Unknown

LOGAM KOBALT DAN NIKEL (KIMIA ANORGANIK)

BAB II
PEMBAHASAN


2.1                   Kecenderungan Logam Kobalt dan Nikel

Kobalt dan nikel termasuk ke dalam unsur transisi periode 4, tepatnya termasuk unsur golongan VIIIB. Di dalam golongan ini kesamaan horizontalnya lebih besar daripada vertikalnya dan gambaran mengenai sifat unsur ini didasarkan pada golongan horizontal setiap tiga unsur, yang disebut triad. Setiap triad diberi nama sesuai dengan nama unsur yang paling dikenal. Sehingga kita mempunyai triad besi, triad paladium, dan triad platinum.[1] Oleh karena itu, dapat diketahui kobalt dan nikel cenderung memiliki sifat yang sama.
Kecenderungan stabilisasi bilangan oksidasinya dapat dilihat dari kestabilan bilangan oksidasi unsur transisi. Ada dua diantaranya yang cukup mencolok:[2]
1.    Unsur-unsur yang disebelah kiri lebih cenderung dalam bentuk oksidasi yang lebih tinggi. Apabila kita bergerak ke kanan, bilangan oksidasi yang lebih rendah bertambah stabil dibandingkan dengan bilangan oksidasi yang lebih tinggi.
2.    Jika kita turun satu golongan kebawah dari unsur blok d, bilangan oksidasi yang lebih besar menjadi lebih stabil dibandingkan oksidasi yang lebih rendah.
Sebagaimana kita ketahui tadi bahwa kobalt dan nikel berada pada satu periode. Unsur kobalt dan nikel berada pada bagian sebelah kanan. Sehingga bilangan oksidasinya yang lebih rendah akan lebih stabil.
Bilangan oksidasi kobalt adalah +2 dan +3. Dalam air, senyawa yang bermuatan +2 sangat stabil dan ion kobalt berada dalam bentuk ion kompleks yang berwarna pink muda, Co(H2O)6 2+. Ion ini juga dijumpai dalam garam kobalt(II) yang memberikan warna merah. Salah satu garam ini Co(H2O)6Cl2.[3]
Tingkat oksidasi yang tertinggi sekarang IV, dan hanya sedikit senyawaan seperti itu dikenal. Kobalt(III) relatif tidak stabil dalam senyawaan sederhana, namun kompleks spin rendah sangat bergam dan stabil, khususnya dimana atom-atom donor (biasanya N) membuat sumbangan yang besar kepada medan ligan.[4]
Ion nikel yang paling stabil adalah muatan 2+. Ion Ni2+ dalam air berwarna hijau sebab ion ini sebetulnya berada dalam bentuk ion kompleks Ni(H2O)6 2+.Ion nikel dengan bilangan oksidasi +4 yang banyak digunakan adalah NiO, sebagai bahan untuk katode baterai nikel-kadmium. Apabila baterai tidak dipakai maka nikel direduksi kembali menjadi bilangan oksidasi +2.[5]
Radius atom kobalt lebih besar dibandingkan nikel. Salah satu sebabnya adalah sekali subkulit d terisi setengahnya, penambahan elektron selanjutnya menyebabkan pelebaran ukuran orbital d karena tolak-menolak antar elektron. Pada akhirnya menyebabkan atom secara keseluruhan agak lebih besar.[6]

2.2                   Sifat Fisis dan Kimia Kobalt dan Nikel
Tabel 7.1 Sifat-sifat fisis besi, kobalt, dan nikel

Nomor
Atom
Berat Atom
Jari-jari atom,
Jari-jari ion ()
Kerapatan, g/
Titikleleh
Titik didih 
Besi
26
55,847
1,26
0,75
7,86
1535
2800
Kobalt
27
58,9332
1,26
0,72
8,71
1493
3100
Nikel
28
58,71
1,24
0,7
8,9
1455
2800

Kobalt
     Kobalt mempunyai kenampakan yang hampir  sama dengan besi, tetapi cenderung ke warna merah muda. Seperti besi  dan nikel, kobalt bersifat magnetik. Kobalt larut secara pelahan dalam larutan asam klorida dan asam sulfat encer yang hangat, namun larut cepat dalam larutan encer asam nitrat panas. Seperti juga pada besi dan nikel, kobalt menjadi pasif bila dimasukkan ke dalam larutan asam nitrat pekat. Kobalt tidak teroksidasi bila terkena udara, tetapi kobalt yang membara dapat mereduksi hidrogen dari uap air menghasilkan gas hidrogen. Halogen, kecuali fluor, dapt bereaksi dengan kobalt menghasilkan kobalt(II)). Bila kobalt dipanaskan bersama-sama dengan fluor akan dihasilkan kobalt(II) fluorida Co.
 Kecendrungan penurunan kestabilan terjadi menurut deretan Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, serta Co. Tingkat oksidasi tertinggi kobalt adalah IV, namun hanya sedikit senyawaan seperti itu yang dikenal. Kobalt(III) relatif tidak stabil dalam senyawaan sederhana, namun kompleks spin rendah sangat stabil, khususnya bila terdapat atom-atom donor (misalnya N) yang memberikan sumbangan besar pada medan ligan.
     Di alam, ligan selalu terdapat bersama-sama dengan Ni dan As. Sumber utama kobalt adalah speisses, yang merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb. Paduan kobalt dengan logam besi serta sejumlah kecil logam lainnya dapat digunakan sebgai bahan untuk membuat alat pemotong dan opersai. Magnet yang permanen terbuat dari paduan Alnico (Al; Ni; Co; dan Fe), Hiperco (Co; Fe; dan Cr), dan vicalloy (Co; Fe; dan V). Serbuk halus kobalt dapat digunakan sebagai katalis pada reaksi hidrogenasi karbon monoksida dan karbon dioksida dengan hasil akhir hidrokarbon, serta untuk oksidasi amonia.
Nikel
     Nikel adalah logam yang berwarna putih keperakan, kuat dan keras. Seperti besi dan kobalt, logam ini bersifat sangat magnetik. Nikel tidak teroksidasi oleh udara dan tahap tertahap larutan basa. Larutan asam encer melarutkan nikel secara perlahan menghasilkan gas hidrogen. Nikel akan menjadi pasif bila kontak dengan asam nitrat perkat.
     Karena kekerasannya dan ketahanannya terhadap perkaratan, serta pemantul sinar yang baik, maka nikel banyak digunakan untuk melapisi besi, baja, dan tembaga. Nikel juga penting untuk pembuatan logam paduan, seperti logam monel. (Ni, Cu, dan sejumlah kecil Fe), dan permallloy (Ni dan Fe) yang digunakan untuk peralatan transmisi suara, seperti pita kaset. Perak jerman adalah paduan antara nikel dan tembaga. Nikrom dan kromel merupakan paduan yang terdiri dari nikel, besi dan krom. Paduan ini tahap tertahap oksidasi pada temperatur tinggi dan juga menunjukkan ketahanan terhadap listrik bertegangan tinggi. Oleh karenanya paduan ini banyak dipakai pada peralatan pemanas, seperti kompor listrik, dan seterika. Alnico mengandung aluminium, nikel, besi, dan kobalt. Paduan ini bersifat sangat magnetik, dapat menarik besi seberat 4000 kali berat paduan tersebut. Platinite dan invar adalah paduan nikel yang mempunyai koefisien mulai sama dengan gelas, sehingga digunakan dalam pembuatan bola lampu. Serbuk halus nikel dapat digunakan untuk katalis hidrogenasi minyak.
     Nikel terdapat dalam kombinasi dengan arsen, antimon, dan sulfur seperti dalam millerite(NIS) dan dalam garnierite, suatu silikat magnesium nikel dalam berbagai komposisi. Nikel juga ditemukan beraliasi dengan besi dalam batuan meteor dan lapisan kulit bumi. Bila bijih nikel di panggang diudara akan dihasilkan NiO, yang dapay tereduksi oleh C menghasilkan Logam Ni. Nikel biasanya dimurnikan dengan elektrodeposisi, sedang nikel yang tinggi kemurniannya dibuat dengan proses karbonil. Karbon monoksida bereaksi dengan nikel tidak murni pada 50  dan tekanan biasa menghasilkan Ni(Co yang mudah menguap, dari mana lpgam dengan kemurnian 99,90 sampai 99,99% dapat diperoleh dengan dekomposisi termal pada 200
Nikel sangat tahan terhadap udara atau air pada suhu biasa, sehingga logam ini digunakan sebagai lapisan pelindung bagi logam lain. Nikel mudah larut dalam asam mineral encer. Logam nikel atau aliasinya digunakan untuk menangani  dan spesies fluorida korosif lainnya. Serbuk nikel reaktif terhadap udara dan pirofor. Nikel dapat menyerap sejumlah hidrogen sehingga digunakan untuk reduksi katalitik.




2.3                 Senyawa Oksida
Oksida Kobalt
Hidroksida dan oksida
Kobalt (II) hidroksida [Co (OH)2] dapat diperoleh sebagai endapan yang berwarna biru bila larutan logam alkali hidroksida ditambahkan pada larutan garam kobalt(II). Warna biru endapan tersebut kemudian akan berubah menjadi ungu sampai merah muda bila terjadi hidrasi.
Kobalt(II) hidroksida mudah larut dalam amoniak encer membentuk heksaaminkobalt(II) hidroksida [Co(NH3)6]. Larutan senyawa ini dapat teroksidasi oleh oksigen diudara menghasil berbagai senyawa kobalt (III). Reaksi oksidasinya ditandai dengan perubahan larutan yang menjadi gelap.
          Bila kobalt (II) hidroksida dipanaskan didalam tabung tertutup akan dihasilkan kobalt (II) oksida (CoO). Oksida ini berwarna hitam, tetapi bila oksida ini dilarutkan dalam leburan gelas akan memberikan warna biru. Gelas kobalt adalah gelas yang mengandung kobalt (II) silikat.
Pemanasan kobalt (II) hidroksida diudara terbuka menghasilkan kobalt(II,III) oksida (Co3O4). Kobalt (III) oksida (Co2O3) dapat diperoleh dengan pemanasan  kobalt (II) nitrat [ Co(NO3)2] secara perlahan .

Oksida  Nikel
Nikel(II) oksida (NiO) dapat dibuat dengan pemanasan nikel (II) hidroksida, karbonat atau nitar. Nikel (IV) oksida (NiO2) dalam nama nikel berbilang oksida +4, merupakan suatu padatan yang bewarna hitam yang terbentuk pada oksida garam nikel(II) dalam larutan alkali. Bila latutan logam alkali hidroksida ditambahkan pada larutan garam nikel(II), maka akan terjadi endapan nikel(II) hidroksida [Ni(OH)2] yang berwarna hijau pucat.
Reaksi antara Br2 dengan larutan nikel(II) hidroksida menghasilkan oksida hidrat NiO(OH) yang berwaran hitam. Oksida hidrat ini digunakan dalam batrei edison atau batrei nikel besi, yang mengunakan KOH sebagaia elektrolite dan didasarkan pada reaksi
Fe + 2NiO(OH)+2H2O Fe(OH)2+ 2Ni(OH)2             (1,3 V)
Bila Oksida maupun hidroksida nikel larut dalam larutan amoniak encer menghasilkan larutan berwarna biru heksaaminnikel(II) hidroksida.[7]

2.4                   Ekstraksi dan Kegunaan logam Kobalt dan Nikel
1.    Ekstraksi
Nikel
 Bijih sufida dari nikel biasanya telah diolah/diekstraksi menggunakan pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur tinggi) untuk menghasilkan liquid matte yang akan digunakan pada pemurnian tahap berikutnya. Untuk memproses Nickel matte menggunakan ekstraksi logam hydrometalurgy  (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan media cairan)
Adapun proses pyrometalurgy untuk menghasilkan liquid matte yang akan digunakan pada pemurnian tahap berikutnya meliputi:
1. Komunisi
Komunisi adalah proses reduksi ukuran dari ore agar mineral bisa terlepas dari bijjhnya. Berbeda dengan pengolahan emas, dalam tahap komunisi nikel ore ini hanya dibutuhkan ukuran maksimal 30mm sehingga hanya dibutuhkan crusher saja dan tidak dibutuhkan grinder.
2. Drying
Dryring atau pengeringan dibutuhkan untuk mengurangi kadar moisture dalam bjih. Bisanya kadar moisture dalam bijih sdekitar 30-35% dan diturunkan dalam proses ini dengan rotary dryer menjadi 23%. Dalam rotary dryer ini, pengeringan dilakukan dengan cara mengalirkan gas panasa yang dihasilkan dari pembakaran pulverized coal dan marine fuel dalam Hot Air Generator (HAG) secara Co-Current (searah) pada temperatur sampai 200o C.
3. Calcining
Tujuan Utama proses ini adalah menghilangkan air kristal yang ada dalam bijih, air kristal yang biasa dijumpai adalah serpentine 3MgO.2SiO2.2H2O dan goethite (Fe2O3.H2O). Proses dekomposisi dilakukan dalam Rotary Kiln dengan temperatur sampai 850o C meggunakan pulverized coal secara Counter Current. Disamping menghilangkan air kristal, pada proses ini juga biasanya didesain sudah terjadi reaksi reduksi dari NiO dan Fe2o3. Dalam teknologi Krupp rent, semua reduksi dilakukan dalam rotaru kiln dan dihasilkan luppen. Sedangkan dalan teknologi Electric Furnace, hanya sekitar 20% NiO tereduksi secara tidak langsung dalam rotary kiln menjadi Ni dan 80% Fe2O3 menjadi FeO sedangkan sisanya dilakukan dalam electric furnace. Produk dari rotary kiln ini disebut dengan calcined ore dengan kandungan moisture sekitar 2% dan siap lebur dalam electric furnace.
4. Smelting
Proses peleburan dalam electric furnace adalah proses utama dalan rangkaian proses ini. Reaksi reduksi 80% terjadi secara lagsung dan 20% secara tidak langsung pada temperature sampai 1650o C.
5. Refining
Pada proses ini yang paling utama adalah menghilangkan/ memperkecil kandungan Sulfur dalan crude Fe-Ni dan sering disebut Desulfurisasi. Dilakukannya proses ini berkaitan dengan kebutuhan proses lanjutan yang digunakannya Fe-Ni sebagai umpan untuk pembuatan baja dimana baja yang bagus harus mengandung Sulfur maksimal 20 ppm sedangkan kandungan Sulfur pada Crude Fe-Ni masih sekitar 0.3% sehingga jika kandungan Sulfur tidak diturunkan maka pada proses pembuatan baja membutuhkan kerja keras untuk menurunkan kadar.
Bijih nikel dipanggang di udara menghasilkan NiO, yang kemudian direduksi dengan C menjadi Ni. Nikel biasanya dimurnikan dengan elektrodeposisi namun dalam nikel yang tinggi kemurniannya tetap dibuat dengan proses karbonil. CO bereaksi dengan Ni yang tidak murni pada suhu 50ºC dan tekanan biasa atau dengan anyaman nikel tembaga dalam keadaan yang lebih kuat menghasilkan Ni(CO)4 yang mudah menguap, di mana logam dengan kemurnian 99,90-99,99 % diperoleh pada komposisi termal 200 º C.
Nikel diekstrak dari ore nya  dengan proses pemanggangan menghasilkan logam yang kemurniannya >80%. Pemurnian akhir dari pemurnian nikel oksida menggunakan proses Mond, yang dapat meningkatkan kemurnian nikel hingga  99%. Proses modern dipatenkan oleh L. Mond.
Proses Mond yang kadang-kadang dikenal sebagai proses karbonil adalah teknik yang diciptakan oleh Ludwig Mond pada tahun 1890 untuk mengekstrak dan memurnikan nikel. Proses ini digunakan secara komersial sebelum akhir abad ke-19. Hal ini dilakukan dengan mengkonversi oksida nikel (nikel dikombinasikan dengan oksigen) ke nikel murni.
Proses ini memanfaatkan fakta bahwa ikatan kompleks antara karbon monoksida dengan nikel mudah dan reversibel untuk memberikan karbonil nikel.Proses ini memiliki tiga langkah
1.    Nikel oksida direaksikan dengan Syngas pada 200 ° C untuk menghilangkan oksigen, meninggalkan nikel murni. Kotoran termasuk besi dan kobalt.
NiO (s) + H2 (g) → Ni (s) + H2O (g)

2.    Nikel murni direaksikan dengan karbon monoksida berlebih pada 50-60 ° C untuk membentuk karbonil nikel.
Ni (s) + 4 CO (g) → Ni (CO)4 (g)
3.    Campuran karbon monoksida berlebih dan nikel karbonil dipanaskan hingga 220-250 ° C. Pada pemanasan, tetracarbonyl nikel nikel terurai untuk memberikan:
Ni (CO) 4 (g) → Ni (s) + 4 CO (g)
Untuk memisahkan nikel dengan wastenya dapat dibantu dengan melihat tingkat kebasaan, Tingkat kebasaan ini menentukan brick/ refractory/bata tahan api yang harus digunakan di dalam tungku (furnace), jika basisitas tinggi maka refractory yang digunakan juga sebaiknya mempunyai sifat basa agar slag (terak) tidak bereaksi dengan refractory yang akan menghabiskan lapisan refractory tersebut. Basisitas juga menentukan viscositas slag, semakin tinggi basisitas maka slag semakin encer dan mudah untuk dikeluarkan dari furnace. Namun basisitas yang terlalu tinggi juga tidak terlalu bagus karena difusi Oksigen akan semakin besar sehingga kehilangan Logam karena oksidasi terhadap logam juga semakin besar.
Selanjutnya untuk memproses Nickel matte menggunakan ekstraksi logam hydrometalurgy  (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan media cairan). Proses Pyrometallurgy  Reduksi yang terjadi pada proses ini hanya sebagian dari besi saja yang dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih dalam bentuk ferro-nikel alloy.Dalam hal ini untuk memisahkan besi dari nikel pada reaksi peleburan tersebut ditambahkan beberapa bahan yang mengandung belerang (Gypsum atau Pyrite). Karena perbedaan daya ikat besi dan nikel terhadap oksigen dan belerang, sehingga proses ini didapatkan metal yaitu paduan Ni3S2 dan FeS dan sebagian besar besi dapat diterakkan
Metal yang dihasilkan ini masih mengandung lebih dari 60 % Fe dan selanjatnya metal yang masih dalam keadaan cair terus diprosos lagi dalam konvertor. Proses-proses konvertor diberikan bahan tambah silikon untuk menterakkan oksida besi.Terak hasil konvertor ini masih mengandung nikel yang cukup tinggi, sehingga terak ini biasanya di proses ulang pada peleburan (Resmelting).Proses selanjutnya metal di panggang untuk memisahkan belerang.
Nikel oxide yang didapat dari pemanggangan selanjutnya di reduksi dengan bahan tambah arang (charcoal), sehingga didapat logam nikel.[8]
Kobalt
Kobalt di alam diperoleh sebagai bijih smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu. Untuk pengolahan bijih kobali dilakukan sebagai berikut.[9]
Pemanggangan:
CoAs (s) Co2O3 (s) +As2O3 (s)
Co2O3 (s)  2CoCl3(aq) + 3H2O (l)
Zat-zat lain seperti Bi2O3 dan PbO diendapkan dengan gas H2S.
Bi2O3 (s) + 3 H2S (g)  Bi2S3(aq) + 3H2O (l)
PbO (s) + H2S (g)  PbS (s) + H2O (l)
Pada penambahan CoCO3 (s) dengan pemanasan akan diendapkan As dan Fe sebagai karbonat. Dengan penyaringan akan diperoleh CoCl3. Tambahan zat pencuci mengubah CoCl3 menjadi Co2O3 (s). Selanjutnya CoCO3 dierduksi dengan gas hidrogen, menurut reaksi:
Co2O3 (s) +  H2(g)  2Co (s) + 3H2O (g)




2.    Kegunaan Kobalt Dan Nikel
Kobalt
1.    Cobalt dicampur dengan nikel, besi dan batang – batang rel lain untuk membuat alnico, suatu campuran logam memiliki kekuatan magnetis yang banyak digunakan mesin jet dan turbin gas mesin/motor.
2.    Digunakan sebagai bahan baja tahan karat dan baja magnit
3.    Co+2 yang berwarna merah jambu sering digunakan untuk tinta rahasia
4.    Kertas yang mengandung Co+2 biru digunakan dalam sistem peramalan cuaca[10]
5.    Paduan kobalt dengan logam besi serta sejumlah kecil logam lainnya dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat alat pemotong dan operasi.[11]
Nikel
Karena sifatnya yang fleksibel dan mempunyai karakteristik – karakteristik yang unik, seperti tidak berubah sifatnya jika terkena udara, ketahanannya terhadap oksida dan kemampuannya untuk mempertahankan sifat – sifat aslinya si bawah suhu yang ekstrim, Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel fungsinya sangat berharga dalam pembentukan logam campuran.
Beberapa penggunaan nikel:
1.    Nikrom[12] : 60% Ni , 25% Fe, dan 15% Cr : pembuatan alat – alat laboratorium (tahan asam).
2.    Alnico (Al, Ni, Fe dan Co) sebagai bahan pembuat magnet yang kuat.
3.    Elektroplating (pelapisan besi dan tembaga)
4.    Serbuk nikel sebagai katalis seperti pada adisi H2 dalam proses pembuatan mentega, juga pada cracking minyak bumi.
5.    Pembuatan aloi, baterai elektrode dan keramik
6.    Permalloy (Ni dan Fe) digunakan untuk peralatan transmisi suara, seperti pita kaset.[13]












BAB III
PENUTUP

A.    Kesimpulan
Kecenderungan pada kobalt stabilisasi bilangan oksidasinya dapat dilihat dari kestabilan bilangan oksidasi unsur transisi. Kecendrungan penurunan kestabilan terjadi menurut deretan Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, serta Co. Tingkat oksidasi tertinggi kobalt adalah IV, namun hanya sedikit senyawaan seperti itu yang dikenal. Kobalt(III) relatif tidak stabil dalam senyawaan sederhana, namun kompleks spin rendah sangat stabil, khususnya bila terdapat atom-atom donor (misalnya N) yang memberikan sumbangan besar pada medan ligan.
Nikel sangat tahan terhadap udara atau air pada suhu biasa, sehingga logam ini digunakan sebagai lapisan pelindung bagi logam lain. Nikel mudah larut dalam asam mineral encer. Logam nikel atau aliasinya digunakan untuk menangani  dan spesies fluorida korosif lainnya. Serbuk nikel reaktif terhadap udara dan pirofor. Nikel dapat menyerap sejumlah hidrogen sehingga digunakan untuk reduksi katalitik.
Unsur cobalt di alam selalu didapatkan bergabung dengan nikel dan biasanya juga dengan arsenik. Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri.

B.     Saran
Penulis berharap makalah ini dapat menambah wawasan,dan pembaca disarankan untuk membaca referensi lain agarmemperluas wawasan dan pengetahuan dan semoga teman-teman memperoleh manfaat yang ada dalam meteri tersebut. Jika ada terdapat kekurangan terhadap materi kami, kami mohon maaf, terima kasih telah memperhatikan sekaligus memahami materi kami.




KEPUSTAKAAN
Achmad, Hiskia.2001.Penuntun Belajar Kimia Dasar Kimia Unsur dan Radiokimia. Bandung:PT. Citra Aditya Bakti.
Brady, James E.. 2002. Kimia Universitas Asas dan Strukutur. jilid 2. Tangerang :Binarupa Aksara.
Cotton, F. Albert dan Geofrey Wilkinson.2007. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI-Press.
Handoyo, Kristian, dkk. 2001. Buku Materi Pokok Kimia Anorganik 2.Jakarta:Universitas Terbuka.
Rahayu, Sri. 2007. Sains Kimia 3 SMA/MA Kelas XII.Jakarta: Bumi Aksara.
Wikipedia.2011.Mond Process. http://en.wikipedia.org/wiki/Mond_process francisj Diakses pada 25 April 2013 pukul 16:37
Kuswati , Tine Maria,dkk. 2007. Sains Kimia 3 SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Bumi Aksara.


1 Response

Post a Comment