MAKALAH SENG, KIMIA ANORGANIK

DISUSUN OLEH:


SAMSUL RIZAL UMAMI               (E1M013047)

BAIQ FITRIANI                                (E1M013015)

IFTAHURRAHMAN                        (E1M013049)


SENG


Seng diambil dari bahasa Belanda yaitu zink adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).



Logam seng tak murni mulai diproduksi secara besar-besaran pada abad ke-13 di India,  manakala  logam  ini  masih  belum  di  kenal  oleh  bangsa  Eropa  sampai  dengan  akhir abad ke-16. Para alkimiawan  membakar  seng  untuk  menghasilkan  apa  yang mereka sebut sebagai  "salju  putih"  ataupun  "wol  filsuf".  Kimiawan  Jerman  Andreas Sigismund  Marggraf umumnya dianggap sebagai penemu logam seng murni pada tahun 1746. Karya Luigi Galvani dan  Alessandro  Volta  berhasil  menyingkap  sifat-sifat  elektrokimia  seng  pada  tahun  1800.

Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat penting bagi tubuh. Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan asupan seng. Defisiensi ini juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anak-anak, defisiensi ini menyebabkan gangguan pertumbuhan, mempengaruhi pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia. Konsumsi seng yang berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga. Dalam bahasa sehari-hari, seng juga dimaksudkan sebagai pelat seng yang digunakan sebagai bahan bangunan.


A.      KELIMPAHAN SENG

Kadar komposisi unsur seng di kerak bumi adalah sekitar 75 ppm (0,007%). Hal ini menjadikan seng sebagai unsur ke-24 paling melimpah di kerak bumi. Tanah mengandung sekitar 5–770 ppm seng dengan rata-ratanya 64 ppm. Sedangkan pada air laut kadar sengnya adalah 30 ppb dan pada atmosfer kadarnya hanya 0,1–4 µg/m3.

Unsur ini biasanya ditemukan bersama dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal dalam bijih logam. Seng diklasifikasikan sebagai kalkofil, yang berarti bahwa unsur ini memiliki afinitas yang rendah terhadap oksigen dan lebih suka berikatan dengan belerang. Kalkofil terbentuk ketika kerak bumi memadat di bawah kondisi atmosfer bumi awal yang mendukung reaksi reduksi. Sfalerit, yang merupakan salah satu bentuk kristal seng sulfida, merupakan bijih logam yang paling banyak ditambang untuk mendapatkan seng karena ia mengandung sekitar 60-62% seng.

Mineral lainnya juga mengandung seng meliputi smithsonit (seng karbonat), hemimorfit (seng silikat), wurtzit (bentuk seng sulfida lainnya), dan hidrozinkit. Terkecuali wurtzit, kesemua mineral ini terbentuk oleh karena proses cuaca seng sulfida primordial. Total keseluruhan kandungan seng di seluruh dunia adalah sekitar 1,8 gigaton. Hampir sekitar 200 megatonnya dapat diperoleh secara ekonomis pada tahun 2008.

Kandungan besar seng dapat ditemukan di Australia, Kanada, dan Amerika Serikat. Berdasarkan laju konsumsi seng sekarang ini, cadangan seng diperkirakan akan habis antara tahun 2027 sampai dengan 2055. Sekitar 346 megaton seng telah ditambang sepanjang sejarahnya sampai dengan tahun 2002. Selain itu, diperkirakan pula sekitar 109 megatonnya masih digunakan.


B.       SIFAT-SIFAT SENG

Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal. Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan suhu, namun menjadi dapat ditempa antara 100 sampai dengan 150 °C. Di atas 210 °C, logam ini kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-mukulnya. Seng juga mampu menghantarkan listrik. Dibandingkan dengan logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif rendah. Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang terendah di antara semua logam-logam transisi selain raksa dan kadmium.

Tabel 1. Klasifikasi dan Sifat Zink

KLASIFIKASI	SIFAT ZINK
Lambang atom	Zn
Nomor atom	30
Massa atom relatif	65,37
Penampilan	Abu-abu muda kebiruan
Fase	Padat
Massa Jenis	7,14 g/cm3
Titik Lebur	692,68 K
Titik Didih	1.180 K
Kalor Peleburan	7,32 kJ/mol
Kalor Penguapan	(1)   123,6 kJ/mol
Kapasitas Kalor	25,390 J/(mol.K)
Elektronegativitas	1,65
Energi Ionisasi	(1) 906,4 kJ/mol (2)1.733,3 kJ/mol (3)3.833 kJ/mol
Jari-jari atom	135 pm
Afinitas elektron	0 kJ/mol
Potensial ionisasi	(1)9,391 eV,  (2) 17,89
Jari-jari kovalen	1,25 Amstrong
Periode	4

·          

Maka seluruh hidrogen akan tereduksi pada potensial di mana pengendapan Zn berlangsung kemudian dapat mengakibatkan penurunan efisiensi arus yang digunakan. Oleh karena itu kecepatan reaksi reduksi hidrogen harus dibatasi, yaitu dengan menggunakan katoda awal (starting cathode) yang memiliki hidrogen overpotensial yang tinggi misalnya katoda aluminium (-1,602 V) sehingga pada potensial pengendapan Zn, reduksi ion hidrogen belum berlangsung. Endapan Zn sendiri memiliki hidrogen overpotensial yang cukup besar sehingga proses pengendapan Zn dapat berlangsung secara kontinyu dengan efisiensi yang tinggi setelah satu lapisan endapan Zn terbentuk pada permukaan katoda aluminium. Pada umumnya logam lain memiliki hidrogen overpotensial yang lebih rendah sehingga apabila digunakan sebagai katoda dapat menurunkan efisiensi arus. Oleh karena itu digunakan logam aluminium sebagai katoda untuk proses elektrowinning Zn.

Reaksi-reaksi yang akan terjadi dalam proses ini adalah:

•   Leaching

Zn + H₂SO₄   –>        ZnSO₄ + H₂O

ZnSO₄            –>        Zn²⁺ + SO₄^2-

•   Elektrowinning

Anoda     :        2H₂O                 –> 4H⁺ + O₂ + 4^e-

Karoda     :        2Zn²⁺ + 4e-       –>  2Zn⁺

 

2Zn²⁺ + 2H₂O    –>       2Zn + 4H⁺ + O₂

Selama proses ini akan terjadi tiga aliran perpindahan ion, yaitu

1. Konveksi

Pergerakan elektrolit dalam skala yang besar dari larutan ruah ke lapisan difusi. Proses ini dapat dilakukan dengan memberi pengadukan, pompaan elektrolit atau injeksi udara.

2. Difusi

Merupakan proses pergerakan ion-ion logam menuju OHP (Outer Helmhotz Plane) melalui lapisan elektrolit yang diam.

3. Migrasi

Merupakan transport ion karena ada perbedaan potensial.

b. Thermochemical

Terdapat berbagai proses thermochemical digunakan untuk memisahkan Zn dari oksidanya, semua menggunakan Carbon. Carbon berikatan dengan oksigen membentuk CO dan/atau CO₂. Sehingga Zn terbebas dalam bentuk uap (vapor) yang kemudian dipadatkan untuk memperoleh logam yang diinginkan.

Seng diekstraksi dari seng blende/sphalerite (seng sulfide) atau calamine/Smithsonite (seng karbonat).

• Seng sulfide dibakar di udara untuk menghasilkan seng oksida.

2ZnS(s) + 3O₂(g) → 2ZnO(s) + 2SO₂(g)

Catatan: calamine dapat digunakan secara langsung dalam lelehan seng karena dalam pemanasannya akan menghasilkan seng oksida,

ZnCO₃(s)    →        ZnO(s) + CO₂₍g)

                                (dekomposisi termal endotermik).

Seng oksida di bakar  dalam smelting furnace dengan karbon (batu karang, agent pereduksi) dan limestone (untuk menghilangkan pengotor asam). Reaksi kimia hampir sama dengan besi dari blast furnace.

                             C(s) + O₂(g)           →        CO₂(g)

(sangat oksidasi eksotermik, meningkatkan temperature)

                                             C(s) + CO₂(g)       →        2CO(g)

(C dioksidasi, CO2 direduksi)

ZnO(s) + CO(g)    →        Zn(l) + CO₂(g)

(seng oksida direduksi oleh CO, Zn kehilangan O)

Atau reduksi langsung oleh karbon :

ZnO(s) + C(s)        →        Zn(l) + CO(g)

(ZnO direduksi, C dioksidasi)

Karbon monoksida bertindak sebagai agent pereduksi yaitu menghilangkan oksigen dari oksida.

Seng tidak murni kemudian didistilasi frasional dari campuran ampas biji dan logam lainnya seperti timah dan cadmium yang keluar dari pembakaran tinggi pada atmosfer yang kaya akan karbon monoksida dimana menghentikan seng dioksidasi kembali menjadi seng oksida. Ampas biji dan timah (dengan logam lainnya seperti cadmium) dari dua lapisan dapat ditahan pada dasar furnace. Seng kemudian dapat dimurnikan lebih lanjut melalui distilasi fraksional ke 2 atau dengan dilarutkan ke dalam larutan asam sulfat dan dimurnikan secara elektrolit.

D.      SENYAWA-SENYAWA SENG

Kebanyakan metaloid dan non logam dapat membentuk senyawa biner dengan seng, terkecuali gas mulia. Oksida ZnO merupakan bubuk berwarna putih yang hampir tidak larut dalam larutan netral. Ia bersifat amfoter dan dapat larut dalam larutan asam dan basa kuat. Kalkogenida lainnya seperti ZnS, ZnSe, dan ZnTe memiliki banyak aplikasinya dalam bidang elektronik dan optik. Pniktogenida (Zn₃N₂, Zn₃P₂, Zn₃As₂ dan Zn₃Sb₂), peroksida ZnO₂, hidrida ZnH₂, dan karbida ZnC₂ juga dikenal keberadaannya. Dari keempat unsur halida, ZnF₂ memiliki sifat yang paling ionik, sedangkan sisanya (ZnCl₂, ZnBr₂, dan ZnI₂) bertitik lebur rendah dan dianggap lebih bersifat kovalen.

·      Seng asetat basa

Dalam larutan basa lemah yang mengandung ion Zn²⁺, hidroksida dari seng Zn(OH)₂ terbentuk sebagai endapat putih. Dalam larutan yang lebih alkalin, hidroksida ini akan terlarut dalam bentuk [Zn(OH)₄]^2-. Senyawa nitrat Zn(NO₃)₂, klorat Zn(ClO₃)₂, sulfat ZnSO₄, fosfat Zn₃(PO₄)₂, molibdat ZnMoO₄, sianida Zn(CN)₂, arsenit Zn(AsO₂)₂, arsenat Zn(AsO₄)2.8H₂O dan kromat ZnCrO₄ merupakan beberapa contoh senyawa anorganik seng. Salah satu contoh senyawa organik paling sederhana dari seng adalah senyawa asetat Zn(O₂CCH₃)2.

Senyawa organo seng merupakan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan kovalen seng-karbon. Dietilseng ((C₂H₅)2Zn) merupakan salah satu reagen dalam kimia sintesis. Senyawa ini pertama kali dilaporkan pada tahun 1848 dari reaksi antara seng dengan etil iodida dan merupakan senyawa yang pertama kali diketahui memiliki ikatan sigma logam-karbon. Dekametildizinkosena mengandung ikatan seng-seng kovalen yang kuat pada suhu kamar.

Senyawa-senyawa seng :

a.  Zink klorida (ZnCl2)

Senyawa ini bersifat molekuler, bukan ionik karena memiliki titik leleh nisbi rendah dan mudah menyublim.

b. Zink oksida (ZnO)

Bersifat amfoterik dan membentuk zinkat dengan basa. Zink oksida dibuat melalui oksida zink panas di udara.

c.  Zinkat

Adalah garam yang terbentuk oleh larutan zink atau oksida dalam alkali. Rumusnya sering ditulis ZnO22- walaupun dalam larutan berair ion yang mungkin adalah ion kompleks dengan ion Zn2- terkoordinasi dengan ion OH-. Ion ZnO22-dapat berada sebagai lelehan natrium zinkat, tetapi kebanyakan zinkat padat adalah campuran dari berbagai oksida.

d. Zink blende

Struktur krital dengan atom zink yang dikelilingi oleh empat atom sulfur pada sudut-sudut tetrahedron, setiap sulfur dikelilingi oleh empat atom zink. Kristal ini tergolong sistem kubus.

e.  Zink sulfat

Bentuk umumnya adalah ZnSO4.7H2O Senyawa ini kehilangan air diatas 30°C menghasilkan heksahidrat dan molekul air selanjutnya dilepaskan diatas 100°C menghasilkan monohidrat. Garam anhidrat terbentuk pada 450°C dan ini mengurai diatas 500°C.

f.  Zink sulfide (ZnS)

Menyublim pada 1180 °C.

g. Zink hidroksida Zn(OH)2

Zn hidroksi bersifat amfoter dan dapat membentuk kompleks amina bila direaksikan dengan ammonia kuat berlebih.

E.       KEGUNAAN SENG

Sekitar 35% dari seng diproduksi di seluruh dunia digunakan untuk menggembleng besi, 20% digunakan dalam produksi kuningan, 25% dalam paduan lainnya, 10% sebagai lembaran seng, sedangkan 10% sisanya diserap dalam aplikasi yang berbeda. Seng diproduksi dalam beberapa kelas tergantung pada tingkat kemurnian yang dapat bervariasi dari%, paling murni 99,995-98%. Standar kualitas bervariasi dari negara ke negara, dan hanya berbeda dalam beberapa rincian. UNI 6 memberikan kualitas seng. Dua yang pertama, kemurnian yang lebih besar (dari 99,995 dan 99,99), digunakan untuk pembuatan paduan, yang paling penting yang ditujukan untuk casting atau die casting.

Seng 99,99% juga digunakan untuk persiapan paduan untuk pembuatan Dingin digulung, profil, bar diekstrusi, anoda korban. Hal ini juga digunakan dalam produksi cat kawat dan bubuk. Seng 99,95%, karena kandungan yang relatif tinggi kotoran, digunakan untuk memproduksi kuningan, perunggu dan galvanis.

Seng 99,9% digunakan untuk casting. Akhirnya, kualitas 98,5% memiliki jangkauan terbesar aplikasi dalam galvanis. Konstruksi, penggunaan seng digulung memiliki sejarah panjang, dan untuk membuat non-ferrous material, atap dan kelongsong. lebih banyak digunakan. Atap seng laminasi menjamin layanan panjang kehidupan. Saat ini di pasaran terbuat dari paduan Zn-Cu berguling-Ti, serta memastikan kekuatan tekan tinggi, memiliki kekuatan tarik yang sangat baik dan creep. Zinc juga digunakan dalam elemen non-struktural: hujan, talang hujan, panel dekoratif. 

Selain dari yang telah dijelaskan, kegunaan lain dari seng adalah:

·      Digunakan untuk bahan baterai.

·      Zink dan alinasenya digunakan untuk cetakan logam, penyepuhan listrik dan metalurgi bubuk.

·      Zink dalam bentuk oksida digunakan untuk industri kosmetik (mencegah kulit agar tidak kering dan tidak terbakar sinar matahari), plastik, karet, sabun, pigmen warna putih dalam cat dan tinta (ZnO).

·      Zink dalam bentuk sulfida digunakan sebagai pigmen fosfor serta untuk industri tabung televisi dan lampu pendar.

·      Zink dalam bentuk klorida digunakan sebagai deodoran dan untuk pengawetan kayu.

·      Zink sulfat untuk mordan (pewarnaan), stiptik (untuk mencegah pendarahan), sebagai supply seng dalam makanan hewan serta pupuk.

·      Pelapisan cat khususnya dalm industri automobil.

·      Zn-oksida untuk pembuatan pigmen putih cat air atau cat, sebagai aktifator pada industri karet; melapisi kulit guna mencegah dehidrasi kulit, melindungi kulit dari sengatan sinar matahari, sebagai bahan diaper pada bayi guna mencegah kulit luka/kemerahan, industry karet dan untuk opaque sunscreen.

·      Bahan dinding-lantai logam untuk bahan insektisida dapur.

·      Zn-metil (Zn(CH₃)₂) untuk pembuatan berbagai senyawa organic; Zn-Stearat digunakan sebagai aditif penghalus plastic.

·      Sebagai anode bahan bakarzinc-air-battery.

·      Zn-hidroksi-karbonat dan silikat untuk pembuatan lotion pencegah kulit luka/alergi/kemerahan.

·      Sebagai bahan suplemen vitamin atau mineral yang memiliki aktivitas antioksidan guna mencegah penuaan dini serta mempercepat proses penyembuhan.

·      Zn-glukonat glisin dan Zn-asetat yang digunakan sebagai pelega tenggorokan (throat lozenges) saat musim dingin.