Jawaban Evaluasi Kimia Unsur

7/28/2019 Jawaban Evaluasi Kimia Unsur

1/11

JAWABAN EVALUASI LOGAM TRANSISI KIMIA UNSUR

AULIA VELLARANI

(M0310010)

1. Proses pemisahan besi yang umum digunakan dalam masyarakat adalah proses oksidasisecara kimia, yaitu menaikkan bilangan oksidasi oleh suatu oksidator dengan tujuan merubah

bentuk besi terlarut (Fe2+

) menjadi bentuk besi tidak larut (Fe3+

). Proses oksidasi dapat

dilakukan dengan metode antara lain aerasi, klorinasi dan permanganat. Salah satu

pengolahan yang dapat dilakukan adalah proses aerasi, yaitu sebuah proses memasukkan

oksigen ke dalam larutan sampel dimana Fe akan bereaksi dengan oksigen sehingga ion Fe2+

yang sebelumnya terlarut dalam larutan akan menjadi Fe3+

yang akan mengendap yang

kemudian dipisahkan dari larutan .

Alternatif teknologi lain yang dapat digunakan untuk menyisihkan kandungan besi dalam

suatu sampel larutan adalah metode ozonisasi yang analisisnya lebih kompleks dengan

memanfaatkan sifat ozon sebagai oksidator. Selain itu, ozon memiliki keunikan yaitu ozon

mudah terdekomposisi menjadi OH radikal yang merupakan oksidator kuat. OH radikal

bersifat tidak selektif sehingga jika ada bahan yang tahan terhadap ozon maka akan

dioksidasi oleh OH radikal. Oleh karena itu reaksi dengan hidroksil radikal menjadi lebih

penting karena memiliki potensial oksidasi lebih tinggi sekitar 2,8V melebihi ozon yang

hanya membutuhkan potensial sebesar 2,07V. Alat analisis karakteristik larutan untuk

ozonisasi, yaitu :

Aeratordigunakan untuk mensuplai udara ke ozone generator. Flow Meteruntuk mengatur udara yang akan dimasukan ke ozone generator. Debit udara yang dimasukkan ke dalam generator adalah 2,5 L/menit. Ozon generatordigunakan untuk mengubah oksigen menjadi ozon. Ozon kontaktor. Ozon yang dihasilkan oleh ozone generator, dialirkan menuju kontaktor.

Dalam kontaktor, ozon dikontakkan dengan sampel yang akan diolah.

Ozon dekomposer digunakan untuk memecah kelebihan ozon menjadi oksigen sebelumterlepas ke udara.


2/11

Sistem yang digunakan pada ozonisasi adalah semi batch, dengan prinsip kerja

memompakan udara bebas kedalam ozon generator menggunakan aerator dengan debit

pemompaan 2,5 L/menit. Sehingga menghasilkan ozon dalam fasa gas, kemudian

dikontakkan secara kontinyu ke dalam kontaktor berisi sampel bervolume 1,5 liter sehingga

diperoleh ozon di dalam larutan. Konsentrasi ozon yang terukur pada proses ozonisasi ini

sebenarnya adalah konsentrasi sisa ozon karena ozon merupakan gas yang sangat reaktif.

Kereaktifan ozon ini menyulitkan bagi pengukuran kelarutan ozon di dalam air secara

langsung tanpa terjadi reaksi oksidasi dengan senyawa lain yang terdapat di dalam air.

Metode yang digunakan untuk pengukuran konsentrasi sisa ozon, yaitu metode Indigo

Colorimetric (4500-O3-B) dengan prinsip pengukuran penyerapan cahaya yang sebanding

dengan intensitas warna larutan. Pengukuran dilakukan menggunakan spektrofotometer

dengan panjang gelombang 600 nm.

Dalam proses ini perlu diperhatikan adanya faktor lain yang dapat memengaruhi proses

ozonisasi seperti suhu yang meningkat akan menurunkan kelarutan ozon dalam air, kemudian

pH pada air terdapat ion hidroksida (OH-) yang mempercepat dekomposisi ozon (inisiator)

dan alkalinitas merupakan inhibitor yang memperlambat rekasi OH radikal. Sedangkan

kandungan besi (Fe2+

), mangan dan bahan organik termasuk inisiator.

Saat kontak ozon ke dalam reaktor dilakukan secara terus-menerus dengan debit udara

sebesar 2,5 L/menit maka terjadi peningkatan konsentrasi sisa ozon pada ozonisasi sehingga

volume sampel air tanah di dalam reactor berkurang setiap penambahan waktu kontak.

Alasan lain karena pada awal waktu kontak dekomposisi ozon dipercepat oleh adanya

inisiator berupa besi Fe2+

yang tinggi dan impurities yang ada dalam larutan . Kemudian

seiring penambahan waktu kontak kandungan besi(Fe2+) teroksidasi oleh ozon dan OH

radikal menjadi besi (Fe3+) sehingga inisiator besi (Fe2+) berkurang.

Reaksi ozon pada proses ozonisasi dapat dilihat pada persamaan reaksi dibawah ini :

Fe2+

+ O3 Fe3+

+ O3-

O3- O- + O2

O-+ H2O OH* + OH

-

OH* + Fe2+

OH-+ Fe

3+

OH* + O3 HO2 + O2

Fe3+

+ 3OH-

Fe(OH)3


3/11

Penyisihan besi (Fe2+) terjadi karena ozon yang dikontakkan kedalam reaktor yang berisi air

tanah akan mengoksidasi besi terlarut (Fe2+) menjadi besi (Fe3+). Selain ozon adanya OH

radikal hasil dekomposisi ozon akan berperan dalam mengoksidasi besi. Sehingga dengan

adanya konsentrasi sisa ozon yang meningkat maka dalam proses ozonisasi terjadi

penyisihan kandungan besi (Fe2+

) menjadi besi (Fe3+

).

Secara teknik, proses ini juga dipengaruhi banyaknya jumlah pipa pada alat aerator

dimana semakin banyak jumlah pipa venture yang terpasang maka akan semakin

memperbesar volume udara yang masuk dalam rangkaian alat ventureaeratorsehingga akan

memperbesar terjadinya kontak oksigen dengan Fe sehingga Fe2+

akan berubah menjadi Fe3+

.

Ferri ini akan mengendap dan kadar Fe yang terlarut dalam sampel akan berkurang.

2. Aluminium adalah bahan logam yang ringan dengan tingkat keuletan ( ductility ) yangbaik, bahan ini juga memiliki rasio high strenght berat yang tinggi serta nonmagnetic,

memiliki konduktivitas termal dan elektrik yang baik dengan densitas 2,7glee, titik leleh dan

didih masing-masing 660,32oC dan 2519

oC, modulus Young 70 GPa, kekerasan Vikers 167

MPa dan struktur kristal fcc, oleh karena itu logam AI mempunyai sifat-sifat yang baik

seperti mudah dibentuk, tahan korosi..

Dan Titanium merupakan sejenis logam yang ringan namun kuat dengan densitas 4,506

glee, titik leleh dan didih masing-masing 1668oC dan 3287

oC , modulus Young 116 GPa,

kekerasan Vikers 970 MPa dan struktur kristal hexagonal. Sebagai perbandingannya adalah

titanium seringan alumunium tetapi lebih kuat dari baja. Bentuk tidak akan berubah

sekalipun telah dipakai dalam jangka waktu yang cukup lama. Selain itu titanium mempunyai

beberapa kelebihan dibanding material lain yaitu ringan, sangat kuat, nonmagnetik, tahan

korosi, dan dapat digunakan pada temperatur tinggi (sampai 750C).

Karakterisasi logam paduan titanium sangat luar biasa dibandingkan logam berbasis besi.

Logam titanium juga memiliki sifat bahan dasar yang sangat baik. Di sisi ketahanan di

lingkungan korosif seperti lingkungan asam, gas klorin dan lingkungan garam dinilai sangat

baik. Sifat ini hampir setara dengan material platina. Di sisi nilai densitas lebih rendah

dibandingkan logam aluminium. Logam titanium memiliki sifat keuletan tinggi khususnya

dilingkungan bebas oksigen. Namun sifat- sifat lainnya dapat ditingkatkan atau divariasikan


4/11

dengan penambahan elemen-elemen seperti aluminium, vanadium, timah, silicon karbida dan

sebagainya sehingga dapat diterapkan berbagai aplikasinya di lapangan.

Nosel adalah salah satu subsistem yang utama dari roket dimana pada saat pembakaran

bahan bakar akan menghasilkan gas panas dan dilewatkan melalui nosel sehingga suhu yang

diterima nosel sangat tinggi yaitu 2700 DC. Disamping tahan terhadap temperatur tinggi

nosel harus memiliki densitas yang rendah agar menjadi ringan dan memiliki ultimate tensile

strength yang tinggi. Paduan Titanium (Ti) adalah merupakan paduan-paduan super, yang

salah satunya adalah paduan super Ti-6AI-4V yang memiliki kuat tarik tertinggi 1000 Mpa,

kuat tarik yield 895 Mpa, elogasi patah 14%, densitas 4,43 g/cc, modulus elastisitas 113,8

GPa dan kekerasan Vikers 349.

Dengan karakter yang dimiliki Ti-6AI-4V seperti yang disebut diatas menjadikan paduan

ini sangat luas penggunaannya salah satu aplikasinya adalah digunakan sebagai komponen

aerospace dan aplikasi cryogenic.

Untuk membuat paduan super fasa Ti-AI-V yaitu dengan cara unsur-unsur Ti, AI dan V

ditimbang secara stokiometri dan dicampur, setelah itu dimasukkan ke dalam crucibel untuk

dilebur. Crucibel dengan campuran ketiga unsur tersebut dimasukkan ke dalam tungku

peleburan, kemudian diberi pemanasan hingga temperatur 1500o

C sehingga seluruh unsur-

unsur melebur dan menghasilkan paduan logam cair Ti-AI-V yang homogen. Selanjutnya

logam cair yang dihasilkan dituang ke dalam cetakan (dies) yang berbentuk tabung sehingga

paduan super fasa Ti-AI-V massif dihasilkan.

Sedangkan untuk membuat nosel roket adalah dengan melebur lilin kemudian dituangkan

ke dalam cetakan sehingga dihasilkan lilin bentuk nosel roket, setelah itu lilin dilapisi dengan

ceramik sehingga seluruh permukaan luar dan dalam dari Iiiin tertutup ceramik dengan

demikian dies ceramik dihasilkan. Selanjutnya dies ceramik beserta lilin ini ditreatment

supaya ceramiknya solid dan lilin mecair dengan demikian cetakan (dies) dari ceramik

dihasilkan.

Setelah preparasi diatas selesai maka dilanjutkan dengan peleburan paduan super Ti-AI-V

hingga mencair, kemudian logam cair ini dituangkan ke dalam cetakan ceramik yang telah

disiapkan, dengan demikian nosel roket paduan super Ti-AI-V dapat dihasilkan. Untuk

meningkatkan ke padatan (solidifikasi) dari paduan Ti-6AI-4V maka perlu diperhatikan

waktu penuangan paduan cair dan pendinginan yang diberikan.


5/11

3.

Berdasarkan diagram pourbaix Fe diatas, untuk mendapatkan logam besi oksida darisuatu campuran dapat dilakukan pemisahan dengan penambahan larutan basa yang kuat

supaya dapat mengendapkan ion-ion Fe menjadi Fe(OH)2 atau Fe(OH)3. Digunakan senyawa

basa kuat seperti NaOH karena endapan oksida Fe akan terbentuk pada suhu dan tekanan

normal pada pH 9-13.

Untuk pemisahan ini diberi potensial sebesar -0,5V hingga -0,3V untuk membentuk

suatu endapan Fe(OH)2. Sedangkan untuk memisahkan Fe dalam bentuk Fe(OH)3 perlu

diberikan potensial sel sebesar -0,3V hingga +0,7 V.

Berdasarkan diagram pourbaix Zn diatas, untuk mendapatkan logam Zn oksida dari suatu

campuran dapat dilakukan pemisahan dengan penambahan larutan basa yang cukup kuat


6/11

supaya dapat mengendapkan ion-ion Zn menjadi ZnO atau Zn terlindung. Berbeda dengan

logam Fe, logam Zn dapat membentuk endapan Zn sendiri pada pH larutan -2 hingga 12.

Digunakan senyawa basa kuat seperti NaOH karena endapan oksida Zn akan terbentuk

pada suhu rendah sitar 20o

C dan tekanan 25MPa pada pH 7-12. Dalam pemisahan ini diberi

potensial sebesar -1,2V hingga -0,8V untuk membentuk suatu endapan Zn terlindung.

Sedangkan untuk memisahkan Zn dalam bentuk ZnO perlu diberikan potensial sel sebesar -

0,4V hingga +0,9 V.

Berdasarkan diagram pourbaix Al tersebut, untuk mendapatkan logam Al oksida dari suatu

campuran dapat dilakukan pemisahan dengan penambahan larutan basa yang yang tidak

terlalu kuat agar dapat mengendapkan ion-ion Al oksida menjadi endapan Al2O3 atau Al

terlindung. Seperti logam Zn, logam Al dapat membentuk endapan Al sendiri pada pH asam

maupun basa.

Dan digunakan senyawa basa lemah karena endapan oksida Al akan terbentuk pada suhu

tinggi yaitu 400oC dan tekanan 25MPa pada pH 5-13. Bila suhu lebih rendah maka ion

korosif basa akan semakin banyak terbentuk sehingga tidak mendapatkan logam Al dari

oksida campuran sampel.


7/11

Dalam pemisahan ini diberi potensial sebesar -2 V hingga -1,2V untuk membentuk

suatu endapan Al terlindung. Sedangkan untuk memisahkan Aluminium dalam bentuk Al 2O3

perlu diberikan potensial sel sebesar1,2V hingga +2 V.

Berdasarkan diagram pourbaix Mg diatas, untuk mendapatkan logam Mg oksida dari

suatu campuran dapat dilakukan pemisahan dengan penambahan larutan basa yang kuat

supaya dapat mengendapkan ion-ion Mg. Metode yang digunakan sama dengan pemisahan

logam Fe yaitu digunakan senyawa basa kuat seperti NaOH karena endapan oksida Mg dapat

terbentuk pada suhu dan tekanan normal pada pH 9-14.

Namun perbedaannya,untuk pemisahan ini diberi potensial sebesar yang cukup besar

yaitu sekitar -3,5V hingga -2,3V untuk membentuk suatu endapan Mg terlindung. Sedangkan

untuk memisahkan Zn dalam bentuk Mg(OH)2perlu diberikan potensial sel sebesar --2,3V

hingga -1,5V.


8/11

Berdasarkan diagram pourbaix Titanium, untuk mendapatkan logam Ti oksida dari suatu

campuran dapat dilakukan pemisahan dengan penambahan larutan asam yang yang tidak

terlalu kuat agar dapat mengendapkan ion-ion Ti oksida menjadi endapan Ti2O3 atau Ti

terlindung. Seperti logam Zn dan Al, logam Ti juga dapat membentuk endapan sendiri pada

pH yang cenderung asam.

Dan digunakan senyawa asam karena endapan oksida Ti akan terbentuk pada suhu tinggi

yaitu 350oC dan tekanan 25MPa pada pH 0-8. Bila suhu lebih tinggi maka ion korosif yang

sifatnya cenderung basa akan semakin banyak terbentuk sehingga logam Ti dari oksida

campuran sampel tidak dapat dipisahkan secara optimal.

Dalam pemisahan ini diberi potensial sebesar -2 V hingga -1,3V untuk membentuk

suatu endapan Ti terlindung. Sedangkan untuk memisahkan Ti dalam bentuk Ti2O3 perlu

diberikan potensial sel sebesar2V hingga -1 V.

4. Pasir silika merupakan bahan baku yang sangat melimpah. Karena pasir silikamengandung banyak pengotor, maka pasir silika perlu dilakukan proses benefisiasi untuk

menghasilkan konsentrat silika dengan kemurnian 98-99%. Namun ketika silika sudah

mencapai 99%, masih perlu dilakukan pengecekan akan unsur-unsur pengotornya, jika masih

ada unsur yang belum memenuhi syarat minimal untuk diproses ke tahapan selanjutnya

mencapai kemurnian metallurgical grade silicon, maka harus dilakukan pemurnian dari

unsur-unsur yang melebihi kandungan batas minimal yang telah ditetapkan. Secara umum


9/11

silika memiliki komposisi dominan yaitu silikon oksida (SiO2), alumina oksida (Al2O3) dan

kalium oksida (K2O) dengan kadar yang bervariatif.

Untuk memperoleh silica yang murni maka dilakukan beberapa tahapan yaitu

membersihkan permukaan silika, pencucian sampel dan fotovoltasi. Dalam teknik ini silika

dikenakan anilisasi termal menggunakan sinar inframerah diikuti dengan pencucian asam.

Silika yang diperoleh diselidiki secara induktif menggunakan metode Plasma Atomic

Emission Spectrometry (ICP-AES).

Pada proses pemurnian awalnya silika yang telah dikenai anilisasi termal dicelupkan ke

dalam campuran asam larutan HCl: HNO3 dengan volume 2:1 untuk menghilangkan kotoran

logam yang terletak pada permukaan pasir silika. Kemudian dibilas dengan air deionisasi dan

dikeringkan dalam vakum dalam oven pada suhu sekitar 120 C. Tujuan pembersihan

permukaan ini untuk menghilangkan kotoran yang tidak diinginkan. Setelah itu, dilakukan

pencucian pasir menggunakan larutan asam campuran yang terdiri dari HF (5%): HCl (4%)

dengan perbandingan volume (1:7). Pasir yang telah dibersihkan kemudian dilarutkan dalam

10 ml dari pelarut yang sama selama 4 jam. Kemudian silika disaring dan dikeringkan. Untuk

lebih meningkatkan kemurnian, dilakukan pencucian kedua dengan asam klorida (HCl) atau

asam sulfat (H2SO4) yang berfungsi untuk menghilangkan sisa kotoran (Fe, Al, dan Ti)

dalam larutan.

Setelah pencucian dengan asam, untuk menghilangkan logam sisa dari pasir, maka pasir

dicuci dengan basa menggunakan larutan pada 10% dari natrium hidroksida (NaOH) karena

bila logam impurities direaksikan dengan basa maka kemungkinan besar akan terbentuk

endapan atau padatan sehingga dapat terpisah dengan senyawa silika. Sampel silika yang

dipilih untuk pemurnian adalah silika murni setelah perlakuan kimia dengan larutan

asam,silica murni yang telah dilakukan tiga kali pencucian asam tersebut kemudian

diencerkan dengan larutan HF / HCl yang diikuti dengan pencucian asam dalam larutan HF /

HCl yang sama. Setelah silika dibersihkan, silica lalu dianalisis dengan ICP-AES untuk

menentukan jumlah kotoran logam yang terkandung dalam pasir. ICP-AES digunakan dalam

analisis kotoran berikut: P, B, Fe, Ca, K, Na,Mg, Al, Zn, Ni, Cu dan Cd.

Untuk mengetahui masih adanya impurities Al, Ti dan Fe dalam sampel dapat dilakukan

suatu metode kompleksasi dengan EDTA berlebih dan selektif de-kompleksasi TiO-EDTA

dan Al-EDTA kompleks dengan asam tartaric dan NaF masing. Selain, kecepatan


10/11

kesederhanaan dan akurasi, metode ini tidak memerlukan penggunaan teknik pemisahan atau

instrumentasi canggih. Dan untuk membuktikan adanya pengurangan impurities dalam pasir

sampel dapat dilakukan uji kristalinitas menggunakan alat XRD. Bila silica yang diuji telah

murni maka pada difraktogram hanya ada puncak ion logam Si yang terlihat jelas dan tinggi.

Pada pemurnian silica ini adanya pengaruh anilisasi termal pada proses pencucian asam

adalah dapat menurunkan jumlah impurities lebih banyak dibandingkan dengan silika yang

tidak dianilisasi. Hal ini menunjukan bahwa proses pemurnian ini mungkin dapat

diaplikasikan dalam menghilangkan kotoran yang tidak diinginkan dari silika.


11/11

DAFTAR PUSTAKA

Kancitra Pharmawati , dkk.,2010, Penyisihan Fe-Organik Pada Air Tanah Dengan Proses

Ozonisasi , Seminar Nasional Sains & Teknologi- III, Lampung.

Kayal N. & Singh N., 2007, Stepwise Complexometric Determination Of Aluminium,

Titanium And Iron Concentrations In Silica Sand And Allied Materials , Chemistry

Central Journal , Volume 1:24 , 1752-153X-1-24.

Khalifa M., Hajji, Ezzaouia., 2009,An Efficient Method Combining Thermal Annealing And

Acid Leaching For Impurities Removal From Silica Intended For Photovoltaic

Application,

Institut Suprieur dElectronique et de Communication de Sfax, Tunisia,1-18.

Kheloufi A., 2009,Acid Leaching Technology For Obtaining A High-Purity Of Silica For

Photovoltaic Area. Chemical Engineering Transactions, 17, 197-202.

Kheloufi A.,2010, Improvement of Impurities Removal from Silica Sand by Using a

Leaching Process, Silicon Technology Development Unit, UDTS., Algeria.

Priyotomo G., 2006,Pengaruh Penambahan Serbuk SiC & Al2O3 Terhadap Sifat Kekerasan

Material Berbasis Titanium, Jurnal Metalurgi, Vol. 21:2, Pusat Penelitian Metalurgi LIPI,

Tangerang.

Siahaan M., dkk, 2010,Laporan Akhir : Pembuatan Super Alloy Ti-Ai-V Sebagai Material

Nosel, Program Insentif PKPP, Pusat Teknologi Dirgantara Terapan ,LAPAN, Bogor.

Taufan A., 2010,Model Alat Pengolahan Fe Dan Mn Menggunakan Sistem Venturi Aerator

Dengan Variabel Kecepatan Aliran Dan Jumlah Pipa Venturi, Jurusan Teknik

Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

William G. Cook, Robert P. Olive, 2012 ,Pourbaix Diagrams For Chromium, Aluminum

And Titanium Extended To High-Subcritical And Low-Supercritical Conditions . Journal

ofCorrosion Science, Volume 58, Pages 291298.

Ying Han, dkk., 2012,Reduction Of N-Nitrosodimethylamine With Zero-Valent Zinc , Water

Research , Volume 47, Issue 1, Pages 216224.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X12000819http://www.sciencedirect.com/science/journal/0010938Xhttp://www.sciencedirect.com/science/journal/0010938X/58/supp/Chttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135412006860http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354/47/1http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354/47/1http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354http://www.sciencedirect.com/science/journal/00431354http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135412006860http://www.sciencedirect.com/science/journal/0010938X/58/supp/Chttp://www.sciencedirect.com/science/journal/0010938Xhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X12000819http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X12000819

Jawaban Evaluasi Kimia Unsur

Documents

Transcript of Jawaban Evaluasi Kimia Unsur