LOGAM Fe (KIMIA ANORGANIK)
Unknown

BAB II
PEMBAHASAN
A.           Kecenderungan Logam Fe
Besi adalah unsur dari golongan transisi. Besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi merupakan logam transisi yang berada pada golongan VIII B dan periode 4. Besi adalah logam paling melimpah nomor dua setelah alumunium. Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas. Besi yang merupakan unsur logam transisi, dimana sifat dari unsur-unsur transisi tidak memiliki perubahan yang signifikan antara unsur yang satu dengan yang lain dalam satu periode. Sifat dari besi tidak jauh berbeda dengan sifat-sifat unsur logam transisi lainnya.

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn) pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur  golongan utama, seperti sifat magnetik, warna ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks.
Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki keelektronegatifan yang lebih besar dibandingkan unsur Alkali maupun Alkali tanah, sehingga kereaktifan unsur transisi tersebut lebih rendah bila dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah teroksidasi (memiliki E°red negatif), kecuali unsur Tembaga yang cenderung mudah tereduksi (E°Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali unsur Tembaga. Akan tetapi, pada kenyataanya, kebanyakan unsur transisi periode keempat sulit atau bereaksi lambat dengan larutan asam akibat terbentuknya lapisan oksida yang dapat menghalangi reaksi lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas pada unsur Kromium. Walaupun memiliki potensial standar reduksi negatif, unsur ini sulit bereaksi dengan asam akibat terbentuknya lapisan oksida (Cr2O3) yang inert. Sifat inilah yang dimanfaatkan dalam proses perlindungan logam dari korosi (perkaratan).
 Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Ia melebur pada 1535oC. jarang terdapat besi komersial yang murni. Besi  murni cukup reaktif. Dalam udara lembab cepat teroksidasi memberikan besi (II) oksida hidrat (karat yang tidak sanggup melindungi karena zat ini hancur dan membiarkan permukaan logam yang baru terbuka. Logamnya mudah larut dalam asam mineral. Dengan asam bukan pengoksidasi tanpa udara , diperoleh Fe(II). Dengan adanya udara atau bila digunakan HNO3 encer, sejumlah besi menjadi Fe(III). Media pengoksidasi yang sangat kuat seperti HNO3 pekat atau asam-asam yangmengandung dikromat membuat besi pasif[1]. Biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silisida, fosfida, dan sulfida dari besi, serta sedikit grafit. Zat-zat pencemar ini memainkan peranan penting dalam kekuatan struktur besi. besi dapat dimagnitkan. asam klorida encer atau pekat dan asam sulfat encer melarutkan besi, pada mana dihasilkan garam-garam besi(II) dan gas hidrogen.[2]
B.            Sifat-Sifat Logam Fe
1.    Sifat Fisika
a.       Pada suhu kamar berwujud padat, mengkilap dan berwarna keabu-abuan.
b.      Besi merupakan logam feromagnetik karena memiliki empat electron tidak berpasangan pada orbital
c.       Penghantar panas yang baik.
d.      Kation logam besi Fe berwarna hijau (Fe2+) dan jingga (Fe3+). Hal ini disebabkan oleh adanya elektron tidak berpasangan dan tingkat energi orbital tidak berbeda jauh. Akibatnya, elektron mudah tereksitasi ke tingkat energi lebih tinggi menimbulkan warna tertentu. Jika senyawa transisi baik padat maupun larutannya tersinari cahaya maka senyawa transisi akan menyerap cahaya pada frekuensi tertentu, sedangkan frekuensi lainnya diteruskan. Cahaya yang diserap akan mengeksitasi elektron ke tingkat energi lebih tinggi dan cahaya yang diteruskan menunjukkan warna senyawa transisi pada keadaan tereksitasi.
Sifat fisis besi yang lain,
titik didih
3134 K
titik lebur
1811 K
massa atom
55,845(2) g/mol
konfigurasi electron
[Ar] 3d6 4s2
massa jenis fase padat
7,86 g/cm³
massa jenis fase cair pada titik lebur
6,98 g/cm³
kalor peleburan
13,81 kJ/mol
kalor penguapan
340 kJ/mol
Elektronegativitas
1,83 (skala Pauling)
jari-jari atom
140 pm











2.      Sifat Kimia
a.       Unsur besi bersifat elektropositif (mudah melepaskan elektron) sehingga bilangan oksidasinya bertanda positif.
b.      Logam besi bersifat Korosif.[3]
c.       Fe dapat memiliki biloks 2, 3, 4, dan 6. Hal ini disebabkan karena perbedaan energy elektron pada subkulit 4s dan 3d cukup kecil, sehingga elektron pada subkulit 3d juga terlepas ketika terjadi ionisasi selain electron pada subkulit 4s.
d.      Logam murni besi sangat reaktif secara kimiawi dan mudah terkorosi, khususnya di udara yang lembab atau ketika terdapat peningkatan suhu.
e.       Memiliki bentuk allotroik ferit, yakni alfa, beta, gamma dan omega dengan suhu transisi 700, 928, dan 1530oC. Bentuk alfa bersifat magnetik, tapi ketika berubah menjadi beta, sifat magnetnya menghilang meski pola geometris molekul tidak berubah.
f.       Mudah bereaksi dengan unsur-unsur non logam seperti halogen, sulfur, pospor, boron, karbon dan silikon.
g.      Larut dalam asam- asam mineral encer.
h.      Oksidanya bersifat amfoter.[4]
C.           Oksida dan Hidroksida Logam Fe
Penambahan OH- pada larutan Fe2+ menghasilakan hidroksida hijau pucat, yang mudah teroksidasi oleh udara memberikan besi(III) oksida hidrat yang berwarna coklat merah.
4Fe(OH)2(s)           +          O2(g)       +          2H2O(g)                        4Fe(OH)3(s)
Fe(OH)2 adalah suatu hidroksida sejati dengan struktur seperti Mg(OH)2, dan bersifat amfoter. Senyawaan ini larut dalam NaOH pekat menghasilkan suatu larutan yang bila diuapkan akan dihasilkan kristal-kristal biru Na4[Fe(OH)6]. Oksida besi bisa diperoleh sebagai serbuk hitam yang bersifat pirofor dengan cara memanaskan besi(II) oksalat. Oksida ini biasanya dalam bentuk senyawa nonstoikiometrik Fe0.95O yang berarti bahwa oksida tersebut mengandung besi(II) dan besi(III).
            FeC2O4                                 FeO     +          CO      +          CO2
Penambahan OH- pada larutan besi(III) menghasilkan massa gelatin berwarna coklat kemerahan besi(III) hidroksida, atau sering sebagai oksida hidrat Fe2O3.nH2O. Pemanasan oksidda hidrat pada suhu 200oC menghasilkan -Fe2O3 yang berwarna coklat merah, yang terdapat sebagai mineral bematite. Oksida ini juga dapat dihasilkan dari pembakaran pyrite (FeS2) di udara terbuka. Dalam kehidupan sehari-hari oksida ini sering dipakai sebagai bahan pewarna merah pada cat.[5]
D.           Senyawa-senyawa Besi
1.             Tingkat oksidasi < 2
Umumnya membentuk senyawa-senyawa dengan ligan-ligan, berinteraksi dengan Hidrogen dengan ikatan M-H, contoh: H2Fe(PF3)4.[6]
2.             Tingkat oksidasi  2
Biasanya membentuk senyawaan biner dengan Biasanya bersifat ionik, oksidanya bersifat basa, contoh: FeO
3.             Tingkat oksidasi 3
Contoh senyawa klorida, bromida, iodida dari besi yang bersifat kovalen, sedangkan senyawa oksidanya seperti Fe2O3 bersifat ionik.
4.             Tingkat oksidasi 4
Umumnya dikenal dengan komplek flouro, dan anion okso.[7]
5.             Tingkat oksidasi
Umumnya dikenal dengan komplek flouro, amin okso. Misalnya:  K2FeO4 yang semuanya merupakan zat pengoksidasi yang kuat.[8]



E.            Description: http://metaltransition.files.wordpress.com/2009/11/ekstraksi-besi1.jpg?w=544Ekstraksi Logam Fe




Manusia telah berhasil mengekstrak besi dari bijihnya yang berupa senyawa seperti hematit (Fe2O3) limonit (2Fe2O3 3H2O), magnetit (Fe3O4), dan siderit (FeCO3).. Campuran gilingan besi dan arangnya di biarkan di atas bara sehingga besi meleleh, kemudian besi itu di tampung. Selanjutnya campuran besi dan arang di letakkan di atas tanur kecil dan di hembuskan udara dari dasar tanur. Akan tetapi suhu yang dicapai dengan cara ini masih lebih rendah jika dibandingkan dengan tanur tinggi (tanur hembus) modern yang di kenal masa kini.[9]
Besi adalah logam yang paling luas dan paling banyak penggunaanya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan berikut yaitu:
a.       Bijih besi relatif malimpah di berbagai penjuru dunia.
b.      Pengolahan besi relatif murah dan mudah.
c.       Sifat – sifat besi yang mudah dimodifikasi.
Besi terdapat di alam dalam bentuk senyawa, antara lain sebagai hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3 O4), pirit (FeS2) dan siderit ( FeCO3).
1.      Tempat Pengolahan Besi ( Tanur Sembur )
Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Tanur sembur berbentuk menara silinder dari besi atau baja dengan tinggi sekitar 30 meter dan diameter bagian perut sekitar delapan meter. Karena tingginya alat tersebut, alat ini sering juga disebut sebagai tanur tinggi. Bagian – bagian dari tanur tinggi adalah sebagai berikut:
a.       Bagian puncak yang disebut dengan Hopper, dirancang sedemikian rupa sehingga bahan – bahan yang akan diolah dapat dimasukkan dan ditambahkan setiap saat.
b.      Bagian bawah puncak, mempunyai lubang untuk mengeluarkan hasil – hasil yang berupa gas.
c.       Bagian atas dari dasar (kurang lebih 3 meter dari dasar), terdapat pipa – pipa yang dihubungkan dengan empat buah tungku dimana udara dipanaskan (sampai suhunya kurang lebih 1.100o C). udara panas ini disemburkan ke dalam tanur melalui pipa – pipa tersebut.
d.      Bagian dasar tanur, mempunyai dua lubang yang masing – masing digunakan untuk mengeluarkan besi cair sebagai hasil utama dan terak (slag) sebagai hasil samping.
2.      Proses Pengolahan Besi
Secara umum proses pengolahan besi dari bijihnya dapat berlangsung dengan urutan sebagai berikut:
Bahan – bahan dimasukkan ke dalam tanur melalui bagian puncak tanur.
Bahan – bahan ini berupa:
a.       Bahan utama yaitu bijih besi yang berupa hematit (Fe2O3 ) yang bercampur dengan pasir (SiO2) dan oksida – oksida asam yang lain (P2O5 dan Al2O3). Batuan – batuan ini yang akan direduksi.
b.      Bahan – bahan pereduksi yang berupa kokas (karbon).
c.       Bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat zat – zat pengotor.
d.      Udara panas dimasukkan di bagian bawah tanur sehingga menyebabkan kokas terbakar.
C(s) + O2(g) CO2(g)    H = -394 kJ
e.       Reaksi ini sangat eksoterm (menghasilkan panas), akibatnya panas yang dibebaskan akan menaikkan suhu bagian bawah tanur sampai mencapai 1.900oC.
f.       Gas CO2 yang terbentu kekmudian naik melalui lapisan kokas yang panas dan bereaksi dengannya lagi membentuk gas CO.
CO2(g) + C(s) 2CO(g)      H = +173 kJ
 Reaksi kali ini berjalan endoterm (memerlukan panas) sehingga suhu tanur pada bagian itu menjadi sekitar 1.300oC.
g.      Gas CO yang terbentuk dan kokas yang ada siap mereduksi bijih besi (Fe2O3). Reuksi ini dapat berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu:
1.)    Pada bagian atas tanur, Fe2O3 direduksi menjadi Fe3O4 pada suhu 500oC.
3Fe2O3(s) + CO(g) 2Fe3O4(s) + CO2(g)
2.)    Pada bagian yang lebih rendah, Fe3O4 yang terbentuk akan direduksi menjadi FeO pada suhu 850o C.
Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g)
3.)    Pada bagian yang lebih bawah lagi, FeO yang terbentuk akan direduksi menjadi logam besi pada suhu 1.000o C.
FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g) 
h.      Besi cair yang terbentuk akan mengalir ke bawah dan mengalir di dasar tanur. Sementara itu, di bagian tengah tanur yang bersuhu tinggi menyebabkan batu kapur terurai menurut reaksi:
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
i.        Kemudian di dasar tanur CaO akan bereaksi dengan pengotor dan membentuk terak (slag) yang berupa cairan kental. Reaksinya sebagai berikut:
CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)
3 CaO(s) + P2O5(g) Ca3(PO4)2(l)
CaO(s) + Al2O3(g) Ca(AlO2)2(l)
j.        Selanjutnya, besi cair turun ke dasar tanur sedangkan terak (slag) yang memiliki massa jenis lebih rendah daripaba besi cair akan mengapung di permukaan dan keluar pada saluran tersendiri.
3.      Hasil Pengolahan Besi
a.      Besi Kasar (pig iron) atau Besi Gubal
Besi cair yang keluar dari dasar tanur disebut dengan besi kasar (pig iron). Besi kasar mengandung 95% besi, 34% karbon, sisanya berupa fosfor, silikon dan mangan.
b.      Besi Tuang (cast iron) atau Besi Cor
Jika pig iron dibuat menjadi bentuk cetakan maka disebut besi tuang atau besi cor.
c.        Besi Tempa (wrought iron)
Besi tempam mengandung kadar karbon yang cukup rendah (0,05 – 0,2%). Besi tempa ini cukup lunak untuk dijadikan berbagai perlatan seperti sepatu kuda, roda besi, baut, mur, golok, cangkul dan lain sebagainya.
F.            Kegunaan Logam Fe
Besi merupakan logam paling biasa digunakan di antara semua logam, iaitu merangkumi sebanyak 95 peratus daripada semua tan logam yang dihasilkan di seluruh dunia. Gabungan harganya yang murah dengan kekuatannya menjadikan ia amat diperlukan, terutamanya dalam penggunaan seperti kereta, kapal besar, dan komponen struktur bagi bangunan. Besi waja merupakan aloi besi paling dikenali, dan sebahagian dari bentuk yang dibentuk oleh besi termasuk:
1.      Besi mentah atau Pig iron yang mengandungi 4% – 5% karbon dengan sejumlah bendasing seperti belerang silikon, fosfor. Kepentingannya adalah ia merupakan perantaraan daripada bijih besi kepada besi tuang dan besi baja.
  1. Besi Tuang  mengandungi 2% – 3.5% karbon dan sejumlah kecil mangan. Bendasing yang terdapat di dalam besi mentah yang dapat memberikan kesan buruk kepada sifat bahan, seperti belerang dan fosforus, telah dikurangkan kepada tahap boleh diterima. Ia mempunyai takat lebur pada julat 1420–1470 K, yang lebih rendah berbanding dua komponen utamanya, dan menjadikannya hasil pertama yang melebur apabila karbon dan besi dipanaskan serentak. Sifat mekanikalnya berubah-ubah, bergantung kepada bentuk karbon yang diterap ke dalam aloi. Besi tuang 'putih' mengandungi karbon dalam bentuk cementite, atau besi karbida. Sebatian keras dan rapuh ini mendominasi sifat-sifat utama besi tuang 'putih', menyebabkannya keras, tetapi tidak tahan kejutan. Dalam besi tuang 'kelabu', karbon hadir dalam bentuk serpihan halus grafit, dan ini juga menyebabkan bahan menjadi rapuh kerana ciri-ciri grafit yang mempunyai pinggir-pinggir tajam yang merupakan kawasan tegasan tinggi. Jenis besi kelabu yang baru, yang dinamakan 'besi mulur', adalah dicampur dengan kandungan surih magnesium untuk mengubah bentuk grafit menjadi sferoid, atau nodul, lantas meningkatkan ketegaran dan kekuatan besi.
3.      Besi karbon mengandungi antara 0.5% dan 1.5% karbon, dengan sejumlah kecil , belerang, fosfor, mangan, dan silikon.
  1. Besi tempa (Wrought iron) mengandungi kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah. Ia mempunyai sejumlah kecil karbon, beberapa persepuluh peratus. Jika ditajamkan menjadi tirus, ia cepat kehilangan ketajamannya.
  2. Besi Alloy mengandungi kandungan karbon yang berubah-ubah dan juga logam-logam lain, seperti kromium, molibdenum, vanadium.
  3.  Besi(III) Oksida digunakan dalam penghasilan storan magnetik dalam komputer. Ia sering dicampurkan dengan bahan lain, dan mengekalkan ciri-ciri mereka dalam larutan.














BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Besi adalah unsur dari golongan transisi. Besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi merupakan logam transisi yang berada pada golongan VIII B dan periode 4. Besi adalah logam paling melimpah nomor dua setelah alumunium. Sehingga, besi banyak digiunakan dalam kehidupan sehari-hari. mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi, pengolahannya juga relatif mudah dan murah. Alat atau bangunan yang berbahan besi sangat mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, misalkan saja digunakan untuk perkakas dapur, mesin, jembatan, pagar, railing, pipa besi, tiang telepon, dan masih banyak lagi. Namun sayangnya, besi memiliki kelemahan, yaitu mudah mengalami korosi. Dengan korosi maka bisa mengurangi umur pakai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Namun, korosi pada besi dapat dicegah dengan beberapa cara, yaitu : pengecatan, pelumuran dengan oli (gemuk), pembalutan dengan plastik, tin plating (pelapisan dengan timah), galvanasi (pelaisan dengan timah, Cromium Plating (pelapisan dengan kromium), Sacrificial Protection (pengorbanan anode).






DAFTAR PUSTAKA
Chang, Raymond.2003.Kimia Dasar Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Keenan. 1992,Kimia Untuk Universitas.Jakarta : Erlangga
Khristian sugiarto,dkk.2001. Buku Materi Pokok Kimia Anorganik 2.Jakart: Universitas Terbuka
Oxtoby.dkk.2001.Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid 2.Jakarta : Erlangga
Syukri,S.1999.Kimia Dasar 3.Bandung : ITB-Press
http://ms.wikipedia.org/wiki/Besi#Ragam http://qboyciidreamer.blogspot.com/2012/03/artikel-tentang-besi.html pukul20;56  Akses tanggal 18-04-2013_Kewujudan













edit post
0 Responses

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)