MAKALAH KIMIA ANALITIKPEMBUATAN BESI

Disusun Oleh:1. Aristu Prananda (11.2012.1.00332)2. Rey Wahyu H. E.3. A. Rozak Haikal U.4. Brilliant Melody A.5. M. Andika

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL DAN KELAUTANJURUSAN TEKNIK PERTAMBANGANINSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA2012

Kata Pengantar

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas karuniaNya alhamdulillah saya bisa menyelesaikan tugas pembuatan makalah yang berjudul Pembuatan Besi.Makalah ini di susun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah KIMIA ANALITIK. Saya menyadari bahwa dalam proses penyusunan makalah ini tidaklah mudah dan banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik secara dukungan maupun memberikan materi-materi yang saya butuhkan. Oleh karena itu pada kesempatan ini saya menyampaikan ucapan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian pembutan makalah ini.

Akhirnya saya mohon maaf yang sebesar-bearnya apabila dalam system penulisan maupun kandungan isi makalah ini jauh dari sempurna, dan banyak memilki kelemahan yang harus diperbaiki. Oleh karenanya saya mohon kritik dan saran dari pembaca agar pembuatan makalah dimasa yang akan datang menjadi lebih baik.

Surabaya, 13 OKTOBER 2012

Penulis

Daftar IsiHalaman

KATA PENGANTAR.......i

DAFTAR ISI..........ii

BAB I PENDAHULUAN.1

1.1. Latar Belakang Masalah..1

1.2. Perumusan Masalah.1

1.3. Tujuan..2

1.4. Manfaat.2

BAB II. PEMBAHASAN...........3

2.1. Pengertian Besi.3

2.2. Keberadaan Besi di Alam.3

2.3. Sifat Fisika Besi5

2.4. Sifat Kimia Besi5

2.6. Ektraksi Besi.7

2.7. Pengolahan Besi7

2.8. Tempat Pengolahan Besi..7

2.9. Proses Pengolahan Besi8

2.10. Hasil Pengolahan Besi9

2.11. Kegunaan Besi dalam Kehidupan Sehari-hari.9

BAB III. PENUTUP...................................................................................11

3.1. Kesimpulan11

Daftar Pustaka

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang MasalahBesi merupakan logam yang paling banyak terdapat dialam. Besi juga diketahui sebagai unsur yang paling banyak membentuk bumi, yaitu kira-kira 4,7 - 5 % pada kerak bumi. Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas, kebanyakan besi terdapat dalam batuan dan tanah sebagai oksida besi, seperti oksida besi magnetit ( Fe3O4)mengandung besi 65 %, hematite ( Fe2O3) mengandung 60 75 % besi, limonet ( Fe2O3 .H2O ) mengandung besi 20 % dan siderit (Fe2CO3). Dalam kehidupan, besi merupakan logam paling biasa digunakan dari pada logam-logam yang lain. Hal ini disebabkan karena harga yang murah dan kekuatannya yang baik sreta penggunaannya yang luas.Bijih besi yang dapat diolah harus mengandung senyawa besi yang besar. Bijih besi adalah suatu zat mineral yang mengandung cukup kadar besi untuk dileburkan kira-kira 20 %. Komposisi dan bentuk bijih besi berbeda-beda, jika besi dipanaskan bersama-sama karbon pada suhu 1420oK 1470oK maka akan terbentuk suatualloy..Seiring dengan perkembangan zaman banyak teknologi baru yang bermunculan untuk menghasilkan besi . Salah satu sebabnya adalah karena besi memiliki kegunaan yang sangat banyak dan terlebih lagi karena bijih besi yang relatif melimpah dipenjuru dunia. Oleh karena itu penting untuk kita mempelajari lebih lanjut mengenai besi tersebut.

1.2 Perumusan MasalahAdapun masalah yang akan dibahas antara lain :1. pengertian besi2. Sejarah besi3. keberadaannya di alam4. Sifat fisik dan kimia dari unsur besi5. pengolahan besi6. kegunaan besi7. Reaksi-reaksi penting dari unsur besi

1.3 TujuanMakalah ini bertujuan menjelaskan sifat-sifat dari besi, reaksi-reaksi yang penting, pembuatan besi, pemurnian besi serta aplikasi besi dalam kehidupan sehari-hari.

1.4 ManfaatDiharapkan dengan adanya makalah ini, pembaca : Mengetahui sejarah, pengertian dan sifat-sifat besi. Manfaat kegunaan besi dalam kehidupan sehari-hari.

BAB IIPEMBAHASAN2.1. Pengertian Besi

Besi adalah logam transisi yang paling banyak dipakai karena relatif melimpah di alam dan mudah diolah. Besi murni tidak begitu kuat, tetapi bila dicampur dengan logam lain dan karbon didapat baja yang sangat keras. Biji besi biasanya mengandung hematite (Fe2O3) yang dikotori oleh pasir (SiO2) sekitar 10 %, serta sedikit senyawa sulfur, posfor, aluminium dan mangan. 2.2. Keberadaan Besi di AlamBesi merupakan salah satu unsur paling biasa di Bumi, membentuk 5% daripada kerak Bumi. Kebanyakan besi ini hadir dalam pelbagai jenis oksida besi, seperti bahan galianhematit,magnetit, dantakonit. Sebahagian besarteras bumidipercayai mengandungi aloi logam besi-nikel. Sekitar 5% daripadameteoritturut mengandungi aloi besi-nikel. Walaupun jarang, ini merupakan bentuk utama logam besi semulajadi dipermukaan bumi.Dalam perindustrian, besi dihasilkan daripadabijih, kebanyakannya hematit (sedikit Fe2O3) dan magnetit (Fe3O4), melaluipenurunanolehkarbondalamrelau hembus(blast furnace) pada suhu sekitar 2000C. Dalam relau hembus, bijih besi, karbon dalam bentukkok, dan fluks sepertibatu kapurdiisikan di bahagian atas relau, sementara semburan udara panas dipaksa untuk masuk ke dalam relau di bahagian bawah.Dalam relau,kokbertindak balas denganoksigendalam hembusan udara untuk menghasilkankarbon monoksida:2C+O2 2COKarbon monoksida mengurangkan bijih besi (dalampersamaan kimiadi bawah, hematit) kepada besi lebur, menjadikarbon dioksidadi dalam proses tersebut:3CO+Fe2O3 2 Fe + 3CO2Fluks ditambah untuk meleburkan bendasing dalam bijih, terutamanyasilikon dioksidapasirdan lain-lainsilikat. Fluks biasa termasuklah batu kapur (terutamanyakalsium karbonat) dan dolomit (magnesium karbonat). Fluks yang lain boleh digunakan bergantung kepada jenis bendasing yang perlu diasingkan daripada bijih. Di bawah kepanasan relau, batu kapur mengurai menjadikalsium oksida(kapur tohor):CaCO3CaO+CO2Kalsium oksida bergabung dengan silikon dioksida untuk menghasilkan sanga.CaO+SiO2CaSiO3Sanga melebur oleh kerana haba di dalam relau, berbanding dengan silikon dioksida yang tidak akan melebur di bawah haba yang sama. Pada dasar relau, sanga yang melebur terapung atas leburan besi yang lebih tumpat, dan hanyut ke tepi relau yang mungkin akan dibuka untuk mengalirkan sanga keluar daripada leburan besi. Besi ini, apabila disejukkan, akan dipanggilbesi mentah, sementara sanga boleh digunakan sebagai bahan untuk pembinaanjalan rayaatau untuk menyuburkan tanah yang kurang mineral untukpertanian.Anggaran sebanyak 1,100 Jt (juta tan) bijih besi dihasilkan di seluruh dunia dalam tahun2000, dengan nilai pasaran kasar mencecah lebih kurang 25biliondolar Amerika. Pengeluaran bijih berlangsung di 48 negara, dengan lima pengeluar terbesar merupakanChina,Brazil,Australia,RusiadanIndia, menghasilkan 70% daripada pengeluaran bijih besi dunia. 1100 Jt bijih besi digunakan untuk menghasilkan lebih kurang 572 Jt besi mentah.

2.3. Sifat Fisika BesiCiri-ciri fisik

Fasepadat

Massa jenis(sekitarsuhu kamar)7,86 g/cm

Massa jeniscair padatitik lebur6,98 g/cm

Titik lebur1811K(1538 C, 2800 F)

Titik didih3134K(2861 C, 5182 F)

Kalor peleburan13,81 kJ/mol

Kalor penguapan340 kJ/mol

Kapasitas kalor(25 C) 25,10 J/(molK)

Tekanan uap

P/Pa1101001 k10 k100 k

padaT/K172818902091234626793132

Ciri-ciri atom

Struktur kristalkubus pusat badan

Bilangan oksidasi2,3, 4, 6(oksidaamfoter)

Elektronegativitas1,83 (skala Pauling)

Energi ionisasipertama: 762,5 kJ/mol

ke-2: 1561,9 kJ/mol

ke-3: 2957 kJ/mol

Jari-jari atom140pm

Jari-jari atom(terhitung)156pm

Jari-jari kovalen125pm

2.5 Sifat Kimia BesiKeterangan Umum Unsur

Nama,Lambang,Nomor atombesi, Fe, 26

Deret kimialogam transisi

Golongan,Periode,Blok8,4,d

Penampilanmetalik mengkilapkeabu-abuan

Massa atom55,845(2)g/mol

Konfigurasi elektron[Ar] 3d64s2

Jumlahelektrontiapkulit2, 8, 14, 2

1.Mempunyai daya hantar listrik dan panas yang baik. Karena emiliki ikatan ganda dan ikatan kovalen logam.2.Besi murni cukup reaktif. Dalam udara lembab cepat teroksidasi membentuk besi (III) oksida hidrat.(Cotton,1989 :462).

Lain-lain

Sifat magnetikferomagnetik

Resistivitas listrik(20 C) 96,1 nm

Konduktivitas termal(300 K) 80,4 W/(mK)

Ekspansi termal(25 C) 11,8 m/(mK)

Kecepatan suara(pada wujud kawat)(suhu kamar) (elektrolitik)5120m/s

Modulus Young211 GPa

Modulus geser82 GPa

Modulus ruah170 GPa

Nisbah Poisson0,29

Skala kekerasan Mohs4,0

Kekerasan Vickers608 MPa

Kekerasan Brinell490 MPa

Isotop

isoNAwaktu paruhDMDE(MeV)DP

54Fe5,8%>3,1E22 tahunpenangkapan 2?54Cr

55Fesyn2,73 tahunpenangkapan 0,23155Mn

56Fe91,72%Festabildengan 30neutron

57Fe2,2%Festabildengan 31neutron

58Fe0,28%Festabildengan 32neutron

59Fesyn44,503 hari1,56559Co

60Fesyn1,5E6 tahun-3,97860Co

2.6. Ekstraksi BesiPada zaman dahulu, manusia telah berhasil mengekstrak besi dari bijihnya yang berupa senyawa sepertihematit(Fe2O3). Campuran gilingan besi dan arangnya di biarkan di atas bara sehingga besi meleleh, kemudian besi itu di tampung. Selanjutnya campuran besi dan arang di letakkan di atas tanur kecil dan di hembuskan udara dari dasar tanur. Akan tetapi suhu yang dicapai dengan cara ini masih lebih rendah jika dibandingkan dengan tanur tinggi (tanur hembus) modern yang di kenal masa kini.(Keenan,1992 : 182).

2.7. Pengolahan BesiBesi adalah logam yang paling luas dan paling banyak penggunaanya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan berikut yaitu:a. Bijih besi relatif malimpah di berbagai penjuru dunia.b. Pengolahan besi relatif murah dan mudah.c. Sifat sifat besi yang mudah dimodifikasi.Besi terdapat di alam dalam bentuk senyawa, antara lain sebagai hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3 O4), pirit (FeS2) dan siderit ( FeCO3).Tambang bijih besi di Indonesia terdapat di:1. Cilacap, Jawa Tengah2. Cilegon, Banten3. Gunung Tegak, Lampung4. Lengkabana, Sulawesi Tengah5. Longkana, Sulawesi Tengah6. Peg. Verbeek, Sulawesi Tengah7. Pulau Demawan, Kalimantan Selatan8. Pulau Sebuku, Kalimantan Selatan9. Pulau Suwang, Kalimantan Selatan.Pengolah bijih besi terbesar adalah PT. Krakatau Steel yang berada di Cilegon, Jwa Barat.

2.8.Tempat Pengolahan Besi ( Tanur Sembur )Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Tanur sembur berbentuk menara silinder dari besi atau baja dengan tinggi sekitar 30 meter dan diameter bagian perut sekitar delapan meter. Karena tingginya alat tersebut, alat ini sering juga disebut sebagai tanur tinggi. Bagian bagian dari tanur tinggi adalah sebagai berikut:a.Bagian puncak yang disebut dengan Hopper, dirancang sedemikian rupa sehingga bahan bahan yang akan diolah dapat dimasukkan dan ditambahkan setiap saat.b.Bagian bawah puncak, mempunyai lubang untuk mengeluarkan hasil hasil yang berupa gas.c.Bagian atas dari dasar (kurang lebih 3 meter dari dasar), terdapat pipa pipa yang dihubungkan dengan empat buah tungku dimana udara dipanaskan (sampai suhunya kurang lebih 1.100o C). udara panas ini disemburkan ke dalam tanur melalui pipa pipa tersebut.d.Bagian dasar tanur, mempunyai dua lubang yang masing masing digunakan untuk mengeluarkan besi cair sebagai hasil utama dan terak (slag) sebagai hasil samping.

2.9. Proses Pengolahan Besi

Secara umum proses pengolahan besi dari bijihnya dapat berlangsung dengan urutan sebagai berikut:a.Bahan bahan dimasukkan ke dalam tanur melalui bagian puncak tanur.Bahan bahan ini berupa:1.)Bahan utama yaitu bijih besi yang berupa hematit (Fe2O3 ) yang bercampur dengan pasir (SiO2) dan oksida oksida asam yang lain (P2O5 dan Al2O3). Batuan batuan ini yang akan direduksi.2.)Bahan bahan pereduksi yang berupa kokas (karbon).3.)Bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat zat zat pengotor.b.Udara panas dimasukkan di bagian bawah tanur sehingga menyebabkan kokas terbakar.H = - 394 kJC(s) + O2(g) CO2(g) Reaksi ini sangat eksoterm (menghasilkan panas), akibatnya panas yang dibebaskan akan menaikkan suhu bagian bawah tanur sampai mencapai 1.900o C.c.Gas CO2 yang terbentu kekmudian naik melalui lapisan kokas yang panas dan bereaksi dengannya lagi membentuk gas CO.H = +173 kJCO2(g) + C(s) 2 CO(g) Reaksi kali ini berjalan endoterm (memerlukan panas) sehingga suhu tanur pada bagian itu menjadi sekitar 1.300o C.d.Gas CO yang terbentuk dan kokas yang ada siap mereduksi bijih besi (Fe2O3). Reuksi ini dapat berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu:1.)Pada bagian atas tanur, Fe2O3 direduksi menjadi Fe3O4 pada suhu 500o C.3 Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe3O4(s) + CO2(g)2.)Pada bagian yang lebih rendah, Fe3O4 yang terbentuk akan direduksi menjadi FeO pada suhu 850o C.Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g)3.)Pada bagian yang lebih bawah lagi, FeO yang terbentuk akan direduksi menjadi logam besi pada suhu 1.000o C.FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g)e.Besi cair yang terbentuk akan mengalir ke bawah dan mengalir di dasar tanur.f.Sementara itu, di bagian tengah tanur yang bersuhu tinggi menyebabkan batu kapur terurai menurut reaksi:CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)g.Kemudian di dasar tanur CaO akan bereaksi dengan pengotor dan membentuk terak (slag) yang berupa cairan kental. Reaksinya sebagai berikut:CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)3 CaO(s) + P2O5(g) Ca3(PO4)2(l)CaO(s) + Al2O3(g) Ca(AlO2)2(l)h.Selanjutnya, besi cair turun ke dasar tanur sedangkan terak (slag) yang memiliki massa jenis lebih rendah daripaba besi cair akan mengapung di permukaan dan keluar pada saluran tersendiri.

2.10. Hasil Pengolahan Besi1. Besi Kasar (pig iron) atau Besi GubalBesi cair yang keluar dari dasar tanur disebut dengan besi kasar (pig iron). Besi kasar mengandung 95% besi, 34% karbon, sisanya berupa fosfor, silikon dan mangan.2. Besi Tuang (cast iron) atau Besi CorJika pig iron dibuat menjadi bentuk cetakan maka disebut besi tuang atau besi cor.3. Besi Tempa (wrought iron)Besi tempam mengandung kadar karbon yang cukup rendah (0,05 0,2%). Besi tempa ini cukup lunak untuk dijadikan berbagai perlatan seperti sepatu kuda, roda besi, baut, mur, golok, cangkul dan lain sebagainya.2.7.

2.11. Kegunaan Besi dalam kehidupan sehari-hari Besi merupakan logam paling biasa digunakan di antara semua logam, yaitu merangkumi sebanyak 95 peratus daripada semua tan logam yang dihasilkan di seluruh dunia. Gabungan harganya yang murah dengan kekuatannya menjadikan ia amat diperlukan, terutamanya dalam penggunaan sepertikereta,badan kapalbagikapalbesar, dan komponen struktur bagi bangunan. Besi waja merupakan aloi besi paling dikenali, dan sebahagian dari bentuk yang dibentuk oleh besi termasuk: Besi mentah atauPig ironyang mengandungi 4% 5% karbon dengan sejumlah bendasing sepertibelerang,silikondanfosforus. Kepentingannya adalah ia merupakan perantaraan daripadabijih besikepadabesi tuangdanbesi waja. Besi tuang (Cast iron)mengandungi 2% 3.5%karbondan sejumlah kecilmangan. Bendasing yang terdapat di dalam besi mentah yang dapat memberikan kesan buruk kepada sifat bahan, seperti belerang dan fosforus, telah dikurangkan kepada tahap boleh diterima. Ia mempunyai takat lebur pada julat 14201470 K, yang lebih rendah berbanding dua komponen utamanya, dan menjadikannya hasil pertama yang melebur apabila karbon dan besi dipanaskan serentak. Sifat mekanikalnya berubah-ubah, bergantung kepada bentukkarbonyang diterap ke dalam aloi. Besi tuang 'putih' mengandungi karbon dalam bentukcementite, atau besi karbida. Besi karbonmengandung antara 0.5% dan 1.5%karbon, dengan sejumlah kecil mangan,belerang,fosforus, dansilikon. Besi tempa (Wrought iron)mengandung kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah. Ia mempunyai sejumlah kecil karbon, beberapa persepuluh peratus. Jika ditajamkan menjadi tirus, ia cepat kehilangan ketajamannya. Besi aloi (Alloy steel)mengandungi kandungan karbon yang berubah-ubah dan juga logam-logam lain, sepertikromium,vanadium,molibdenum,nikel,tungsten dsb. Besi oksida (III)digunakan dalam penghasilanstoran magnetikdalam komputer. Ia sering dicampurkan dengan bahan lain, dan mengekalkan ciri-ciri mereka dalam larutan.

BAB IIIPENUTUP3.1 KesimpulanBesi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi dalam bentuk hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4), limonit Fe(OH)2, dan siderit (FeCO3). Pengolahan bijih besi dilakukan di dalam tungku besar/tanur tinggi. Besi dimanfaatkan untuk membuat alat-alat seperti mesin, meja, pipa, dan komputer.Besi merupakan logam paling biasa digunakan di antara semua logam, yaitu merangkumi sebanyak 95 peratus daripada semua tan logam yang dihasilkan di seluruh dunia. Gabungan harganya yang murah dengan kekuatannya menjadikan ia amat diperlukan, terutama dalam penggunaan sepertikereta,badan kapalbagi kapalbesar, dan komponen struktur bagi bangunan.

DAFTAR PUSTAKACotton, Wilkinson. 1989.Kimia Anorganik Dasar. UI-Press.Jakartahttp://www.wikipedia.comid, Wikipedia.org/wiki/Besi(Situs Ensiklopedi Wikipedia)Kartini, N, dkk. 2001.KimiaBumi Aksara.JakartaKeenan, Charles. W. 1992.Kimia untuk Universitas Jilid 2. Erlangga :Jakarta.Oxtoby, David.W. 2003.Prinsip-Prinsip Kimia Modern Jilid II. Erlangga:Jakarta.Sudjana, Atep. 2004.Sains Kimia. Galaxy Puspa Mega: Bekasi.Syukri, S. 1999.Kimia Dasar 3. ITB:Bandung.http://tasikita.blogspot.com/p/blog-page.html

i