Tugas Kimia Unsur Tembaga docx
UNSUR TEMBAGA (Cu)
SEPTARIA YOLAN KL. NIM : H311 12 253
Pendahuluan
A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, manusia selalu berhubungan dengan unsur-unsur
maupun senyawa. Bahkan penggunaan zat tersebut makin meningkat dengan berkembang
pesatnya industri, baik sebagai alat, bahan dasar maupun sumber energi. Sumber daya alam di
Indonesia sangat kaya akan sumber mineral bijih logam. Salah satu kelompok unsur yang
banyak dikembangkan saat ini adalah unsur-unsur transisi. Unsur transisi ditemukan di kerak
bumi terutama sebagai bijih mineral (bijih logam) dengan kadar tertentu. Unsur transisi
adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar
untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain. Unsur transisi periode keempat umumnya
memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn)
pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa
sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur golongan utama, seperti sifat magnetik, warna
ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks. Salah satu unsur
periode keempat adalah tambaga (Cu). Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah
teroksidasi (memiliki E°red negatif), kecuali unsur tembaga yang cenderung mudah tereduksi
(E°Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode
keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali
unsur Tembaga.
Tembaga atau cuprum (Cu) berbentuk kristal dengan warna kemerahan dan di alam
dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, namun lebih banyak ditemukan dalam bentuk
persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Bijih tembaga yang
terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS2), copper glance atau chalcolite (Cu2S), cuprite
(Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3). Tembaga kadang-kadang
ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral, yaitu cuprite,
malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. Tembaga memiliki sifat diamagnetik yang tidak
tertarik oleh medan magnet. Hal ini disebabkan atom atau molekul dimana elektron dalam
orbitalnya semua berpasangan. Dalam tabel periodik tembaga menempati posisi dengan
nomor atom 29.
Tembaga banyak digunakan sebagai rangkaian atau peralatan listrik, kabel listrik,
paduan logam, bahan uang logam, bahan mesin pembangkit tenaga uap dan untuk aloi.
Tembaga sering disebut logam mata uang karena menurut sejarahnya logam ini merupakan
bahan utama untuk membuat mata uang logam. Empat alasan utama tembaga dijadikan bahan
mata uang yaitu tembaga banyak terdapat langsung sebagai logamnya, bersifat dapat ditempa
sehingga mudah dibentuk sesuai desain yang dikehendaki, bersifat tidak reaktif secara
kimiawi, dan sangat berharga. Oleh karena itu, artikel ini ditulis untuk menambah cakrawala
kita tentang karakteristik unsur tembaga, kegunaan tembaga, kelimpahan tembaga di alam,
isolasi, dan perbandingan logam tembaga dengan unsur lain dalam seperiode.
Isi
A. Kelimpahan Tembaga di alam
Menurut data tahun 2005, Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia,
disusul oleh AS dan Indonesia. Tembaga dapat ditambang dengan metode tambang terbuka
dan tambang bawah tanah. Kandungan tembaga dinyatakan dalam % (persen). Jadi jika satu
tambang berkadar 2,3%, berarti dari 100 kg bijih akan dihasilkan 2,3 kg tembaga. Selain
sebagai penghasil no.1, tambang tembaga terbesar juga dipunyai Chili. Tambang itu terdapat
di Chuquicamata, terletak sekitar 1.240 km sebelah utara ibukota Santiago. Sedang tambang
tembaga terbesar di Indonesia adalah yang diusahakan PT Freeport Indonesia di area
Grasberg, Papua. Freeport juga mengoperasikan beberapa tambang bawah tanah besar, meski
dengan kemampuan produksi yang masih berada di bawah Grasberg. Tembaga di alam tidak
begitu melimpah dan ditemukan dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawaan. Bijih
tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS2), copper glance atau chalcolite
(Cu2S), cuprite (Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3) sedangkan dalam
unsur bebas ditemukan di Northern Michigan Amerika Serikat. Tembaga kadang-kadang
ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral seperti cuprite,
malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. Deposit bijih tembaga yang banyak ditemukan
di AS, Chile, Zambia, Zaire, Peru, dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah
sulfida, oksida-oksidanya, dan karbonat. Selanjutnya, tembaga diambil dari bijih-bijih
tembaga dengan cara smelting, leaching, dan elektrolisis (Yustika, 2012).
B. Sifat Unsur lain dalam seperiode
-
Sifat Kimia Unsur Transisi Periode Keempat, yaitu (Kartika, dkk., 2013):
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 jarak 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 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 yang terlebih dahulu terionisasi.
3.
Konfigurasi elektron pada semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron
pada kulit terluar 4s2, kecuali pada unsur Cr dan Cu terdapat pada subkulit 4s1.
4.
Bilangan oksidasi Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan
oksidasi lebih dari satu. 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 tinggi unsur-unsur pada periode yang lebih besar.
-
Sifat unsur lain dalam seperiode
Seng adalah logam yang putih kebiruan, logam ini cukup mudah ditempa dan liat
pada 110–150 ° C. Seng melebur pada 410 ° C dan mendidih pada 906 ° C. Logamnya
yang murni, melarut lambat sekali dalam asam dan dalam alkali. Adanya zat-zat pencemar
atau kontak dengan platinum atau tembaga yang dihasilkan oleh penambahan beberapa tetes
larutan garam dari logam-logam ini dapat mempercepat reaksi. Ini menjelaskan larutnya
seng-seng komersial. Seng tersebut dengan mudah larut dalam asam klorida encer dan asam
sulfat encer dengan mengeluarkan hidrogen (Evi, A., 2012):
Zn (s) + 2H+ (aq) → Zn2+ (aq) + H2 (g)
C. Isolasi
-
Ekstraksi tembaga
Ekstrasi ini dari bijih sulfida dapat dilakukan dengan proses termal yaitu
pirometalurgi atau dengan proses pelarutan air yaitu hidrometalurgi. Pada proses
pirometalurgi, bijih pekat dipanaskan (proses roasting) dalam kondisi udara terbatas. Proses
ini menguraikan ikatan rangkap sulfida menjadi besi (III) oksida dan tembaga (I) sulfida
menurut persamaan reaksi.
4 CuFeS2 (s) + 9 O2 (g) → 2 Cu2S (l) + 2 Fe2O3 (s)
Proses pirometalurgi memiliki sejumlah keuntungan. Proses kimia dan teknologinya sangat
sangat terkenal, dipahami, banyak dijumpai pada peleburan-peleburan tembaga, dan
merupakan proses yang relatif cepat. Kelemahan proses ini bahwa biji harus dapat dipekatkan
cukup tinggi, proses peleburannya membutuhkan banyak energi dan membebaskan energi
bebas SO2 dalam jumlah besar sebagai polutan yang mencemari udara atau lingkungan.
Proses hidrometalurgi, yaitu ekstraksi logam dengan proses pelarutan. Digunakan hingga
abad ke-20 dan hanya logam khusus perak dan emas. Secara umum proses hidrometalurgi
terdiri dari tiga tahapan utama yaitu pelumeran (leaching), pemekatan (concentration), dan
pemulihan (recovery). Jadi, dalam proses hidrometalurgi, belerang dibebaskan dalam bentuk
ion sulfat dalam larutan dan belerang padatan, bukan sebagai gas belerang dioksida
sebagaimana dihasilkan pada proses pirometalurgi (Sugiyarto dan Suyanti, 2010).
-
Pengolahan Bijih Tembaga
Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga
dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida.
Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan
dari bijihnya. Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk
memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS 2), terdiri
dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni (Utomo, G.R., 2011):
a.
Pengapungan (flotasi)
Proses pengapungan atau flotasi diawali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian
digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam
campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran
untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam
yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada
gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya
gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini
dipisahkan kemudian dipekatkan.
b.
Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu
dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan
dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida. Campuran yang diperoleh dari proses
pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih
mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II)oksida menjadi
suatu sanga atau slag besi(II)silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai
berikut :
FeO(s) + SiO2 → FeSiO3
Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte.
c.
Reduksi
Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan
dengan udara terkontrol, sesuai reaksi
2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(s) + 2Cu2O(s) → 6Cu(s) + SO2(g)
Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab
mengandung rongga-rongga yang berisi udara.
d.
Elektrolisis
Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian
dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang
sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan
tembaga(II)sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda
teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu. Pada proses ini
anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan
pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.
D. Kegunaan Unsur
-
Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.
-
Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan
paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang
mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer.
Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan
atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan
digunakan pula pada seni patung.
-
Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung
tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya.
-
Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.
-
Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi
metanal (Utomo, G.R., 2011).
Gambar 1. Unsur tembaga
(sumber : http://yustikaforict.files.wordpress.com/2012/12/92081372-makalah-gol-1b-ok.pdf)
Penutup
A. Kesiumpulan
Tembaga atau cuprum (Cu), berbentuk kristal dengan warna kemerahan dan di alam
dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, namun lebih banyak ditemukan dalam bentuk
persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Menurut data tahun 2005,
Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia, disusul oleh AS dan Indonesia. Bijih
tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite, copper glance atau chalcolite, cuprite
(Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3). Sifat Kimia Unsur Transisi Periode
Keempat, yaitu jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, energi ionisasi cenderung bertambah
dari Sc ke Zn, konfigurasi elektron pada semua unsur transisi periode keempat mempunyai
elektron pada kulit terluar 4s2, kecuali pada unsur Cr dan Cu, dan bilangan oksidasi senyawa
unsur transisi di alam mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Sifat unsur lain dalam
seperiode, contohnya seng adalah logam yang putih kebiruan, logam ini cukup mudah
ditempa dan liat pada 110–150 ° C. Logamnya yang murni, melarut lambat sekali dalam
asam dan dalam alkali. Isolasi unsur tembaga, yaitu ekstraksi tembaga dari bijih sulfida dapat
dilakukan dengan proses termal yaitu pirometalurgi atau dengan hidrometalurgi dan
pengolahan bijih tembaga untuk memperoleh tembaga berupa karbonat direduksi
menggunakan kokas, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit, terdiri dari
beberapa tahap, yakni pengapungan, pemanggangan, reduksi, dan elektrolisis. Kegunaan
unsur tembaga, yaitu bahan untuk kabel listrik, paduan logam, mata uang, bahan penahan
untuk bangunan, dan serbuk tembaga yang digunakan sebagai katalisator.
Pustaka
Kartika, L., Ika, D., Dewi, R., Pratiwi, A.I., Sardi, H., Zulkarnaen, A., Idris, R., 2013,
Makalah Kimia Gol. Transisi Peride 4 dalam SPU, (online), (http://www.academia
.edu/5446425/MAKALAH_KIMIA_gol.transisis_peride_4_dalam_SPU, diakses pada
tanggal 29 November 2014, pukul 18.00 WITA).
Evi, A., 2012, Bab II Kajian Pustaka, (online), (http://eprints.uny.ac.id/9220/4/bab%202%
20-%2007307144012.pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul 13.35 WITA).
Sugiarto, K.H., dan Suyanti, R.D., 2010, Kimia Anorganik Logam, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Utomo, G.R., 2011, Tembaga atau Cuprum, (online), (https://www.scribd.com/doc/13138823
7/TEMBAGA-pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul 13.40 WITA).
Yustika, 2012, Makalah Golongan IB, (online), (http://yustikaforict.files.wordpress.com/
2012/12/92081372-makalah-gol-1b-ok.pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul
13.30 WITA).
SEPTARIA YOLAN KL. NIM : H311 12 253
Pendahuluan
A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, manusia selalu berhubungan dengan unsur-unsur
maupun senyawa. Bahkan penggunaan zat tersebut makin meningkat dengan berkembang
pesatnya industri, baik sebagai alat, bahan dasar maupun sumber energi. Sumber daya alam di
Indonesia sangat kaya akan sumber mineral bijih logam. Salah satu kelompok unsur yang
banyak dikembangkan saat ini adalah unsur-unsur transisi. Unsur transisi ditemukan di kerak
bumi terutama sebagai bijih mineral (bijih logam) dengan kadar tertentu. Unsur transisi
adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar
untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain. Unsur transisi periode keempat umumnya
memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn)
pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa
sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur golongan utama, seperti sifat magnetik, warna
ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks. Salah satu unsur
periode keempat adalah tambaga (Cu). Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah
teroksidasi (memiliki E°red negatif), kecuali unsur tembaga yang cenderung mudah tereduksi
(E°Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode
keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali
unsur Tembaga.
Tembaga atau cuprum (Cu) berbentuk kristal dengan warna kemerahan dan di alam
dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, namun lebih banyak ditemukan dalam bentuk
persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Bijih tembaga yang
terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS2), copper glance atau chalcolite (Cu2S), cuprite
(Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3). Tembaga kadang-kadang
ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral, yaitu cuprite,
malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. Tembaga memiliki sifat diamagnetik yang tidak
tertarik oleh medan magnet. Hal ini disebabkan atom atau molekul dimana elektron dalam
orbitalnya semua berpasangan. Dalam tabel periodik tembaga menempati posisi dengan
nomor atom 29.
Tembaga banyak digunakan sebagai rangkaian atau peralatan listrik, kabel listrik,
paduan logam, bahan uang logam, bahan mesin pembangkit tenaga uap dan untuk aloi.
Tembaga sering disebut logam mata uang karena menurut sejarahnya logam ini merupakan
bahan utama untuk membuat mata uang logam. Empat alasan utama tembaga dijadikan bahan
mata uang yaitu tembaga banyak terdapat langsung sebagai logamnya, bersifat dapat ditempa
sehingga mudah dibentuk sesuai desain yang dikehendaki, bersifat tidak reaktif secara
kimiawi, dan sangat berharga. Oleh karena itu, artikel ini ditulis untuk menambah cakrawala
kita tentang karakteristik unsur tembaga, kegunaan tembaga, kelimpahan tembaga di alam,
isolasi, dan perbandingan logam tembaga dengan unsur lain dalam seperiode.
Isi
A. Kelimpahan Tembaga di alam
Menurut data tahun 2005, Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia,
disusul oleh AS dan Indonesia. Tembaga dapat ditambang dengan metode tambang terbuka
dan tambang bawah tanah. Kandungan tembaga dinyatakan dalam % (persen). Jadi jika satu
tambang berkadar 2,3%, berarti dari 100 kg bijih akan dihasilkan 2,3 kg tembaga. Selain
sebagai penghasil no.1, tambang tembaga terbesar juga dipunyai Chili. Tambang itu terdapat
di Chuquicamata, terletak sekitar 1.240 km sebelah utara ibukota Santiago. Sedang tambang
tembaga terbesar di Indonesia adalah yang diusahakan PT Freeport Indonesia di area
Grasberg, Papua. Freeport juga mengoperasikan beberapa tambang bawah tanah besar, meski
dengan kemampuan produksi yang masih berada di bawah Grasberg. Tembaga di alam tidak
begitu melimpah dan ditemukan dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawaan. Bijih
tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS2), copper glance atau chalcolite
(Cu2S), cuprite (Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3) sedangkan dalam
unsur bebas ditemukan di Northern Michigan Amerika Serikat. Tembaga kadang-kadang
ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral seperti cuprite,
malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. Deposit bijih tembaga yang banyak ditemukan
di AS, Chile, Zambia, Zaire, Peru, dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah
sulfida, oksida-oksidanya, dan karbonat. Selanjutnya, tembaga diambil dari bijih-bijih
tembaga dengan cara smelting, leaching, dan elektrolisis (Yustika, 2012).
B. Sifat Unsur lain dalam seperiode
-
Sifat Kimia Unsur Transisi Periode Keempat, yaitu (Kartika, dkk., 2013):
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 jarak 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 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 yang terlebih dahulu terionisasi.
3.
Konfigurasi elektron pada semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron
pada kulit terluar 4s2, kecuali pada unsur Cr dan Cu terdapat pada subkulit 4s1.
4.
Bilangan oksidasi Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan
oksidasi lebih dari satu. 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 tinggi unsur-unsur pada periode yang lebih besar.
-
Sifat unsur lain dalam seperiode
Seng adalah logam yang putih kebiruan, logam ini cukup mudah ditempa dan liat
pada 110–150 ° C. Seng melebur pada 410 ° C dan mendidih pada 906 ° C. Logamnya
yang murni, melarut lambat sekali dalam asam dan dalam alkali. Adanya zat-zat pencemar
atau kontak dengan platinum atau tembaga yang dihasilkan oleh penambahan beberapa tetes
larutan garam dari logam-logam ini dapat mempercepat reaksi. Ini menjelaskan larutnya
seng-seng komersial. Seng tersebut dengan mudah larut dalam asam klorida encer dan asam
sulfat encer dengan mengeluarkan hidrogen (Evi, A., 2012):
Zn (s) + 2H+ (aq) → Zn2+ (aq) + H2 (g)
C. Isolasi
-
Ekstraksi tembaga
Ekstrasi ini dari bijih sulfida dapat dilakukan dengan proses termal yaitu
pirometalurgi atau dengan proses pelarutan air yaitu hidrometalurgi. Pada proses
pirometalurgi, bijih pekat dipanaskan (proses roasting) dalam kondisi udara terbatas. Proses
ini menguraikan ikatan rangkap sulfida menjadi besi (III) oksida dan tembaga (I) sulfida
menurut persamaan reaksi.
4 CuFeS2 (s) + 9 O2 (g) → 2 Cu2S (l) + 2 Fe2O3 (s)
Proses pirometalurgi memiliki sejumlah keuntungan. Proses kimia dan teknologinya sangat
sangat terkenal, dipahami, banyak dijumpai pada peleburan-peleburan tembaga, dan
merupakan proses yang relatif cepat. Kelemahan proses ini bahwa biji harus dapat dipekatkan
cukup tinggi, proses peleburannya membutuhkan banyak energi dan membebaskan energi
bebas SO2 dalam jumlah besar sebagai polutan yang mencemari udara atau lingkungan.
Proses hidrometalurgi, yaitu ekstraksi logam dengan proses pelarutan. Digunakan hingga
abad ke-20 dan hanya logam khusus perak dan emas. Secara umum proses hidrometalurgi
terdiri dari tiga tahapan utama yaitu pelumeran (leaching), pemekatan (concentration), dan
pemulihan (recovery). Jadi, dalam proses hidrometalurgi, belerang dibebaskan dalam bentuk
ion sulfat dalam larutan dan belerang padatan, bukan sebagai gas belerang dioksida
sebagaimana dihasilkan pada proses pirometalurgi (Sugiyarto dan Suyanti, 2010).
-
Pengolahan Bijih Tembaga
Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga
dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida.
Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan
dari bijihnya. Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk
memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS 2), terdiri
dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni (Utomo, G.R., 2011):
a.
Pengapungan (flotasi)
Proses pengapungan atau flotasi diawali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian
digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam
campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran
untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam
yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada
gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya
gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini
dipisahkan kemudian dipekatkan.
b.
Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu
dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan
dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida. Campuran yang diperoleh dari proses
pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih
mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II)oksida menjadi
suatu sanga atau slag besi(II)silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai
berikut :
FeO(s) + SiO2 → FeSiO3
Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte.
c.
Reduksi
Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan
dengan udara terkontrol, sesuai reaksi
2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
Cu2S(s) + 2Cu2O(s) → 6Cu(s) + SO2(g)
Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab
mengandung rongga-rongga yang berisi udara.
d.
Elektrolisis
Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian
dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang
sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan
tembaga(II)sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda
teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu. Pada proses ini
anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan
pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.
D. Kegunaan Unsur
-
Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.
-
Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan
paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang
mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer.
Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan
atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan
digunakan pula pada seni patung.
-
Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung
tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya.
-
Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.
-
Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi
metanal (Utomo, G.R., 2011).
Gambar 1. Unsur tembaga
(sumber : http://yustikaforict.files.wordpress.com/2012/12/92081372-makalah-gol-1b-ok.pdf)
Penutup
A. Kesiumpulan
Tembaga atau cuprum (Cu), berbentuk kristal dengan warna kemerahan dan di alam
dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, namun lebih banyak ditemukan dalam bentuk
persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Menurut data tahun 2005,
Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia, disusul oleh AS dan Indonesia. Bijih
tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite, copper glance atau chalcolite, cuprite
(Cu2O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu2(OH)2CO3). Sifat Kimia Unsur Transisi Periode
Keempat, yaitu jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, energi ionisasi cenderung bertambah
dari Sc ke Zn, konfigurasi elektron pada semua unsur transisi periode keempat mempunyai
elektron pada kulit terluar 4s2, kecuali pada unsur Cr dan Cu, dan bilangan oksidasi senyawa
unsur transisi di alam mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Sifat unsur lain dalam
seperiode, contohnya seng adalah logam yang putih kebiruan, logam ini cukup mudah
ditempa dan liat pada 110–150 ° C. Logamnya yang murni, melarut lambat sekali dalam
asam dan dalam alkali. Isolasi unsur tembaga, yaitu ekstraksi tembaga dari bijih sulfida dapat
dilakukan dengan proses termal yaitu pirometalurgi atau dengan hidrometalurgi dan
pengolahan bijih tembaga untuk memperoleh tembaga berupa karbonat direduksi
menggunakan kokas, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit, terdiri dari
beberapa tahap, yakni pengapungan, pemanggangan, reduksi, dan elektrolisis. Kegunaan
unsur tembaga, yaitu bahan untuk kabel listrik, paduan logam, mata uang, bahan penahan
untuk bangunan, dan serbuk tembaga yang digunakan sebagai katalisator.
Pustaka
Kartika, L., Ika, D., Dewi, R., Pratiwi, A.I., Sardi, H., Zulkarnaen, A., Idris, R., 2013,
Makalah Kimia Gol. Transisi Peride 4 dalam SPU, (online), (http://www.academia
.edu/5446425/MAKALAH_KIMIA_gol.transisis_peride_4_dalam_SPU, diakses pada
tanggal 29 November 2014, pukul 18.00 WITA).
Evi, A., 2012, Bab II Kajian Pustaka, (online), (http://eprints.uny.ac.id/9220/4/bab%202%
20-%2007307144012.pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul 13.35 WITA).
Sugiarto, K.H., dan Suyanti, R.D., 2010, Kimia Anorganik Logam, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Utomo, G.R., 2011, Tembaga atau Cuprum, (online), (https://www.scribd.com/doc/13138823
7/TEMBAGA-pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul 13.40 WITA).
Yustika, 2012, Makalah Golongan IB, (online), (http://yustikaforict.files.wordpress.com/
2012/12/92081372-makalah-gol-1b-ok.pdf, diakses tanggal 28 November 2014, pukul
13.30 WITA).