ALUMINIUM

Aluminium merupakan logam yang paling banyak di dunia, ditemukan dalam tanah, dalam air dan udara. Sekitar 8 % kerak bumi terdiri dari Aluminium. Elemen ini adalah elemen paling berlimpah yang secara alami terdapat di udara, tanah dan air. Oleh karena itu, eksposur lingkungan terhadap aluminium adalah memungkinkan secara potensial. Perannya tidak bisa dihindari dari senyawa-senyawa aluminium ditambahkan bukan hanya ke suplai air tapi juga kebanyakan makanan dan obat yang diproses.

Aluminium menempati urutan kelimpahan ketiga dalam kulit bumi setelah oksigen dan silikon atau merupakan logam yang mempuyai kelimpahan yang tertinggi karena oksigen dan silikon adalah bukan logam. Aluminium sangat dikenal dan penting secara komersil. Bijihnya yang terpenting adalah bauksit yang merupakan nama generik untuk  beberapa mineral dengan rumus yang bervariasi antara Al­_{2­­­­­­­}O_3­­.H₂O dan Al­_{2­­­­­­­}O_3­­.3H₂O. aluminium juga terdapatdalam jumlah besar dalam bantuan aluminosilikat seperti feldsprars dan mika (Fitri, Zarlaida).

Aluminium seskuioksida dikenal sebagai alumina, Al­_{2­­­­­­­}O_3­­. Oksida ini dapat dibuat dengan dehidrasi Al(OH)₃ atau dengan oksidasi unsurnya. Aluminium memiliki afinitasyang tinggi terhadap oksigen, sehingga banyak digunakan sebagai reduktor termit.

3MnO₄ + 8 Al                      4 AlO­₂ + 9 Mn

Aluminium hidroksida mamiliki sifat amfoter, walaupun lebih sering bersifat sebagi basa yang akan menghasilkan garam bila direaksikan dengan asam. Garam yang terbentuk tersebut mengandung ion [Al(H₂O)₆]³⁺.sebagai asam,aluminium hidroksida akan memberikan garam yang mengandung ion [AlO₃]^3-.

Al(OH)₃                               H⁺ + [AlO₂]^- + H₂O

Al(OH)₃                               3 H⁺ + [AlO₃]^3-

Ion-ion aluminat dalam air ada dalam keadaan terhirat, [AlO₂]^-. 2H₂O dan [AlO₃]^3-.3H₂O, sehingga ion ini sering ditulis sebagai [Al(OH)₄]^­3- dan [Al(H₂O)₆]^3-.

Sifat-sifat  kimia dan fisikanya membuatnya ideal untuk berbagai jenis pemakaian. Misalnya, aluminium dan senyawa-senyawanya sering digunakan dalm makanan sebagai aditif, dalam obat-obatan (misalnya, antacid), dalam produk konsumen (misalnya, alat-alat masak, dan aluminium foil) dan dalam pengujian air minum (misalnya koagulan). Karena aluminium sangat pervasive dalm lingkungan, pada titik yang tidak bias dihindari, maka pengaruhnya terhadap manusia menunjukkan hubungan antara intake aluminium dan dementia neurologis pada pasien dialysis ginjal (encerphalopati dialisi).

Logam aluminium memiliki warna putih perak dan sangat stabil terhadap udara karena logam ini membentuk lapisan oksida pada permukaannya, yang dapat melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Aluminium murni dapat ditempa dan dapat dibentuk. Pada unsur-unsur golongan III dapat membentuk hidrida dengan elektron difisien. Oleh karena itu aluminium dapat membentuk ikatan hidria yang membentuk AlH₃ dalam bentuk polimer, setiap atom aluminium dihubungkan  satu sama lain oleh jembatan hidrogen. Aluminium dibuat dengan mereaksikan LiH dengan AlCl_3­ dalam pelarut eter, tetapi bila LiH berlebihan akan membentuk LiAlH₄.

Aluminium dapat larut dalam asam mineral encer dan membebaskan hidrogen.

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

Meskipun demikian, HNO₃ pekat membuat logam menjadi pasif karena HNO₃ merupakan oksidator, dan menghasilkan lapisan pelindung merupakan oksida pada permukaan logam. Aluminium juga larut dalam larutan NaOH (Al bersifat amfoter) membebaskan hidrogen  dan membentuk alumina.

            2 Al + 2 NaOH + 6 H₂O       NaAl(OH)₄ atau NaAlO₂.H₂O +3 H₂

Langkah awal mengekstraksi aluminium adalah dengan cara memurnikan bijih. Pada proses Bayer, material buangan (sebagian besar senyawa besi dan silikon) dipisahkan karena akan mengotori produk. NaOH ditambah pada bijih ,  dan karena Al amfoter maka akan melarut, membentuk natrium aluminat. SiO₂  juga larut sebagai ion silikat. Material yang tidak larut. khususnya besi oksida dipisahkan dengan penyaringan. Kemudian, aluminium hidroksida diendapkan dari larutan basa kuat aluminat. Hal ini dapat dilakukan dengan menambahkan gas CO₂ (suatu oksida asam yang dapat menrunkan pH) atau Al₂O₃ kedalam larutan. Ion-ion silikat masih tetap dalam larutan. Endapan Al(OH)₃ diklasinasi (dipanaskan dengan kuat) yang merubahnya menjadi Al₂O­₃ murni. Aluminium dapat juga diekstraksi dengan proses Hall-Heroult. Al₂O₃ dilelehkan dengan kriolit Na₃[AlF₆] dimana Al₂O­₃ terdisosiasi menjadi, Al³⁺ dan O^2- yang dielektrolisis  dalam tangki yang dilapisi grafit, yang berfungsi sebagai katoda. Anodanya juga terbuat dari grafit. Sel elektrolisis ini dijalankan terus menerus dan pada selang waktu tertentu lelehan aluminium (titk leleh 600°C) dikeluarkan dari bagian dasar sel yang diambil secara berkala dan bauksit ditambahkan lagi kedalam sel.

Katoda : 4 Al³⁺_(l) + 12 e                    4 Al_(l)

Anoda : 6 O^2-_(l)                        3O_{2 (g)} + 12 e

Kriolit meningkatkan konduktivitas listrik pada sel karena Al₂O₃ merupakan konduktor yang buruk. Selain itu, kriolit berfungsi sebagai bahan untuk menurunkan titik leleh campuran hingga 950°C. Disamping itu CaF₂ dan AlF₃ juga ditambahkan.

Satu-satunya oksida aluminium adalah alumina, Al₂O₃. Meskipun demikian, kesederhanaan ini diimbangi dengan adanya bahan-bahan polimorf dan ter-hidrat yang sifatnya bergantung kepada kondisi pembuatannya. Terdapat dua bentuk anhidrat, Al₂O₃, yaitu, (α- Al₂O₃, γ- Al₂O₃).

α- Al₂O₃ stabil pada suhu tinggi dan juga metastabil tidak terhingga pada suhu rendah. Ia terdapat dialam sebagai mineral korundum dan dapat dibuat dengan pemanasan. γ- Al₂O₃ diatas 1000°C. α- Al₂O₃ diperoleh dengan dehidrasi oksida terhidrat pada suhu rendah (~450°C). α- Al₂O₃ keras dan tahan terhadap hidrasi dan penyerangan asam. γ- Al₂O₃ mudah menyerap air dan larut dalam asam; alumina yang digunakan untuk kromatografi dan diatur kondisinya untuk berbagai kereaktifan adalah γ- Al₂O₃. Terdapat beberapa alumina terhidrat dengan stoikiometri dari AlO·OH sampai Al(OH)₃. Penambahan amoniak pada larutan mendidih garam aluminium menghasilkan suatu bentuk AlO·OH yang dikenal sebagai bohmite. Bentuk kedua AlO·OH terdapat dialam sebagai mineral diaspore. Hidroksida sesungguhnya, Al(OH)₃ diperoleh sebagai endapan kristal putih bila mana CO₂ dialirkan ke dalam larutan basa “aluminat”.

Logam aluminium merupakan logam yang sedang kelunakannya bila murni, tetapi akan menjadi lebih kuat jika dicampur dengan logam lain. Kelebihan utamanya adalah ringan (kerapatan rendah 2,73 g cm^-3). Bebrapa alloy (campuran logam) digunakan untuk keperluan khusus : duralumin yang mengandung 4% Cu, dan beberapa perunggu aluminium (alloy dari Cu dan Al dengan logam lain seperti Ni, Sn, dan Zn). Logam aluminium diproduksi dengan jumlah yang sangat besar kedua setelah logam besi.

Beberapa kegunaan Al dan alloynya :

1.    Sebagai material untuk membuat pesawat terbang, kapal laut, mobil, dan alat pemindah panas.

2.    Sebagai bahan bangunan (pintu, jendela, bingkai dan rumah berjalan).

3.    Sebagai bahan pembuat kaleng minuman, tube pasta gigi, dan aluminium foil.

4.    Untuk alat-alat masak.

5.    Untuk membuat kabel listrik.

6.    Bubuk aluminium yang sangat halus digunakan untuk membuat cat aluminium.

7.    Pembuatan aluminium foil (kemasan makanan).

Senyawa aluminium dan kegunaannya :

v  Aluminium amonium sulfat ([Al(NH₄)](SO₄)₂, amonium alum digunakan sebagai mordant, dalam pemurnian air, pembuatan kertas, zat tambahan dalam makanan, dan dalam penyamakan kulit.

v  Aluminium asetat adalah garam yang digunakan sebagai astrigen.

v  Aluminium borat (Al₂O₃B₂O₃) digunakan dalam produksi kaca dan keramik.

v  Aluminium borohidrida (Al(BH₄)₃) digunakan sebagai adaitif pada bahan bakat jet.

v  Aluminium fluorosilikat (Al₂(SiF₆)₃) digunukan dalam produksi batu perhiasan buatan, kaca, dan keramik.

v  Aluminium hidroksida (Al(OH)₃) digunakan sebagai antasida, dalam pemurnian air, dan dalam pembuatan kaca, keramik.

v  Aluminium fospat (AlPO₄) digunakan dalam pembuatan kaca, keramik, produk kertas dan pulp, kosmetik, cat dan vernis, dan pembuatan semen gigi.

v  Aluminium sulfat (Al₂(SO₄)₃) digunakan pada pembuatan kertas, pemurnian air, zat aditif pada makanan, dan dalam alat pemadam kebakaran.

v  Aluminium klorida (AlCl_3­) digunakan dalam pembuatan cat, dalam anti keringat, dan dalam produksi karet sitetis.

v  Aluminin klorohidrat digunakan sebagai anti keringat dan penanganan hiperhidrosis.

Bagan alir reaksi unsur aluminium

1.    Aluminium dalam Makanan

           Aluminium terjadi secara alami dalam banyak makanan, namun biasanya hanya dalam konsentrasi yang rendah, namun dalam tanaman teh mengakulumulasi aluminuim dalam jumlah besar yang kemudian bias melumer dari daun the kedalam teh yang dibuat ataupun dimasak. Aluminium juga bias melumer kedalam makanan dari alat masak dan pembungkus, namun menurut beberapa pebelitian bahwa aluminium yang melumer dari sumber-sumber tersebut dapat diabaikan. Makanan-makanan tertentu, seperti produk susu, biji-bijian dan produk-produk bijian, makanan ringan dan minuman ringan, bias mengandung beberapa tingkat aluminium yang lebih tinggi daripada tingkat dasar yang terjadi secara natural karena pemakaian senyawa-senyawa aluminium (misalnya pospat aluminium sodium) sebagai aditif makanan. Pemakaian aditif makanan dikontrol untuk menghindari pemakaian tingkat aditif yang lebih tinggi daripada yang seperlunya.

           Intake aluminium dari makanan untuk seorang dewasa berjumlah 8 mg perharinya, walaupun intake sehari-hari yang lebih tinggi juga telah ditafsirkan. Pada umumnya, sekitar 95% intake aluminium normal sehari-hari untuk seorang dewasa berasal dari makanan. Sedangkan untuk bayi, intake aluminium sehari-hari biasanya kurang dari 1 mg perhari.

2.    Aluminium dalam Air Minum

           Aluminium merupakan unsure terbanyak ketiga dalam kerak bumi. Kebanyakan aluminium yang dibawa air terdapat sebagai partikel-partikel mineral mikroskopik yang terseuspensi. Konsentrasi  dari aluminium yang terlarut dalam kebanyakan air kemungkinan kurang dari 1,0 mg/l (Achmad, Rukaesih). Pada nilai pH dari 4,0 jenis aluminium yang terlarut adalah Al(H₂O)³⁺ dan ion Al³⁺ yang terhidrasi kehilangan ion hydrogen pada nilai pH lebih besar dari 4,0.

          

Dalam kisaran pH 4,5 – 6,5, terjadi polimerisasi dimulai dengan pembentukan dimmer,

            Yang akhirnya berhenti dengan pembentukan partikel-partikel padat dari gibbsite, Al₂O₃, 3H₂O. Aluminium bersifat amfoter dan pada perairan alami dengan pH diatas kurang lebih 10, terbentuk ion aluminat yang larut Al(OH)₄^- , ion fluoride membentuk kompleks yang sangat kuat dengan aluminiumdan dengan adanya fluoride dengan konsentrasi tinggi terbentuk jenis kompleks fluoride seperti AlF²⁺ mungkin akan terbentuk dalam air. Ion aluminium membentuk endapan dengan silica dan dengan ion ortofosfat.

            Kebanyakan perusahaan penguji air permukaan menggunakn aluminium dalam bentuk aluminium sulfat untuk membantu menghilangkan mikroorganisme berbahaya yang dibawa oleh air dan pertikel-partikel lainnya yang mengakibatkannya menjadi menggumpal (koagulasi) kedalam  partikel-partikel yang lebih besar yang kemudian lebih mudah dihilangkan dengan sedimentasi dan filtrasi. Proses ini juga menghilangkan bahan organic yang terjadi secara natural yang ditemukan dalm air. Karena aluminium sulfat yang ditambahkan kedalam proses pengolahan melalui beberapa tahapan, konten aluminium sulfat rata-rata dalm air hanya sedikit lebih tinggi daripada air sebelum pengolahan, dengan demikian, intake aluminium dalam air minum pada umumnya kurang dari 5% dari intake total sehari-hari untuk kaum dewasa. Intake actual bisa berbeda secar luas pada Negara yang tergantung pada kkualitas umum air sumber (termasuk keberadaan aluminium natural dalam air).

3.    Aluminium dalam Udara

Intake aluminium dari udara yang tidak terkena polusi pada umumnya cukup rendah, di bawah 4 mikrogram perhari. Dalam daerah-daerah industry tingkat aluminium diudar jauh lebih tinggi, bisa melebihi 100 mikrogram perhari. Pekerja ditempat kerja bisa menghirup antara 3,5 dan 7 miligram perharinya. Walaupun kebanyakan intake aluminium dating dari makanan, namun dengan ersentase yang sangat kecil, biasanya  kurang dari 1% yang diserap oleh tubuh. Penyerapan aluminium tergantung pada berbagai factor, termasuk jenis senyawa aluminium, komposisi makanan, usia dan kesehatan orang yang mengkonsumsi makanan.  Aluminium dalam air minum lebih baik diserap oleh tubuh daripada aluminium dalam makanan, walaupun untuk sebagian kecil intake total sehari-hari. Maka air minum bisa merupakan sumber aluminium yang lebih signifikan daripada makanan.