Tembaga

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
(Dialihkan dari Copper)
Langsung ke: navigasi, cari
nikeltembagaseng
-

Cu

Ag
Penampilan
merah-jingga metalik

Native copper (~4 cm in size)
Ciri-ciri umum
Nama, lambang, Nomor atom tembaga, Cu, 29
Dibaca /ˈkɒpər/ KOP-ər
Jenis unsur logam transisi
Golongan, periode, blok 114, d
Massa atom standar 63.546(3)
Konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s1
2, 8, 18, 1
Sifat fisika
Fase solid
Massa jenis (mendekati suhu kamar) 8.94 g·cm−3
Massa jenis cairan pada t.l. 8.02 g·cm−3
Titik lebur 1357.77 K, 1084.62 °C, 1984.32 °F
Titik didih 2835 K, 2562 °C, 4643 °F
Kalor peleburan 13.26 kJ·mol−1
Kalor penguapan 300.4 kJ·mol−1
Kapasitas kalor 24.440 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Sifat atom
Bilangan oksidasi +1, +2, +3, +4
(sedikit oksida basa)
Elektronegativitas 1.90 (skala Pauling)
Energi ionisasi
(lebih lanjut)
pertama: 745.5 kJ·mol−1
ke-2: 1957.9 kJ·mol−1
ke-3: 3555 kJ·mol−1
Jari-jari atom 128 pm
Jari-jari kovalen 132±4 pm
Jari-jari van der Waals 140 pm
Lain-lain
Struktur kristal face-centered cubic
Pembenahan magnetik diamagnetik
Keterhambatan elektris (20 °C) 16.78 nΩ·m
Konduktivitas termal 401 W·m−1·K−1
Ekspansi termal (25 °C) 16.5 µm·m−1·K−1
Kecepatan suara (batang ringan) (suhu kamar) (annealed)
3810 m·s−1
Modulus Young 110–128 GPa
Modulus Shear 48 GPa
Bulk modulus 140 GPa
Rasio Poisson 0.34
Kekerasan Mohs 3.0
Kekerasan Viker 369 MPa
Kekerasan Brinell 874 MPa
Nomor CAS 7440-50-8
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari tembaga
iso NA Waktu paruh DM DE (MeV) DP
63Cu 69.15% Cu stabil dengan 34 neutron
65Cu 30.85% Cu stabil dengan 36 neutron
· r


Tembaga

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.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 dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.

Logam ini dan aloinya (campuran) telah digunakan selama empat hari. Di era Roma, tembaga umumnya ditambang di Siprus, yang juga asal dari nama logam ini (сyprium, logam Siprus), nantinya disingkat jadi сuprum). Ikatan dari logam ini biasanya dinamai dengan tembaga(II).

Ion Tembaga(II) dapat berlarut ke dalam air, dimana fungsi mereka dalam konsentrasi tinggi adalah sebagai agen anti bakteri, fungisi, dan bahan tambahan kayu. Dalam konsentrasi tinggi maka tembaga akan bersifat racun, tapi dalam jumlah sedikit tembaga merupakan nutrien yang penting bagi kehidupan manusia dan tanaman tingkat rendah. Di dalam tubuh, tembaga biasanya ditemukan di bagian hati, otak, usus, jantung, dan ginjal

Karakteristik[sunting | sunting sumber]

Fisik[sunting | sunting sumber]

Sebuah cakram tembaga (kemurnian 99,5%) dibuat dengan continuous casting dan etching
Tembaga yang tepat berada pada titik lelehnya akan tetap berwarna merah muda.

Tembaga, perak, dan emas berada pada unsur golongan 11 pada tabel periodik dan mempunyai sifat yang sama: mempunyai satu elektron orbital-s pada kulit atom d dengan sifat konduktivitas listrik yang baik.

Sifat lunak tembaga dapat dijelaskan oleh konduktivitas listriknya yang tinggi (59,6×106 S/m) dan oleh karena itu juga mempunyai konduktivitas termal yang tinggi (kedua tertinggi) di antara semua logam murni pada suhu kamar.[1]

Bersama dengan sesium dan emas (keduanya berwarna kuning) dan osmium (kebiruan), tembaga adalah satu dari empat logam dengan warna asli selain abu-abu atau perak.[2] Tembaga murni berwarna merah-oranye dan menjadi kemerahan bila kontak dengan udara.[3]

Kimia[sunting | sunting sumber]

Kawat tembaga murni (kiri) dan kawat tembaga teroksidasi (kanan).
Menara Timur dari Royal Observatory, Edinburgh. Perbedaan antara tembaga yang baru dipasang kembali tahun 2010 dengan warna tembaga asli tahun 1894 dapat terlihat jelas.

Tembaga tidak bereaksi dengan air, namun ia bereaksi perlahan dengan oksigen dari udara membentuk lapisan coklat-hitam tembaga oksida. Berbeda dengan oksidasi besi oleh udara, lapisan oksida ini kemudian menghentikan korosi berlanjut. Lapisan verdigris (tembaga karbonat) berwarna hijau dapat dilihat pada konstruksi-konstruksi dari tembaga yang berusia tua, seperti pada Patung Liberty.[4] Tembaga bereaksi dengan sulfida membentuk tembaga sulfida.[5]

Isotop[sunting | sunting sumber]

Tembaga memiliki 29 isotop. 63Cu dan 65Cu adalah isotop stabil, dengan persentase 63Cu adalah yang terbanyak di alam, sekitar 69%. Kedua isotop ini memiliki bilangan spin 3/2.[6] Isotop lainnya bersifat radioaktif, dengan yang paling stabil adalah 67Cu dengan paruh waktu 61,83 jam.[6] Tujuh isotop metastabil telah diidentifikasi, 68mCu adalah isotop dengan paruh waktu terpanjang, 3,8 menit. Isotop dengan nomor massa diatas 64 dapat meluruh dengan β-, sedangkan untuk nomor massa dibawah 64 meluruh dengan β+. 64Cu (paruh waktu 12,7 jam), meluruh dengan kedua cara.[7]

62Cu dan 64Cu memiliki banyak kegunaan. 64Cu adalah agen radiokontras untuk gambar X-ray, bersama dengan chelate dapat digunakan untuk terapi radiasi kanker. 62Cu digunakan pada 62Cu-PTSM yang merupakan pelacak radioaktif untuk tomografi emisi positron.[8]

Keberadaan[sunting | sunting sumber]

Tembaga disintesis pada bintang masif[9] dan ada di kerak bumi dengan konsentrasi 50 bagian per juta (ppm),[10] atau dapat juga dalam bentuk tembaga native atau mineral dalam bentuk tembaga sulfida kalkopirit dan kalkosit, tembaga karbonat azurit dan malasit dan mineral tembaga(I) oksida kuprit.[1] Massa tembaga murni yang pernah ditemukan bermassa 420 ton, ditemukan tahun 1857 di Semenanjung Keweenaw di Michigan, AS.[10] Tembaga native merupakan polikristal, dengan kristal terbesar yang pernah diketahui berukuran 4.4×3.2×3.2 cm.[11]

Senyawa[sunting | sunting sumber]

Tembaga membentuk banyak macam senyawa, biasanya dengan bilangan oksidasi +1 dan +2.[12]

Senyawa biner[sunting | sunting sumber]

Seperti elemen lainnya, senyawa tembaga yang paling sederhana adalah senyawa biner (terdiri dari 2 elemen saja). Biner yang paling penting diantaranya oksida, sulfida, dan halida. Tembaga(I) oksida, tembaga(II) oksida, tembaga(I) sulfida, dan tembaga monosulfida merupakan contoh senyawa tembaga biner.

Untuk senyawa halida, yang dikenal diantaranya tembaga(I) klorida, tembaga(I) bromida, dan tembaga(I) iodida, juga tembaga(II) fluorida, tembaga(II) klorida, dan tembaga(II) bromida. Percobaan membuat tembaga(II) iodida ternyata menghasilkan tembaga iodida dan iodin: [12]

2 Cu2+ + 4 I → 2 CuI + I2

Produksi[sunting | sunting sumber]

Chuquicamata di Chile adalah salah satu penambangan tembaga terbuka terbesar di dunia.
Tren produksi dunia
Produksi tembaga tahun 2005
Harga tembaga, 2003–2011 dalam dolar AS per ton

Kebanyakan tembaga ditambang atau diekstraksi dalam bentuk tembaga sulfida dari tambang terbuka atau deposit. Contoh tambang yang ada antara lain Chuquicamata di Chile, Bingham Canyon Mine di Utah, dan El Chino Mine di New Mexico, Amerika Serikat. Menurut British Geological Survey tahun 2005, Chile adalah produsen tembaga terbesar di dunia dan menguasai sepertiga pasar dunia, diikuti Amerika Serikat, Indonesia, dan Peru.[1] Tembaga juga dapat diperoleh dengan proses leaching in-situ. Beberapa kawasan tambang di Arizona menggunakan metode ini.[13]

Metode[sunting | sunting sumber]

Konsentrasi tembaga pada bijih-bijih yang ada rata-rata hanya 0,6%, kebanyakan bijih komersial yang ada adalah sulfida seperti kalkopirit (CuFeS2) atau kalkosit (Cu2S).[14] Mineral ini ditingkatkan konsentrasi tembaganya sampai 10-15% dengan proses froth flotation atau bioleaching.[15] Memanaskan material ini dengan silika pada flash smelting akan melepaskan kandungan besi dan mengubah besi sulfida menjadi oksidanya. Senyawa produk copper matte yang terdiri dari Cu2S kemudian dipanggang untuk mengubah sulfida menjadi oksida:[14]

2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2

Kuprat oksida kemudian dipanaskan:

2 Cu2O → 4 Cu + O2

Proses matte hanya mengkonversi setengah sulfida menjadi oksida dan kemudian menghilangkan semua sulfur menjadi oksida. Proses ini akan mengubah oksida tembaga menjadi logam tembaga. Gas alam kemudian dialirkan untuk menghilangkan oksigen (proses electrorefining) untuk kemudian mengubah material menjadi tembaga murni:[16]

Cu2+ + 2 e → Cu

Cadangan[sunting | sunting sumber]

Tembaga telah digunakan sejak 10.000 tahun yang lalu, tapi lebih dari 96% dari jumlah yang ditambang baru diekstraksi setelah 1900. Cadangan tembaga di bumi pun masih amat besar (sekitar 1014 ton), atau cukup untuk 5 juta tahun dengan kecepatan ekstraksi saat ini. Meski begitu, hanya sebagian kecil saja dari jumlah ini yang bernilai ekonomis, dengan teknologi dan harga jual saat ini. Beberapa estimasi mengatakan bahwa cadangan yang ada hanya cukup untuk 25 sampai 60 tahun lagi, tergantung dari seberapa besar peningkatan penggunaannya.[17] Daur ulang tembaga merupakan salah satu sumber utama.[18]

Harga tembaga juga tidak stabil,[19] misalnya dari harga US$0,60/lb (US$1,32/kg) bulan Juni 1999 menjadi US$3,75/lb (US$8,27/kg) bulan Mei 2006. Pada bulan Februari 2007, harganya turun lagi sampai US$2,40/lb (US$5,29/kg) dan kembali naik menjadi US$3,50/lb (US$7,71/kg) pada bulan April tahun yang sama.[20] Pada Februari 2009, permintaan dunia yang melemah dan kejatuhan berbagai harga komoditas menjadikan harga tembaga berkisar US$1,51/lb.[21]

Daur ulang[sunting | sunting sumber]

Tembaga, seperti aluminium, dapat didaur ulang 100% tanpa mengurangi kualitasnya. Dilihat dari volumenya, tembaga adalah logam paling banyak ketiga yang didaur ulang, setelah besi dan aluminium. Diperkirakan bahwa 80% dari seluruh tembaga yang pernah ditambang masih digunakan saat ini.[22] Menurut laporan International Resource Panel, pemakaian tembaga per kapita global adalah sekitar 35–55 kg. Pemakai terbesarnya adalah negara-negara maju (140–300 kg per kapita) sedangkan di negara-negara berkembang sekitar 30–40 kg per kapita.

Proses daur ulang tembaga pada umumnya sama dengan proses ekstraksi, namun prosesnya lebih sedikit. Tembaga bekas dengan kemurnian tinggi dilelehkan di furnace dan kemudian direduksi dan dibentuk kembali menjadi billet dan ingot; sedangkan tembaga bekas dengan kemurnian lebih rendah diproses ulang dengan electroplating di dalam asam sulfat.[23]

Aplikasi[sunting | sunting sumber]

Assorted copper fittings

Penggunaan tembaga terbesar adalah untuk kabel listrik (60%), atap dan perpipaan (20%) dan mesin industri (15%). Tembaga biasanya digunakan dalam bentuk logam murni, tapi ketika dibutuhkan tingkat kekerasan lebih tinggi maka biasanya dicampur dengan elemen lain untuk membentuk aloi.[10] Sebagian kecil tembaga juga digunakan sebagai suplemen nutrisi dan fungisida dalam pertanian.[24][25]

Kabel dan kawat[sunting | sunting sumber]

Meski bersaing dengan material lainnya, tembaga tetap dipilih sebagai konduktor listrik utama di hampir semua kategori kawat listrik kecuali di bagian transmisi tenaga listrik dimana aluminium lebih dipilih.[26][27] Kawat tembaga digunakan untuk pembangkit listrik, transmisi tenaga, distribusi tenaga, telekomunikasi, sirkuit elektronik, dan berbagai macam peralatan listrik lainnya.[28] Kawat listrik adalah pasar paling penting bagi industri tembaga.[29] Hal ini termasuk kabel pada gedung, kabel telekomunikasi, kabel distribusi tenaga, kabel otomotif, kabel magnet, dsb. Setengah dari jumlah tembaga yang ditambang digunakan untuk membuat kabel listrik dan kabel konduktor.[30] Banyak alat listrik menggunakan kawat tembaga karena memiliki konduktivitas listrik tinggi, tahan korosi, ekspansi termal rendah, konduktivitas termal tinggi, dapat disolder, dan mudah dipasang.

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ a b c Hammond, C. R. (2004). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0-8493-0485-7. 
  2. ^ Chambers, William; Chambers, Robert (1884). Chambers's Information for the People L (ed. 5th). W. & R. Chambers. hlm. 312. ISBN 0-665-46912-8. 
  3. ^ George L. Trigg; Edmund H. Immergut (1 November 1992). Encyclopedia of applied physics. 4: Combustion to Diamagnetism. VCH Publishers. hlm. 267–272. ISBN 978-3-527-28126-8. Diakses 2011-05-02. 
  4. ^ "Copper.org: Education: Statue of Liberty: Reclothing the First Lady of Metals – Repair Concerns". Copper.org. Diakses 2011-04-11. 
  5. ^ Rickett, B. I.; Payer, J. H. (1995). "Composition of Copper Tarnish Products Formed in Moist Air with Trace Levels of Pollutant Gas: Hydrogen Sulfide and Sulfur Dioxide/Hydrogen Sulfide". Journal of the Electrochemical Society 142 (11): 3723–3728. doi:10.1149/1.2048404. 
  6. ^ a b Audi, G; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). "Nubase2003 Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center) 729: 3. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  7. ^ "Interactive Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center. Diakses 2011-04-08. 
  8. ^ Okazawa, Hidehiko et al. (1994). "Clinical Application and Quantitative Evaluation of Generator-Produced Copper-62-PTSM as a Brain Perfusion Tracer for PET" (PDF). Journal of Nuclear Medicine 35 (12): 1910–1915. PMID 7989968. 
  9. ^ Romano, Donatella; Matteucci, Fransesca (2007). "Contrasting copper evolution in ω Centauri and the Milky Way". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 378 (1): L59–L63. arXiv:astro-ph/0703760. Bibcode:2007MNRAS.378L..59R. doi:10.1111/j.1745-3933.2007.00320.x. 
  10. ^ a b c Emsley, John (11 August 2003). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press. hlm. 121–125. ISBN 978-0-19-850340-8. Diakses 2011-05-02. 
  11. ^ Rickwood, P. C. (1981). "The largest crystals". American Mineralogist 66: 885. 
  12. ^ a b Holleman, A. F.; Wiberg, N. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9. 
  13. ^ http://www.azcentral.com/arizonarepublic/business/articles/2011/06/19/20110619copper-new-method-fight.html
  14. ^ a b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ed. 2nd), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 
  15. ^ Watling, H. R. (2006). "The bioleaching of sulphide minerals with emphasis on copper sulphides — A review" (PDF). Hydrometallurgy 84 (1, 2): 81–108. doi:10.1016/j.hydromet.2006.05.001. 
  16. ^ Samans, Carl (1949). Engineering metals and their alloys. New York: Macmillan. OCLC 716492542. 
  17. ^ Brown, Lester (2006). Plan B 2.0: Rescuing a Planet Under Stress and a Civilization in Trouble. New York: W.W. Norton. hlm. 109. ISBN 0-393-32831-7. 
  18. ^ Leonard, Andrew (2006-03-02). "Peak copper?". Salon – How the World Works. Diakses 2008-03-23. 
  19. ^ Schmitz, Christopher (1986). "The Rise of Big Business in the World, Copper Industry 1870–1930". Economic History Review. 2 39 (3): 392–410. doi:10.1111/j.1468-0289.1986.tb00411.x. JSTOR 2596347. 
  20. ^ "Copper Trends: Live Metal Spot Prices". 
  21. ^ Ackerman, R. (2 April 2009). "A Bottom In Sight For Copper". Forbes. 
  22. ^ "International Copper Association". 
  23. ^ "Overview of Recycled Copper" Copper.org. Copper.org (2010-08-25). Retrieved on 2011-11-08.
  24. ^ Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama Boux
  25. ^ "Copper". American Elements. 2008. Diakses 2008-07-12. 
  26. ^ Pops, Horace, 2008, Processing of wire from antiquity to the future, Wire Journal International, June, pp 58–66
  27. ^ The Metallurgy of Copper Wire, http://www.litz-wire.com/pdf%20files/Metallurgy_Copper_Wire.pdf
  28. ^ Joseph, Günter, 1999, Copper: Its Trade, Manufacture, Use, and Environmental Status, edited by Kundig, Konrad J.A., ASM International, pps. 141–192 and pps. 331–375.
  29. ^ "Copper, Chemical Element – Overview, Discovery and naming, Physical properties, Chemical properties, Occurrence in nature, Isotopes". Chemistryexplained.com. Diakses 2012-10-16. 
  30. ^ Joseph, Günter, 1999, Copper: Its Trade, Manufacture, Use, and Environmental Status, edited by Kundig, Konrad J.A., ASM International, p.348