Uncategorized

Proses Ekstraksi Besi dan Pembuatan Baja

Posted on November 30, 2009. Filed under: Uncategorized |

Besi dan tembaga termasuk logam transisi yang sangat luas penggunaannya di industri. Keberadaannya di alam dalam bentuk senyawanya sehingga untuk memperoleh kedua logam tersebut, diperlukan proses ekstraksi. Simak penjelasannya berikut ini:

Proses Ekstraksi Besi

Besi diekstraksi dari bijih besi yang mengandung senyawa besi seperti hematit

(Fe2O3), limonit (2Fe2O3 3H2O), magnetit (Fe3O4), dan siderit (FeCO3). Proses ekstraksi dilakukan dalam tungku yang disebut tanur tiup (blast furnace) dengan menggunakan metode reduksi. Simak proses ekstraksinya berikut ini. Berikut tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi:

  • Bijih besi, batu kapur (CaCO3), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas tanur.
  • Kemudian, udara panas ditiupkan ke bagian bawah tungku agar C bereaksi dengan OZ membentuk

CO2.

C(s) +O2(S)           CO2(S)

Gas CO2 yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dar lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO. Reaksi ini bersifi endotermik, sehingga terjadi sedikit penurunan suhu proses.

CO2(g) + C(s)          2CO(S)

Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai  mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi.

3Fe2O3(5) + CO(g)            4 2Fe3O4(s) + CO2(g)

Fe3O4(s) + CO(g)               3FeO(6) + CO2(g)

FeO(s) + CO(g)                   Fe(s) + CO2(g)

Reaksi keseluruhannya dapat ditulis sebagai berikut:

Fe2O3(s) + 3CO(s)               2Fe(l) + 3CO2(g)

Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena suhu di bawah tinggi sekitar 2 000°C, Fe akan berada dalam bentuk lelehannya.

  • Sementara itu, CaCO3 dalam tanur akan terurai menjadi CaO.

CaCO3(s)—> CaO(s) + CO2(g)

  • CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag).

CaO(S) + SiO2(s)                CaSiO3(l)

  • Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali)

Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal (pig iron). Besi gubal mengandung sekitar 3 – 4% C, 2% Si, dan sejumlah pengotor lain seperti P dan S. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi tuang (cast iron) atau diproses lebih lanjut menjadi baja, tergantung dari aplikasinya

Pembuatan Baja

Pembuatan Tahapan proses adalah sebagai berikut.

-Sekitar 70% lelehan besi gubal dari tanur tiup dan 30% besi/baja bekas dimasukkan ke dalam tungku, bersama dengan batu kapur (CaCO3).

– Selanjutnya, O2 murni dilewatkan melalui campuran lelehan logam. O2 akan bereaksi dengan karbon (C) di dalam besi dan juga zat pengotor lainnya seperti Si dan P, dan membentuk senyawa-senyawa oksida. Senyawa-senyawa oksida ini kemudian direaksikan dengan CaO, yang berasal dari peruraian batu kapur (CaCO3), membentuk terak, seperti CaSiO3 dan Ca3(PO4)2.

Kandungan C pada baja yang dihasilkan bervariasi dari ~0,2% sampai 1,5%. Berdasarkan kadar C ini, kita mengenal tiga macam baja seperti yang ditunjukkan tabel berikut.

Iklan
Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( 1 so far )

. Warna Senyawa Logam Transisi

Posted on November 30, 2009. Filed under: Uncategorized | Tag: |

Unsur-unsur transisi periode keempat umumnya membentuk senyawa-senyawa berwarna. Simak warna senyawa klorida dari unsur-unsur transisi Mn, Fe, Co, Ni, dan Cu dalam fase padatnya berikut ini.

Bandingkan dengan senyawa logam utama seperti NaCl (garam dapur) yang tidak berwarna. Warna pada senyawa logam transisi dapat dijelaskan sebagai berikut. Secara umum, penyerapan energi cahaya oleh senyawa logam transisi akan menyebabkan elektron tereksitasi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Eksitasi elektron tersebut haruslah melibatkan perubahan tingkat energi yang setara dengan energi cahaya tampak, yakni antara 170 – 290 kJ/mol (atau setara dengan λ = 700 – 400 nm). Menurut Teori Medan Kristal, perubahan tingkat energi yang setara dengan energi cahaya tampak dimungkinkan oleh adanya pemisahan tingkatan energi orbital-orbital d. Pada senyawa logam utama, penyerapan energi cahaya melibatkan eksitasi elektron dari subkulit s ke p. Perbedaan tingkat energi yang terjadi antara subkulit s dan p lebih besar dari energi cahaya tampak (lebih dari 290 kJ/mol atau setara dengan energi sinar UV). Hal ini yang menyebabkan mengapa logam utama umumnya tidak berwarna. Beberapa senyawa logam transisi tidak berwarna. Contohnya, senyawa yang mengandung ion Sc3+ dan Zn2+. Hal ini dikarenakan ion Sc3+ dan ion Zn2+ masing-masing memiliki subkulit d kosong dan penuh. Meski terjadi pemisahan orbital-orbital d menjadi dua tingkat energi, namun eksitasi elektron antara kedua tingkat energi tersebut jelas tidak memungkinkan. Sebaliknya, eksitasi yang terjadi melibatkan elektron di orbital s dan p dengan perbedaan tingkat energi yang lebih besar dari energi cahaya tampak, atau setara dengan sinar UV.

 

Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( None so far )

SIFAT- SIFAT UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

Posted on November 27, 2009. Filed under: Uncategorized |

Adanya susunan elektron yang khas pada subkulit 3d dan 4s menyebabkan unsur transisi periode keempat mempunyai sifat yang khas, yang berbeda dengan sifat keperiodikan pada logam-logam golongan utama (A).

Beberapa sifat umum unsur transisi :

Dari tabel sifat keperiodikan di atas, kita dapat simpulkan beberapa sifat atomik dan sifat fisis dari logam transisi :

  1. Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengan semakin bertambahnya elektron pada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, Sehingga jarak elektron pada kulit terluar ke inti  semakin kecil.
  2. Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit fluktuatif, namun secara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau kita perhatikan, ada sesuatu hal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam transisi. Setelah pengisian elektron pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga  kalium dan kalsium terlebih dahulu dibanding Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yang fluktuatif dan selisih  nilai energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu  besar. Karena ketika logam  menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s lah yang terlebih dahulu terionisasi.

3. Konfigurasi elektron

    Kecuali unsur Cr dan Cu, semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron pada kulit terluar 4s2, sedangkan pada Cr dan Cu adalah 4s1.

    4. Bilangan oksidasi

    Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Adanya bilangan oksidasi lebih dari satu ini disebabkan mudahnya melepaskan elektron valensi. Dengan demikian, energi ionisasi pertama, kedua dan seterusnya memiliki harga yang relatif lebih kecil dibanding unsur golongan utama.

    Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s) dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1)d1ns2, bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1)d5ns2, akan berbilangan oksidasi maksimum +7.

    Bila jumlah elektron d melebihi 5, situasinya berubah. Untuk besi Fe dengan konfigurasi elektron (n-1)d6ns2, bilangan oksidasi utamanya adalah +2 dan +3. Sangat jarang ditemui bilangan oksidasi +6. Bilangan oksidasi tertinggi sejumlah logam transisi penting seperti kobal Co, Nikel Ni, tembaga Cu dan zink Zn lebih rendah dari bilangan oksidasi atom yang kehilangan semua elektron (n–1)d dan ns-nya. Di antara unsur-unsur yang ada dalam golongan yang sama, semakin tinggi bilangan oksidasi semakin penting untuk unsur-unsur pada periode yang lebih besar.

    Sifat sifat yang lain seperti kemagnetan, warna ion dan senyawa, dan sifat katalitik akan dijelaskan secara terperinci pada halaman lain.

    Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( 3 so far )

    DEFINISI LOGAM TRANSISI

    Posted on November 25, 2009. Filed under: Uncategorized |

     

    Terdapat beberapa pendapat mengenai unsur transisi, tetapi pengertian yang lebih umum menyatakan bahwa unsur transisi merupakan kelompok  unsur yang terletak pada blok d di dalam sistem periodik unsur. Berdasarkan pengertian ini, unsur transisi periode keempat terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan zink (Zn).

    Pendapat lain menyatakan bahwa unsur transisi adalah sekelompok unsur  yang mempunyai sekurang-kurangnya sebuah ion dengan orbital d belum terisi penuh dan mempunyai sifat-sifat yang khas, misalnya ionnya berwarna, dapat membentuk senyawa kompleks, serta titik didih dan titik leburnya yang relatif tinggi. Berdasarkan pengertian ini, ada pendapat bahwa zink tidak termasuk unsur transisi, sebab orbital d dari atom zink baik sebagai unsur  bebas maupun sebagai ion sudah terisi penuh. Selain itu, ion zink (II) tidak berwarna, serta titik lebur dan titik didihnya relatif rendah.

    Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( 4 so far )

    Sifat Magnetik

    Posted on November 25, 2009. Filed under: Uncategorized |

    1.  Paramagnetik

    Yakni sifat magnetik yang dapat ditarik oleh medan magnet, terjadi pada atom, ion atau molekul yang memiliki elektron yang tidak berpasangan.

    Jika sifat paramagnetiknya sangat kuat, maka disebut feromagnetik misalnya pada besi, nikel, dan kobalt. Magnet yang umum dipakai terbuat dari zat dengan sifat feromagnetik.

    2.  Diamagnetik

    Yakni sifat magnetik yang ditolak (tidak dapat ditarik oleh medan magnet), terjadi pada atom, ion atau molekul yang semua elektronnya berpasangan dalam orbital.

    3. Kerentanan Magnet (µs)

    Kerentanan magnet merupakan besaran yang menyatakan kekuatan magnet di ukur dari banyaknya elektron tak berpasangan. Sifat kemagnetan sendiri timbul dari momen magnetik dari elektron pada orbital. Ketika elektron berpasangan, maka arah spin (perputaran elektron) dari kedua elektron berpasangan tersebut saling berlawanan sehingga momen magnetiknya saling meniadakan. Sedangkan pada elektron tidak berpasangan , elektron  tunggal memiliki momen magnetik yang memungkinkan logam/senyawa/ion tertarik oleh medan magnet.

    µs = √(n(n+2))

    µs = kerentanan magnet (Bohr Magneton (BM))

    n = banyaknya elektron yang tidak berpasangan

    Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( 3 so far )

    Puisi Untuk Logam Transisi

    Posted on November 19, 2009. Filed under: Uncategorized |

    Optimasi diri walaupun transisi

    Stabilkan diri kendati labil menjadi transisi

    Ketransisianmu membuatmu menjadi logam namun tak terlalu reaktif

    Blok d  tempat bersemayammu

    Titik didihmu tinggi, Titik leburmu tinggi

    Perubahan jari-jari atommu tak terlalu mencolok

    Begitu pula tinggi ionisasimu

    Variasi bilangan oksidasi

    Warna-warni unsur-unsurmu begitu indah

    Dengan orbital 3d, 2 tingkat energi

    Membuatmu mempunyai celah energi

    Sifatmu yang sangat katalitik

    Membuatmu banyak dipergunakan

    Paramagnetikmu membuat medan magnet menarikmu

    Begitu kompleks ion yang kau buat

    Dengan struktur yang kompleks pula

    membuat mempunyai tatanama khusus

     

     

    Baca Pos Lengkap | Make a Comment ( 6 so far )

    Liked it here?
    Why not try sites on the blogroll...