ALUMINIUM

Mungkin kita sudah tidak asing dengan yang namanya aluminium. Karena secara disadari atau tidak, keseharian kita tidak lepas dengan peralatan yang terbuat dari aluminium. Nah kali ini kita akan membahasanya mulai dari keberadaannya di alam sampai proses pembuatannya.

Gambar. Aluminium adalah salah satu bahan pembuatan kerangka mobil
Gambar. Aluminium adalah salah satu bahan pembuatan kerangka mobil

1. Keberadaan Aluminium di Alam

Aluminium merupakan unsur logam periode ketiga terpenting dari sistem periodik unsur. Walaupun tidak terdapat bebas di alam, senyawaaluminium tersebar luas di kerak bumi. Aluminiummerupakan unsur dengan persentase terbesar ketiga di kerak bumi setelah oksigen dan silikon. Mineral (batuan) yang mengandungaluminium tersebar di kerak bumi sebagai aluminium silikat (tanah liat), bauksit, kriolit (Na3AlF6), dan korundum (Al2O3). Secara ekonomis, bijih aluminium diperoleh dari bijih bauksit yang merupakan senyawa aluminium oksida hidrat (Al2O3. H2O). Tambang bauksit di Indonesia terdapat di Pulau Bintan (Kepulauan Riau), Kalimantan Barat dan Kepulauan Bangka Belitung.

 

2. Sifat – Sifat Aluminium

a. Sifat Fisika Aluminium dan Sifat Kimia Aluminium

Aluminium merupakan logam yang berwarna putih dan mengilap, ringan, relatif lunak dan ulet, sukar mengalami korosi, serta memiliki massa jenis yang relatif rendah. Jika dilihat dari potensial elektrodenya ,aluminium merupakan logam yang mudah mengalami korosi dan merupakan reduktor yang kuat. Akan tetapi, pada kenyataannya, reaksi aluminiumdalam larutan sangat lambat. Hal ini disebabkan adanya lapisan oksidaaluminium yang melindungi logamnya. Jika lapisan oksidaaluminium ini dihilangkan, misalnya dibentuk sebagai amalgam dengan air raksa atau diampelas, aluminiumdapat bereaksi dengan berbagai pereaksi. Jika dibakar di udara menghasilkan oksida dan sedikit nitrida.

2Al(s) + 3/2O2(g) → Al2O3(s)

2Al(s) + N2(g) → 2AlN(s)

Aluminium bereaksi dengan asam menghasilkan gas hidrogen. Reaksinya semula berjalan lambat, tetapi setelah lapisan oksidanya habis, reaksi akan berlangsung lebih cepat.

Al(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3/2H2(g)

Dengan basa kuat, logam Al akan bereaksi menghasilkan gas hidrogen dan larutan aluminat.

2Al(s) + 2OH(aq) + 6H2O(l) → 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g)

Kerapatan muatan ionaluminium (Al3+) dalam larutannya, menyebabkan ion Al3+ mampu menarik molekul air membentuk suatu ion kompleks [Al(H2O)6]3+. Di dalam larutannya, ion [Al(H2O)6]3+ berada dalam kesetimbangan karena mengalami hidrolisis dan bersifat asam.

[Al(H2O)6]3+(aq) + H2O(l)  [Al(H2O)5OH]2+(aq) + H3O+(aq)

Sifat asam pada larutan ini disebabkan karena pada reaksi tersebut dihasilkan H3O+, dan pada kenyatannya sifat asamnya lebih kuat daripada asam cuka. Adanya basa yang lebih kuat daripada H2O, misalnya CO32- akan mampu mengendapkan ion aluminium melalui reaksi berikut.

[Al(H2O)6]3+(aq) + 3CO32-(aq) [Al(H2O)3(OH)3](s) + 3HCO3(aq)

                                          Aluminium hidroksida

Reaksi ion [Al(H2O)6]3+ dengan basa kuat mula-mula akan menghasilkan endapan. Akan tetapi pada penambahan basa berikutnya akan mengakibatkan endapan larut kembali.

[Al(H2O)6]3+(aq) + 3OH(l) [Al(H2O)3(OH)3](s) + 3H2O(l)

                                      Endapan putih

[Al(H2O)3(OH)3](s) + OH(l) [Al(H2O)2(OH)4](aq) + H2O(l)

           Ion aluminat (tidak berwarna)

Gaya tarik ion [Al(H2O)6]3+ yang sangat kuat terhadap ion atau partikel-partikel kecil menyebabkan ion tersebut digunakan untuk mengendapkan lumpur dalam proses penjernihan air. Senyawa yang digunakan umumnya tawas [Al2(SO4)3.24H2O]. Jika ke dalam air ditambahkan tawas, ion [Al(H2O)6]3+ yang terbentuk akan segera menarik partikel-partikel bermuatan (lumpur dan ion-ion pengotor) sehingga berubah menjadi molekul yang sangat besar. Oleh karena itu adanya pengaruh gravitasi, maka molekul tersebut akan segera mengendap.

 

b. Ikatan Pada Senyawa Aluminium

Sifat-sifat senyawa aluminium lebih banyak ditentukan oleh sifat ion Al3+ yang mempunyai kerapataan muatan sangat besar. Kerapatan muatan ini disebabkan oleh ukuran ion yang kecil, tetapi muatannya besar. Adanya kerapatan muatan yang tinggi mengakibatkan ion Al3+ mampu menarik pasangan elektron dari ion negatif yang dekat dengannya sehingga ikatan yang terbentuk mengalami pergeseran dari ikatan ion menjadi ikatan kovalen.

Semakin besar ukuran ion negatif yang berikatan dengan ion Al3+, semakin mudah terpolarisasi. Hal ini tampak pada senyawa AlF3 yang berikatan ion, sedangkan AlCl3 lebih bersifat kovalen pada suhu tinggi. Senyawa AlBr3 dan AlI3 merupakan senyawa kovalen.

 

c. Oksida dan Hidroksida Aluminium

Senyawa Al2O3 merupakan senyawa kovalen yang ikatannya sangat kuat, tidak mudah larut dalam air, dan bahkan tidak dapat tertembus air. Lapisan Al2O3 ini dapat dipertebal dengan melakukan proses anodasi.

Lapisan Al2O3 yang baru terbentuk dapat mengikat zat warna sehingga pada proses anodasi lapisan tersebut dapat diberi warna yang permanen dan tidak mudah tergores karena kuatnya ikatan Al2O3.

Aluminium oksida (Al2O3) merupakan oksida yang bersifat amfoter karena dapat bereaksi dengan asam maupun dengan basa meskipun berlangsung dengan lambat.

Al2O3(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2O(l)

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

Aluminium hidroksida merupakan hidroksida yang bersifat amfoter, seperti halnya aluminiumoksida. Padatan Al(OH)3 dapat larut dalam asam kuat (misalnya HCl) maupun basa kuat (misalnya NaOH). Hal tersebut menunjukan bahwa Al(OH)3 bersifat amfoter, yaitu dalam lingkungan asam bersifat basa dan dalam lingkungan basa bersifat asam. Reaksi yang terjadi adalah:

Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l)

Al(OH)3(s) + OH(aq) → Al(OH)4(aq)

Aluminium hidroksida yang baru terbentuk berupa koloid (gel), sebab molekul air yang mengelilingi ion Al3+ sebelumnya terperangkap di dalam. Sifat ini menyebabkan aluminiumhidroksida dapat mengikat molekul-molekul yang ada disekelilingnya. Sifat ini yang menjadi dasar aluminiumhidroksida yang dibentuk dari tawas dimanfaatkan sebagai mordan dalam pencelupan kain, sebab aluminiumhidroksida akan terdeposit masuk ke dalam serat kain dan mengikat zat warna yang terperangkap di dalamnya. Dalam proses pencelupan, mula-mula kain dicelupkan dalam larutan Al2(SO4)3 (tawas), kemudian ditambahkan basa (soda) sehingga di dalam serat kain terjadi reaksi yang menghasilkan Al(OH)3 dan bersamaan dengan itu zat warna akan diserap oleh molekul-molekul Al(OH)3 yang baru terbentuk.

 

3. Proses Pembuatan Aluminium dan Kegunaan Aluminium

Pemisahan aluminium dari bijih bauksit dilakukan melalui dua tahap, yaitu pemurnian bijih bauksit dan elektrolisis Al2O3. Proses ekstraksi aluminiummenggunakan metode elektrolisis dikenal sebagai proses Hall-Heroult. Berikut proses pembuatan aluminium selengkapnya.

a. Pemurnian Bijih Bauksit

Bauksit umumnya tidak hanya mengandung Al2O3.H2O saja, tetapi mengandung zat pengotor oksida-oksida yang lain, misalnya Fe2O3 dan SiO2. Oleh karena itu, tahap awal pemisahan aluminiumdari bijihnya dilakukan dengan memurnikan Al2O3. Pemurnian Al2O3 dilakukan dengan memanfaatkan sifat amfoternya.

b. Elektrolisis Al2O3

Setelah didapatkan Al2O3 murni, proses selanjutnya adalah elektrolisis lelehan Al2O3. Pada elektrolisis ini, Al2O3 dicampur dengan 2-8% kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi untuk menurunkan titik leleh Al2O3 (titik leleh Al2O3 murni mencapai 2000oC). Campuran tersebut akan meleleh pada suhu antara 850-950oC. Anode dan katodenya terbuat dari grafit. Reaksi yang terjadi:

          Al2O3(l) → 2Al3+(l) + 3O2-(l)

Anode (+) : 3O2-(l) → 3/2 O2(l) + 6e

Katode (-) : 2Al3+(l) + 6e → 2Al(l)

———————————————————– +

Reaksi sel : 2Al3+(l) + 3O2-(l) → 2Al(l) + 3/2 O2(g)

Logam aluminium cair yang mengendap di bawah lelehan Al2O3 dan Na3AlF6 dialirkan ke dalam cetakan, sedangkan gas oksigen yang terbentuk di katode dapat membakar anode yang terbuat dari grafit sehingga anode secara berkala harus diganti.

C(s)(anode) + O2(g) → CO2(g)

Dengan proses Hall-Heroult ini, aluminium dapat diproduksi secara massal dengan biaya lebih murah. Sebelum ditemukan proses ini, aluminiumtermasuk logam yang memiliki nilai ekonomis tinggi, sebab sukar didapat. Bahkan pada masa itu Kaisar Napoleon III merasa prestisius karena peralatan makanan terbuat darialuminium.

Logam aluminium banyak dimanfaatkan karena sifat-sifat khasnya, diantaranya sebagai berikut:

  1. Sifat aluminium yang ringan, ulet, kuat, dan tahan korosi dimanfaatkan untuk peralatan konstruksi. Contohnya kerangka kendaraan, pesawat terbang, kosntruksi rumah, dan peralatan rumah tangga.
  2. Daya hantar listriknya yang baik menyebabkan logam aluminium digunakan sebagai kawat listrik tegangan tinggi.
  3. Sifatnya yang tahan korosi, mudah dibentuk dan kuat dimanfaatkan untuk membuat kaleng, pembungkus dan peralatan dapur.

Demikianlah penjelasan mengenai aluminium.

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *