Contoh Soal Pembuatan Tembaga, Kegunaan Unsur dan Senyawanya
Contoh Soal Pembuatan Tembaga, Kegunaan Unsur dan Senyawanya - Tembaga merupakan logam berwarna cokelat kemerahan yang dapat ditemukan secara bebas di alam dalam bentuk senyawanya. Bijih tembaga yang paling banyak digunakan untuk membuat tembaga adalah kalkopirit (CuFeS2; 34,5% Cu). Ada pula beberapa senyawa tembaga yang lain, seperti kuprit (Cu2O; 88,8% Cu), kalkosit (Cu2S; 79,8% Cu), dan malasit (Cu2(OH)2CO3; 57,3% Cu).
💡 Pembuatan Tembaga
Tembaga diperoleh dari bijih kalkopirit (CuFeS2) melalui beberapa tahap, yaitu sebagai berikut.
💦 Pengapungan (flotasi)
Bijih kalkopirit diserbukkan sampai halus, lalu dimasukkan ke dalam campuran air dan minyak. Bijih yang mengandung tembaga akan diselaputi oleh minyak dan zat pengotornya terbawa oleh air. Udara ditiupkan ke dalam campuran, sehingga bijih yang diselaputi minyak akan mengapung di permukaan akibat gelembung udara, sedangkan zat-zat pengotor akan mengendap di bagian bawah. Setelah pengapungan, akan diperoleh bijih pekat yang mengandung 20-40% tembaga.
💦 Pemanggangan (roasting)
Selanjutnya, bijih pekat hasil pengapungan dipanggang untuk memisahkan unsur Cu dan Fe. Besi akan membentuk besi oksida, sedangkan tembaga tetap berupa sulfida. Reaksinya adalah sebagai berikut.
{\rm{4CuFe}}{{\rm{S}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(s)}}}{\rm{ + 9}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(g)}}}{\rm{ }} \to {\rm{ 2C}}{{\rm{u}}_{\rm{2}}}{{\rm{S}}_{{\rm{(s)}}}}{\rm{ + 2F}}{{\rm{e}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}_{{\rm{(s)}}}{\rm{ + }}{\rm{6S}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(g)}}}\
💦 Peleburan
Bijih yang sudah melalui proses pemanggangan, kemudian dilebur pada suhu 1.100°C bersama dengan fluks sampai bahan tersebut mencair dan terpisah menjadi dua lapisan. Lapisan bawah berupa matte yang mengandung 30-60% tembaga sebagai Cu2S dan sedikit FeS. Lapisan atasnya berupa terak yang mengandung FeSiO3 yang terbentuk dari reaksi antara fluks dengan Fe2O3.
💦 Reduksi
Matte Cu2S yang telah dipisahkan dari teraknya kemudian dipanaskan dan dialiri udara sehingga terjadi reaksi reduksi yang menghasilkan tembaga kasar (blister copper).
{\rm{2C}}{{\rm{u}}_{\rm{2}}}{{\rm{S}}_{{\rm{(l)}}}}{\rm{ + 3}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(g)}}}{\rm{ }} \to {\rm{ 2C}}{{\rm{u}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{{\rm{(l)}}}}{\rm{ + }}{\rm{2S}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(g)}}}\
{\rm{2C}}{{\rm{u}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{{\rm{(l)}}}}{\rm{ + C}}{{\rm{u}}_{\rm{2}}}{{\rm{S}}_{{\rm{(l)}}}}{\rm{ }} \to {\rm{ 6C}}{{\rm{u}}_{{\rm{(l)}}}}{\rm{ + }}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}_{{\rm{(g)}}}\
Blister copper adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 beku. Tembaga ini mengandung 98-99% Cu dengan berbagai jenis pengotor seperti besi, seng, perak, emas, dan platina.
💦 Pemurnian (refining)
Blister copper yang diperoleh dari hasil reduksi masih tercampur dengan sedikit Ag, Au, dan Pt. Oleh karena itu, proses pemurniannya dilakukan melalui elektrolisis. Tembaga kasar dipasang sebagai anoda dan tembaga murni dipasang sebagai katoda. Elektrolisis dilakukan pada suhu 50-60°C dengan elektrolit larutan CuSO4. Tembaga kasar di anoda teroksidasi menjadi Cu2+, kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.
Anoda: {\rm{C}}{{\rm{u}}_{{\rm{(s)}}}}{\rm{ }} \to {\rm{ C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}_{{\rm{(aq)}}}{\rm{ + 2}}{{\rm{e}}^{\rm{ - }}}\
Katoda: {\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}_{{\rm{(aq)}}}{\rm{ + 2}}{{\rm{e}}^{\rm{ - }}}{\rm{ }} \to {\rm{ C}}{{\rm{u}}_{{\rm{(s)}}}}\
Pada proses ini, kadar anoda (blister copper) akan semakin habis, sedangkan katoda (tembaga murni) akan semakin bertambah. Sementara itu, Ag, Au, dan Pt diendapkan sebagai lumpur anoda/ hasil samping.
💡 Kegunaan Unsur dan Senyawa Tembaga
1. Merupakan penghantar panas dan listrik yang sangat baik, sehingga banyak digunakan pada alat-alat listrik.
2. Campuran antara tembaga dan emas digunakan sebagai perhiasan.
3. Sebagai bahan pembuat uang logam.
4. Sebagai bahan pembuat logam campuran lain:
a. kuningan (campuran antara tembaga dan seng);
b. perunggu (campuran antara tembaga dan timah);
c. monel (campuran antara tembaga dan nikel); dan
d. alnico (campuran antara tembaga, aluminium dan nikel).
5. CuSO4 yang larutannya berwarna biru, banyak digunakan sebagai zat warna.
6. Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux, digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah jamur pada sayur dan buah.
7. CuCl2, digunakan untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minyak.
8. Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH akan membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).
💡 Contoh soal
Bijih tembaga yang paling banyak digunakan dalam pembuatan tembaga adalah ....
A. siderite
B. kalkopirit
C. kuprit
D. kalkosit
E. malasit
Jawaban: B
Penyelesaian:
Kalkopirit (CuFeS2) merupakan bijih tembaga yang digunakan dalam pembuatan tembaga.
S1
Pembuatan tembaga terdiri dari beberapa tahapan. Urutan tahapan yang benar adalah ....
S2
Kalkopirit adalah bahan utama untuk membuat tembaga. Rumus kimia kalkopirit adalah ....
S3
Tahap pertama proses pembuatan tembaga bertujuan untuk ....
S4
Reaksi yang terjadi pada proses pemanggangan bijih besi adalah ....
S5
Pada tahap peleburan, dilakukan pemanasan dengan suhu tinggi dan dicampur dengan fluks. Fluks akan bereaksi dengan ....
S6
Pada proses pengolahan tembaga, reaksi reduksi terjadi pada ....
S7
Pada tahapan pemurnian tembaga melalui elektrolisis, elektroda yang digunakan adalah ....
S8
Logam tembaga mempunyai sifat konduktor listrik yang sangat baik. Hal ini menjadikan tembaga banyak dimanfaatkan untuk ....
S9
Tembaga merupakan logam yang banyak dijadikan sebagai logam campuran. Logam campuran yang terbentuk dari tembaga dan nikel adalah ....
S10
Senyawa tembaga yang digunakan sebagai zat warna biru adalah ....