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

               AlCl_3(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 Fe₂O_3(s) dan zat-zat lain tidak larut. Reaksinya sebagai berikut :

                                    Al₂O_3(s) + 2OH^-_(aq) à 2AlO₂^-_(aq) + H₂O_(l)

           SiO_2(s) + 2OH^-_(aq) à SiO₃^2-_(aq) + H₂O_(l)

Kemudian larutan AlO₂^- atau [Al(OH)₄]^- dan larutan SiO₃^2-, dipisahkan dari Fe₂O₃dan zat-zat padat lainnya dengan cara penyaringan. Larutan AlO₂^- yang bercampur dengan larutan SiO₃^2- direaksikan dengan gas CO₂ sehingga terentuk endapan Al(OH)₃, sementara SiO₃^2- tetap sebagai filtrat. Reaksinya sebagai berikut :

      2AlO₂-_(aq) + CO_2(g) + 3H₂O_(l) à  2Al(OH)_3(s) + CO₃^2-_(aq)

Kemudian pada pemanasan Al(OH)₃ akan diperoleh Al₂O₃ (alumina) padat dan murni.

2Al(OH)_3(s) → Al₂O_3(s) + 3H₂O_(l)

Dari Al₂O_3(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:

Al₂O_3(s) +  2OH^-_(aq) +  3H₂O_(l)  à  2[Al(OH)₄]­­^-_(aq)

   SiO2_(s)  +  2OH^-_(aq)  à  SiO₃^2-_(aq)  +  H₂O_(l)

2 [Al(OH)₄]^-  + CO₂  à  2 Al(OH)_3(s) +  CO₃^2-_(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  :  AlF^4-  +  3e  à  Al  + 4F^-

Anoda   :  2 AlOF₆^4-  + C à  CO₂ + AlF₆^3- + AlF4^- +4e

Secara sederhana reaksi pada elektroda dapat ditulis sebagai berikut:

Katoda  :  2 Al³⁺  + 6e  à  2Al

Anoda   :  3O^2-  à  3/2 O₂ +  6e

Oksigen yang terbentuk pada suhu operasi dapat mengoksidasi anoda.

Reaksi keseluruhan:

   2 Al₂O_{3(dalam krolit)}  +  3C_(s)  à  4 Al_(l)  +  3 CO_2(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 S^2- atau CO₃^2- akan terbentuk endapan hidroksida.

            2 [Al(H₂O)₆]³⁺ _(aq) + 3S^2-_(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.