TOKSIKOLOGI INDUSTRI

Cara Analisis Kualitatif

Analisis kualitatif  (proses identifikasi) jenis zat penyusun suatu bahan kimia dilakukan dengan mengenali sifat-sifat zat tersebut.sifat-sifat zat yang dapat dikenali bisa sifat fisika, sifat kimia, atau sifat fisikokimianya.

     Sifat fisika suatu zat kimia adalah sifat yang dapat diamati dengan panca indera dan sifat yang dapat diukur tanpa mengubah susunan kimia zat tersebut. Sifat yang dapat diamati dengan panca indera adalah :

Ø  wujud/rupa

Ø  Warna

Ø  Bau

Ø  Rasa

Ø  Tekstur

Sedangkan sifat yang dapat diukur tanpa mengubah susunan kimia zat, antara lain :

Ø  Bobot jenis

Ø  Indeks bias

Ø  Titik didih

Ø  Titik leleh/titik beku

            Sifat kimia suatu zat adalah perubahan yang dapat diamati/diukur karena adanya interaksi antara suatu zat kimia dengan zat kimia lainnya (interaksi antara materi dengan materi). Proses interaksi antara suatu zat kimia dengan zat kimia lainnya disebut reaksi kimia. Reaksi-reaksi kimia inilah yang digunakan untuk mengenali (mengidentifikasi) zat yang menyusun bahan kimia.

Tidak semua reaksi kimia yang dapat digunakan untuk identifikasi zat kimia. Reaksi kimia yang dapat digunakan untuk identifikasi zat kimia harus memenuhi beberapa persyaratan. Sebagai berikut :

v  Hasil reaksi harus dapat diamati dengan mudah, misalnya terjadi                  perubahan warna, terbentuknya endapan atau timbulnya gas.

v  Reaksi harus khas (spesifik) artinya pereaksi yang digunakanharus  bereaksi dengan zat yang diuji saja sehingga dapat digunakan untuk membedakan zat itu dengan zat lainnya.

v  Reaksi harus peka (sensitif), artinya pereaksi yang digunakan harus dapat bereaksi dengan zat yang diuji walaupun kadarnya sangat rendah.

v  Reaksi harus selektif, artinya pereaksi yang digunakan boleh bereaksi dengan sekelompok zat tertentu sehingga reaksi ini dapat dimanfaatkan untuk penggolongan zat kimia

Selain sifat fisika dan sifat kimia, zat yang menyusun bahan kimia dapat pula diindentifikasi dengan mengenali sifat fisikokimianya. Sifat fisikokimia adalah perubahan yang dapat diamati/diukur karena terjadinya interaksi antara zat kimia dengan energi. Interaksi zat kimia dengan energi cahaya (foton) diamati/diukur dengan alat spektrofotometer dan metode analisis yang menggunakan alat ini disebut metode spektrofotometri. Sedangkan interaksi antara zat kimia dengan energi listrik diamati/diukur dengan berbagai alat elektrometer dan metode analisis yang menggunakan alat-alat ini disebut metode elektrometri.

BESI (Fe)

Sejarah

Besi telah digunakan sejak zaman nenek moyang

Genesis menyebutkan bahwa Tubal-Cain, generas Adam ke tujuh, merupakan “guru dari setiap kecerdasan pembuatan kuningan dan besi”.

Pembuatan pilar besi yang luar biasa, tercatat sekitar 400 SM, masih berdiri saat ini di Delhi, India. Merupakan batang besi tempaan dengan tinggi 7,25 meter dan berdiameter 40 cm. Korosi pada pilar tersebut sangat sedikit meski telah terpapar dengan cuaca sejak ia dibuat.

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi telah ditemukan sejak zaman dahulu dan tidak diketahui siapa penemu sebenarnya unsur ini.

Keberadaannya di alam

Besi terdapat di alam dalam bentuk senyawa, misalnya pada mineral hematite (Fe2O3), magnetit (Fe2O4), pirit (FeS2), siderite (FeCO3), dan limonit (2Fe2O3.3H2O).

Sumber

Besi merupakan unsur yang ditemukan berlimpah di alam. Juga ditemukan di matahari dan bintang lainnya dalam jumlah yang seadanya. Inti atomnya sangat stabil. Besi adalah unsur dasar dari meteorit jenis siderite dan sangat sedikit terdapat dalam 2 jenis meteorit lainnya. Inti bumi dengan radius 2150 mil, terdiri dari besi dengan 10 persen hidrogen teroklusi. Besi merupakan unsur keempat yang berlimpah ditemukan di kerak bumi. Bijih  besi yang umum adalah hematit, yang sering terlihat sebagai pasir hitam sepanjang pantai dan muara aliran.

Isotop

Besi merupakan campuran dari 4 isotop. Ada pula sepuluh isotop lainnya yang tidak stabil.

Kegunaan :

Besi adalah penyusun utama kelangsungan makhluk hidup dan bekerja sebagai pembawa oksigen dalam hemoglobin. Besi adalah unsure keempat terbanyak di bumi dan merupakan logam yang terpenting dalam industri. Besi murni bersifat agak lunak dan kenyal. Oleh karena itu, dalam industry, besi besi selalu dipadukan dengan logam lain supaya leih keras. Paduan tersebut sering kiata kenal dengan baja. Baja adalah berbagai macam paduan logam yang dibuat dari besi tuang ke dalamnya ditambahkan unsur-unsur lain seperti Mn, Ni, V, atau W tergantung keprluannya.

Besi tempa adalah besi yang hampir murni dengan kandungan sekitar 0.2% karbon.

Ciri-ciri dan sifat :

Logam murni besi sangat reaktif secara kimiawi dan mudah terkorosi, khususnya di udara yang lembab atau ketika terdapat peningkatan suhu. Memiliki 4 bentuk allotroik ferit, yakni alfa, beta, gamma dan omega dengan suhu transisi 700, 928, dan 1530oC. Bentuk alfa bersifat magnetik, tapi ketika berubah menjadi beta, sifat magnetnya menghilang meski pola geometris molekul tidak berubah. Hubungan antara bentuk-bentuk ini sangat aneh. Besi pig adalah alloy dengan 3% karbon dan sedikit tambahan sulfur, silikon, mangan dan fosfor.

Besi bersifat keras, rapuh, dan umumnya mudah dicampur, dan digunakan untuk menghasilkan alloy lainnya, termasuk baja. Besi tempa yang mengandung kurang dari 0.1% karbon, sangat kuat, dapat dibentuk, tidak mudah campur dan biasanya memiliki struktur berserat.

Baja karbon adalah alloy besi dengan sedikit Mn, S, P, dan Si. Alloy baja adalah baja karbon dnegan tambahan seperti nikel, khrom, vanadium dan lain-lain. Besi relatif murah, mudah didapat, sangat berguna dan merupakan logam yang sangat penting.

Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya:

·          Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar

·          Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan

·          Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi

Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya Zink danMagnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat tersebut.

1.   Pengecatan. Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.

2.   Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.

3.   Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.

4.   Tin Plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.

5.   Galvanisasi (pelapisan dengan Zink). Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.

6.   Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil.Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.

7.   Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.

Oleh karena proses pembuatannya mudah, besi mampu dibuat secara masal dengan biaya yang relatif kecil. Kekuatan besi cor kelabu dapat dilakukan dengan cara menambahkan unsur paduan. Komposisi kimia besi cor yang dihasilkan pola dipengaruhi oleh komposisi kimia, teknik/proses pembuatan serta. Komposisi kimia unsur-unsur pemadu dalam besi kasar ini terdiri dari 3-4 %C. Dibuat dari kayu, cetakan yang komposisi kimia suatu paduan, tetapi juga tergantung pada struktur. Satu- satunya cara pembuatan yang dapat dikerjakan adalah dengan silikon merupakan unsur yang sangat penting dalam pembuatan besi tuang. la menaikan fluiditas. Ada sekitar 20 unsur non logam yang biasanya dengan cara pengendapan ion logam, pembuatan senyawa yang mengandung lamelar dengan besi berkoordinasi secara tetrahedral dengan enam ligan khlorin.
Secara bergantian lokasi ion ditempati oleh ion lurus NO2 bersifat oksidator kuat dan digunakan dalam pembuatan bahan-bahan kimia, dan PbO2 terbentuk.
Alam dan kehidupan kita pun semua tertulis dengan lambang-lambang kimia membuat daftar periodik tempat unsur-unsur yang bersifat mirip masuk. Hemoglobin mengandung besi, berfungsi membawa oksigen. Nama Geologi : Vickers, Annealing, fase, Baja chrom.

Sifat – sifat besi yang lain:

titik didih	3134 K
titik lebur	1811 K
massa atom	55,845(2) g/mol
konfigurasi electron	[Ar] 3d6 4s2
massa jenis fase padat	7,86 g/cm³
massa jenis fase cair pada titik lebur	6,98 g/cm³
kalor peleburan	13,81 kJ/mol
kalor penguapan	340 kJ/mol
Elektronegativitas	1,83 (skala Pauling)
jari-jari atom	140 pm

Kelimpahan

Alam semesta              : 1100 ppm

Matahari                      : 1000 ppm

Batu meteor                : 2,2 x 105 ppm

Kerak bumi                 : 63000 ppm

Air laut

-          Permukaan Atlantik                : 1 x 10-4 ppm

-          Bagian dalam Atlantik            : 4 x 10-4 ppm

-          Permukaan Pasifik                  : 1 x 10-5 ppm

-          Bagian dalam Pasifik              : 1 x 10-4 ppm

Manusia

-          60000 ppb (per berat)

-          6700 ppb (per atom)

Sifat Fisika :

Bentuk                                                           : padat

Warna                                                            : keabu-abuan mengkilap

Massa jenis (sekitar suhu kamar)                   : 7,86 g/cm³

Titik lebur                                                      : 1811 K (1538 °C, 2800 °F)

Titik didih                                                      : 3134 K (2861 °C, 5182 °F)

Kalor peleburan                                             : 13,81 kJ/mol

Kalor penguapan                                           : 340 kJ/mol

Kapasitas kalor                                              : (25 °C) 25,10 J/(mol.K)

 Sifat Kimia :

Nama, Lambang, Nomor atom           : besi, Fe, 26

Deret kimia                                         : logam transisi

Golongan, Periode, Blok                    : 8, 4, d

Massa atom                                         : 55,845 g/mol

Konfigurasi elektron                           : [Ar] 3d6 4s2

Jumlah elektron tiap kulit                    : 2, 8, 14, 2

Bilangan oksidasi                                : 2, 3, 4, 6 (oksida amfoter)

Elektronegativitas                               : 1,83 (skala Pauling)

Energi ionisasi                                     : ke-1: 762,5 kJ/mol; ke-2: 1561,9 kJ/mol; ke-3:  2957 kJ/mol

Jari-jari atom                                       : 140 pm

Jari-jari kovalen                                   : 125 pm

Struktur kristal                                    : Body centred cubic (a = 286.65 pm)

 Isotop 

54Fe [28 neutrons]

Kelimpahan : 5.8%

Waktu Paruh : 3.1 x 1022 tahun

55Fe [29 neutrons]

Kelimpahan : sintetik

Waktu Paruh: 2.73 tahun

56Fe [30 neutrons]

Kelimpahan : 91.72%

Stabil dengan 30 neutrons

57Fe [31 neutrons]

Kelimpahan : 2.2%

Stabil dengan 31 neutrons

58Fe [32 neutrons]

Kelimpahan : 0.28%

Stabil dengan 32 neutrons

59Fe [33 neutrons]

Kelimpahan : sintetik

Waktu Paruh : 44.503 hari

60Fe [34 neutrons]

Kelimpahan : sintetik

Waktu Paruh: 1.5 x 106 tahun

Konfigurasi Elektron : [Ar]3d8 4s2

·        Formasi Entalpi        : 17.2 kJ/mol

·        Konduktivitas Panas : 90.7 Wm-1K-1

·        Potensial Ionisasi      : 7.635 V

·        Titik Lebur                : 1726 K

·        Bilangan Oksidasi     : 2,3

·        Kapasitas Panas        : 0.444 Jg-1K-1

·        Entalpi Penguapan    : 377.5 kJ/mol