Laporan Kimia Anorganik : Pembuatan Kalsium Sulfat dari Batu Gamping

ABSTRAK

Batu gamping banyak terdapaat di Indonesia, gamping mempunyai rumus kimia CaCO₃ dengan impuritis umum berupa silika, besi dan magnesium. Batu gamping dapat terlarutkan oleh air hujan lebih mudah dibandingkan dengan batuan yang lainnya. Dibawah tekanan yang tinggi, batu gamping termetamorfosakan menjadi batuan metamorf marble. Pada kondisi tertentu, kalsit yang terdapat didalam batu gamping teralterasi menjadi dolomite. Kalsium merupakan kation yang sering dihubungkan dengan kemasaman tanah, karena dapat mengurangi efek kemasaman. Sebagai sumber utama kalsium tanah adalah kerak bumi yang didalamnya terkandung 3,6% Ca. Mineral utama yang banyak mengandung kalsium antara lain kalsit (CaCO₃) dan dolomit [CaMg(CO₃)₂] yang merupakan penyusun batuan sedimen limestone dan dolomit. Salah satu penggunaan batu gamping adalah untuk pembuatan bahan kimia, diantaranya kalsium sulfat. Kalsium sulfat umumnya berwarna putih tergantung mineral pengotornya dengan derajat kekerasan 1,5-2 dan BJ 2,31-2,35. Kalsium sulfat termasuk garam kalsium yang mudah mengendap.

PENDAHULUAN

Batu kapur (bahasa Inggris: limestone) (CaCO3) adalah sebuah batuan sedimen terdiri dari mineral kalsit (kalsium karbonat). Sumber utama dari kalsit ini adalah organisme laut. Organisme ini mengeluarkan shell yang keluar ke air dan terdeposit dilantai samudra sebagai pelagicooze (lihat lysocline untuk informasi tentang dissolusi calcite). Kalsit sekunder juga dapat terdeposit oleh air meteorik tersupersaturasi (air tanah yang presipitasi material di gua). Ini menciptakan speleothem seperti stalagmit dan stalaktit. Bentuk yang lebih jauh terbentuk dari Oolite (batu kapur Oolitic) dan dapat dikenali dengan penampilannya yang granular. Batu  kapur membentuk 10% dari seluruh volume batuan sedimen. Pembentukan batu gamping terjadi secara organik, mekanik atau secara kimia. (Achmad, 2001)

Tujuan utama pengapuran adalah menaikkan pH tanah hingga tingkat yang dikehendaki dan mengurangi atau meniadakan keracunan Al. Disamping itu juga meniadakan keracunan Fe dan Mn serta hara Ca. Pengaruh utama kapur terhadap tanah adalah menaikkan pH, mengurangi kandungan dan kejenuhan Al serta meningkatkan serapan hara dan produksi tanaman pangan pada umumnya (padi, kedelai, jagung, kacangan lainnya, tomat, cabai). Pengaruh kapur dapat dinikmati selama beberapa kali panen (4-5 kali). (Keenan, 1984)

Adanya kandungan kapur (CaCO₃) bebas, di dalam tanah dapat diketahui dengan meneteskan asam Chlorida 10% (HCl 2 N). Adanya percikan  menandakan adanya kapur bebas, makin banyak percikannya makin banyak kandungan kapur dalam tanah. Reaksi yang terjadi:

CaCO₃ + 2HCl       =       CaCl₂ + H₂O + CO₂

Bahan kapur pertanian  ada 3 macam, yaitu CaCO₃ atau CaMg(CO₃)₂ atau MgO dan Ca(OH)₂ atau Mg(OH)₂. Kapur yang disarankan adalah CaCO₃ atau [CaMg(CO₃)₂] yang digiling dengan kehalusan 100% melewati saringan 20 mesh dan 50% melewati 80-100 mesh. Setelah kapur diberikan ke tanah, ia akan segera mengubah sifat dan ciri tanah, perubahan sifat dan ciri tanah tersebut akan mempengaruhi serapan hara. Selanjutnya mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Sifat dan ciri tanah yang dominan dipengaruhi reaksi kapur adalah kemasaman tanahnya yang meliputi pH dan Al-dd serta kejenuhannya. (Ranawijaya, 1985)

Kapur telah lama diketahui sebagai yang efektif dalam menurunkan kemasaman tanah yaitu meningkatkan pH tanah, menurunkan Al dapat ditukar (Al-dd) dan kejenuhan Al. Namun, pergerakan vertikal CaCO₃ yang diaplikasi pada permukaan sangat lambat, kemungkinan karena kapur melepaskan ion OH` yang dengan cepat dinetralisasi oleh keemasan tanah, yang meninggalkan Ca²⁺ tak berteman. Ion Ca²⁺ tersebut dapat diserap oleh tapak pertukaran pada permukaan tanah. Dengan demikian inkorporasi permukaan CaCO₃ atau Ca(OH)₂ mempunyai pengaruh yang kecil terhadap Al subsoil dan Al atau Ca. Oleh karena itu, untuk memperbaiki subsoil masam perlu inkorporasi kapur sampai kedalaman itu (deep liming). (Svehla, 1985)

Kalsium adalah logam yang lunak, tetapi sedikit lebih keras dari pada timah,mudah ditempa dan ditekan. Oleh karena logam ini didapatkan dalam bentuk persenyawaan yang mengandung nitrogen, sehingga untuk memperolehnya logamkalsium murni sangat sulit. Biasanya untuk mendapatkan logam kalsium dengan jalanelektrolisa terhadap leburan kalsium klorida murni.Logam kalsium sangat reaktiv, bereaksi dengan halogen dan hidrogen masingmasingmembentuk senyawa halidanya dan hidridanya

Ca + Cl₂→ CaCl₂

 Ca + H₂ →CaH₂

Pada temperatur tinggi, kalsium mereduksi sebagian besar logam, maka kalsium banyak dipakai sebagai reduktor dalam pembuatan logam-logam Cu, Fe, Ni dan Pb.Dan juga dipakai untuk membuat logam campuran. Kalsium klorida banyak terdapat pada Tachydrite. Secara teknis kalisum klorida diperoleh dari hasil samping dari pembuatan  Natrium bikarbonat dengan prosessolvay. Dapat juga diperoleh dengan jalan melarutkan (Ca(OH)₂) atau CaCO₃ dalam HCl. Kalsium klorida dalam bentuk anhidrous banyak digunakan sebagai bahan pengering.Sifat kalsium klorida adalah asam sehingga kalsium klorida juga dapat mempercepat terjadinya proses korosi pada besi. (Svehla, 1985)

METODE PERCOBAAN

Alat dan bahan

                Alat yang digunakan dalan percoaan ini diantaranya adalah Open, Hotplate, Tanur, Cruss tang, Ayakan 100 mesh, Gelas kimia 250 ml, Tabung reaksi, Rak tabung, Spatula, Batang pengaduk, Mortar alu, Satu set penyaring vacump, Kaca arloji, Erlenmeyer 250 ml, Gelas ukur 100 ml, botol semprot.

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini kebanyakan bersifat asam, seperti Asam sulfat, Asam klorida, Asam nitrat, , Asam Oksalat. Tentunya Batu gamping, juga digunakan dalam percobaan ini karena batu gamping merupakan bahan pokok. Bahan yang digunakan lainnya yaitu KSCN, Na₂CO₃.

Metode Percobaan

Batu gamping yang sudah halus ditimbang sebanyak 2,0 gram.  Kemudian dipanaskan dalam tanur pada tamperatur 500^oC selama 1 jam. Kemudian derbuk hasil pentarunan direndam dengan 50 mL aquades dan 25 mL larutan HCl 2M selama 15 menit sambil dikocok, lalu disaring dan diambil filtratnya. Larutan dipekatkan dengan cara penguapan larutan. Pemanasan dihentikan setelah terbentuknya endapan dan ditetesi tetes demi tetes aquades sampai endapan larut kembali. Kmudian larutan ditambah setetes demi setetes larutan H₂SO₄ 2M sambil diaduk hingga terbentuknya endapan putih dengan bantuan larutan didinginkan. Endapan disaring kemudian dikeringkan. Endapan yang terbentuk ditimbang.

Setelah didapat hasil endapan dalam bentuk padatan, maka padatan tersebut diuji kualitatif sebanyak 2 kali. Pertama dengan cara padatan dilarutkan dalam larutan H₂SO₄ 2M dan ditetesi larutan KSCN 1M. Kedua dengan cara padatan dilarutkan dalam 10 mL HNO₃ 1M dan ditambahkan dengan beberapa tetes larutan Na₂C₂O₄ atau Na₂CO₃ 1M.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Percobaan

Perlakuan	Hasil Pengamatan
Batu gamping + 50 mL aquades + 25 mL HCl 2M dan aduk	Larutan megeluarkan gelembung dan bau yang menyengat
Larutan disaring	Terdapat kotoran pada kertas saring dan filtrat jernih
Dipanaskan	Volume berkurang dan mengeluarkan gelembung dan bau.
+ tetes demi tetes H2SO4 2M sambil diaduk kemudian didinginkan	Terdapat endapan putih
Saring endapan lalu dikeringkan dan ditimbang	Massa endapan = 1,936 gram
Padatan hasil sintesa + H2SO4 2M + tetes demi tetes KSCN 1 M	Larutan berwarna jingga dan terdapat endapan putih
Padatan hasil sintesa + 10 mL HNO3 1M + tetes demi tetes CuSO4	Larutan mengeluarkan gelembung

Pembahasan  :

Salah satu sumber pembuatan kalsium sulfat adalah batu gamping. Sebab utama dijadikannya batu gamping untuk pembuatan kalsium sulfat karena kandungan kalsium yang tinggi dalam batu gamping (CaCO₃). Keberadaan batu gamping yang  sangat melimpah di alam ini, termasuk di Indonesia menajdi sebab lain mengapa dipilihnya batu gamping sebagai sumber pembutan kalsium sulfat.
                Batu gamping yang ditumbuk hingga halus memiliki tujuan agar pada suhu 500^oC batu gamping dapat diuapkan. Karena besarnya jari-jari partikel dapat mempengaruhi kecepatan penguapan. Dengan cara memperkecil partikel batu gamping, panas yang diberikan untuk menguapkan batu gamping bisa diperkecil karena panas akan lebih cepat sampai ke inti partikel yang kecil daripada partikel yang lebih besar. Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan bantu gamping secara sempurna lebih cepat. Pemanasan yang dilakukan pada suhu 500^oC bertujuan untuk menguapkan senyawa karbon dioksida (CO₂) dalam batu gamping, sehingga padatan yang tersisa merupakan padatan kalsium monoksida (CaO).
                CaCO_{3(s)       =}       CaO_(s) + CO_2(g)

                        Penambahan aquades dan HCl pada serbuk hasil pentanuran berfungsi sebagai pembersih. Dimana sifat pembersih ini dimiliki oleh HCl yang dapat membersihan zat-zat pengotor yang merekat kuat dengan CaO sebagai hasil pentanuran agar saat CaO direaksikan dengan pereaksi, bisa bereaksi secara sempurna. Sedangkan penambahan aquades dilakukan agar CaO dalam keadaan larutan sehingga saat CaO ditambah dengan HCl partikel debu CaO tidak terbang keluar.
                Kemudian penambahan H2SO4 pada larutan CaO yang telah bersih, mengakibatkan suatu produk berupa CaSO4 dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

                CaO + H₂SO₄     =      CaSO₄ + H₂O

Dimana wujud dari CaSO₄ adalah endapan putih dengan massa yang diperoleh seanyak 1,936 gram.

                Ketika padatan CaSO₄ hasil sintesa direaksikan dengan KSCN, reaksi yang berjalan adalah sebagai berikut:

                CaSO₄ + 2KSCN        =       K₂SO₄ + Ca(SCN)₂

Warna merah pada larutan hasil merupakan dari senyawa K2SO4, sedangkan endapan puih merupakan Ca(SCN)₂.

                Kemudian, ketika padatan CaSO₄ hasil sintesa direaksikan dengan HNO₃ maka reaksi akan berjalan sebagai berikut:
                CaSO₄ + 2HNO₃        =     Ca(NO₃)₂ + H₂SO₄

Kelarutan padatan CaSO₄ dalam HNO₃ sangatlah lambat. Hal ini karena sifat asam yang dimiliki oleh CuSO₄ dan HNO₃ membuat mereka lambat untuk bereaksi sampai setimbang. Kemudian larutan tersebut direaksikan dengan Natrium karbonat dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

                Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃       =       CaCO₃ dan 2NaNO₃

Produk hasil reaksi tersebut terus menerus mengeluarkan kelembung-gelembung kecil. Gelembung-gelembung tersebut merupakan hasil aktivitas NaNO₃ yang bereaksi dengan CaCO₃.

KESIMPULAN

Dari beberapa percobaan dalam praktikum ini, maka diperoleh beberapa kesimpulan, diantaranya :

1. CaCO₃ dipanaskan dengan tamperatur tinggi menghasilkan CO₂ dan CaO.

2.  Massa yang terbentuk 1,936 gram.

3.  Setelah melakukan uji kualitatif terbukti batu gamping direaksikan dengan asam sulfat membentuk                                       CaSO₄ dengan ditandai dengan adanyat endapan putih.

4. Rendemen CaSO₄  yang diperoleh sebanyak 96,825%.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, H. (2001). Kimia Unsur dan Radiokimia. Bandung: PT. Citra Aditya Bkti.

Keenan, K. (1984). Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

Ranawijaya, J. (1985). ilmu kimia 2. Jakarta: depdikbud.

Senadi dan Arie. 2015. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik 1. Cimahi: Labroratorium Kimia Anorganik FMIPA-                          UNJANI.

Svehla, G. vogel. (1985). Analisis Anorganik Kualtatif Makro Dan Semimikro. Jakarta: PT.Kalman Media Pustaka.