Jumat, 28 Desember 2012

Sumber dan Cara Memperoleh Alumunium


Sumber dan Cara Memperoleh Alumunium

Unsur alumunium terletak pada periode ketiga dan merupakan unsur penting pada golongan IIIA dalam tabel periodik. Di alam, logam alumunium tidak terdapat dalam keadaan bebas tetapi terdapat dalam senyawa oksidanya. Walaupun demikian, alumunium merupakan unsur yang jumlahnya menempati urutan ketiga terbanyak, setelah oksigen dan silikon. Senyawa alumunium menyebar luas di seluruh bumi. Bijih alumunium di Indonesia antara lain terdapat di pulau Bintan(Riau) dan Kalimantan Barat.
Secara ekonomi, bijih tambang yang terpenting dari alumunium adalah bauksit (Alumunium Oksida Hidrat) dengan rumus molekul Al2O3.nH2O (padat). Bijih alumunium juga terdapat secara luas sebagai alumunium silikat (terkandung dalam tanah lempung), kriolit (Na3AIF6), dan bijih mika.
Pada tahun 1825 oersted memperoleh Al murni dengan cara mereduksi AlCl3 dengan amalgama K-Hg
               AlCl3(s) + 3 K(Hg)x(l)  à 3 KCl(s) +  Al(Hg)3x(l)
Disaring, lalu didistilasi sehingga Hg akan menguap dan logam Al akan diperoleh.
Bijih bauksit di alam tidak murni karena mengandung zat-zat lain, misalnya senyawa Fe2O3(s) dan SiO2(s). Sifat amfoter dari Al2O3, merupakan suatu bagian yang sangat penting bagi proses pemurnian Al2O3 dari bijih bauksit. Jika bijih bauksit dilarutkan dengan NaOH(aq) pekat, maka SiO2 dan Al2O3 akan larut, sedangkan Fe2O3(s) dan zat-zat lain tidak larut. Reaksinya sebagai berikut :
                                    Al2O3(s) + 2OH-(aq) à 2AlO2-(aq) + H2O(l)
           SiO2(s) + 2OH-(aq) à SiO32-(aq) + H2O(l)
Kemudian larutan AlO2- atau [Al(OH)4]- dan larutan SiO32-, dipisahkan dari Fe2O3dan zat-zat padat lainnya dengan cara penyaringan. Larutan AlO2- yang bercampur dengan larutan SiO32- direaksikan dengan gas CO2 sehingga terentuk endapan Al(OH)3, sementara SiO32- tetap sebagai filtrat. Reaksinya sebagai berikut :
      2AlO2-(aq) + CO2(g) + 3H2O(l) à  2Al(OH)3(s) + CO32-(aq)
Kemudian pada pemanasan Al(OH)3 akan diperoleh Al2O3 (alumina) padat dan murni.
2Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(l)
Dari Al2O3(s) akan dapat diperoleh logam Al dengan cara elektrolisis leburan Al2O3.
Pada tahun 1827 Friedrich Wohler mengisolasi alumunium murni dengan cara memanaskan amonium klorida dengan kalium. Tetapi, pada tahun 1950 metode ini disempurnakan dengan mengganti kalium dengan natrium. Pada saat itu logam alumunium digunakan sebagai perhiasan dan barang-barang kerajinan.
Kemajuan pesat pada pengolahan alumunium terjadi pada tahun 1886 dengan ditemukannya proses pengolahan oleh Charles Martin Hall (Amerika Serikat) dan Paul Herault (Prancis) dalam waktu yang bersamaan, sehingga proses tersebut dinamakan proses Hall-Herault (1866). Pada proses ini Al diperoleh dengan cara katalis Al2O3 yang dilarutkan dalam leburan kriolit. Bahan baku bauksit masih menimpakan campuran Al2O3, Fe2O3, dan SiO2, sehingga perlu dilakukan pemurnian untuk memperoleh alumina murni dan tahapan elektrolisis.

Reaksi pemurnian:
Al2O3(s) +  2OH-(aq) +  3H2O(l)  à  2[Al(OH)4]­­-(aq)
   SiO2(s)  +  2OH-(aq)  à  SiO32-(aq)  +  H2O(l)
2 [Al(OH)4]-  + CO2  à  2 Al(OH)3(s) +  CO32-(aq)
      2 Al(OH)3 à Al2O3  +  3 H2O
Elektrolisis:
Sel elektrolisis dibuat dari basa yang dilapisi grafit (katode), sedangkan anode dibuat dari karbon.
Reaksi pada elekroda:
Katoda  :  AlF4-  +  3e  à  Al  + 4F-
Anoda   :  2 AlOF64-  + C à  CO2 + AlF63- + AlF4- +4e
Secara sederhana reaksi pada elektroda dapat ditulis sebagai berikut:
Katoda  :  2 Al3+  + 6e  à  2Al
Anoda   :  3O2-  à  3/2 O2 +  6e
Oksigen yang terbentuk pada suhu operasi dapat mengoksidasi anoda.
Reaksi keseluruhan:
   2 Al2O3(dalam krolit)  +  3C(s)  à  4 Al(l)  +  3 CO2(g)
Selain itu juga dikenal mineral korondum. Korondum adalah mineral alumunium oksida (Al2O3) yang bersifat keras, tidak berwarna, dan bening jika murni. Tetapi jika ada campuran lain akan menghasilkan warna yang beragam. Jika bercampur atau mengandung krom akan berwarna merah, disebut dengan ruby (mirah). Jika mengandung besi dan titanium akan berwarna biru, disebut dengan safir (batu nilam biru). Batu nilam hijau mengandung kobalt dan batu nilam kuning mengandung antara nikel dan magnesium.

Reaksi ion Al3+(aq):
Jika garam alumunium dilarutkan ke dalam air, ion Al­3+ segera tertarik pada ujung negatif molekul air yang polar membentuk ion heksa aquaalumunium (III),[Al(H2O)6]3+. Ion ini biasanya dinyatakan dengan Al3+(aq) . ion Al3+  yang kecil dan bermuatan besar menarik elektron dalam ikatan O-H dari air, sehingga berperan sebagai donor proton.
Dalam larutan air, molekul air dapat bersifat sebagai basa yaitu menerima proton.
            [Al(H2O)6]3+ (aq) + H2O              [Al(H2O)5(OH)]2+  + H3O+  
           
Dengan basa yang lebih kuat dari air seperti S2- atau CO32- akan terbentuk endapan hidroksida.
            2 [Al(H2O)6]3+ (aq) + 3S2-(aq)                  2 [Al(OH)3(H2O)3](s) + 3H2S(g)

Reaksi yang sama juga terjadi jika ke dalam garam alumunium ditambahkan basa yang lebih kuat seperti NaOH(aq).
            [Al(H2O)6]3+(aq) + 3 OH-(aq)                       [Al(OH)3(H2O)3](s) + 3H2O

Dengan NaOH berlebih endapan akan melarut
            [Al(OH)3(H2O)3](s) + OH-(aq) à [Al(H2O)2(OH)4]-(aq) + H2O(l)               

 Reaksi Elektrokimia
Seperti reaksi reduksi dapat digunakan untuk mengubah enrgi kimiamenjadi energy listrik. Dalam sebuah sel, energy listrik dihasilkan dengan jalan pelepasan elektron pada suatu elektroda dinamakan anoda sedangkan elektroda yang menerima elektron dinamakan katoda. Jadi, sebuah sel selalu terdiri dari dua bagian atau dua elektroda, setengah reaksi oksidasi akan berlangsung pada anoda dan setengah reaksi reduksi akan berlangsung pada katoda.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar