO à 3FeO + CO2 (pada suhu 850 °C) FeO + CO à Fe + CO2 (pada suhu 1000 °C) Reaksi total dapat di tuliskan sebagai berikut: Fe2O3 (s) + 3CO (g) à 2Fe (l) + 3CO2 (g)
Besi cair itu turun ke bawah. Zat pengotor yang tercampur , seperti SiO2, P4O10 &Al2O3 diikat oleh CaO (penguraian batu kapur padasuhu tinggi). Besi yang dihasilkan disebut besi kasar (pig iron) yang mengandung 95% Fe, 4% C dan sedikit Si, P, dan S. Rapuh (mudah patah).
perkakas dapur seperti sendok dan panci.
8. Tembaga (Cu)
Tembaga diperoleh dari bijih kalkopirit CuFeS2
melalui beberapa tahap, yaitu: 1. Pengapungan (flotasi)
Bijih diserbukkan dimasukkan ke dalam campuran air dan minyak. Bijih yang mengandung tembaga akan diselaputi oleh minyak&yang lainnya terbawa oleh air. Udara ditiupkan ke dalam campuran dan bijih yang diselaputi minyak dibawa ke permukaan mengapung, sedangkan zat lain diendapkan.
1. Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dan terjadi reaksi
4Cu2FeS2(s) + 9O2(g) à 2Cu2S(s) + 2Fe2O3(s) +
6SO2(g)
1. Reduksi
Cu2S yang terjadi dipisahkan dari Fe2O3 dan
dipanaskan,dialiri udara (terjadi reduksi) menjadi
banyak digunakan
pada alat-alat listrik.
perhiasan, campuran
antara tembaga dan emas.
bahan pembuat uang
logam.
bahan pembuat logam
lain, seperti kuningan (campuran antara tembaga dan seng), perunggu (campuran antara tembaga dan timah.
CuSO4 dalam air
berwarna biru, banyak digunakan sebagai zat warna.
Campuran CuSO4 dan
Ca(OH)2, disebut
bubur boderiux
banyak digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah
logam tembaga lepuh (blister copper) 2Cu2S(s) + 3O2(g) à 2Cu2O(s) + 2SO2(g) Cu2S(s) + 2Cu2O(s) à 6Cu(s) + SO2(g)
1. Elektrolisis (pemurnian)
Logam tembaga yang diperoleh dari reduksi masih tercampur dengan sedikit Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Tembaga yang tidak murni dipasang sebagai anoda dan sebagai katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan CuSO4.
Tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+
kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.
Katoda : Cu2+(aq) + 2e à Cu(s)
Anoda : Cu(s) à Cu2+(aq) + 2e Hasil : Cu(s) à Cu(s)
Pada proses ini anoda semakin habis dan katoda (tembaga murni) makin bertambah besar, sedangkan Ag, Au, dan Pt diendapkan sebagai lumpur anoda sebagai hasil samping.
jamur pada sayur dan buah. CuCl2, digunakan untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minyak.
Cu(OH)2 yang larut
dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).
9. Timah Proses Pemanasan :
SnO2 + C→ Sn + CO2
untuk logam campur
