kimia_Halogen

Pembuatan Unsur dan Senyawa di Laboratorium dan Industri

1. Halogen
Pembuatan halogen di laboratorium
a. Pembuatan klorin
o Hasil reaksi kapur – klor dengan asam sulfat
CaOCl2 (s) + H2SO4(aq) CaSO4(aq) + Cl2(g) + H2O(L)
o Oksidasi Cl- (misalnya dari NaCl) dengan suatu oksidator kuat
Misalnya campuran MnO2 dengan asam sulfat pekat.
MnO2(s) + H2SO4(aq) + NaCl(aq) MnSO4(aq)+ Na2SO2(aq) +H2O(L) +Cl2(g)
b. Pembuatan bromin
Bromin dapat dibuat dari reaksi suatu bromida dengan klorin
Contoh : larutan NaBr dengan gas klorida
2NaBr(aq) + Cl2(g) 2NaCl(aq) + Br2(L)
c. Pembuatan iodin
Iodin dapat dibuat dari suatu iodida dengan gas klorin.
Contoh : larutan Kl dengan campuran MnO2 dan asam sulfat pekat
2Kl(aq) +MnO2(s) +H2SO4(aq) K2SO4(s) + MnSO4(s) + H2O(L)+I2(s)

2. Pembuatan Alkali dan Alkali Tanah
A. Logam Alkali
 Natrium
Logam natrium diperoleh dari elektrolisis lelehan natrium klorida yang dicampur dengan kalsium klorida. Dalam elektrolisis ini, kalsium klorida berfungsi untuk menurunkan titik leleh NaCl. Elektrolisis dilakukan dengan Sel Down, dengan katode Fe dan anoda grafit (C) dengan diafragma dari besi.
Reaksi : NaCl(L) Na+(aq) + Cl+(aq) x 2
Katode : Na+(aq) + e Na x 2
Anode : 2Cl –(aq) Cl2(q) +2e
2NaCl(L) 2Na(L) + Cl2(g)

 Litium
Logam ini diperoleh melalui elektrolisis lelehan LiCl

 Kalium
Logam kalium diperoleh dengan cara mereduksi lelehan garam kloridanya dengan logam natrium.
KCl(L) + Na(L) NaCl(L) + K(s)
B. Logam Alkali Tanah
Magnesium, kalsium, strosium, dan barium dibuat melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya. Diantara logam alkali tersebut yang paling banyak diproduksi adalah magnesium. Magnesium diolah dari air laut melalui proses Dow sebagai berikut.
 Mula – mula air laut dicampur dengan CaO sehingga magnesium diendapkan sebagai Mg(OH)2.
 Kemudian endapan disaring dan direaksikan dengan larutan HCl pekat, sehingga doperoleh MgCl2.
 Selanjutnya larutan diuapkan sehingga diperoleh kristal MgCl2.
 Kemudian kristal dicairkan dan dielektrolisis.
MgCl2(L) Mg(L) + Cl2(g)
Berilium diperoleh dengan cara mereduksi garam flouridanya dengan magnesium.

3. Pembuatan Oksigen
a. Oksigen dapat dibuat dengan menurunkan oksida raksa, KclO3, KNO3 atau peroksida
2HgO 2Hg + O2
KClO3 KCl + O2
KNO3 KNO2 + O2

b. Elektrolisis air, 2H2O elektrolisis 2H2 + O2
c. Secara besar – besaran, oksigen diperoleh dengan cara penyulingan bertingkat udara cair, yaitu mendinginkan udara dan memberi tekanan yang tinggi hingga udara menjadi cair, kemudian perlahan – lahan suhu dinaikkan, sehingga gas akan menyuling pada titik didihnya.

4. Pembuatan Nitrogen
a. Dalam laboratorium, nitrogen dibuat dengan mengalirkan gas NH3- panas pada CuO panas, menurut reaksi :
2NH3(g) + CuO(s) 3Cu(g) + 3H2O(f) + N2(g)
b. Secara besar- besaran, dibuat dengan penyulingan bertingkat udara cair seperti pada pembuatan oksigen.

5. Pembuatan Karbon
Kelimpahan karbon di kulit bumi hanya sekitar 0,08%. Sekitar 50 % dari karbon tersebut terdapat sebagai karbonat, misalnya kalsium karbonat (CaCO3). Selebihnya terdapat sebagai senyawa organik, sebagai karbon dioksida, dan berbagai senyawa karbon lainnya. Hanya sebagian kecil yang terdapat sebagai unsur, yaitu dalam bentuk intan dan granit.
Karbon dioksida terbentuk pada pembakaran bahan bakar yang mengandung karbon seperti batu bara, minyak bumi, gas alam dan kayu. Gas ini juga dihasilkan pada pernapasan makhluk hidup. Karbon dioksida merupakan komponen utama siklus karbon di alam.
Karbon dioksida komersial diperoleh dan pembakaran residu penyulingan minyak bumi. Dalam jumlah besar juga diperoleh dari hasil samping produksi urea dan pembuatan alkohol dari proses peragian.
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO 2
Glukosa alkohol

6. Pembuatan Alumunium
Proses pengolahan aluminium yang sering dilakukan adalah dengan proses Hall. Proses dibagi menjadi 2 (dua) tahap
a. Tahap pertama adalah pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina)
Pengolahan aluminium oksida dari bauksit didasarkan pada sifat amfoter dari oksida aluminium itu. Pengotor utama dalam bauksit biasanya terdiri atas SiO2, Fe2O3 dan TiO2. apabila bauksit dilarutkan dalam larutan natrium hidroksida maka aluminium oksida akan larut sedang pengotornya tidak.

Al2O3(s) + 2NaOH(aq) + 3H2O(L) 2NaAl(OH) 4(aq)

Pengotor dipisahkan dengan penyaringnya, selanjutnya aluminium diendapkan dari filtrat dengan mengalirkan gas karbon dioksida dan pengenceran.

2NaAl(OH) 4(aq) + CO2(g) 2Al(OH) 3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(L)

Endapan aluminium hidroksida disaring, dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina)

2Al(OH) 3(s) Al2O3(s) + 3H2O(g)

b. Tahap kedua adalah peleburan (reduksi) alumina.
Reduksi aluminium oksida dilakukan melalui elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminium oksida dilelehkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana dari baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode, sedangkan di anode terbentuk gas oksigen dan karbon dioksida.
Al2O3(L) 2Al3+(L) + 3O2-(L)
katode : Al3+(L) + 3e Al(L)
anode : 2O2-(L) O2(g) + 4e
C(s) + 2O2- (L) CO 2(g) +4e

Jadi selama elektrolisis, anode terus menerus dihabiskan untuk memproduksi 1 kg aluminium, rata – rata dihabiskan 0,44 kg anode karbon.

7. Pembuatan Silikon
Silikon dibuat dari silika dengan kokas sebagai reduktor. Campuran silika dan kokas dipanaskan dalam suatu tanur listrik pada suhu sekitar 3000o C

SiO2(L) + C(s) Si(L) + 2CO(g)

Pembuatan silikon ultra murni dilakukan sebagai berikut.
o Mula – mula silikon biasa direaksikan dengan klorin sehingga sehingga terbentuk silikon tetraklorida (SiCl4), suatu zat cair yang mudah menguap (titik didih = 580C).
o SiCl4 kemudian dimurnikan dengan distilasi bertingkat.
o Selanjutnya, SiCl4 dengan gas H2 melalui suatu tabung yang dipanaskan. Dengan cara ini dapat diperoleh silikon ultra murni, yang pengotornya hanya sekitar 10-8 %.
SiCl4(g) + 2H2 (g) Si(s) + 4HCl(g)

8. Asam Sulfat
Terdapat 2 (dua) cara pembuatan asam sulfat (H2SO4), yaitu
1. Proses kontak
Pada proses ini, belerang dibakar membentuk gas SO2, kemudian gas SO2 dialirkan bersama – sama udara pada suhu + 4000 C menggunakan katalis V2O5 menurut reaksi.

2SO2 + O2 2SO3

SO3 yang terjadi dialirkan ke dalam H2 SO4 pekat, sehingga terbentuk asam sulfat berasap yang disebut oleum atau asam piro sulfat (H2 SO4SO3) atau H2 S2 O2. asam sulfat pekat diperoleh dari asam sulfat pekat berasap ditambah air.
(H2 S2 O7 + H2 O 2H2 SO4)
2. Proses bilik timbal
Pada proses ini, gas SO2 dan udara dialirkan kedalam bilik yang dilapisi timbal dengan katalis NO dan NO2. Selanjutnya campuran gas – gas tersebut diberi aliran uap air menurut reaksi berikut.

2SO2 + O2 + NO + NO2 + H2O2 HNOSO4

2HNOSO4 + H2 O 2H2 SO24 + NO + NO2

9. Pembuatan Besi
Pengolahan besi dilakukan dalam tanur tinggi menurut proses sebagai berikut.
1. Bahan baku yang terdiri atas campuran bijih besi, kokas, dan pasir atau kapur dimasukkan kedalam tanur dari bagian atas.
2. Dari bagian bawah dihembuskan udara panas, sehingga suhu di dalam tanur makin keatas makin rendah.
3. Dibagian paling atas suhu + 5000 C, disini bahan baku dikeringkan.
4. Camnpuran bahan baku akan turun kebagian bawah dengan suhu yang lebih tinggi + 8000 C, disini karbon terbakar menjadi CO2 dan gas CO2 yang terjadi direduksi oleh karbon menjadi gas CO. gas CO yang terjadi mereduksi bijih besi menurut reaksi :
C + O2 CO2
CO2 + C 2CO
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2
Fe2O4 + CO 3FeO + CO2
FeO + CO Fe + CO2
5. Besi yang terbentuk masih dalam bentuk padat (titik lebur besi 1.5400 C) dan terus turun kebagian yang lebih bawah lagi. Disini besi yang terbentuk menyerap karbon, oleh karena itu daerah ini disebut daerah karburasi atau daerah hangus (10000 C) karena menyerap karbon, maka titik lebur besi turun.
6. Besi yang telah menyerap karbon meluncur lagi ke bawah dan mencair. Besi cair berkumpul di bagian bawah tanur.
7. Pada bagian atas besi cair terjadi reaksi pembentukan kerak.
CaCO3 CaO + CO2
CaO + SiO2 CaSiO2
pasir kerak
8. Besi cair (besi kasar) yang dihasilkan, dikeluarkan untuk ditunagkan kedalam cetakan – cetakan. Disebut besi tuang yang mempunyai sifat keras dan rapuh.

10. Pembuatan Tembaga
Bijih tembaga yang terpenting adalah kalkopirit (CuFeS2) sebenarnya tembaga mudah direduksi akan tetapi adanya besi dalam bijih tembaga membuat proses pengolahan tembaga menjadi relatif sulit. Pengolahan tembaga melalui beberapa tahap yaitu flotasi, pemanggangan, peleburan, pengubahan dan elektrolisis.
Pada umumnya bijih tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. melalui pengapungan dapat diperoleh bijih pekat yang mengandung 20 – 40% Cu. Bijih pekat itu kemudian dipanggang untuk mengubah besi sulfida menjadi besi oksida, sedangkan tembaga tetap berupa sulfida.

4CuFeS2 + 9O2 2Cu2S + 2Fe2O3 + 6SO2

Bijih yang sudang melalui pemanggangan kemudian dilebur sehingga bahan tersebut mencair dan terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah disebut “copper matte” yang mengandung Cu2S dan besi cair, lapisan atas merupakan kerak silikat yang antara lain mengandung FeSiO3 . Selanjutnya cpper matte dipindah kedalam tungku lain dan ditiupkan udara sehingga terjadi reaksi redoks yang menghasilkan tembaga lepuh (blister copper)

2Cu2S + 3O2 2Cu2O + 2 SO2
Cu2S + Cu2O 2Cu + SO2

Tembaga lepuh adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 beku. Tembaga lepuh mengandung 98 – 99% Cu dengan berbagai jenis pengotor seperti besi, zink, perak, emas, dan platina.
Pemurnian tembaga dilakukan dengan elektrolisis. Tembaga lepuh digunakan sebagai anode, sedangkan tembaga murni digunakan sebagai katodenya. Elektrolit yang digunakan adalah larutan CuSO4. selama elektrolisis, Cu dipindahkan dari anode ke katode. Dengan menggunakan potensial tertentu, bahan pengotor dapat terpisah.

Tugas kimia
PEMBUATAN UNSUR – UNSUR
1. HALOGEN
2. ALKALI DAN ALKALI TANAH
3. OKSIGEN
4. NITROGEN
5. KARBON
6. ALUMINIUM
7. SILIKON
8. ASAM SULFAT
9. BESI
10. TEMBAGA