Jumat, 27 November 2009

tugas kimia xii ipa 2 syarif

PROSES PEMBUATAN BEBERAPA SENYAWA KIMIA
Soda Kue
Pertama kali yang membuat soda kue adalah Alfred Burung. Rumus kimia soda kue adalah NaHCO3 merupakan garam bersifat basa (garam dari basa kuat dengan asam lemah). Bahan ini akan mengeluarkan gas karbondioksida (CO2), yaitu gas yang bersifat sebagai pengembang kue jika dipanaskan atau ditambahkan dengan asam. Baking soda adalah salah satu komponen yang ada dalam baking powder.
NaHCO3 umumnya diproduksi melalui proses Solvay, yang memerlukan reaksi natrium klorida, amonia, dan karbon dioksida dalam air. NaHCO3 diproduksi sebanyak 100 000 ton/tahun (2001). Soda kue juga diproduksi secara komesial dari soda abu (diperoleh melalui penambangan bijih trona, yang dilarutkan dalam air lalu direaksikan dengan karbon dioksida. Lalu NaHCO3 mengendap sesuai persamaan berikut
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2 NaHCO3
Senyawa ini merupakan kristal yang sering terdapat dalam bentuk serbuk. Natrium bikarbonat larut dalam air. Senyawa ini digunakan dalam roti atau kue karena bereaksi dengan bahan lain membentuk gas karbon dioksida, yang menyebabkan roti "mengembang". Senyawa ini juga digunakan sebagai obat antasid (penyakit maag atau tukak lambung). Karena bersifat alkaloid (basa), senyawa ini juga digunakan sebagai obat penetral asam bagi penderita asidosis tubulus renalis (ATR) atau rhenal tubular acidosis (RTA).
Oksigen
Keberadaan okksigen ditemukan oleh Joseph Priestley pada tahun 1774 , seorang ilmuwan dari inggris yang membuat oksigen dengan mengarahkan sinar matahari pada raksa (Ii) okksida. ia menemukan bahawa lilin menyala lebih terang dalam gas tersebut daripada dalam gas biasa. Dengan bahan air, maka oksigen bisa dihasilkan dengan porses elektrolisis, tentunya dengan mesin yang bisa menghasilkan efek elektrolisis.
memisahkan H2O menjadi H2 dan O2 (oksigen


Penggunaan oksigen :
1. Untuk pernapasan para penyelam, antariksawan dan penderita penyakit tertentu.
2. Sebagian dari produksi oksigen digunakan dalam industri baja, yang mengurangi kadar karbon dalam besi gubal.
3. Bersama dengan gas asetilena digunakan utnuk mengelas baja.
4. Oksigen cair bersama bengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong pesawat ruang angkasa

Hidrogen
1766 Dipisahkan dan diuraikan oleh Henry Cavendish, namun baru
diberi nama oleh Antoine Lavoisier. Pembuatan :
Steam Reforming
Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700~1000oC) dengan bantuan katalis, untuk menghasilkan hidrogen, karbon dioksida (CO2) dan karbon monoksida (CO). Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon monoksida dengan steam, yang menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida. Persamaan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah:
CH4 + H2O --> CO + 3H2
CO + H2O --> CO2 + H2
Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan karbon dioksida dengan cara penyerapan. Saat ini, steam reforming banyak digunakan untuk memproduksi gas hidrogen secara komersil di berbagai sektor industri, diantaranya industri pupuk dan hidrogen peroksida (H2O2). Akan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung dari ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas CO2, sebagai gas efek rumah kaca.
Gasifikasi Biomasa
Metode yang kedua adalah gasifikasi biomasa atau bahan alam seperti jerami, limbah padat rumah tangga atau kotoran. Di dalam prosesnya, bahan-bahan tadi dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reaktor. Proses pemanasan ini mengakibatkan ikatan molekul dalam senyawa yang ada menjadi terpecah dan menghasilkan campuran gas yang terdiri dari hidrogen, karbon monoksida dan metana. Selanjutnya dengan cara yang sama seperti pada steam reforming, metana yang dihasilkan diubah menjadi gas hidrogen. Gasifikasi biomasa atau bahan organik memiliki beberapa keunggulan, antara lain menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida, sumber bahan baku yang berlimpah dan terbarukan, bisa diproduksi di hampir seluruh tempat di dunia serta biaya produksi yang lebih murah.
Gasifikasi Batu Bara
Gasifikasi batu bara merupakan metode pembuatan gas hidrogen tertua. Biaya produksinya hampir dua kali lipat dibandingkan dengan metode steam reforming gas alam. Selain itu, cara ini pula menghasilkan emisi gas buang yang lebih signifikan. Karena selain CO2 juga dihasilkan senyawa sulfur dan karbon monoksida.Melalui cara ini, batu bara pertama-tama dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reaktor untuk mengubahnya menjadi fasa gas. Selanjutnya, batu bara direaksikan dengan steam dan oksigen, yang kemudian menghasilkan gas hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida.
Elektrolisa Air (H2O)
Elektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk menguraikan air menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu H2 dan O2. Gas hidrogen muncul di kutub negatif atau katoda dan oksigen berkumpul di kutub positif atau anoda.Hidrogen yang dihasilkan dari proses electrolisa air berpotensi menghasilkan zero emission, apabila listrik yang digunakan dihasilkan dari generator listrik bebas polusi seperti energi angin atau panas matahari.Namun demikian dari sisi konsumsi energi, cara ini memerlukan energi listrik yang cukup besar.

Kegunaan
Hidrogen banyak digunakan untuk mengikat nitrogen dengan unsur lain dalam proses Haber (memproduksi amonia) dan untuk proses hidrogenasi lemak dan minyak. Hidrogen juga digunakan dalam jumlah yang banyak dalam produksi methanol, di dealkilasi hidrogen (hydrodealkylation), katalis hydrocracking, dan sulfurisasi hidrogen. Kegunaan-kegunaan lainnya termasuk sebagai bahan bakar roket, memproduksi asam hidroklorida, mereduksi bijih-bijih besi dan sebagai gas pengisi balon.


Nitrogen
Nitrogen (Latin nitrum, Bahasa Yunani Nitron berarti "soda asli", "gen", "pembentukan") secara resmi ditemukan oleh Daniel Rutherford pada 1772, yang menyebutnya udara beracun atau udara tetap. Pembuatan nitrogen dapat berlangsung dalam 2 tahap yaitu : mencairkan udara dan distilasi bertingkat udara cair.
Manfaat unsur hara nitrogen :
1. Membuat bagian tanaman menjadi lebih hijau segar karena banyak mengandung butir hijau daun yang penting dalam proses fotosintesa
2. Mempercepat pertumbuhan tanaman ( tinggi, jumlah anakan, cabang, dan lain-lain )
3. Menambah kandungan protein hasil panen

Amoniak
Bronsted, Johannes Nicolaus (1879-1947) Amoniak diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H2) dan Nitrogen (N2) dengan rasio H2 : N2 = 3 : 1 . Pada pembuatan amonia yang dilaksanakan pada industri secara garis besar dibagi menjadi 4 Unit dengan urutan sebagai berikut :
1. Feed Treating Unit dan Desulfurisasi
2. Reforming Unit
3. Purification & Methanasi
4. Synthesa Loop & Amoniak Refrigerant .

Untuk proses tiap unit dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Feed Treating Unit
Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. Jalannya proses melalui tahapan berikut :
a. Sejumlah H2S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap. Persamaan Reaksi :
Fe2O3.6H2O + H2S → Fe2S3 6 H2O + 3 H2O
b. CO2 Removal Pretreatment Section
Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO2 Removal Pretreatment Section Untuk memisahkan CO2 dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO2 absorber tower, stripper tower dan benfield system.
c. ZnO Desulfurizer
Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO. Persamaan Reaksi :
H2S + ZnO → ZnS + H2O
2. Reforming Unit
Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas Hydrogen dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas Hidrogen , Nitrogen dan Karbon Dioksida Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya. Tahap-tahap reforming unit adalah :
a. Primary Reformer
Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak feed gas dan steam pada temperature (824 oC)dan tekanan (45 – 46 kg/cm2) tertentu . Adapun kondisi operasi acuan adalah perbandingan steam to carbon ratio 3,2 : 1. Persamaan Reaksi :
CH4 + H2O → CO + 3 H2 ∆H = - Q
CO + H2O → CO2 + H2 ∆H = + Q
Secara overall reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermic sehingga membutuhkan burner dan gas alam sebagai fuel.
b. Secondary Reformer
Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH4 yang cukup tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H2 pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5 oC. Persamaan Reaksi : CH4 + H2O → 3 H2 + CO . Kandungan CH4 yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis. Karena diperlukan N2 untuk reaksi pembentukan Amoniak maka melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini. Persamaan Reaksi :
2H2 + O2 → 2H2O
CO + O2 → 2CO2
3. Purification & Methanasi
Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator Ammonia Converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator. Tahap-tahap proses Purification dan methanasi adalah sebagai berikut :
a. High Temperature Shift Converter (HTS)
Setelah mengalami reaksi pembentukan H2 di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 oC untuk merubah CO menjadi CO2 dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
CO + H2O → CO2 + H2. Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432 oC- 437 oC.
b. Low Temperature Shift Converter (LTS)
Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis.
c. CO2 Removal
Karena CO2 dapat mengakibatkan degradasi di Amoniak Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2 removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap. System penyerapan di dalam CO2 absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO2-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO2 akan diregenerasi di unit CO2 stripper dan dikembalikan ke CO2 absorber. Sedangkan CO2 yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. Adapun reaksi penyerapan yang terjadi : K2CO3 + H2O + CO2 → 2KHCO3
d. Methanasi
Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO2 dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 oC. Persamaan Reaksi :
CO + 3H2 → CH4 + H2O
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
4. Synthesa loop dan Amonik Refrigerant. Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen dan Nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amoniak dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea. Tahap-tahap poses Synthesa loop dan Amonik Refrigerant adalah :
a. Synthesis Loop
Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H2/N2 = 2,5 – 3 : 1. Gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm2 oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Amoniak Converter dengan katalis promoted iron. Persamaan Reaksi :
3H2 + N2 → 2NH3 . Kandungan Amoniak yang keluar dari Amoniak Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol.
b. Amoniak Refrigerant
Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang berfungsi untuk Mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut, sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration.
Kegunaan
· Industri pupuk (Urea, ZA, DAP, MAP, dan Phonska)
· Bahan kimia (Asam Nitrat, Amonium Nitrat, Soda Ash, Amonium Chlorida, dll)
· Media pendingin (pabrik es, cold storage, refrigerator)
· Industri makanan (MSG, Lysine)

Alumininum
Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi 2 tahap :
1. Pemurnian bauksit untuk meperoleh alumina murni.
2. Peleburan / reduksi alumina dangan elektrolisis Pemurnian bauksit melalui cara :
a. Ba direaksikan dengana NaOH(q). Aluminium oksida akan larut membentuk NaCl(OH)4.
b. Larutan disaring lalu filtrat yang mengandung NaAl(OH)4 diasamkan dengan mengalirkan gas CO2 Al mengendap sebagai Al(OH)3
c. Al(OH)3 disaring lalu dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh Al2O3 tak berair.

Beberapa penggunaan aluminium antara lain:
1.Sektor industri otomotif, untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor.
2.untuk membuat badan pesawat terbang.
3.Sektor pembangunan perumahan;untuk kusen pintu dan jendela.
4.Sektor industri makanan ,untuk kemasan berbagai jenis produk.
5.Sektor lain, misal untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
6.Membuat termit, yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (III) oksida, digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung rel kereta api.
7.Tawas (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O) Tawas mempunyai rumus kimia KSO4.AL2.(SO4)3.24H2O. Tawas digunakan untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.

Beberapa nijih Al yang utama :
1. Bauksit (Al2O3. 2H2O)
2. Mika (K-Mg-Al-Slilkat)
3. Tanah liat (Al2Si2O7.2H2O)
Peleburan ini menggunakan sel elektrolisis yang terdiri atas wadah dari besi berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode (-) sedang anode (+) adalah grafit. Campuran Al2O3 dengan kriolit dan AlF3 dipanaskan hingga mencair dan pada suhu 950 C kemudian dielektrolisis . Al yang terbentuk berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah lalu dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk mendapat aluminium batangan (ingot).
Anode grafit terus menerus dihabiskan karena bereaksi dengan O2 sehingga harus diganti dari waktu ke waktu. Untuk mendapat 1 Kg Al dihabiskan 0,44 anode grafit.
2Al2O3 +3C 4Al + 3CO2

Belerang
Penemu belerang adalah Missouri, cara pembuatannya antara lain :
belerang dihasilkan ecara komersial dari sumber mata air hingga endapan garam yang melengkung sepanjang Lembah Gulf di Amerika Serikat. Menggunakan proses Frasch, air yang dipanaskan masuk ke dalam sumber mata air untuk mencairkan belerang yang kemudian terbawa ke permukaan.
Belerang juga terdapat pada gas alam dan minyak mentah, namun belerang harus dihilangkan dari keduanya. Awalnya hal ini dilakukan secara kimiawi, yang akhinya membuang belerang. Namun sekarang, proses yang baru memungkinkan untuk mengambil kembali belerang yang terbuang. Sejumlah besar belerang diambil dari ladang gas Alberta.Pada tahun 1975, ahli kimia dari Universitas Pensilvania melaporkan pembuatan polimer belerang nitrida, yang memiliki sifat logam, meski tidak mengandung atom logam sama sekali. Zat ini memiliki sifat elektris dan optik yang tidak biasa. Belerang dengan kemurnian 99.999+% sudah tersedia secara komersial.
Belerang amorf atau belerang plastik diperoleh dengan pendinginan dari kristal secara mendadak dan cepat. Studi dengan sinar X menunjukkan bahwa belerang amorf memiliki struktur helik dengan delapan atom pada setiap spiralnya. Kristal belerang diduga terdiri dari bentuk cincin dengan delapan atom sangat, yang saling menguatkan sehingga memberikan pola sinar X yang normal.
Belerang merupakan bahan hasil tambang yang baunya sangat menyengat,bahan tersebut memiliki khasiat
bagi tubuh manusia, antara lain;
# mengobati dari luka bekas gigitan binatang berbisa. boleh juga belerang yang sudah dibuat korek api
tumbuk sampai halus dan masukan ke lubang bekas gigitan, lalu bkarlah.
# obat gatal-gatal pada kulit. ambil belerang sebesar ibu jari, lalu gerus bersama 3 butir merica dan setengah
buah pala. setelah halus, aduklah dengan sesendok makan minyak tanah dan air.oleskan pada bagian tubuh
yang diserang gatal-gatal
# menghilangkan panu/kurap yang menghiasi kulit
Selain itu belerang juga mempunyai kegunaan belerang juga digunakanuntuk pembuatan kertas sulfit dan kertas lainnya, untuk mensterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering. belerang merupakan insultor yang baik.belerang sangat penting untuk kehidupan. penyusun lemak, cairan tubuh dan mineral tulang, dalam kadar yang sedikit.serta cepat menghilangkan bau. Belerang juga bias sebagai sebagai pencemar udara.

Fosforus
Fosfor ditemukan oleh Hening Brand namun baru diuraikan oleh Robert Boyle. Cara membuat fosforus adalah dengan menggunakan batuan fosfat yang dipanaskan dengan pasir dan kokas.
2Ca3(PO4) + SiO + 10C 6CaSiO + 10CO + P
Penggunaan fosforus :
a. Untuk membuat asam fosfat
b. Pupuk dan deterjen


Besi
Bahan utama untuk membuat besi adalah bijih besi. Berbagai macam
bijih besi yang terdapat di dalam kulit bumi berupa oksid besi dan karbonat
besi, diantaranya yang terpenting adalah sebagai berikut.
1. Batu besi coklat (2Fe2O3 + 3H2O) dengan kandungan besi berkisar 40%.
2. Batu besi merah yang juga disebut hematit (Fe2O3) dengan kandungan
besi berkisar 50%.
3. Batu besi magnet (Fe2O4) berwarna hijau tua kehitaman, bersifat magnetis
dengan mengandung besi berkisar 60%.
4. Batu besi kalsit atau spat (FeCO3) yang juga disebut sferosiderit dengan
mengandung besi berkisar 40%.
Bijih besi dari tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat,
dan batu-batuan dalam bongkah-bongkahan yang tidak sama besar. Untuk
kelancaran proses pengolahan bijih besi, bongkah-bongkah tersebut dipecahkan dengan mesin pemecah, kemudian disortir antara bijih besih dan
batu-batuan ikutan dengan tromol magnet. Pekerjaan selanjutnya adalah mencuci bijih besi tersebut dan mengelompokkan menurut besarnya, bijih-bijih besi halus dan butir-butir yang kecil diaglomir di dalam dapur sinter
atau rol hingga berupa bola-bola yang dapat dipakai kembali sebagai isi
dapur. Setelah bijih besi itu dipanggang di dalam dapur panggang agar kering dan unsur-unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih kemudian dibawa ke dapur tinggi diolah menjadi besi kasar. Dapur tinggi mempunyai bentuk dua buah kerucut yang berdiri satu di atas yang lain pada alasnya. Pada bagian atas adalah tungkunya yang melebar ke bawah, sehingga muatannya dengan mudah meluncur kebawah dan tidak terjadi kemacetan. Bagian bawah melebar ke atas dengan maksud agar muatannya tetap berada di bagian ini. Dapur tinggi dibuat dari susunan batu tahan api yang diberi selubung baja pelat untuk memperkokoh konstruksinya. Dapur diisi dari atas dengan alat pengisi. Berturut-turut dimasukkan kokas, bahan tambahan (batu kapur) dan bijih besi. Kokas adalah arang batu bara yaitu batu bara yang sudah didestilasikan secara kering dan mengandung belerang yang sangat rendah sekali. Kokas berfungsi sebagai bahan bakarnya dan membutuhkan zat asam yang banyak sebagai pengembus. Agar proses dapat berjalan dengan cepat udara pengembus itu perlu dipanaskan terlebih dahulu di dalam dapur tinggi.
Proses dalam Dapur Tinggi
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat
karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam
pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara
panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut.
Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu
kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih
besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan
yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam. Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan.
Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut:
Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :
C+O2 CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada
ditempat yang lebih atas yaitu gas CO.
CO2+C 2CO
Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 3000 sampai 8000 C oksid besi yang
lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak
langsung dengan CO tersebut menurut prinsip :
Fe2O3+CO 2FeO+CO2
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi
tidak langsung menurut prinsip :
FeO+CO FeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang
mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan
reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu
langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut.
FeO+C Fe+CO
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi
tidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi.
Kegunaan
Besi adalah penyusun utama kelangsungan makhluk hidup dan bekerja sebagai pembawa oksigen dalam hemoglobin. 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, badan kapal bagi kapal besar, dan komponen struktur bagi bangunan.
Baja
Penemu baja adalah Henry Bessemer. Baja merupakan bahan material konstruksi yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
Di sini diterangkan proses produksi material baja untuk struktur, mulai dari bijih besi sampai menjadi baja profil atau baja pelat.
Proses Pertama:
1. Komponen dasar : iron ore (bijih besi), limestone (tanah kapur), coke (dibuat dari coal, khusus untuk pembuatan steel) dimasukkan ke dalam blast furnace.
2. Coke : bahan bakar untuk furnace, dibuat dari coal dengan proses tertentu.
3. Cairan besi (molten metal) yang panas di dalam furnace terpisah menjadi 2 bagian, yang atas adalah slag (waste, impurities), dan yang bawah adalah besi yang hendak dipakai. Besi yang dihasilkan ini kemudian dicetak menjadi pig iron. Kadar C dalam pig iron bisa mencapai 2%.
Proses Kedua:
1. Pig iron dimasukkan ke dalam primary steelmaking furnace, bisa berupa oxygen furnace, electric arc furnace, atau open hearth furnace. Ke dalam furnace ini, berbagai bahan kimia ditambahkan untuk mendapatkan material properties yang diinginkan. Seringkali scrap juga dimasukkan ke dalam furnace ini.
2. Di dalam proses dengan oksigen, carbon di dalam molten metal bereaksi dg oksigen menghasilkan gas karbonmonoksida. Gas ini harus keluar, kalau tidak akan membentuk ‘gas pockets’ (rimming) saat menjadi dingin (rimmed steel). Untuk menghindari, digunakan deoxidizer : silicon, aluminum. Baja yang dihasilkan : killed steel atau semi-killed steel.
3. Baja yang dihasilkan dicetak dalam bentuk slab, bloom atau billet.
Proses Ketiga :
1. Baja yang telah dicetak dalam bentuk slab, bloom atau billet tsb selanjutnya dibentuk menjadi berbagai macam profil seperti H-beam, Angle (siku), Channel, rel kereta, pelat, pipa (seamless pipe), dsb.
Baja banyak sekali kegunaannya, contohnya baja karbon yang lebih kuat dan lebih keras dari besi tetapi kelenturannya lebih rendah dapat digunakan sebagai rantai, baja mangan atau baja nikel yang bersifat sangat keras dan tahan karat seperti forklift.
Tembaga
Penemu tembaga tidak diketahui. Bijih tembaga yang terpenting adalah berupa sulfida sperti kalkosit dan kalkopirit. Pengolahan Tembaga
1. Bijih tembaga dihaluskan dengan alat peremuk batuan.
2. Bijih dicampur air sehingga terbentuk slurry.
3. Slurry dimasukkan ke tangki sel flotasi dengan tujuan pemisahan dari mineral pengotor.
4. Diperoleh konsentrat Cu dalam bentuk Cu dengan kadar tinggi.
5. Diproses lanjut dalam pabrik pengawa-airan (dewatering plant) untuk menghilangkan air dengan:
• Penyaring putar
• Pengeringan sampai di dapat konsentrat Cu yang kering.
6. Ekstraksi tembaga murni dari konsentrat tembaga dengan dengan :
• Prometalurgi
• Elektrolisis (dengan arus listrik)

Penggunaan tembaga :
a. Untuk kawat listrik
b. Untuk membuat logam paduan Contoh-contoh :
• Kupronikel, terdiri dari 75% Cu dan Ni 25% , untuk membuat koin.
• Duralium, terdiri dari Al 96% dan Cu 4% , untuk komponen pesawat.
• Kuningan, terdiri dari Cu 70% dan Zn 30% , untuk alat musik dan berbagai asesori.
• Perunggu, terdiri dari Cu 95% dan Sn 5% , untuk membuat patung dan ornamen. Tembaga (II) sulfat, CuSo4. XH2O yang dikenal dengan nama terusi atau blue vitriol digunakan sebagai fungisida, misalnya pada kolam renang. Kegunaan lain adalah pada pemurnian tembaga dan penyepuhan dengan tembaga. Tembaga di alam terdapat sebagai :
• Sulfida, seperti chalcopite, bronit, chalcocite,covelite.
• Oksida, seperti cuprite, ferronite

tugas kimia xii ipa 2lanjutan

TUGAS KIMIA

Bosch, Karl (1874-1940), pembuatan amonia
Bessemer, Sir Henry (1813-1898), pembuatan baja
Cavendish, Henry (1731-1810), penemu hydrogen
Hall, Charles Martin (1863-1914), pembuatan aluminium
Haber, Fritz (1868-1934), pembuatan ammonia
Mitscherlich, Eilhardt (1794-1863), pembuatan fosfor
Moissan, Ferdinand Henri (1852-1907), pembuatan fluor
Priestley, Joseph (1733-1804), penemu oksigen

PROSES PEMBUATAN AMONIAK ( NH3 )
Amoniak diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H2) dan Nitrogen (N2) dengan rasio H2/N2 = 3 : 1 . Disamping dua komponen tersebut campuran juga berisi inlet dan gas-gas yang dibatasi kandungannya, seperti Argon (Ar) dan Methan (CH4).
Secara umum tahapan-tahapan proses pembuatan Amoniak dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Feed Treating dan Desulfurisasi
2. Reforming Section
3. Gas Purification
4. Synthesa Loop dan Amoniak Refrigerant
1. Feed Treating dan Desulfurisasi
Natural Gas sebagai bahan baku utama dalam pembuatan Amoniak haruslah di treatment terlebih dahulu untuk menghilangkan kotoran-kotoran dan senyawa kimiawi yang dapat mengganggu jalannya proses melalui beberapa tahapan berikut :

1.1. Desulfurization Sponge Iron
Sejumlah H2S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap.
Reaksi :
Fe2O3.6H2O + H2S → Fe2S3 6 H2O + 3 H2O

1.2. CO2 Removal Pretreatment Section
Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO2 Removal Pretreatment Section
Untuk memisahkan CO2 dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO2 absorber tower, stripper tower dan benfield system.
1.3. Co-Mo /ZnO Desulfurizer
Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO.
Reaksi :
RSH + H2 → H2S + RH
H2S + ZnO → ZnS + H2O

2. Reforming Section
2.1. Primary Reformer
Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak feed gas dan steam pada temperature (824 oC)dan tekanan (45 – 46 kg/cm2) tertentu . Adapun kondisi operasi acuan adalah perbandingan steam to carbon ratio 3,2 : 1.
Reaksi :
CH4 + H2O → CO + 3 H2 - Q
CO + H2O → CO2 + H2 + Q

Secara overall reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermic sehingga membutuhkan burner dan gas alam sebagai fuel.
2.2. Secondary Reformer
Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH4 yang cukup tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H2 pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5 oC.
Reaksi :
CH4 + H2O → 3 H2 + CO
Kandungan CH4 yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis.
Karena diperlukan N2 untuk reaksi pembentukan Amoniak maka melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini.
Reaksi ;
2H2 + O2 → 2H2O
CO + O2 → 2CO2
3. Gas Purification
3.1. High Temperature Shift Converter (HTS)
Setelah mengalami reaksi pembentukan H2 di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 oC untuk merubah CO menjadi CO2 dengan reaksi sebagai berikut :
CO + H2O → CO2 + H2 + heat
Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432 oC– 437 oC.
3.2. Low Temperature Shift Converter (LTS)
Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis.

3.3. CO2 Removal
Karena CO2 dapat mengakibatkan degradasi di Amoniak Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2 removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap. System penyerapan di dalam CO2 absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO2-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO2 akan diregenerasi di unit CO2 stripper dan dikembalikan ke CO2 absorber. Sedangkan CO2 yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea.
Adapun reaksi penyerapan yang terjadi :
K2CO3 + H2O + CO2 → 2KHCO3
3.4. Methanasi
Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO2 dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 oC.
Reaksi :
CO + 3H2 → CH4 + H2O + heat
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O + heat
4. Synthesa Loop dan Amoniak Refrigerant
4.1. Synthesis Loop
Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H2/N2 = 2,5 – 3 : 1. gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm2 oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Amoniak Converter dengan katalis promoted iron.
Reaksi :
3H2 + N2 → 2NH3 + heat
Kandungan Amoniak yang keluar dari Amoniak Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol.
4.2. Amoniak Refrigerant
Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang berfungsi untuk :
Ø Mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut.
Ø Sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration.
5. Produk Amoniak
Produk Amoniak yang dihasilkan terdiri atas dua, yakni :
ü Warm Ammonia Product (30 oC) yang digunakan sebagai bahan baku untuk pabrik urea.
ü Cold Ammonia Product (-33 oC) yang disimpan dalam Ammonia Storage Tank.




Frasch Process
Rabu April 22nd 2009, 12:27 am
Diarsipkan di bawah: tugas opebe

Proses Frasch merupakan suatu proses pengeboran yang ditujukan untuk mendapatkan kembali simpanan belerang yang terkandung di dalam tanah. Proses ini ditemukan oleh Herman Frasch (1851-1914), seorang insinyur teknik kimia muda dari Jerman. Pada tahun 1868, Frasch mencoba peruntungannya dengan datang ke Amerika dimana kondisi saat itu Civil War (Perang Sipil) baru saja berakhir dan perekonomian disana mulai bergerak ke arah kemakmuran. Segera setelah kedatangannya, Frasch mendirikan industri laboratorium yang berada di Philadelphia, dan pada 1876, ia berhasil mematenkan proses pembuatan parafin dari minyak mentah. Hal Ini membuat Frasch menarik perhatian dari Standard Oil Company, yang kemudian mempekerjakan Frasch untuk bekerja di Cleveland, Ohio laboratorium. Disana, Frasch mengamati bahwa banyak dari sumur minyak yang tidak dapat dijual karena berisi komponen belerang. Jika minyak “asam” ini dibakar maka akan menghasilkan kualitas yang jelek dan bau yang menyengat bahkan setelah itu dimurnikan. Frasch akhirnya menemukan cara untuk menanggulangi ketidakmurnian ini. Dalam metode yang dia patenkan di tahun 1887, minyak sebelumnya didistilasi dahulu dengan tembaga oksida atau oksida logam lainnya dengan tujuan mengekstraksi sulfurnya. Setelah itu jumlah oksida yang dibutuhkan bisa didapatkan kembali dan digunakan lagi. Proses ini meningkatkan pasokan minyak yang bermanfaat bagi Amerika Serikat dan membantu mengatur tahapan baru dalam industri untuk merintis perindustrian mobil.

Terobosan Frasch yang berikutnya adalah ide mengenai pengeboran untuk belerang-mineral yang digunakan untuk membuat asam sulfat (sulfuric acid), yang mana saat ini adalah industri yang paling penting yang diproduksi indutri kimia.
Meskipun belerang adalah bahan padatan, Frasch percaya bahawa simpanan belerang dalam tanah mampu ia lelehkan dan kemudian dipompa ke atas permukaan, dengan demikian makin banyak minyak yang dapat diproduksi. Pada saat itu, di pulau Mediterania tepatnya Sisilia memiliki hampir sebuah monopoli dari sumber daya alam belerang, di mana disana deposit belerang berada di tempat yang dangkal dan mudah ditambang. Sebagai tambahan, pekerja Sisilia menerima upah rendah dan kondisi yang kasar daripada penambang di Amerika . Texas dan Louisiana merupakan lahan tambang yang besar jumlah belerangnya , tetapi terletak jauh dibawah tanah, dilindungi oleh rawa-rawa dan pasir. Frasch pada tahun 1894 untuk kali pertama berusaha untuk melakukan pengeboran belerang di rawa Louisiana. Dia menyesuaikan metode yang digunakan sebelumnya untuk pertambangan garam larut dalam air. Untuk mencairkan belerang, air panas dipompakan melebihi titik normal didihnya ke dalam tanah melalui borehole. Setelah mengatasi berbagai masalah teknis, Frasch mengelola proses untuk mendapatkan campuran yg berupa lelehan belerang dan air. Frasch kemudian melakukan proses improvisasi dengan menggunakan kompresi udara dan memompa belerang ke permukaan. Meskipun banyak bahan bakar yang dikonsumsi untuk memanaskan air untuk meleburkan belerang, deposit minyak yang besar yang ditemukan cukup baik. Ditahun 1902, proses Frasch untuk produksi sulfur menjadi praktek yang bisa diterapkan secara umum , sehingga memberikan Amerika pasokan belerang dan asam sulfat sendiri untuknya . Ini merupakan salah satu langkah mengurangi ketergantungan Amerika Serikat dari Eropa untuk industri kimia. Saat ini, proses Frasch digunakan untuk menghasilkan hampir sepertiga dari semua komersial belerang
Belerang
Ditulis oleh Redaksi chem-is-try.org pada 26-01-2008
Sejarah
Menurut Genesis, belerang sudah lama dikenal oleh nenek moyang sebagai batu belerang.
Sumber
Belerang ditemukan dalam meteorit. R.W. Wood mengusulkan bahwa terdapat simpanan belerang pada daerah gelap di kawah Aristarchus.
Belerang terjadi secara alamiah di sekitar daerah pegunungan dan hutan tropis. Sulfir tersebar di alam sebagai pirit, galena, sinabar, stibnite, gipsum, garam epsom, selestit, barit dan lain-lain.
Pembuatan
Belerang dihasilkan secara komersial dari sumber mata air hingga endapan garam yang melengkung sepanjang Lembah Gulf di Amerika Serikat. Menggunakan proses Frasch, air yang dipanaskan masuk ke dalam sumber mata air untuk mencairkan belerang, yang kemudian terbawa ke permukaan.
Belerang juga terdapat pada gas alam dan minyak mentah, namun belerang harus dihilangkan dari keduanya. Awalnya hal ini dilakukan secara kimiawi, yang akhinya membuang belerang. Namun sekarang, proses yang baru memungkinkan untuk mengambil kembali belerang yang terbuang. Sejumlah besar belerang diambil dari ladang gas Alberta.
Sifat-sifat
Belerang berwarna kuning pucat, padatan yang rapuh, yang tidak larut dalam air tapi mudah larut dalam CS2 (karbon disulfida). Dalam berbagai bentuk, baik gas, cair maupun padat, unsur belerang terjadi dengan bentuk alotrop yang lebih dari satu atau campuran. Dengan bentuk yang berbeda-beda, akibatnya sifatnya pun berbeda-beda dan keterkaitan antara sifat dan bentuk alotropnya masih belum dapat dipahami.
Pada tahun 1975, ahli kimia dari Universitas Pensilvania melaporkan pembuatan polimer belerang nitrida, yang memiliki sifat logam, meski tidak mengandung atom logam sama sekali. Zat ini memiliki sifat elektris dan optik yang tidak biasa.
Belerang dengan kemurnian 99.999+% sudah tersedia secara komersial.
Belerang amorf atau belerang plastik diperoleh dengan pendinginan dari kristal secara mendadak dan cepat. Studi dengan sinar X menunjukkan bahwa belerang amorf memiliki struktur helik dengan delapan atom pada setiap spiralnya. Kristal belerang diduga terdiri dari bentuk cincin dengan delapan atom belerang, yang saling menguatkan sehingga memberikan pola sinar X yang normal.
Isotop
Belerang memiliki sebelas isotop. Dari empat isotop yang ada di alam, tidak satupun yang bersifat radioaktif. Belerang dengan bentuk yang sangat halus, dikenal sebagai bunga belerang, dan diperoleh dengan cara sublimasi.
Senyawa-senyawa
Senyawa organik yang mengandung belerang sangat penting. Kalsium sulfur, ammonium sulfat, karbon disulfida, belerang dioksida dan asam sulfida adalah beberapa senyawa di antara banyak senyawa belerang yang sangat penting
Kegunaan
Belerang adalah komponen serbuk mesiu dan digunakan dalam proses vulkanisasi karet alam dan juga berperaan sebagai fungisida. Belerang digunakan besar-besaran dalam pembuatan pupuk fosfat. Berton-ton belerang digunakan untuk menghasilkan asa sulfat, bahankimia yang sangat penting.
Belerang juga digunakanuntuk pembuatan kertas sulfit dan kertas lainnya, untuk mensterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering. Belerang merupakan insultor yang baik.
Belerang sangat penting untuk kehidupan. Belerang adalah penyusun lemak, cairan tubuh dan mineral tulang, dalam kadar yang sedikit.
Belerang cepat menghilangkan bau. Belerang dioksida adalah zat berbahaya di atmosfer, sebagai pencemar udara.
OKSIGEN

Oksigen merupakan gas yang tak berwarna dan tak berbau pada suhu dan tekanan biasa serta unsuR yang diperlukan tubuh untuk respirasi.

Kegunaan gas oksigen secara komersil:
1. Untuk proses pembakaran.
2. Untuk pengolahan baja dari besi tuang.
3. Bersama gas karbit digunakan untuk pengelasan logam.
4. Untuk aerasi pada proses pengolahan limba.
5. Untuk pembuatan gas ozon.
6. Oksigen cair bersama-sama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan-bahan roket.
7. Pengisi tabung pernapasan untuk penyelam dan astronot.
8. Di rumah sakit, untuk membantu pasien yang kekurangan oksigen.
9. Nyala api dari campuran gas oksigen dan gas asetilen (C6H2) akan menimbulkan temperatur yang sangat tinggi, dapat digunakan untuk memotong dan mengelas logam. Pada saat memotong logam digunakan lebih banyak oksigen, sedangkan pada saat mengelas digunakan gas asetilen lebih banyak.
10. Oksigen cair (Liquid oksigen atau LOX) berwarna biru muda dan digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa.


Pembuatan oksigen
Oksigen dapat dibuat dalam skala kecil di laboratorium dan dapat juga dibuat dalam skala besar di industri.

Di laboratorium
· Pemanasan garam Kalium klorat dengan katalisator MnO2
2KClO3 (S) MnO2 2 KCl (S) + 3O2 (g)
· Pemanasan Barium peroksida
2 BaO2 (S) → 2 BaO (S) + O2 (g)
· Pemanasan garam Nitrat
2 Cu (NO3)2 (S) → 2 CuO (S) + 4 NO2 (g) + O2 (g)
2 KNO3 (S) → 2 NO2 (S) + O2 (g)

Secara teknik dalam industri
· Elektrolisi air dengan bantuan elektrolit , menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode.
2H2O (l) elektrolisis 2 H2 (g) + O2 (g)
· Distilasi bertingkat udara cair


OZON
Bentuk lain dari unsur oksigen. Ozon tidak berwarna tetapi berbau sangat tajam. Gas ini terbantuk dalam udara di atmosfer, karena pengaruh sinar ultraviolet matahari atau petir.

3 O2 (g) UV 2 O3 (g) ΔH0 = +285 KJ/mol


AIR
Air adalah senyawa oksigen yang paling penting.
Hidrogen Peroksida
Walaupun tidak sepenting air, hydrogen peroksida juga mempunyai fungsi penting dalam berbagai reaksi oksidasi dan reduksi.

H2O2 + 2 I- + 2 H+ → 2 H2O + I2
Dalam reaksi diatas H2O2 bereaksi sebagai bahan pengoksidasi ( mereduksi H2O )

5 H2O2 + 2 MnO4- + 6H+ → 2 Mn 2+ + 8 H2O + 5 O2
Dalam reaksi diatas H2O2 memegang peranan sebagai bahan pereduksi ( dioksidasi menjadi O2 ).


Pembuatan H2O2
Pembuatan di laboratorium dalam jumlah kecil dilakukan dengan penambahan Barium peroksida kepada larutan asam sulfay encer dan dingin.

BaO2 (P) + H2SO4 (aq) → BaSO4 (P) + H2O (aq)

H2O2 murni merupakan cairan biru pucat dengan titik beku - 0,46 0C. Cairannya lebih kental daripada air ( 1,47 g/cm3 ). Penguraian eksoterm ( perpindahan elektron dari sistem ke lingkungan).

Digunakan dalam bidang industri, pemutih, sebagai antiseptik ringan.



BELERANG


Belerang adalah zat padat pada temperatur kamar, melekat pada temperatur 1190C berwarna kuning dan rapuh. Belerang mempunyai 2 bentuk yaitu belerang rombik dan belerang monoklin. Belerang rombik stabil dibawah suhu 95,5 0C. Diatas suhu tsb, belerang belerang rombik berubah menjadi monoklin. Belerang rombik memiliki rumus S8.


Penambangan Belerang
Belerang yang terdapat dalam batuan dapat diperoleh melalui proses Frasch.


Penggunaan Belerang
1. Untuk membuat asam sulfat
2. Untuk membuat gas SO2 yang biasa dipakai untuk mencuci bahan yang terbuat dari wool dan sutera.
3. Pada industri ban , belerang untuk vulkanisasi karet yang berkaitan agar ban bertambah ketegangannya serta kekuatannya.
4. Belerang juga digunakan pada industri obat-obatan, bahan peledak, dan industri korek api yang menggunakan Sb2S3


Bentuk fisik belerang yang dapat diamati :

· Belerang Rombik ( Sα ) :yang mempunyai 16 cincin S8 dalam 1 init sel dan berubah pada 98,5 derajat Celcius menjadi
· Belerang Monoklinik ( Sβ ) :yang dibayangkan mempunyai 6 cincin S dalam unit selnya. Mencair pada 119 derajat Celcius menghasilkan
· Belerang Cair ( Sλ ) :yang terdiri dari molekul –molekul S8. Suatu cairan kuning, tembus sinar dan bergerak. Tetapi pada 160 derajat Celcius , cincin S8 terbuka dan bergabung membentuk molekul rantai spiral yang panjang , dan menghasilkan
· Belerang cair ( Sµ ) :yang gelap warnanya, sangat kental. Cairan ini mendidih pada 445 derajat Celcius dan menghasilkan
· Uap belerang ( S8 ) :yang terurai menjadi spesies yang semakin kecil dengan meningkatnya suhu.
· Belerang plastik :terbentuk bila cairan Sµ dituangkan ke dalam air dingin. Terdiri dari molekul seperti rantai dan mempunyai kualitas seperti karet ketika mula-mula terbentuk . Tapi, selanjutnya menjadi gampang rusak dan mungkin berubah menjadi belerang Rombik.


Ada 2 macam proses untuk membuat Asam Sulfat :

· Pembuatan H2SO4 dengan proses timbal
Proses tersebut menggunakan ruang reaktor yang dindingnya dilapisi timbal ( Pb ) oleh sebab itu dinamakan proses kamar timbal / bilik timbal.

Reaksi yang terjadi:
2S + 2 O2 → 2 SO2
2 SO2 + 2 NO2 → 2 SO3 + 2 NO
Gas NO dialirkan ke suatu tempat reaksi ( reactor ) dan dioksidasi kembali menjadi NO2
2 NO + O2 → 2NO2
Gas SO3 di kamar timbal direaksikan dengan air yang disemprotkan
SO3 + H2O → H2SO4
Kepekatan H2SO4 yang dihasilkan kira-kira 62,5 % dan dipekatkan lagi hingga 77,6 %


· Pembuatan H2SO4 dengan proses kontak
Pada tahun 1831 seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris,Philips telah berhasil mensintesis belerang menjadi H2SO4 sebagai katalis digunakan V2O5
Reaksi yang terjadi :

S + O2 → SO2
2 SO2 + O2 → 2SO3 ΔH = - 98,3 Kj
SO3 dilarutkan dalam H2SO4 pekat (90 – 99 ) %
SO3 + H2SO4 → H2S2O7 (asam pirosulfat )
H2S2O7 diencerkan dengan air akan diperoleh H2SO4 ( 90 – 99 ) %
H2S2O7 + H2O → 2H2SO4
Asam Sulfat yang dihasilkan dari proses tersebut , mempunyai massa jenis 1,84 dan bersifat higroskopis. Apabila H2SO4 pekat dicampur dengan air , akan bersifat eksoterm dan berbahaya. H2SO4 25 % banyak dijual di pasaran dengan nama accu zuur untuk mengisi aki.



SELENIUM


· Selenium yang dipanaskan keatas titik didih lelehnya dan didinginkan kembali , akan berbentuk massa mirip kaca berwarna merah sebagai campuran beberapa bentuk alotropi.

· Bentuk amorf merah diperoleh dari reaksi belerang dioksida dengan larutan asam selenit.

· Massa mirip kaca bila dipanasi diatas 150 derajat Celcius akan berubah bentuk jadi heksagonal abu-abu yakni bentuk stabil pada temperature kamar. Bentuk ini mempunyai sifat logam yaitu menghantar listrik bila disinari.

· Selenium digunakan dalam pembuatan kaca (penghilang rona hijau dan ion fero:pemerah ) , pembuatan email merah pada keramik dan baja dalam vulkanisasi karet ( meningkatkan ketahanan amplas).

· Dapat ditemukan dalam bijih sulfida, terutama dari tembaga, perak, timbal,dan besi.



TELLERIUM


· Telerium hanya mempunyai 2 bentuk alotropi yaitu bentuk kristalin abu-abu stabil dengan struktur rombohedral heksagonal dan bentuk amorf hitam yang diperoleh dari reduksi H2TeO4 oleh belerang dioksida.
· Bila dipanasi di udara, terbakar dengan nyala kehijauan membentuk TeO2
· Tak larut dalam asam klorida namun larut dalam asam nitrat dan aqua regia sehingga membentuk asam telurat serta larut pada Natrium Hidroksida.
· Tellurium terdapat dalam alam terutama sebagai telurida dalam bijih emas, perak, tembaga, timbal,dan nikel.
· Tellerium diperoleh dengan memanaskan TeO2 bersama karbon.


POLONIUM


· Dalam alam dijumpai hanya sebagai hasil pelurtuhan torium dan uranium.
· Polonium lebih bersifat logam, sehingga unsur ini lebih mirip timbal daripada tellurium.
· Digunakan dalam percobaan nuklir dengan elemen seperti Berilium yang melepas neutron saat ditembak partikel alpha.
· Dalam percetakan dan alat fotografi, polonium digunakan dalam alat yang mengionisasi udara untuk menghilangkan kumpulan arus elektrostatis
· Radioaktifitas yang besar dari unsur ini menyebabkan radiasi yang berbahaya bahkan pada sekumpulan kecil unsur polonium.




BELERANG

PENEMU PROSES


BAHAN YANG DI GUNAKAN

PROSES PEMBUATAN DAN REAKSI KIMIA

PROSES PEMBUATAN
Belerang yang terdapat di bawah permukaan biasanya di tambang menurut cara Frasch. Menurut cara ini, belerang di cairkan dengan mengalirkan air super panas (campuran air dan uap air dengan tekanan sekitar 16 atm dan suhu sekitar 160° C) melalui pipa bagian luar dari suatu susunan tiga pipa konsentris. Belerang cair kemudian di paksa keluar dengan memompakan udara panas (dengan tekanan sekitar 20-25 atm). Selanjutnya belerag di biarkan membeku. Oleh karena belerang tidak larut dalam air, maka belerang yang di peroleh dengan cara ini dapat mencapai kemurnian sampai 99,6 %
Dulu, proses Frasch merupakan cara penambangan yang terkenal. Sekarang ini, kebutuhan belerang sebagian berasal dari hasil desulfurisasi minyak bumi. Desulfurisasi minyak bumi di lakukan untuk mengurangi pencemaran akibat pembakaran belerang dalam bahan bakar minyak

REAKSI KIMIA
ASAM SULFAT
Senyawa belerang terpenting dan yang paling banyak diproduksi adalah asam sulfat. Asam sulfat adalah suatu cairan kental seperti oli. Sangat korosif dan merupakan asam kuat. Dalam industri, asam sulfat di buat menurut proses kontak,proses itu dalam garis besarnya adalah sbb.
Pertama ,belerang di bakar, sehingga mejadi belerang dioksida
S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

Belerang dioksida kemudian dioksidasi lebih lanjut membentuk belerang trioksida menurut reaksi kesetimbangan berikut.
2SO2 (g) + O2 (g) ↔ 2SO3 (g) ∆H = -98 Kj
Reaksi ini berlangsung pada suhu sekitar 500°C, tekana 1 atm dengan katalis V2O5.

Selanjutnya, gas SO3 dilarutkan ke dalam asam sulfat pekat, sehingga terbentuk asam sulfat pekat berasap yang di sebut juga oleum (H2SO4.SO3 atau H2S2O7).
SO3 (g) + H2SO4 (l) → H2S2O7 (l)

Asam sulfat biasanya diperdagangkan dengan kadar 98% yang di sebut asam sulfat pekat. Asam sulfat pekat itu di buat dari asam sulfat pekat berasap dengan menambahkan air.
H2S2O7 (l) + H2O (l ) →2H2SO4 (l)
Sebelum proses kontak, asam sulfat diproduks dengan proses bilik timbel. Pada proses bilik timbel digunakan campuran gas NO dan NO2 untuk mengatalisis pengubahan SO2 menjadi SO3. Aksi katalis itu diperkirakan sbb.
SO2 (g) + NO2 (g) → SO3 (g) + NO (g)
2NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g),
Dan seterusnya NO2 megoksidasi SO2.
Gas SO3 yang terjadi kemudian di reaksikan dengan air. Proses bilik timbel hanya menghasilkan asam sulfatsampai kadar 80 %.

MANFAAT / KEGUNAAN
Penggunaan utama dari belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat. Sedikit belerang di gunakan pada vulkanisasi karet untuk industri ban kendaraan. Selain itu, belerang juga dapat di gunakan dalam pembuatan bubuk mesiu, insektisida, pembuatan pulp kertas, serta pembuatan obat penyakit kulit / jerawat.
Senyawa belerang seperti belerang dioksida, natrium tiosulfat pentahidrat, dan asam sulfat banyak di gunakan dalam industri.
Belerang dioksida (SO2 ) digunakan sebagai fungisida (antijamur), fumigan (antiserangga), dan dalam jumlah yang sangat kecil di gunakan sebagai pengawet makanan.
Natrium tiosulfat pentahidrat (Na2S2O3.5H2O) digunakan dalam proses pencucian film. Senyawa ini di kenal dengan merk hipo.
Asam sulfat (H2SO4) dipakai sebagai pelarut, pengisi aki, pembuat garam sulfat, pembuatan pupuk, pengolahan minyak, dan pewarnaan tekstil.





























FOSFOR.

PENEMU PROSES

BAHAN YANG DI GUNAKAN
Sumber fosforus terpenting yaitu batuan fosfat, suatu bahan kompleks yang mengandung flourapatit (Ca3(PO4)2.CaF2), yang di panaskan dengan pasir dan kokas (karbon).

PROSES PEMBUATAN DAN REAKSI KIMIA
Pada pembuatan asam fosfat, fosforus putih direaksikan dengan udara berlebihan, lalu di siram dengan air.

P4 + 5O2 →P4O10
P4O10 + 6H2O → 4H3PO4

Di alam, fosforus terdapat dalam bentuk senyawa, terutama sebagai fosfat. Senyawa Ca3(PO4)2 di pisahkan dari batuan fosfat kemudian di panaskan dengan pasir (SiO2) dan kokas (C). Uap fosforus yang terbentuk ditampung dalam air.

2Ca3(PO4)2 (s) + SiO2 (s) + 10 C (s) → 6CaSiO3 (s) + 10 CO (g) + P4 (g)

ASAM FOSFAT
Asam fosfat murni berupa cairan kental tak berwarna dan mudah larut dalam air. Secara komersial, asam fosfat di buat dari reaksi batuan fosfat dengan asam sulfat.

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3CaSO4.2H2O


PUPUK SUPERFOSFAT
Batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat atau asam fosfat, dimana batuan fosfat di ubah menjadi kalsium dihidrogenfosfat atau kalsium fosfat primer [Ca(H2PO4)2] yang larut air.

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → 2CaSO4 + Ca(H2PO4)2
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
Pupuk yang mengandung senyawa Ca(H2PO4)2 ini di sebut pupuk superfosfat karena mudah larut dalam air. Selain superfosfat, senyawa lain yang di gunakan sebagai pupuk fosfat adalah ammonium fosfat sekunder, (NH4)2HPO4.

MANFAAT / KEGUNAAN
Sebagian besar produksi fosforus di gunakan untik membuat asam fosfat. Penggunaan akhir yang utama dari senyawa fosforus adalah pupuk dan detergen. Fosforus merah dan senyawa fosforus tertentu di gunakan pada pembuatan korek api. Berbagai senyawa organofosfat di gunakan sebagai pestisida.

tugas kimia xii ipa 2 besi dan baja

BESI


Sejarah
Besi telah digunakan sejak zaman nenek moyang
Genesis menyebutkan bahwa Tubal-Cain, generas Adam ke tujuh, merupakan “guru dari setiap kecerdasan pembuatan kuningan dan besi”.
Pembuatan pilar besi yang luar biasa, tercatat sekitar 400 SM, masih berdiri saat ini di Delhi, India. Merupakan batang besi tempaan dengan tinggi 7,25 meter dan berdiameter 40 cm. Korosi pada pilar tersebut sangat sedikit meski telah terpapar dengan cuaca sejak ia dibuat.
Sumber
Besi merupakan unsur yang ditemukan berlimpah di alam. Juga ditemukan di matahari dan bintang lainnya dalam jumlah yang seadanya. Inti atomnya sangat stabil. Besi adalah unsur dasar dari meteorit jenis siderite dan sangat sedikit terdapat dalam 2 jenis meteorit lainnya. Inti bumi dengan radius 2150 mil, terdiri dari besi dengan 10 persen hidrogen teroklusi. Besi merupakan unsur keempat yang berlimpah ditemukan di kerak bumi.
Bijih besi yang umum adalah hematit, yang sering terlihat sebagai pasir hitam sepanjang pantai dan muara aliran.
Isotop
Besi merupakan campuran dari 4 isotop. Ada pula sepuluh isotop lainnya yang tidak stabil.

Proses pembuatan

BIJI BESI (Iron Ore)
bijih besi banyak ditemukan dalam bentuk senyawa besi-oksida dan memiliki berbagai macam warna mulai dari abu, kuning, ungu, hingga merah. Bijih besi yang dimaksud itu sendiri diantaranya adalah pyrite (FeS2), Magnetite (Fe3O4), dan Hematite (Fe2O3). Hematit adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, mencapai 66%, dan kadar kotorannya relatif rendah.

Pada tahap selanjutnya hematit ini akan dimasukkan ke dalam blast furnace, yaitu tungku besar yang berfungsi melebur biji besi pada tahap awal.

BLAST FURNACE

Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace yang tingginya bisa mencapai 60 meter.

Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut :

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron.


Manfaat

Manfaat besi dalam kehidupan masyarakat banyak sudah sama-sama kita ketahui. Besi merupakan logam yang paling penting sepanjang sejarah umat manusia sejak peradaban Mesopotamia purba sampai sekarang. Tidak ada logam lain yang jumlah pemakaiannya melebihi besi. Dewasa ini besi merupakan tulang punggung peradaban modern: gedung pencakar langit, jembatan, peralatan kendaraan, senjata, alat pertanian, pipa saluran, dan segala jenis mesin.




Sifat-sifat
Logam murni besi sangat reaktif secara kimiawi dan mudah terkorosi, khususnya di udara yang lembab atau ketika terdapat peningkatan suhu. Memiliki 4 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. Hubungan antara bentuk-bentuk ini sangat aneh. Besi pig adalah alloy dengan 3% karbon dan sedikit tambahan sulfur, silikon, mangan dan fosfor.
Besi bersifat keras, rapuh, dan umumnya mudah dicampur, dan digunakan untuk menghasilkan alloy lainnya, termasuk baja. Besi tempa yang mengandung kurang dari 0.1% karbon, sangat kuat, dapat dibentuk, tidak mudah campur dan biasanya memiliki struktur berserat.
Baja karbon adalah alloy besi dengan sedikit Mn, S, P, dan Si. Alloy baja adalah baja karbon dnegan tambahan seperti nikel, khrom, vanadium dan lain-lain. Besi relatif murah, mudah didapat, sangat berguna dan merupakan logam yang sangat penting.













TEMBAGA


Sejarah
(Latin, cuprum, dari pulau Cyprus). Tembaga dipercayai telah ditambang selama 5000 tahun.

Sifat-sifat
Tembaga memiliki warna kemerah-merahan. Unsur ini sangat mudah dibentuk, lunak, dan merupakan konduktor yang bagus untuk aliran elektron (kedua setelah perak dalam hal ini).

Sumber-sumber
Tembaga kadang-kadang ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral seperti cuprite, malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. 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.



Proses Pembuatan


Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah 12 tabung reaksi, 1 rak tabung reaksi, 2 tabung lebur, 1 gelas piala 100 ml, 1 gelas piala 250 ml, 1 corong, 1 pipet tetes, 1 penjepit tabung, 1 gelas ukur 10 ml dan 1 pembakar bunsen.
Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah tembaga, garam rochelle tembaga (II) oksida, HCl 2 M, HNO3 1 M, H2SO4 1 M, NaOH 1 M, CuSO4 1 M.
Pembuatan Tembaga (I) Oksida dimasukkan larutan benedict ke dalam tabung reaksi. Ditambahkan 1 gram glukosa pada larutan benedict, Dipanaskan sampai terbentuk endapan merah jingga. Dibiarkan terbentuk endapan, kemudian didekantasi dan dicuci endapan dengan air.
Reaksi antara Tembaga (I) oksida dan Tembaga (II) Oksida dengan Asam. Dimasukkan 0,1 gram tembaga (I) oksida ke dalam masing-masing 3 tabung reaksi. Dimasukkan sedikit tembaga (II) oksida ke dalam masing-masing 3 tabung reaksi yang lain. Ditambahkan asam klorida encer, asam sulfat encer, dan asam nitrat encer pada oksida sampai masam itu berlebih. Dipanaskan tabung reaksi dan diamati dengan seksama yang terjadi.
Pembuatan Tembaga (I) Klorida. Dimasukkan kira-kira 0,5 gram tembaga (II) oksida dalam tabung reaksi. Ditambahkan 5-10 ml asam klorida pekat. Dipanaskan sampai diperoleh larutan hijau tembaga (II) klorida. Ditambahkan 1 gram tembaga dan dididihkan selama 5 menit. Disaring dan dimasukkan filtrat ke dalam 200 ml air dalam bejana gelas.
Pembuatan Tembaga (I) Yodida Ditambahkan 3 ml KI ke dalam 3 ml CuSO4 dalam tabung reaksi, kemudian diamati hingga terbentuk endapan Ditambahkan natrium tiosulfat hingga larutan menjadi jernih dan terbentuk endapan.

Manfaat

Industri elektrik merupakan konsumen terbesar unsur ini. Campuran logam besi yang memakai tembaga seperti brass dan perunggu sangat penting. Semua koin-koin di Amerika dan logam-logam senjata mengandung tembaga. Tembaga memiliki kegunaan yang luas sebagai racun pertanian dan sebagai algisida dalam pemurnian air. Senyawa-senyawa tembaga seperti solusi Fehling banyak digunakan di bidang kimia analitik untuk tes gula.










BAJA

Baja merupakan bahan material konstruksi yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.

Proses pembuatan

Proses Pertama:

1. Komponen dasar : iron ore (bijih besi), limestone (tanah kapur), coke (dibuat dari coal, khusus untuk pembuatan steel) dimasukkan ke dalam blast furnace.
2. Coke : bahan bakar untuk furnace, dibuat dari coal dengan proses tertentu.
3. Cairan besi (molten metal) yang panas di dalam furnace terpisah menjadi 2 bagian, yang atas adalah slag (waste, impurities), dan yang bawah adalah besi yang hendak dipakai. Besi yang dihasilkan ini kemudian dicetak menjadi pig iron. Kadar C dalam pig iron bisa mencapai 2%.

Proses Kedua:

1. Pig iron dimasukkan ke dalam primary steelmaking furnace, bisa berupa oxygen furnace, electric arc furnace, atau open hearth furnace. Ke dalam furnace ini, berbagai bahan kimia ditambahkan untuk mendapatkan material properties yang diinginkan. Seringkali scrap juga dimasukkan ke dalam furnace ini.
2. Di dalam proses dengan oksigen, carbon di dalam molten metal bereaksi dg oksigen menghasilkan gas karbonmonoksida. Gas ini harus keluar, kalau tidak akan membentuk ‘gas pockets’ (rimming) saat menjadi dingin (rimmed steel). Untuk menghindari, digunakan deoxidizer : silicon, aluminum. Baja yang dihasilkan : killed steel atau semi-killed steel.
3. Baja yang dihasilkan dicetak dalam bentuk slab, bloom atau billet.














Proses Ketiga :

1. Baja yang telah dicetak dalam bentuk slab, bloom atau billet tsb selanjutnya dibentuk menjadi berbagai macam profil seperti H-beam, Angle (siku), Channel, rel kereta, pelat, pipa (seamless pipe), dsb.
2. Terus dijual deh…





Manfaat

baja dapat memenuhi banyak sekali persyaratan teknis maupun ekonomis, merupakan tulang punggung peradaban modern: gedung pencakar langit, jembatan, peralatan kendaraan, senjata, alat pertanian, pipa saluran, dan segala jenis mesin. Tidaklah mengherankan jika produksi besi di seluruh dunia mencapai lebih dari satu miliar ton setiap tahun!



BESI vs BAJA
by gendis (03/09/2008 - 04:49)
Perbedaan Besi dan Baja


Perbedaan besi dan baja terletak pada kandungan paduan karbon (C) yang akan menentukan sifat-sifat lain dari besi dan baja tersebut. Paduan baja yang mengandung lebih banyak karbon dari nilai komersialnya dapat dinamakan besi. Kandungan karbon pada beberapa jenis baja mencapai 0,04 persen sampai 2,0 persen. Besi tuang, besi tuang maleable, pig iron mengandung jumlah karbon sekiar 2-4 persen. Tetapi ada juga besi yang tidak mengandung karbon yaitu white-heart malleable iron.
Pembuatan bahan baku besi dan baja dapat dilakukan dalam blast furnace ang menghasilkan pig iron. Pembuatan langsung juga dapat dilakukan dengan alat revolving kiln yang menghasilkan spong iron.
Paduan baja dan besi dapat dikelompokan dalam ferroalloys. Paduan ini dapat menghasilkan jenis-jenis baja. Jumlah paduan yang diunakan dalam pembuatan besi dan baja bervariasi hingga mengandung 20 sampai 80 persen dari elemen paduan. Paduan ini seperti Mangan, Silkon , dan Cromium.

Sejarah

Teknik peleburan logam telah ada sejak zaman Mesir kuno pada tahun 3000 SM. Bahkan pembuatan perhiasan dari besi telah ada pada zaman sebelumnya. Proses pengerasan pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan senjata pada zaman Yunani 1000 SM.
Proses pemaduan yang dibuat mulai ada sejak abad 14 yang diklasifikasikan sebagai besi tempa. Proses ini dilakkan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal dalam tungku atau furnance. Dengan proses ini bijih besi mengalami reduksi menjadi besi sponge metalik yang terisi oleh slag yang merupakan campuran dari pengotor metalik dan abu charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari furnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti oleh slag yang tebal lalu slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan besi meggunakan metode ini menghasilkan kandingan slag sekiar 3 persen dan 0,1 persen pengotor lain. Kadang kala hasil produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya besi tempa. Parapembuat besi belajar untuk membuat baja dengan memanaskan besi tempa dan charcoal pada boks yang terbuat dar tanah liat selama beberapa hari. Dengan proses ini besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya.
Setelah abad ke 14 tungku atau furnance yang digunakan mulai mengalami peningkatan ukuran dan draft yang digunakan untuk pembakaran gas melewati “charge,” pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih besi pada bagian bagian atas furnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi besi metalik dan menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang dilewatinya. Hasil dari furnance ini adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada temperatur rendah. Pig iron akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja.
Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga digunakan untuk memurniakan besi oleh pembuat besi yang lamapu. Proses pemurnian besi cair dengan peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir Henry Bessemer yang mengembangkan Bessemer furnance, atau pengkonversi, pada tahun 1855. Sejak tahun 1960 telah diproduksi baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada furnance elektrik, sehingga dinamakan mini mills. Mini mills adalah komponen yang sangat sangat penting bagi produksi baja Amerika. Mills yang lebih besar digunakan pada produksi baja dari bijih besi.

Produksi Pig Iron

Bahan bakudasar dari produksi pig iron adalah bijih besi, coke, dan lim stone. Coke dibakar sebagai bahan bakar pada furnance. Ketika coke terbakar, coke memberikan karbon monoksida, yang digukombinasikan dengan iron oksida pada bijih besi, sehingga mereduksi menjadi besi metalik.
Reaksi dasar dalam blsat furnance yaitu Fe2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe. Limestone pada furnace berfungsi sebagai sumber carbon monoksida tambahan yang digunakan sebagai fluks yang dkombinasikan dengan silika infusible yang ada pada bijih besi untuk membentuk fusible calsium silikat. Tanpa limstone, iron silikat tidak mungkin terbentuk, sehingga metalik iron juga tidak terbentuk. Kalsium silikat ditambah pengotor lain membentuk slag yang akan mengambang pada lelehan metal pada bian belakang tungku. Pig iron biasa yang diproduksi blast furnance mengandung 92 persen besi, 3-4 persen karbon, 0,5-3,0 persen silikon, 0,25-2,5 persen mangan, 0,04-2,0 persen fospor, dan sulfur.
Blast furnance (tanur tinggi) beroprasi secara kontinu. Material yang akan dimasukan dibagi mejadi bagian-bagian kecil pengisian yang dimasukan ke furnance dengan waktu 10-15 setiap pemasukan. Slag dibuang dari permukaan setiap dua jam dan besi yang dihasilkan dituang sebanyak lima kali sehari.

Blast furnance yang umum terdiri dari baja silinder yang dilapisi dengn batu tahan api (refraktori), yang tidak mengandung logam seperti batu bata tahan api. Lapisan diperuncing pada bagian atas dan bagian bawah. Bagian terlebar dari furnance adalah ¼ bagian dari bawah. Porsi yang lebih rendah, disebut bosh yang dilengkapi dengan beberapa pipa pembuka atau tuyeres yang dilewati tiupan aliran ledakan udara. Dekat dasar dari bosh terdapat lubang tempat mengalirnya lelehan logam pig iron ketika furnance dituang (tapped). Dan diatas lubang ini tetapi dibawah tuyeres terdapat lubang lain untuk mengeluaarkan slag. Puncak furnance yang memiliki tnggi sekiar 27 m, mengandung pipa udara untuk pembuangan gas dan sepasang hoppers berbentuk katup dengan pengungkit untuk tempat pengisian material yang akan dicor.
Udara yang akan digunakan dalam blast furnance dipreheat hinga mencapai temperatur 540° dan 870° C. Pemanasan dilakukan menggunakan kompor dengan silinder yang menggunakan bata tahan api yang disusun. Bata pada kompor dipanaskan selama beberapa jam dengan membakar gas blast furnance, gas buangan dari bagian atas tungku. Kemudian api dimatikan dan udara ditiupkan melalui kompor ke blast furnance. Total berat gas yang digunakan adalah lebih banyak sedikit dari jumlah berat material dari material mentah yang dipakai.
Perkembangan yang penting dalam teknologi tanur tinggi (blast furnance) diperkenalkan setelah perang dunia kedua dengan mengecilkan aliran gas dari fentilasi furnance. Tekanan didalam furnance sebesaar 1,7 atm atau lebih. Teknik pengepresan dapat membuat pembakaran lebih baik dari coke dan menghasilkan hasil pig iron yang besar pula. Output yang dihasilkan dengan metode pengepresan 25 prersen lebih banyak daripada metode biasa. Hasil yang lebih juga telah dicoba dengan menambahkan oksigen pada udara blast furnance.
Proses penuangan logam cair melalui saluran dekat bosh bagian bawah dan logam cair akan melewati saluran runner tanah liat, lalu ke saluran bata yang lebih besar sebagai penampug yang berupa ladle atau kereta mobil yang dapat menampung sebanyak 100 ton metal. Slag yang mungkin mengalir dari furnance bersama logam di ambil dengan gayung sebelum masuk ke penampung. Penampung dari lelehan peig iron kemudian diantar ke toko pembuat baja.
Pada zaman sekarang, blast furnance dioprasikan dengan dihubungkan ke tungku basic oksigen, dan kadang-kadang pembuatan besi menjadi satu bagian dari rencana poduksi baja. Dalam rencana itu lelehan pig iron digunakan untuk mengisi tungku pembuatan baja. Lelehan metal dari beberapa blast furnance dapat dicampur dalam satu ladle yang besar sebelum diolah kembali menjadi baja untuk meminimalisasi ketidakhomogenan komposisi dalam peleburan masing-masing.

Metode Lain untuk Pemurnian Besi

Hampir semua besi dan baja diproduksi dengan menggunakan pig iron dengan proses blast furnance, tetapi ada metode lain yang digunakan dalam pembuatan baja dan besi yaitu metode pembuatan langsung besi dan baja dari bijih besi tanpa pembuaan pig iron. Pada proses ini bijih besi dan coke dicampur pada alat pencampur yang disebut revolving kiln, dan dipanaskan sampai temperatur 9500C. Carbon monoksida diberikan
dari hasil pemanasan coke seperti pada blast furnance dan mereduksi oksida dari bijih besi menjadi besi metalik. Proses reaksi kedua pada blast furnance tidak terjadi sehingga terbentuk sponge iron. Spong iron memiliki kemurnian yang lebih tinggi dari pada daripada pig iron. Besi murni juga didapat dari proses elektrolisis, tetapi proses elektrolisis tidak digunakan untuk mendapatkan besi secara komersil.

Proses Perapian Terbuka untuk Pembuatan Baja

Produksi baja dari pig iron terdiri dari pembakaran karbon yang berlebih dan pengotor lainnya yang ada pada besi. Kesulitan dari produksi baja adalah tingginya suhu pelelehan, yaitu sekitar 13700C yang tidak bisa dicapai menggunakan bahan bakar yang umum digunakan untuk pembuatan besi. Untuk mengurangi keslitan ini maka dikembangkan teknologi proses perapian terbuka, furnance pada teknologi ini dapat bekerja pada suhu tinggi dengan regeneratif preheating pada gas dan udara yang digunakan untuk pembakaran di dalam furnance (tungku). Dengan regeneratif preheaing, gas pembuangan dari furnance dialirkan dalam suatu tempat yang mengandung banyak bata dan memberikan kebanyakan dari panas yang dihasilkan pada bata. Lalu kembali dialirkan sepanjang furnance sehingga bahan bakar, dan udara melewati tempat pemanas sehingga dapat terpanaskan oleh bata yang telah menyerap panas. Melalui teknologi ini furnance dapat menghasilkan panas sebesar 16500C.
Furnance tersebut biasanya tersusun atas bata perapian berbentuk kotak datar berukuran 6 m X 8 m denagn tinggi 2,5 m. Di depan perapian terdapat satu rangkaian pintu yang membuka ke luar ke suatu lantai kerja di depan perapian. Perapian secara keseluruhan dan lantai kerja adalah satu cerita diatas lantai dasar, dan ruangan dibawah perapian merupakan ruangan pemanas dengan heat regenerating dari furnace. Furnace dengan ukuran ini mampu memproduksi sekitar 100 metric ton baja stiap 11 jam.

Furnace tersebut diisi dengan campuran pig iron (cair maupun dingin), scarp baja, dan bijih besi yang akan menghasilkan oksigen tambahan. Limstone ditambahkan untuk membentuk flux dan fluorspar ditambahkan agar slag yang dihasilkan lebih cair. Proporsi penambahan bervariasi tergantung dari batas lebar, tetpi pengisian logam yang umum yaitu 56,750 kg (125,000 lb) of scrap baja, 11,350 kg (25,000 lb) pig iron dingin, 45,400 kg (100,000 lb) pig iron cair, 11,800 kg (26,000 lb) limestone, 900 kg (2,000 lb) of bijih besi, dan 230 kg (500 lb) fluorspar. Setelah furnance diisi, furnace bercahaya dan api bertiup di perapian dengan arah dapat diatur operator agar terjadi heaat regeneration.

Secara kimia furnace perapian terbuka terdiri dari perendahan kandungan karbon logam yang dilebur dengan oksidasi dan penghilangan pengotor seperti silikon, phospor, mangan, dan sulfur, yang dikombinasikan dengan limstone dari slag.. Reaksi ini terjadi ketika logam berada dalam furnece pada suhu pelelehan yaitu temperatur antara 1400 sampai 16500 C untuk beberapa jam sampai logam yang diinginkan memiliki kandungan karbon yan diinginkan. Pengalaman operator dapat menentukan kandunan carbon dari logam dengan melihat warnanya tetapi biasanya pencairan logam diuji dengan menambil sebagian kecil logam dari furnace, mendinginkannya, dan mengujinya dengan cara fisika maupun kimia.

Ketika kandungan karbon telah mencapai level yang diinginkan, furnace kemudian dituang dengan membuka keran taping pada bagian bawah. Logam cair kemudian mengalir ke ladle yang diletakan dibawah furnace. Dari ladle, baja kemudian dituang ke cetakan besi tuang yang berbentuk ingot dengan panjang umumnya 1,5 m dan lebar 48 cm. Ingot ini menjadi bahan baku pada industri baja, beratnya kira-kira 2,25 metric ton pada ukuran ini. Ada juga metode yang langsung membuat benda cor tanpa pembentukan ingot terlebih dahulu.


Basic Oksygen Process

Proses yang paling tua dalam pembuatan baja dengan kuanitas besar, proses Bessemer , dibuat dengan ketinggian, pear-shaped furnace, disebut proses converter Bessemer, yang dapat dimringkan untuk dapat menambahkan dan menuangkan. Jumlah besar gas ditiupkan melewati lelehan logam. Oksigen tersebut bersatu secara kimia dengan pengotor dan membawa mereka keluar.
Dalam basic oksygen process, baja juga dimurnikan dalam pear shape furnace yang dapat dimiringkan untuk mengisi dan menuang. Udara juga dihilangkan dengan meniupkan arus oksigen yang hampr murni. Setelah furnace selesai diisi dan diputar tegak lurus, oksigen diturunkan dengan tinggi lance sekitar 2 m atau sesuai denan kebutuhan. Ribuan kubik oksigen ditiukan kedalam furnace dengan kecepatan supersonik. Oksigen berkombinasi dengan karbon dan elemen yang tidak diinginkan dan dimulai temperatur reaksi pengocokan sehingga dengan cepat membakar pengotor dan mengubah pig iron menjadi baja. Waktu pemurnian sekitar 50 menit atau kurang, sekitar 275 metric ton baja yang dapat diproduksi denggan metode ini dalam satu jam.

Electric Furnace Steel

Dalam beberapa Furnace digunakan listrik sebagai pengganti bahan bakar untuk proses melelehkan dan memurnikan baja karena Electric Furnaces lebih mudah diatur daripada perapin terbuka dengan basic oksien furnace. Electric furnace steel lebih khusus digunakan untuk memproduksi Stainless Steels dan Baja paduan tinggi lainnya yang harus dibuat dengan spesifikasi yang tepat. Pemurnian terjadi dekat bilik dimana temperature dan kondisi lainnya dikontrol dengan alat secara otomatis.
Pada tingkat awal Refining process, oksigen tingkat tinggi disuntikkan melalui Lance, kemudian menaikan temperature Furnace dan mengurangi waktu untuk memproduksi Baja. Jumlah oksigen yang masuk ke dalam Furnace dapat diatur untuk menghindari reaksi oksidasi yang tidak diinginkan.
Kebanyakan logam pengisi terdiri dari Scrap. Sebelum dapat digunakan, Scrap harus dianalisa terlebih dahulu dan disortir, karena kandungan paduannya akan mempengaruhi komposisi. Material lainnya, seperti jumlah kecil bijih besi dan dry lime, ditambahkan untuk membantu memindahkan Carbon dan pengotor lainnya yang ada. Elemen paduan tambahan lainnya ditambahkan pada baja saat pengisian atau akan di tuang ke ladle.

Setelah Furnace diisi logam, elektroda didekatkan dengan permukaan logam. Arus dialirkan melalui salah satu elektrodanya lalu membentuk Arc/busur pada muatan logam, kemudian mengalir melalui logam dan busur kembali ke elektroda selanjutnya. Panas dihasilkan dari tahanan aliran arus dengan muatan. Panas ini bersamaan dengan busur mempercepat peleburan logam. Ada juga electric furnace yang panasnya diasilkan dari koil.

Proses Penyelesaian

Baja dipasarkan dalam berbagai variasi ukuran dan bentuk, seperti rods, pipa, railroad rails, tees, channels dan I-beams. Bentuk-bentuk ini diproduksi dengan rolling dan forming, memanaskan ingot untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Perlakuan terhadap baja juga dapat meningkatkan kualitasnya dengan memurnikan struktur kristalnya dan membuat logam lebih tangguh.
Proses dasar pembuatan baja dikenal dengan hot rolling. Dalam hot rolling, ingot baja dipanaskan terlebih dahulu sampai merah dalam furnace yang dinamakan soaking pit dan dilewatkan diantara sepasang metal rollers yang memeras sampai dihasilkan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Jarak antara kedua Rollers berkurang seiring dengan pertambahan panjang dan pengurangan ketebalan.

Besi Tempa

Proses pembuatan material yang tangguh, paduan Malleable yang dikenal dengan Besi Tempa karena proses pembuatannya. Prosesnya dikenal dengan puddling, membutuhkan kemampuan tangan buruh. Produksi besi tempa dalam jumlah ton tidak memungkinkan. Pengembangan proses baru dengan bessemer converters dan furnaces perapian terbuka meningkatkan kuantitas besi tempa.
Besi tempa tidak lagi diproduksi secara komersial, karena dapat diganti dengan Low-carbon Steel pada hampir semua aplikasi, yang lebih murah untuk memproduksinya dan lebih uniform kualitasnya dibandingkan besi tempa.
Puddling Furnace menggunakan arched roof dan depressed hearth yang dipisahkan oleh dinding dari pembakaran saat arang terbakar. Setelah furnace panas, Puddler atau Furnace operator, “Fettles” dengan melapisi perapian dan dinding dengan pasta oksida Fe, biasanya Hematite Ore.
Furnace diisi dengan 270 kg pig iron dan pintunya ditutup. Setelah 30 menit Iron meleleh dan Puddler ditambahkan oksida besi atau mill scale untuk mengisinya, perlakuan oksida ke dalam besi dengan bent iron bar disebut Raddle. Si, dan Mn dalam oksida besi serta S dan P dihilangkan. Temperature meningkat drastis dan carbon mulai terbakar menjadi gas carbon-oxide. Saat carbon terbakar, temperatur lebur paduan meningkat dan logam menjadi lebih pucat. Fe menjadi murni, Puddler mengendalikan muatan dengan raddle untuk memastikan komposisi yang seragam.
Spongelike dipisahkan jadi gumpalan (lumps) yang disebut balls, sekitar 80-90 kg. Balls dikeluarkan dari furnace dengan tongs dan ditempatkan pada squeezer. Besi dipotong jadi tipis dan ditumpuk, kemudian dipanaskan sampai welding temperature. Akhirnya di-rolled menjadi single piece. Rolling terkadang dilakukan berulang kali untuk meningkatkan kualitas produk.


Klasifikasi Baja

Baja dikelompokan menjadi lima kelompok besar, yaitu:

1. Baja Karbon

Lebih dari 90 persen dari semua baja yanng diproduksi adalah baja karbon. Mengandung jumlah karbon bervariasi dengan jumlah mangan tidak lebih dari 1,65 persen, silikon 0,6 persen, dan Cu sebanyak 0,6 persen. Digunakan pada mesin, body automobil, baja strutural untuk bangunan, ship hulls, kasur per, bobby pins.
2. Baja Paduan
Baja ini memiliki komposisi yang spesifik yang mengandung beberapa persen vanandium, Mo, dan elemen paduan lain. Memiliki kandungan mangan, Si, dan Cu lebih besar daripada bja karbon biasa. Digunakan pada gigi dan axel mobil, roller skates, dan carving knives.
3. High-Strength Low alloy Steel (HSLA)
Merupakan baja jenis terbaru diantara lima keluarga baja. Biaya produksi lebih rendah karena hanya sedikit mengandung paduan yang mahal. HSLA lebih ringan daripada baja biasa.
4. Stainless Steel
Stainless steel adalah baja tahan karat yang mengandung Cr, Ni, dan elemen lain yang membuat baja tersebut tahan karat pada kelembaban asam dan gas tertentu. Beberapa jenis Stainless steel sangat keras. Karena permukaannya yang mengkilap, arsitek sering menggunakannya untuk tujuan dekorasi. Untuk membuat pipa, alat-alat oprasi, dan yang lainnya.

5. Tool Steel

Dibuat menjadi beberapa jenis tools atau cutting dan shaping machinery untuk operasi manufaktur yang bervariasi. Toolsteel mengandung W, Mo dan elemen paduan lainnya yang membuat jadi lebih kuat, keras dan tahan aus.

Struktur Baja

Physical Properties dari berbagai jenis Baja dan paduannya pada temperature tertentu tergantung dari kadar karbon dan bagaimana proses distribusinya. Sebelum dikeraskan dengan proses heat treatment, baja umumnya memiliki struktur: ferrite, pearlite, dan cementite. Ferrite merupakan Besi dengan kandungan kecil karbon dan elemen lain yang larut, sifatnya soft dan ulet. Cementite, paduan Besi dengan 7% Carbon, umumnya rapuh dan keras. Pearlite merupakan campuran ferrite dan cementite dengan komposisi yang spesifik dan struktur yang berkarakter. Physical characteristics intermediate antara dua konstituen tersebut.
Ketangguhan dan kekerasan baja tidak terlalu tergantung oleh heat treatment, tetapi tergantung sama tiga komposisi utama tersebut. Jika kandungan Carbon meningkat, maka jumlah ferrite berkurang dan jumlah pearlite meningkat sampi Baja mengandung 0.8% Carbon, keseluruhannya merupakan komposisi pearlite. Baja dengan Carbon lebih merupakan campuran pearlite dan cementite. Meningkatkan temperature perubahan ferrite dan pearlite menjadi bentuk allotropic dari paduan iron-carbon (austenite), yang memiliki property kelarutan semua Carbon bebas dalam logam. Jika baja didinginkan secara lambat, austenite menjadi ferrite dan pearlite, tapi jika pendinginan cepat austenite “membeku” atau berubah menjadi martensite, yang sangat keras.

Heat Treatment Baja

1. Hardening
Baja dapat ditingkatkan kekerasannya dengan perlakuan panas. Timbul struktur martensit melalui proses pendinginan yang sangat cepat (rapid cooling) dari fasa austenite (struktur FCC) ke temperatur ruang. Pada proses pendinginan normal (equilibrium) terjadi perubahan fasa dari g-austenite menjadi a-ferite. Perubahan fasa seiring dengan struktur kristal dari FCC menjadi BCC.

Kelarutan karbon dalam BCC lebih rendah dari kelarutan karbon dalam FCC, karbon yang larut dalam austenite harus berdifusi keluar dari kisi kristal FCC dan membentuk senyawa karbida saat terjadi transformasi kristal. Difusi berlangsung sangat lama, jika proses pendinginan berlangsung sangat cepat, maka atom karbon yang terlarut dalam FCC tidak sempat berdifusi keluar. Akibatnya tidak terjadi transformasi FCC ke BCC, melainkan transformasi geser yang membentuk struktur BCT yang sangat jenuh akan karbon dan menimbulkan tegangan pada struktur BCT, serta meningkatnya kekerasan secara drastis. Peningkatan kekerasan baja dengan cara solid solution treatment yang dilanjutkan dengan pendinginan cepat dikenal dengan istilah quenching.

Banyak faktor yang mempengaruhi kekerasan baja hasil quenching, diantaranya temperatur austenisasi yang dibahas pada paper ini. Secara umum kekerasan baja akan meningkat seiring dengan peningkatan temperatur austenisasi sampai pada batas maksimum kelarutan karbon dalam fasa austenite pada diagram Fe-Fe3C.
2. Tempering

Proses hardening menghasilkan struktur martensit yang sangat brittle, maka jarang digunakan dalam aplikasi. Perlu mekanisme perlakuan panas agar martensit yang telah terbentuk dapat dimodifikasi sifatnya dan dihasilkan baja yang lebih tangguh (tough). Mekanisme ini disebut dengan tempering. Proses ini terdiri atas dua tahap, dimana di dalamnya terjadi reduksi kadar karbon dalam martensit hingga 0.3%. Kekerasan baja menurun dan keuletannya (ductility) meningkat, maka dapat dihasilkan baja yang lebih tangguh.



Bijih Cu biasanya membentuk senyawa oksida, sulfida dan karbonat. Bijih bisa juga membentuk pirit tembaga (CuFeS2), Cu galena (Cu2S), kuprit (Cu2O), malasit [Cu(OH)2.CuCO3], dan azurit [Cu(OH) 2.2CuCO3]. Yang paling banyak ditemukan di alam adalah bijih tembaga-besi sulfida(CuFeS2), merupakan campuran besi sulfida dan tembaga sulfida.

Di perusahaan tambang tembaga modern: di Indonesia kita mengenal Freeport (Timika, Papua), dan Newmont (Batuhijau, NTB), bijih tembaga sulfida diolah menjadi konsentrat tembaga (seperti pasir tapi warnanya sehitam batu bara) melalui proses smelting. Indonesia memiliki pabrik pengolah (smelter) di Gresik.

Penjelasan teknis smelting: Bijih dipanaskan dibakar dengan udara yang cukup sehingga air terpisah dan oksida logam murni tertinggal. Logam oksida kemudian direduksi melalui pemanasan tanpa adanya udara. Proses ini disebut Basemerisasi terhadap Cu. Logam Cu yang yang didapatkan berupa lelehan. Lantas lelehan Cu itu disembur dengan oksida sulfur. Hasilnya akan menjadi logam beku tapi masih kotor sehingga harus dibersihkan dulu melalui proses elektrolisis.

Proses smelting ini juga disebut solution extraction (SX). yang kemudian dilanjutkan dengan elektrolisis atau electrowinning (EW) yang proses sederhananya seperti penyepuhan menggunakan anoda dan katoda. Dari sanalah diperoleh tembaga murni. Proses smelting bisa juga dilakukan dengan proses leaching (penggerusan). Bahkan ada upaya untuk memanfaatkan bioteknologi menggunakan mikroba Thtobactilus ferrooxtdaus dengan katalis perak untuk smelting tembaga, seng, uranium, dan emas dari sulfida yang kabarnya lebih hemat dan menekan polusi.


Sun, 23/04/2006 - 9:22am — godam64
Penemu Mesin uap Adalah James Watt Berasal dari Negara Inggris
Penemu Mesin 4 tak Adalah Nicolaus Otto Berasal dari Negara Jerman
Penemu Mesin diesel Adalah Rudolf Diesel Berasal dari Negara Jerman
Penemu Mesin cetak Adalah Johannes Guttenberg Berasal dari Negara Jerman
Penemu Mesin ketik Adalah Christopher Sholes Berasal dari Negara Amerika
Penemu Radio Adalah C. Marconi Berasal dari Negara Italia
Penemu Televisi Adalah J.L. Baird & C.F. Jenkins Berasal dari Negara Amerika
Penemu Telegrap Adalah Samuel F.B. Morse Berasal dari Negara Amerika Serikat
Penemu Telepon Adalah Alexander Graham Bell Berasal dari Negara Amerika Serikat (Versi Lama)
Penemu Telepon Adalah Antonio Meucci Berasal dari Negara Italia (Versi Baru)
Penemu Dinamo Adalah Michael Faraday Berasal dari Negara Inggris
Penemu Elektromagnet Adalah Williarn Sturgeon Berasal dari Negara Inggris
Penemu Bola lampu Adalah Thomas Alva Edison Berasal dari Negara Amerika Serikat
Penemu Proyektor film Adalah Thomas Alva Edison Berasal dari Negara Amerika Serikat
Penemu Piringan hitam Adalah Alexander Graham Bell Berasal dari Negara Amerika Serikat
Penemu Batu baterai Adalah Volta Berasal dari Negara Italia
Penemu Termometer Adalah Galileo Galilei Berasal dari Negara Italia
Penemu Korek api Adalah Robert Boyle, John Walker Berasal dari Negara
Penemu Kapal api Adalah Robert Fulton Berasal dari Negara Amerika Serikat
Penemu Kapal selam Adalah Cornelius van Drebbel Berasal dari Negara Belanda
Penemu Sinar Rontgen Adalah Wilhelm Conrad Rontgen Berasal dari Negara Jerman
Penemu Stetoskop Adalah Rene Laennec Berasal dari Negara
Penemu Lensa Adalah Anthony Van Leuwenhook Berasal dari Negara Belanda
Penemu Mikroskop Adalah Zacharias Janssen Berasal dari Negara
Penemu Teleskop Adalah H. Lippershey Berasal dari Negara
Penemu Kamera Adalah Louis Jacques Monde da Guerre & Edwin Land Berasal dari Negara Amerika
Penemu Pesawat terbang Adalah Wilbur dan 0. Wright Berasal dari Negara Amerika
Penemu Kereta api Adalah Murdocks Berasal dari Negara Inggris
Penemu Sepeda Adalah Civrac Berasal dari Negara Prancis
Penemu Balon terbang Adalah Sir F. Whittle Berasal dari Negara
Penemu Balon karet Adalah Josep dan J. Montgolfier Berasal dari Negara
Penemu Ban karet Adalah Charles Goodyear Berasal dari Negara Amerika
Penemu Barometer Adalah Evangelista, Torricelli Berasal dari Negara Italia
Penemu Dinamit Adalah Alfred Nobel Berasal dari Negara Swedia
Penemu Lensa kaca mata Adalah Benyamin Franklin Berasal dari Negara
Penemu Mesin hitung Adalah Blaise Pascal Berasal dari Negara Prancis
Penemu Mobil Adalah Gottlich Daimler Berasal dari Negara
Penemu Motor Adalah Nikola Tesla Berasal dari Negara
Penemu Tank Adalah Sir Ernest Swinton Berasal dari Negara Inggris
Penemu Traktor Adalah Benyamin Holt Berasal dari Negara
Penemu Tangga jalan Adalah Elis G. Otis Berasal dari Negara
Penemu Kawat pijar Adalah Irving Langmuir Berasal dari Negara





Pembuatan Besi
Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM.
Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi malleable. hal ini menyebabkan timbulnay persengketaan mengenai masalah paten. Dalam sidang-sidang pengasilan terbukti bahwa WIlliam Key lebih dahulu mendapatkan hak paten.
PEMBUATAN BESI KASAR
Bahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi. Bijih besi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping (batu kapur) dilebur dalam tanur ini. Komposisi kimia besi yang dihasilkan bergantung pada jenis bijih yang digunakan. Jenis bijih besi yang lazim digunakan adalah hematit, magnetit, siderit dan himosit.
Hematit (Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi sehingga diperlukan tahap pemurnian tambahan.
Karena di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.
1. Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)
Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia.
Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara 700 – 1600 Megagram besi kasar. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Untuk menghasilkan 100 Megagram besi kasar diperlukan sekitar 2000 Megagram bijih besi, 800 Megagram kokas, 500 Megagram batu kapur dan 4000 Megagram udara panas. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.
Udara panas dihembuskan melalui tuyer sehingga memungkinkan kokas terbakar secara efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (CO) yang bereaksi dengan bijih besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon dioksida (CO2). Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500*C. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.
Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih, dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dna terapung diatasnya dan secara berkala disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.
Disamping setiap Megagram besi dihasilkan pula 0,5 Megagram terak dan 6 Megagram gas panas. Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.









Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.

blast furnace
2. Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)
Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi membentuk sponge iron.*Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel, CIlegon.* Disini bijih besi / pellet direaksikan dengan gas alam dalam dua unit pembuat sponge iron, yang masing-masing berkapasitas 1juta ton pertahun.
*Sponge iron yang dihasilkan PT Krakatau Steel memiliki komposisi kimia :
Fe : 88 – 91 %; C : 1,5 – 2,5%; SiO2 : 1,25 – 3,43%; Al2O3 : 0,61 – 1,63%; CaO : 0,2 – 2,1%; MgO : 0,31 – 1,62%; P : 0,014 – 0,027%; Cu : 0,001 – 0,004 %; Kotoran (oksida lainnya) : 0,1 – 0,5 %
Tingkat metalisasi : 86 – 90 %
Sponge Iron yang berbentuk butiran kemudian diolah lebih lanjut dalam dapur listrik. Disini sponge iron bersama-sama besi tua (scrap), dan paduan ferro dilebur dan diolah menjadi billet baja.
Untuk menghasilkan 63 megagram sponge iron diperlukan sekitar 100 megagram besi pellet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.




7. Besi dan Baja
Apa itu baja, berasal dari mana, dan Bagaimana cara membuatnya ? Saya kira kita semua harus tahu mengenai hal ini mengingat betapa dekatnya kita dengan material yang satu ini. Penggunaan besi dan baja meliputi 95% dari total produksi logam dunia. Besi dan baja dapat memenuhi banyak sekali persyaratan teknis maupun ekonomis, namun seiring berkembangnya teknologi dan tuntutan kebutuhan pasar, kini besi dan baja kian mendapat saingan dari logam bukan besi bahkan bahan non-logam.
perbedaan antara besi (ferrous) dan baja (steel). Besi adalah unsur yang terdapat di alam, dan banyak dalam bentuk oksidanya, di dalam tabel unsur kimia unsur ini dinamakan Fe (Mr=56). Sedangkan baja merupakan paduan antara besi dengan bahan-bahan lainnya seperti karbon, krom, nikel, mangan, fosfor, dan sebagainya.
Biji besi (Iron Ore) bijih besi banyak ditemukan dalam bentuk senyawa besi-oksida dan memiliki berbagai macam warna mulai dari abu, kuning, ungu, hingga merah. Bijih besi yang dimaksud itu sendiri diantaranya adalah pyrite (FeS2), Magnetite (Fe3O4), dan Hematite (Fe2O3). Hematit adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, mencapai 66%, dan kadar kotorannya relatif rendah.
Pada tahap selanjutnya hematit ini akan dimasukkan ke dalam blast furnace, yaitu tungku besar yang berfungsi melebur biji besi pada tahap awal.
BLAST FURNACE

Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak blast furnace yang tingginya bisa mencapai 60 meter.
Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut :
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron. Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih besi. Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnace haruslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi. Selain dengan cara blast furnace seperti di atas, pembuatan besi kasar (pig iron) dapat pula dilakukan dengan metode reduksi langsung (direct reduction).