MAKALAH TEMBAGA KIMIA ANORGANIK II

TUGAS KIMIA ANORGANIK II
“TEMBAGA (Cu)”

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 10

HARI NUGRAHA PERSADA (E1M013012)

MARIANA (E1M013028)

SUKARNI (E1M013052)

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2015

TEMBAGA

Pada zaman Yunani, logam ini dikenal dengan nama chalkos. Tembaga merupakan sumber penting bagi orang-orang Roma dan Yunani. Pada zaman Roma, ia dikenal dengan nama aes Cyprium (aes merupakan istilah umum Latin bagi tembaga seperti gangsa dan logam-logam lain, dan Cyprium sendiri karena dulunya tembaga banyak ditambang dari Cyprus). Dari dua kata itulah maka menjadi kata cuprum dan dalam Bahasa Melayu kuprum.

Dalam sejarahnya, penggunaan tembaga oleh manusia tercatat dari kurang lebih 10.000 tahun lalu lamanya. Peleburan tembaga nampaknya telah berkembang secara baik di beberapa belahan dunia. Di samping berkembang di Anatolia pada 5000 SM, tembaga juga dikembangkan di China sebelum 2800 SM, Amerika Tengah sekitar 600 TM, dan Afrika Barat sekitar 900 TM. Cu (Tembaga) merupakan salah satu unsur logam transisi yang berwarna cokelat kemerahan dan merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik.

Tembaga dengan nama kimia Cupprum dilambangkan dengan Cu, unsur logam ini berbentuk kristal dengan warna kemerahan. Dalam tabel periodik unsur-unsur kimia tembaga menempati posisi dengan nomor atom (NA) 29 dan mempunyai bobot atom (BA) 63,546. Unsur tambahan di alam dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau dalam senyawa padat dalam bentuk mineral. Dalam badan perairan laut tembaga dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan ion seperti CuCO3, CuOH, dan sebagainya.

A.      KELIMPAHAN TEMBAGA

Tembaga (Cu) merupakan unsur yang jarang ditemukan di alam (precious metal). Tembaga umumnya ditemukan dalam bentuk senyawanya, yaitu bijih mineral, seperti Pirit tembaga (kalkopirit) CuFeS₂, bornit (Cu₃FeS₃), kuprit (Cu₂O), melakonit (CuO), malasit (CuCO₃.Cu(OH)₂­) dan kalkolit (Cu₂S). Deposit bijih tembaga yang banyak ditemukan di AS, Chile, Zambia, Zaire, Peru, dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah sulfida, oxida-oxidanya, dan karbonat. Dari mereka, tembaga diambil dengan cara smelting, leaching, dan elektrolisis. Semua senyawa Tembaga (I) bersifat diamagnetik dan tidak berwarna (kecuali Cu₂O yang berwarna merah), sedangkan semua senyawa Tembaga (II) bersifat paramagnetik dan berwarna. Senyawa hidrat yang mengandung ion Cu²⁺ berwarna biru. Beberapa contoh senyawa yang mengandung Tembaga (II) adalah CuO (hitam), CuSO₄.5H₂O (biru), dan CuS (hitam).

Tembaga merupakan logam yang kuat, dapat ditempa, tahan korosi, serta penghantar listrik dan panas yang baik.Bijih tembaga yang terpenting adalah berupa sulfida, seperti kalkosit (Cu2S) dan kalkopirit (CuFeS2). Penambangan tembaga di Indonesia terdapat di Papua, Sulawesi Utara, Jawa Barat, dan beberapa daerah lain.

B.        SIFAT-SIFAT TEMBAGA

Tembaga mempunyai sifat dapat dirol, ditarik, ditekan, ditekan tarik dan dapat ditempa (meleable).

1.    Sifat Fisika

a.    Tembaga merupakan logam yang berwarna kuning kemerahan seperti emas kuning dan keras bila tidak murni.

b.    Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat.

c.    Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.

d.   Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat.

e.    Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.

f.     Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3

g.    Bentuk : padat

h.    Warna : logam merah jambu

i.      Massa Jenis : 8.96 g/cm3

j.      Titik Lebur : 1357.77 K (1084.62 °C, 1984.32 °F)

k.    Titik Didih : 2835 K (2562 °C, 4643 °F)

l.      Kalor Peleburan : 13.26 kJ/mol

m.  Kalor Penguapan : 300.4 kJ/mol

n.    Kapasitas Kalor : (25 °C) 24.440 J/(mol・K)

2.    Sifat Kimia

a.       Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berwarna hijau yang menarik dari tembaga karbonat basa, Cu(OH)₂CO₃.

b.      Pada kondisi yang istimewa yakni pada suhu sekitar 300 °C tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk CuO yang berwarna hitam. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, sekitar 1000 oC, akan terbentuk tembaga(I) oksida (Cu₂O) yang berwarna merah.

c.       Tembaga panas dapat bereaksi dengan uap belerang dan halogen. Bereaksi dengan belerang membentuk tembaga(I) sulfida dan tembaga(II) sulfida dan untuk reaksi dengan halogen membentuk tembaga(I) klorida, khusus klor yang menghasilkan tembaga(II) klorida.

d.      Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia, digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah tipe alkali dan tipe asam.

e.       Tembaga tidak diserang oleh air atau uap air dan asam-asam nooksidator encer seperti HCl encer dan H₂SO₄ encer. Tetapi asam klorida pekat dan mendidih menyerang logam tembaga dan membebaskan gas hidrogen. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya ion kompleks CuCl2￣(aq) yang mendorong reaksi kesetimbangan bergeser ke arah produk.

2Cu (s) + 2H⁺ (aq) → a Cu⁺ (aq) + H₂

2Cu⁺ (aq) + 4Cl^- (aq) → 2 CuCl₂^-(aq)

3.    sifat lain

a.       Asam nitrat encer dan pekat dapat menyerang tembaga.

Cu (s) + HNO₃ (encer) → 3Cu(NO₃)₂ (aq) + 4H₂O (l) + 2NO (g)

Cu (s) +4HNO₃ (pekat) → Cu(NO₃)₂ (aq) + 2H₂O (l) + 2NO₂ (g)

b.      Tembaga tidak bereaksi dengan alkali, tetapi larut dalam amonia oleh adanya udara membentuk larutan yang berwarna biru dari kompleks Cu(NH₃)₄⁺.

c.       Tembaga panas dapat bereaksi dengan uap belerang dan halogen. Bereaksi dengan belerang membentuk tembaga(I) sulfida dan tembaga(II) sulfida dan untuk reaksi dengan halogen membentuk tembaga(I) klorida, khusus klor yang menghasilkan tembaga(II) klorida.

d.      Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia,digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah tipe alkali dan tipe asam.

C.      PENGOLAHAN/PEMBUATAN TEMBAGA

Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida.Untuk memperoleh tembaga dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida. Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan dari bijihnya.

Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS₂), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

a.     Pengapungan (flotasi)

Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu.Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

b.   Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu₂S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut.

Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi(II) sulfide

c.    Reduksi

Cu₂S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

2Cu₂S(s) + 3O₂(g) ―→ 2Cu₂O(s) + 2SO₂(g)

Cu₂S(s) + 2Cu₂O(s) ―→ 6Cu(s) + SO₂(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

d.     Elektrolisis

Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO₄). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu²⁺ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

Katoda : Cu₂+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu₂+(aq) + 2e

Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.

D.       SENYAWA-SENYAWA TEMBAGA

Tembaga di alam memiliki tingkat oksidasi +1 dan +2. Tembaga dengan bilangan oksidasi +2 merupakan tembaga yang sering ditemukan sedangkan tembaga dengan bilangan oksidasi +1 jarang ditemukan, karena senyawaan tembaga ini hanya stabil jika dalam bentuk senyawa kompleks. Selain dua keadaan oksidasi tersebut dikenal pula tembaga dengan bilangan oksidasi +3 tetapi jarang digunakan, misalnya K₃CuF₆. Beberapa senyawaan yang dibentuk oleh tembaga seperti yang tertera pada Tabel.

Tembaga(II)	Nama	Tembaga(I)	Nama
CuO	tembaga(II) oksida	Cu2O	tembaga(I) oksida
Cu(OH)2	tembaga(II) hidroksida	CuCl	tembaga(I) klorida
CuCl2	tembaga(II) klorida	CuI	tembaga(I) iodida
CuF2	tembaga(II) fluorida
CuS	tembaga(II) sulfide
CuSO4.5H2O	tembaga(II) sulfat pentahidrat atau vitriol biru
Cu(NO3)2.3H2O	tembaga(II) nitrat trihidrat

1.      Tembaga (II)

Tembaga membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +1 dan +2, namun hanya tembaga (II) yang stabil dan mendominasi dalam larutannya. Dalam air, hampir semua garam tembaga (II) berwarna biru oleh karena waarna uon kompleks koordinasi enam, . Suatu perkecualian yang terkenal adalah tembaga(II) klorida yang berwarna kehijauan oleh karena ion kompleks koordiasi empat [, yang mempunyai bangun geometri dasar tetrahedral atau bujur sangkar bergantung pada ion ligannya. Dalam larutan encer garam klorida ini berwarna biru karena terjadinya pendesakan ligan  oleh ligan . Oleh karena itu, jika warna hijau ingin di pertahankan, ke dalam larutan pekat  dalam air dapat ditambahkan ion senama  misalnya denagn penambahan padatan NaCl atau HCl pekat atau HCl gas.

[ + 6            (aq) + 4(aq)

Hijau                                               biru

Jika larutan ammonia di tambahkan kedalam larutan ion , larutan biru berubah menjadi biru tua karena terjadinya pendesakan ligan air oleh ligan ammonia menurut reaksi:

  (aq)  + 5(aq)           [Cu()(4-5)() + 5(l)

            Biru                                                     biru tua

           

Reaksi ion  dengan  pada berbagai konsentrasi bergantung pada metodenya. Penambahan ion hidroksi ke dalam larutan tembaga (II) sulfat (0,1-0.5M) secara bertetes dengan kecepatan 1 ml/menit mengakibatkan terjadinya endapan gelatin biru muda dari garam tembaga (II) hidroksi sulfat, [Cu, bukan endapan Cu, menurut persamaan reaksi:

(n+1)(aq)  + (aq)  + 2n(aq)                [Cu(s) +6(n+1)(l)                                                                          biru muda

Reaksi pengendapan terjadi sempurna pada PH, dan nilai n bervariasi bergantung pada temperature reaksi dan laju penambahan reaktan. Sebagi contoh, dengan laju penambahan reaktan 1 ml/menit, reaksi tersebut menghasilkan [Cu jika reaksi berlangsung pada suhu 20°C, dan [Cu pada suhu 24°C.

Adanya gugus sulfat baik sebagai maupun  dalam endapan tersebut dapat ditunjukkan oleh serapan khas spectrum inframerah yang muncul pada daerah 600 -1200 . Secara kualitatif, adanya ion sulfat dapat dibuktikan dengan perlakuan berikut. Endapan biru, setelah dipisahkan dari larutannya dengan penyaringan dan pencucian dengan air berkali-kali, dilarutkan dengan HCl. Ke dalam larutan ini kemudian ditambahkan larutan , dan terjadinya endapan putih membuktikan adanya ion sulfat dalam endapan biru semula.

Tetapi, jika prosedur penambahan dibalik, yaitu kedalam larutan NaOH di tambahkan larutan Cu, maka peran ion sulat dalam endapan menjadi berkurang bahkan lenyap hingga endapan biru muda didominasi oleh  , dan uji adanya ion sulfat dalam endapan biru muda ini tentu saja negative.

2(aq)  +  (aq)              (s) + 6(l)

                                                                 Biru muda

Pemanasan kedua jenis endapan biru tersebut mengakibatkan dekomposisi menjadi hitam, CuO.                 

 (s)           CuO (s) + (l)

                               Hitam

Cu (s)           3 CuO (s) + 3(l) +(g) + ½ (g)

                                                     Hitam

Tembaga(II) hidroksida tidak larut dalam basa encer, tetapi larut dalam hidroksida pekat membentuk larutan biru tua ion tetrahidroksokuprat(II), . Tembaga(II) hidroksida juga larut dalam larutan ammonia memberikan larutan biru tua ion [Cu()(4-5)().

Larutan tembaga(II) dengan berbagai ligan sangat stabil secara termodinamik, tetapi ligan pereduksi seperti iodide akan mereduksi tembaga(II) menjadi endapan tembaga(I):

2(aq) + 4(aq)          2CuI (s) + (aq)

2.      Tembaga(I)

Pada dasarnya, tembaga bukanlah logam reaktif, namun logam ini dapat diserang oleh asam-asam pekat. Secara khusus, tembaga bereaksi dengan asam hidroksida pekat-mendidih dengan menghasilkan larutan tak berwarna dan gas hydrogen. Peristiwa ini sesungguhnya cukup ”mengejutkan” mengingat asam hidroksida bukanlah asam oksidator kuat seperti asam nitrat. Ion tembaga(I) yang terjadi segera bereaksi dengan ion klorida membentuk ion kompleks tak berwarna diklorokuprat(I), . Tahap kedua reaksi inilah yang diduga berlangsung sangat cepat sehingga memicu terjadinya tahap reaksi pertama menurut persamaan reaksi seperti berikut ini:

Cu (s) + (aq)             (aq) +  (g) + 2 (l)

 (aq) +  (aq)            (aq)

Jika larutan ini dituangkan kedalam air suling bebas udara,diperoleh endapan putih tembaga(I) klorida menurut persamaan reaksi:

 (aq)              CuCl (s) +  (aq)

Tembaga(I) klorida harus segera dipisahkan, dicuci dan disimpan dalam wadah yang bebas udara, sebab interaksinya dengan udara dan uap air akan menghasilkan tembaga(II).

Dalam kimia organic, diklorokuprat(I) digunakan untuk mengubah benzene diazonium klorida menjadi klorobenzena menurut reaksi Sandmeyer:

  (aq)          (l) +  (g)

Pada umumnya, senyawa tembaga(I) tidak berwarna atau putih, karena ion ini mempunyai konigurasi electron penuh, . Dalam air, ion tembag(I) terhidrat tidak stabil dan mengalami disproporsionasimenjadi ion tembaga(II) sesuai dengan ramalan diagram potensial reduksi Frost.

 (aq)              (aq) + Cu (s).

E.        KEGUNAAN TEMBAGA

1.      Logam Tembaga, kegunaan:

a.         Sebagai campuran untuk membuat perunggu (Cu 90% dan Sn10%) untuk membuat patung, indutri arloji, atau ornamen

b.        Sebagai campuran untuk membuat monel (Ni 70% dan Cu 30%)

c.         Sebagai campuran membuat duralium (Al 96% dan Cu 4%) untuk komponen pesawat

d.        Sebagai campuran untuk membuat perhiasan (Cu 45% dan Au 55%)

e.         Sebagai campuran untuk membuat kuningan (Cu 70% dan Zn 30%) untuk membuat aksesoris, alat musik, atau ornamen

f.         Sebagai campuran membuat kupronikel, (Cu 75% dan Ni 25%) untuk membuat uang koin logam (contoh logam Amerika) dan logam-logam senjata mengandung tembaga

g.        Alat-alat listrik seperti, kabel istrik, kumparan dinamo dan komponen berbagai alat elektronik, alnico, pipa, motor listrik, generator, kabel transmisi, instalasi listrik rumah dan industri, kendaraan bermotor, konduktor listrik, kabel dan tabung coaxial, tabung microwave, sakelar, reaktifier transsistor, kawat, pematrian, alat-alat dapur

h.        Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian kapal

i.          Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

2.      Senyawa Tembaga, kegunaan:

a.       Tembaga (II) Oksida (CuO), sebagai insektisida, bahan baterai, bahan penyepuh dan bahan pewarna hitam untuk keramik, bahan gelas, porselen dan rayon

b.      Tembaga (II) Sulfat (CuSO4), sebagai antilumut pada kolam renang dan memberikan warna biru pada air, pengawet kayu, penyepuhan dan zat aditif dalam radiator

c.       Tembaga (II) Klorida (CuCl2), sebagai pewarna keramik dan gelas, pabrik tinta, untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minya, dan fotografi serta pengawet kayu dan katali

d.      Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux banyak digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah jamur pada sayur dan buah

e.       Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).

DAFTRA PUSTAKA

Anonim. Pengertian Tembaga. (online) http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2112636-pengertian-tembaga/#ixzz2Bufscz6r. Diakses pada tanggal 25 Maret 2015

Cotton, F. Albert dan Geoffrey Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: Universitas Indonesia Press.

Darmono. 2009. Farmasi Forensik dan Toksikologi. Jakarta: Universitas Indonesia.

Djoko Hari Praswanto. 2011. Karakteristik Cu, Pb dan Sn. (Online) http://litbangtek-mesinitn.blogspot.com/2011/10/karakteristik-cu-pb-dan-sn.html. Diakses pada tanggal 25 Maret 2015

Emel Seran. 2010. Tembaga Tambang sifat dan Kegunaan. (Online) http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dan-kegunaan/. Diakses pada tanggal 20 Maret 2015

Sugiyarto, Kristian H. 2003. Kimia Anorganik II . Yogyakarta: Jurusan Kimia FMIPA UNY.

Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya. Bandung: Yrama Widya.