KHARAKTERISTIK ATOM TEMBAGA (Cu)

1. A.    PENGERTIAN

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu, berasal dari bahasa Latin Cuprum dan nomor atom 29. Bernomor massa 63,54, merupakan unsur logam, dengan warna kemerahan. Tembaga merupakan konduktor  panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga mempunyai kekonduksian elektrik dan kekonduksian haba yang tinggi (diantara semua logam-logam tulen dalam suhu bilik, hanya perak mempunyai kekonduksian elektrik yang lebih tinggi daripadanya). Apabila dioksidakan, tembaga adalah besi lemah. Tembaga memiliki ciri warna kemerahan, hal itu disebabkan struktur jalurnya, yaitu memantulkan cahaya merah dan jingga serta menyerap frekuensi-frekuensi lain dalam spektrum tampak.

Tembaga sangat langka dan jarang sekali diperoleh dalam bentuk murni. Mudah didapat dari berbagai senyawa dan mineral.  Letak atom Cu pada Tabel Periodik.

Sumber: http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2112636-pengertian-tembaga/#ixzz2Bufscz6r

Tembaga tidak larut dalam air (H2O) dan isopropanol, atau isopropil alcohol. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat terbagi ke dalam dua jenis yaitu:

1. Logam berat esensial

Dimana keberadaanya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh setiap organisme hidup, seperti antara lain, seng (Zn), tembaga (Cu), besi (Fe), kobalt (Co), mangaan (Mn) dan lain-lain.

1. Logam berat tidak esensial atau beracun

Dimana keberadaan dalam tubuh organisme hidup hingga saat ini masih belum

diketahui manfaatnya bahkan justru dapat bersifat racun, seperti misalnya; merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), kromium (Cr) dan lain-lain. Logam berat esensial biasanya tebentuk sebagai bagian integral dari sekurang-kurangnya dengan satu jenis enzim.

Walupun logam berat esensial dibutuhkan oleh setiap organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Pada prinsipnya ilmu toksikologi merupakan perwujudan dugaan terjadinya suatu perubahan yang disebabkan oleh masuknya senyawa racun ke dalam lingkungan. Tembaga di alam tidak begitu melimpah dan ditemukan dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawaan. Bijih tembaga yang terpenting yaitu pirit atau chalcopyrite (CuFeS₂), copper glance atau chalcolite (Cu₂S), cuprite (Cu₂O), malaconite (CuO) dan malachite (Cu₂(OH)₂CO₃) sedangkan dalam unsur bebas ditemukan di Northern Michigan Amerika Serikat.

Dalam jumlah kecil tembaga ditemukan pada beberapa jenis tanaman, bulu-bulu burung terutama yang berbulu terang dan dalam darah binatang-binatang laut seperti udang dan kerang. Tembaga kadang-kadang ditemukan secara alami, seperti yang ditemukan dalam mineral-mineral seperti cuprite, malachite, azurite, chalcopyrite, dan bornite. Deposit bijih tembaga yang banyak ditemukan di AS, Chile, Zambia, Zaire, Peru, dan Kanada. Bijih-bijih tembaga yang penting adalah sulfida, oxida-oxidanya, dan karbonat. Dari mereka, tembaga diambil dengan cara

smelting, leaching, dan elektrolisis.

Biota perairan sangat peka terhadap kelebihan Cu dalam badan perairan tempat hidupnya. Konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0.01 ppm, akan mengakibatkan kematian bagi fitoplankton. Hal ini disebabkan daya racun Cu telah menghambat aktivitas enzim dalam pembelahan sel fitoplankton. Tembaga merupakan logam fungsional yang menyusun hampir seluruh jenis sel biota laut. Pada gurita octopus vulgaris konsentrasi Cu dalam hatinya ditemukan hanya 4.800 berat kering per gram, sedangkan pada hepatopankreas lobster Humorus gammarus konsetrasinya dapat setinggi 2.000 berat kering per gram.

Logam ini termasuk logam berat non ferro (logam dan paduan yang tidak mengandung Fe dan C sebagai unsur dasar) yang memiliki sifat penghantar listrik dan panas yang tinggi, keuletan yang tinggi dan sifat tahanan korosi yang baik. Sehingga produksi tembaga sebagian besar dipakai sebagai kawat atau bahan untuk menukar panas dalam memanfaatkan hantaran listrik dan panasnya yang baik. Biasanya dipergunakan dalam bentuk paduan, karena dapat dengan mudah membentuk paduan dengan logam – logam lain diantaranya dengan logam Pb dan logam Sn.

1. B.  PENGOLAHAN BIJIH TEMBAGA MENJADI TEMBAGA

Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida, dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida. Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan dari bijihnya.

Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS₂), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

1)      Pengapungan (flotasi)

Proses pengapungan atau flotasi diawali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

2)      Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi (II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Tembaga (I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi (II) sulfide.

3)      Reduksi

Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

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

Cu₂S(s) + 2Cu₂O(s) ―→ 6Cu(s) + SO₂(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

4)      Elektrolisis

Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

Katoda : Cu2+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu2+(aq) + 2e

Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.

1. C.    SENYAWAAN TEMBAGA

Tembaga di alam memiliki tingkat oksidasi +1 dan +2. Tembaga dengan bilangan oksidasi +2 merupakan tembaga yang sering ditemukan sedangkan tembaga dengan bilangan oksidasi +1 jarang ditemukan, karena senyawaan tembaga ini hanya stabil jika dalam bentuk senyawa kompleks. Selain dua keadaan oksidasi tersebut dikenal pula tembaga dengan bilangan oksidasi +3 tetapi jarang digunakan, misalnya K₃CuF₆. Beberapa senyawaan yang dibentuk oleh tembaga seperti yang tertera pada Tabel.

Tembaga(II)	Nama	Tembaga(I)	Nama
CuO

Cu(OH)₂

CuCl₂

CuF₂

CuS

CuSO₄.5H₂O

Cu(NO₃)₂.3H₂Otembaga(II) oksida

tembaga(II) hidroksida

tembaga(II) klorida

tembaga(II) fluorida

tembaga(II) sulfida

tembaga(II) sulfat pentahidrat atau vitriol biru

tembaga(II) nitrat trihidratCu₂O

CuCl

CuItembaga(I) oksida

tembaga(I) klorida

tembaga(I) iodida

http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dan-kegunaan/

Struktur kristal tembaga murni adalah face centered cubic (FCC) dan memiliki titik leleh 1084,62 ^oC, pada tabel berikut diperlihatkan sifat – sifat fisis mekanik dan sifat panas dari tembaga murni.

Tabel. Sifat – sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga

Sifat Fisis	Satuan
Densitas	8920 kg / m3
Sifat Mekanik
Kuat Tarik	200 N / mm2
Modulus Elastisitas	130 GPa
Brinnel Hardness	874 MN m-2
Sifat Panas
Koefisien Ekspansi Thermal	16,5 x 10-6 K-1
Konduktivitas Panas	400 W / Mk

http://litbangtek-mesinitn.blogspot.com/2011/10/karakteristik-cu-pb-dan-sn.html

1. D.    SIFAT-SIFAT TEMBAGA

a)   Sifat fisika

1. Tembaga merupakan logam yang berwarna kunign seperti emas kuning seperti pada gambar dan keras bila tidak murni.
2. Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat.
3. Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.
4. Titik leleh : 1.0830C, titik didih : 2.3010C
5. Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3

b)     Sifat Kimia

1. 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.
2. Pada kondisi yang istimewa yakni pada suhu sekitar 300 °C tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk CuO yang berwarna hitam. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, sekitar 1000 oC, akan terbentuk tembaga(I) oksida (Cu₂O) yang berwarna merah.
3. Tembaga tidak diserang oleh air atau uap air dan asam-asam nooksidator encer seperti HCl encer dan H₂SO₄ encer. Tetapi asam klorida pekat dan mendidih menyerang logam tembaga dan membebaskan gas hidrogen. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya ion kompleks CuCl2￣(aq) yang mendorong reaksi kesetimbangan bergeser ke arah produk.

2Cu (s) + 2H⁺ (aq) → a Cu⁺ (aq) + H₂

2Cu⁺ (aq) + 4Cl^– (aq) → 2 CuCl₂^–(aq)

c). sifat lain

1. Asam nitrat encer dan pekat dapat menyerang tembaga.

Cu (s) + HNO₃ (encer) → 3Cu(NO₃)₂ (aq) + 4H₂O (l) + 2NO (g)

Cu (s) +4HNO₃ (pekat) → Cu(NO₃)₂ (aq) + 2H₂O (l) + 2NO₂ (g)

1. Tembaga tidak bereaksi dengan alkali, tetapi larut dalam amonia oleh adanya udara membentuk larutan yang berwarna biru dari kompleks Cu(NH₃)₄⁺.
2. 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.
3. Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia,digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah tipe alkali dan tipe asam.

1. E.     EFEK TEMBAGA
   1. Bahaya Tembaga

Logam ini, apabila dalam keadaan serbuk menimbulkan bahaya api. Pada kepekatan lebih daripada 1 mg/L, tembaga masih diperbolehkan mencemari pakaian dan benda-benda yang dicuci dalam air.

1. Kekurangan Tembaga

Kekurangan tembaga jarang terjadi pada orang sehat. Paling sering terjadi pada bayi-bayi prematur atau bayi-bayi yang sedang dalam masa penyembuhan dari malnutrisi yang berat. Orang-orang yang menerima makanan secara intravena (parenteral) dalam waktu lama juga memiliki resiko menderita kekurangan tembaga. Sindroma Menkes adalah suatu penyakit keturunan yang menyebabkan kekurangan tembaga.

1. Kelebihan Tembaga

Tembaga yang tidak berikatan dengan protein merupakan zat racun. Mengkonsumsi sejumlah kecil tembaga yang tidak berikatan dengan protein dapat menyebabkan mual dan muntah. Makanan atau minuman yang diasamkan, yang bersentuhan dengan pembuluh, selang atau katup tembaga dalam waktu yang lama, dapat tercemar oleh sejumlah kecil tembaga. Jika sejumlah besar garam tembaga, yang tidak terikat dengan protein, secara tidak sengaja tertelan atau jika pembebatan larutan garam tembaga digunakan untuk mengobati daerah kulit yang terbakar luas, sejumlah tembaga bisa terserap dan merusak ginjal, menghambat pembentukan air kemih dan menyebabkan anemia karena pecahnya sel-sel darah merah (hemolisis).

1. F.     ANALISA KADAR TEMBAGA

1)      ANALISA KUANTITATIF

a)      Parameter

Air yang terkontaminasi logam tembaga akan berwarna kemerah-merahan.

b)      Senyawa kimia

Senyawaan biner tembaga misalnya Cu₂O dan Cu₂S dan komplek tembaga misalnya K₂CuCl₃.

c)      Bentuk di Alam

Tembaga tersebar luas dialam sebagai logam, dalam bentuk sulfida, arsenida, klorida dan karbonat. Mineral yang paling umum adalah Chalcopyrite(CuFeS₂).

d)     Metode Pemeriksaan

Metode yang digunakan untuk pemeriksaan kadar Cu dalam air adalah metode Dietil Dithiokarbamat. Ion Cu dengan Dinatrium Diethil Dithiokarbonat membentuk persenyawaan kompleks koloidal berwarna coklat kekuningan. Tetapi bila kadar Cu tinggi koloid akan menjadi kekeruhan (warna yang terjadi dibaca dengan secara visual). Pembacaan setelah 5 menit tetapi kurang dari satu jam, warna yang terjadi sama dalam suasana sedikit asam, netral ataupun alkalis. Dalam tabung Nessler dapat terdeteksi minimum 0,005 mg/l.

Reaksi : 2 Na (C₂ H₅)₂ NCS₂N + Cn²⁺ → 2 Na + {(C₂H₅)₂NCS₂}₂ Cn berbentuk kompleks.

CARA KERJA

1)      Membuat standar Cu dengan berbagai konsentrasi (0; 0, 05; 0,1; 1; 1,5) dalam 100 ml aquades.

2)      Disiapkan 7 buah tabung Nessler masing-masing 5 buah untuk standar, 1 buah untuk pemeriksaan dan 1 buah untuk blanko. Sampel Standar Blanko

Sampel 100 ml

Aquades 100 ml

Na Diethil Dithiokarbonat 5 ml 5 ml 5 ml

Standar       Cu dengan 0,1 ml; 0,2 ml; 0,3 ml; 0,4 ml; 0,5 ml .

NH ₄OH₅N dengan 5 ml, 5 ml, 5 ml.

3)      Dicampur sampai homogen dan ditunggu 5 menit agar reaksi yang terjadi sempurna.

4)      Bandingkan sampel dengan standar hingga derajad warnanya sama. Konsentrasi standar yang derajat warnanya sama dengan sampel .

PERHITUNGAN

Kadar Cu x vol standar x konsentrasi standar x 1 mg/L

2)      ANALISA DENGAN SPEKTROFOTOMETER

1. Peralatan

Spektrofotometer DR 2000 atau DR 2010, Beker glass 500 ml. Batang pengaduk, Pipet tensette, Pipet volume 25 ml, Kuvet

1. Bahan

CuVer 1 dan CuVer 2 Copper Reagent powder pillows, serta Sampel air

1. Prosedur Kerja

–          Ditekan power pada Spektrofotometer DR 2000 atau DR 2010 dan ditekan nomor program 135 dan tekan enter, layar akan menunjukkan dial nm to 560

–          Diputar pengatur panjang gelombang hingga layar menunjukkan 560 nm. Penentuan tembaga total memerlukan pelunakan (digestion) terlebih dahulu.

–          Ditekan enter, layar akan menunjukkan mg/L Cu BiCn dan diisi beaker glass dengan 500 ml air.

–          Dipipet 25 ml sampel air dan dimasukkan ke dalam kuvet pertama (sebagai blanko) dan dipipet 25 ml sampel air dan dimasukkan ke dalam kuvet kedua (sebagai sampel)

–          Ditambahkan satu kandungan CuVer 1 Copper Reagent powder pillows ke dalam kuvet kedua, tutup dan kocok hingga larut. Warna ungu akan terbentuk jika tembaga ada di dalam sampel air. Akurasi tidak dipengaruhi oleh powder yang tidak larut.

–          Ditekan SHIFT TIMER, 2 menit masa reaksi akan dimulai.

–          Setelah waktu reaksi tercapai, letakkan blanko pada dudukan kuvet, tutup.

–          Ditekan ZERO, pada layar akan menunjukkan 0,00 mg/L Cu BiCn.

–          Diletakkan sampel pada dudukan kuvet, tutup.

–          Ditekan read, catat hasil analisa Cu yang ditunjukkan pada layar.

–          Dilakukan pengenceran juka hasil yang diperoleh melebihi batas pemeriksaan.

1. G.    PEMANFAATAN TEMBAGA

a)      Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo. Banyak digunakan dalam pembuatan pelat, pipa, kawat, pematrian, alat-alat dapur, dan industri.

b)      Senyawa tembaga juga digunakan dalam kimia analitik dan penjernihan air, sebagai unsur dalam insektida, cat, obat-obatan dan pigmen.

c)      Kegunaan biologis untuk runutan dalam organisme hidup dan merupakan unsur penting dalam darah binatang berkulit keras.

d)     Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer. Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang tertera pada gambar

c)      Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat dari emas:

d)     Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.

e)      Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

DAFTRA PUSTAKA

Anonime. Pengertian Tembaga. (online) http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2112636-pengertian-tembaga/#ixzz2Bufscz6r. Diakses 30 November 2012

Darmono. 2009. Farmasi Forensik dan Toksikologi. Jakarta: Universitas Indonesia.

Djoko Hari Praswanto. 2011. Karakteristik Cu, Pb dan Sn. (Online) http://litbangtek-mesinitn.blogspot.com/2011/10/karakteristik-cu-pb-dan-sn.html. Diakses pada 1 Desember 2012.

Emel Seran. 2010. Tembaga Tambang sifat dan Kegunaan. (Online)http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dan-kegunaan/. Diakses pada 1 Desember 2012.