ALUMINIUM
Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ditemukan di kelompok 13, periode 3 dan golongan 3A dari tabel periodik. Tabel periodik adalah tabel yang menunjukkan bagaimana unsur-unsur kimia yang berhubungan satu sama lain. Elemen dalam kolom yang sama biasanya memiliki sifat kimia yang mirip. Elemen pertama dalam kelompok ini adalah boron. Namun, boron sangat berbeda dari semua anggota keluarga lainnya. Oleh karena itu, kelompok 13 dikenal sebagai keluarga aluminium. Aluminium adalah elemen yang paling banyak ketiga dalam kerak bumi, jatuh di belakang oksigen dan silikon. Ini adalah logam paling berlimpah.
Aluminium merupakan logam yang paling banyak digunakan di dunia setelah besi. Hal ini digunakan dalam pembuatan mobil, bahan kemasan, peralatan listrik, mesin, dan konstruksi bangunan. Aluminium juga cocok untuk kemasan minuman ringan dan kaleng-kaleng bir dan foil karena dapat dicairkan dan digunakan kembali, atau didaur ulang.
SEJARAH
(Latin: alumen, alum) Orang-orang Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori dan bahan penajam proses pewarnaan. Pada tahun 1761 de Morveau mengajukan nama alumine untuk basa alum dan Lavoisier, pada tahun 1787, menebak bahwa ini adalah oksida logam yang belum ditemukan.
Wohler yang biasanya disebut sebagai ilmuwan yang berhasil mengisolasi logam ini pada 1827, walau aluminium tidak murni telah berhasil dipersiapkan oleh Oersted dua tahun sebelumnya. Pada 1807, Davy memberikan proposal untuk menamakan logam ini aluminum (walau belum ditemukan saat itu), walau pada akhirnya setuju untuk menggantinya dengan aluminium. Nama yang terakhir ini sama dengan nama banyak unsur lainnya yang berakhir dengan “ium”.
Aluminium juga merupakan pengejaan yang dipakai di Amerika sampai tahun 1925 ketika American Chemical Society memutuskan untuk menggantikannya dengan aluminum.
PRODUKSI ALUMINIUM
logam aluminium Murni akhirnya diproduksi pada tahun 1827 oleh kimiawan Jerman Friedrich Wöhler (1800-1882). Wöhler menggunakan metode yang disempurnakan oleh ahli kimia Inggris Sir Humphry Davy (1778-1829), yang berhasil untuk mengisolasi beberapa elemen selama hidupnya.Wöhler memanaskan campuran aluminium dan logam klorida kalium. Menjadi lebih aktif, menggantikan kalium aluminium murni kemudian dapat ditemukan sebagai bubuk abu-abu, yang harus dilebur untuk menghasilkan aluminium mengkilat yang paling dikenal oleh konsumen.Setelah bekerja Wöhler, hal itu mungkin, tapi sangat mahal, untuk menghasilkan aluminium murni. Biaya begitu banyak sehingga hampir tidak ada penggunaan komersial untuk itu. Sejumlah ahli kimia menyadari betapa pentingnya adalah untuk menemukan cara yang lebih murah untuk mempersiapkan aluminium. Pada tahun 1883, ahli kimia Rusia Tyurin menemukan cara yang lebih murah untuk menghasilkan aluminium murni. Dia melewati arus listrik melalui campuran (meleleh) cair dari cryolite dan natrium klorida (garam dapur biasa). Cryolite adalah sodium aluminium fluorida (Na 3 Alf 6). Selama beberapa tahun ke depan, metode yang sama untuk mengisolasi aluminium dikembangkan oleh ahli kimia lainnya di Eropa.
Terobosan paling dramatis dalam studi dari aluminium dibuat oleh seorang mahasiswa di Amerika Serikat. Charles Martin Hall (1863-1914) adalah seorang mahasiswa di Oberlin College di Oberlin, Ohio, ketika ia menjadi tertarik dalam produksi dari aluminium. Menggunakan peralatan buatan sendiri dalam gudang kayu di belakang rumah, ia mencapai keberhasilan dengan melewatkan arus listrik melalui campuran cair cryolite oksida dan aluminium (Al 2 O 3). Metode Hall jauh lebih murah daripada metode sebelumnya. Setelah penemuannya, harga aluminium turun dari sekitar $ 20/kg menjadi kurang dari $ 1/kg.penelitian Hall merubah aluminium menjadi logam semi-berharga yang dapat digunakan untuk produk sehari-hari banyak.
produksi Aluminium ada dua langkah. Pertama, aluminium oksida dipisahkan dari bauksit oleh proses Bayer. Dalam proses ini, 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)
bauksit dicampur dengan sodium hidroksida (NaOH), yang melarutkan aluminium oksida. Senyawa lain dalam bauksit yang tertinggal. Aluminium oksida kemudian diolah dengan proses yang sama dengan metode Hall.
KARAKTERISTIK ALUMINIUM
Aluminium adalah logam perak seperti dengan warna agak kebiruan. Ia memiliki titik lebur 660 ° C (1,220 ° F) dan titik didih 2,327-2,450 ° C (4,221-4,442 ° F). Kepadatan adalah 2,708 gram per sentimeter kubik. Aluminium adalah elastis dan lunak. elastis berarti mampu ditarik dan ditempa menjadi tipis. Ditempa berarti mampu menjadi dipalu menjadi lembaran tipis. Aluminium merupakan konduktor listrik yang sangat baik. Perak dan tembaga adalah konduktor yang lebih baik dari aluminium tetapi jauh lebih mahal. Insinyur mencari cara untuk menggunakan alumunium lebih sering dalam peralatan listrik karena biaya yang lebih rendah. Sifat kimia Dalam udara lembab, menggabungkan perlahan-lahan dengan oksigen untuk membentuk oksida aluminium: aluminium oksida membentuk lapisan, sangat tipis keputihan pada logam aluminium. pelapisan logam ini mencegah dari bereaksi lebih lanjut dengan oksigen dan melindungi logam dari korosi lebih lanjut (berkarat).
Aluminium adalah logam yang cukup aktif. unsur ini bereaksi dengan asam dan basa. elemen tersebut dikatakan amfoter. Aluminium juga bereaksi cepat dengan air panas. Dalam bentuk bubuk, itu terbakar dengan cepat bila terkena api.
KELIMPAHAN DI ALAM
Kelimpahan dari aluminium dalam kerak bumi diperkirakan sekitar 8,8 persen. berupa berbagai mineral. Bauksit (campuran senyawa kompleks yang terdiri dari aluminium, oksigen dan unsur-unsur lain) adalah sumber komersial utama untuk aluminium. cadangan besar bauksit yang ditemukan di Australia, Brasil, Guinea, Jamaika, Rusia dan Amerika Serikat. Produsen terbesar logam aluminium adalah Amerika Serikat, negara-negara yang memproduksi sebagian besar aluminium Montana, Oregon, Washington, Kentucky, North Carolina, South Carolina, dan Tennessee.
ISOTOP
Hanya satu isotop alami dari aluminium ada, aluminium-27. Isotop adalah dua atau lebih bentuk suatu elemen. Isotop berbeda satu sama lain sesuai dengan nomor massa mereka. Nomor yang tertulis di sebelah kanan nama elemen adalah nomor massa. Nomor massa merupakan jumlah proton ditambah neutron dalam inti atom elemen. Jumlah proton menentukan elemen, tetapi jumlah neutron dalam atom dari setiap unsur yang bisa bervariasi. Setiap variasi isotop suatu. Aluminium memiliki enam isotop radioaktif. Sebuah isotop radioaktif mengeluarkan baik energi atau partikel sub-atomik untuk mengurangi massa atom dan menjadi stabil. Ketika emisi menghasilkan perubahan dalam jumlah proton, maka menghasilkan unsur yang tidak lagi sama. Partikel-partikel dan energi yang dipancarkan dari inti disebut radiasi. Proses pembusukan dari satu unsur menjadi unsur lain dikenal sebagai peluruhan radioaktif.
KLASIFIKASI
Aluminium digunakan sebagai logam murni, dalam paduan, dan dalam berbagai senyawa. Sebuah paduan yang dibuat dengan mencairkan dan kemudian pencampuran dua atau lebih. Campuran yang dihasilkan memiliki sifat yang berbeda sifat aslinya. paduan Aluminium diklasifikasikan sesuai dengan nomor seri dari unsur-unsur lain yang dikandungnya. Klasifikasi aluminium :
1. seri 1000 tersedia untuk paduan dari aluminium hampir logam murni. Mereka cenderung kurang kuat daripada paduan lainnya dari aluminium, namun. Logam ini digunakan dalam struktur bangunan, seperti trim dekoratif peralatan, bahan kimia, dan sebagai reflektor panas.
2. seri 2000 adalah campuran tembaga dan aluminium. Mereka sangat kuat dan tahan karat. Beberapa aplikasi tahun 2000 paduan aluminium seri dalam sebuah truk panel dan suku cadang struktural pesawat.
3. Seri 3000 terdiri dari paduan aluminium dan mangan. Paduan ini tidak sekuat seperti seri 2000. Paduan dalam seri ini digunakan untuk peralatan memasak, tangki penyimpanan, mebel aluminium, tanda-tanda jalan raya, dan atap.
4. seri 4000 mengandung silikon. Mereka memiliki titik lebur yang rendah dan digunakan untuk membuat solder dan menambahkan pewarnaan abu-abu dengan logam, digunakan untuk menggabungkan dua logam satu sama lain.
5. seri 5000, 6000, dan 7000 seri termasuk paduan yang terdiri dari magnesium, baik magnesium dan silikon, dan seng, masing-masing. Ini digunakan dalam produksi kapal dan perahu, suku cadang untuk crane dan pistol gunung, jembatan, bagian struktural dalam bangunan, suku cadang kendaraan bermotor, dan komponen pesawat.
PENGGUNAAN
Aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah dibuat, kuat dan ringan diperlukan.
Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari tembaga, tetapi ia digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan. Aluminium murni sangat lunak dan tidak kuat. Tetapi dapat dicampur dengan tembaga, magnesium, silikon, mangan, dan unsur-unsur lainnya untuk membentuk sifat-sifat yang menguntungkan.
Campuran logam ini penting kegunaannya dalam konstruksi pesawat modern dan roket. Logam ini jika diuapkan di vakum membentuk lapisan yang memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampak dan radiasi panas. Lapisan ini menjaga logam dibawahnya dari proses oksidasi sehingga tidak menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untuk memproteksi kaca teleskop dan kegunaan lainnya seperti :
· Penggunaan terbesar dari aluminium adalah dalam industri transportasi (28 persen). Produsen mobil dan truk menggunakan paduan aluminium karena aluminium sangat kuat, namun ringan. Perusahaan menggunakan produk aluminium lebih dalam mobil listrik. Mobil-mobil ini harus ringan untuk menghemat daya baterai. General Motors, Ford, dan Chrysler. produsen aluminium juga berencana untuk membuat lebih banyak jenis roda untuk mobil dan truk.
· Dua puluh tiga persen dari seluruh aluminium yang diproduksi sebagai kemasan. Aluminium foil, kaleng bir dan minuman ringan, tabung cat, dan kemasan untuk produk rumah tangga seperti semprotan aerosol semua terbuat dari aluminium.
· Empat belas persen dari aluminium semua masuk ke dalam bangunan dan konstruksi. Bingkai jendela dan pintu, layar, atap, dan dinding, serta pembangunan rumah mobil dan bagian struktur bangunan bergantung pada aluminium.
· Sisanya 35 persen dari aluminium digunakan dalam berbagai produk, termasuk kabel listrik dan peralatan, mesin mobil, sistem pemanas dan pendingin, jembatan, pembersih vakum, peralatan dapur, furnitur taman, mesin-mesin berat, peralatan dan bahan kimia khusus.
Penggunaannya dalam berbagai senyawa
Senyawa yang memiliki kegunaan besar adalah aluminium oksida, sulfat, dan larutan sulfat dalam kalium. Oksida aluminium, alumina muncul secara alami sebagai ruby, safir, corundum dan emery dan digunakan dalam pembuatan kaca dan tungku pemanas.Dalam jumlah yang relatif kecil aluminium digunakan untuk membuat berbagai macam senyawa aluminium. Ini termasuk:
- aluminium amonium sulfat (Al (NH 4) (SO 4) 2): pemurnian air dan pengolahan limbah, produksi kertas, makanan aditif
- aluminium borat (Al 2 O 3 B 2 O 3): produksi kaca dan keramik
- borohidrida aluminium (Al (BH 4) 3: aditif dalam aluminium klorida bahan bakar jet
- (AlCl 3): pembuatan cat, antiperspirant (zat diterapkan pada kulit untuk mengurangi keringat), penyulingan minyak bumi, produksi karet sintetis
- fluorosilicate aluminium (Al 2 (SIF 6) 3): produksi sintetis batu permata, kaca, dan keramik
- aluminium hidroksida (Al (OH) 3): antasida, pemurnian air, pembuatan gelas dan keramik, waterproofing
- aluminium fosfat (Alpo 4): pembuatan gelas, keramik, pulp dan kertas produk, kosmetik, cat dan pernis, dan dalam pembuatan aluminium sulfat semen gigi
- tawas (Al 2 (SO 4) 3) dan kalium aluminium sulfat, Kal (SO 4) 2.: pembuatan kertas, sistem pemadam kebakaran, penjernihan air dan pengolahan limbah, aditif makanan, fireproofing dan penghambat api.
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
DAMPAK
Aluminium tidak memiliki fungsi yang diketahui dalam tubuh manusia. Ada perdebatan, namun, untuk efek yang mungkin kesehatan. Pada 1980-an, beberapa ilmuwan kesehatan menjadi prihatin bahwa aluminium mungkin berhubungan dengan penyakit Alzheimer. Ini merupakan kondisi yang paling sering mempengaruhi orang tua, menyebabkan lupa dan kehilangan kemampuan mental. Hal ini masih belum jelas apakah aluminium memiliki peran dalam penyakit Alzheimer. Beberapa pihak berwenang percaya bahwa debu aluminium juga dapat menyebabkan masalah kesehatan. Hal itu dapat menyebabkan kondisi pneumonia seperti saat ini disebut aluminosis. Sekali lagi, tidak ada cukup bukti untuk mendukung pandangan ini.
