Sifat, Kegunaan dan Pembuatan Unsur Seng

Seng adalah logam transisi yang berada di tengah tabel periodik. Tabel periodik adalah grafik yang menunjukkan bagaimana unsur-unsur kimia yang terkait satu sama lain. Ruang antara Grup 2 dan 13 ditempati oleh logam transisi. Logam ini berbagi banyak sifat fisik dan kimia yang sama.

Paduan dan senyawa seng telah dikenal sejak setidaknya 500 SM Tapi logam seng tidak diketahui atau digunakan sampai jauh kemudian. Alasannya adalah bahwa seng keluar atau menguap dengan mudah ketika dipanaskan. Setiap upaya untuk melepaskan seng dari senyawanya juga menyebabkan logam menguap ke udara.

Seng mungkin dikenal di Asia sebelum ditemukan di Eropa. buku-buku kuno dari kedua India dan China mengacu pada produk seng. produk tersebut diimpor ke Eropa dari Asia sebelum mereka dibuat di Eropa.

SIMBOL
Zn

NOMOR ATOM
30

MASSA ATOM
65,38

KELUARGA
Kelompok 12 (IIB)
logam transisi

PENGUCAPAN
ZINK

Penggunaan yang paling penting dari seng saat ini adalah di menggembleng logam lainnya. Galvanizing adalah proses meletakkan lapisan tipis seng pada permukaan logam kedua. Zinc tidak menimbulkan korosi (karat) semudah besi dan logam lainnya. Jadi lapisan tipis seng melindungi besi dan logam lainnya dari korosi.

Penemuan dan Penamaan

Beberapa logam dapat diperoleh dari bijih mereka dengan mudah. Dalam beberapa kasus, semua yang diperlukan adalah untuk memanaskan bijih. Pemanasan bijih seng melepaskan logam bebas. Tapi dengan seng, ada masalah tambahan. Logam seng menyublim sangat mudah. Sublimasi adalah proses dimana suatu perubahan yang solid langsung ke gas ketika dipanaskan, tanpa terlebih dahulu mengubah menjadi cairan. Siapa pun yang ingin membuat seng dari bijih akan kehilangan seng karena sublimasi.

Tentu saja, orang awal tidak memahami proses ini. Mereka mungkin sangat baik telah membuat seng dengan memanaskan bijih nya. Tetapi setiap seng mereka membuat akan melayang pergi segera. Namun, proses untuk mengekstraksi seng dari bijih tampaknya sudah diciptakan di India pada abad ke-13. Proses ini melibatkan memanaskan bijih seng dalam wadah tertutup. Ketika bentuk uap seng, uap itu mengembun di dalam wadah. Hal ini kemudian dapat dikerok dan digunakan. Metode yang tampaknya telah berlalu ke Cina dan kemudian, kemudian, ke Eropa.

Sementara itu, orang-orang kuno yang akrab dengan senyawa dan paduan seng. Misalnya, ada benda kuningan dari Palestina dating ke 1300 SM Kuningan merupakan paduan tembaga dan seng. paduan mungkin telah dibuat oleh manusia atau ditemukan secara alami dalam bumi. Tidak ada yang tahu asal-usul kuningan di benda-benda ini.

Orang yang pertama kali menulis tentang zinc pada awal tahun 1500-an mungkin Paracelsus seorang dokter dari Swiss . Dia menggambarkan beberapa sifat dari logam. Namun dia mengatakan dia tidak tahu apa terbuat dari apa logam  tersebut. Karena laporannya tentamg logam ini, Paracelsus kadang-kadang disebut penemu seng (1493-1541). nama asli Paracelsus ‘adalah Theophrastus Bombastus von Hohenheim. Awal kehidupan, ia mengambil nama Paracelsus, yang berarti “lebih besar dari Celsus.” Celsus adalah salah satu dokter Romawi besar. Paracelsus ingin dunia tahu bahwa dia bahkan “lebih besar dari Celsus.”

Paracelsus juga seorang alkemis. Alkimia adalah semacam pre-ilmu yang ada dari sekitar 500 SM mendekati akhir abad ke-16. Orang-orang yang mempelajari alkimia-alkemis-ingin menemukan cara untuk mengubah timah, besi, dan logam lainnya menjadi emas. Mereka juga mencari “rahasia untuk hidup yang kekal.” Alchemy mengandung terlalu banyak sihir dan mistik menjadi ilmu nyata. Tapi itu mengembangkan sejumlah teknik dan menghasilkan banyak bahan baru yang kemudian ditemukan berguna dalam kimia modem.

Nama seng pertama kali digunakan pada tahun 1651. Ini berasal dari nama Jerman untuk elemen, Zink. Apa artinya kata awalnya tidak diketahui.

Sifat fisik
Seng adalah logam putih kebiruan dengan permukaan mengkilap. Hal ini tidak ulet dan tidak mudah dibentuk pada suhu kamar. Ulet berarti mampu ditarik mejadi kawat tipis. Mudah ditempa dengan dipalu menjadi lembaran tipis. Pada suhu di atas 100 ° C (212 ° F)  seng menjadi agak lunak.

titik lebur seng adalah 419,5 ° C (787,1 ° F) dan titik didihnya adalah 908 ° C (1670 ° F). density adalah 7.14 gram per sentimeter kubik. Seng adalah logam yang cukup lembut. kekerasannya adalah 2,5 pada skala Mohs. Skala Mohs adalah cara untuk mengekspresikan kekerasan material. Ini berjalan dari 0 (untuk bedak) ke 10 (untuk diamond).

Sifat kimia
Seng merupakan unsur yang cukup aktif. Larut dalam kedua asam dan basa. Alkali adalah bahan kimia dengan sifat berlawanan orang-orang dari asam. Natrium hidroksida ( “lye umum”) dan air kapur adalah contoh alkalis. Zinc tidak bereaksi dengan oksigen di udara kering. Di udara lembab, seng bereaksi untuk membentuk seng karbonat. Seng karbonat membentuk kerak putih tipis pada permukaan yang mencegah reaksi lebih lanjut. Zinc terbakar di udara dengan nyala kebiruan.

Kelimpahan di alam
Kelimpahan seng di kerak bumi diperkirakan sekitar 0,02 persen. Yang menempatkan elemen tentang nomor 24 pada daftar unsur-unsur dalam hal kelimpahan mereka.Sebuah proses untuk mengekstraksi seng dari bijih tampaknya sudah diciptakan di India pada abad ke-13.

Seng tidak pernah terjadi sebagai elemen bebas dalam bumi. Beberapa bijih yang paling penting adalah smithsonite, atau seng spar atau seng karbonat (ZnCO3), sfalerit, atau seng blende atau seng sulfida (ZnS); zincite, atau seng oksida (ZnO), willemite, atau seng silikat (ZnSiO 3), dan franklinite [(Zn, Mn, Fe)O (Fe, Mn2)O 3].Produsen terbesar bijih seng di dunia saat ini adalah Kanada. negara-negara penting lainnya memproduksi adalah Australia, China, Peru, Amerika Serikat, dan Meksiko. Di Amerika Serikat, lebih dari setengah dari seng yang dihasilkan berasal dari Alaska. penting lainnya memproduksi negara yang Tennessee, Missouri, Montana, dan New York.
Zinc merupakan unsur yang cukup aktif. Larut dalam kedua asam dan basa. Alkali adalah bahan kimia dengan sifat berlawanan orang-orang dari asam. Natrium hidroksida ( “lye umum”) dan air kapur adalah contoh alkalis. Zinc tidak bereaksi dengan oksigen di udara kering. Di udara lembab, namun, ia bereaksi untuk membentuk seng karbonat. Seng karbonat membentuk kerak putih tipis pada permukaan yang mencegah reaksi lebih lanjut. Zinc terbakar di udara dengan nyala kebiruan.

Isotop
Lima isotop alami dari seng dikenal. Mereka adalah seng-64, seng-66, seng-67, seng-68, dan seng-70. Isotop adalah dua atau lebih bentuk elemen. Isotop berbeda satu sama lain sesuai dengan nomor massa mereka. Jumlah ditulis di sebelah kanan nama elemen adalah nomor massa. Nomor massa merupakan jumlah proton ditambah neutron dalam inti atom dari elemen. Jumlah proton menentukan elemen, tetapi jumlah neutron dalam atom dari salah satu elemen dapat bervariasi. Setiap variasi isotop.

Salah satu isotop radioaktif dari seng, seng-65, memiliki beberapa kepentingan praktis. Zinc-65 digunakan sebagai tracer untuk mempelajari peristiwa fisik dan biologis. Sebuah pelacak adalah isotop yang kehadirannya dalam suatu sistem dapat dengan mudah dideteksi. isotop yang disuntikkan ke dalam sistem di beberapa titik. Di dalam sistem, isotop mengeluarkan radiasi. radiasi yang dapat diikuti dengan cara detektor ditempatkan di sekitar sistem.

Kuningan merupakan paduan tembaga dan seng.

Misalnya, seng-65 digunakan untuk mempelajari bagaimana paduan aus. Paduan dapat dibuat dengan menggunakan logam seng. Tapi seng yang digunakan adalah seng-65 bukan seng biasa. Perubahan radiasi yang dilepaskan oleh isotop radioaktif dapat diikuti untuk menemukan pola dalam cara paduan habis dipakai. Zinc-65 juga dapat digunakan untuk mempelajari peran zinc dalam tubuh manusia. Seseorang bisa diberi makan makanan yang mengandung sejumlah kecil seng-65. Pergerakan isotop melalui tubuh dapat diikuti dengan detektor. Seorang peneliti bisa melihat keberadaan isotop pergi dan apa peran yang dimainkannya dalam tubuh.

Gambar 3. Drilling seng dan bijih timah di Black Mountain Tambang di Northern Cape, Afrika Selatan.

Namun, setiap besi sulfida yang ada dalam bijih akan dikonversi menjadi besi (III) oksida, yang bereaksi dengan seng oksida untuk membentuk seng ferit:

Dalam proses pencucian sederhana, seng ini tidak dapat dengan mudah ditemukan dan bijih dengan kandungan zat besi yang rendah lebih disukai.

Sulfur dioksida sering diubah menjadi asam sulfat di pabrik yang berdekatan dengan pabrik tersebut.

(c) Merubah dari seng oksida menjadi seng sulfat

Oksida seng mentah dicuci dengan banyak elektrolit menghabiskan yang banyak mengandung asam sulfat untuk melarutkan oksida dan mengembalikan konsentrasi seng sulfat dalam larutan elektrolit (Gambar 4).

Reaksi utama yang terjadi adalah:

Gb.4. Pencucian Seng Oksida

Seperti disebutkan di atas, beberapa oksida seng hadir dengan besi (III) oksida dalam bentuk zinc ferit. Beberapa variasi pada proses pencucian digunakan untuk memisahkan seng dari kotoran. Sebagian besar menggunakan kondisi asam panas untuk menghasilkan campuran seng dan besi (III) sulfat, diikuti dengan penghilangan besi (III) sulfat.

Salah satu metode (Gambar 5) endapan besi sebagai ‘jarosit’ (jarosites adalah senyawa berdasarkan besi (III) sulfat, dan ditemukan di beberapa deposit mineral).

Gb.5. recovery seng oksida dari seng ferrit

Setelah pencucian asam panas, pengendapan jarosit berlangsung menggunakan amonium atau senyawa natrium, dan produk cair yang kemudian diteruskan ke tahap pencucian ringan. Reaksi ini juga menghasilkan asam sulfat, dan bijih panggang dapat ditambahkan pada tahap jarosit untuk membantu mengendalikan keasaman

Campuran yang mengandung seng sulfat kemudian disaring untuk menghilangkan materi tersuspensi padat, dan larutan yang diperlakukan dengan debu seng untuk mengendapkan logam yang kurang elektropositif. Misalnya, kadmium yang merupakan produk sampingan yang berharga:

Proses alternatif untuk memproduksi seng sulfat

Pencucian langsung

Beberapa metode kini telah dikembangkan dengan membuang tahap pemanggangan, untuk mendapatkan seng sulfat langsung dari bijih seng sulfida terkonsentrasi. Mereka umumnya menggunakan kondisi yang jauh lebih ekstrim, dan cocok untuk bijih tingkat rendah. Satu proses yang dikembangkan di Kanada mampu mendapatkan kembali 99% seng dalam bijih, dengan menggunakan tekanan lebih dari 10 atmosfer dan suhu 420 K. Kehadiran zat besi dalam konsentrat bijih penting dalam metode ini, karena adalah sebagian bertanggung jawab untuk konversi seng sulfida untuk seng sulfat.

Besi (ll) sulfat teroksidasi menjadi besi (III) sulfat dengan kondisi asam panas.

Hal ini kemudian mengoksidasi seng sulfida menjadi seng sulfat, dan tereduksi kembali menjadi besi (ll) sulfat.

Seng sulfida juga bereaksi dengan asam sulfat pada kondisi ini

bioleaching (Pencucian Bio)

Rendemen seng yang sangat tinggi (hingga 99%) dari bijih kelas rendah (serendah hanya 5% seng) juga dapat dicapai dengan menggunakan aksi bakteri. Bakteri yang digunakan berkembang pada suhu sampai 320 K, dan menghasilkan solusi seng lemah yang terkonsentrasi untuk elektrolisis menggunakan ekstraksi pelarut.

(d) Elektrolisis larutan seng sulfat

Tahap terakhir memerlukan pemurnian seng dengan elektrolisis dari larutan seng sulfat.

Gambar 6 Sel elektrolit memiliki katoda aluminium yang seng disimpan dan kemudian dikerok.(Gb.Anglo American)

Seng dibebaskan khusus di katoda. Setiap 24 sampai 72 jam seng menanggalkan elektroda, meleleh dan dibuang ke dalam ingot. Logam ini setidaknya 99,96% murni.

Pada anoda, dihasilkan oksigen . Asam sulfat dibuat ulang dan daur ulang dan dicampur dengan bijih segar:

Hal ini dimungkinkan untuk membuat seng kemurnian sangat tinggi (99,995% murni) dengan menyesuaikan kondisi elektrolisis seperti suhu dan kerapatan arus. Logam kemurnian ini diperlukan untuk paduan percetakan logam yang mengandung aluminium, magnesium dan tembaga.

Proses termal

Proses termal saat menggunakan Imperial Smelting Furnace, ISF, yang diciptakan dan dikembangkan di Avonmouth, Bristol. Meskipun sebelumnya menonjol, energi yang relatif tinggi dan emmisions biaya yang menyebabkan itu menjadi benar-benar digantikan di Eropa oleh proses elektrolisis, meskipun ISFs masih beroperasi di benua lain. Hal ini mampu memproduksi secara bersamaan seng dan timah dari sinter (oksida digumpalkan). Sinter diproduksi dengan memanggang campuran seng dan konsentrat timah, agen peremaja (pasir dan kapur), dan bahan sekunder.

Dalam proses ISF, tanur dibebankan dengan sinter dan kokas panas. Udara panas (1200 – 1350 K) ditiupkan ke tungku melalui tabung yang disebut tuyeres. Reaksi yang terjadi dalam tungku dapat diringkas sebagai:

The leleh dan titik didih dari kedua logam adalah:

Titik lebur / Timbal 600 K   Seng 693 K

Titik didih / Timbal 2024 K Seng 1181 K

Di kondisi di bawah tungku seng adalah uap (gas), sedangkan timbal diproduksi sebagai cairan oleh serangkaian reaksi serupa. Komponen lain dari sinter seperti silika (SiO2), kapur (CaO), alumina (Al2O3) dan besi oksida (Fe2O3 / FeO), membentuk terak cair silikat. Ini disadap dari perapian tungku bersamaan dengan timbal, dan kemudian dipisahkan dalam wadah yang disebut forehearth. Timbal terdapat pada lapisan bawah dan dilemparkan ke 2 sampai 4 ton blok. Hal ini dalam bentuk sebagai logam cair dan diubah menjadi timbal halus. Terak cair (1300-1550 K) adalah pasir yang di bersihkan dengan jet air. Uap seng dibawa ke kondensor dalam aliran karbon monoksida dan gas karbon dioksida (sekitar 1300 K) dan didinginkan dengan adsorpsi semprotan timbal cair.

Penyemprotan percikan kondensor Timbal menggunakan serangkaian rotor. Hasil dari campuran timbal / seng dipompa dari kondensor (sekitar 830 K) dan didinginkan menggunakan pendingin air rendaman berpendingin (sekitar 710 K). Campuran timah / seng melewati ke dalam bak pemisahan dimana seng mengapung ke permukaan dan timbal kembali ke kondensor melalui underflow. Zinc melewati sebuah bendungan meluap dan disadap dan dibawa kepada reinery seng atau daerah casting.

Seng ISF dari tungku mengandung sekitar 1-1,3% timbal dan dapat dimurnikan dengan distilasi untuk menghasilkan kemurnian seng yang lebih baik dari 99,95%. Logam Kadmium  dan logam berharga lainnya juga dapat diambil dalam proses pemurnian.

Produksi sekunder

Lebih dari 35% dari seng yang digunakan setiap tahun adalah dari logam daur ulang. Sebagian besar ini berasal dari baja yang berlapis seng. Benda ini ditempatkan dalam Electric Arc Furnace yang digunakan untuk mendaur ulang baja. Zinc relatif stabil dan meninggalkan tungku dengan gas-gas lain. Hal ini dikumpulkan pada pendingin seperti debu seng. Ini dipanaskan di udara untuk membentuk seng oksida yang, pada gilirannya, diperlakukan dengan asam sulfat untuk membentuk seng sulfat dan dari mana seng murni diperoleh, seperti dijelaskan di atas.

Kegunaan seng

Seng digunakan sebagai lapisan untuk melindungi besi dan baja dari korosi di udara, air dan tanah. Hal ini karena seng bereaksi khusus dengan besi untuk membentuk lapisan pelindung oksida, atau menghasilkan seng karbonat atau lainnya yang tahan terhadap korosi berikutnya dengan udara. Bahkan jika lapisan tergores terus menimbulkan korosi khusus dan melindungi besi. Seng merupakan logam yang dikorbankan.

Ada berbagai metode pelapisan besi dan baja dengan seng. Salah satunya adalah untuk mencelupkan benda ke dalam bak seng cair, proses yang dikenal sebagai galvanis. Baja sering digalvanisasi dengan melepas lembaran gulungan baja yang digulung dan melewati melalui bak seng cair. Ini kemudian digunakan untuk berbagai tujuan, terutama dalam pembuatan barang elektrik (kulkas dan mesin cuci) dan badan mobil.

Gambar 2 Bagian dari Museum Yahudi di Berlin. Arsitek, Daniel Libeskind, digunakan seng, paduan dengan titanium, sebagai permukaan luar bangunan yang luar biasa ini (Foto:Jens Ziehe)

Benda benda yang terbuat dari baja, seperti tiang listrik, penjaga rel jalan raya dan pipa irigasi, dapat dilapisi dengan membersihkannya dan kemudian membenamkan dalam bak seng, sebuah proses yang disebut galvanisasi umum. Penguncian dapat dilakukan dengan cara membenamkan benda dan kemudian disentrifugasi sementara lapisan masih cair untuk mengahasilkan lapisan yang tipis.

Metode lain, digunakan untuk benda kecil seperti pada paku dan sekrup, dengan memanaskan mereka dalam drum berputar dengan debu seng pada suhu 650 K. Hal ini dikenal sebagai sheradizing. Benda yang sangat besar seperti jembatan dapat dilindungi setelah instalasi dan disemprot dengan seng cair.

Anoda paduan seng digunakan untuk melindungi mata bor dilaut dan kapal. Mereka melekat pada baja dan menimbulkan korosi yang diinginkan pada baja. Mereka diganti ketika mereka telah benar-benar berkarat. Paduan seng-aluminium digunakan dalam die-casting, adalah istilah yang umu untuk casting dalam cetakan menggunakan teknik injeksi tekanan. Hasilnya casting presisi tinggi dengan kekuatan yang baik. Berbagai macam produk yang dibuat dengan cara ini, dari mainan, komponen untuk mesin.

Seng digunakan dalam baterai sel kering biasa (jenis yang digunakan untuk perangkat yang tidak perlu banyak tenaga, seperti remote control). Seng yang digunakan sebagai casing luar dan anoda di satu waktu yang sama. Katoda adalah campuran dari karbon dan mangan (IV) oksida dan elektrolit adalah campuran dari amonium klorida dan seng.

Paduan seng lainnya (terutama bentuk gulung) sering digunakan untuk produk setengah jadi seperti koin, bagian penghantar arus sekering listrik kecil, dan anoda pita untuk jaringan pipa terpendam. Kuningan, merupakan paduan yang mengandung tembaga dan seng, yang biasanya digunakan untuk membuat produk baik dekoratif dan fungsional seperti gagang pintu, fitting laut, komponen pipa dan sekrup bahan perhiasan.