Cara Pembuatan Unsur Transisi Periode Keempat

 1.Cara Pembuatan Skandium

Kebanyakan skandium sekarang ini diambil dari throtvitite atau diekstrasi sebagai hasil produksi pemurnian uranium. Skandium metal pertama kali diproses pada tahun 1937 oleh Fischer, Brunger dan Grienelaus yang mengelektrolisis cairan eutectic kalium, litium dan skandium klorida pata suhu 700 dan 800 derajat Celcius.

 2. Cara pembuatan Titanium

Produksi titanium yang makin banyak disebabkan karena kebutuhan dalam bidang militer dan industry pesawat terbang makin meningkat. Hal ini disebabkan karena titanium lebih disukai daripada aluminium dan baja. Aluminium akan kehilangan kekuatannya pada temperatur tinggi dan baja terlalu rapat (mempunyai kerapatan yang tinggi). Langkah awal produksi titanium dilakukan dengan mengubah bijih rutil yang mengandung TiO₂ menjadi TiCl₄, kemudian TiCl₄ dureduksi dengan Mg pada temperature tinggi yang bebas oksigen.

Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

TiO_{2 (s)}  + C_(s) + 2Cl_{2(g)     —–>}     TiCl_4(g) + CO_2(g)

TiCl_4(g) + 2Mg_{(s)     —–>}   Ti_(s) + 2MgCl_2(g)

Reaksi dilakukan pada tabung baja. MgCl₂ dipindahkan dan dielektrolisis menjadi Mg dan Cl₂. Keduanya kemudian didaurulangkan. Ti didapatkan sebagai padatan yang disebut sepon. Sepon diolah lagi dan dicampur dengan logam lain sebelum digunakan.

3. Cara pembuatan Vanadium

Produksi vanadium sekitar 80% digunakan untuk pembuatan baja. Dalam penggunaannya vanadium dibentuk sebagai logam campuran besi. Fero vanadium mengandung 35% – 95% vanadium. Ferrovanadium dihasilkan dengan mereduksi V₂0₅ dengan pereduksi campuran silicon dan besi. SiO₂ yang dihasilkan direaksikan dengan CaO membentuk kerak CaSiO_3(l).

Reaksinya sebagai berikut.

2 V₂0_5(s) + 5Si_(s)    →        { 4V_(s) + Fe_(s) } + 5 SiO_2(s)

SiO_2(s) + CaO_(s)     →        CaSiO₃

Kemudian ferrovanadium dipisahkan dengan CaSiO₃.

4. Cara Pembuatan kromium

Krom merupakan salahsatu logam yang terpenting dalam industry logam dari bijih krom utama yaitu kromit, Fe(CrO₂)₂ yang direduksi dapat dihasilkan campuran Fe dan Cr disebut Ferokrom.

Reksinya sebagai berikut :

Fe(CrO₂)_2(s)  +4C_(s)    →    Fe_(s)+2Cr_(s) + 4CO_(g)

Ferokrom ditambahkan pada besi membentuk baja.

5. Cara pembuatan mangan

Logam ,mangan diperoleh dengan

1. Mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.
2. Proses aluminothermy dari senyawa MnO2, persamaan reaksinya:

Tahap 1 :    3MnO₂ (s)   →   Mn₃O₄ (s)    +       O₂(g)

Tahap 2 :    3Mn₃O_4 (s)   +       8Al _(s)  →  9Mn _(s)        +       4AL₂0_3 (s)

6. Cara pembuatan Besi

Bahan dasar : Bijih besi hematit Fe₂O₃, magnetit Fe₃O₄, bahan tambahan batu gamping, CaCO₃ atau pasir (S_iO₂). Reduktor kokes (C)

Dasar reaksi :  Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C

Tempat          :   Dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.

Reaksi dalam dapur tinggi adalah kompleks. Secara sederhana dapat dilihat pada penjelasan berikut. Dalam 24 jam rata-rata menghasilkan 1.000 – 2.000 ton besi kasar dan 500 ton kerak (terutama CaSiO₃). Kira-kira 2 ton bijih, 1 ton kokes dan 0,3 ton gamping dapat menghasilkan 1 ton besi kasar.

Reaksi yang terjadi :

a. Reaksi pembakaran.

Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO₂ dan panas. Gas CO₂ yang naik direduksi oleh C menjadi gas CO.

C + O_{2 —–>}CO₂

CO2 + C _—–> 2CO

b. Proses reduksi

Gas CO mereduksi bijih.

Fe₂O₃ + 3CO _—–> 2 Fe + 3 CO₂

Fe₃O₄ + 4CO _—–> 3 Fe + 4 CO₂

Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian meleleh karena suhu tinggi (1.500⁰C)

c. Reaksi pembentukan kerak

CaCO₃ CaO + CO₂

CaO + SiO₂ CaSiO₃ kerak pasir

Karena suhu yang tinggi baik besi maupun kerak mencair. Besi cair berada di bawah. Kemudian dikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan kadar C hingga 4,5%. Disamping C mengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh lalu diproses lagi untuk membuat baja dengan kadar C sebagai berikut :

baja ringan kadar C : 0,05 – 0,2 %

baja medium kadar C : 0,2 – 0,7 %

baja keras kadar C : 0,7 – 1,6 %

7. Cara Pembuatan Kobalt

Kobalt di alam diperoleh sebagai biji smaltit (CoAs₂) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu. Untuk pengolahan biji kobalt dilakukan sebagai berikut :

Pemanggangan :

CoAs _(s)            Co₂O_3(s) + As₂O_3(s)

Co₂O_3(s) + 6HCl        2 CoCl_3(aq) + 3 H₂O_(l)

Zat-zat lain seperti Bi₂O₃ dan PbO diendapkan dengan gas H₂S

Bi₂O_3(s) + 3 H₂S_(g)             Bi₂S_{3 (aq)} + 3 H₂O_(l)

PbO_(s) +  H₂S_(g)                   PbS_(s)  +      H₂O_(l)

Pada penambahan CoCO_{3 (s)} dengan pemanasan akan diendapkan As dan Fe sebagai karbonat. Dengan penyaringan akan diperoleh CoCl₃. Tambahan zat pencuci mengubah CoCl₃ menjadi Co₂O_3. Selanjutnya CoCO₃ direduksi dengan gas hydrogen, menurut reaksi :

Co₂O_{3 (s)}  + H_2(g)              2 CO_(s) + 3 H₂O _(g)

Penggunaan kobalt antara lain sebagai aloi, seperti alnico, yaitu campuran Al, Ni, dan Co.

8. Cara pembuatan nikel

Proses pengolahan biji nikel dilakukan untuk menghasilkan nikel matte yaitu produk dengan kadar nikel di atas 75 persen. Tahap-tahap utama dalam proses pengolahan adalah sebagai berikut:

1. Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran 25 mm.
2. Kalsinasi dan Reduksi di Tanur untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi.
3. Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak
4. Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen.
5. Granulasi dan Pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas.

9. Cara pembuatan tembaga

Pada umumnya bijih tembaga mengandung 0,5 % Cu, karena itu diperlukan pemekatan biji tembaga. Langkah-langkah pengolahan bijih tembaga adalah seperti skema berikut

Reaksi proses pengolahannya adalah :

1. 2 CuFeS_2(s) + 4 O₂       800 ⁰ C   Cu₂S_(l) + 2 FeO _(s) + 3 SO_{2 (g)}
2.  FeO_(s) + SiO_{2 (s)}         1400⁰C       FeSiO_{3 (l)}

Cu₂S dan kerak FeSiO_{3 (l)} dioksidasi dengan udara panas, dengan reaksi sebagai berikut    :

2 Cu₂S_(l) + 3 O_{2 (g)}                  2 Cu₂O_(l)  + 2 SO_2(g)

2 Cu₂O_(l) + Cu₂S_(s)                 6 Cu_(l) + SO_{2 (g)}

3 Cu₂S_(l) + 3 O₂                     6 Cu_(l) + 3 SO_2(g)

Pada reaksi oksidasi tersebut diperoleh 98% – 99% tembaga tidak murni. Tembaga tidak murni ini disebut tembaga blister atau tembaga lepuh. Tembaga blister adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO₂bebas.

Untuk memperoleh kemurnian Cu yang lebih tinggi, tembaga blister dielektrolisis dengan elektrolit CuSO_4 (aq). Pada elektrolisis, sebagai electrode negatif (katode) adalah tembaga murni dan sebagai electrode positif (anode) adalah tembaga blister.

10. Cara pembuatan zink

Logam seng telah diproduksi dalam abat ke-13 di Indina dengan mereduksi calamine dengan bahan-bahan organik seperti kapas. Logam ini ditemukan kembali di Eropa oleh Marggraf di tahun 1746, yang menunjukkan bahwa unsur ini dapat dibuat dengan cara mereduksi calamine dengan arang. Bijih-bijih seng yang utama adalah sphalerita (sulfida), smithsonite (karbonat), calamine (silikat) dan franklinite (zine, manganese, besi oksida). Satu metoda dalam mengambil unsur ini dari bijihnya adalah dengan cara memanggang bijih seng untuk membentuk oksida dan mereduksi oksidanya dengan arang atau karbon yang dilanjutkan dengan proses distilasi.