Pengapungan buih frothfloating Ekstraksi Logam dari Mineralnya
16 suatu reaksi. Energi Gibbs diungkapkan dengan persamaan:
∆G = energi Gibbs kJ ∆H = entalpi sistem kJ
∆S = entropi J. Mol
-1
. K
-1
T = suhu K Rumusan dari energi Gibbs tersebut menggambarkan bahwa besarnya energi
Gibbs dipengaruhi oleh temperatur. Agar reaksi berjalan spontan, maka harga ∆G harus kurang dari nol atau bertanda negatif. Untuk memperoleh harga ∆G
yang kurang dari nol yang dapat dilakukan adalah memperkecil harga ∆H, serta
memperbesar ∆S dan temperatur. Dari ketiga besaran tersebut, yang memungkinkan dimanipulasi besarnya adalah besaran temperatur. Oleh karena
itu agar suatu reaksi berjalan spontan maka pengaturan temperatur reaksi harus diperhatikan.
Contoh soal Pengolahan bijih logam dalam skala industri umumnya dilakukan dengan cara
mereduksi oksida logam dengan menggunakan karbon sebagai reduktornya. Ramalkan apakah reaksi reduksi bauksit berikut
2Al
2
O
3
s + 3Cs 4Als + 3CO
2
g dapat berlangsung pada temperatur 25
o
C? Diketahui
∆H
o
kJ.mol
-1
∆S
o
J.mol
-1
.K
-1
Al
2
O
3
s -1675,7
50,9 CO
2
g -393,7
213,8 Cs
5,7 Als
27,9 Penyelesaian:
∆H
o reaksi
= Σ ∆H
o
produk - Σ ∆H
o
reaktan =
{ 4 mol 0 kJ.mol
-1
+ 3 mol -393,7kJ.mol
-1
} – { 2 mol -1675,7
kJ.mol
-1
+ 3 mol0kJ.mol
-1
} =
+ 2170,3 kJ ∆S
o reaksi
= Σ ∆S
o
produk - Σ ∆S
o
reaktan
∆G = ∆H - T∆S
17 =
{ 4 mol 27,9 J.mol
-1
.K
-1
+ 3 mol 213,8 J.mol
-1
.K
-1
} – { 2 mol 50,9
J.mol
-1
.K
-1
+ 3 mol 5,7J.mol
-1
.K
-1
} =
+ 634,1 J.K
-1
= + 0, 6341 kJ.K
-1
∆G
o
= ∆H
o
– T ∆S
o
; T = 25
o
C = 298K =
2170,3 kJ – 298 K. 0,6341 kJ.K
-1
= +1981,34 kJ
Karena harga ∆G
o
0, maka reaksi tidak berlangsung spontan. Sehingga proses reduksi bauksit dengan menggunakan karbon sebagai reduktor pada suhu 25
o
C tidak dapat berlangsung.
Hubungan antara temperatur dengan energi Gibbs dapatjuga dinyatakan dalam suatu diagram. Diagram yang menggambarkan hubungan kedua besaran
tersebut adalah diagram Ellingham
. Diagram Ellingham diplot berdasarkan ∆G versus T, yang mengikuti persamaan garis lurus. Dalam diagram ini memuat
harga ∆G oksida logam dalam berbagai variasi temperatur. Tampilan diagram Ellingham dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram Ellingham http:www.docbrown.info
Diagram Ellingham menggambarkan reaksi logam menjadi oksidanya. Posisi garis dari suatu reaksi pada diagram Ellingham menunjukan kestabilan oksida
sebagai fungsi dari temperatur. Reaksi yang berada pada bagian atas diagram adalah logam yang bersifat lebih mulia contohnya perak, dan oksida dari logam
ini bersifat tidak stabil dan mudah tereduksi. Semakin kebawah posisi garis
18 reaksi maka logam bersifat semakin reaktif dan oksida menjadi semakin stabil
sulit tereduksi. Berdasarkan diagram Ellingham suatu logam dapat digunakan untuk mereduksi oksida jika garis oksida yang akan direduksi terletak diatas garis
logam yang digunakan sebagai reduktor. Sebagai contoh garis reaksi 2Mg + O
2
2MgO terletak dibawah garis reaksi Ti+ O
2
TiO
2
, maka magnesium dapat digunakan untuk mereduksi titanium oksida menjadi logam
titanium Mutaqqin, 2014. Karbon merupakan bahan yang paling sering digunakan sebagai reduktor untuk
mereduksi suatu oksida unsur menjadi unsurnya.Pada diagram Ellingham garis reaksi 2C + O
2
2CO mempunyai gradien yang negatif, sehingga data yang didapat dari perpotongan garis ini dengan garis pembentukan suatu oksida unsur
dapat dijadikan acuan untuk mereduksi oksidaunsur tersebut. Contohnya Zn tidak dapat direduksi oleh C jika dilangsungkan pada temperatur 1000K sebab
pada temperatur ini garis dari reaksi 2Zn + O
2
2ZnO berada di bawah garis reaksi2C + O
2
2CO, tetapi dapat berlangsung jika temperaturnya dinaikkan menjadi 1500K sebab pada temperatur ini garis reaksi dari 2C + O
2
2CO berada di atas garis reaksi 2Zn + O
2
2ZnO.
3 Proses pemurnian logam
Pemurnian dilakukan untuk menghilangkan pengotor yang masih ada dalam logam yang diperoleh dari proses reduksi oksidasi. Proses pemurnian dapat
dilakukan dengan cara-cara berikut:
a Electrorefining
Pada proses ini, langkahnya adalah dengan menjadikan logam yang belum murni sebagai anode sedangkan logam sejenis yang murni
dijadikan sebagai katode, selanjutnya dielektrolisis selama beberapa waktu hingga seluruh logam yang berperan sebagai anode berpindah ke
katode. Massa dari logam yang diendapkan di katode berbanding lurus dengan besarnya arus dan lamanya proses elektrorefining. Untuk
menentukan berapa besar arus, waktu, dan massa logam yang akan diendapkan digunakan persamaan Hukum Faraday I yang dirumuskan
sebagai berikut: