Unsur

Unsur kimia, atau hanya disebut unsur, adalah zat kimia yang tak dapat dibagi lagi menjadi zat yang lebih kecil, atau tak dapat diubah menjadi zat kimia lain dengan menggunakan metode kimia biasa. Partikel terkecil dari unsur adalah atom. Sebuah atom terdiri atas inti atom (nukleus) dan dikelilingi oleh elektron. Inti atom terdiri atas sejumlah proton dan neutron. Hingga saat ini diketahui terdapat kurang lebih 117 unsur di dunia.

Hal yang membedakan unsur satu dengan lainnya adalah "jumlah proton" dan jumah elektron suatu unsur atau ikatan dalam inti atom tersebut. Misalnya, seluruh atom karbon memiliki proton sebanyak 6 buah, sedangkan atom oksigen memiliki proton sebanyak 8 buah. Jumlah proton pada sebuah atom dikenal dengan istilah nomor atom (dilambangkan dengan Z).

Namun demikian, atom-atom pada unsur yang sama tersebut dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda; hal ini dikenal dengan sebutan isotop. Massa atom sebuah unsur (dilambangkan dengan "A") adalah massa rata-rata atom suatu unsur pada alam. Karena massa elektron sangatlah kecil, dan massa neutron hampir sama dengan massa proton, maka massa atom biasanya dinyatakan dengan jumlah proton dan neutron pada inti atom, pada isotop yang memiliki kelimpahan terbanyak di alam. Ukuran massa atom adalah satuan massa atom (smu). Beberapa isotop bersifat radioaktif, dan mengalami penguraian (peluruhan) terhadap radiasi partikel alfa atau beta.

Unsur paling ringan adalah hidrogen dan helium. Hidrogen dipercaya sebagai unsur yang ada pertama kali di jagad raya setelah terjadinya Big Bang. Seluruh unsur-unsur berat secara alami terbentuk (baik secara alami ataupun buatan) melalui berbagai metode nukleosintesis. Hingga tahun 2005, dikenal 118 unsur yang diketahui, 93 unsur diantaranya terdapat di alam, dan 23 unsur merupakan unsur buatan. Unsur buatan pertama kali diduga adalah teknetium pada tahun 1937. Seluruh unsur buatan merupakan radioaktif dengan waktu paruh yang pendek, sehingga atom-atom tersebut yang terbentuk secara alami sepertinya telah terurai.

Daftar unsur dapat dinyatakan berdasarkan nama, simbol, atau nomor atom. Dalam tabel periodik, disajikan pula pengelompokan unsur-unsur yang memiliki sifat-sifat kimia yang sama.

Tata nama

Penamaan unsur telah jauh sebelum adanya teori atom suatu zat, meski pada waktu itu belum diketahui mana yang merupakan unsur, dan mana yang merupakan senyawa. Ketika teori atom berkembang, nama-nama unsur yang telah digunakan pada masa lampau tetap dipakai. Misalnya, unsur "cuprum" dalam Bahasa Inggris dikenal dengan copper, dan dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan istilah tembaga. Contoh lain, dalam Bahasa Jerman "Wasserstoff" berarti "hidrogen", dan "Sauerstoff" berarti "oksigen".

Nama resmi dari unsur kimia ditentukan oleh organisasi IUPAC. Menurut IUPAC, nama unsur tidak diawali dengan huruf kapital, kecuali berada di awal kalimat. Dalam paruh akhir abad ke-20, banyak laboratorium mampu menciptakan unsur baru yang memiliki tingkat peluruhan cukup tinggi untuk dijual atau disimpan. Nama-nama unsur baru ini ditetapkan pula oleh IUPAC, dan umumnya mengadopsi nama yang dipilih oleh penemu unsur tersebut. Hal ini dapat menimbulkan kontroversi grup riset mana yang asli menemukan unsur tersebut, dan penundaan penamaan unsur dalam waktu yang lama (lihat kontroversi penamaan unsur).

Lambang kimia

Sebelum kimia menjadi bidang ilmu, ahli alkemi telah menentukan simbol-simbol baik untuk logam maupun senyawa umum lainnya. Mereka menggunakan singkatan dalam diagram atau prosedur; dan tanpa konsep mengenai suatu atom bergabung untuk membentuk molekul. Dengan perkembangan teori zat, John Dalton memperkenalkan simbol-simbol yang lebih sederhana, didasarkan oleh lingkaran, yang digunakan untuk menggambarkan molekul.

Sistem yang saat ini digunakan diperkenalkan oleh Berzelius. Dalam sistem tipografi tersebut, simbol kimia yang digunakan adalah singkatan dari nama Latin (karena waktu itu Bahasa Latin merupakan bahasa sains); misalnya Fe adalah simbol untuk unsur ferrum (besi), Cu adalah simbol untuk unsur Cuprum (tembaga), Hg adalah simbol untuk unsur hydrargyrum (raksa), dan sebagainya.

Simbol kimia digunakan secara internasional, meski nama-nama unsur diterjemahkan antarbahasa. Huruf pertama simbol kimia ditulis dalam huruf kapital, sedangkan huruf selanjutnya (jika ada) ditulis dalam huruf kecil.

Simbol non-unsur

Non unsur, khususnya dalam kimia organik dan organometalik, seringkali menggunakan simbol yang terinspirasi oleh simbol-simbol unsur kimia. Berikut adalah contohnya:

Cy - sikloheksil; Ph - fenil; Bz - benzoil; Bn - benzil; Cp - Siklopentadiena; Pr - propil; Me - metil; Et - etil; Tf - triflat; Ts - tosil; Hb - hemoglobin.

Alumina

Bauksit merupakan sumber utama Aluminium dengan kadar Alumina sekitar 40 – 60% dan sisanya berupa Silikon, Titanium, oksida, besi dan pengotor lainnya. Alumina (Al2O3) adalah bahan baku utama untuk memproduksi Aluminium, Alumina mempunyai morfologi sebagai bentuk bubuk putih dengan berat molekul 102, titik leleh pada 2050oC, dan densitas 3,5 – 4,0 g/cm3.
Dalam industri peleburan Aluminium, Alumina memegang 4 fungsi penting, yaitu:
1.Sebagai bahan baku utama dalam memproduksi Aluminium;
2.Sebagai insulasi termal untuk mengurangi kehilangan panas dari atas pot, dan untuk
mempertahankan temperatur operasi;
3.Melindungi anoda dari oksidasi udara;
4.Sebagai adasorban gas HF
Alumina diperoleh dari bauksit, melalui proses Bayer. Alumina yang dihasilkan dari proses Bayer ini mempunyai kemurnian yang tinggi dengan konsumsi energi yang relatif rendah.
Proses perolehan Alumina dari bauksit dapat dilakukan dengan proses Bayer. Proses ini sampai saat ini merupakan proses yang paling banyak digunakan. Proses Bayer dilakukan dengan reaksi kimia yang berdasarkan pada kelarutan Aluminium.
Alumina diperoleh dari bauksit, melalui proses Bayer dengan proses :
1.Proses ekstraksi memakai sodium hidroksida yang mengandung 140-250 g/l Na2O pada
tekanan dan temperatur tinggi (3 atm; 160oC). Dari proses ekstraksi ini akan
terbentuk larutan Natrium Aluminat.
Al2O3. xH2O + 2 NaOH ----> 2 NaAlO2 + (x+1) H2O
2.Proses pengendapan (prespitasi) Alumina trihidrat. Sesudah pendinginan dan
penjenuhan, Aluminium trihidroksida (gibsit) diendapkan dari larutan Natrium
Aluminat dengan cara seeding dan nucleation, tahap ini disebut prespitasi.
2 NaAlO2 + 4 H2O ----> 2 NaOH + Al2O3.3 H2O
3.Proses kalsinasi Alumina trihidrat menjadi Alumina, dimana Alumina trihidrat
diubah menjadi Alumina di dalam rotary kiln atau fluid bed calsiner.
Al2O3.3 H2O + kalor ----> Al2O3 + 3 H2O
Alumina yang dihasilkan dari proses Bayer ini mempunyai kemurnian yang tinggi dengan mengkonsumsi energi yang relatif rendah. Alumina yang diperoleh dari bahan baku bauksit melalui proses-proses seperti gambar di bawah ini:

Aluminium

A. Karakteristik Aluminium

Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi dengan logam oleh H. C. Oersted pada tahun 1825. Secara industri tahun 1886, Paul Herould di Prancis dan C. N. Mall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam Aluminium dari Alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Herould Hall masih dipakai untuk memproduksi Aluminium.

Bahan dasar pembuatan Aluminium adalah bauksit (biji Aluminium) yang kemudian di ubah menjadi Alumina. Alumina inilah yang akan dielektrolisa membentuk Aluminium ingot. Biji Aluminium biasanya berupa senyawa oksida berupa Bayerit , Gibbsit atau hidrargilat , diaspor , Bohmit.

Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mudah teroksidasi. Karena sifat kereaktifannya maka Aluminium tidak ditemukan di alam dalam bentuk unsur melainkan dalam bentuk senyawa baik dalam bentuk oksida Alumina maupun silikon.

Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mudah teroksidasi. Karena sifat kereaktifannya maka Aluminium tidak ditemukan di alam dalam bentuk unsur melainkan dalam bentuk senyawa baik dalam bentuk oksida Alumina maupun Silikon.

Sumber Aluminium yang sangat ekonomis adalah bauksit. Bauksit adalah biji yang banyak mengandung Alumina (Al2O3) yakni 30 – 60% serta 12 – 30% adalah air. Makin banyak oksida besi yang mengotori maka akan semakin gelap warnanya. Bauksit dapat berwarna putih, krem, kuning, merah atau coklat dapat sekeras batu. Namun ada pula yang selembek tanah lempung (Al2O3.4SiO2¬.2H2O).

Paduan Aluminium mengandung 99% Aluminium dan 1% mengandung Mangan, besi, Silikon, tembaga, Magnesium, seng, krom, dan Titanium. Menurut Schenk, paduan Aluminium mengandung logam lain, seperti: besi 0,5%, Silikon 2 – 3 %, tembaga 1 – 2%, seng 0,9%, Mangan 0,5 – 0,8% , Magnesium 0,7%, Krom 0,3%, dan Titanium 0,3%.

Aluminium juga memiliki sifat yang lebih unggul dibandingkan dengan sifat logam lain. Sifat-sifat Aluminium yang lebih unggul bila dibandingkan dengan logam lain adalah sebagai berikut:

1.Ringan

Massa jenis Aluminium pada suhu kamar (29oC) sekitar 2,7 gr/cm3.

2.Kuat

Aluminium memiliki daya renggang 8 kg/mm3, tetapi daya ini dapat berubah menjadi

lebih kuat dua kali lipat apabila Aluminium tersebut dikenakan proses pencairan

atau roling. Aluminium juga menjadi lebih kuat dengan ditambahkan unsur-unsur

lain seperti Mg, Zn, Mn, Si.

3.Ketahanan Terhadap Korosi

Aluminium mengalami korosi dengan membentuk lapisan oksida yang tipis dimana

sangat keras dan pada lapisan ini dapat mencegah karat pada Aluminium yang berada

di bawahnya. Dengan demikian logam Aluminium adalah logam yang mempunyai daya

tahan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan besi dan baja lainnya.

4.Daya Hantar Listrik Yang Baik

Aluminium adalah logam yang paling ekonomis sebagai penghantar listrik karena

massa jenisnya dari massa jenis tembaga, dimana kapasitas arus dari Aluminium

kira-kira dua kali lipat dari kapasitas arus pada tembaga.

5.Anti Magnetis

Aluminium adalah logam yang anti magnetis.

6.Toksifitas

Aluminium adalah logam yang tidak beracun dan tidak berbau.

7.Kemudahan dalam proses

Aluminium mempunyai sifat yang baik untuk proses mekanik dari kemampuan

perpanjangannya, hal ini dapat dilihat dari proses penuangan, pemotongan,

pembengkokan, ekstrusi dan penempaan Aluminium

8.Sifat dapat dipakai kembali

Aluminium mempunyai titik lebur yang rendah, oleh karena itu kita dapat

memperoleh kembali logam Aluminium dari scrap.

Aluminium juga mempunyai sifat kimia dan fisika yang khas. Sifat ini membedakan Aluminium dari logam-logam lain. Sifat-sifat khas Aluminium tersebut adalah sebagai berikut:

1. Sifat kimia

Aluminium mempunyai nomor atom 13, dan massa atom relatif 26,98. Aluminium juga bersifat amfoter. Ini dapat ditunjukkan pada reaksi sebagai berikut:

a. Al2O3 + 3H2SO4 ----> Al2(SO4)3 + 3H2O

b. Al2O3 + 6NaOH ----> 2Na3AlO2 + 6H2O

2. Sifat Fisika

Aluminium memiliki sifat fisika seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1. berikut:

Sifat-sifat Aluminium

NO Sifat Nilai

1 Jari-jari atom 125 pm

2 Density (660oC) 2,368 gr/cm3

3 Density ( 20oC) 2,6989 gr/cm3

4 Potensial elektroda (25oC) -1,67 volt

5 Kapasitas panas (25oC) 5,38 cal/mol oC

6 Panas pembakaran 399 cal/gr mol

7 Tensile strength 700 Mpa

8 Kekerasan brinnel 245 Mpa

9 Hantaran panas (25oC) 0,49 cal/det oC

12 Valensi 3

13 Kekentalan (700oC) 0,0127 poise

14 Panas peleburan 10,71 kJ•mol−1

15 Panas uap 294,0 kJ•mol−1

16 Massa atom 26,98 gr/mol

16 Titik lebur 660oC

18 Titik didih 2452oC

19 Tensil stength 4,76 kg/mm2