Aluminium: pengolahan bijih sifat manfaat dan kelebihan

Technorati Tags: sifat aluminium

Technorati Tags: aluminium,manfaat aluminium,kelebihan dan kekurangan aluminium,logam,logam aluminium

Aluminium

            Aluminium merupakan salah satu unsur kimia dengan lambang Al dan nomor atomnya 13. Aluminium termasuk unsur yang sangat melimpah di kerak dibumi. Aluminium termasuk logam golongan utama (IIIA) yang bersifat amfoter dan ringan bersama magnesium dan platina.

               Harga aluminium awalnya sangat mahal bahkan hampir sama dengan harga emas. Karena sifatnya yang ringan dan sangat kuat Napoleon III pernah memerintahkan membuat baju prajuritnya dari aluminium menggantikan baju besi. Dan karena harga aluminium yang sangat mahal ini dalam jamuan makan Napoleon III menggunakan sendok garpu dari aluminium sedangkan tamunya disediakan sendok garpu emas dan perak.

Pengolahan Bijih Aluminium

                    Orang pertama yang berhasil memisahkan aluminium dari senyawanya adalah Orsted pada tahun 1825 dengan cara mereduksi aluminium klorida, namun belum dalam keadaan murni. Aluminium murni ditemukan oleh Wohler dalam bentuk serbuk berwarna abu-abu pada tahun 1827 dengan memodifikasi proses Orsted.

           Kini proses yang digunakan untuk memperoleh aluminum secara besar-besaran digunakan proses Hall-Heroult. Cara ini ditemukan oleh dua orang yang umurnya sama (23 tahun) namun ditempat yang berbeda yakni Charles Martin Hall di Amerika dan Heroult di Paris pada tahun 1886. Proses ini menjadikan kedua orang ini kaya dalam waktu singkat dan meninggal dunia pada tahun yang sama pula (1914). Setelah ditemukan cara ini harga aluminium yang awalnya sangat mahal turun secara drastis.

 

Pemurnian Aluminium dengan Proses Martin-Heroult

Gambar Bauksit

        Bijih aluminum yang penting sebagai sumber aluminum adalah bauksit. Bauksit yang dihasilkan dari tambang dihancurkan kemudian dihaluskan menjadi serbuk menggunakan alat-alat tertentu, biasanya Ballmil. Setelah halus ditambahkan larutan NaOH pekat untuk melarutkan Al₂O₃ yang ada dalam bauksit sedangkan zat lain tidak larut.

Al₂O₃(s) + 2NaOH(aq) ―→ 2NaAlO₂(aq) + H₂O(l)

Setelah dilakukan pemisahan larutan NaAlO₂ diasamkan sehingga terbentuk endapan Al(OH)₃.

 

NaAlO₂(aq) + H₂O(l) + HCl(aq) ―→ Al(OH)₃(s) + NaCl(aq)

 

Endapan Al(OH)₃ disaring kemudian dipanaskan pada suhu sekitar 1150°C sehingga terurai menjadi Al₂O₃ dan uap air.

Al(OH)₃(s) ―→ Al₂O₃(s) + 3H₂O(g)

 

Al₂O₃ inilah yang akan direduksi menjadi aluminium secara elektrolisis dalam suatu bejana yang disebut sel Hall-Heroult. Sebelum proses elektrolisis dilangsungkan alumina dilelehkan terlebih dahulu dalam kriolit. Fungsi kriolit disini untuk menurunkan titik leleh alumina yang awalnya sekita 2000°C menjadi 900°C.

                 Lelehan alumina yang diperoleh kemudian dimasukan ke dalam suatu bejana untuk proses elektrolisis yang disebut sel Hall-Heroult. Bejana yang digunakan terbuat dari besi dilapisi grafit yang sekaligus bertindak sebagai katoda. Sedangkan anoda digunakan batang-batang grafit yang dicelupkan ke dalam larutan.

                 Ketika arus listrik dijalankan ion-ion Al³⁺ yang ada dalam larutan akan bergerak menuju katoda, yang kemudian direduksi menjadi aluminium cair sedangkan ion-ion O²ˉ akan bergerak menuju anoda kemudian dioksidasi menjadi gas oksigen. Berikut reaksi yang terjadi dalam sel elektrolisis

 

Al₂O₃(l) ―→ 2Al³⁺(aq) + 3O²‾(aq)

Katoda : Al³⁺(l) + 3e ―→Al(l) × 4

Anoda : 2O₂‾(l) ―→ O₂(g) + 4e × 3

4Al³⁺(aq) + 6O²‾(aq) ―→ 4Al(l) + 3O₂(g)

Gambar Sel Hall-Heroult untuk pembuatan aluminium dari elektrolisis lelehan Al₂O₃ dalam kriolit

 

Aluminium cair yang diperoleh dialirkan keluar dari sel kemudian suhu diturunkan suhu agar diperoleh aluminium padat. Aluminium yang diperoleh dalam bentuk cair karena suhu di dalam sel elektrolisis melebihi titik leleh aluminium yang hanya 660°C.

               Oksigen yang dihasilkan pada anoda dapat bereaksi dengan grafit yang digunakan membentuk gas karbon dioksida dan karbon monooksida. Akibatnya anoda lama-kelamaan akan berkurang dan perlu diganti pada saat-saat tertentu.

 

Beberapa sifat dan kelebihan aluminium dibanding logam-logam yang lain:

a) Penghantar listrik dan panas yang baik walaupun tidak sebaik tembaga. Karena memiliki daya hantar listrik yang baik ini aluminiumdigunakan pada kabel listrik menggantikan tembaga yang harganya lebih mahal.

b) Mempunyai warna yang stabil seolah-olah tidak berkarat. Hal ini disebabkan aluminium sangat cepat bereaksi dengan dengan oksigen yang terdapat di udara menghasilkan aluminium oksida. Oksida yang terbentuk tidak mudah terkelupas sehingga dapat melindungi permukaan aluminium yang ada dibagian bawah agar tidak terjadi oksidai berlanjut. Selain berupa lapisan tipis, oksida yang terbentuk merupakan lapisan tembus cahaya sehingga aluminium seolah-olah tidak berubah (tetap mengkilat).

c) Permukaannya tidak perlu di cat karena sudah cukup bagus dan menarik.

d) Serbuk aluminium yang sangat halus tampak mengkilat seperti logam aslinya sehingga sering dicampur pada minyak cat (vernis) menghasilkan cat metalik yang harganya relatif labih mahal dibanding cat biasa. Cat-cat metalik kebanyakan digunakan pada barang-barang mewah, karena dengan penambahan aluminium, cat dapat memantulkan cahaya yang lebih banyak.

e) Tidak bereaksi dengan asam atau bahan kimia lain yang terdapat dalam bahan makanan. Oleh karena itu aluminium banyak digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat-alat rumah tangga misanya panci. Dan aluminium dijadikan kertas aluminium yang sangat tipis yang digunakan sebagai pembungkus rokok, gula, bumbu masak dan beberapa keperluan lain.

f) Paduan 95% aluminium dengan 5% unsur lain seperti Cu, Mg, dan Mn dapat digunakan menggantikan fungsi besi walaupun tidak sekuat besi. Misalnya dalam pembuatan bingkai pintu dan jendela.

 

              Penggunaan aluminium makin lama makin penting sejalan perkembangan teknologi. Hal ini didukung oleh oleh sifatnya yang menarik dengan harga yang relatif murah. Selain itu aluminium termasuk logam yang ringan bersama-sama dengan magnesium dan titanium.

            Walaupun memiliki berbagai kelebihan namun logam aluminium maupun paduannya memiliki kekurangan, salah satunya yitu tidak bisa di las atau disolder. Hal ini tentu sangat merugikan, sebab jika sebagian kecil dari aluminium yang mengalami kerusakan maka semua bagian harus diganti dengan yang baru.

Reaksi antara aluminium dengan Fe₂O₃ dikenal dengan reaksi termit yang dihasilkan panas untuk pengelasan baja.

2Al(s) + Fe₂O₃(s) ―→ Al₂O₃(s) + Fe(l) ∆H = -852 kJ

 

              Beberapa senyawa aluminium yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri, antara lain:

· Tawas, KAl(SO₄)₂.12H₂O digunakan untuk mengendapkan kotoran pada penjernihan air.

· Aluminium sulfat Al₂(SO₄)₃ digunakan dalam industri kertas dan mordan (pengikat dalam pencelupan).

· Zeolit Na₂O Al₂O₃.2SiO₂ digunakan untuk melunakkan air sadah.

· Aluminium Al₂O₃ untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industri keramik, dan industri gelas.