ALUMINIUM DAN SENYAWANYA

I.                     Judul Percobaan

Aluminium dan Senyawanya

II.                   Tujuan Percobaan

Mempelajari sifat-sifat logam aluminium dan persenyawaannya

III.                  Latar Belakang Teori

Nama aluminium diturunkan dari kata yang menunjuk pada senyawa garam rangkap KAl (SO₄)₂.12H₂O ; kata ini berasal dari bahasa latin alumen yang artinya garam pahit. Oleh Humphry Davy, logam dari garam rangkap ini diusulkan dengan nama aluminum dan kemudian berubah menjadi aluminium. Namun, nama ini pun segera termodifikasi menjadi aluminium yang menjadi popular diseluruh dunia kecuali di Amerika Utara dimana American Chemical Society (Himpunan Masyarakat Kimia Amerika) pada tahun 1925 memutuskan tetap menggunakan istilah aluminium di dalam publikasinya. Aluminium dengan konfigurasi elektronik [₁₀Ne] 3s² 3p¹ dikenal mempunyai tingkat oksidasi +3 dalam senyawanya. Logam aluminium tahan terhadap korosi udara, karena reaksi antara logam aluminium dengan oksigen udara menghasilkan oksidanya (Kristian H. Sugiarto. 2005 ; 123).

Bila terkena udara, objek-objek aluminium teroksidasi pada permukaanya. Tetapi lapisan oksidasi ini melindungi objek dari oksida lebih lanjut. asam klorida encer dengan mudah melarutkan logam ini. Pelarutan lebih lambat dalam asam sulfat encer atau asam nitrat encer :

2 Al + 6 H⁺                    2 Al³⁺ + 3 H₂

Proses pelarutan dapat dipercepat dengan menambahkan sedikit merkurium II klorida pada campuran. Asam klorida pekat juga melarutkan aluminium.

                  2 Al + 6 HCl                     2 Al³⁺ + 3 H₂   + 6 Cl^-

Asam sulfat pekat melarutkan aluminium dengan membebaskan belerang dioksida.

                  2 Al + 6 H₂SO₄                  2 Al³⁺ + 3 SO₄^3- + 3 SO₂   + 6 H₂O

Asam klorida pekat membuat logam menjadi pasif. Dengan hidroksida-hidroksida alkali membentuk larutan tetrahidroksoaluminat

                  2 Al + OH^- + 3 H₂O                     2 [Al(OH)]^- + 3 H₂

(Svehla, G. 1985 ; 266).

                  Reaksi aluminium klorida dengan air menarik. Jika anda meneteskan air pada aluminium klorida pekat, anda mendapatkan reaksi yang hebat menghasilkan awan dari uap gas hydrogen klorida. Jika anda menambahkan aluminium klorida padat  ke dalam air yang berlebih, ini masih belum jelas selain menghasilkan gas hydrogen klorida, anda mendapatkan terbentuknya larutan asam. Suatu larutan aluminium klorida pada konsentrasi normal (sekitar 1 mol dm^-3, sebagai contoh) akan mempunyai pH sekitar 2-3. Larutan yang lebih pekat pH-nya akan lebih rendah lagi. Aluminium klorida bereaksi dengan air lebih dari sekedar larut. Pada contoh pertama, ion heksaakuoaluminium terbentuk bersama dengan ion klorida.

                  AlCl_{3 (s)} + 6 H₂O_(l)                                    [Al(H₂O)₆]³⁺_(aq) + 3 Cl^-_(aq)

Keseimbangan ini (yang manapun anda tulis) lebih cenderung ke kanan, dan larutan yang terbentuk lebih asam, ada ion hidroksonium yang lebih banyak.

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

Atau lebih sederhananya :

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

Hidrogen klorida tidak dapat terbentuk jika tidak ada air yang cukup (Anonim 1. 2008).

                  Larutan natrium hidroksida : endapan putih aluminium hidroksida :

                  Al³⁺ + 3 OH^-                     Al(OH)₃

Endapan melarut dalam reagensia berlebihan, pada mana ion-ion tetrahidroksoaluminat terbentuk :

                  Al(OH)₃ + OH^-            [Al(OH)₄]^-

Pengendapan aluminium hidroksida oleh larutan natrium hidroksida dan ammonia tak akan terjadi bila ada serta asam tartarat, asam sitrat, asam sulfosalsilat, asam malat, gula dann lain-lain senyawa hidroksi organik, karena pembentukan garam-garam kompleks yang larut. Maka zat-zat organic ini harus diuraikan dengan pemijaran perlahan-lahan atau dengan menguapkan dengan asam sulfat pekat atau asam nitrat pekat sebelum aluminium dapat diendapkan dalam pengerjaan analisis kualitatif yang biasa (Svehla, G. 1985 ; 267).

                  Dengan asam klorida encer, terbentuk larutan aluminum klorida yag tak berwarna.

                  Al(OH)₃ + 3 HCl                      AlCl₃ + 3 H₂O

Tetapi aluminium hidroksida juga mempunyai sifat asam. Dalam hal ini akan  bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tak berwarna.

                  Al(OH)₃ + NaOH                      NaAl(OH)₄

(Anonim II. 2008).

                   Al₂O₃ yang membentuk  lapisan non pori dan membungkus permukaan logam hingga tidak terjadi reaksi lebih lanjut. Lapisan dengan ketebalan 10^-4-10^-6 mm sudah cukup mencegah terjadinya kontak lanjut permukaan logam dengan oksigen. Hal ini dapat terjadi karena ion oksigen mempunyai jari-jari ionic (124 pm) tidak jauh berbeda dari jari-jari metalik atom aluminium (143 pm). Akibatnya kemasan permukaan hamper tidak  beruah karena jari-jari ion aluminium (68 pm) “tepat” menempati rongga-rongga struktur permukaan oksida hidroksida aluminium juga bersifat amfoterik.

                  Al₂O_3(s) + 6 H₃O^-_(aq)                  2 Al³⁺_(aq) + 9 H₂O_(s)

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

                  Al₂O_3(s) + 3 H₃O^-_(aq)                    Al³⁺_(aq) + 6 H₂O_(l)

                  Al₂O_3(s) + OH^-_(aq)                                                          2 [Al(OH)₄]^-_(aq)

(sugiarto H, Kristian. 2005 ; 131).

                  Proses Hall untuk pengolahan logam aluminium dibagi atas 2 tahap yaitu :

a.       Tahap pemurnian

Tahap pemurnian bauksit ; tahap ini dilakukan dengan memanfatkan sifat amfoter aluminium oksida.

b.      Tahap elektrolisis

Al₂O₃                   2 Al³⁺ +3 O^2-

            Katoda : 2 Al³⁺ + 6 e                   2 Al

            Anoda : 3 O^2-                   3/2 O₂ + 6 e

                          2 Al₂O₃                              2 Al + 3/2 O₂

(Wilknson. 1989 ; 76-77).

IV.                Alat dan Bahan

1.       Alat

a.       Tabung reaksi

b.      Lampu spritus

c.       Batang pengaduk

d.      Kaca arloji

e.      Gelas kimia

f.         Botol semprot

g.      Rak tabung reaksi

h.       Neraca analitik

i.         Ppipet tetes

j.         Penjepit

k.       corong

2.       Bahan

a.       AlCl₃ anhidrat

b.      NH₄OH

c.       NaOH

d.      HNO₃ encer

e.      Metil violet

f.         MgCl₂ anhidrat

g.      Aquades

h.       Al₂O₃

i.         HCl

j.         MgO

k.       Indikator universal

l.         tissu

V.                  Cara Kerja

a.       Sifat aluminium hidroksida

1.       Kedalam sebuah reaksi yang berisi 2 mL larutan garam aluminium, menambahkan beberapa tetes ammonia. Mengamati apa yang terjadi.

2.       Meneruskan penambahan ammonia hingga berlebih, mengamati apa yang terjadi.

3.       Ke dalam sebuah tabung reaksi yang berisi 2 mL larutan garam aluminum, menambahkan beberapa tetes larutan NaOH.

4.       Membagi dua bagian endapan yang terjadi.

5.       Bagian pertama meneruskan penambahan NaOH hingga berlebih, sedang bagian yang lain menambahkan dengan HNO₃ encer, mengamati apa yuang terjadi.

6.       Menyediakan endapan aluminium hidroksida dengan cara mereaksikan larutan garam aluminium dengan larutan NaOH encer.

7.       Menyaroing endapan yang terbentuk. Endapan yang terbentuk dicuci dengan air dingin.

8.       Menuangi dengan larutan yang berwarna atau metil violet. Mengamati apa yang terjadi.

b.      Membandingkan aluminium klorida dengan magnesium klorida

1.       Memanaskan aluminium klorida anhidrat dalam tabung reaksi. Mengamati apa yang terajadi.

2.       Mengulangi percobaan dengan menggunakan magnesium klorida anhidrat sebagai penggantio aluminium klorida anhidrat. Mengamati apa yang terjadi.

3.       Menimbnag 0,1 gram aluminium klorida anhidrat dan magnesium klorida anhidrat.

4.       Memasukkan aluminium klorida anhidrat dan magnesium klorida anhidrat ke dalam masing-masing tabung reaksi.

5.       Menambahkan air setetes demi setetes pada kedua tabung reaksi tersebut.

6.       Mengamati pH-nya dengan menggunakan indicator universal.

c.       Membandingkan sifat asam-basa Al₂O₃ dan MgO

1.       m masukkan kurang lebih 0,1 gram aluminium oksida dan 0,1 gramm magnesium oksida dalam tabung reaksi yang berbeda.

2.       Menambahkan dengan 3 mL air dan mengocoknya.

3.       Mengamati apa yang terjadi dan memeriksa pH-nya.

4.       Memasukka kurang lebih 0,1 gram aluminium oksida dan 0,1 gram magnesium oksida ke dalam tabung reaksi yang berbeda.

5.       Menambahkan dengan 3 mL asam klorida encer.

6.       Mengamati apa yang terjadi.

7.       Mengulangi percobaan diatas dengan menggunakan larutan natrium hidroksida  sebagai pengganti larutan asam klorida encer.

d.      Membandingkan sifat basa ion aluminium dan ion magnesium

1.       Menuangkan 3 mL larutan garam aluminium 0,1 M ke dalam sebuah tabung reaksi dan ke dala tabung reaksi yang lain 3 mL larutan garam magnesium 0,1 M.

2.       Memeriksa pH setiap larutan dengan indicator universal.

3.       Menambahkan larutan natrium hidroksida pada 3 mL larutan garam aluminium 0,1 M sehingga endapan yang terbentuk larut lagi.

4.       Mengulangi percobaan (d-3) di atas dengan mengganti larutan garam magnesium 0,1 M sebagai pengganti larutan garam aluminium 0,1 M

VI.                Hasil Pengamatan

1.       Sifat aluminium hbidroksida

·        3 mL AlCl₃ anhidrat + bebrapa tetes larutan NH₄OH                  endapan putih + NH₄OH berlebih       larutan bening.

·        3 mL AlCl₃ anhidrat + beberapa tetes NaOH                  endapan putih

Dibagi dua : (1) + NaOH berlebih                larutan bening

                     (2) + HNO₃ encer                  larutan bening

·        3 mL AlCl₃ anhidrat + NaOH 0,1 M                   endapan  putih   ^disaring

Endapan putih + akuades                   endapan putih + metil violet

Endapan berwarna ungu.

2.       Membandingka aluminium klorida dengan magnesium klorida

·        0,1 gram AlCl₃ anhidrat   ^dipanaskan     serbuk putih

·        0,1 gram MgCl₂ anhidrat  ^dipanaskan   meleleh membentuk larutan benning

·        0,1 gram AlCl₃ anhidrat + 10 tetes akuades                  larut, pH = 3

·        0,1 gram MgCl₂ anhidrat + 10 tetes akuades                   tidak larut, pH = 5

3.       Membandingkan sifat asam-basa Al₂O₃ dan MgO

·        0,1 gram Al₂O₃ + 3 mL H₂O                  larutan bening ; pH = 5

·        0,1 gram  Al₂O₃ + 3 mL HCl                     larutan bening ; pH = 1

·        0,1 gram  Al₂O₃ + 3 mL NaOH 0,1 M                  larutan bening ; pH = 13

·        0,1 gram MgO + 3 mL H₂O                   larutan bening ; pH = 9

·        0,1 gram  MgO + 3 mL HCl                    larutan bening ; pH = 9

·        0,1 gram  MgO + 3 mL NaOH 0,1 M                  larutan bening ; pH = 13

VII.               Pembahasan

a.       Sifat Aluminium Hidroksida

Pada percobaan ini, aluminium hidroksida dapat dibuat dengan mereaksikan aluminium klorida dengan ammonia, domana reaksinya :

      AlCl₃ + 3 NH₄OH                    Al(OH)₃     + 3 NH₄Cl

              Larutan yang diperoleh ditambahkan lagi NH₄OH berlebih sehingga larutan menjadi bening. Hal ini menandakan bahwa aluminium hidroksida larut dalam basa membentuk tetrahidroksialuminat, sesuai reaksi :

               Al(OH)₃ + NH₄OH                      [Al(OH)₄]^- + NH₄⁺

Demikian juga pada larutan alkil hidroksida dimana jika bereaksi dengan alkil hidroksida (dalam hal ini natrium hidroksida) akan membentuk aluminium hidroksida. Adapun reaksinya :

              AlCl₃ + 3 NaOH                               Al(OH)_3­ + 3 NaCl

              Dari persamaan diatas, menunjukkan bahwa endapan putih aluminium hidroksida dibentuk apabila garam aluminium direaksikan dengan amoniak ataupun dengan alkil hidroksida (NaOH).

              Dari percobaan ini, endapan yang terbentuk dari pencampuran garam aluminium dengan antrium hidroksida dibagi dua, dimana endapan pertama ditambahkan lagi NaOH berlebih maka endapan tersebut akan melarut lagi dimana hidroksil dalam reagensia berlebih akan membentuk ion-ion tetrahidroksoaluminat yang berwarna bening. Hal ini menandakan bahwa aluminium hidroksida juga mempunyai sifat asam. Adapun reaksinya :

              Al(OH)₃  + NaOH                 [Al(OH)₄]^- (bening) + Na⁺

              Endapan kedua direaksikan dengan asam halida encer (HCl) maka akan membentuk garam aluminium dan air sesuai dengan reaksi:

              Al(OH)₃   + 3 HCl                   AlCl₃ + 3 H₂O

Hal ini menandakan bahwa aluminium hidroksida bila bereaksi dengan asam klorida encer akan bersifat netral dari larutan AlCl₃.

              Endapan aluminium hidroksida bila direaksikan dengan metil violet maka endapan berubah dari putih menjadi ungu. Hal ini menandakan bahwa larutan bersifat basa, karena metil violet akan berwarna ungu bila larutan berada dalam trayek basa.

              Dari percobaan sifat aluminium hidroksida yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa aluminium bersifat amfoterik (dapat bereaksi dengan asam maupun dengan basa) dan reversibel atau larut kembali apabila pereaksinya berlebih.

b.      Membandingkan aluminium  klorida dan magnesium klorida

Pada percobaan ini, aliminium klorida dan magnesium klorida yang dibandingkan adalah sifat kelarutannya. Pada pemanasan aluminium klorida akan menghasilkan gas klor dan aluminium oksida, dimana reaksinya :

2 AlCl₃ + O₂                     Al₂O₃ + 3 Cl₂

                                    Pada pemanasannya aluminium klorida tidak meleleh atau dihasilkan serbuk putih. Hal ini menandakan bahwa titik leleh aluminium sangat tinggi sehingga aluminium klorida akan menyublim dan berkumpul pada bagian bawah tabung reaksi-reaksi, sesuai dengan reaksi :

                                    2 Al + 3 Cl₂                     2 AlCl₃

                                                            Pada pemanasan magnesium klorida akan menghasilkan gas klor dan larutan magnesium oksida yang berwarna bening, sesuai reaksi :

                                    2 MgCl₂ + O₂                      2 MgO + 2 Cl₂

                        Pada pemanasannya, magnesium klorida meleleh dengan cepat membentuk suatu larutan. Hal ini menandakan bahwa titik leleh magnesium rendah.

                                    Hal lain karena mengapa MgCl₂ lebih mudah melelh dari pada AlCl₃ karena dalam kristal MgCl₂, panas yang dibutuhkan untuk mengatasi daya tarik diantara ion-ion juga besar ini disebabkan karena muatannya yang hanya +2 atau jumlah ion kloridanya dua kali lebih banyak dari ion magnesium sedangkan pada kristal AlCl₃ jumlah ion kloridanya 3 kali lebih banyak dari pada ion aluminiumnya sehingga panas yang dibutuhkan untuk mengatasi daya tarik diantara ion-ion lebih kecil disbanding magnesium.

                                    Aluminium klorida apabila direaksikan dengan air akan menghasilkan larutan heksaakuoaluminium dan klor. Adapun reaksinya :

                                    AlCl_3(s) + 6 H₂O_(l)                     [Al(H₂O)₆]³⁺_(aq) + 3 Cl^-_(aq)

                        Larutan yang diperoleh mempunyai pH sebesar 3. Hal ini menandakan bahwa larutan bersifat asam.

                                    Magnesium klorida direaksikan dengan air akan menghasilkan larutan heksaakuomagnesium dan klor. Adapun reaksinya :

                                    MgCl_2(s) + 6 H₂O_(l)                   [Mg(H₂O)₆]²⁺_(aq) + 2 Cl^-_(aq)

                        Larutan yang diperoleh mempunyai pH sebesar 5. Hal ini menandakan bahwa larutan bersifat asam.

                                    Dari percobaan  diatas, bahwa aluminium dalam bentuk ion kompleks tingkat keasamannya lebih besar dibandingkan dengan magnesium dalam bentuk kompleks, dan AlCl₃ mudah larut dalam air dibandingkan dengan MgCl₂. Hal ini terjadi karena menurut anonim.2008 (lihat lampiran menyatakan tingkat keasamannya tergantung pada berapa banyak electron dalam molekul air yang didorong kea rah logam sebagai ion pusat .Hidrogen menjadi lebih positif dan lebih mudah ditarik oleh basa. Pada ion magnesium dipecah dari kisi padatannya dan berubah menjadi larutan, ada daya tarik yang cukup antara ion-ion 2+ dan molekul air untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ) antara ion magnesium dan pasangan electron bebas disekitar molekul air. Sedangkan aluminium muatan tambahan itu mendorong electron dari molekul air tertarik oleh aluminium dengan kuat. Yang menyebabkan hydrogen lebih positif dan lebih mudah dihilangkan dari ion. Dengan kata lain, ion ini lebih asam dibandingkan dengan magnesium.

c.       Membandingkan sifat asam-basa Al₂O₃ dan MgO

            Aluminium oksida direaklsikan dengan air akan membentuk larutan bening, namun dalam hal ini tidak bereaksi secara sederhana dengan air. Walaupun Al₂O₃ mengandung ion oksida, tapi terlalu kuat berada dalam kisi padatan untuk bereaksi dengan air dengan pH = 6

            Al₂O₃ + H₂O

            Magnesium oksida direaksikan dengan air akan menghasilkan larutan magnesium hidroksida yang keruh dengan pH = 9 yang menandakan larutan bersifat basa. Adapun reaksinya :

            MgO + H₂O                       Mg(OH)₂

            Aluminium oksida bereaksi dengan asam klorida akan membentuk larutan aluminium klorida dengan pH = 1. Hal ini menandakan bahwa larutan bersifat asam.

            Al₂O₃ + 6 HCl                        2 AlCl₃ + 3 H₂O

            Magnesium oksida bereaksi dengan asam klorida encer akan menghasilkan larutan magnesium klorida dengan pH = 9. Hal ini menandakan bahwa larutan bersifat basa.

            MgO + 2 HCl                        MgCl₂ + H₂O

            Kristal aluminium oksida bereaksi dengan NaOH menghasilkan laruitan NaAlO₃ dan gas H₂ dengan pH = 13. Adapun reaksinya :

            Al₂O₃ + 2 NaOH                         2 NaAlO₃ + 3 H₂

            Kristal magnesium oksida bereaksi dengan NaOH menghasilkan larutan yang keruh yaitu mg(OH)₂ dan Na dengan pH = 13. Adapun reaksinya:

            MgO + NaOH                        Mg(OH)₂ + 2 Na

            Dari percobaan yang dilakukan, bahwa Al₂O₃ dan MgO bersifat basa yang dapat dilihat dari ukuran pH-nya yaitu 13.

d.      Membandingkan sifat basa ion aluminium dengan ion magnesium

            Aluminium klorida dengan pH = 3 bereaksi dengan larutan NaOH 0,1 M akan menghasilkan larutan keruh atau larutan Al(OH)₃ dengan pH = 4 dan akan menghasilkan larutan tetrahidroksilaluminium dengan pH = 10 saat ditambahkan larutan NaOh berlebih. Dimana dapat dilihat dari larutannya yang tadinya keruh menjadi bening kembali. Adapun reaksinya :

            AlCl₃ + 3 NaOH                                     Al(OH)₃ + 3 NaCl

            Al(OH)₃ + NaOH                        [Al(OH)₄]^- + Na⁺

            Magnesium  klorida dengan pH = 4 bereaksi dengan larutan NaOH 0,1 M akan menghasilkan larutan keruh atau larutan Mg(OH)₂ dengan pH = 5 dan bila ditambahkan dengan NaOH 0,1 M berlebih maka larutan akan semakin keruh dan menmggumpal. Adapun reaksinya :

            MgCl₂ + 3 NaOH             `          Mg(OH)₂ + 2 NaCl

            Mg(OH)₂ + NaOH

Hal yang menyebabkan magnesium hidroksida tidak dapat bereaksii dengan NaOH berlebih karena sifat kebasaannya lebih kuat disbanding dengan aluminium hidroksida.

VIII.             Kesimpulan dan Saran

a.       Kesimpulan

1.       Aluminium hidroksida bersifat amfoter.

2.       Aluminium klorida mempunyai titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan dengan magnesium klorida.

3.       Aluminium klorida kelarutannya lebih besar dibandingkan dengan magnesium klorida.

4.       Magnesium oksida dan aluminium oksida mempunyai sifat basa.

5.       Ion aluminium memiliki sifat basa yang lemah dibandingkan dengan ion mmagnesium yang sifat basanya lebih besar (kuat).

b.      Saran

Sebaiknya praktikum selanjutnya, sebelum melakukan percobaan diharapkan mencuci alat-alat dengan bersih sehingga percobaan yang dilakukan maksimal.

Daftar Pustaka

Anonim I. 2008. Sifat-sifat Magnesium Klorida dan Aluminium Klorida. Online: http://www.chem

-is-try.org/materi-kimia/kimia_anorganik I/unsur-unsur_periode_3/sifat_klorida_unsur_

Periode_3/. Diakses pada tanggal 06-Mei-2010, pukul 21.00 WITA.

Anonim II. 2008. Sifat-sifat Hidroksida Periode 3. Online: http://www.chem-is-try.org/materi_

            Kimia/kimia_anorganik 1/unsur-unsur_periode_3/sifat-sifat_hidroksida_periode_3/.

            Diakses pada tanggal 06-Mei-2010, pukul 21.00 WITA.

Sugiarto H, Kristian. 2005. Kimia Anorganik 1. JICA : Universitas Negeri Malang.

Svehla, G. 1985. Analisis Kuantitatif Anorganik Makro dan Semi Makro. Jakarta : PT. Kalman

            Media Pustaka

Wilknson. 1989. Kimia anorganik Dasar. Jakarta : UI Press