Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium bukan tergolong pada jenis logam berat. Aluminium termasuk logam golongan utama (IIIA) yang bersifat amfoter dan ringan bersama magnesium dan platina
Aluminium merupakan logam yang
paling banyak ditemukan di kerak bumi (8.1%) dan paling banyak ketiga, tetapi tidak pernah
ditemukan secara bebas di alam. Selain pada mineral yang telah disebut
di atas, ia juga ditemukan di granit dan mineral-mineral lainnya.
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. Untuk selanjutnya pengejaan yang terakhir yang
digunakan di publikasi-publikasi mereka.
Harga aluminium awalnya sangat mahal bahkan hampir sama dengan harga
emas. Karena sifatnya yang ringan dan sangat kuat Napoleon III pernah
memerintahkan membuat baju prajuritnya dari aluminium menggantikan baju
besi. Dan karena harga aluminium yang sangat mahal ini dalam jamuan
makan Napoleon III menggunakan sendok garpu dari aluminium sedangkan
tamunya disediakan sendok garpu emas dan perak.
Sumber
Metoda
untuk mengambil logam aluminium adalah dengan cara mengelektrolisis
alumina yang terlarut dalam cryolite. Metoda ini ditemukan oleh Hall di
AS pada tahun 1886 dan pada saat yang bersamaan oleh Heroult di
Perancis. Cryolite, bijih alami yang ditemukan di Greenland sekarang
ini tidak lagi digunakan untuk memproduksi aluminium secara komersil.
Penggantinya adalah cariran buatan yang merupakan campuran natrium,
aluminium dan kalsium fluorida.
Sifat-sifat
Aluminium
murni, logam putih keperak-perakan memiliki karakteristik yang
diinginkan pada logam. Ia ringan, tidak magnetik dan tidak mudah
terpercik, merupakan logam kedua termudah dalam soal pembentukan, dan
keenam dalam soal ductility.
Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik:
- Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi ± 8,1 gr/ cm³)
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan
- Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm³, sedangkan besi ± 8,1 gr/ cm³)
- Tahan korosi
- Penghantar listrik dan panas yang baik
- Mudah di fabrikasi/di bentuk
- Kekuatannya rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan
Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena terbentuknya
lapisan aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan aluminium. Lapisan ini
membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus sukar dilas, karena perbedaan
melting point (titik lebur).
Aluminium umumnya melebur pada temperature ± 600 derajat C dan aluminium oksida melebur pada temperature 2000oC.
Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan
dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya.
Aluminium komersil selalu mengandung ketidak murnian ± 0,8% biasanya
berupa besi, silicon, tembaga dan magnesium.
Sifat lain yang menguntungkan dari aluminium adalah sangat mudah difabrikasi, dapat dituang (dicor) dengan cara penuangan apapun. Dapat di-deforming dengan cara: rolling, drawing, forging, extrusi dll, menjadi bentuk yang rumit sekalipun.
Berikut adalah beberapa kelebihan aluminium dibanding logam-logam yang lain:
- 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. - 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).
- Permukaannya tidak perlu di cat karena sudah cukup bagus dan menarik.
- 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.
- 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.
- 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.
Kegunaan
Aluminium
banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan
ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah dibuat, kuat dan
ringan diperlukan.
Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida,
buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air
minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil,
peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.
Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari
tembaga, tetapi Aluminium merupakan konduktor listrik
yang baik. Ia digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan.
Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat
panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi.
Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan
dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam
bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai
panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga
digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks.
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.
Paduan Aluminium
Dalam keadaan murni aluminium terlalu lunak, kekuatannya rendah untuk dapat dipakai pada berbagai keperluan teknik.
Dengan pemaduan teknik (alloying), sifat ini dapat diperbaiki, tetapi
seringkali sifat tahan korosinya berkurang demikian pula keuletannya.
Sedikit mangan, silicon dan magnesium, masih tidak banyak mengurangi
sifat tahan korosinya, tetapi seng, besi, timah putih, dan tembaga
cukup drastis menurunkan sifat tahan korosinya.
Paduan aluminium dapat dibagi menjadi 2 kelompok:
1. Aluminium wronglt alloy (lembaran)
2. Aluminium costing alloy (batang cor)
1. Aluminium wronglt alloy (lembaran)
2. Aluminium costing alloy (batang cor)
Senyawa
Senyawa
yang memiliki kegunaan besar adalah aluminium oksida, sulfat, dan
larutan sulfat dalam kalium. Oksida aluminium, alumina muncul secara
alami sebagai ruby, safir, corundumemery dan digunakan dalam pembuatan kaca dan tungku pemanas.
Pengolahan Bijih Aluminium
Orang pertama yang berhasil memisahkan aluminium dari senyawanya adalah Orsted pada tahun 1825 dengan cara mereduksi aluminium klorida, namun 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 dengan Proses Martin-Heroult
Biji 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)
Gambar Sel Hall-Heroult untuk pembuatan aluminium dari elektrolisis lelehan Al2O3 dalam kriolit
Aluminium cair yang diperoleh dialirkan keluar dari sel kemudian
suhu diturunkan suhu agar diperoleh aluminium padat. Aluminium yang
diperoleh dalam bentuk cair karena suhu di dalam sel elektrolisis
melebihi titik leleh aluminium yang hanya 660°C.
Oksigen yang dihasilkan pada anoda dapat bereaksi
dengan grafit yang digunakan membentuk gas karbon dioksida dan karbon
monooksida. Akibatnya anoda lama-kelamaan akan berkurang dan perlu
diganti pada saat-saat tertentu.
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
Beberapa senyawa aluminium yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri, antara lain:
- Tawas, KAl(SO4)2.12H2O digunakan untuk mengendapkan kotoran pada penjernihan air.
- Aluminium sulfat Al2(SO4)3 digunakan dalam industri kertas dan mordan (pengikat dalam pencelupan).
- Zeolit Na2O Al2O3.2SiO2 digunakan untuk melunakkan air sadah.
- Aluminium Al2O3 untuk pembuatan aluminium, pasta gigi, industri keramik, dan industri gelas.
Oh...ternyata Tawas juga mengandung Aluminium
ReplyDeleteAluminium saat ini sangat banyak pnggunaannya, apalagi lembaran aluminium tipis
ReplyDelete