Makalah Timah (Kelompok 9) [PDF]

Citation preview

MAKALAH TIMAH Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Anorganik II Dosen Pengampu: B. Fara Dwirani Sofia, S.Si., M.Si., M.Pd



Oleh: Kelompok 9 1. Syifa Madaniyah



E1M020064



2. Mawaddatul Hasanah



E1M020040



FALKUTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA UNIVERSITAS MATARAM 2022



KATA PENGANTAR



Bismillahirahmanirrahim…. Puja dan puji syukur penyusun khaturkan kepada Allah Swt. karena atas berkat dan rahmat-Nya lah tugas ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu dan penuh tanggung jawab. Tugas makalah ini tentang “Timah”. Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas dari Dosen Ibu B. Fara Dwirani Sofia, S.Si., M.Si., M.Pd., mata kuliah Kimia Anorganik II . Selain itu, tugas ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang “Timah” baik bagi para pembaca dan juga bagi kami khususnya. Terlepas dari itu semua kami menyadari sepenuhnya bahwa tugas makalah ini masih banyak kekurangan yang mendasar baik dari segi tulisan maupun dari segi isi pada makalah ini. Oleh karena itu, kami mengaharapkankan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi kesempurnaan tugas makalah ini. Demikian pengantar dari kami, somoga makalah ini dapat memberikan manfaat baik bagi kami yang menyusun makalah ini maupun bagi si pembaca. Apabila ada kesalahan dan kekurangan, kami mohon maaf. Terima kasih.



Mataram, 24 Februari 2022



Penyusun



DAFTAR ISI



HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................................... ii DAFTAR ISI .................................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 4 2.1 Rumusan Masalah ................................................................................................ 4 3.1 Tujuan .................................................................................................................. 4 BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Timah .................................................................................................. 5 B. Kelimpahan Timah di Alam .................................................................................. 5 C. Ekstrasi Timah....................................................................................................... 7 D. Kegunaan Timah ................................................................................................... 8 E. Sifat Fisik dan Kimia Timah .................................................................................. 9 F. Persenyawaan Timah ............................................................................................. 10 G. Cara Memproduksi Timah ..................................................................................... 13



BAB III PENUTUP A. Kesimpulan ......................................................................................................... 14 B. Saran .................................................................................................................... 14



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya akan sumber daya alam termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyak mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat manfaatkan sumber daya alam tersebut secara efisien dalam pemanfaatannya, tentu saja menggunakan berbagai metode dan teknologi jadi dapat diperoleh hasil yang optimal dengan hasil yang optimal dengan keuntungan yang besar, biaya produksi yang seminim mungkin serta ramah lingkungan. Pengolahan timah menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat tidak lepas dari peran reaksi kimia fisika. Pencucian maupun pemisahan pada timah merupakan bagian dari proses yang melibatkan reaksi-reaksi kimia fisik. Oleh karena itu, proses pemurnian timah untuk memperoleh hasil yang ekonomis perlu dikaji dan dipelajari dari segi enam kimia fisika. Timah merupakan logam dasar terkecil yang diproduksi yaitu kurang dari 300.000 ton pertahun, dibandingkan dengan produksi aluminium sebesar 20 juta ton pertahun. Timah digunakan dengan berbagai cara dipabrik timah, pateri dan pabrik kimia; mulai dari baju anti api, sampai dengan pembuatan stabilisator pvc, pestisida dan pengawet kayu. Dipabrik timah digunakan untuk kemasan bersaing dengan aluminium, namun pasar kemasan cukup besar bagi keduanya dengan masing-masing keunggulannya. 2.1 Rumusan Masalah 1. Bagaimana keberadaan timah di alam? 2. Bagaimana cara ekstraksi timah dari sumber di alam? 3. Apa saja kegunaan dari timah? 4. Apa saja sifat fisik dan sifat kimia dari timah? 5. Bagaimana persenyawaan timah?



3.1 Tujuan 1. Dapat mengetahui keberadaan timah di alam 2. Mengetahui cara mengekstraksi timah dari sumber di alam 3. Menyebutkan kegunaan timah 4. Mengetahui sifat fisik dan sifat kimia dari timah 5. Mengetahui persenyawaan timah



BAB II PEMBAHASAN



A. Pengertian Timah Timah merupakan logam putih keperakan, logam yang mudah ditempa dan bersifat flesibel, memiliki struktur kristalin, akan tetapi bersifat mudah patah jika didinginkan. Logam timah memiliki dua bentuk alotrop yaitu Timah α ( alfa) dan timah β ( beta ). Timah alfa atau timah biasa disebut sebagai timah abu-abu karena warnanya abu-abu, dan memiliki struktur kristal kubik mirip diamond, silicon, dan germanium.Timah alfa ada dibawah suhu 13,20C dan tidak memiliki sifat logam sama sekali. Diatas suhu ini timah ada dalam bentuk Timah beta, timah jenis inilah yang kita lihat sehari-hari. Timah ini biasa disebut sebagai timah putih disebabkan warnanya putih mengkilap, dan memiliki struktur kristal tetragonal. Tingkat resistansi transformasi dari timah putih ke timah hitam dapat ditingkatkan dengan pencampuran logam lain pada timah seperti seng, bismuth, atau gallium. Timah adalah unsur dengan jumlah isotop stabil yang terbanyak dimana jangkauan isotop ini mulai dari 112 hingga 126. Dari isotop-isotop tersebut yang paling banyak jumlahnya adalah isotop 120Sn dimana komposisinya mencapai 1/3 dari jumlah isotop Sn yang ada, 116Sn, dan 118Sn. Isotop yang paling sedikit jumlahnya adalah 115Sn. Unsur timah yang memiliki jumlah isotop yang banyak ini sering dikaitkan dengan nomor atom Sn yaitu 50 yang merupakan “magic number” dalam pita kestabilan fisika nuklir. Beberapa isotop bersifat radioaktif dan beberapa yang lain bersifat metastabil (dengan lambang m). Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan timah abuabu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada 13.2°C menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan pada suhu 13.2°C, ia pelan pelan berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan ketidakmurnian (impurities) seperti alumunium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimony atau bismut. Jika dipanaskan dalam udara, timah membentuk Sn2, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida. B. Kelimpahan Timah Di Alam Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah SnO2, dengan kandungan timah berkisar



78%. Contoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4) merupakan mineral kompleks antara tembaga-besi-timah-belerang dan cylindrite(PbSn4FeSb2S14) merupakan mineral kompleks dari timbal-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain seperti perak. Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh darialluvial/alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1Kg Cassiterite maka sekitar 7 sampai 8 ton biji timah/alluvial harus ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah. Dibumi timah tersebar tidak merata akan tetapi terdapat dalam satu daerah geografi dimana sumber penting terdapat di Asia tenggara termasuk china, Myanmar, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Hasil yang tidak sebegitu banyak diperoleh dari Peru, Afrika Selatan, UK, dan Zimbabwe.



(Gambar Timah)



C. Ekstraksi Timah Bijih timah ditemukan sebagai kasiterit (SnO2 ). Timah juga terdapat dalam stannite (Cu2 SnFeS4 ), tetapi ini jarang ditemukan dan tidak dianggap sebagai bijih timah utama. Konsentrat timah oksida bermutu tinggi dilebur dalam tungku reverberatory atau listrik dan konsentrat kadar rendah dilebur dalam tanur tinggi, tanur, atau tanur horizontal. Pada langkah pertama dari proses dua langkah, bagian dari oksida direduksi menjadi logam dengan pembentukan terak besi-silikat yang mengandung sedikit kapur dan timah yang tidak tereduksi sebagai timah silikat. Terak timah pada tahap pertama biasanya mengandung 30–40% SiO 2 , 15–25% FeO, 5–15% CaO, dan 5–25% SnO 2. Pada tahap kedua, silikat timah direduksi oleh logam besi untuk membentuk silikat besi dan timah murni, yang didaur ulang. Terak tahap kedua biasanya mengandung 24-28% SiO 2 , 9-11% Al 2 O 3 , 20-22% CaO, 12-20% FeO, 2-6% MgO, dan logam pengotor



(Gambar: Langkah-Langkah Utama Ekstraksi Timah)



Dalam proses tungku reverberatory konvensional, kasiterit (SnO 2 ) direduksi menjadi logam timah dengan pemanasan dengan karbon pada 1200-1300 °C (2192-2372 °F). Konsentrat timah dilebur menjadi terak yang dilebur kembali untuk pemulihan timah tambahan. Muatan tungku terdiri dari bijih timah (kasiterit), zat pereduksi karbon (kokas),



dan fluks batu kapur dan silika. Jumlah kokas dan fluks diatur dengan hati-hati untuk menghasilkan terak yang hampir netral (yaitu, rasio asam-basa). Peleburan membutuhkan waktu 10–12 H. Pada tahap kedua, fluks tambahan, batu kapur, batu bara, dan skrap besi yang memfasilitasi pengurangan oksida timah yang ada dalam terak digunakan. Terak kedua, yang mengandung jumlah timah yang jauh lebih rendah, juga dilebur untuk memulihkan kandungan timahnya. Akhirnya, terak cair disadap ke pemukim dari mana terak meluap. Setelah penyadapan dari tungku, terak cair dipadamkan, digranulasi dalam air, dan dipadatkan menjadi bahan seperti kaca. Timah kemudian dimurnikan dengan pemurnian pyrometallurgical atau pemurnian elektrolitik dan terak timah dibuang. D. Kegunaan Timah Penggunaan timah untuk paduan logam telah berlangsung sejak 3.500 tahun sebelum masehi, sebagai logam murni digunakan sejak 600 tahun sebelum masehi. Kebutuhan timah putih dunia setiap tahun sekitar 360.000 ton. Timah adalah salah satu hasil dari sumber daya tambang. Hasil tambang ini memiliki karakteristik seperti tahan terhadap korosi, memiliki daya magnetik, ringan, serta memiliki warna yang sangat putih dan mengkilap. Timah memiliki banyak sekali manfaat dan kegunaan dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya seperti: 



Timah berguna sebagai logam pelapis.







Timah berguna untuk mencegah korosi dan reaksi kimia pada produk logam.







Timah dipergunakan dalam perlengkapan solder untuk menyambung komponenkomponen.







Timah merupakan salah satu unsur yang digunakan dalam produksi gigi palsu.







Timah dapat diproduksi menjadi berbagai macam benda dekorasi.







Timah digunakan sebagai tbahan solder, bahan kerajinan untuk cendera mata, bahan paduan logam, casing telepon genggam.







Selain itu timah digunakan juga pada industri farmasi, gelas, agrokimia, pelindung kayu, dan penahan kebakaran.







Timah merupakan logam ramah lingkungan, penggunaan untuk kaleng makanan tidak berbahaya terhadap kesehatan manusia



E. Sifat Fisika dan Kimia Logam Timah 1. Sifat Fisik Timah (Sn), yaitu: 



Keadaan benda



: Padat







Titik lebur



: 505.08 K (449.47 °F)







Titik didih



: 2875 K (4716 °F)







Densitas



: 7,365 g/cm3 (Sn putih) 5,769 g/cm3(Sn abu-abu)







Volume molar



: 16.29 ×10-6 m3/mol







Kalor penguapan



: 295.8 kJ/mol







Kalor peleburan



: 7.029 kJ/mol







Kalor jenis



: 27,112 J/molK







Panas fusi



: 7,03 kJ/mol







Kecepatan suara



: 2500 m/s pada 293.15 K







Bobot atom



: 118.710 sma







Berat jenis



: 7,3 g/cm3







Jari-jari atom



: 145 pm







Konfigurasi electron : [Kr]4d 10 5s2 5p2



Sifat fisik timah dapat diringkas di bawah ini: a. Penampilan berupa padatan putih keperakan dengan kilau b. Kepadatan relatif bervariasi untuk alotrop yang berbeda\ c. Kelenturan logam yang sangat mudah dibentuk cukup lembut untuk dipotong dengan pisau d. Daktilitas tidak cukup ulet untuk ditarik ke dalam kabel e. Kekuatan tarik cukup kuat f. Konduktivitas, penghantar panas dan listrik yang baik. g. Timah ada dalam tiga bentuk alotropik, yang memiliki kerapatan berbeda



2. Sifat Kimia Timah (Sn) Timah adalah logam yang lunak, lentur, berwarna putih keperakan. Timah tidak mudah teroksidasi dan tahan korosi karena dilindungi oleh lapisan oksida. Timah tahan korosi dari laut suling dan air keran lunak, dan dapat diserang oleh asam kuat, alkali, dan garam asam.



Sifat kimia Timah, antara lain sebagai berikut : 



Reaksi dengan oksigen Timah tidak reaktif dan hanya bergabung dengan oksigen di atas 1200 0 C. Timah tidak menimbulkan korosi saat terkena atmosfer. Itu juga dilakukan tidak menggabungkan dengan nitrogen dan karbon. Sn(s) + O2 (g) → SnO2 (s)







Reaksi dengan non-logam Timah bergabung dengan klorin ketika dipanaskan menghasilkan timah(IV) klorida. Sn(s) + 2 CI2 (g) → SnCI4 (s)







Reaksi dengan Asam Timah bereaksi lambat dengan asam klorida encer tetapi cepat dengan asam pekat menghasilkan timah(II) klorida. Sn(s) + 2HCI(aq) → SnCI2 (s) + H2 (g)







Reaksi dengan asam Tetraoxosulphate(VI) Encer Hampir tidak ada reaksi yang diamati, tetapi dengan asam pekat panas, belerang (IV) oksida berevolusi. Sn(s) + 2H2 SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + SO2 (g) + 2H 2O(g)







Reaksi dengan Alkali Timah larut dalam larutan alkali pekat untuk menghasilkan garam trioksostanat(IV) dan hidrogen. Sn(s) + 2NaOH (I) + H2O(I) → Na2 SnO3 (aq) + 2H2 (g)



F. Persenyawaan Logam Timah Senyawaan timah yang penting adalah organotin, SnO2, Stanat, timah klorida, timah hidrida, dan timah sulfide. 1) Senyawaan Organotin senyawa organotin adalah senyawa yang dibangun dari timah dan substituen hidrokarbon sehingga terdapat ikatan C-Sn. Contoh beberapa senyawa organotin ini adalah:







Tetrabutiltimah, dipakai sebagai material dasar untuk sintesis senyawaan didantributil.







Dialkil atau monoalkil-timah, dipakai sebagai stabilisator panas dalam pembuatanPVC.







Tributil-Timah oksida, dipakai untuk pengawetan kayu.







Trifenil-Timah asetat, merupakan kristal putih



yang



dipakai untuk



insektisida danfungisi 



Tifenil-timah klorida dipakai sebagai biosida







Trimetil-timah klorida, dipakai sebagai biosida dan sintesis senyawa organic.







Trifenil-timah hidroksida, untuk fungisida dan engontrol serangga.



Senyawa organotin dibuat dari reagen Grignard dengan timahtetraklorida. Metode yang lain adalah dengan menggunakan reaksi Wurtz seperti senyawaan alkil natrium dengan tmah halide ataupun dengan menggunakan reaksi pertukaran antara timah halide dengan senyawaan organo-aluminium.



2) Timah Oksida Merupakan senyawa anorganik dengan rumus kimia SnO2. Oksida timah ini merupakan oksida timah yang paling penting dalam pebuatan logam timah. SnO2 memiliki struktur kristal rutile dimana setiap 1 atom Sn berkoordinasi dengan 6 atom oksigen. SnO2 tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam asam dan basa kuat. SnO2 larut dalam asam halide membentuk heksahalostanat seperti: SnO2 + 6 HI → H2SnI6 + 2 H2O Atau jika dilarutkan dalam asam maka: SnO2 + 6 H2SO4 → Sn(SO4)2 + 2 H2O SnO2 larut dalam basa membentuk stanat dengan rumus umum Na2SnO3. SnO2 digunakan bersama dengan vanadium oksida sebagai katalis untuk oksidasi senyawa aromatic, dipakai sebagai pelapis, ataupun sebagai bahan pembuatan organotin.



3) Timah(II) Klorida : SnCl2 berupa padatan kristal berwarna putih, dapat membentuk dihidrat yang stabil. SnCl2 dipakai sebagai reduktor dalam larutan asam, dan juga dalam cairan electroplating. SnCl2 dibuat dengan cara reaksi gas HCl kering dengan logam Sn.



Sn + 2 HCl → SnCl2 + H2 SnCl2 memiliki satu pasangan electron bebas. Dalam bentuk fasa gas maka molekul SnCl2 berbentuk bengkok, sedangkan pada bentuk padatan SnCl2 membentuk rantai yang saling terhubung dengan jembatan klorida. Selain dipakai sebagai reduktor SnCl2 juga dipakai sebagai katalis, reagen analisis untuk raksa, dan juga dipakai sebagai aditif makanan untuk mempertahankan warna dan sebagai antioksidan.



4) Timah (IV) Klorida Disebut juga stani klorida atau timah tetraklorida merupakan senyawaan kimia dengan rumus SnCl4. Pada suhu kamar SnCl4 ini merupakan cairan yang tidak berwarna dan akan membentuk kabut jika terjadi kontak dengan udara. SnCl4 dipergunakan sebagai senjata kimia dalam perang dunia ke-1, dipakai untuk memperkuat gelas, dan sebagai bahan dasar pembuatanorganotin.



5) Timah Sulfida Senyawaan timah dengan belerang terdapat sebagai SnS yaitu timah(II)sulfide dan ada dialam sebagai mineral herzenbergite. Pebuatan SnS adalah dibuat dengan mereaksikan belerang, SnCl2 dan H2S. Sn + S → SnS SnCl2 + H2S → SnS + 2 HCl Sedangkan timah (IV) sulfide memiliki rumus SnS2 dan terdapat dialam sebagai mineral berndtite. Senyawa ini mengendap sebagai padatan berwarna coklat dengan penambahan H2S pada larutan senyawa timah (IV) dan banyak dipakai sebagai ornament dekoratif karena warnanya mirip emas.



6) Timah Hidrida Hidrida dari timah disebut sebagai stannan dan rumus formulanya adalah SnH4. Hidrida timah ini dapat dibuat dengan cara mereaksikan antara SnCl4 dengan LiAlH4. Stannan terdekomposisi secara lambat menghasilkan loga timah dan gas hydrogen. Hidrida timah ini sangat analog dengan gas metana CH4.



G. Cara Memproduksi Timah (Sn) Berbagai macam metode dipakai untuk membuat timah dari biji timah tergantung dari jenis biji dan kandungan impuritas dari biji timah. Bijih timah yang biasa digunakan untuk produksi adalah dengan kandungan 0,8-1% (persen berat) timah atau sedikitnya 0,015% untuk biji timah berupa bongkahan-bongkahan kecil. Biji timah dihancurkan dan kemudian dipisahkan dari material-material yang tidak diperlukan, adakalanya biji yang telah dihancurkan dilewatkan dalam “floating tank” dan titambahkan zat kimia tertentu sehingga biji timahnya bisa terapung sehingga bisa dipisahkan dengan mudah. Biji timah kemudian dikeringkan dan dilewatkan dalam alat pemisah magnetik sehingga kita dapat memisahkan biji timah dari impuritas yang berupa logam besi. Biji timah yang keluar dari proses ini memiliki konsentrasi timah antara 70-77% dan hampir semuanya berupa mineral Cassiterite. Cassiterite selanjutnya diletakkan dalam furnace bersama dengan karbon dalam bentuk coal atau minyak bumi. Adakalanya juga ditambahkan limestone dan pasir untuk menghilangkan impuritasnya kemudian material dipanaskan pada suhu 1400 °C. Karbon bereaksi dengan CO2 yang ada didalam furnace membentuk CO, CO ini kemudian bereaksi dengan cassiterite membentuk timah dan karbondioksida. Logam timah yang dihasilkan dipisahkan melalui bagian bawah furnace untuk diproses lebih lanjut. Untuk memperoleh timah dengan kemurnian yang tinggi maka dapat dilakukan dengan menggunakan proses elektrolisis. Dengan cara ini kemurnian timah yang diperoleh bisa mencapai 99,8%.



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Penggunaan timah untuk paduan logam telah berlangsung sejak 3.500 tahun sebelum masehi, sebagai logam murni digunakan sejak 600 tahun sebelum masehi. Kebutuhan timah putih dunia setiap tahun sekitar 360.000 ton. Logam timah putih bersifat mengkilap, mudah dibentuk dan dapat ditempa (malleable), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat B. Saran Tentunya terhadap penulis sudah menyadari jika dalam penyusunan makalah di atas masih banyak ada kesalahan serta jauh dari kata sempurna. Adapun nantinya penulis akan segera melakukan perbaikan susunan makalah itu dengan menggunakan pedoman dari beberapa sumber dan kritik yang bisa membangun dari para pembaca