UNSUR LOGAM DALAM KEHIDUPAN MANUSIA

BESI

Besi merupakan unsur yang paling penting dalam kehidupan umat manusia sejak zaman mesopotamia purba sampai era modern saat ini. Tidak ada logam lain yang jumlah pemakaiannya melebihi besi. Sangat wajar jika produksi logam besi di seluruh dunia mencapai 1 milyar ton/tahun.

Bijih besi yang utama adalah hematit.(FE2O3). Bijih lainnya adalah magnetit, pirit dan siderit. Tempat penambangan bijih besi di indonesia ada di Cilacap, Jawa tengah dan di beberapa tempat di jawa Timur sedang peleburan biji besi dan industri baja terdapat di Cilegon, jawa barat.

a. Penggunaan besi
Besi adalah logam yang paling banyak banyak penggunaannya, yaitu sekitar 14
kali total penggunaan semua logam lain. Hal ini didasrakan oleh:
1. Biji besi relatif melimpah dan tersebar di beberapa tempat di penjuru dunia.
2. Pengolahan besi relatif mudah dan murah.
3. Sifat-sifat besi mudah di modifikasi.

Kegunaan utama besi adalah untuk membuat baja yang bias digunakan untuk membuat mainan anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api. Baja tahan karat banyak digunakan untuk membuat perkakas sepereti gunting, obeng dan kunci, perkakas dapur seperti sendok dan panci. Baja  yang terkenal adalah stainless stell yang merupakan paduan besi dengan kromium (14-18%) dan nikel (7-9%) yang mempunyai sifat keras, liat yang digunakan untuk membuat senjata dan kawat.

b. Pengolahan Besi
Ada 2 tahap untuk mengolah besi, yaitu peleburan yang bertujuan untuk mereduksi bijih besi sehingga menjadi besi dan peleburan ulang yang berguna dalam pembuatan baja.

Peleburan besi dilakukan dalam suatu tanur tiup (blast furnance). Tanur tiup adalah suatu bangunan yang tingginya sekitar 30 meter dan punya diameter sekitar 8 meter yang terbuat dari baja tahan karat yang dilapisi dengan bata tahan panas. Zat reduksi yang digunakan adalah karbon denagan prinsip reaksi:
  2FeO3 +3C
  4Fe + 3CO2

Bahan yang dimasukkan dalam tanur ada 3 macam :
• Bijih besi yang dikotori pasir
• Karbon (kokas )sebagai zat pereduksi
• Batu kapur (CaCo3) untuk mengikat kotoran pasir (FLUKS)
Suhu dalam reaksi tersebut sangat tinggi sehingga besi mencair dan disebut besi gubal
(pig iron).

Besi cair pada umumnya langsung diproses untuk membuat baja. Tetapi, juga dilairkan ke dalam cetakan untuk membuat besi tuang (cast iron) yang mengandung 3-4 % karbon dan sedikit pengotor lain seperti Mn, Si, P. Besi yang mengandung karbon sangat rendah (0,005-0,2%) disebut besi tempa (wrought iron).

Batu kapur berfungsi sebagaifluks, yaitu untuk mengikat pengotor yang bersifat asam, seperti SiO2 membentuk terak. Reaksi pembentukan terak adalah sebagai berikut. Mula mula batu kapur terurai membentuk kalsium oksida (CaO) dan karbondioksida (CO2).
  CaCO3(s)
  CaO(s) + CO2(g)
Kalsium oksida kemudian bereaksi dengan pasir membentuk kalsium silikat, komponen utama dalam terak.
  CaO(s) + Si O2(s)
  CaSiO3(l)
Terak ini mengapung di atas besi cair dan harus dikeluarkan dalam selang waktu tertentu.

c.Pembuatan baja
Proses pembuatan baja yaitu:
1. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% dalam besi gubal menjaadi 0-1,5% yaitu dengan mengoksidasikannya dengan oksigen.
2. Membuang Si, Mn, dan P serta pengotor lain melalui pembentukan terak  3. Menambahkan logam aliase sepeti Cr, Ni,Mn,V,Mo, dan W sesuai dengan jenis baja yang diinginkan.

Tegnologi pengolahan besi gubal menjadi baja secara murah daan cepat diperkenalkan oleh Henry Bessemer tahun1856. tahun 1860 dikembangkan tungku terbuka (open herth furnance) oleh William Siemens. Dewasa ini lebih banyak tungku yang dibuat dengan tungku oksigen sedang tungku bassemer tidak digunakan lagi.

Berbagai jenis zat ditambahakan pada pengolahan baja yang berguna sebagai “scavangers” (pengikat pengotor) terutama untuk mengikat oksigen dan nitrogen. Scavangers yang terpenting adalah aluminium, ferosilikon, feromangan dan ferotitan. Zat tersebut bereaksi dengan nitrogen atau oksigen yang terlarut membentuk oksida yang kemudian terpisah kedalam terak.

Baja dapat digolongkan ke dalam 3 golongan yaitu;
1. baja karbon, terdiri atas besi dan karbon.
2. baja tahan karat (stainless stell), mempunyai kadar karbon yang rendah dan mengandung sekitar 14% kromium.
3. Baja aliase yaitu baja yang spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dangan sifat yang diinginkan.

Untuk mencegah perkaratan pada baja dapat dilakukan dengan :
1. Menambahkan logam lain.
2. Menggunakan lapisan pelindung.
3. Menggunakan logam yang dapat dikorbankan.
4. Melindungi secara katodik.