Proses Pemurnian Aluminium (Aluminum)

Aluminium – Aluminum (13Al)

Nama IndonesiaAluminium
Nama Inggris / Nama lainAluminum
Lambang AtomAl
Nomor Atom13
PenemuHans C. Oersted
Tahun Penemu1825
Negara PenemuDenmark
Massa Atom Relatif26,98154
Bilangan Oksidasi3
Konfigurasi Elektron[Ne]3s22p1
Titik Didih2.740 K
Titik Lebur933,5 K
Massa Jenis2,70 g/cm3
Struktur Kristalfcc
Elektronegativitas1,61
Radius Atom1,43 Aº
Volume Atom10,0 cm3/mol
Radius Kovalensi1,18 Aº
Entalpi Penguapan290,8 kJ/mol
Entalpi Pembentukan10,7 kJ/mol
Konduktivitas Listrik37,7 x 106 ohm-1 cm-1
Konduktivitas Panas237 Wm-1K-1
Potensial Inonisasi5,986 V
Kapasitas Panas0,90 Jg-1K-1
WarnaPerak
Periode3
GolonganIIIA
Nama GolonganBoron
WujudPadat
Jenis UnsurLogam
Asal UnsurUnsur alam
ManfaatBahan bangunan, bahan kemasan, alat angkutan, peralatan dapur, dan sebagainya
Struktur kristal​kubus berpusat muka (fcc)

Struktur kristal Face-centered cubic untuk aluminium

Orang pertama yang berhasil memisahkan aluminium dari senyawanya adalah Orsted pada tahun 1825 dengan cara mereduksi aluminium klorida, tetapi belum dalam keadaan murni. Aluminium murni ditemukan oleh Wohler dalam bentuk serbuk berwarna abu-abu pada tahun 1827 dengan memodifikasi proses Orsted.

Kini proses yang digunakan untuk memperoleh aluminum secara besar-besaran digunakan proses Hall-Heroult. Cara ini ditemukan oleh dua orang yang umurnya sama (23 tahun) namun ditempat yang berbeda yakni Charles Martin Hall di Amerika dan Heroult di Paris pada tahun 1886. Proses ini menjadikan kedua orang ini kaya dalam waktu singkat dan meninggal dunia pada tahun yang sama pula (1914). Setelah ditemukan cara ini harga aluminium yang awalnya sangat mahal turun secara drastis.

Pemurnian aluminium dilakukan dalam dua tahap:

  • Proses Bayer merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina)
  • Proses Hall-Heroult merupakan proses peleburan aluminium oksida untuk menghasilkan aluminium murni.

Alumina refining. Proses ektrasi alumina.

Peleburan alumina menjadi ingot cetakan aluminium.

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 (Al2O3) dengan membasuh bahan tambang yang mengandung aluminium dengan larutan natrium hidroksida Al(OH)3. Aluminium hidroksida lalu dipanaskan pada suhu sedikit di atas 1000ºC sehingga terbentuk alumina dan H2O yang menjadi uap air.

Setelah Alumina dihasilkan, alumina dibawa ke proses Hall-Heroult. Proses Hall-Heroult dimulai dengan melarutkan alumina dengan lelehan Na3AlF6, atau yang biasa disebut cryolite. Larutan lalu dielektrolisis dan akan mengakibatkan aluminium cair menempel pada anode, sementara oksigen dari alumina akan teroksidasi bersama anoda yang terbuat dari karbon, membentuk karbon dioksida. Aluminium cair memiliki massa jenis yang lebih ringan daripada larutan alumina, sehingga pemisahan dapat dilakukan dengan mudah.

Elektrolisis aluminium dalam proses Hall-Heroult menghabiskan energi yang cukup banyak. Rata-rata konsumsi energi listrik dunia dalam mengelektrolisis alumina adalah 15 kWh per kilogram aluminium yang dihasilkan. Energi listrik menghabiskan sekitar 20-40% biaya produksi aluminium di seluruh dunia.

Proses Buyer

Bijih bauksit mengandung 50-60% Al2O3 yang bercampur dengan zat-zat pengotor terutama Fe2O3 dan SiO2. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat yang tidak dikehendaki, kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al2O3.

Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),

Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) + 3H2O(l) —> 2NaAl(OH)4(aq)

Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran.

2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) —> 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)

Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3)

2Al(OH)3(s) —> Al2O3 (s) + 3H2O(g)

Proses Hall-Heroult

Selanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 °C. Sebagai anode digunakan batang grafit.

Setelah diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah elektrolisis leburan Al2O3. Pada elektrolisis ini Al2O3 dicampur dengan CaF2 dan 2-8% kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al2O3 (titik lebur Al2O3 murni mencapai 2000 °C), campuran tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950 °C. Anode dan katodenya terbuat dari grafit. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

Al2O3 (l) 2Al3+ (l) + 3O2 (l)

Anode (+): 3O2 (l) 3/2 O2 (g) + 6e

Katode (-): 2Al3+ (l) + 6e 2Al (l)

Reaksi sel: 2Al3+ (l) + 3O2 (l) 2Al (l) + 3/2 O2 (g)

Peleburan alumina menjadi aluminium logam terjadi dalam tong baja yang disebut pot reduksi atau sel elektrolisis. Bagian bawah pot dilapisi dengan karbon, yang bertindak sebagai suatu elektrode (konduktor arus listrik) dari sistem. Secara umum pada proses ini, leburan alumina dielektrolisis, di mana lelehan tersebut dicampur dengan lelehan elektrolit kriolit dan CaF2 di dalam pot di mana pada pot tersebut terikat serangkaian batang karbon dibagian atas pot sebagai katode.

Karbon anode berada dibagian bawah pot sebagai lapisan pot, dengan aliran arus kuat 5-10 V antara anode dan katodanya proses elektrolisis terjadi. Tetapi, arus listrik dapat diperbesar sesuai keperluan, seperti dalam keperluan industri. Alumina mengalami pemutusan ikatan akibat elektrolisis, lelehan aluminium akan menuju kebawah pot, yang secara berkala akan ditampung menuju cetakan berbentuk silinder atau lempengan. Masing – masing pot dapat menghasilkan 66.000-110.000 ton aluminium per tahun. Secara umum, 4 ton bauksit akan menghasilkan 2 ton alumina, yang nantinya akan menghasilkan 1 ton aluminium.

Keterangan:

  • Massa atom relatif berdasarkan skala massa atom relatif karbon (Ar C=12)
  • Tanda “(  )” pada unsur – unsur radioaktif menunjukan nomor massa isotop unsur radioaktif yang mempunyai paruh waktu paling panjang
  • Massa jenis diukur pada suhu 300 K
  • Elektronegativitas ditulis berdasarkan aturan Pauling
Sumber / Daftar Pustaka / Referensi :

Harold D. Nathan. Pdh (2005). Cliff Quick Review: Kimia Dasar Cepat.  Jakarta: Pakar Raya
(Pada: Harris .D (2007). Ensiklopedi Unsur Unsur Kimia. Jakarta: Kawan Pustaka)

Pudjaatmaka A. Hadyana (2004). Kamus Kimia. Jakarta: Balai Pustaka
(Pada: Harris .D (2007). Ensiklopedi Unsur Unsur Kimia. Jakarta: Kawan Pustaka)

Chem-is-try.org
(Pada: Harris .D (2007). Ensiklopedi Unsur Unsur Kimia. Jakarta: Kawan Pustaka)

Iupac.org
(Pada: Harris .D (2007). Ensiklopedi Unsur Unsur Kimia. Jakarta: Kawan Pustaka)

Team RSC (2020, April). Periodic Table. Science Park. Cambridge: Royal Society of Chemistry. Access INA

Wikipedia.org
(Pada: Harris .D (2007). Ensiklopedi Unsur Unsur Kimia. Jakarta: Kawan Pustaka)

Wikipedia (2020, April). Unsur Kimia. Access INA

Catatan situs:

  • Mohon dukungannya dengan share dan web bookmark (kode: ctrl + d) website kami .
  • Jangan lupa untuk like halaman facebook kami fb.com/analisis.id.
  • Jika ada gambar, link, dan ataupun file rusak silakan kirim pesan pada kolom komentar, kami akan segera membalasnya.
  • Sekilas tentang kami.
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments