Jumat, 21 September 2012

Reaktivitas Unsur Transisi Nikel



BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 Asal-Usul Unsur di Alam
Banyak  teori yang menjelaskan teori tentang bumi. Salah satunya adalah teori yang mengatakan bahwa pada awal terbentuknya bumi suhu bumi sangat tinggi (panas) yang menyebabkan material-material di bumi terfraksinasi menjadi fasa gas, cair, dan padatan pada waktu itu. Dijelaskan  pula bahwa pada inti bumi terdiri dari besi (Fe) dan nikel (Ni) yang berupa padatan  pada pusatnya, dan berupa fasa cair diatasnya. Pada mantel bumi terdapat mineral-mineral silikat, sedangkan pada kerak bumi terdiri dari mineral-mineral silikat, oksida, dan silika, serta berbagai macam material pada permukaan bumi termasuk air dan gas pada atmosfer. (Miessler dan Tarr, 1991)  
Semua zat di alam ini tersusun atas unsur-unsur. Menurut teori yang saat ini diterima, hidrogen dan helium dihasilkan pertama sekali sesaat setelah Big Bang, kira-kira 15 juta tahun lalu. Selanjutnya, unsur-unsur dengan nomor atom lebih kecil dari 26 (sebelum besi dalam sstem periodik) dibentuk oleh fusi inti dalam bintang-bintang muda, unsur-unsur yang lebih berat dihasilkan oleh reaksi inti yang rumit yang menyertai pembentukan dan peluruhan bintang. Di alam semesta, kelimpahan hidrogen dan helium sangat besar, hidrogen (77 % massa) dan helium (21 % massa) dan semua unsur lain hanya sekitar 2%. (Saito,1996)
Unsur-unsur didapatkan dalam berbagai wujud dan dapat berupa atom, ion, serta senyawa. Suatu unsur dapat memiliki beberapa isotop dengan nomor atom yang sama. Bila unsur-unsur dikelompokkan atas dasar kemiripan sifat, baik sifat atom maupun senyawanya, dihasilkanlah sistem periodik. Kimia telah  mencapai perkembangan yang sangat cepat dalam usaha memahami sifat semua unsur. Sistem periodik unsur telah memainkan peran yang sangat penting dalam penemuan zat baru, serta klasifikasi dan  pengaturan  hasil akumulasi pengetahuan kimia. Sistem periodik merupakan tabel  terpenting dalam kimia dan memegang peran kunci dalam perkembangan sains material. Berdasarkan jenis penyusunan atomiknya senyawa anorganik diklasifikasikan atas senyawa molekular dan padatan.(Saito,1996)
Sekarang sudah diketahui lebih dari seratus unsur yang ada di alam. Jutaan tahun yang lalu lebih dari enam puluh unsur yang ditemukan dan diketahui lalu dibuat hubungan sifat-sifat dari unsur-unsur tersebut pada saat yang bersamaan. Suatu metode yang nyata digunakan untuk mengklasifikasi unsur-unsur tersebut sebagai logam dan non logam, tetapi keakuratannya dianggap masih sangat kurang. Contohnya, untuk unsur logam natrium dan kalium mempunyai kemiripan sifat satu sama lain karena ditemukan dalam satu senyawaan yang sama yang mempunyai sifat kimia yang sama dan merupakan senyawa yang tidak berwarna. Untuk unsur non logam contohnya nitrogen dan klorin di alam bentuknya gas sedangkan fosfor yang letaknya satu golongan dengan nitrogen serta iodin yang letak satu golongan dengan klorin bentuknya padatan. (Chambers dan Holliday, 1975)  
Sistem periodik unsur modern didasarkan atas sistem yang dipblikasikan oleh D.I. Mendeleev tahun 1892, dan berbagai tabel sejak itu telah diusulkan. Tabel periodik bentuk panjang yang direkomendasikan oleh IUPAC sekarang sudah menjadi standar, dan sistem ini memiliki nomor golongan I untuk golongan alkali sampai 18 untuk golongan gas mulia. Tabel periodik ini menunjukkan semua unsur yang telah diketahui dan memberikan informasi yang penting untuk tiap-tiap unsur. (Zumdahl,S ,2007)
 Kimia unsur merupakan unsur-unsur di alam yang mempunyai sifat-sifat kimia yang berada di sekitar makhluk hidup. Lingkungan alam khususnya bumi terdiri dari bagian litosfer, hidrosfer, dan atmosfer. Pada setiap lapisan tersebut terdapat unsur-unsur kimia baik berupa unsur bebas maupun unsur yang berikatan dengan unsur yang lain. Jumlah dan variasi unsur-unsur tersebut sangat banyak. Sehingga diperlukan suatu sistem yang dapat menjelaskan tentang unsur-unsur di bumi secara sederhana yang tersusun dalam sistem periodik unsur  . Keperiodikan unsur-unsur tersebut sangat membantu untuk mengetahui kecenderungan sifat suatu unsur sehingga bisa mengetahui manfaat unsur tersebut dalam kehidupan sehari-hari. (Lee, 1991)
Logam transisi memiliki sifat-sifat khas logam, yakni keras, konduktor panas dan listrik yang baik dan menguap pada suhu tinggi.  Walaupun digunakan luas dalam kehdupan sehari-hari, logam transisi yang biasanya kita jumpai terutama adalah besi, nikel, tembaga, perak, emas, platina, dan titanium. Namun, senyawa kompleks molekular, senyawa organologam, dan senyawa padatan seperti oksida, sulfida, dan halida logam transisi digunakan dalam berbagai riset kimia anorganik modern. (Saito,1996)
Unsur-unsur transisi adalah unsur logam yang memiliki kulit elektron d atau f yang tidak penuh dalam keadaan netral atau kation. Unsur transisi terdiri atas 56 dari 103 unsur. Logam-logam transisi diklasifikasikan dalam blok d, yang terdiri dari unsur-unsur 3d dari Sc sampai Cu, 4d dari Y ke Ag, dan 5d dari Hf sampai Au, dan blok f, yang terdiri dari unsur lantanoid dari La sampai Lu dan aktinoid dari Ac sampai Lr. Logam transisi memiliki sifat-sifat khas logam, yakni keras, konduktor panas dan listrik yang baik dan menguap pada suhu tinggi. Walaupun digunakan luas dalam kehidupan sehari-hari, logam transisi yang biasanya kita jumpai terutama adalah besi, nikel, tembaga, perak, emas, platina, dan titanium. Namun, senyawa kompleks molekular, senyawa organologam, dan senyawa padatan seperti oksida, sulfida, dan halida logam transisi digunakan dalam berbagai riset kimia anorganik modern. (Saito,1996)
1.2 Unsur Nikel
Nikel ditemukan oleh Cronstedt pada tahun 1751 dalam  mineral yang disebutnya kupfernickel (nikolit). Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel. Deposit nikel lainnya ditemukan di Kaledonia Baru, Australia, Cuba, Indonesia. Nikel berwarna putih keperak-perakan dengan pemolesan tingkat tinggi. Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetik, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal,  yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga. (Redaksi chem-is-try.org,2008)
Logam alloy nikel pertama kali ditemukan di China 2000 tahun yang lalu dalam bentuk bijihnya yang berwarna merah NiAs yang mengandung Cu2O  yang disebut Kupfernikel. Pada tahun 1751 A.F. Cronstedt diisolasi logam-logam pengotor dari beberapa bijih Swedish dan mengidentifikasi komponen logam Kupfernikel, dan memberikan nama baru pada logam tersebut yang disebut “nikel”. Pada tahun 1804 J.B. Richter memproduksi sampel yang lebih murni dan lebih akurat menentukan sifat-sifat fisiknya.. (Greenwood dan Earnshaw, 1998)
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol  Ni  dan nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi   jika dipadukan dengan besi,  krom,  dan  logam  lainnya,  dapat  membentuk baja tahan karat yang keras. Perpaduan nikel,  krom dan besi  menghasilkan baja  tahan karat   (stainless steel)  yang   banyak   diaplikasikan   pada   peralatan   dapur   (sendok,   dan   peralatan  memasak), ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri. Karakteristik Nikel (Brady, J, 1994) :
 Nikel merupakan logam transisi ketujuh yang paling banyak ditemukan  di alam dan unsur ke dua puluh dua paling banyak ditemukan di alam yaitu sebesar 99 ppm. Bijih yang paling banyak ditemukan ada dua macam (Greenwood dan Earnshaw, 1998) :
1.      Laterit, bijih oksida atau silikat aeperti garnerit (Ni,Mg)6,Si4O10(OH)8 dan nikeliferos limonit (Fe,Ni)O(OH).nH2O yang tersebar di daerah Kaledonia Baru, Kuba dan Queensland.
2.      Sulfida, seperti pentlandit (Ni,Fe)9S8 yang berasosiasi tembaga, kobalt dan logam mulia bijih nya mengandung 1 ½ % Ni. Banyak ditemukan di Kanada dan Afrika Selatan
Logam nikel diperoleh dari bijih nikel, seperti pentlandit (NiS,FeS) dan garnerit (H2(NiMg)SiO4.2H2O). Pada proses pengolahan bijih nikel, bijih nikel mula-mula ditinggikan kadar nikelnya melalui flotasi (pengapungan) dan pemanggangan.
2NiS(s)   +   3O2(l)          2NiO(l)  +  2SO2(g)
Selanjutnya, oksida nikel dialiri gas hidrogen disertai pemanasan.
NiO(l)   +    H2(g)             Ni(l)     + H2O(l)
Nikel yang dihasilkan dimurnikan dengan cara pemanaan pada suhu 60o-180oC  bersama gas karbon monoksida.
Ni(l)   +   4CO(g)            Ni(CO)4(aq)
Ni(CO)4(aq)            Ni(s)   +   4CO(aq)
Nikel banyak digunakan untuk membuat alat laboratorium atau paduan logam. Pada proses paduan logam, nikel banyak dipakai pada pembuatan nikrom yang mengandung 80% Ni dan 20% Cr, monel yang tersusun dari 70% Ni dan 30% Cu dan kawat Konstantin yang terdiri dari 40% Ni dan 60 % Cu. (Lee,1991)
Karena  sifatnya  yang  fleksibel  dan mempunyai  karakteristik-karakteristik yang unik seperti  tidak berubah sifatnya bila terkena udara,  ketahanannya terhadap oksidasi dan kemampuannya untuk mempertahankan sifat-sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim, nikel lazim digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel   terutama   sangat   berharga   untuk   fungsinya   dalam   pembentukan   logam campuran (alloy   dan   superalloy),   terutama   baja  tidak berkarat  (stainless   steel). Sekitar 70% dari produksi nikel digunakan untuk produksi stainless steel, sementara sisanya digunakan untuk berbagai penggunaan industri seperti baterai, baja campuran rendah, campuran berbasis  logam nikel,  campuran berbasis  tembaga,  electroplating elektronika,  aplikasi   industri   pesawat   terbang,   dan   berbagai  macam  produk  lain seperti katalis dan turbin pembangkit listrik bertenaga gas. Beberapa pengunaan nikel diantaranya yaitu (Anonim1,2010):
- Nikrom : 60% Ni, 25% Fe, dan 15% Cr : pembuatan alat-alat laboratorium (tahan asam), kawat pada alat pemanas.
- Alnico (Al, Ni, Fe dan Co) : sebagai bahan pembuat magnet yang kuat.
- Elektroplating (pelapisan besi, tembaga : [Ni(NH3)6]Cl2, [Ni(NH3)6]SO4.
- Serbuk nikel sebagai katalis seperti pada adisi H2 dalam proses pembuatan mentega,  juga pada cracking menyak bumi.
- Bata alloy :3-5 % Ni + logam lain (keras, elastis).
- Platinit : baja dengan kandungan 46% Ni yang mempunyai muai yang sama dengan  gelas dan invar : baja dengan kadar nikel 35% dengan sedikit Mn dan C. Digunakan sebagai kawat listrik yang ditanam dalam kaca seperti pada bohlam lampu pijar.
- Monel : 60% Ni dan 40% Cu : bahan pembuatan uang logam, instrumen tranmisi listrik, dan baling-baling kapal laut.
 
 BAB II
PERMASALAHAN

1.   Pertanyaan :
Mengapa katalis Ni perlu direduksi terlebih dahulu supaya aktif?
Jawab :
Karena sebelum digunakan sebagai katalis Ni akan berada dalam kondisi stabil berupa senyawa oksida, umumnya semua senyawa logam yang berada secara natural di alam. Misalnya katalis reforming dalam bentuk senyawa NiO. Agar katalis tersebut aktif, perlu dilakukan reduksi. Katalis NiO perlu diubah ke Ni. Pada kondisi sebagai Ni katalis Ni akan aktif karena pada kondisi tersebut Ni kekurangan elektron sehingga akan aktif mencari pengisi elektron. Dalam bentuk nikel lah yang aktif sebagai katalis karena dalam kondisi tidak stabil bukan dalam bentuk senyawa oksidanya (kondisi relatif stabil).
Reaksi reduksi katalis reforming :
                    NiO   +   H2         Ni   +  H2O
(Manik, 2010)
2.   Pertanyaan :
Mengapa reaksi nikel dengan gas F2 sangat lambat, sedangakan saat bereaksi dengan gas halida lain, akan menghasilkan nikel halida ?
Jawab :
Bagaimanakah sifat unsur Ni dan reaksinya dengan air, halogen, asam dan juga basa?
·         Pada kondisi normal, Ni tidak berekasi dengan air dingin, namun bereksi dengan air panas
·         Nikel bereaksi dengan gas F2 namun lambat, sedangakan saat bereaksi dengan gas halida lain, akan menghasilkan nikel halida.
Ni(s) + Cl2(g) → NiCl2(s) [yellow]
Ni(s) + Br2(g) → NiBr2(s) [yellow]
Ni(s) + I2(g) → NiI2(s) [black]
·        Logam nikel akan dilarutkan lambat oleh asam sulfat membentuk ion Ni (II) hidrat dan gas hidrogen H2. Ion Ni (II) yang terbentk merupakan ion kompleks [Ni(OH2)6]2+.
Ni(s) + H2SO4(aq) → Ni2+(aq) + SO42-(aq) + H2(g)
·         Nikel  bereaksi dengan basa
Ni2+ + 2OH-  → Ni(OH)2    (Anonim2, 2009)

3.   Pertanyaan :
Mengapa logam Nikel sering digunakan sebagai bahan baku pembuatan uang logam bersama Cu?
Jawab :
Karena logam nikel mempunyai sifat keras dan mudah untuk ditempa, tahan korosi serta mudah mengkilap jika digosok. Contohnya koin 5 sen di Amerika mengandung 75% Cu dan 25% Ni sedangkan di Kanada menggunakan nikel dengan kandungan 99,99 % dan magnetik lainnya
(Bintoro, 1998)
4.   Pertanyaan :
Mengapa kebanyakan kompleks nikel terkoordinasi empat berbentuk bujur sangkar?
Jawab :
Kompleks nikel terkoordinasi empat kebanyakan berbentuk bujur sangkar karena akibat dari konfigurasi d8, karena set ligan planar menyebabkan salah satu orbital d, (dx2-y2) menjadi tinggi secara khas dalam energi, dan kedelapan electron dapat menempati keempat orbital d lainnya, namun meninggalkan orbital anti ikatan yang lebih kuat sehingga kosong. 
(Cotton dan Wilkinson, 1989)
5.   Pertanyaan :
Apa kelebihan dan kekurangan baterai Ni-Cadmium (NiCad) dibandingkan dengan baterai biasa?
Jawab :
Kelebihan dari baterai NiCad adalah dapat diisi ulang dan bentuk fisik sama dengan baterai biasa sehingga tidak perlu memodifikasi casing-nya. Daya tahan baterai NiCad diatas daya tahan baterai biasa. Sedangkan kekurangan dari baterai NiCad adalah suhu dari baterai NiCad juga mempengaruhi daya tahan baterai. Jika baterai terlalu panas maka baterai akan cepat habis karena sebagian arus yang dihasilkan oleh baterai tersebut diubah menjadi panas.
(Anonim3, 2012)

 
DAFTAR PUSTAKA
Anonim1, 2010, Karakteristik Nikel, http://www.docstoc.com/docs/32253789/karakteristik-nikel, diakses tanggal 2 April 2012
Anonim2, 2009, Sifat-Sifat Unsur Transisi Periode Ke Empat, http://metaltransition.wordpress.com/2009/11/27/sifat-sifat-unsur-transisi-periode-keempat/ diakses pada 30 Maret 2012
Anonim3, 2012, Karakteristik Pengisian Baterai Ni-Cadmium, http://belajar-elektronika.com/power-supply/bateraicharger/karakteristik-pengisian-baterai-nicad- nickelcadmium/, diakses tanggal 2 April 2012
Bintoro, 1998, Kimia Dalam Kehidupan, http://www.scribd.com/kimia-dalam-kehidupan/ diakses tanggal 30 Maret 2012
Brady, James E, 1994. Kimia Universitas Asas dan Struktur edisi ke-5. Jilid 1, Erlangga, Jakarta
Cotton dan Wilkinson, 1989, Kimia Anorganik Dasar, terjemahan Sahati Suharto, Penerbit UI Press : Jakarta
Greenwood, N.N dan Earnshaw, A, 1998, Chemistry of The Elements 2nd Edition, Pergamon Press : England
Lee, J.D, 1991, Concise Inorganic Chemistry 4th Edition, Chapman Hal Publishing : UK
Manik, 2010, Mengapa Katalis Harus Direduksi, http://kampoengmanik.multiply.com/journal/item/19/MENGAPA_KATALIS_HARUS_DIREDUKSI, diakses tanggal 30 Maret 2012
Miessler, G.L , Tarr, D.A, 1991, Inorganic Chemistry 3rd Edition, Pearson Prentice Hall : USA
Saito, Taro, 1996, Kimia Anorganik, diterjemahkan oleh Prof. Dr. Ismunandar, Iwanami Shoten Publisher : Japan
Chambers, C dan Holliday, A.K , 1975, Modern Inorganic Chemistry, Butterworth & Co Publishers : England
Zumdahl, Steven dan Zumdahl, Susan, 2007, Chemistry Seventh Edition, Houghton Mifflin Company : USA
Artikel Terkait

Artikel ini ditulis oleh : Muhammad Arif Taufiq ~ Blogger Pasuruan

Muhammad Arif Taufiq Terimakasih sahabat telah membaca : Reaktivitas Unsur Transisi Nikel. Anda bisa menyebarluaskan artikel ini, Asalkan meletakkan link dibawah ini sebagai sumbernya

:: Get this widget ! ::

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar