Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari bag.1

Dalam kehidupan sehari – hari kita banyak memanfaatkan unsur logam dan nonlogam untuk keperluan transportasi, industri, dan bangunan. Penggunaan logam dan nonlogam makin meningkat seiring dengan perkembangan ilmu, teknologi, dan industri.

Dari 109 unsur yang telah di temukan, ada 92 unsur yang terdapat di alam dan 70 unsur diantaranya adakah logam. Hanya sebagian saja dari logam – logam ini yang dimanfaatkan oleh manusia secara meluas. Alam Indonesia kaya akan bijih logam yang ada dalam prut bumi Indonesia. Untuk itu, anda harus mengetahui ilmu dan teknologi untuk mengolahnya.

A.    Unsur – unsur Logam dalam Kehidupan Sehari – hari

Logam di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa, bukan unsur bebas. Senyawa logam terdapat dalam berbagai batuan dalam kerak bumi. Batuan yang mengandung senyawa logam dalam kadar tinggi disebut Bijih. Senyawa logam yang dikandung bijih disebut mineral

Beberapa Mineral Bijih Logam

Logam	Mineral	Rumus
Besi Nikel Alumunium Timah Tembaga	Magnetic Hematite Siderit Pirit Pentlandit Garnerit Bauksit Kasiterit Kalkopirit Malasit Kuprit Kalkosit	Fe3O4 Fe2O3 FeCO3 FeS2 FeNiS H2(NiMg)SiO4.2H2O Al2O3.H2O dan Al2O3.3H2O SnO2 CuFeS2 Cu2(OH)2CO3 Cu2O Cu2S

1.      Besi

Besi merupakan unsur logam yang paling penting banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari, misalnya peralatan rumah tangga, pertanian, konstruksi, mesin, dan persenjataan. Penggunaan besi yang meluas ini karena bijih besi banyak terdapat di alam. Selain itu, karena besi mudah  ditempa, dapat dibuat baja, penghantar listrik dan panas yang baik.

a.      Bijih Besi

1)      Fe₂O₃ (hematite)

2)      Fe₃O₄( Magnetit)

3)      FeCO₃ (siderit)

4)      FeS₂ (pirit)

b.      Sifat Besi

1)      Mudah Berkarat

Besi termasuk logam yang cukup reaktif sehingga mudah teroksidasi oleh oksigen di udara. Peristiwa ini disebut korosi, dalam istila sehari – hari disebut perkaratan.

Besi berkarat menjadi Fe₂O₃ .3H₂O (karat besi) 

2)      Kekerasan

Besi tidak begitu keras. Kekerasannya tergantung pada campuran dan cara pembuatan

c.       Macam – macam besi

1)      Besi tuang (cast iron)

a)      Diperoleh dengan cara mendinginkan besi kasar (pig iron) yang diperoleh dari tanur, dengan memaskuannya ke dalam cetakan yang tersedia. Tanur adalahtempat pengolahan bijih besi menjadi logam besi

b)      Mengandung 2-4 % karbon

c)      Sifatnya keras mudah rapuh sehingga banyak digunakan sebagai pipah leding dan radiator

2)      Besi Tempa (wrought iron)

a)      Diperoleh dengan cara mengurangi karbon dari besi kasar sampai kadar karbonnya 0,02%. Caranya, besi dipanaskan sehingga karbonnya teroksidasi menjadi CO₂

b)      Sifatnya lebih lunak dari besi tuang, tetapi lebih kuat

c)      Karena cukup lunak maka ditempa menjadi peralatan, seperti golok, cangkul, baut, dan jur

3)      Baja

a)      Mengandung karbon 0,02%, lebih keras dari besi tempa

b)      Dibuat dengan menambah logam lain, seperti Ni, Cr, Mn, V, Mo, dan W sesuai dengan baja yang diinginkan

Beberapa jenis baja

Nama	Unsur Tambahan	Sifat Khas	Kegunaan
Baja mangan Baja nikel Baja wolfram Baja krom-vandium Baja stainless	0,4 – 0,9%C 11-14%Mn 25% Ni 0,4 – 0,9%C 5% W 1-10%Cr 0,15%V 0,2 –0,4%C 14-18%Cr 7-9%Ni	Keras dan kuat Koefisien muai rendah, kuat, dan tahan karat Sangat keras Kuat dan tahan terhadap beban Tahan karat	Rel kerata api. Lapis baja, kendaraan perang dan per Alat pengukur (meteran), kawat, dan persenjataan Ujung alat pemotong As kendaraan Alat –alat rumah tangga dan industri

d.      Senyawa Besi yang Penting

1.      Besi (II) sulfat (FeSO₄)

Digunakan sebagai bahan pembuatan tinta, memberi warna hitam pada bulu domba, membuat zat warna biru berlin. Dalam bidang kedokteran, untuk penambah darah 9sebagai zat besi)

2.      Besi (III) klorida heksa hidra( FeCL₃.6H₂O )

Digunakan untuk pengecatan

3.      Besi (III) hidroksida / Fe(OH)₃

Digunakan sebagai bahan cat, disebut juga oker

e.       Pengolahan Besi

Besi diperoleh dengan mengekstrasi mineralnya. Bijih besi yang mengandung oksida di reduksi dalam tanur tinggi. Bijih besi itu di campur kokas dan bahan tambahan lain untuk mengikat kotoran yang terdapat dalam bijih. Bahan tambahannya pasir (SiO₂) atau kapur (CaCO₃) bahan – bahan itu di masukan kedalam tanur melalui bagian atasnya. Udara panas di alirkan dari bawah, sehingga kokas terbakar menghasilkan karbondioksida

Reaksinya:

C_(s) + O_2(g)        à CO_2(g)

Karbondioksida bereaksi dengan kokas menghasilkan karbon monoksida

CO_2(g) + C_(s) à 2 CO_(g)

Didalam tanur, karbon monoksida mereduksi bijih besi

Fe₂O + 3CO_(g) à 2Fe₍₁₎ + 3CO_2(g)

Suhu bagian tanur yang terpanas mencapai 1800ºC, di atas titik leleh Besi (1500ºC) sehingga lelehan besi dapat ditampung di dasar tanur

Batu kapur terurai menghasilkan kalsium, oksida dengan karbondioksida

CaCO_3(s) à CO_(s) + CO_2(g)

Kalsium dioksida bereaksi dengan kotoran dalam bijih besi terutama SiO₂

CaO_(s) + SiO_2(s) à CaSiO_3(s)

Besi yang dihasilkan tidak murni (ping – Iron / besi gor). Besi ini masih mengandung kotoran sebanyak 4% yaitu C,P,Si,Mn, dan S oleh karena itu besi cor sangat keras tapi rapuh. Untuk keperluan tertentu besi di ubah menjadi baja

Baja adalah besi yang masih mengandung sedikit Karbon (1,5% - 2%), mangan dan silicon

Pada proses pengolahan besi menjadi baja, di peroleh berbagai jenis baja

1.      Baja wolfram : mengandung wolfram, sangat keras, digunakan untuk membuat alat perlengkapan mesin dan untuk perang

2.      Baja Krom : mengandung 18% Cr, merupakan baja tahan karat

3.      Baja nikel : mengandung 35% Ni, kuat dan tahan karat

4.      Baja Mangan : mengandung 35% Mn, sangat keras

5.      Stainless steal : mengandung 8% Ni dan 18% Cr,tahan karat

2.      Aluminium

Alumunium berwarna putih perak dan ringan, Aluminium banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga karena logam ini ringan, tidak beracun dan tahan karat. Aluminium sebenarnya mudah teroksidasi oleh oksigen dari udara. Akan tetapi, oksida aluminium Al₂O₃) yang terbentuk akibat oksidasi oksigen ini menutupi permukaan aluminium dengan sangat tipis (10^-8 m) sehingga dapat melindungi lapisan logam aluminium di bawahnya dari perkaratan (korosi) lebih lanuut. Kita  menyebutnya aluminium tahan karat.

a.      Bijih Aluminium

1)      Bauksit Al2O3.2h2O

2)      Kriolit Na3AlF6

b.      Penggunaan Aluminium

1)      Rumah tangga: sebagai peralatan dapur, seperti panic, dan wajan

2)      Industri makanan: aluminium foil untik membungkus produk bahan makanan dan minuman.

3)      Pesawat terbang: sebaga paduan logam, digunakan untuk membuat badan pesawat.Contohpaduan logam ini adalah magnalium, yaitu campuran Al dan Mg.

4)      Perumahan: membuat kusen pintu dan jendela.

5)      Sebagai konduktor.

c.       Penggunaan Senyawa Aluminium

1)      Tawas: K₂SO₄Al₂(SO₄)₃.24H₂O

Digunakan untuk menjernihkan air

2)      Asam klorida yang berlebih dalam lambung dapat dinetralkan dengan aluminium  hidroksida yang terdapat dalam antasid.

3)      Senyawa aluminium sering digunakan sebagai zat anti keringat. Zat ini dapat mengkoagulsi protein kulit sehingga mencegah keluarnya keringat

4)      Bisa ular dan insek mengandung enzim yang ikenalsebagai fosfolipasis yang dapat membran sel. Poliptida lain juga terdapat dalam bisa ular yang beracun. Ion aluminium dapat emngkoagulasi protein(enzim) jika disuntikan ke dalam luka tempat gigitan ular

5)      Alumina, Al₂O₃, digunakan pada industri keramik, gelas dan sebagai apelas

                                             

d.      Pengolahan Aluminium

Logam Aluminium (Al), Diperoleh dari bijinya dengan cara elektrolisis yang disebut proses Hall yaitu Al₂O₃ murni yang diperoleh dari bauksit di larutkan dalam klorit cair, kemudian di elektrolisis

Reaksi :           2Al₂O_3(i) à 4Al³⁺_(i) + 60^2-_(g)

Katode :          4Al³⁺_(i) + 12e à 4Al_(i)

Anode :           60^2-_(g)   à 3O_2(g) +12e

2Al₂O_3(i) à 4Al_(i) + 3O_2(g)

Cairan Aluminium dikumpulkan dibagian bawah sel dan secara berkala di kelurkan, sedangkan O₂ di bebaskan pada anode

3.      Timah

Sama seperti aluminium, timah juga mengalami oksidasi(korosi) pada permukaan. Lapisan oksida yang terbentuk menutupi seluruh permukaannya sehingga terlindung dari korosi selanjutnya. Jadi, sama seperti aluminium, timah juga tahan korosi.

Penggunaan utama timah untuk melapisi besi dengan timah agar besi tidak mengalami korosi. Besi yang dilapisi timah disebut kaleng (tin palate). Bahan tersebut digunakan untuk berbagai hasil makanan dan minuman kalengan, kaleng cat, dan kaleng pelumas. Besi yang dilapisi timah (kaleng) ini tidak mengalami korosi selama lapisannya utuh (tidak tergores dan bocor). Akan tetapi, jika lapisannya ini tergores maka kaleng ini akan mengalami korosi dengan sangat cepat, sampai semua kaleng ini hancur. Hal ini memang dikehendaki agar kaleng yang sudah terpakai (bekas) akan hancur.

a.      Bijih Timah

Kasiterit: SnO₂

b.      Penggunaan Logam Timah

1)      Kaleng (besi yang dilapisi timah)

2)      Timah solder: ada tiga jenis timah solder, yaitu antimonial tin solder (95% Sn dan 5% Pb), tin silver solder (95% Sn dan 5% Ag) dan soft solder (70% Sn dan 30% Pb)

3)      Perunggu (70-95% Cu, 1-25%Zn, dan 1-18%Sn)

4)      Pewter (92% Sn, 6% Sb, dan 2% Cu) digunakan untuk perhiasan dan cinderamata

c.       Penggunaan Senyawa Timah

1)      Timah (II) klorida, SnCl2

Digunakan sebagai pereduksi dlam pembutan zat warna

2)      Timah (II) flourida, SnF2

Digunakan dalam pasta gigi (odol) yang mengandung flourin untuk menguatkan gigi karena SnF₂ larut dalam air

d.      Pengolahan Timah

Untuk memperoleh logam timah, bijih yang mengandung SnO2 mula – mula dipanggang sehingga kotorannya (S dan As) lepas, kemudian SnO2 murni direduksi dengan karbon:

SnO_2(s) + 2C_(s)à Sn_{(i) +} 2CO_(g)

4.      Nikel

Nikel adalah logam berwarna putih perak, tahan korosi, dan mengkilap jika di gosok. Karena nikel tahan korosi maka banyak digunakan sebagai paduan logam seperti baja satinles yang tahan karat

a.      Bijih Nikel

1)      Pentladin, (FeNi)S

2)      Garnierite, H₂(NiMg)SiO₄.2H₂O

3)      Milerite : NiS

b.      Penggunaan Nikel

1)      Baja Stainless (0,2 – 0,4% C, 14-18%Cr, dan 7-9%Ni) tahan karat.

Digunakan untuk pembuatan peralatan industri makanan, obat – obatan, kosmetika, dan rumah tangga

2)      Baja Nikel (25%Ni): kuat, tahan karat, dan koefisien muai rendah

Digunakan nuntuk alat ukur (meteran), kawat dan persenjataan

3)      Monel (70%Ni, 28%Cu, dan sedikit Fe); tahan karat dan cemerlang

Digunakan untuk alat – alat rumah tangga dan alat transmisi listrik

4)      Nikrom (80% Ni, 15% Cr, dan sedikit besi): titik leleh tinggi dan hambatan listrik besar

Digunakan sebagai elemen pemanas listrik

5)      Alniko (Al, Ni, Fe dan Co)

Digunakan untuk membuat magnet yang dapat mengangkat besi sampai 4.000 kali masa magnet

6)      Serbuk nikel  juga dugunakan sebagai katalis dalam pembuatan margarin

c.       Pengolahan Nikel

Nikel diperoleh dari bijihnya berupa sulfida nikel (NiS) dipanggang, kemudian direduksi dengan karbon dan bahan tambahan dalam sebuah tanur tinggi. Reaksi – reaksi yang terjadi:

2 NiS_(s) +3O_2(g) à 2NiO + 2SO_2(g)

NiO_(s) + C_(s) à Ni_(s) + CO

Dari proses tersebut di atas nikel yang hasilkan + 99%

5.      Tembaga

Tembaga murni berwarna kemerah – merahan , agak lunak, dapat dilenturkan dapat dibuat lembaran – lembaran tipis serta penghantar listrik dan panas yang baik

a.      Bijih Tembaga

1)      Kalkopirit, CuFeS

2)      Malasit, Cu₂(OH)₂CO₃

3)      Kuprit, CU₂O

4)      Kalkosit, Cu₂S

b.      Penggunaan Logam Tembaga

1)      Penghantar (kabel) listrik dan komponen elektronika

2)      Paduan logam (aliase)

a)      kuningan (60-82% Cu dan 18-40% Zn)

b)      perunggu (70-95% Cu, 1-25% Zn, dan 1-18% Sn)

3)      Bidang kemiliteran; selongsong peluru dan komponen persenjataan lain

c.       Kegunaan Senyawa Tembaga

Tembaga (II) sulfat, CuSO₄.5H₂O

Senyawa ini berwarna biru dan biasanya dikenal sebagai terusi atau blue vitriol yang digunakan untuk membunuh jamur (sebagai fungisida). Terusi ini dapat dipakai untuk:

1)      membunuh jamur pada air dalam kolam renang

2)      merendam benih sebul ditabur sehingga benih terhindar dari jamur dan hama lain

3)      elektrolit pada pemurnian tembaga, juga pada penyepuhan suatu logam dengan tembaga

4)      campuran CuSO4 dan Ca(OH)2 akan membentuk bubur bourdeaux. Bubur bourdeaux mematikan serangga / hama tanaman

d.      Pengolahan Tembaga

Di alam tembaga terdapat dalam keadaan bebas, tetapi ektrksi tembaga dilakuakan dari bijihnya, yaitu pirit tembaga (CuFeS₂) dan tembaga sulfida (Cu₂S). Dua tahap pengolahan tembaga yaitu:

a.       Mengkonsentrasikan bijih tembaga dengan cara flotasi

b.      Mereduksi bijih yang berbentuk sulfida menjadi logam tembaga

Reaksi – reaksi

2CuFeS_2(s)3O_2(g) à Cu₂S_(i) + 2Fe_(i) + 3SO₂

2CuS_(i) + 3O_2(g) à 2Cu₂O_(g) + 2SO_2(g)

2Cu₂O_(i) + Cu₂S_(i) à 6 Cu_(s) + SO_2(g)

Tembaga yang diperoleh masih mengandung kotoran + 3% untuk memurnikan tembaga tembaga di lakukan elektrolisis

6.      Perak

Perak murni berwarna putih, sangat mengkilap, penghantar listrik yang sangat baik, tahan korosi, dan mudah ditempa. Perak termasuk logam yang tidak reaktif dan tidak teroksidasi oleh oksigen di udara. Itulah sebabnya banyak digunakan sebagai perhiasan dan mata uang.

Daya hantar listrik perak jauh lebih baik dibaningkan dengan tembaga karena hambatan jenis perak jauh lebij kecil dibandingkan dengan tembaga. Akan tetapi, tembaga lebih banyak digunakan sebab prak lebih mahal daripada tembaga.

Sebetulnya perak banyak ditemukan dalam keadaan bebas karena sifatnya yang tidak reaktif. Akan tetapi, sering ditemukan sebagai bijih.

a.      Bijih Perak

Argentit, Ag₂S

b.      Penggtunaan Logam Perak

1)      perhisan

2)      mata uang

3)      menyepuh logam lain

c.       Penggunaan Senyawa perrak

-          AgBr dan AgI digunakan dalam fotografi

-          AgBr dan AgI mudah diuraikan oleh cahaya

Contoh : 2AgBr + Cahaya à 2Ag(s) + Br₂

Endapan perak menghitamkan film sehingga menghasilkan film negatif

7.      Emas

Emas murni berwarna kuning, mudah ditempa, dapat mulur, relatif lunak, dan sangat stabil. Emas tidak bereaksi dengan oksigen di udara. Emas tidak larut dalam asam apapun, tetapi larut dalam aqua regia, yaitu larutan HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1

Au(s) + 3HCL(aq) + HNO₃(aq) à HauCL₄ + NO(g) + 2H₂O(i)

Emas juga larut dalam larutan natrium sianida dan udara (sumber O2)

Au(s) + 8CN^-(aq) + O₂(g) + 2H₂O(i) à 4Au(CN)₂^-(aq) + 4OH^-(aq)

Penggunaan Logam Emas

a)      Perhiasan

b)      Komponen listrik kualitas tinggi

c)      Sebagai jaminan moneter

B.     Unsur – unsur Nonlogam dalam Kehidupan Sehari – hari

1.      Oksigen

Oksigen berwujud gas pada suhu kamar, tidak berwarna, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur utama dalam kerak bumi, kira – kira 46,6% masa kerak bumi

Oksigen terdapat sebagai unsur bebas di udara, kira – kira 21% volume udara adalah oksigen atau 23% masa udara. Oksigen juga terdapat dalam senyawa, misalnya air 9air mengadung 89% oksigen), silica (SiO₃^2-), pasir (SiO₂), dan oksida logam lainnya

1. Sifat Oksigen

1)      Berwujud gas pada suhu kamar (25ºC), tidak berwarna, dan tidak berbau

2)      Masa jenis oksigen adalah 1,429 g/cm³, titik didihnya –183ºC, dan titik bekunya –219ºC

3)      Kelarutan dalam air: 5 mL O₂ dapat larut dalam 100 ml air. Oksigen yang larut inilah yang membuat berbagai organisme hidup dalam air

4)      Oksigen tidak terbakar, tetapi komponen utama yang diperlukan dalam pembakaran

2. Pembuatan Oksigen

1)      Penguraian katalitik H₂O₂

2H₂O₂(i)          MnO₂      2H₂O(i) + O₂(g)

2)      Penguraian termal, senyawa yang mengandung banyak oksigen

2KMnO₄(s) à K₂MnO₄(s) + MnO₂(s) + O₂(g)

2KClO₃(s) à 2KCl(s) + 3O₂(g)

2KNO₃(s) à KNO₂(s) + O₂(g)

3)      Reaksi peroksida dengan air

2NaO₂(s) + 2H₂O(i) à 42H₂(g) + O₂(g)

4)      Secara komersial, distilasi bertingkat udara cair

5)      Elektrolisis air. O2 yang diperoleh dengan cara elektrolisis adalah sangat murni. Reaksi secara keseluruhan adalah

2H₂O(i) elektrolisis 2H₂(g) + O₂(g)

6)      Dalam labolatorium pembuatan gas oksigen adalah dengan memanaskan kalium klorat (kclo3) dengan katalis mengan (IV) oksida, mno2 (batu kawi)

2KClO₃(s)        MnO₂      2KCl(s) + 3O₂(g)

3. Penggunaan Oksigen

1)      Untuk pernafasan makhlik hidup, para penyelam selalu membawa oksigen dan membantu pernapasan pasien di rumah sakit jika diperlukan

2)      Oksigen dan gas astetilena digunakan untuk memotong dan mengelas logam (baja).

3)      Dalam industri, digunakan sebagai oksidator. Misalnya, dalam industri pengolahan besi, oksigen dari udara dimasukan ke dalam tanur

4)      Dalam industri baja oksigen digunakan untuk mengurangi kadar karbon besi kasar

Share this post