UNSUR TEMBAGA

Harfianti Amiruddin, H311 12 004

PENDAHULUAN

Unsur transisi periode keempat terdiri atas skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium

(V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng

(Zn).unsur transisi di alam terutama ditemukan sebagai oksida dan sulfidanya. Hal itu terjadi

karena oksida dan sulfida unsur transisi periode keempat merupakan senyawa yang sukar

larut dalam air. Sifat-sifat unsur berkaitan dengen elektron valensi yaitu elektron yang

mengisi kulit terakhir. Pada unsur transisi, elektron valensinya mengisi subkulit d. Bagi unsur

transisi periode keempat, elektron valensinya berakhir pada subkulit 3d dan cenderung untuk

mengisi orbital s dan d penuh atau setengah penuh.

Salah satu unsur blok d periode keempat yang menarik untuk diketahui lebih dalam

adalah unsur tembaga. Tembaga memiliki banyak kegunaan sehingga pengolahannya sering

dilakukan secara besar-besaran. Walaupun tidak melimpah, tembaga terdistribusi secara luas

sebagai logam. Di Indonesia sendiri, tambang tembaga yang terkenal terdapat di Papua

Tengah (Tembagapura) dan di Sulawesi Selatan (Sangkar Api). Tembaga juga merupakan

salah satu unsur logam blok d periode keempat memiliki sifat khas tersendiri. Salah satunya

yaitu konfigurasi elektron pada tembaga yang tidak umum (tidak sesuai dengan aturan

Aufbau) yang akan dibahas selanjutnya. Oleh karena banyak digunakan dalam kehidupan

sehari-hari, bahasan mengenai unsur tembaga perlu dipelajari lebih lanjut.

ISI

1. Sejarah

Tembaga dipercayai telah ditambang selama 5000 tahun. Pada zaman Yunani, logam

ini dkenal dengan nama chalkos. Tembaga merupakan sumber penting bagi orang-orang

Roma dan Yunani. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum. Dalam tabel periodik,

unsur tembaga menempati posisi dengan nomor atom 29 dan mempunyai bobot atom 63,546

(Anonim, 2012).

2. Kelimpahan di alam

Tembaga ditemukan bebas di alam dan sebagai mineral kalkopirit (CuFeS2), kalkolisit

(Cu2S), dan malakhit (Cu(OH)2CO3) sedangkan dalam unsur bebas ditemukan di Nothern

Michigan, Amerika Serikat. Unsur tembaga terdapat pada hampir 250 mineral, tetapi hanya

sedikit yang komersial. Mineral tembaga utama dalam bentuk deposit oksida adalah krisokola

(CuSiO3.2HO), malasit (Cu(OH)2CO3), dan azurit (Cu3(OH)2(CO3)2) (Wijaya, 2010).

Menurut data tahun 2005, Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia,

disusul Amerika Serikat dan Indonesia. Selain penghasil nomor satu, tambang tembaga

terbesar juga dimiliki oleh Chili. Tambang itu terdapat di Chuquicamata, sebelah utara

ibukota Santiago. Sedangkan tambang tembaga terbesar di Indonesia diusahakan oleh

PT.Freeport Indonesia di area Grasberg, Papua. Deposit biji tembaga banyak ditemukan di

Amerika, Chili, Zambia, Zaire, Peru, dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah

sulfida, oksida-oksidanya, dan karbonat (Wijaya, 2010).

3. Sifat

Konfigurasi elektron unsur tembaga

Umumnya, pengisian pada unsur transisi periode keempat berakhir pada subkulit d

dan cenderung mengisi orbital s dan d setengah penuh. Konfigurasi elektron yang mengikuti

syarat tersebut adalah tembaga walaupun sesuai dengan aturan Aufbau, yang seharusnya

subkulit 4d terisi lebih dahulu, kemudian elektron berikutnya mengisi subkulit. Pada

tembaga, satu elektron pada subkulit 4s pindah ke subkulit 3d menjadi terisi penuh.

Kenyataan itu terjadi karena konfigurasi elektron setengah penuh atau penuh merupakan

konfigurasi elektron yang stabil (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Berikut tabel konfigurasi elektron unsur Cu :

Unsur LambangNomor

Atom

Konfigurasi

Elektron

Elektron Valensi

4s 3d

Tembag

aCu 29 [Ar]3d104s1

↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

Sifat Fisika

a. Tembaga merupakan logam yang berwarna kuning kemerahan seperti emas kuning dan

keras bila tidak murni. Sifat logam yang dimiliki tembaga disebabkan karena memiliki

energi ionisasi rendah.

b. Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa,

lembaran tipis dan kawat.

c. Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.

Bentuk PadatMassa Jenis 8.96 g/cm3

Titik Lebur 1357.77 K (1084.62 °C, 1984.32 °F)

Titik Didih 2835 K (2562 °C, 4643 °F)Kalor Peleburan 13.26 kJ/molKalor Penguapan 300.4 kJ/molKapasitas Kalor (25 °C) 24.440 J/(mol.K)

Sifat Kimia

a. Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan terhadap korosi. Pada

udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berwarna hijau

yang menarik dari tembaga karbonat basa, Cu(OH)2CO3.

b. Tembaga

panas dapat

bereaksi

dengan uap

belerang dan

halogen.

Bereaksi dengan belerang membentuk tembaga(I) sulfida dan tembaga(II) sulfida dan

untuk reaksi dengan halogen membentuk tembaga(I) klorida, khusus klor yang

menghasilkan tembaga(II) klorida.

c. Pada umumnya lapisan tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan

nikel atau krom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara

elektrokimia, digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah

tipe alkali dan tipe asam

4. Kegunaan

Logam tembaga banyak digunakan dalam industri listrik (terutama sebagai penghantar

listrik) karena konduktivitasnya yang tinggi dan untuk pipa air karena tidak reaktif. Di

samping untuk kabel listrik, tembaga banyak digunakan untuk membuat paduan logam

seperti kupranikel (75% Cu dan 25% Ni) banyak digunakan untuk membuat uang logam,

duralium (95,5% Al, 4% Cu, dan 0,5% Mg) banyak digunakan untuk membuat komponen

pesawat, kuningan (70% Cu dan 30% Zn) banyak digunakan untuk membuat alat-alat musik

serta berbagai hiasan, dan perunggu (95% Cu dan 5% Sn) banyak digunakan untuk membuat

patung serta medali (Petruci, 1989).

Tembaga(II) sulfat (CuSO4.5H2O) dikenal dengan nama terusi digunakan untuk fungisida

yaitu pembunuh jamur. Selain itu, juga diperlukan pada saat penyepuhan dan pemurnian

Deret Kimia logam transisi Golongan, Periode, Blok 11, 4, d Massa Atom 63.546(3) g/molJumlah Elektron Tiap Kulit 2, 8, 18, 1Bilangan oksidasi 2, 1 (oksida amfoter)Elektronegatifitas 1.90 (skala Pauling)Energi Ionisasi pertama 745.5 kJ/molJari - jari Atom 135 pmJari – jari Kovalen 138 pmStruktur Kristal kubus pusat muka (CCP)

tembaga. Tembaga juga penting untuk kehidupan dan tubuh orang dewasa mengandung lebih

kurang 100 mg. Meskipun dalam jumlah sedikit, tetapi Cu cukup penting, kurang dari 4-5 mg

Cu diperlukan dalam makanan setiap hari. Cu terikat pada protein dalam tubuh sebagai

metaloprotein atau sebagai enzim. Tembaga juga penting dalam dopalmine hidroksilase

berpengaruh pada fungsi otak dan ceruloplasmin berperan dalam metabolisme Fe

(Petruci, 1989).

5. Isolasi Tembaga

Isolasi tembaga dari bijih sulfida dapat dilakukan dengan proses termal yaitu

pirometalurgi atau dengan proses pelarutan air yaitu hidrometalurgi. Pada proses

pirometalurgi, bijih pekat dipanaskan (proses roasting) dalam kondisi udara terbatas.

Tembaga dapat diperoleh dari oksidasi bijih kalkopirit yang telah dipekatkan. Kemudian,

bijih pekat itu dipanggang. Pemanggangan bertujuan untuk mengubah besi sulfida menjadi

besi oksida, sedangkan tembaga tetap dalam sulfidanya.

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

Gas SO2 yang dihasilkan dapat digunakan untuk membuat asam sulfat. Fe2O3 yang

terjadi diikat dengan cara menambahkan SiO2 sehingga membentuk slag. Setelah slag

dipisahkan, Cu2S dipanaskan dan dialirkan udara.

2 Cu2S (l) + 3 O2 (g) → 2 Cu2O (s) + 2 SO2 (g)

Penambahan udara dihentikan kira-kira tembaga(I) sulfida telah teroksidasi. Campuran

tembaga (I) oksida dan tembaga (I) sulfida kemudian mengalami reaksi redoks khusus dan

menghasilkan logam tembaga tak murni : Cu2S (l) + 2 Cu2O (s) → 6 Cu (l) + SO2 (g)

Kemurnian tembaga yang diperoleh baru sekitar 99%. Untuk memurnikannya,

dilakukan proses elektrolisis. Dalam elekrolisis, tembaga tidak murni ditempatkan pada

anode, elektrolit yang digunakan larutan CuSO4, dan tembaga murni diperoleh di katode.

Reaksi yang tejadi :

Elektrolit : CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Anode : Cu → Cu2+ + 2e-

Katode : Cu2+ + 2e- → Cu

Cu → Cu

Dengan mengatur voltase yang digunakan, tembaga akan berpindah dari anoda ke katode.

Logam-logam yang lebih mudah dioksidasi dari pada Cu, seperti Fe dan Zn akan teroksidasi

Anode Katode

membentuk ion Fe2+ dan Zn2+ yang tetap berada dalam larutan. Logam-logam yang sukat

teroksidasi daripada Cu, seperti Ag, Au, dan Pt akan terendapkan (lumpur anode).

Proses hidrometalurgi, yaitu ekstraksi logam dengan proses pelarutan. Digunakan

hingga abad ke-20, dan hanya logam khusus perak dan emas. Secara umum proses

hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan utama yaitu pelumeran (leaching), pemekatan

(concentration), dan pemulihan (recovery). Tahap pelumeran merupakan tahap peremukan

bijih dengan pengguyuran dengan reaksi tertentu seperti asam sulfat encer untuk ekstraksi

tembaga atau ion sianida untuk ekstrasi perak dan emas, persamaan reaksinya yaitu

(Sugiyarto, 2003):

2CuFeS2 (s) + H2SO4 (aq) + 4O2 (g) → 2CuSO4(aq) + Fe2O3(s) + 3S(s) + H2O(l)

4Au(s) + 8CN- (aq) + O2 (g) + H2O (l) → 4 [Au(CN)2]- (aq) + 4OH- (aq)

Jadi, dalam proses hidrometalurgi, belerang dibebaskan dalam bentuk ion sulfat dalam

larutan dan belerang padatan, bukan sebagai gas belerang dioksida sebagaimana dihasilkan

pada proses pirometalurgi. Pada tahap pelumeran dipakai larutan bakterium thiobacillus

ferrooxidan hingga dikenal sebagai proses biohidrometalurgi. Fungsi bakteri adalah

mengoksidasi sulfida dalam metal sulfida tidak larut menjadi sulfat terlarut. Larutan encer ion

metal ini dipisahkan, kemudian dipekatkan. Akhirnya metal dapat diperoleh melalui proses

pengendapan kimiawi yaitu reaksi mendesak misalnya dengan logam besi untuk ekstraksi

tembaga dan zink untuk ekstrasi emas menurut reaksi (Sugiyarto, 2003):

CuSO4 (aq) + Fe (s) → FeSO4 (aq) + Cu (s)

2[Au(CN)2]- + Zn (s) → 2Au (s) → 2Au (s) + [Zn(CN)4]- (aq)

Pada tahap akhir, logam dapat pula diperoleh secara elektrokimia, dan gas oksigen hasil dapat

digunakan untuk oksidasi pada tahap awal menurut persamaan reaksi (Sugiyarto, 2003) :

Anode : 2H2O (l) → O2 (g) + H+ (aq) + 4e-

Katode : 2Cu2+ + 4e- → 2Cu (s)

PENUTUP

Tembaga adalah unsur logam transisi blok d periode keempat, golongan IIB dalam

tabel periodik yang memilki nomor atom 29 dan bobot atom 63,546. Tembaga ditemukan

dalam unsur bebas di alam dan sebagai mineral, walaupun tidak melimpah, tembaga

terdistribusi secara luas sebagai logam. Tembaga memiliki sifat fisika dan kimia yang khas,

akibat penyusunan konfigurasi elektron tembaga memenuhi kecenderungan mengisi orbital s

dan d penuh atau setengah penuh. Tembaga banyak digunakan dalam industri listrik

(terutama sebagai penghantar listrik), membuat paduan logam, ion Cu2+ digunakan sebagai

fungisida, dan dalam jumlah sedikit juga penting dalam metabolisme tubuh. Adapun isolasi

tembaga dari bijih sulfida dapat dilakukan dengan proses termal yaitu pirometalurgi atau

dengan proses pelarutan air yaitu hidrometalurgi.

DAFTAR PUSTAKA

Cotton, F. A., dan Wilkinson, G., 1989, Kimia Anorganik Dasar, Universitas Indonesia, Jakarta.

Petruci, H., 1989, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Erlangga, Jakarta.

Wijaya, T, H., 2010, Analisa Struktur Paduan akibat Pengaruh Temperatur Pemanasan dan Pendinginan terhadap Sifat Mekanik dan Ekspansi Termal Paduan Cu Pb Sn sebagai Bushing, Thesis, Universitas Sumatera Utara, Medan.