Kromium

Posted on Updated on


   Kromium

Sejarah dan Kelimpahan

            Salah satu logam transisi yang penting adalah kromium. Kromium berhasil diisolasi oleh seorang ilmuwan Prancis, L.N Vauquelin pada tahun 1778. Pada tahun 1797 L.N Vauquelin menemukan oksida unsur baru dalam suatu mineral dari Siberia yaitu krokoit (crocoite) yang kemudian dikenal sebagai PbCrO4. Satu tahun kemudian, yaitu sekitar tahun 1798 unsur logam baru ini (PbCrO4) dapat diisolasi dengan mereduksi mineral tersebut dengan batu bara (charcoal) dan diberi nama dalam bahasa Yunani kroma (croma) yang artinya warna. Nama tersebut didasarkan pada salah satu sifat fisik logam, yaitu mengandung banyak macam warna dalam senyawanya.

 

 

 

Gambar 2.1 Kristal Kromium

 

 

            Logam kromium relatif jarang ditemukan dan kandungannya dalam kerak bumi diduga kira-kira hanya 0,0122% atau 122 ppm, lebih rendah daripada vanadium (136 ppm) dan klorin (126 ppm). Sehingga kromium tergolong unsur paling melimpah ke-21 di kulit bumi. Bijih kromium yang pada umumnya penting hanya kromit FeCr2O4 yang banyak terdapat di Rusia dan Afrika Selatan (kira-kira 96% cadangan kromium dunia), dan Pilipina.. Kromit mempunyai struktur spinel, pada struktur ini atom-atom O disusun dalam lapisan ccp dengan FeII pada seperdelapan lubang tetrahedral yang tersedia dan CrIII pada seperempat lubang oktahedral.

 

 

 

Gambar 2.2 Lapisan ccp (Saito, 2008)

 

 

 

Gambar 2.3 Struktur Spinel (Saito, 2008)

 

Kromit terlihat mengkilau kehitaman dengan lapisan kecoklatan dan memiliki sifat sedikit magnetik. Produksi kromit di dunia pada tahun 1988 sebanyak 11.7 juta ton dengan kandungan Cr 3.4 juta ton. Selain kromit PbCrO4 (krokoit) dan Cr2O3 (krom kuning tua) juga dihasilkan, namun dalam jumlah yang kecil.

 

2.1.2    Sumber Logam dan Ekstraksinya

Kromium dihasilkan dalam dua bentuk: ferrokromium dan kromium murni, tergantung untuk apa kromium itu digunakan. Ferokromium merupakan sebuah paduan yang mengandung Fe, Cr, dan C. Cara memperolehnya adalah kromit direduksi oleh C menjadi aliasi (paduan) ferrokromium yang mengandung karbon. Ferrokromium banyak digunakan dalam pembuatan stainless steel.

 

            Kromium murni berada dalam bentuk persenyawaan kromit. Apabila diperlukan, ada beberapa cara untuk mendapatkannya. Pertama, kromit direaksikan dengan lelehan NaOH dan O2 untuk mengubah CrIII menjadi CrO42-. Selanjutnya lelehan dilarutkan dalam air dan natrium bikromat kemudian diendapkan  lalu direduksi. Reaksi yang terjadi adalah:

 

Fe2O3 tidak larut akan tetapi natrium kromat larut, oleh karena itu natrium kromat dihilangkan dengan cara dilarutkan dalam air kemudian diasamkan untuk menghasilkan natrium dikromat. Natrium dikromat kurang larut dan dapat diendapkan. Natrium dikromat direduksi terhadap Cr2O3 dengan dipanaskan menggunakan C.

 

Langkah terakhir yakni Cr2O3 direduksi terhadap logam menggunakan Al.

 

Oleh karena itu logam tersebut rapuh, maka logam (murni) tersebut jarang digunakan. Logam itu digunakan untuk membentuk paduan bukan besi. Dengan demikian, Cr2O3 dilarutkan dalam H2SO4 dan diletakkan secara elektrolitik pada permukaan logam. Keduanya melindungi logam dari korosi dan memberikan tampilan yang mengkilat.

Cara yang kedua tidak jauh berbeda dengan cara yang di atas, yaitu dengan mereduksi Cr2O3 dengan silikon. Tahapan-tahapan ekstraksinya adalah: tahap pertama, bijih kromit dalam lelehan alkali karbonat dioksidasi dengan udara untuk memperoleh natrium kromat, Na2CrO­4. Tahap kedua, peluluhan dan pelarutan Na2CrO­4 dalam air yang dilanjutkan dengan pengendapan sebagai dikromat, Na2CrO7. Tahap ketiga adalah reduksi dikromat yang diperoleh dengan karbon menjadi oksidanya, Cr2O3. Tahap terakhir, adalah reduksi Cr2O3 dengan silikon. Persamaan reaksinya adalah:

 

 

 

            Kromium oksida, seperti halnya kromium(III) oksida, Cr2O3, dapat diperoleh dari dekomposisi termal amonium dikromat menurut persamaan berikut:

 

 

 

Kromium(III) oksida merupakan oksida kromium yang paling stabil mengadopsi struktur corundum, dan digunakan untuk pigmen hijau. Oksida ini menunjukkan sifat semikonduktor dan antiferomagnetik pada temperatur di bawah 35 oC (Sugiyarto dan Suyanti, 2010).

            Kromium(IV) oksida, CrO2, dapat diperoleh dari reduksi CrO3 secara hidrotermal menurut persamaan reaksi berikut:

 

 

            Kromium(VI) oksida, CrO3, dapat diperoleh dari penambahan asam sulfat pada larutan pekat alkali dikromat dengan persamaan sebagai berikut:

 

 

 

 

1.3       Sifat Fisik dan Kimia

            Kromium mempunyai konfigurasi elektron 3d54s1, sangat keras, mempunyai titik leleh dan titik didih tinggi di atas titik leleh dan titik didih unsur-unsur transisi deret pertama lainnya. Bilangan oksidasi yang terpenting adalah +2, +3, dan +6, apabila dalam keadaan murni dapat larut dengan lambat sekali dalam asam encer membentuk garam kromium(II) (Hiskia, 2001). Kromium(II) bersifat mereduksi, Kromium(III) sangat stabil dan penting, dan Kromium(VI) bersifat sangat mengoksidasi. Kromium tahan korosi, oleh karena itu digunakan sebagai lapisan pelindung pada pelapisan elektrolitik. Kromium mudah larut dalam HCl, H2SO4, dan HClO4 tetapi menjadi pasif oleh HNO3 (Cotton dan Wilkinson, 2007).  Beberapa sifat fisik kromium dapat dilihat pada Tabel 2.1.

 

Tabel 2.1 Beberapa sifat fisik kromium

Karakteristik

24Cr

Massa atom relatif

51,996

Jari-jari atom (nm)

0,117

Jari-jari ion(pm) M+2, M+3, M+4, M+5, M+6  (Bilangan koordinasi 6)

73, 61.5, 55, 49, 44

Keelektronegatifan

1,6

Energi ionisasi (IE) kJ/mol-1

659

Kelimpahan (ppm)

122

Densitas (g cm-3)

7, 14

Titik leleh (oC)

1900

Titik didih (oC)

2690

Potensial elektroda

M+2(aq)  +  2e             M(s)

M3+(aq)  +  e               M+2(aq) 

 

-0,56

-0,41

Konfigurasi elektronik

[18Ar] 3d54s1

(Sumber: Hiskia, 2001; Sugiyarto dan Suyanti, 2010).

 

            Konfigurasi elektronik untuk kromium menyimpang dari diagram Aufbau. Dibandingkan molibdenum dan wolfram, kromium lebih mudah bereaksi dengan asam non oksidator menghasilkan Cr(II), tetapi dengan asam oksidator reaksinya menjadi terhambat dengan terbentuknya lapisan kromium(III) oksida (Sugiyarto dan Suyanti, 2010). Kromium mempunyai variasi tingkat oksidasi yang paling banyak, sehingga logam kromium lebih banyak membentuk persenyawaan. Hal ini disebabkan oleh kecenderungan logam golongan 6 pada tingkat oksidasi rendah tidak stabil dengan naiknya nomor atom.

            Senyawa-senyawa oksida kromium, seperti Cr2O3 dan Cr(OH)3 bersifat amfoterik. Hal ini disebabkan oleh karena sifat basa oksida dan hidroksida kromium menurun (atau sifat asam naik) dengan naiknya tingkat oksidasi. Sama seperti CrO3 yang mempunyai tingkat oksidasi lebih tinggi bersifat asam. Hal ini dapat dipahami bahwa Cr(VI) mempunyai jari-jari ionik lebih pendek dan rapatan muatan lebih tinggi sehingga spesies ini mempunyai kecenderungan yang lebih besar sebagai akseptor pasangan elektron. Karakteristik beberapa oksida kromium ditunjukkan dala Tabel 2.2.

 

Tabel 2.2 karakteristik beberapa oksida kromium

Tingkat oksidasi

Oksida (a)

Hidroksida

Sifat

Ion

Nama

Warna

+2

CrO

Cr(OH)2

Basa

Cr2+      (b)

Kromo kromium(II)

Biru muda

+3

Cr2O3 (hijau)

Cr(OH)3(c)

amfoterik

Cr2+ atau [Cr(H2O)6]3+

[Cr(OH)3](d) 

Kromi atau kromium(III)

Violet hijau

+6

Cr2O3 (merah tua)

CrO2(OH)2 Cr2O5(OH)2

Asam

CrO42-

Cr2O72-

Kromat dokromat

Kuning oranye

(Sumber: Sugiyarto dan Sugiyani, 2010).

 

Kromium trioksida bersifat sangat asam dan bereaksi dengan basa menghasilkan kromat, CrO4. Penurunan pH, dengan penambahan asam ke dalam larutan kromat pada mulanya mengakibatkan kondensasi unit-unit tetahedron CrO4 menjadi ion dikromat Cr2O72-, dan kondensasi lebih lanjut menghasilkan endapan CrO3 (Sugiyarto dan Suyani, 2010).

 

2.1.4    Reaksi dan Persenyawaan

            Reaksi dan persenyaawan kromium meliputi kromium dengan bilangan oksidasi +2, +3, dan +6 (Hiskia, 2001).

  1. Kromium +2

Logam kromium dapat larut dalam larutan asam klorida atau asam sulfat membentuk larutan [Cr(H2O)6]2+, berwarna biru langit,

Cr(s)  +  2H+(aq)             Cr2+(aq)  +  H2(aq)

Ion kromium(II), Cr2+, dapat juga terbertuk jika larutan kromium(VI) (misalnya kromat atau dikromat) atau ion kromium(III) direduksi oleh seng dan asam klorida. Pembentukan dari dikromat(VI) disertai perubahan warna yang menarik.

            Di dalam larutan ion kromium(II) adalah reduktor kuat dan mudah dioksidasi di udara menjadi senyawa kromium(III).

Cr3+(aq)  +  e             Cr2+(aq)                                     Eɵ  = -0,41  V

Oleh karena itu ion ini mudah dioksidasi oleh udara,

2Cr2+(aq)  +  4H+(aq)  +  O2(g)            2Cr3+(aq)  +   H2O(l)

Ion Cr2+(aq)  dapat juga bereaksi dengan H+(aq) dan juga dengan air apabila trdapat katalis berupa serbuk logam,

 

2Cr2+(aq)  +  H2O(l)             2Cr3+(aq)  +  2OH(aq)  +  H2(g)

2Cr2+  +  2H+(aq)             2Cr3+(aq)  +  H2(g)

 

  1. Kromium +3

Ion kromium(III) adalah ion yang paling stabil diantara kation logam dan transisi yang mempunyai bolangan oksidasi +3. Dalam larutan, ion ini terdapat sebagai [Cr(H2O)6]3+ dengan warna ungu. Jika H2O diganti dengan ion klorida maka akan terjadi perubahan warna. Misalnya: ion [Cr(H2O)5]2+ berwarna hijau muda, sedangkan ion [Cr(H2O)4Cl2] + berwarna hijau tua.

Dengan basa membentuk suatu gel Cr2O3.xH2O berwarna hijau muda. Persamaan reaksinya adalah:

 

Dalam basa berlebih terjadi pembentukan [Cr(OH)6]3- menurut persamaan reaksi berikut:

 

 

  1. Kromium +6

Kromium(VI) oksida, CrO3, bersifat asam sehingga dapat bereaksi dengan basa membentuk ion kromat(VI),

CrO3(s)  +  2OH(aq)             Cr2O4(aq)  +  H2O(l)

Kromium(III) hidroksida dioksidasi dengan Na2O2 menghasilkan ion kromat yang berwarna kuning,

2Cr(OH)3  +  3 Na2O2  +  2H+(aq)            2CrO42- (aq)  + 6Na+(aq)  +  4H2O (l)

Dalam larutan asam, ion kromat ataupun ion dikromat bersifat oksidator kuat.

Cr2O72-(aq)  +  14H+(aq)  +  6e            2Cr3+(aq)  +  7H2O(l)       Eɵ   = +1,33 V

sedangkan reaksi yang terjadi dalam larutan bersifat basa,

CrO42-(aq)  +  4H2O(l)  +  3e             Cr(OH)4(aq)  +  4OH(aq)       Eɵ = -0,13 V

            Etanol, C2H5OH, dapat mereduksi ion kromat yang berwarna jingga menjadi ion kromium(III) yang berwarna hijau. Tahapan perubahan reaksi ditandai dengan perubahan warna coklat campuran antara warna hijau dan jingga,

2Cr2O72-(aq)  +  3C2H5OH(g)  +  16H+(aq)            4Cr3+(aq)  +  3CH3COOH(aq)  +  11H2O(l)

 

2.1.5    Pembentukan Senyawa Kompleks

            Kromium(III) dapat membentuk banyak kompleks khususnya dengan bilangan koordinasi 6. Hal ini disebabkan karena adanya kelembapan kinetik yang relatif dalam larutan aqua (Cotton dan Wilkinson, 2007). Berdasarkan hal tersebut mendorong para kimiawan klasik untuk mensintesis maupun mengisolasi senyawa kompleks dengan melibatkan kromium. Selain itu, persenyawaan kromium dapat bertahan dalam larutan, bahkan secara termodinamik tidak stabil.

            Kromium(III) dapat membentuk kompleks dengan warna yang menarik. Misalnya: ion kompleks [Cr(H2O)6]3+, pada kompleks ini perubahan warna Cr(III) sangat menarik. Kompleks tersebut berwarna ungu, akan tetapi bila dipanaskan menjadi hijau karena mengakibatkan terbentuknya kompleks seperti [Cr(H2O)4Cl2]+ dan [Cr(H2O)5SO4]+. Pada suhu kamar, kompleks yang berwrna hijau terurai, dan kembali menjadi warna ungu (Hiskia, 2001).

 

 

Gambar 2.4 struktur ion kompleks [Cr(H2O)6]3+

           

2.1.6    Manfaat dan Kegunaan

            Senyawa-senyawa kromium mempunyai cukup banyak manfaat. Sepuhan kromium banyak digunakan (chrome plating) banyak digunakan pada peralatan sehari-hari, pada mobil dan sebagainya, karena lapisan kromium ini sangat indah, keras, dan tahan korosi. Selain itu, lapisan kromium juga menghasilkan warna yang mengkilat sehingga logam ini memberikan manfaat tambahan sebagai alat dekoratif (Sugiyarto dan Suyanti, 2010 ).

            Pada pelapisan kromium dengan proses electro chromium plating dipakai kromium (III) oksida, Cr2O3, yang dilarutkan dalam H2SO4 sebagai elektrolit. Ion Cr3+ akan tereduksi menjadi logam kromium yang akan melapisi logam lain yang dipasang sebagai katoda, jika suatu logam langsung dilapisi dengan kromium, biasanya hasil lapisan ini mudah retak. Untuk memperoleh lapisan yang baik, kuat dan tidak retak-retak, logam yang akan dilapisi dengan kromium harus terlebih dahulu dilapisi dengan tembaga atau nikel.

            Proses penyepuhan juga dapat digunakan kromium (VI) oksida, CrO3. Larutan elektrolit dibuat dengan melarutkan kromium (VI) oksida, CrO3 dalam air sehingga membentuk asam dikromat H2Cr2O7. Dalam penyepuhan ini dapat ditambahkan sedikit H2SO4 sebagai katalis agar mempercepat pelapisan kromium (Hiskia, 2001). Proses penyepuhan ini berbeda dengan penyepuhan lainnya. Sebagai anoda tidak digunakan logam kromium, karena logam ini mudah melarutdalam larutan asam. Anoda yang digunakan adalah aliasi Pb-Sn, yang tidak larut dalam asam kromat. Reaksi yang terjadi pada elektroda adalah:

 

Anoda             : 2H2O (l)             O2(g)  +  4H+(aq)  +  4e

Katoda                             : Cr2O72-(aq)  +  14H+(aq)  12e       2Cr(s)  +  7H2O(l)

 

Perlu diingat, kedalam wadah elektrolisis selalu ditambahkan CrO3 untuk mrnjaga konsentrasi kromium agar selalu tetap.

Kromium juga penting dalam paduan logam dan digunakan dalam  “stainles steel”. Senyawa kromium mempunyai warna yang sangat menarik dan digunakan sebagai pigmen seperti kuning krom (timbal (II) kromat) dan hijau krom (kromium (III) oksida). Suatu senyawa yang indah sekali adalah jamrud (emerald). Batu permata ini terbentuk jika sebagian ion aluminium dalam mineral beril, Be3Al2 (Si6O18) diganti oleh ion kromium (III).

            Selain itu, kromium dioksida, CrO2, yang berwarna coklat gelap, bersifat magnetik dan konduktor listrik yang tinggi, benyak digunakan sebagai bahan pita rekaman. Kromium (III) oksida, Cr2O3, dan kromat, PbCrO4, dapat digunakan sebagai bahan pewarna cat dan gelas. Dikromat, Na2CrO7, dapat digunakan sebagai oksidan dalam industri kimia. Dalam proses penyamakan, kulit yang akan disamak dibasahi dengan larutan dikromat, kemudian direduksi dengan gas SO2 sehingga terbentuk kromi sulfat basa, Cr(OH)SO4. Kolagen merupakan jenis protein utama dalam kulit, akan bereaksi membentuk senyawa kompleks kromi, dan senyawa ini mengakibatkan kulit menjadi bersifat liat, lentur, dan tahan terhadap kerusakan biologis.

            Larutan dikromat juga digunakan dalam proses “analisa nafas”, yaitu cara untuk menentukan kadar etanol dalam darah. Dalam hal ini, uap alkohol dalam nafas dialirkan melalui larutan dikromat, dan konsentrasi alkohol dapat diperkirakan dari perubahan warna ion dikromat (Hiskia, 2001). Reaksi yang berlangsung dalam proses tersebut adalah reaksi redoks. Persamaan reaksinya dibahas pada Subbab 2.4c.

jangan lupa komentar ya................

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s