kimia anorganik aluminium

KIMIA UNSUR

1. ALUMINIUM DAN BORON

ALUMINIUM

Aluminium adalah salah satu unsur dari perioda tiga golongan B dalam system periodik. Aluminium memiliki konfigurasi elektron trluar 3s² , 3p¹ dengan energi ionisasi pertama 577 kJ/mol, energi ionisasi kedua 1.820 kJ/mol dan energi ionisasi ketiga 2.740 kJ/mol. Diantara unsur-unsur golongan B, aluminium adalah salah satu unsur penting, banyak digunakansebagai alat-alay perabot rumah tangga, industri pesawat dan kapal. Aluminium terdapat di lapisan kerak bumi yang paling banyak setelah oksigen dan silikon. Dalam bentuk senyawa banyak terdapat sebagai silikat-silikat, mika, asbester, kaolin. Beberapa batu permata seperti rubby (batu manikam), sapphira adalah Al₂O₃ yang bercampur sedikit dengan besi dan titan.

Pembuatan Aluminium

Pada tahun 1825 Oersted memperoleh aluminium murni dengan cara mereduksi aluminium klorida dengan amalgama kalrum merkurium :

AlCl_{3 (s)} + 3K(Hg)_{x (l)­} 3KCl _(s) + Al(Hg) _{3x (l)}

Kemudian dengan destilasi merkurium dapat dipisahkan dan akhirnya diperoleh logam aluminium.

Sejak tahun 1866 aluminium diperoleh dengan proses Hall-Heroult dan pada tahun 1980 produksi dunia melalui proses ini mencapai 10⁷ ton. Pada proses ini aluminium diperoleh dengan cara elektrolisis aluminium oksida yang dilarutkan dalam leburan klorit ( Na₃AlF₆ ). Bahan baku bauksit, masih merupakan campuran aluminium oksida, besi (III) oksida dan silikat, karena itu ada dua tahap dalam produksi aluminium yaitu tahap reaksi pemurnian untuk mendapatkan aluminium murni dan tahap elektrolisis untuk mendapatkan aluminium

Tahap 1 : Reaksi pemurnian dengan basa NaOH :

Aluminium oksida yang terdapat dalam bahan baku bauksit bereaksi dengan NaOH menurut reaksi :

Al₂O_{3 (s)} + 2 OH^- _(aq) + 3H₂O _(l) 2 [ Al(OH)₄)]^- _(aqa)

SiO₂ yang ada dalam bahan tersebut juga bereaksi dengan NaOH menurut reaksi :

SiO_{2 (s)} + 2 OH^- _(aq) SiO₃^2- _(aq) + H₂O _(l)

Dengan mengalirkan gas CO₂ , larutan Al(OH)₄ akan bereaksi dan menghasilkan endapan Al(OH)₃ , kemudian dipisahkan dengan penyaringan :

Al(OH)_{4 (aq)} + CO_{2 (g)} Al(OH)_{3 (s)} + CO₃^2- _(aq) + H⁺ _(aq)

Al₂O₃ murni diperoleh dengan pemanasan aluminium hidroksida :

Al(OH)_{3 (s)} Al₂O_{3 (s)} + 3 H₂O _(g)

Tahap 2 : Elektrolisis Al₂O₃ :

Sel elektrolisis dibuat dari baja yang dilapisi dengan grafit. Grafit ini berfungsi sebagai katoda dan anoda dibuat dari carbón. Al₂O₃ dilarutkan dalam leburan krolit Na₂AlF₆ . Secara sederhana reaksi dalam elektroda dapat ditulis sebagai berikut :

Katoda : AlF₄^- _(aq) + 3 e Al _(s) + 4 F^- _(aq) atau

2 Al^3- _(aq) + 6 e 3 Al _(s)

Anoda : 2 AlOF₅^4- _(aq) + C CO_{2 (g)} + AlF₆^3- _(aq) + AlF₄^- _(aq) + 4 e atau

3 O^2- _(aq) + 3/2 CO_{2 (g)} 3/2 CO_{2 (g)} + 6 e

Secara sederhana reaksi keseluruhan dapat ditulis menjadi :

2 Al₂O_{3 (s)} + 3 C _(s) 4 Al _(s) + 3 CO _{2 (g)}

Logam aluminium banyak digunakan sebagai bahan untuk bangunan, industri, alat-alat rumah tangga dan untuk melapisi logam lain agar tahan karat.

Sifat-sifat Aluminium

Aluminium adalah logam putih keperakan dan sangat ringan, memiliki daya hantar panas maupun daya hantar listrik yang tinggi. Beberapa reaksi kimia aluminium :

Mudah terbakar dalam nyala api dan menghasilkan panas reaksi yang tinggi :

2 Al + 3/2 O₂ Al₂O₃ + 399 k.cal.

Sifat ini digunakan sebagai dasar untuk mereduksi beberapa sulfida dan oksida.

Bereaksi dengan asam menghasilkan gas hidrogen

2 Al _(s) + 6 H⁺ _(aq) 2 Al³⁺_(aq) + 3 H_{2 (aq)}

Bereaksi dengan basa kuat terutama basa alkali, menghasilkan gas H₂. Reaksinya :

2 Al _(s) + 2 OH^- _(aq) + 2 H₂O _(l) 2 AlO₂^- + 3 H_{2 (g)}

Dengan udara, logam ini membentuk lapisan yang oksida yang kuat pada permukaannya yang dapat melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut.

Beberapa Senyawa Aluminium

1. Alumina

Alumina ( oksida alumina ) biasanya berupa kristal ion, tetapi ion oksida (O^2-) dipolarisasi oleh ion aluminium sehingga sebagian ikatannya bersifat kovalen, meleleh pada suhu 2.053⁰C, tidak tidak larut dalam air, sangat keras dan stabil.

Korondum yang mengandung zat pengotor ( sedikit campuran oksida logam lain ) banyak digunakan sebagai batu mulia seperti :

Permata nilam putih (pencampur tidak ada)

Permata nilam biru (mengandung Fe, Ti)

Permata nilam hijau (mengandung Co)

Permata nilam kuning (mengandung Ni, Mg)

Permata nilam bintang (mengandung Ti)

Batu delima (ruby) (mengandung Cr)

Aluminium oxida anhidris hádala bersifat amfoter, bereaksi dengan asam maupun basa kyat (álcali) menurut reaksi :

Reaksi dengan asam :

Al₂O_{3 (s)} + 6 H⁺ _9aq) 2 Al³⁺ _(aq) + 3 H₂O _(l)

Reaksi dengan basa kuat :

Al₂O_{3 (s)} + 2 OH ^– _(aq) + 3 H₂O _(l) 2 Al(OH)₄^- _(aq)

Aluminium okida trihidrat berbeda dari aluminium oxida anhidis. Kerapatannya kecil dan biasanya disebut aluminium hidroikasida :

Al₂O₃. 3 H₂O ↔ 2 Al(OH)₃

2. Aluminium Klorida

Dalam rumus AlCl₃ orbital 3s dan 3p dari atom Al terhibridisasi. Tiga dari orbital hibrid ini diisi pasangan electrón (masing-masing satu electrón dari tiga atom klor dan tiga dari atom Al), orbital keempat kosong, karena itu senyawa ini dapat bersifat sebagai asam Lewis.

Pada dimer Al₂Cl₆ atom Al dalam unit AlCl₃ memperoleh oktet dengan memakai bersama satu pasang electrón yang disumbangkan oleh atom Cl dari unit AlCl₃ lainnya. Struktur dimer Al₂Cl₆ ini dapat digambarkan sebagai berikut :

Al₂Cl₆ dapat berdisosiasi menjadi AlCl₃ :

AlCl₆ ↔ 2 AlCl₃

Aluminium klorida dalam air akan terhidrolisis menurut reaksi :

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

3. Aluminium Sulfat

Aluminium sulfat digunakan dalam industri yertas dan karton. Kegunaan lain hádala sebagai pengolahan cair dan penjernihan air minum (alum/tawas). Secara umum humus nimia dari alum atau tawas dalam bentuk M(I)M(III)(SO)₄.12 H₂O dimana M(I) dapat berupa kation apa saja kecuali Li⁺ , M(III) hádala kation bermuatan positif. Alum yang umum mempunyai M(I) = K⁺ atau NH₄^- dan M(III) adalah Al^3-.

4. Aluminium Hidrida

Aluminium hidrida atau AlH₃ bersifat sebagai asam lewis :

AlH₃ + H⁺ → AlH₄

Salah satu senyawanya yang penting dan banyak digunakan sebagai reduksi agen adalah LiAlH₄. Senyawa ini dalam air akan terhidrolisis menjadi :

AlH₄ + 4 H₂O → Al(OH)₃ + 4 H₂ + OH^-

Reaksi terhadap ion Al³⁺

Jika garam aluminium dilarutkan dalam air maka ion Al³⁺ segera akan tertarik pada ujung negatif molekul air yang polar membentuk heksa aquoaluminium (III) atau Al(H₂O)₆³⁺. Biasanya ion ini dinyatakan dengan ion Al³⁺. Larutan ini dalam air bersifat asam yang dapat dijelaskan sebagai berikut :

Karena daya terik electrón dari ion Al³⁺ kecil dan muatannya tinggi maka ikatan O—H dalam molekul H₂O sebagai ligan terputus dan proton dilepaskan keluar dari lengkung koordinasi.

Al(H₂O)₆^3- + 3 H₂O → Al(H₂O)₃ 3 OH²⁺ + 3 H₃O^-

Jika larutan dibuat cukup basa maka reaksi diatas dapat berlangsung sempurna dan Al³⁺ mengendap sebagai aluminium hidroksida.

Al(H₂O)₆³⁺ + 3 OH^- → Al(OH)_{3 (s)} + 6 H₂O atau

Al³⁺ _(aq) + 3 OH^- _(aq) → Al(OH)_{3 (s)}

Dalam basa kuat (álkali) berlebih seperti NaOH, endapan aluminium hidriksida yang mula-mula terbentuk akan larut menghasilkan ion aluminat.

Al(OH)_{3 (s)} + OH^- → Al(OH)₄^- → AlO₂^- + 2 H₂O

Untuk ringkasnya reaksi terhadap Al³⁺ dapat ditulis sebagai berikut :

Al³⁺ _(aq) Al(OH)_{3 (s)} Al(OH)₄^- _(aq)

Persamaan diatas menunjukkan bahwa aluminium hidroksida bersifat amfoter.