Aluminium

Aluminium

            Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak.

            Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak Bumi,dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon.Aluminium terdapat di kerak Bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak Bumi,dengan produksi tahunan Dunia sekitar ± 30 juta ton per tahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum,gibbsite,boehmite,diaspore dll).Sulit menemukan aluminium murni karena di Alam aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.

SIFAT FISIS ALUMINIUM

Unsur                                                                        :Aluminium

Simbol                                                           :Al

Nomor atom                                               :13

Massa atom relatif                                   :26,98(27)

Konfigurasi elektron                                :1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Titik leleh (°C)                                            :660,4

Titik didih (°C)                                            :2.467,0

Rapatan pada 25° C(gram/cm3)           :2,70

Warna                                                           :Metalik (keperakan)                  

Energi ionisasi(Kj/mol)                           :277,6

Afinitas elektron(Kj/mol)                      :42,6

Keelektronegatifan                                  :1,61

Jari-jari ion(Å)                                            :0,51

Jari-jari atom(Å)                                        :1,43

Potensial elektrode(E°),volt                 :-1,71

Daya hantar panas pada 25°C,J s^-1cm^-1K^-1        :2,1

Daya hantar listrik,Ω^-1 cm^-4                          :38.10^-3

Aluminium adalah logam yang berwarna putih perak dan tergolong ringan yang mempunyai massa jenis 2,7 gr cm ^–3.Sifat-sifat yang dimilki aluminium antara lain :

1. Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk alat rumah tangga seperti panci, wajan dan lain-lain.

2. Reflektif, dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat, dan rokok.

3. Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai kabel tiang listrik.

4. Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan pesawat.

5. Al sebagai zat reduktor untuk oksida MnO₂ dan Cr2O₃.

Aluminium terdapat melimpah dalam kulit bumi, yaitu sekitar 7,6 %. Dengan kelimpahan sebesar itu, aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon, serta merupakan unsur logam yang paling melimpah. Namun, Aluminium tetap merupakan logam yang mahal karena pengolahannya sukar. Mineral aluminium yang bernilai ekonomis adalah bauksit yang merupakan satu-satunya sumber aluminium. Kriloit digunakan pada peleburan aluminium, sedang tanah liat banyak digunakan untuk membuat batu bata, keramik. Di Indonesia, bauksit banyak ditemukan di pulau Bintan dan di tayan (Kalimantan Barat).

Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena pasivasi.Pasivasi adalah pembentukan lapisan pelindung akibat reaksi logam terhadap komponen udara sehingga lapisan tersebut melindungi lapisan dalam logam dari korosi.Selama 50 tahun terakhir,Aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja.Perkembangan ini didasarkan atas sifat-sifatnya  yang ringan,tahan korosi,kekuatan dan ductility yang cukup baik(aluminium paduan),mudah diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang).Yang paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuatpesawat terbang,yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya.Aluminium murni adalah  logam yang lunak,tahan lama,ringan,dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu,tergantung kekasaran permukaannya.Kekuatan tensil aluminium murni adalah 90 Mpa,sedangkan aluminium paduan memiliki kekuatan tensil berkisar 200-600 Mpa.Aluminium memiliki berat sekitar ⅓ baja,mudah ditekuk,diperlukan dengan mesin,dicor,ditarik (drawing),dan diekstrusi.Resistansi terhadap korosi terjadi akibat fenomena pasivasi yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida ketika aluminium terpapar dengan udara bebas.Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh.Aluminium paduan dengan tembaga kurang tahan terhadap korosi akibat reaksi galvanik dengan paduan tembaga.Aluminium juga merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik.Jika dibandingkan dengan massanya,aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan tembaga,yang saat ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik,namun cukup berat.

Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri,namun aluminium murni yang dijual di Pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium,melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya.Pengotor yang mungkin berada di dalam aluminium  murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yaang tidak sempurna,material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium).Umumnya,aluminium murnialuminium murni yang dijuaal di pasaran adalah aluminium murni 99%,misalnya aluminium foil.Pada aluminium paduan ,kandungan unsur yang berada di dalamnya dapat bervariasi tergantung jenis paduannya.Pada paduan 7075,yang merupakan bahan baku pembuatan pesawat terbang,memiliki kandungan sebesar 5,5% Zn,2,5% Mg, 1,5% Cu,dan 0,3%Cr.Aluminium 2014 yang umum digunakan dalam penempaan,memiliki kandungan 4,5 % Cu, 0,8 % Si, 0,8 %Mn, dan 1,5 % Mg.Aluminium 5086 yang umum digunakan sebagai bahan pembuat badan kapal pesiar,memiliki kandungan 4,5 % Mg, 0,7 % Mn, 0,4 % Si, 0,25 % Zn, dan 0,1 % Cu.

2.Produk atau senyawa Al

-Al₂O₃.2H₂O                         (    Bauksit     )

-Na₃AlF₆                                           (    Kriolit       )

-K₂O.Al₂O₃.3SiO₂                      (    Feldsfar   )

-Al₂SI₂O₇.2H₂O                    (  Tanah liat  )

-K₂O.Al₂O₃.3SIO₂                     (      Mika       )

3.Cara pembuatan

         

Bauksit Al2O3 tidak murni

Digiling/ditumbuk

+NaOH(aq)

Fe2O3 dan zat yang tidak larut

                                                                                                                        disaring                           

Endapan Al(OH)3(s)

Filtrat SiO32 ‾(aq)

           

Al2O3(s) murni

Filtrat mengandung AlO2‾(aq) dan SIO32 ‾(aq)

              +CO_2(g)dan H₂O_(I)

Leburan Al2O3

+Na₃AIF₆

 

                                                                                                   Elektrolisis

Logam Al(s)

Diagram Pemurnian Al₂O_3(s)

Sifat Amfoter dari Al₂O₃,merupakan suatu bagian yang sangat penting bagi proses pemurnian Al₂O₃ dari biji bauksit.Jika biji bauksit dilarutkan dengan NaOH(aq) pekat maka SiO₂ dan Al₂O₃ akan larut sedangkan Fe₂O_3(s) dan zat-zat lain tidak larut.

Reaksinya adalah sebagai berikut.

Al₂O_3(s) + 2OH ‾_(aq)                                  2AIO₂‾_(aq) + H2O _(l)

SiO₂(s) + 2OH ‾_(aq)                                   SiO₃² ‾_(aq)  + H2O _(l)

Kemudian,larutan AiO₂‾ atau [Al(OH)₄] ‾ dan larutan SiO₃² ‾ dipisahkan dari Fe₂O₃ dan zat-zat padat lainnya dengan cara penyaringan.Larutan AiO₂‾  yang bercampur dengan larutan SiO₃² ‾ direaksikan dengan gas CO₂ sehingga terbentuk endapan Al(OH)₃,Sementara SiO₃² ‾ tetap sebagai filtrat.

Reaksinya sebagai berikut:

2AlO₂‾_(aq) + CO_2(g)  +3H₂O_(I)                     2Al(OH)_3(s) + CO₃^2‾_(aq)

Kemudian pada pemanasan Al(OH)₃ akan diperoleh Al₂O₃(alumina) padat dan murni

Dari Al₂O_3(s) akan dapat diperoleh logam Al dengan cara elektrolisis leburan Al₂O₃

PEMBUATAN ALUMINIUM

     Pada peleburan Al₂O₃ diperlukan temperatur yang tinggi.Kalor yang tingggi digunakan untuk mempertahankan  Al₂O₃ tetap dalam keadaan melebur selama elektrolisis.Selama peleburan Al₂O₃ perlu ditambahkan kriolit(Na₃AlF₆) agar Al₂O₃ melebur pada temperatur yang lebih rendah dari titik leburnya.Bahkan temperatur pada saat elektrolisis dapat bertahan sampai dengan 850˚C.Dalam proses itu digunakan arus listrik yang sangat besar.

           Logam aluminium diperoleh di katode dan oksigen yang bereaksi dengan anode karbon(grafit) membentuk gas CO₂ pada temperatur tersebut.Anode yang sudah terbakar perlu diganti setiap waktu.

Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan kimia berenergi tinggi dengan oksigen.Dibandingkan dengan logam lain,proses ekstraksi aluminium dari batuannya memerlukan energi yang tinggi untuk mereduksi Al₂O_3(s)

                Proses reduksi ini tidak semudah mereduksi besi dengan menggunakan batu bara,karena aluminium merupakan reduktor yang lebih kuat dari karon.Proses produksi aluminium dimulai dari pengambilan bahan tambang yang mengandung aluminium (Bauksit,corrundum,gibbsite,boehmite,diaspore dan sebagainya).Selanjutnya bahan tambang dibawa menuju proses Bayer.

            Proses Bayer menghasilkan alumina(Al₂O_3(s)) dengan membasuh bahan tambang  yang mengandung aluminium dengan larutan natrium hidroksida pada temperatur 175°C sehingga menghasilkanaluminium hidroksida Al(OH)₃.

Aluminium hidroksida lau dipanaskan pada suhu sedikit di atas 1000°C sehingga terbentuk alumin dan H₂O yang menjadi uap air.Setelah Alumina dihasilkan,Alumina dibawa ke proses Hall-Heroult. Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi 2 tahap :

                

1. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.

2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis

Pemurnian bauksit melalui cara :

a. Ba direaksikan dengana NaOH(q) . Aluminium oksida akan larut membentuk NaCl(OH)₄.

b. Larutan disaring lalu filtrat yang mengandung NaAl(OH)₄ diasamkan dengan mengalirkan gas CO₂ Al mengendap sebagai Al(OH)₃

c. Al(OH)₃ disaring lalu dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh Al₂O₃ tak berair. Bijih –bijih Aluminium yang utama antara lain:

-          bauksit

-          mika

-          tanah liat

Proses Hall-Heroult dimulai dengan melarutkan alumina dengan lelehan Na₃AIF_6,atau yang biasa disebut Cryolite.Larutan lalu dielektrolisis dan akan mengakibatkan aluminium cair menempel pada anoda,sementara okssigen dari alumina akan teroksidasi bersama anoda yang terbuat dari karbon,membentuk karbondioksida (CO₂).Aluminium cair memiliki massa jenis yang lebih ringan daripada larutan alumina,sehingga pemisahan dapat dilakukan dengan mudah.Elektrolisis aluminium dalam proses Hall-Heroult menhabiskan energi yang cukup banyak,Rata-rata konsumsi energi listrik Dunia dalam mengelektrolisis alumina adalah 15 kWh perkilogram aluminium yang dihasilkan.Energi listrik menghabiskan sekitar 20%-40% biaya produksi aluminium di seluruh Dunia.

Sementara mendaur ulang aluminium hanya mengonsumsi energi sebesar 5% dari yang digunakan dalam memproduksi aluminium dari bahan tambang (www.economist.com).Di Eropa,terutama negara Skandinavia,95% aluminium beredar merupakan bahan hasil daur ulang.Proses daur ulang aluminium berawal dari kegiatan meleburkan sampah aluminium.Hal ini akan menghasilkan endapan.Endapan ini dapat di ekstraksi ulanguntuk mendapatkan aluminium,dan limbah yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan campuran aspal dan beton karena merupakan limbah yang berbahaya bagi Alam.

4.Manfaat aluminium

           

-Aluminium mempunyai rapatan jenis sebesar2,70 gram/cm³,logam aluminium termasuk jenis logam yang ringan,sehingga baja aluminium banyak digunakan untuk bahan konstruksi,Misalnya:

a.Bodi pesawat terbang

b.peleg/Pelleng(Velg) roda mobil dan motor

c.Kerangka sepeda motor

-Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida, digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api

-untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor.

-Selain itu aluminium digunakan untuk peralatan memasak

Seperti panci dan wajan karena sifatnya yang tahan karat dan murah

-Logam aluminium merupakan konduktor listrik dan panas yang baik,maka aluminium banyak digunakan sebagai alat pemanas,alat memasak dan alat penghantar listrik

-Logam aluminium digunakan juga untuk antena televisi dengan model kerangka ataupun parabola.Hal itu disebabkan jari-jari atom logam aluminium lebih pendek dibandingkan logam lain,sehingga logam aluminium cepat menangkap gelombang elektromagnetik

-Senyawa aluminium banyak digunakan di sektor industri,Seperti aluminium sulfat yang digunakan sebagai penggumpal pada pengolahan air limbah,Pemurnian air minum,dan dalam industri kertas.

-Aluminium sulfat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan alat pemadam kebakaran.

-Baronhidria Al digunakan sebagai bahan bakar pesawat jet.

-Aluminium juga banyak digunakan sebagai bahan pembuatan kabel bertegangan tinggi.

Beberapa senyawa Aluminium juga banyak penggunaannya, antara lain:

1. Tawas (K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.₂₄H₂O)

Tawas mempunyai rumus kimia KSO₄.AL₂.(SO₄₎₃.24H₂O. Tawas digunakan untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.

2. Alumina (Al2O3)

Alumin dibedakan atas alfa0allumina dan gamma-allumina. Gamma-alumina diperoleh dari pemanasan Al(OH)₃ di bawah 450°C. Gamma-alumina digunakan untuk pembuatan aluminium, untuk pasta gigi, dan industri keramik serta industri gelas. Alfa-allumina diperoleh dari pemanasan Al(_OH)3 pada suhu diatas 1000°C. Alfa-allumina terdapat sebagai korundum di alam yang digunakan untuk amplas atau grinda. Batu mulia, seperti rubi, safir, ametis, dan topaz merupakan alfa-allumina yang mengandung senyawa unsur logam transisi yang memberi warna pada batu tersebut. Warna-warna rubi .

-Digunakan dalam pembuatan bingkai jendela rumah kaca

-dan lain-lain

5.Dampak penggunaan aluminium

            Banyaknya penggunaan aluminium dalam kehidupan sehari-hari baik itu dalam rumah tangga maupun dalam industri akan membuat limbah aluminium semakin banyak.Jika hal itu tidak ditangani dengan cepat maka limbah ini akan memberikan dampak yang buruk bagi lingkungan,Limbah aluminium dapat mencemari tanah dan air juga.Oleh karena itu perlu dilakukan daur ulang (recycle) dari limbah aluminium.Hasilnya dapat digunakan dalam keperluan rumah tangga maupundalam pembuatan material teknik.

            Dampak Penggunaan Aluminium

Alumunium merupakan logam yang stabil sehingga kaleng alumunium, pembungkus alumunium, dan benda-benda lain yang dibuat dari alumunium dan sudah tidak digunakan lagi sangat berpotensi mencemari lingkungan. Untuk menekan tingkat pencemaran alumunium ini, perlu dilakukanproses daur ulang. Proses daur ulang ini sangat menguntungkan karena dapat menekan lebih dari 75% biaya produksi dibandingkan jika alumunium dibuat langsung dari bijihnya.Umumnya, alumunium diperoleh melalui proses elektrolisis. Dalam proses ini dihasilkan uap asam fluoride (HF) yang berasal dari pemanasan lelehan kriolit. Uap asam fluoride dapat menimbulkan kelumpuhan dan bahkan kematian. Masalah inidapat diatasi dengan mengklorinasikan alumunium menggunakan gas klorin sehingga diperolehsenyawa alumunium klorida (AlCl)₃

Tetrapack

Tahun 1951, sebuah perusahaan multinasional dari Swedia yang bergerak di bidang pengepakan makanan berhasil memproduksi kemasan makanan yang dapat membuat produk makanan dalam kemasan tersebut lebih tahan lama (Wikipedia). Kemasan itu sekarang dikenal dengan sebutan tetrapack. Sedangkan perusahaan tersebut dikenal dengan nama Tetra Pak. Sistem pelapisan kertas karton dengan komponen plastik dan alumunium pada tetrapack bertujuan untuk menyempurnakan tingkat kekedapan udara dalam kemasan tersebut. Aluminium dipilih karena harganya lebih murah dibandingkan logam atau bahan kedap udara lainnya, selain karena aluminium ini ringan dan tidak mudah untuk terkorosi. Kemasan ini berbentuk balok dan biasa digunakan sebagai pengemas minuman susu, teh, sari buah, dan lainnya.

Dampak Penggunaan Tetrapack dalam Jumlah Besar

Di Indonesia, saat ini kemasan tetrapack sudah banyak digunakan oleh industri-industri makanan ternama. Di sisi lain penggunaan dalam skala besar menimbulkan permasalahan di bidang lingkungan karena kemasan tetrapack sendiri tidak ikut terkonsumsi atau dengan kata lain menjadi sampah. Di Bandung, contohnya, Berdasarkan hasil survei di beberapa franchise −Indomaret, Yomart, Alfamart, Circle K− di kota Bandung, jumlah tetrapack yang dikonsumsi per hari mencapai angka sekitar 30.000 kemasan. Dapat dibayangkan jumlah tetrapack yang dikonsumsi dalam kurun waktu 1 tahun akan menimbulkan suatu permasalahan sampah yang serius.

Sampai saat ini penanganan sampah tetrapack masih dilakukan dengan metode yang kurang tepat, setidaknya dalam skala rumah tangga. Biasanya sampah tetrapack dibakar bersama dengan sampah organik lainnya. Ketika dibakar, kertas karton dan polietilen akan habis terbakar, namun logam Al tidak ikut terbakar dan dikubur dalam tanah. Logam aluminium dalam tanah dapat mengakibatkan pencemaran tanah. Lalu hasil dari pembakaran kertas karton dan polietilen pun akan berdampak pada pencemaran udara karena pembakaran tersebut menghasilkan senyawa polutan yang dapat membahayakan lingkungan. Kemungkinan lainnya adalah adanya pelarut yang dapat melarutkan logam aluminium sisa pembakaran tadi dan membawa sisa logam tersebut ke perairan dan menyebabkan pencemaran air. Jikalau pun dibakar di kolom insinerasi dengan suhu yang tinggi, aluminiumnya hanya akan meleleh untuk sementara waktu. Lelehan aluminium ini akan kembali menjadi padatan dan membentuk kerak pada insinerator saat terjadi penurunan suhu.

Selain dibakar, penanganan sampah tetrapack yang dianggap kurang tepat adalah dengan cara dikubur di dalam tanah. Penanganan ini akan berakibat buruk pada kondisi tanah karena hanya lapisan karton yang dapat terdegradasi di dalam tanah. Penguraian karton pun hanya dapat terjadi jika kemasan tetrapack telah rusak secara fisik dan kehilangan lapisan pelindung polietilennya. Di lain pihak, lapisan polietilen tidak dapat diuraikan dan akan mengganggu keadaan fisik tanah. Sedangkan lapisan aluminium akan membentuk oksidanya dan mengganggu keseimbangan unsur-unsur dalam tanah.

Sampah Tetrapack dan Pengolahan yang tepat

Sampah tetrapack memiliki 3 lapisan, yaitu kertas karton 75%, plastik (polietilen) 20%, dan aluminium 5%. Pemanfaatan karton telah dan sedang dilakukan oleh Balai Besar Pulp dan Kertas (BBPK) yang berlokasi di Dayeuh Kolot, Bandung. Pemanfaatan karton dari sampah tetrapack ini dianggap telah berhasil menjadi salah satu solusi penghematan penggunaan kayu sebagai bahan pembuat kertas yang berdampak pada berkurangnya penebangan pohon di Indonesia