by

Sifat, Pembuatan dan Kegunaan Unsur Kimia Tembaga

Tembaga adalah salah satu elemen paling awal dikenal manusia. Pada satu saat, itu bisa saja tembaga ditemukan tergeletak di tanah dalam keadaan asal atau dalam keadaan aslinya. warna merah khas tembaga membuatnya mudah untuk diidentifikasi. manusia purba menngunakan tembaga untuk berbagai tujuan, termasuk perhiasan, alat-alat, dan senjata.

Koin uang kuno dari tembaga
Koin uang kuno dari tembaga

Tembaga adalah logam transisi, salah satu dari beberapa elemen yang ditemukan di baris 4 sampai 7 antara Grup 2 dan 13 dalam tabel periodik. Tabel periodik adalah grafik yang menunjukkan bagaimana unsur-unsur kimia yang terkait satu sama lain.

Simbol Tembaga
Simbol Tembaga

Simbol
Cu

Nomor Atom
29

Massa atom
63,546

Golongan
Kelompok 11 (IB)
logam transisi

Tembaga dan senyawanya memiliki banyak kegunaan penting dalam masyarakat modern. Sebagian besar peralatan listrik menggunakab kabel tembaga. Tembaga juga digunakan untuk membuat paduan. Paduan dibuat oleh pencampuran dua atau lebih logam pada saat cair. Campuran memiliki sifat berbeda dari logam asalnya. Paduan yang paling sering pada tembaga adalah kuningan dan perunggu. Banyak senyawa tembaga secara komersial juga penting. Mereka digunakan sebagai zat pewarna dalam cat, keramik, tinta, pernis, dan enamel.

KAbel Listrik terbuat dari Tembaga
Kabel Listrik terbuat dari Tembaga

Tembaga pertama kali digunakan oleh manusia lebih dari 10.000 tahun yang lalu. Sebuah liontin tembaga telah ditemukan di tempat yang sekarang Irak utara  pada sekitar 8700 SM. Selama hampir lima ribuan tahun tembaga adalah satu-satunya logam yang dikenal manusia. artefak merupakan tembaga dekoratif pertama,

Simbol untuk tembaga, Cu, berasal dari kata tembaga Latin. Tembaga adalah nama kuno pulau Siprus. Orang-orang Romawi yang diperoleh jauh dari tembaga mereka dari Siprus. Perunggu adalah salah satu paduan tembaga pertama yang diproduksi. Perunggu  ini merupakan paduan terutama tembaga dan timah. Dua logam dapat mencair bersama-sama dengan cukup mudah. Manusia menemukan metode untuk membuat paduan pada awali 4000 SM Selama ribuan tahun ke depan, perunggu digunakan untuk berbagai macam alat, senjata, perhiasan, dan benda-benda lainnya. Itu seperti logam penting bahwa periode 4000-3000 SM sekarang dikenal sebagai Zaman Perunggu. Zaman Besi diikuti Zaman Perunggu ketika besi mulai menggantikan perunggu dalam alat dan senjata.

Mineral Tembaga
Mineral Tembaga

Di Inggris, tembaga terutama digunakan untuk membuat produk setengah jadi (disebut semis) yang terbuat dari logam halus, baik sebagai tembaga murni atau sebagai paduan tembaga. Semis juga bisa dalam bentuk kawat, batang, bar, plate, sheet, strip, foil atau tabung. Lebih dari setengah tembaga dijual dalam bentuk kabel, kawat dan tabung. Banyak dari sisanya dibuat menjadi paduan. Sejauh ini penggunaan terbesar tembaga adalah untuk pembuatan kabel listrik, papan sirkuit cetak, lilitan generator, motor listrik dan transformator. Sebuah mobil misalnya, rata-rata memiliki sekitar satu mil dari kabel tembaga dengan massa 1 kilogram. Boeing baru 787 (Dreamliner) memiliki beberapa 120 mil dari kabel tembaga dengan massa 4 ton. Tembaga juga digunakan dalam mobil di berbagai perangkat elektronik, seperti sensor untuk memonitor dan mengontrol suhu dan kecepatan. Banyak tembaga yang digunakan dalam bangunan, tidak hanya di pipa tembaga dan kabel, tetapi juga dalam cladding, yang menghasilkan warna yang sangat menarik. Hal ini juga digunakan dalam lemari es dan unit pendingin udara untuk kemudahan fabrikasi dan sifat termal.

Sifat fisik
Sifat fisik penting dari tembaga adalah warna. Bahkan, orang-orang sering menyebut apa-apa yang berwarna coklat kemerahan seperti warna tembaga. Logam tembaga cukup lembut dan ulet. Ulet berarti mampu ditarik menjadi kawat. Penghantar panas dan listrik yang baik. Konduktivitas listrik yang tinggi membuatnya ideal untuk berbagai penghantar listrik. Tembaga memiliki titik leleh 1.083 ° C (1982 ° F) dan titik didih 2595 ° C (4703 ° F). densitasnya adalah 8,96 gram per sentimeter kubik.

Sifat kimia
Tembaga adalah logam cukup aktif. Larut dalam kebanyakan larutan alkalis. Alkali adalah bahan kimia dengan sifat berlawanan orang-orang dari asam. Natrium hidroksida, umumnya ditemukan dalam pemutih dan tiriskan pembersih seperti Drano, adalah contoh dari alkali. Sifat kimia penting tembaga adalah cara bereaksi dengan oksigen. Di udara lembab, menggabungkan dengan air dan karbon dioksida. Produk dari reaksi ini disebut tembaga karbonat terhidrasi (Cu2(OH)2CO3). Senyawa ini memiliki warna kehijauan yang indah, yang disebut patina. atap tembaga akhirnya mengembangkan warna ini.

Kelimpahan di alam
Kelimpahan tembaga dalam kerak bumi diperkirakan sekitar 70 bagian per juta. Ini peringkat keempat teratas di antara elemen yang ada  dalam kerak bumi, dalam jumlah yang kecil (sekitar 1 bagian per miliar) juga terjadi di air laut.

Tembaga sulfat
Tembaga sulfat

Pada satu waktu, itu tidak biasa untuk menemukan tembaga tergeletak di tanah. Namun, hal ini tidak lagi benar. Saat ini, tembaga diperoleh dari mineral seperti azurite, atau karbonat tembaga dasar (Cu2(OH)2CO3), kalkosit, atau kilau tembaga atau tembaga sulfida (Cu2S);kalkopirit, atau tembaga pirit atau besi tembaga sulfida (CuFeS2); cuprite, atau oksida tembaga (Cu2O); dan perunggu, atau karbonat tembaga dasar (Cu2 (OH)2CO3).

Tembaga ditambang di lebih dari 50 negara, dari Albania dan Argentina ke Zambia dan Zimbabwe. Para produsen terkemuka Chile dan Amerika Serikat. Hampir setengah dari tembaga dunia berasal dari kedua negara tersebut. Produsen terbesar berikutnya adalah Kanada, Peru, Australia, Rusia, dan Indonesia. Sekitar 98 persen dari tembaga ditambang di Amerika Serikat berasal dari Arizona, Utah, New Mexico, Nevada, dan Montana.

Isotop
Ada dua isotop alami dari tembaga, tembaga-63 dan tembaga-65. Isotop adalah dua atau lebih bentuk elemen. Isotop berbeda satu sama lain sesuai dengan nomor massa mereka. Sembilan isotop radioaktif dari tembaga dikenal juga. Sebuah isotop radioaktif adalah salah satu yang istirahat terpisah dan memberikan beberapa bentuk radiasi. isotop radioaktif yang dihasilkan ketika partikel yang sangat kecil dipecat pada atom. Partikel-partikel ini menempel di atom dan membuat mereka radioaktif.

Pembuatan tembaga

Sekitar 80% dari tembaga utama dunia berasal dari bijih tembaga yang berasal dari mineral sulfida, misalnya, kalkopirit (CuFeS2) (bijih tembaga paling banyak), bornit (Cu5FeS4) dan kalkosit (Cu2S). Bijih ini mengandung biasanya hanya sekitar 0,5-2% tembaga. Sisa dari produksi primer berasal dari bijih tembaga yang berbentuk sebagai silikat, sulfat, karbonat dan oksida, yang telah dibentuk oleh pelapukan dan oksidasi mineral sulfida. Sekitar 30% dari seluruh produksi tembaga didapat dari bahan sekunder dan skrap yang didaur ulang. Deposito utama dari bijih tembaga berada di Chile, AS bagian barat, Kanada, Zambia, Republik Demokratik Kongo dan Rusia.

Bingham Canyon di Utah di Amerika Serikat merupakan tambang tembaga terbesar di dunia
Bingham Canyon di Utah di Amerika Serikat merupakan tambang tembaga terbesar di dunia (Gb.Tiffany Beveridge)

Pembuatan tembaga berlangsung dalam tiga tahap:

a. Pengkonsentrasian bijih

b. Konversi sulfida dan senyawa tembaga lain untuk tembaga

c. Pemurnian tembaga

a) Konsentrasi bijih

Bijih diperkaya dengan flotasi buih. Bubuk bijih dicampur dengan minyak dan diaduk-aduk dengan air dalam sebuah tangki besar dengan penambahan deterjen. Udara terkompresi dimasukan melalui campuran, dan partikel-partikel ringan dari tembaga sulfida dinaikan ke atas dan mengapung di buih. Lempung berat dan silikat lainnya mengendap pada dasar tangki. Residu ini dikenal sebagai ‘gangue’. Kotoran pada permukaan Buih tembaga dibersihkan.

Pengkonsentrasi bijih tembaga dengan flotasi buih
Pengkonsentrasi bijih tembaga dengan flotasi buih.

b) Konversi dari sulfida dan senyawa tembaga lain menjadi tembaga

Konversi dilakukan dengan beberapa metode:

1. Dengan memanggang tembaga bijih sulfida

2. Proses pencucian

3. Metode bakteri

1. Dengan pemanggangan bijih tembaga sulfida

Bijih yang telah di flotasi dipanggang dengan cukup udara untuk mengubah besi sulfida menjadi besi (ll) oksida:

Campuran padat kemudian dicampur dengan kalsium karbonat (kapur), silika (pasir) dan dipanaskan sampai 1300 K. besi yang membentuk terak silikat dan tembaga (I) sulfida mencair dan tenggelam ke dasar tungku. Hal ini dikenal sebagai “matte tembaga”. Selanjutnya dilanjutkan dengan proses Isasmelt, bijih diperkaya (konsentrat), batu kapur dan silika bersama-sama dengan bahan bakar padat (batubara) yang dicampur dan ditekan menjadi pelet. Kemudian dimasukkan ke dalam tungku pembakaran dengan dan gas alam (metana) dimasukan melalui pipa dan minyak dengan udara yang kaya oksigen dipompa. Hal ini lebih ekonomis untuk menggunakan oksigen murni, atau udara yang kaya oksigen, bukan udara karena hal ini meningkatkan laju reaksi dan berarti bahwa pabrik kimia kecil dapat digunakan dan biaya bahan bakar berkurang. Selanjutnya itu membuat lebih mudah untuk memastikan bahwa tidak ada gas seperti sulfur dioksida yang hilang dan mencemari atmosfer ditambahkan oksigen pada gas tersebut.

Pembuatan tembaga menggunakan proses Isasmelt.
Pembuatan tembaga menggunakan proses Isasmelt.

Campuran ini dipompa ke bawah dengan kecepatan yang menyebabkan turbulensi dan menghasilkan reaksi yang sangat cepat. Proses ini sangat efisien dan sejumlah besar bahan baku dapat diproses dalam tungku relatif kecil. “Matte tembaga” dan terak dipindahkan ke dalam tungku lain untuk di endapkan dan dipisahkan. “Matte tembaga” kemudian pindah ke tungku lain dan udara atau udara yang kaya oksigen ditiukan untuk menghasilkan logam tembaga:

REaksi pembuatan tembaga

Sulfur dioksida sering diubah, dipabrik menjadi asam sulfat.

Tembaga murni ini (kadar 99%) dikenal sebagai “tembaga lepuh”. Kemudian ini dipanaskan sampai itu cair dan lebih banyak udara disuntikkan dalam untuk menghilangkan sulfur yang tidak diinginkan. Proses ini diikuti dengan injeksi metana untuk menghilangkan oksigen. Proses ini dikenal sebagai pemurnian api. Tembaga masih tidak murni kemudian dilemparkan ke anoda untuk elektro-pemurnian (elektrolisis).

2. Proses pencucian

Tembaga diperoleh dari bijih dengan memperlakukan bijih dengan larutan tembaga (ll) klorida dan besi (lll) klorida

Tembaga didapatkan kembali dalam bentuk tembaga (l) klorida. Untuk menjaga senyawa dalam larutan, natrium klorida ditambahkan. Dengan adanya ion klorida berlebih, terbentuk kompleks ion [CuCl2] yang larut dalam air:

Akhirnya, tembaga murni diperoleh dengan elektrolisis solusi dari ion [CuCl2] menjadi logam:

Tembaga (ll) klorida kemudian didaur ulang.

3. Metode bakteri

Sejumlah cukup besar dari tembaga yang diproduksi di Amerika Serikat diperoleh dengan menggunakan bakteri. Air diasamkan disemprotkan ke limbah tambang tembaga, yang mengandung kadar rendah tembaga. Ketika air menetes melalui batu hancur, bakteri Thiobadllus ferrooxidans, yang tumbuh subur di hadapan asam dan sulfur, memecah sulfida besi di batu dan mengkonversi besi (ll) menjadi besi (III) ion. Besi (lll) ion selanjutnya mengoksidasi ion sulfida pada tembaga sulfida menjadi sulfat, meninggalkan ion tembaga (ll) dalam larutan. Air-tembaga jenuh ini didapat kembali di bawah tumpukan, dan logam tembaga diperoleh dengan mereduksinya dengan besi tua:

c). Pemurnian tembaga

Apapun metode yang digunakan untuk memproduksi tembaga dari bijih, pemurnian akhir adalah dengan elektrolisis.  Lembaran tembaga murni (blister copper), bersama-sama dengan lembaran tipis dari logam tembaga murni atau stainless steel atau titanium direndam dalam larutan tembaga (ll) sulfat (0,3 mol/l) dan asam sulfat (2 mol dm/l). Tembaga atau baja lembaran murni dibuat katoda dari sel elektrolisis, dan lembaran tidak murni adalah anoda. Ini berarti bahwa ion tembaga terbentuk pada anoda (oksidasi terjadi) dan pindah ke larutan:

Pemurnian tembaga dengan elektrolisis.
Pemurnian tembaga dengan elektrolisis.

Ion bermigrasi ke katoda dan berkurang menuju tembaga murni dan diendapkan pada katoda. Dari waktu ke waktu, tembaga murni dikerok katoda. Banyak kotoran dari anoda tembaga, seperti emas, perak, platinum dan timah, tidak larut dalam larutan elektrolit dan tidak menempel pada katoda. Sebaliknya, mereka disimpan sebagai ‘anode slime’ di bagian bawah tangki, yang secara berkala dihilangkan dan dikirim ke penyulingan khusus. Logam lainnya, misalnya besi dan nikel, yang larut, sehingga elektrolit harus terus dimurnikan untuk mencegah pengendapan yang berlebihan dari elemen-elemen ini ke katoda. Tembaga kemurnian minimal 99,99% diperoleh dengan cara ini. Tembaga diperoleh kemudian akan dibuat menjadi bentuk yang mudah (seperti lembar, kawat, batang, tabung dll) untuk digunakan  dalam pembuatan benda-benda tembaga selanjutnya.

Katoda tembaga murni permunian tembaga di Kanada
Katoda tembaga murni permunian tembaga di Kanada (Gb.Anglo American.)
Efek kesehatan
Tembaga merupakan mikronutrien penting untuk kedua tanaman dan hewan. Sebuah mikronutrien merupakan unsur yang dibutuhkan dalam jumlahsedikit untuk menjaga kesehatan  dalam suatu organisme. Seorang manusia yang sehat memiliki tidak lebih dari sekitar 2 miligram tembaga untuk setiap kilogram berat badan.
Tembaga sangat penting untuk produksi enzim. Enzim adalah zat yang merangsang reaksi kimia tertentu dalam tubuh. Tanpa enzim, reaksi akan terlalu lambat. enzim tembaga berfungsi dalam produksi pembuluh darah, tendon, tulang, dan saraf. Hewan jarang menjadi sakit karena kurangnya tembaga, tetapi gangguan kekurnagn tembaga (masalah karena kurangnya tembaga) dapat terjadi dengan binatang yang hidup di darat yang tidak memiliki tembaga.
Jumlah besar tembaga dalam tubuh manusia biasanya tidak masalah baik. Satu pengecualian adalah kondisi yang dikenal sebagai penyakit Wilson. Beberapa orang dilahirkan tanpa kemampuan untuk menghilangkan tembaga dari tubuh mereka. Jumlah tembaga mereka dipertahankan meningkat. Jumlah tembaga dapat menjadi begitu besar itu mulai mempengaruhi otak, hati, atau ginjal seseorang. Penyakit mental dan kematian dapat terjadi. Untungnya, masalah ini dapat diobati. orang tersebut diberi bahan kimia yang menggabungkan dengan tembaga. efek merusak tembaga pada tubuh dikurangi atau dihilangkan.
Warna darah
Pada manusia, darah yang berasal dari paru-paru ke sel-sel merah cerah. Warna merah disebabkan oleh oksihemoglobin (hemoglobin senyawa dikombinasikan dengan oksigen). Hemoglobin mengangkut oksigen melalui darah dan merah karena besi yang dibawanya. Senyawa besi sering merah atau coklat kemerahan. Darah kembali dari sel ke paru-paru (yang mengalir melalui pembuluh darah) adalah merah keunguan karena hemoglobin telah kehilangan oksigen.Beberapa hewan, bagaimanapun, tidak memiliki hemoglobin untuk membawa oksigen melalui darah. Misalnya, krustasea (kerang seperti lobster, udang, dan kepiting) menggunakan senyawa yang disebut hemocyanin. Hemocyanin mirip dengan hemoglobin tapi mengandung tembaga bukan besi. Banyak senyawa tembaga, termasuk hemocyanin, berwarna biru. Oleh karena itu, darah Crustacea biru, bukan merah.

Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.