Aluminium

Aluminium (atau aluminum,alumunium,almunium,alminium) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah.

Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Aluminium terdapat dalam penggunaan aditif makanan, antasida, buffered aspirin, astringents, semprotan hidung, antiperspirant, air minum, knalpot mobil, asap tembakau, penggunaan aluminium foil, peralatan masak, kaleng, keramik , dan kembang api.

Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi kawat dan diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam-macam penampang. Tahan korosi.

Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks.

Tabel beberapa sifat fisika aluminium

Nomor atom	13
Konfigurasi electron	[Ne]3s23p1
Massa atom relative, Ar	26,98
Kerapatan/g cm-1	2,69
Titik leleh/K	932
Titik didih/K	2730
Volume atom/cm3	10,0
Energi Ionisasi pertama (kJ mol-1)	577
Energi Ionisasi kedua	1820
Energi Ionisasi ketiga	2740
Entlpi penguapan	284
Entalpi hidrasi	-4690
Energi pengatoman	314
Jari-jari atom	143
Jari-jari ion	50
Potnsial elektroda	-1,66

Diantara logam-logam golongan IIIA, aluminium adalah salah satu logam terpenting yang tedapat dikerak bumi. Bijih aluminium yang digunakan untuk produksi aluminium bauksit. Bijih ini mengandung  hirat aluminium oksida,Al₂O₃.H₂O dan Al₂O₃.3H₂O serta oksida besi, silikon, titanium, sedikit tanah liat dan silikat. Kadar aluminium oksida (alumina) dapat mencapai 35-60%.

a.       Ekstraksi Aluminium

Pada tahun 1825 Oersted, memperoleh aluminium murni dengan cara mereduksi aluminium klorida dengan amalgam kalium-merkurium.

AlCl_3(s) + K(Hg)_x(l) à 3KCl_(s) + Al(Hg)_3(l)

Kemudian dengan destilasi, merkurium dapat dihilangkan dan akhirnya diperoleh logam aluminium.

Sejak 1866 aluminium ini diperoleh dengan proses Hall-Heroult db pada tahun 1980, poduksi dunia dengan proses ini mencapai 107 ton.

Pada proses ini aliminium diperoleh dengan cara katalisis aluminium oksida yang dilarutkan dalam leburan kriolit ( Na₃AlF₆).

Bahan baku bauksit , masih merupakan campuran aluminium oksida, besi (III) oksida dan silica, jadi, ada dua tahap dalam produksi aluminium yaitu reaksi pemurnian untuk memperoleh alumina murni dan tahap elektrolisis.

Reaksi Pemurian

Al₂O_3(s) + 2OH^-_(aq) + 3H₂O_(l) à 2[Al(OH)₄]^- _(aq)

SiO_2(s) + 2OH^-_(aq) à SiO₃^-2_(aq) + H₂O_(l)

2[Al(OH)₄]^- + CO₂ à 2Al(OH)_3(s) +CO₃^2-_(aq)

2Al(OH)₃ à Al₂O₃ + 3H₂O

Elektrolisis

            Sel elektrolisis dibuat dari baja, yang dilapisi grafit. Grafit ini berfungsi sebagai katoda. Anoda dibuat dari karbon. Reaksi pada elektroda cukup rumit.

Pada katoda : AlF₄^- + 3e à Al + 4F^-

Pada anoda : 2AlF₆^4- + C à CO₂ + AlF₆^3- + AlF₄^- + 4e

            Secara sederhana reaksi pada elektroda dapat ditulis sebagai berikut,

Katoda : 2Al³⁺ + 6e à 2Al

Anoda : 3O^-2à 11/2 O₂ + 6e

Oksigen yang terbentuk pada suhu operasi dapat mengoksidaso anoda.

Reaksi keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut,

2Al₂O₃ (dalam kriolit) + 3C_(s) à 4Al_(l) +CO_2(g)

Reaksi ion Al³⁺ _(aq)

Jika garam aluminium dilarutkan ke dalam air, ion Al³⁺ segera tertarik pada ujung negative molekul air yang polar terbetuk ion heksa aqua aluminium (III). [Al(H₂O)₆]³⁺. Ion ini biasa dinyatakan dengan Al³⁺_(aq). Ion Al³⁺, yang kecil dan bermuatan besar menarik elektron dalam ikatan O-H dari air, sehingga berperan sebagai donor proton.

Dalam larutan air, molekul air bersifat sbagai basa yaitu menerima proton.

[Al(H₂O)₆]³⁺ _(aq) + H₂O                       [Al(H₂O)₅(OH)]²⁺ _(aq) + H₃O⁺

Dengan basa yang lebih kuat dari air seperti S^2- atau CO₃^-2 akan terbentuk endapan hidroksida.

2[Al(H₂O)₆]³⁺_(aq) + 3S^2-_(aq)                         2[Al(OH)₃(H₂O)₃]_(S) + 3H₂S_(g)

Reaksi yang sama juga terjadi jika ke dalam garam aluminium ditambahkan basa yang lebih kuat seperti NaOH_(aq).

[Al(H₂O)₆]³⁺_(aq) +  3OH^-_(aq)                        [Al(OH)₃(H₂O)₃]_(s) + 3H₂O_(l)

Dengan NaOH_(aq) berlebih endapan akan melarut .

[Al(OH)₃(H₂O)_3(s) + OH^-_(aq) à [Al(H₂O)₂(OH)₄]^-(aq) + H2O(l)

b.      Senyawa Aluminium

Senyawa aluminium telah banyak digunakan sepajang sejarah peradaban manusia. Tanah liat adalah hidrat aluminium silikat dn periu belanga yang dibuat dari tanah liat sudah dikenal 8000 tahun. Tawas (aluminium, kalium, sulfat, KAl(SO4)2), telah digunakan untuk keperluan obat-obatan dan dibidang zat warna selama kurang lebih 4000 tahun. Kebanyakaan batu permata adalah senyawa aluminium.            

Pada tabel dibawah ini diberikan rumus kimia beberapa permata

Batu manikam (ruby)	Al2O3
Permata nilam (sapphire)	Al2O3
Beryl (misalnya: jamrud)	Al2Be3[Si6O18]
Manikam kuning (topaz)	Al2[F2SiO4]
Jade	NaAl[Si2O6]
Permata biru (turqoise)	CuAl6[(OH)2(PO4)]4.4H2O

c.       Alumina

Aluminium oksida atau alumina (Al2O3) biasanya berupa kristal ion. Tetapi, ion oksida dipolarisasi oleh ion aluminium sehingga sebagian ikatannya bersifat kovalen. Aluminium oksida meleleh pada 2053oC. Zat ini tidak larut pada air, sangat keras, dan stabil.

Aluminium oksida terdapat dialam sebagai korundum, suatu zat Kristal yang sangat keras yang digunakan sebagai pengampelas.  Korundum yang mengandung  zat pengotor berwarna merah disebut batu manikam, jika pengotornya berwarna biru disebut permata nilam. Batu manikam dan permata nilam selain indah, sangat keras seperti intan. Karena kerasnya aluminium oksida ini digunakan pada bagian alat-alat yang sering digerakan dan mudah aus. Jam mekanik, jarum gramafon dan alat rekam mengandung permata nilam.

Aluminium oksida adalah amfoter. Zat ini melarut dengan lambat baik dalam asam encer maupun basa encer.

Al2O3(s) + 6H+(aq)         2Al3+(aq) + 3H2O(l)

Al2O3(s) + 2OH-(aq) + 3H2O à 2Al(OH)4-(l)

Aluminium oksida trihidrat berada dari aluminium oksida anhidris. Kerapatannya kecil, bersifat amfoter dan biasanya disebut aluminium hidroksida.

Reaksi pelepasan air dari hidrat ini adalah reaksi endoterm. Oleh karena itu, aluminium oksida trihidrat digunakan sebagai zat tahan api. Banyak plastik, senyawa karet, tekstil dan beberapa bahan bangunan dibuat dengan memanfaatkan sifat ini. Jika terjadi kebakaran energy paanas diserap oleh Al2O3.3H2O yang terurai. Makin banyak aluminium oksida trihidrat, makin lama suhu tetap rendah sehingga mencegah pembakaran.

Aluminium dan Energi

Untuk mengubah ion aluminium menjadi aluminium diperlukan energy yang besar. Menurut teori, diperlukan energy listrik sebnyak satu farady (96.500coulomb) untuk menghasilkan sembilan gram aluminium. Dalam praktek digunakan lebih banyak energi. Jadi, aluminium yang terbentuk menyimpan sejumlah energy. Jika sel atau batere dibuat dari aluminium maka setiap 9 gram aluminium yang bereaksi dapat menghasilkan listrik sebanyak 1 faraday. Hal ini dapat dibandingkan dengan logam lain misalnya Zn dan Pb. Seng sebanyak 32,7 gram atau timbale sebanyak 103,6 gram baru dapat menghasilkan listrik sebanyak 1 faraday.

Telah dilakukan penelitian untuk mencari cara menghasilkan energi yang tersimpan dalam aluminium. Yang paling sederhana adalah batere aluminium-udara. Batere aluminium-udara telah digunakan dalam eksperimen untuk menjalankan mobil-listrik.

Pada peluncuran kapal ruang angkasa NASA, Columbia, digunakan 160.000 kilogram serbuk aluminium yang dicampur dengan zat pengoksidasi sebagai bahan bakar padat untuk menembakkan roket. Reaksi yang berlangsung selama 2 menit menghasilkan energy yang cukup untuk menaikkan Columbia mencapai ketinggiaan lebih dari 43 kilometer.

Campuran serbuk aluminium besi (III) oksida yang dibakar dapat menghasilkan reaksi yang hebat. Cara ini dipakai untuk mengelas baja misalnya rel kereta api. Sifat afinitas terhadap oksigen dari aluminium digunakan juga untuk memproduksi logam secara komersial misalnya besi.

Fe2O3(s) + 2Al(s) à Al2O3(s) + 2Fe(l)

Reaksi ini disebut reaksi termit.

Korosi

Keliahatannya aluminium stabil dan tahan terhadap korosi. Untuk mengubah sekeping aluminium menjadi oksida, perlu dipanaskan sampai 800^oC. Kelihatannya juga aluminium tidak bereaksi dengan air dan uap air (perhatikan panci-panci aluminium). Jika memperhatikan potensial elektrode aluminium (E^o =  -1,67 V), diduga bahwa aluminium lebih reaktif daripada seng (-0.76 V) dan hampir sereaktif magnesium. Hal yang menarik ialah, meskipun kelihatannya aluminium tidak beraksi, namun sebenernya aluminium bereaksi dengan oksigen. Setiap permukaan aluminium yang baru, segera dilapisi dengan lapisan tipis aluminium oksida. Lapisan ini sangat tipis; tebalnya tidak lebih dari 10^-8 m, tetapi dpat melindungi aluminium bagian bawah. Jika permukaan ini tergores segera terjadi permukaan baru karena aluminium sangat reaktif.