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
Redaksi chem-is-try.org,2008, Nikel,
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/bahan-baku-dan-produk-industri/nikel, , diakses tanggal 29 Februari 2012
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 : Unknown ~ Blogger Pasuruan
Terimakasih sahabat telah membaca : Reaktivitas Unsur Transisi Nikel. Anda bisa menyebarluaskan artikel ini, Asalkan meletakkan link dibawah ini sebagai sumbernya
Tidak ada komentar:
Posting Komentar