Besi Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam dan Senyawanya
150
M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XII IPA JILID 3
Cs + O
2
g o CO
2
g + kalor Ketika bergerak naik, gas CO
2
yang baru terbentuk bereaksi lagi dengan kokas yang bergerak turun membentuk CO.
CO
2
g + Cs o2COg
Gas CO yang dihasilkan akan mereduksi bijih besi secara
bertahap. Fe
2
O
3 Tahap 1
o Fe
3
O
4 Tahap 2
o FeO
Tahap 3
o Fe
Tahap 1: 3Fe
2
O
3
+ CO o 2Fe
3
O
4
+ CO
2
Tahap 2: Fe
3
O
4
+ CO o 3FeO + CO
2
Tahap 3: FeO + CO o Fe + CO
2
Reaksi keseluruhan: Fe
2
O
3
s + 3COg o 2Fel + 3CO
2
g Besi yang terbentuk pada proses tanur tiup berupa cairan
karena suhu tanur yang sangat tinggi. Reaksi pembentukan terak yang menghilangkan pengotor dituliskan sebagai
berikut. CaCO
3
s o CaOs + CO
2
s CaOs + SiO
2
s o CaSiO
3
l 3CaOs +P
2
O
5
o Ca
3
PO
4 2
l Reaksi untuk pengotor yang larut dalam besi cair sebagai
berikut. MnO + C
o Mn + CO SiO
2
+ 2C o Si + 2CO
P
2
O
5
+ 5C o 2P + 5CO
Besi cair turun ke dasar tanur dan dikeluarkan secara bertahap, di mana terak dengan massa jenis yang lebih kecil mengapung
di atas besi cair. Lapisan terak dapat berfungsi sebagai pelindung besi cair dari oksidasi kembali. Terak dikeluarkan
dari saluran tersendiri dan dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan jalan raya atau bahan pupuk.
Besi yang dihasilkan dari proses ini disebut besi gubal atau besi kasar yang mengandung kira-kira 95 besi, 3-4
karbon, dan sisanya pengotor lain seperti Mn, Si, P, dan S. Besi gubal bersifat keras tapi rapuh. Sebagian besar besi gubal
langsung diolah menjadi baja dan sebagian lainnya dialirkan ke dalam cetakan, sehingga diperoleh besi tuang
cast iron.
151
BBab 4 Kimia Unsur
b. Kegunaan besi dan senyawanya 1 Besi
Besi banyak digunakan dalam kehidupan karena sifat besi yang mudah dimodifikasi. Bijih besi banyak tersebar di dunia
dan pengolahannya relatif murah dan mudah. Penggunaan utama besi adalah untuk membuat baja.
2 Baja Baja merupakan istilah yang
digunakan untuk semua logam aliasi campur dari besi. Saat ini, baja dibuat
dari besi gubal besi kasar dengan menggunakan tungku oksigen, yaitu
suatu silinder raksasa dengan pelapis yang bersifat basa didalamnya disebut
converter. Tungku ini berkapasitas sekitar 200 ton besi cair, 80 ton besi
bekas, dan 18 ton kapur CaO sebagai fluks. Proses pembuatan baja dengan
tungku oksigen memerlukan waktu sekitar 22 menit.
Proses pembuatan baja dimulai dengan menuangkan campuran
yang berupa cairan yang sangat panas ke dalam tungku oksigen, kemudian ditiupkan oksigen
murni melalui pipa berpendingin. Gas oksigen ini akan mengoksidasikan karbon menjadi karbon monoksida,
sedangkan pengotor lain dikeluarkan melalui terak. Karbon, belerang, dan fosfor keluar sebagai oksida berupa gas,
sedangkan silikon oksida membentuk terak di atas besi. Setelah terak dipisahkan, pada leburan besi ditambahkan
karbon, mangan, atau unsur lain sesuai kebutuhan. Kadar karbon dalam baja berkisar antara 0,09 - 0,9 . Beberapa
jenis baja yang banyak dibuat diberikan pada Tabel 4.17.
Sumber: Chemistry, The Molecular Nature
of Matter and Change, Silberberg M. S
Jenis baja Komposisi
Sifat Manfaat
Stainless steel
0,2- 0,4 C 7- 9 Ni
14- 18 Cr Tahan terhadap korosi
Membuat alat-alat rumah tangga dan alat pemotong
Baja wolfram 0,4- 0,9 C 5 W
Sangat keras Untuk mata pahat
dan mesin bubut Baja mangan
0,4- 0,9 C 10- 20 Mn
Keras dan kuat Rel kereta api, pegas, kendaraan
perang lapis baja dan mesin penghancur batu magnet
Tabel 4.17. Beberapa jenis baja.
Gambar 4.22
Proses pembuatan baja
steel
.
152
M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XII IPA JILID 3
Kerjakan di buku latihan kalian. 1. Jelaskan proses pemurnian bauksit.
2. Mengapa yang ditambahkan dalam proses pemurnian
bauksit adalah CaCO
3
dan bukan NH
4
Cl? Apa fungsi CaCO
3
? Dapatkah CaCO
3
diganti senyawa lain? 3. Jelaskan proses pembuatan besi dan tuliskan reaksi-reaksi
yang terjadi. 4. Apa yang dimaksud dengan baja dan bagaimana cara
membuatnya? 5. Sebutkan jenis-jenis baja, komposisi, sifat, dan manfaatnya.