UNSUR GOLONGAN VIII B
Berbeda
dengan golongan unsur-unsur yang lain, golongan VIII B dalam sistem periodik
terdiri atas unsur yang terbagi atas 3 sub golongan secara vertikal yang
disebut triad transisi. Dalam sistem periodik modern, ketiga triad transisi ini
diberi masing-masing penggolongan baru yaitu no. 8, 9, dan 10. Namun
kecenderungan sifat terutama sifat kimia mereka secara horizontal lebih banyak
memiliki kemiripan dibanding sifatnya secara vertikal. Sehingga sering dikelompokan
kembali dalam 3 kelompok mendatar yang masing-masing beranggotakan 3 unsur.
Pada
pembahasan ini, kelompok kami hanya membahas tentang unsur golongan VIII B ( 9
) dan VIII B ( 10 ). Sedangkan unsur golongan VIII B ( 8 ) dibahas oleh
kelompok lain.
GOLONGAN VIII B (9)
1.
Co
(Kobalt)
Ø
Kobalt adalah suatu unsur kimia dalam
tabel periodik yang memiliki lambang Co dan nomor atom 27.
Ø
Ditemukan oleh Brandt pada tahun 1735.
Ø
Elemen ini biasanya hanya ditemukan
dalam bentuk campuran di alam. Elemen bebasnya, diproduksi dari peleburan
reduktif, adalah logam berwarna abu-abu perak yang keras dan berkilau.
Ø
Ketersediaan: unsur kimia kobal tersedia
di dalam banyak formulasi yang mencakup kertas perak, potongan, bedak, tangkai,
dan kawat
Ø
Kobal terdapat dalam mineral kobaltit,
smaltit dan eritrit. Sering terdapat bersamaan dengan nikel, perak, timbal,
tembaga dan bijih besi, yang mana umum didapatkan sebagai hasil samping
produksi. Kobal juga terdapat dalam meteorit.
Ø
Bijih mineral kobal yang penting
ditemukan di Zaire, Moroko, dan Kanada. Survei badan geologis Amerika Serikat
telah mengumumkan bahwa di dasar bagian tengah ke utara Lautan Pasifik
kemungkinan kaya kobal dengan kedalaman yang relatif dangkal, lebih dekat ke
arah Kepulauan Hawai dan perbatasan Amerika Serikat lainnya.
Ø
Sifat
Fisika :
1. Berwarna
abu-abu metalik
2. Kobal
bersifat rapuh, logam keras, menyerupai penampakan besi dan nikel. Kobal
memiliki permeabilitas logam sekitar dua pertiga daripada besi. Kobal cenderung
terdapat sebagai campuran dua allotrop pada kisaran suhu yang sangat lebar.
Transformasi antara dua bentuk ini bersifat lembam dan ditemukan dengan variasi
tinggi sebagaimana dilaporkan pada sifat fisik kobal.
3. Massa
jenis (mendekati suhu kamar) 8.90 g·cm−3
4. Memiliki
titik lebur sebesar 1768 K, 1495 °C, 2723 °F sedangkan titik didihnya mencapai
3200 K, 2927 °C, 5301 °F
5. Kalor
peleburan 16.06
kJ·mol−1
6. Kalor
penguapan 377
kJ·mol−1
7. Kapasitas
kalor 24.81
J·mol−1·K−1
Ø Sifat Kimia Kobalt :
1. Mudah larut dalam asam – asam mineral encer
2. Kurang reaktif
3. Dapat
membentuk senyawa kompleks
4. Senyawanya
umumnya berwarna
5. Dalam
larutan air, terdapat sebagai ion Co2+ yang berwarna merah
6. Senyawa
– senyawa Co(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi berwara biru.
7. Ion
Co3+ tidak stabil, tetapi kompleks – kompleksnya stabil baik dalam bentuk
larutan maupun padatan.
8. Kobalt
(II) dapat dioksidasi menjadi kobalt(III)
9. Bereaksi
dengan hidogen sulfida membentuk endapan hitam
10. Tahan korosi
Ø Sifat Atom :
1. Bilangan
oksidasi 5, 4 , 3, 2, 1, -1 (oksida amfoter)
2. Elektronegativitas 1.88 (skala Pauling)
3. Energi
ionisasi
Pertama 760.4
kJ·mol−1
kedua 1648
kJ·mol−1
ketiga
3232 kJ·mol−1
4. Jari-jari
atom 125
pm
5. Jari-jari
kovalen 126±3 (low spin), 150±7 (high spin)
pm
Ø Sifat lainnya :
1. Struktur
kristal hexagonal
2. Pembenahan
magnetik feromagnetis
3. Keterhambatan
elektris (20 °C) 62.4 nΩ·m
4. Konduktivitas
termal 100 W·m−1·K−1
5. Ekspansi
termal (25 °C)
13.0 µm·m−1·K−1
6. Kecepatan
suara (batang ringan) (20 °C)
4720 m·s−1
7. Modulus
Young 209
GPa
8. Modulus
Shear 75 GPa
9. Bulk
modulus 180 GPa
10. Rasio
Poisson 0.31
11. Kekerasan
Mohs 5.0
12. Kekerasan
Viker 1043 MPa
13. Kekerasan
Brinell 700 MPa
14. Nomor
CAS 7440-48-4
Ø Proses
Pembuatan Kobalt
Unsur
cobalt di alam selalu didapatkan bergabung dengan nikel dan biasanya juga
dengan arsenik. Mineral cobalt terpenting antara lain Smaltite (CoAs2),
cobalttite (CoAsS) dan Lemacite ( Co3S4 ). Sumber utama cobalt disebut
“Speisses” yang merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb.
Unsur
cobalt diproduksi ketika hidroksida hujan, akan timbul hipoklorit sodium (
NaOCl) . Berikut reaksinya :
2Co2+(aq) + NaOCl(aq) + 4OH-(aq) + H2O
2Co(OH)3(s) + NaCl(aq)
Trihydroxide
Co(OH)3 yang dihasilkan kemudian dipanaskan untuk membentuk oksida dan kemudian
ditambah dengan karbon sehingga terbentuklah unsur kobalt metal. Berikut
reaksinya :
2Co(OH)3 (heat) Co2O3 + 3H2O
2Co2O3 + 3C 4Co(s) + 3CO2(g)
Ø Kegunaan :
Kobal
dicampur dengan besi, nikel, dan logam lainnya untuk membuat Alnico, alloy
dengan kekuatan magnet luar biasa untuk berbagai keperluan. Alloy stellit,
mengandung kobal, khrom, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat,
peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan
dengan kecepatan tinggi.
Kobal
juga digunakan untuk baja magnet dan tahan karat lainnya. Sebagai alloy,
digunakan dalam turbin jet, dan generator turbin gas. Logam digunakan dalam
elektroplating karena sifat penampakannya, kekerasannya, dan sifat tahan
oksidasinya.
Garam
kobal telah digunakan selama berabad-abad untuk menghasilkan warna biru brilian
yang permanen pada porselen, kaca, pot, keramik dan lapis e-mail gigi. Garam
kobal adalah komponen utama dalam membuat biru Sevre dan biru Thenard. Larutan
kobal klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta. Kobal digunakan secara
hati-hati dalam bentuk klorida, sulfat, asetat, nitrat karena telah ditemukan
efektif dalam memperbaiki penyakit kekurangan mineral tertentu pada binatang. Tanah
yang layak mengandung hanya 0.13 – 0.30 ppm kobal untuk makanan binatang.
Ø Penggunaan kobalt di Industri
1. Radioisotop
dalam industri.
2. Kobal-60:
Digunakan untuk sterilisasi gamma, radiografi industri, kepadatan dan
ketinggian mengisi.
3. Industri
mobil memakai paduan bahan kobalt.
4. Paduan
baja dan kobalt banyak digunakan untuk konstruksi pesawat terbang atau
konstruksi yang harus tahan panas dan tahan aus.
Logam
Cobalt sebenarnya dibutuhkan manusia dalam jumlah yang sangat sedikit untuk
proses pembentukan butir darah merah. Cobalt (Co) dalam jumlah tertentu
dibutuhkan tubuh melalui Vitamin B12 yang masuk ke tubuh manusia
Ø Tingkat Bahaya Kobalt
1. Toksisitas
kobalt cukup rendah dibandingkan dengan logam lain dalam tanah.
2. Hewan
diberikan kobalt klorida perorally atau melalui suntikan menunjukkan
konsentrasi yang lebih tinggi dalam hati, dengan konsentrasi agak rendah di
ginjal dan limpa.
3. Kobalt
garam terhirup menyebabkan iritasi pernafasan mungkin menyebabkan oedema paru
(pneumonia kimia) pada hewan.
4. Cobalt
(Co) dalam jumlah yang besar yang masuk ke dalam tubuh akan merusak kelenjar
gondok, sel darah merah menjadi berubah, tekanan darah menjadi tinggi,
pergelangan kaki menjadi bengkak, penyakit gagal jantung, sesak nafas,
batuk-batuk dan kondisi badan yang lemah.
Ø Pencegahan dan Penanggulangan
Pencemaran Kobalt
Wabah
keracunan Cobalt pernah terjadi di Amerika tahun 1964-1966 di kota Nebraska dan
Ohama. Masyarakat kedua kota tersebut mengalami gagal jantung. Penyebabnya
adalah beberapa Industri menggunakan Cobalt (Co) dalam proses produksi misalnya
: produksi minuman kaleng.
Cara
pencegahannya dan penanggulangan yang dapat dilakukan terhadap pencemaran
kobalt adalah:
· Melakukan
pengolahan terhadap air limbah yang mengandung logam Co sehingga aman dibuang
ke lingkungan.
· Menanam
tanaman eceng gondok di badan air yang tercemar oleh logam Co.
· Melakukan
pengolaham kembali atau recovery.
2.
Rh
(Rodium)
· Rhodium
adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Rh dan
nomor atom 45
· Wollaston
menemukan rodium di antara tahun 1803 dan 1804 pada bijih mentah platina,yang
kemungkinan didapat dari Amerika Selatan.
· Rodium
terjadi di alam dengan logam grup platina
lainnya dari pasir di sungai Ural dan Amerika Utara dan Selatan. Juga
ditemukan bersama logam grup platina lainnya dari area penambangan
tembaga-nikel sulfide di Sudbury, kawasan Ontario. Meskipun kuantitas yang didapatkan sangat
kecil, maka produksi dalam jumlah komersial
dimungkinkan dari proses nikel dalam jumlah berton-ton. Produksi rodium
tahunan hanya sebanyak 7-8 ton.
· Ciri-ciri Fisika :
1. Rodium
berwarna putih keperakan dan bila dipijarkan perlahan-lahan di udara, akan
berubah menjadi resquioksida. Pada suhu yang lebih tinggi, resquioksida ini
kembali menjadi unsur rodium. Logam ini memiliki titik cair yang tinggi dan
bobot jenis yang lebih rendah dari platina.
Sifat lainnya adalah reflektif, keras dan tahan lama.
2. Termasuk
fase solid
3. Massa
jenis (sekitar suhu kamar) 12.41 g/cm³
4. Massa
jenis cair pada titik lebur 10.7 g/cm³
5. Titik
lebur 2237
K (1964 °C, 3567 °F)
6. Titik
didih 3968
K (3695 °C, 6683 °F)
7. Kalor
peleburan 26.59
kJ/mol
8. Kalor
penguapan 494
kJ/mol
9. Kapasitas
kalor (25
°C) 24.98 J/(mol·K)
· Ciri-ciri Atom :
1. Struktur
kristal cubic face centered
2. Bilangan
oksidasi 2, 3, 4
(amphoteric oxide)
3. Elektronegativitas 2.28 (skala Pauling)
4. Energi
ionisasi
Pertama 719.7 kJ/mol
kedua
1740
kJ/mol
ketiga
2997 kJ/mol
5. Jari-jari
atom 135
pm
6. Jari-jari
atom (terhitung) 173 pm
7. Jari-jari
kovalen 135
pm
· Sifat-sifat lainnya :
1. Hambat
jenis listrik (0
°C) 43.3 nΩ·m
2. Konduktivitas
termal (300 K) 150 W/(m·K)
3. Ekspansi
termal (25 °C) 8.2 µm/(m·K)
4. Kecepatan
suara (kawat tipis) (20 °C) 4700
m/s
5. Modulus
Young 275 GPa
6. Modulus
geser 150 GPa
7. Modulus
ruah 380 GPa
8. Nisbah
Poisson 0.26
9. Skala
kekerasan Mohs 6.0
10.
Kekerasan Vickers 1246 MPa
11.
Kekerasan Brinell 1100
MPa
12.
Nomor CAS 7440-16-6
· Kegunaan :
Kegunaan
utama rodium adalah bagian dari alloy
untuk mengeraskan platina dan paladium. Alloy semacam ini digunakan untuk rakitan gulungan kawat koil dalam tungku
pemanas, pembuatan termokopel, bushing (proses pembentukan garis silindris
untuk menahan gerakan mekanis) pada produksi serat kaca, elektroda pada kabel
kontak pemercik api pada pesawat terbang, dan pembuatan cawan porselen. Rodium
sangat berguna sebagai bahan kontak listrik karena rodium memiliki hambatan
listrik yang rendah, hambatan kontak yang rendah dan stabil, dan sangat tahan
terhadap korosi. Lapisan rodium, dihasilkan dengan metode electroplating atau
dengan evaporasi (penguapan), bersifat keras dan digunakan untuk
instrument optis. Rodium juga digunakan
untuk perhiasan wanita, dekorasi, dan sebagai katalis.
Penggunaan
utama dari unsur ini adalah sebagai agen untuk platinum paduan pengerasan dan
paladium. Paduan ini digunakan dalam gulungan tungku, ring untuk produksi serat
gelas, elemen termokopel, elektroda untuk busi pesawat terbang, dan cawan lebur
laboratorium. Kegunaan lain meliputi:
a)
Hal ini digunakan sebagai bahan kontak listrik karena resistansi rendah
listrik, resistansi kontak rendah dan stabil, dan ketahanan korosi yang tinggi.
b)
rhodium Disepuh, yang dibuat oleh elektroplating atau penguapan, sangat keras
dan digunakan untuk instrumen optik.
c)
logam ini menemukan digunakan dalam perhiasan dan dekorasi. Hal ini dilapisi
pada emas putih dan platinum untuk memberikan permukaan putih reflektif. Hal
ini dikenal sebagai rodium berkedip dalam bisnis perhiasan.
d)
Hal ini juga dapat digunakan dalam lapisan perak sterling untuk memperkuat
logam dari noda, sebagai akibat dari senyawa tembaga ditemukan di sterling
silver.
e)
Ini juga merupakan katalis yang sangat berguna dalam sejumlah proses industri
(terutama digunakan dalam sistem katalitik konverter mobil katalitik dan
katalitik untuk karbonilasi metanol untuk menghasilkan asam asetat oleh proses
Monsanto). Hal ini digunakan untuk mengkatalisis penambahan hydrosilanes ke
ikatan rangkap, sebuah proses penting dalam pembuatan karet silikon tertentu.
f)
kompleks ion rodium dengan BINAP memberikan katalis kiral banyak digunakan
untuk sintesis kiral, seperti dalam sintesis menthol.
g)
Hal ini juga digunakan sebagai filter dalam sistem mamografi karena
karakteristik sinar-x yang dihasilkan.
h)
Hal ini juga digunakan di permukaan pena kualitas tinggi karena tinggi
ketahanan karakteristik. Pena ini termasuk Graf von Faber-Castell yang agak
kurang terkenal dari Montblanc, tapi menghasilkan pena yang sangat terbatas.
3.
Ir
(Iridium)
·
Iridium adalah suatu unsur kimia dalam
tabel periodik yang memiliki lambang Ir dan nomor atom 77.
·
Tennant menemukan iridium pada tahun
1803 dalam residu yang tersisa ketika platinum mentah dilarutkan dengan aqua
regia. Penamaan iridium sangat layak karena garam-garamnya berwarna terang.
·
Iridium tidak terdapat di alam bersama
dengan platinum dan logam satu grup platinum platinum dalam mineral tanah.
Iridium didapatkan seagai hasil samping dari industri penambangan nikel.
·
Ciri-ciri
Fisika :
1.
Iridium, termasuk keluarga grup
platinum, berwarna putih (sama dengan platinum) tapi dengan sedikit kuning
semu. Karena iridium sangat keras dan rapuh, maka logam ini sangat sulit
dipakai maupun dibentuk.
2.
Fase solid
3.
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 22.65 g/cm³
4.
Massa jenis cair pada titik lebur 19 g/cm³
5.
Titik lebur 2719 K (2446 °C, 4435
°F)
6.
Titik didih 4701 K (4428 °C, 8002
°F)
7.
Kalor peleburan 41.12 kJ/mol
8.
Kalor penguapan 231.8 kJ/mol
9.
Kapasitas kalor (25 °C) 25.10 J/(mol·K)
·
Ciri-ciri
Atom :
1.
Struktur kristal cubic face centered
2.
Bilangan oksidasi 2, 3, 4, 6 (mildly basic oxide)
3.
Elektronegativitas 2.20 (skala
Pauling)
4.
Energi ionisasi
Pertama
880 kJ/mol
Kedua 1600 kJ/mol
5.
Jari-jari atom 135 pm
6.
Jari-jari atom (terhitung) 180 pm
7.
Jari-jari kovalen 137 pm
·
Ciri-ciri
lainnya :
1.
Resistivitas listrik (20 °C) 47.1
nΩ·m
2.
Konduktivitas termal (300 K) 147 W/(m·K)
3.
Ekspansi termal (25 °C) 6.4 µm/(m·K)
4.
Kecepatan suara (kawat tipis) (20 °C) 4825 m/s
5.
Modulus Young 528 GPa
6.
Modulus geser 210 GPa
7.
Modulus ruah 320 GPa
8.
Nisbah Poisson 0.26
9.
Skala kekerasan Mohs 6.5
10.
Kekerasan Vickers 1760 MPa
11.
Kekerasan Brinell 1670 MPa
12.
Nomor CAS 7439-88-5
·
Kegunaan :
Meskipun
kegunaan utamanya dalah sebagai zat pengeras untuk platinum, iridium juga
digunakan untuk membuat cawan dan peralatan yang membutuhkan suhu tinggi.
Iridium juga digunakan sebagai bahan kontak listrik.
Unsur ini membentuk alloy dengan
osmium yang digunakan untuk mata pulpen dan bearing kompas.
GOLONGAN VIII B (10)
1.
Ni
(Nikel)
·
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam
tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28.
Nikel
mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi
jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan
karat yang keras.
Perpaduan
nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang
banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak),
ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri.
·
Nikel ditemukan oleh Cronstedt pada
tahun 1751 dalam mineral yang disebutnya
kupfernickel (nikolit).
·
Nikel adalah komponen yang ditemukan
banyak dalam meteorit dan menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari
mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan
nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan
pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30%
kebutuhan dunia akan nikel.
Deposit
nikel lainnya ditemukan di Kaledonia Baru, Australia, Cuba, Indonesia.
·
Ciri-ciri
Fisika :
1.
Nikel berwarna putih keperak-perakan
dengan pemolesan tingkat tinggi. Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit
ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan
listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal, yang dapat menghasilkan alloy yang sangat
berharga.
2.
Fase padat
3.
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 8,908 g/cm³
4.
Massa jenis cair pada titik lebur 7,81 g/cm³
5.
Titik lebur 1728 K (1455 °C, 2651
°F)
6.
Titik didih 3186
K (2913 °C, 5275 °F)
7.
Kalor peleburan 17,48 kJ/mol
8.
Kalor penguapan 377,5 kJ/mol
9.
Kapasitas kalor (25 °C) 26,07 J/(mol·K)
·
Ciri-ciri
Atom :
1.
Struktur kristal cubic face centered
2.
Bilangan oksidasi 2, 3 (mildly basic oxide)
3.
Elektronegativitas 1.91 (skala
Pauling)
4.
Energi ionisasi
Pertama
737.1 kJ/mol
Kedua 1753.0
kJ/mol
Ketiga 3395 kJ/mol
5.
Jari-jari atom 135 pm
6.
Jari-jari atom (terhitung) 149 pm
7.
Jari-jari kovalen 121 pm
8.
Jari-jari Van der Waals 163 pm
·
Ciri-ciri
lain :
1.
Sifat magnetik ferromagnetic
2.
Resistivitas listrik (20 °C) 69.3
nΩ·m
3.
Konduktivitas termal (300 K) 90.9 W/(m·K)
4.
Ekspansi termal (25 °C) 13.4 µm/(m·K)
5.
Kecepatan suara (suhu kamar) 4900 m/s
6.
Modulus Young 200 GPa
7.
Modulus geser 76 GPa
8.
Modulus ruah 180 GPa
9.
Nisbah Poisson 0.31
10.
Skala kekerasan Mohs 4.0
11.
Kekerasan Vickers 638 MPa
12.
Kekerasan Brinell 700 MPa
13.
Nomor CAS 7440-02-0
·
Kegunaan :
Nikel digunakan
secara besar-besaran untuk pembuatan baja tahan karat dan alloy lain yang
bersifat tahan korosi, seperti Invar®, Monel ®, Inconel ®, dan Hastelloys ®.
Alloy tembaga-nikel berbentuk tabung banyak digunakan untuk pembuatan instalasi
proses penghilangan garam untuk mengubah air laut menjadi air segar.
Nikel, digunakan
untuk membuat uang koin,dan baja nikel untuk melapisi senjata dan ruangan besi
(deposit di bank), dan nikel yang sangat halus, digunakan sebagai katalis untuk
menghidrogenasi minyak sayur (menjadikannya padat). Nikel juga digunakan dalam
keramik, pembuatan magnet Alnico dan baterai penyimpanan Edison ®.
Nikel sulfat dan nikel oksida
adalah senyawa yang penting. Nikel alam adalah camuran dari lima isotop stabil,
ada pula sembilan isotop lainnya yang tidak stabil.
Proses Pirometalurgi
Pembuatan Ferro-Nickel
Pembuatan ferro-nickel dilakukan
melalui dua rangkaian proses utama yaitu reduksi dalam tungku putar (rotary
kiln, RK) dan peleburan dalam tungku listrik
(electric furnace, EF) dan lazim
dikenal dengan Rotary kiln Electric Smelting Furnace Process atau ELKEM
Process.
Bijih yang telah dipisahkan, baik
ukuran maupun campuran untuk mendapatkan komposisi kimia yang diinginkan,
diumpankan ke dalam pengering putar (rotary dryer) bersama-sama dengan
reductant dan flux. Selanjutnya dilakukan pengeringan sebagian (partical
drying) atau pengurangan kadar air (moisture content), dan kemudian dipanggang
pada tanur putar (rotary kiln) dengan suhu sekitar 700 -1000°C tergantung dari
sifat bijih yang diolah.
Maksud utama pemanggangan
(calcination) adalah untuk mengurangi kadar air, baik yang berupa air lembab
(moisture content) maupun yang berupa air kristal (crystalized water), serta
mengurangi zat hilang bakar (loss of ignition) dari bahan-bahan baku lain-nya.
Selain itu, pemanggangan dimaksudkan juga untuk memanaskan (preheating) dan
sekaligus mencampur bahan-bahan baku tersebut. Dalam tanur putar juga dilakukan
reduksi pendahuluan (prereduction) secara selektif untuk mengatur kualitas
produk dan meningkatkan efisiensi/produktivitas tanur listrik, sesuai dengan
pasaran dan kadar bijih yang diolah. Sekitar 20% dari kandungan nikel bjiih
tereduksi, reduksi terutama dilakukan untuk merubah Fe3+ menjadi Fe2+, sehingga
energi yang dibutuhkan dalam tanur listrik menjadi lebih rendah. Bijih
terpanggang dan tereduksi sebagian dari tanur putar ini dimasukkan ke dalam
tanur listrik secara kontinu dalam keadaan panas (di atas 500°C), agar dapat
dilakukan pereduksian dan peleburan. Dari hasil peleburan diperoleh feronikel
(crude ferronickel) yang selanjutnya dimurnikan pada proses pemurnian. Crude
ferronickel memiliki kandungan 15-25% Ni dan terkandungan pengotor yang tinggi
seperti karbon, silikon dan krom. Pemurnian dilakukan dengan
oxygen blowing untuk menghilangkan karbon, krom dan silikon juga ditambahkan
flux berupa kapur, dolomit, flouspar, aluminium, magnesium, ferosilikon dsb.,
untuk menghasilkan slag yang memungkinkan sulfur dapat terabsorb pada saat
pengadukan dengan injeksi nitrogen. Hasil proses pemurnian dituang menjadi
balok feronikel (ferronickel ingot) atau digranulasi menjadi butir-butir
feronikel (ferronickel shots), dengan kadar nikel di atas 30%. Diagram alir
pembuatan ferronickel disajikan pada Gambar 3. Sedangkan diagram alir pemurnian
disajikan pada Gambar 4.
Proses Pirometalurgi
Pembuatan Ferro-Nickel
Pembuatan ferro-nickel dilakukan
melalui dua rangkaian proses utama yaitu reduksi dalam tungku putar (rotary
kiln, RK) dan peleburan dalam tungku listrik
(electric furnace, EF) dan lazim
dikenal dengan Rotary kiln Electric Smelting Furnace Process atau ELKEM
Process.
Bijih yang telah dipisahkan, baik
ukuran maupun campuran untuk mendapatkan komposisi kimia yang diinginkan,
diumpankan ke dalam pengering putar (rotary dryer) bersama-sama dengan
reductant dan flux. Selanjutnya dilakukan pengeringan sebagian (partical
drying) atau pengurangan kadar air (moisture content), dan kemudian dipanggang
pada tanur putar (rotary kiln) dengan suhu sekitar 700 -1000°C tergantung dari
sifat bijih yang diolah.
Maksud utama pemanggangan
(calcination) adalah untuk mengurangi kadar air, baik yang berupa air lembab
(moisture content) maupun yang berupa air kristal (crystalized water), serta
mengurangi zat hilang bakar (loss of ignition) dari bahan-bahan baku lain-nya.
Selain itu, pemanggangan dimaksudkan juga untuk memanaskan (preheating) dan
sekaligus mencampur bahan-bahan baku tersebut. Dalam tanur putar juga dilakukan
reduksi pendahuluan (prereduction) secara selektif untuk mengatur kualitas
produk dan meningkatkan efisiensi/produktivitas tanur listrik, sesuai dengan
pasaran dan kadar bijih yang diolah. Sekitar 20% dari kandungan nikel bjiih
tereduksi, reduksi terutama dilakukan untuk merubah Fe3+ menjadi Fe2+, sehingga
energi yang dibutuhkan dalam tanur listrik menjadi lebih rendah. Bijih
terpanggang dan tereduksi sebagian dari tanur putar ini dimasukkan ke dalam
tanur listrik secara kontinu dalam keadaan panas (di atas 500°C), agar dapat
dilakukan pereduksian dan peleburan. Dari hasil peleburan diperoleh feronikel
(crude ferronickel) yang selanjutnya dimurnikan pada proses pemurnian. Crude
ferronickel memiliki kandungan 15-25% Ni dan terkandungan pengotor yang tinggi
seperti karbon, silikon dan krom. Pemurnian dilakukan dengan
oxygen blowing untuk menghilangkan karbon, krom dan silikon juga
ditambahkan flux berupa kapur, dolomit, flouspar, aluminium, magnesium,
ferosilikon dsb., untuk menghasilkan slag yang memungkinkan sulfur dapat
terabsorb pada saat pengadukan dengan injeksi nitrogen. Hasil proses pemurnian
dituang menjadi balok feronikel (ferronickel ingot) atau digranulasi menjadi
butir-butir feronikel (ferronickel shots), dengan kadar nikel di atas 30%.
Diagram alir pembuatan ferronickel disajikan pada Gambar 3. Sedangkan diagram
alir pemurnian disajikan pada Gambar 4.
Gambar 3. Tipikal pembuatan ferronickel
Gambar 4. Tipikal pemurnian ferronickel
Nickel,
Nickolium merupakan unsur penting yang terdapat pada endapan terak bumi yang
biasanya tercampur dengan bijih tembaga.
Oleh karena itu diperlukan proses
pemisahan dan pemurnian dari berbagai unsur yang akan merugikan sifat Nickel
tersebut.
Bijih Nickel
mengandung 2,5 % Nickel yang bercampur bersama-sama unsur lain yang sebagian
besar terdiri atas besi dan silica serta hampir 4 % Tembaga dan sedikit Cobalt,
Selenium, Tellurium, Silver, Platinum dan Aurum. Sedangkan Tembaga, besi dan
Nicel berada pada bijih itu sebagai Sulfida.
Setelah proses
penambangan bijih itu dipecah dan dilakukan pemisahan dari berbagai unsur yang
mengandung batuan yang mengapung. Kemudian sulfide Nickel dan Sulfide Tembaga
dipisahkan melalui proses pengapungan.
Proses
berikutnya ialah pemanggangan Sulfide Nicel untuk menggerakan Sulphur,
selanjutnya dituangkan kedalam bejana, untuk selnjutnya dilakukan pemurnian
melalui proses oxidasi sebagaimana dalam proses Bessemer dalam pemurnian baja. Dari
proses ini akan diperoleh 48 % Nickel dan 27 % Tembaga.
Selanjutnya
dipanaskan bersama Sodium Sulfat dengan pemanasan kokas untuk memperoleh
larutan Tembaga Nickel dan Sulfide Besi, kemudian dituangkan kedalam ladle
untuk dilakukan pemadatan, Selama pendinginan Tembaga dan Sodium mengapung
keatas dan ketika terjadi pemadatan Nickel dan Tembaga akan terpisah oleh
tiupan atau pemukulan.
Proses pemurnian lanjut dilakukan
dengan electrolisa dengan terlebih dahulu disinter sehingga berbentuk Briket,
atau dapat juga dengan proses ‘carbonil’ jika tresedia cukup daya listrik
dimana serbuk Nickel dipanggang untuk menhilangkan sisa-sisa Sulphur dan Besi
kemudian direduksi oleh Hydrogen.
Dengan demikian maka oxide logam
akan keluar dan membentuk uap, akan terbang dan membentuk gas Nickel carbonil
yang kemudian mencair karena pengaruk Carbonmonoxide serta akan mengalir
melalui kulit endapan Nickel.
2.
Pd
(Paladium)
·
Paladium adalah suatu unsur kimia dalam
tabel periodik yang memiliki lambang Pd dan nomor atom 46.
·
Paladium dinamakan setelah asteroid
Pallas ditemukan pada waktu yang sama. Pallas adalah dewi kearifan Yunani.
·
Ditemukan pada tahun 1803 oleh
Wollaston, paladium ditemukan dengan logam grup platina lainnya (platina dan
rodium) di Rusia, Amerika Selatan, Etiopia, dan Australia. Paladium juga
ditemukan bergabung dengan deposit nikel-tembaga di Afrika Selatan dan Ontario.
Pemisahan paladium dari logam grup platina
lainnya tergantung pada jenis bijih yag ditemukan.
·
Ciri-ciri
Fisika :
1.
Unsur ini adalah logam putih seperti baja, tidak mudah kusam di udara,
dengan kerapatan dan titik cair paling rendah di antara logam grup platina.
Ketika ditempelkan, paladium bersifat lunak dan bisa ditempa; suhu rendah
meningkatkan kekuatan dan kekerasannya. Paladium dilarutkan dengan asam nitrat
dan asam sulfat.
Pada suhu kamar, logam
ini memiliki sifat penyerapan yang tidak lazim hingga 900 kali lipat dari
volume hidrogen, sehingga memungkinkan membentuk Pd2H. Meski demikian, masih
belum jelas apakah Pd2h ini bersifat sebagai senyawa. Hidrogen berdifusi
melewati paladium yang dipanaskan, menghasilkan prinsip pemurnian gas hidrogen.
2.
Fase solid
3.
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 12.023 g/cm³
4.
Massa jenis cair pada titik lebur 10.38 g/cm³
5.
Titik lebur 1828.05 K (1554.9 °C,
2830.82 °F)
6.
Titik didih 3236 K (2963 °C, 5365
°F)
7.
Kalor peleburan 16.74 kJ/mol
8.
Kalor penguapan 362 kJ/mol
9.
Kapasitas kalor (25 °C) 25.98 J/(mol·K)
·
Ciri-ciri
Atom :
1.
Struktur kristal cubic face centered
2.
Bilangan oksidasi ±1 (mildly basic oxide)
3.
Elektronegativitas 2.20 (skala Pauling)
4.
Energi ionisasi
Pertama
804.4 kJ/mol
Kedua 1870
kJ/mol
Ketiga 3177 kJ/mol
5.
Jari-jari atom 140 pm
6.
Jari-jari atom (terhitung) 169 pm
7.
Jari-jari kovalen 131 pm
8.
Jari-jari Van der Waals 163 pm
·
Ciri-ciri
lainnya :
1.
Resistivitas listrik (20 °C) 105.4
nΩ·m
2.
Konduktivitas termal (300 K) 71.8 W/(m·K)
3.
Ekspansi termal (25 °C) 11.8 µm/(m·K)
4.
Kecepatan suara (kawat tipis) (20 °C) 3070 m/s
5.
Modulus Young 121 GPa
6.
Modulus geser 44 GPa
7.
Modulus ruah 180 GPa
8.
Nisbah Poisson 0.39
9.
Skala kekerasan Mohs 4.75
10.
Kekerasan Vickers 461
MPa
11.
Kekerasan Brinell 37.3 MPa
12.
Nomor CAS 7440-05-3
·
Kegunaan :
Paladium
yang sangat halus adalah katalis yang baik dan digunakan untuk proses
hidrogenasi dan dehidrogenasi. Juga digunakan dalam campuran alloy untuk
perhiasan yang diperdagangkan.
Emas
putih adalah alloy emas yang diawawarnakan dengan penambahan paladium. Seperti
emas, paladium dapat dibentuk menjadi lembaran setipis 1/250000 inch. Logam ini
digunakan dalam dunia kedokteran gigi, pembuatan jam, pembuatan alat-alat
bedah, dan kontak listrik.
3.
Pt
(Platina)
·
Platina adalah suatu unsur kimia dalam
tabel periodik yang memiliki lambang Pt dan nomor atom 78.
·
Ditemukan di Amerika Selatan oleh Ulloa
pada tahun 1735 dan oleh Wood pada tahun 1741. Logam ini digunakan oleh orang
Indian sebelum Columbia datang.
Platinum terdapat di
alam, dengan sejumlah kecil iridium, osmium, palladium, ruthenium dan rhodium,
yang merupakan grup logam yang sama. Semuanya ditemukan pada tanah alluvial di
pegunungan Ural Kolumbia, dan di negara bagian Amerika sebelah barat.
Sperrilit, merupakan mineral platinum dengan kandungan nikel yang terdapat di
Sudbury, Ontario, yang merupakan sumber latina dengan jumlah yang cukup.
Produksi nikel
besar-besaran telah menunjukkan fakta bahwa hanya satu bagian logam platinum
dalam dua juta bagian bijih mineral.
·
Ciri-ciri
Fisik :
1.
Platinum adalah logam dengan putih
keperak-perakan yang indah. Mudah ditempa delam keadaan murni. Platinum
memiliki koefisien muai yang hampir sama dengan kaca silika-natroium karbonat,
dan karenanya digunakan untuk membuat
elektroda bersegel dalam sistem kaca. Logam ini tidak teroksidasi di udara pada
suhu berapapun, tapi termakan oleh
halogen, sianida, sulfur dan basa kaustik.
Platinum
tidak dapat larut dalam asam klorida dan asam nitrat, tapi melarut dengan aqua
regia membentuk asam kloroplatinumt.
2.
Fase solid
3.
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 21.45 g/cm³
4.
Massa jenis cair pada titik lebur 19.77 g/cm³
5.
Titik lebur 2041.4 K (1768.3 °C,
3214.9 °F)
6.
Titik didih 4098 K (3825 °C, 6917
°F)
7.
Kalor peleburan 22.17 kJ/mol
8.
Kalor penguapan 469 kJ/mol
9.
Kapasitas kalor (25 °C) 25.86 J/(mol·K)
·
Ciri-ciri
Atom :
1.
Struktur kristal cubic face centered
2.
Bilangan oksidasi 2, 4 (mildly basic oxide)
3.
Elektronegativitas 2.28 (skala
Pauling)
4.
Energi ionisasi
Pertama 870 kJ/mol
Kedua 1791 kJ/mol
5.
Jari-jari atom 135 pm
6.
Jari-jari atom (terhitung) 177 pm
7.
Jari-jari kovalen 128 pm
8.
Jari-jari Van der Waals 175 pm
·
Ciri-ciri
lainnya :
1.
Sifat magnetik paramagnetic
2.
Resistivitas listrik (20 °C) 105
nΩ·m
3.
Konduktivitas termal (300 K) 71.6 W/(m·K)
4.
Ekspansi termal (25 °C) 8.8 µm/(m·K)
5.
Kecepatan suara (suhu kamar) 2800 m/s
6.
Modulus Young 168 GPa
7.
Modulus geser 61 GPa
8.
Modulus ruah 230 GPa
9.
Nisbah Poisson 0.38
10.
Skala kekerasan Mohs 3.5
11.
Kekerasan Vickers 549 MPa
12.
Kekerasan Brinell 392 MPa
13.
Nomor CAS 7440-06-4
·
Kegunaan
:
Platinum
digunakan besar-besaran sebagai perhiasan wanita, kawat, dan bejana untuk
aplikasi laboratorium dan banyak instrumen berharga lainnya termasuk
termokopel. Platinum juga digunakan untuk bahan kontak listrik, peralatan tahan
korosi dan kedokteran gigi.
Alloy
platinum-kobalmemiliki sifat magnetis. Salah satunya terdiri dari 76.7% berat
Pt dan 23.3% berat Co, merupakan magnet yang sangat kuat hampir dua kali lipat
dari Alnico
Ketahanan
kawat platinum digunakan untuk membuat tungku listrik bersuhu tinggi.
Platinum
digunakan untuk melapisi kerucut misil, kerucut bensin mesin jet dan lain-lain,
yang mengandalkan ketahanan pada suhu tinggi untuk waktu yang sangat lama.
Logam ini, seperti palladium, menyerap sejumlah besar hidrogen, menahannya pada
suhu biasa dan melepaskannya ketika dipanaskan.
Dalam kondisi
yang sangat halus, platinum merupakan katalis yang sempurna, yang banyak
digunakan untuk menghasilkan asam sulfat. Juga digunakan sebagai katalis dalam
pemecahan produk minyak bumi. Platinum juga banyak diminati untuk dimanfaatkan
sebagai katalis dalam sel bahan bakar dan peralatan anti polusi untuk mobil.
Anoda platinum
digunakan secara ekstensif dalam sistem perlindungan katoda untuk kapal besar
dan bejana yang melewati lautan, pipa,
baja dermaga dan lain-lain. Kawat platinum yang sangat halus akan
berkilau merah terang bila ditempatkan dalam uap metil alkohol, di mana
platinum berperan sebagai katalis, untuk mengubah alkohol menjadi formaldehida.
Fenomena ini digunakan secara komersial untuk memproduksi pemantik api rokok
dan pennghangat tangan. Hidrogen dan oksigen dapat meledak dengan adanya
platinum.
produksi
Platinum
bersama-sama dengan sisa logam platinum diperoleh secara komersial sebagai
produk dari nikel dan tembaga penambangan dan pengolahan. Selama
electrorefining tembaga, logam mulia seperti perak, emas dan kelompok platinum
logam serta selenium dan telurium mengendap di bagian bawah sebagai anoda sel
lumpur, yang merupakan titik awal untuk ekstraksi logam kelompok platinum.
Jika platinum
murni ditemukan dalam placer deposito atau bijih lainnya, itu terisolasi dari
mereka dengan berbagai metode mengurangkan kotoran. Karena platinum secara
signifikan lebih padat daripada banyak dari kotoran, kotoran yang lebih ringan
dapat dihilangkan dengan hanya melayang mereka pergi dalam air mandi. Platinum
juga non-magnetik, sedangkan nikel dan besi keduanya magnetis. Kedua zat
pengotor sehingga dihapus dengan menjalankan elektromagnet atas campuran.
Karena platinum memiliki titik lebur yang lebih tinggi daripada kebanyakan zat
lain, banyak pengotor dapat dibakar atau meleleh tanpa melelehkan platinum.
Akhirnya, platinum yang tahan terhadap klorida dan asam sulfat, sedangkan senyawa
lain mudah diserang oleh mereka. Kotoran logam dapat dihilangkan dengan
mengaduk campuran dalam salah satu dari dua asam dan memulihkan platinum yang
tersisa.
Salah satu
metode yang cocok untuk pemurnian untuk platinum mentah, yang mengandung
platinum, emas, dan logam grup platina lain, adalah proses itu dengan aqua
regia, di mana paladium, emas dan platinum yang dibubarkan, sementara osmium,
iridium, rhodium dan ruthenium tinggal tidak bereaksi. Emas ini dipicu oleh
penambahan besi (III) klorida dan setelah penyaringan dari emas, platinum ini
dipicu oleh penambahan amonium amonium klorida sebagai chloroplatinate.
Chloroplatinate amonium dapat diubah menjadi logam dengan pemanasan.
Katalisis
Yang paling umum
adalah menggunakan platina sebagai katalis pada reaksi kimia. Ini telah
digunakan dalam aplikasi ini sejak awal 1800-an, ketika bubuk platina digunakan
untuk mengkatalisasi mesin hidrogen. Aplikasi yang paling penting dari platinum
ada di mobil sebagai catalytic converter, yang memungkinkan pembakaran yang
sempurna konsentrasi rendah terbakar hidrokarbon dari knalpot ke karbon
dioksida dan uap air. Platinum juga digunakan dalam industri minyak bumi
sebagai katalis dalam sejumlah proses yang terpisah, tetapi khususnya dalam
reformasi katalitik lurus menjalankan naphthas ke bensin beroktan lebih tinggi
yang menjadi kaya dengan senyawa aromatik. PtO2, juga dikenal sebagai Adams
katalis, digunakan sebagai katalis hidrogenasi, khusus untuk minyak sayur.
Platinum logam juga sangat mengkatalisis dekomposisi hidrogen peroksida menjadi
air dan gas oksigen
DAFTAR
PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar