kimia tembaga

PENDAHULUAN

Tembaga adalah logam merah muda yang lunak, dapat ditempa dan liat. Melebur pada 1038⁰C. Karena potensial elektrode standarnya positif, tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen bisa larut sedikit. Tembaga yang terdapat di bumi ini tidak melimpah (55 ppm) namun terdistribusi secara luas sebagai logam dalam sulfida, arsenida, klorida dan karbonat. Mineral yang paling umum adalah chalcopyrite CuFeS₂. Tembaga diekstraksi dengan pemanggangan dan peleburan oksidatif atau dengan pencucian dengan bantuan mikroba, yang diikuti oleh elektrodeposisi dari larutan sulfat kimiawi tembaga ditemukan sebagai Cu⁺ dan Cu^{2+ [1]}.

Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan elektro lapisan logam pada elektrode yang bertujuan membentuk permukaan dengan logam dasarnya. Logam yang dilapisi adalah tembaga karena mudah dibentuk menjadi perhiasan, alat industri, bagian kendaraan bermotor dan lain sebagainya ^[2].

Dalam suatu Sistem Periodik Unsur (SPU), tembaga termasuk ke dalam golongan 11. Tembaga, perak dan emas disebut logam koin karena dipakai sejak lama sebagai uang dalam bentuk lempengan (koin). Hal ini disebabkan oleh logam ini tidak reaktif, sehingga tidak berubah dalam waktu yang lama. Tembaga adalah logam berdaya hantar listrik tinggi, maka dipakai sebagai kabel listrik. Tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga teroksidasi oleh HNO₃ sehingga tembaga larut dalam HNO₃ ^[3].

Tembaga (Cu) merupakan salah satu logam yang paling ringan dan paling aktif. Cu⁺ mengalami disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar (baku). Hal ini bukan berarti larutan senyawa Cu(I) tidak mungkin terbentuk. Untuk menilai pada keadaan bagaimana mereka ditemukan, yaitu jika kita mencoba membuat (Cu⁺) cukup banyak pada larutan air, Cu²⁺ akan berada pada jumlah banyak (sebab konsentrasinya harus sekitar dua juta dikalikan pangkat dua dari Cu­­⁺. Disproporsionasi akan menajdi sempurna. Di lain pihak jika Cu⁺ dijaga sangat rendah (seperti pada zat yang sedikit larut atau ion kompleks mantap), Cu²⁺ sangat kecil dan tembaga (I) menjadi mantap ^[4].

Tembaga (I) seperti terdapat dalam CuI dan Cu(CN) memiliki bentuk stereokimia tetrahedral, sedangkan Cu^II memiliki bentuk yang lebih beragam. Segi empat untuk CuO(s), CuCO, atau CuCl dan oktahedral terdistorsi dalam ikatan trans yang lebih panjang sebagai contoh Cu(H₂O) dan CuCl₂(s) ^[5].

Tembaga dalam jumlah yang kecil esensial bagi kehidupan, tetapi akan bersifat racun dalam jumlah yang besar, terutama bagi bakteri, alga, dan fungi. Diantara banyak senyawa tembaga yang digunakan sebagai pestisida adalah asetat basa, karbonat, klorida, hidroksida, dan sulfat. Secara komersil senyawa tembaga yang terpenting adalah CuSO₄.5H₂O. Selain dalam bidang pertanian, CuSO₄ juga digunakan untuk baterai dan penyepuhan, pembuatan garam tembaga yang lain, perminyakan, keret, dan industri baja ^[4].

Secara umum garam tembaga (I) tidak larut dalam air. Senyawa-senyawa tembaga (II), yang dapat diturunkan dari tembaga (II) oksida, CuO hitam. Garam-garam tembaga (II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat, muapun dalam larutan-air. Warna ini benar-benar khas hanya untuk ion tetraakuokuprat (II) [Cu (H₂O)₄­]²⁺ saja. Garam-garam tembaga (II) anhidrat, seperti tembaga (II) sulfat anhidrat CuSO₄, berwarna putih (atau sedikit kuning). Senyawa-senyawa Cu (I) berwarna putih kecuali oksidasinya merah. Sedangkan senyawa Cu (II) hidratnya biru dan anhidratnya abu-abu. Senyawa-senyawa Cu (II) lebih stabil dalam larutan. Mereka beracun dan mengion yang berwarna gelap (biru gelap) yang terbentuk dengan larutan amonia berlebihan. Cu digunakan buat kabel/kawat/peralatan listrik; dalam logam-logam paduan; monel, perunggu kuningan, perak jerman, perak nikel untuk ketel dan lain-lain. Umumnya bijih tembaga hanya mengandung 0,5% Cu. Pemekatan bijih ini sangat diperlukan. Hal ini biasanyanya dilakukan dengan pengembangan menghasilkan bijih pekat dengan kandungan sekitar 20-40%. Untuk mendapatkan tembaga yang lebih murni, Cu₂O direduksi dengan karbon (C).

2Cu₂O + C 4Cu + CO₂

^[1].

Tembaga merupakan salah satu logam yang terdapat cukup banyak dalam keadaan bebas. Metalurgi dan kegunaan tembaga. Melalui ekstraksi tembaga dari bijihnya (biasanya sebagai sulfida) lebih rumit. Kekompleksan ini meningkat sebab adanya besi sulfida pada bijih tembaga. Prosedur yang biasa digunakan mengakibatkan besi diproduksi bersama-sama dengan tembaga. Untuk menghindari hal ini, besi harus dipisahkan sebelum reduksi akhir logam tembaga dilakukan. Lima langkah yang dilakukan adalah pemekatan, pemanggangan, peleburan, pengubahan dan pengilangan ^[3].

Potensial pengionan pertama Cu lebih tinggi daripada golongan alkali. Karena elektron-elektron pada kulit d juga dilibatkan dalam ikatan logam, panas penyubliman dan titik leleh tembaga juga jauh lebih tinggi daripada alkali. Jika kita membuat Cu⁺ cukup banyak pada larutan air, Cu²⁺ akan berada pada jumlah banyak. Disproporsionasi akan menjadi sempurna. Di lain pihak jika Cu⁺ dijaga sangat rendah (seperti pada zat yang sedikit larut atau ion kompleks mantap), Cu²⁺ sangat kecil dan tembaga (I) menjadi mantap. Cu⁺_(aq) mengalami disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar (baku) ^[4].

Asam tatrat atau asam sitrat dalam terkandung dalam suatu larutan, maka tembaga (II) hidroksida tak diendapkan oleh larutan basa alkali, tetapi larutan jadi berwarna biru. Jika larutan yang basa ini diolah dengan zat-zat pereduksi tertentu, seperti hidroksilamina, hidrazina, glukosa dan asetaldehida maka tembaga (I) hidroksida yang kuning mengendap dari larutan yang hangat, yang kemudian diubah menjadi tembaga (I) oksida merah ^[5].

METODE PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah 12 tabung reaksi, 1 rak tabung reaksi, 2 tabung lebur, 1 gelas piala 100 ml, 1 gelas piala 250 ml, 1 corong, 1 pipet tetes, 1 penjepit tabung, 1 gelas ukur 10 ml dan 1 pembakar bunsen.

Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah tembaga, garam rochelle tembaga (II) oksida, HCl 2 M, HNO₃ 1 M, H₂SO₄ 1 M, NaOH 1 M, CuSO₄ 1 M.

B. Cara Kerja

1. Eksperimen Pendahuluan

Dipanaskan sekeping logam pada nyala pembakar dengan digunakan penjepit. Dimasukkan sekeping tembaga ke dalam 2 ml asam nitrat encer, kemudian dipanaskan. Diperiksa gas yang terbentuk. Ditambahkan larutan natrium hidroksida encer setetes demi setetes pada 2 ml larutan tembaga sulfat, sampai natrium hidroksida berlebih. Ditambahkan larutan amoniak setetes demi setetes pada larutan tembaga sulfat, sampai larutan amonia berlebih. Ditambahkan asam klorida pekat setetes demi setetes pada 2 ml larutan tembaga sulfat sampai tidak terjadi lagi perubahan.

2. Tembaga (I) dan Tembaga (II)

Pembuatan Tembaga (I) Oksida dimasukkan larutan benedict ke dalam tabung reaksi. Ditambahkan 1 gram glukosa pada larutan benedict, Dipanaskan sampai terbentuk endapan merah jingga. Dibiarkan terbentuk endapan, kemudian didekantasi dan dicuci endapan dengan air.

Reaksi antara Tembaga (I) oksida dan Tembaga (II) Oksida dengan Asam. Dimasukkan 0,1 gram tembaga (I) oksida ke dalam masing-masing 3 tabung reaksi. Dimasukkan sedikit tembaga (II) oksida ke dalam masing-masing 3 tabung reaksi yang lain. Ditambahkan asam klorida encer, asam sulfat encer, dan asam nitrat encer pada oksida sampai masam itu berlebih. Dipanaskan tabung reaksi dan diamati dengan seksama yang terjadi.

Pembuatan Tembaga (I) Klorida. Dimasukkan kira-kira 0,5 gram tembaga (II) oksida dalam tabung reaksi. Ditambahkan 5-10 ml asam klorida pekat. Dipanaskan sampai diperoleh larutan hijau tembaga (II) klorida. Ditambahkan 1 gram tembaga dan dididihkan selama 5 menit. Disaring dan dimasukkan filtrat ke dalam 200 ml air dalam bejana gelas.

Pembuatan Tembaga (I) Yodida Ditambahkan 3 ml KI ke dalam 3 ml CuSO₄ dalam tabung reaksi, kemudian diamati hingga terbentuk endapan Ditambahkan natrium tiosulfat hingga larutan menjadi jernih dan terbentuk endapan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

1. Eksperimen Pendahuluan

No.	Langkah Percobaan	Hasil Percobaan
1. a. b.	Eksperimen pendahuluan Memanaskan sekeping logam tembaga pada nyala pembakar Sekeping tembaga + 2 ml HNO3 encer dan dipanaskan	Api warna hijau dan logam warna kemerah-merahan

2. Tembaga (I) dan Tembaga (II)

No.	Langkah Percobaan	Hasil Percobaan
1 a 2 a b c 3 a b 4 a. b	Pembuatan Tembaga (I) oksida 1 gram glukosa + Benedict Reaksi antara tembaga (I) oksida dan tembaga (II) oksida dengan asam 0,1 gram tembaga (I) oksida + HCl 0,1 gram tembaga (I) oksida + H2SO4 0,1 gram tembaga (I) oksida + HNO3 Pembuatan tembaga (I) klorida 0,5 gram tembaga (I) oksida + 5 ml HCl Menambahkan 1 gram tembaga, didihkan selama 5 menit dan menyaringnya, memasukkan filtrat (hijau) dalam 200 ml air Pembuatan tembaga (I) yodida 3 ml KI + 3 ml tembaga (II)sulfat Menambahkan natrium thiosulfat	Terbentuk endapan merah jingga Larutan warna hijau Larutan warna biru Larutan warna biru kehitaman Terbentuk larutan tembaga (II) klorida dan larutan berwarna hijau Pada air bagian atas bening dan bagian bawah putih agak kebiruan sedikit keruh (tidak terbentuk endapan Cu) Warna awal biru menjadi cokelat dan terbentuk endapan Larutan berwarna putih susu

B Pembahasan

1. Eksperimen Pendahuluan

Eksperimen pendahuluan dilakukan dengan cara memanaskan sekeping logam pada nyala api. Pada saat dilakukan pemanasan, api berubah menjadi hijau disekeliling logam dan warna pada logam setelah dipanaskan berwarna kemerah-merahan. Hal ini menunjukkan bahwa tembaga mengalami oksidasi menjadi tembaga (I) oksida.

2 Cu + O₂ 2CuO

Percobaan selanjutnya, dengan dimasukkan logam tembaga yang kedalam tabung reaksi ditambahkan 2 ml larutan HNO₃ dan dipanaskan menghasilkan gas perak. Selanjutnya dengan ditambahkan larutan NaOH pada 2 ml larutan CuSO₄ dan dipanaskan, sehingga menghasilkan larutan warna biru dengan disertai penggumpalan di bagian atas larutan dan penambahan NaOH sebanyak 7 tetes. Pada saat larutan NH₃ pada 2 ml larutan CuSO₄ dan dipanaskan, sehingga larutan berwarna ungu dengan penambahan NH₃ sebanyak 8 tetes. Pada penambahan 2 ml larutan CuSO₄ ke dalam HCl pekat larutan berubah menjadi hijau, dengan penambahan HCl sebanyak 14 tetes. Reaksinya adalah sebagai berikut:

2HCl + CuSO₄ CuCl + H₂SO₄

2 HNO₃ 2NO + H₂O + 3O_n

3O + 3 Cu 3CuO

2HNO₃ + 3Cu 2NO+H₂O+3CuO

2. Tembaga (I) dan Tembaga (II)

Pembuatan tembaga (I) oksida Percobaan pembuatan tembaga (I) oksida dilakukan dengan mereaksikan 1 gram glukosa dengan larutan benedict sehingga terbentuk endapan merah jingga. Hal ini menunjukkan bahwa pada penambahan glukosa akan mereduksi ion Cu²⁺ dari CuSO₄ tabung reaksi dipanaskan untuk mempercepat reaksi. Endapan jingga yang dihasilkan merupakan tembaga (I) oksida yang terbentuk. Reaksinya yaitu :

CuSO₄ + 2NaOH Cu(OH)₂+ Na₂SO₄

2Cu(OH)₂ Cu₂O + 2H₂O

Cu₂O + H₂SO₄

Reaksi antara tembaga (I) oksida dan tembaga (II) oksida dengan asam. Pembuatan tembaga (I) oksida dilakukan dengan memasukkan ke dalam tabung reaksi masing-masing dengan 0,1 gr tembaga (I) oksida dengan larutan HCl encer, 0,1 gr tembaga (I) oksida dengan larutan H₂SO_4, 0,1 gr tembaga (I) oksida dengan larutan HNO_3, secara berturut-turut menghasilkan larutan berwarna hijau, larutan berwarna biru dan larutan warna biru kehitaman dan kemudian membentuk endapan hitam. Adanya endapan hitam ini dikarenakan pengaruh belerang (S) yang terkandung dalam ion sulfat. Perubahan warna disebabkan penambahan kalor yang mengakibatkan reaksi antara tembaga(I) dengan ion sulfat menjadi lebih cepat. Reaksinya sebagai berikut:

CuO + 2HCl CuCl₂ + H₂O

CuO + H₂SO₄ CuSO₄ + H₂O

CuO + 2HNO₃ Cu(NO₃)₂+ H₂O

Pembuatan tembaga (I) klorida. Percobaan ini dilakukan dengan mereaksikan 0,5 gr CuO dengan 5 ml HCl yang menghasilkan tembaga (II) klorida (larutan berwarna hijau lumut). Kemudian ditambah 1 gram CuO, didihkan selama 5 menit, disaring dan filtrat yang diperoleh berwarna hijau. Filtrat tersebut dimasukkan ke dalam 200 ml air, sehingga diperoleh pada bagian atas air bening dan bagian bawah agak keruh. Reaksi yang terjadi:

dipanaskan

CuO + 2HCl CuCl₂ + H₂O

CuCl₂ + Cu 2CuCl

Pada percobaan ini diharapkan terbentuk endapan warna biru sebagai endapan tembaga. Namun pada kenyataannya endapan tersebut tidak dapat terbentuk, maka kesalahan dapat terjadi karena kekurangcermatan praktikan dalam melaksanakan praktikum. Larutan dipanaskan maka menghasilkan warna larutan menjadi hitam kemudian menyaringnya dan menambahkan 200 ml air maka menghasilkan larutan berwarna putih kebiru – biruan.

dipanaskan

CuO + 2HCl CuCl₂ + H₂O

CuCl₂ + Cu 2CuCl

Pembuatan tembaga (I) yodida. Dengan menambahkan 3 ml KI pada 3 ml tembaga (II) sulfat, pada warna awal larutan berwarna biru kemudian berubah menjadi cokelat dan terbentuk endapan. Campuran tersebut diatas ditambahkan dengan natrium thiosulfat, sehingga larutan yang pada awalnya berwarna cokelat berubah menjadi warna putih susu. Reaksinya sebagai berikut:

KI_(l) + CuSO_{4 (l)} CuI_(s)+K₂SO_{4 (l)}

Perubahan larutan berwarna putih susu jika didiamkan terdapat endapan dan hal tersebut menunjukkan bahwa pada larutan telah terbentuk tembaga (I) yodida.

KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan yang dilakukan adalah:

1. Tembaga merupakan suatu logam yang teroksidasi jika dibakar warnanya memendar dan bila direaksikan dengan HNO₃ menghasilkan gas yaitu gas NO.

2. Suatu Tembaga (I) oksida telah terbentuk dengan melarutkan CuSO₄ di dalam campuran NaOH dan Kalium tartrat. Tembaga (II) klorida dibuat dengan mereaksikan CuO dengan asam klorida. Tembaga (I) yodida dibuat dengan mereaksikan tembaga (II) sulfat dengan Kalium iodida.

3. Tembaga (I) klorida dibuat dengan mereaksikan tembaga (II) oksida dan HCl pekat, kemudian ditambahkan serbuk tembaga sehingga terbentuk CuCl yang terwujud dalam endapan biru.

4. Percobaan pembuatan trembaga (I) yodida dengan ciri bahwa larutan berwarna putih susu.

REFERENSI

1. Svehla, G. 1990. Vogel: Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro Bagian I. PT Kalman Media Pusaka. Jakarta.

2. http://www.google.com. Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel pada Tembaga dalam Pelapisan Khrom dekoratif terhadap Tingkat Kecerahan dan Ketebalan Lapisan.Volume. 2 No. 1

Diakses 10 November 2008.

3. Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 2. ITB Press. Bandung.

4. Petrucci, Ralph H, 1987, alih bahasa Suminar Ahmadi, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 3, Penerbit Erlangga : Jakarta.

5. Cotton and Wikinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. UI- Press : Jakarta.

6.  http://annisanfushie.wordpress.com/2008/12/16/kimia-tembaga/

LAMPIRAN

1. Bilangan oksidasi dari tembaga pada :

a. CuCO₃

Cu + 4 + (-2.3) = 0

Cu = +2

b. Cu(OH)₂

Cu + (-2) = 0

Cu = +2

c. Cu(NH₃)₄SO₄

Cu + 0 + 6 + (-8) = 0

Cu = +2

1. CuCl₄^2-

Cu + (-4) = -2

Cu = +2

2. Reaksi antara Cu₂O dan H₂SO₄ encer :

2Cu₂O + 4H⁺ + 2SO₄^2- 4Cu + 2SO₂ + 2H₂O + 2O₂

oksidator : H₂SO₄

reduktor : Cu₂O

3. Senyawa tembaga (I) stabil dalam larutan air bila keadaan tembaga (I) mengalami disproporsionasi dalam alrutan air dan bila konsentrasi dari tembaga tersebut sangat rendah.

4. Konfigurasi dari :

Cu : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹

Cu⁺ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s⁰

Cu²⁺ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹ 4s⁰

Ditinjau dari struktur elektron yang lebih stabil adalah Cu⁺, karena elektronnya terisi penuh, sedangkan untuk ion Cu²⁺ tidak stabil karena orbital tidak terisi penuh elektron.

5. a. Cu⁺ Cu²⁺ + 2e E^o = -0,34 V

Cu⁺ + 2e^- Cu E^o = +0,52 V

2Cu⁺ Cu²⁺ + Cu E^o = 0,18 V

b. Ion Cu⁺ mengalami disproporsionasi dalam larutan air meskipun stabil dalam keadaan bebas air. Tembaga (I) klorida tidak melarut dalam air sehingga dengan demikian Cu⁺ tidak mengalami disproporsionasi. Tembaga (I) klorida membentuk ion Cu (I) klorida lebih stabil terhadap CU (II) klorida. Hal ini terjadi karena Cu⁺ mudah teroksidasi menjadi Cu (II). Tembaga (I) klorida cukup stabil dan mudah dibuat dengan terurainya tembaga (II) klorida pada saat pemanasan menjadi tembaga (I) klorida.

c. Contohnya :

Cu²⁺ + 4H₂O Cu(H₂O)₄²⁺