Landasan Teori Unsur Cobalt

Unsur Cobalt (Co)

Cobalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Co dan nomor atom 27 dengan berat atom sebesar 58,933200. Cobalt merupakan unsur transisi yang terletak pada golongan 9 pada periode keempat. Menurut aturan Aufbau Cobalt mempunyai konfigurasi 1s², 2s², sp⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d⁷ atau bisa disingkat [Ar], 3d⁷, 4s². Cobalt merupakan logam metalik yang berwarna sedikit berkilauan dan keabu-abuan.

Cobalt selalu terdapat bergabung dengan Nikel dan biasa juga dengan arsen. Sumber utama cobalt adalah speisses, yang merupakan sisa dalam peleburan bijih arsen dari Ni, Cu, Pb. Cobalt relatif tidak reaktif, meskipun ia larut lambat sekali dalam asam mineral encer.

1. Sejarah

Logam Cobalt baru mulai digunakan pada abad 20, namun bijih Cobalt sesungguhnya telah digunakan ribuan tahun sebelumnya sebagai pewarna biru pada gelas maupun berbagai perkakas dapur. Sumber warna biru pada Cobalt dikenali pertama kali oleh G. Brandt (ahli kimia Swedia) pada tahun 1735 yang mengisolasi logam tak murni yang diberi nama Cobalt rex. Pada tahun 1780, T.O. Bergman menunjukan bahwa Cobalt rex adalah unsur baru yang kemudian diberi nama turunan dari kata kohold (bahasa Jerman) yang artinya globin atau roh hantu

Cobalt terdapat dalam mineral Cobaltit, smaltit dan eritrit. Sering terdapat bersamaan dengan nikel, perak, timbal, tembaga dan bijih besi, yang mana umum didapatkan sebagai hasil samping produksi. Kobal juga terdapat dalam meteorit.

Pada 1735, seorang ilmuwan Swedia, George Brandt, menunjukkan bahwa warna biru pada kaca berwarna disebabkan adanya unsur baru bernama Cobalt. Sedangkan radioaktif Cobalt-60 ditemukan oleh Glenn T Seaborg dan Fohn livingood dari University of California Berkeley pada akhir 1930-an.

2. Sifat-sifat Cobalt

Sifat Fisika logam Cobalt :

• Logam keras, berwarna abu–abu dan sedikit berkilauan (metalik)
• Sedikit magnetis
• Bersifat rapuh
• Menyerupai penampakan besi dan nikel
• Cenderung terdapat sebagai campuran dua allotrop pada kisaran suhu yang sangat tinggi
• Cobalt memiliki permeabilitas logam sekitar dua pertiga daripada besi
• Melebur pada suhu 1490⁰C dan mendidih pada suhu 3520⁰C
• Memiliki 7 tingkat oksidasi yaitu -1, 0, +1, +2, +3, +4 dan +5.

Sifat Kimia logam Cobalt :

• Bereaksi lambat dengan asam encer menghasilkan ion dengan biloks +2
• Pelarutan dalam asam nitrat disertai dengan pembentukan nitrogen oksida, reaksi yang terjadi adalah :

Co + 2H⁺ → Co²⁺ + H₂

3Co + 2HNO₃ + 6H⁺ → 3Co²⁺ + 2NO + 4H₂O

• Kurang reaktif
• Dapat membentuk senyawa kompleks
• Senyawanya umumnya berwarna
• Dalam larutan air, terdapat sebagai ion Co²⁺ yang berwarna merah
• Senyawa–senyawa Co(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi berwara biru.
• Ion Co³⁺ tidak stabil, tetapi kompleks–kompleksnya stabil baik dalam bentuk larutan maupun padatan
• Kompleks-kompleks Co(II) dapat dioksidasi menjadi kompleks–kompleks Co(III)
• Bereaksi dengan hidogen sulfida membentuk endapan hitam
• Tahan korosi

3. Sumber-sumber Cobalt

Cobalt terdapat dalam mineral cobaltit, smaltit dan eritrit. Sering terdapat bersamaan dengan nikel, perak, timbal, tembaga dan bijih besi, yang mana umum didapatkan sebagai hasil samping produksi. Cobalt juga terdapat dalam meteorit.

Bijih mineral Cobalt yang penting ditemukan di Zaire, Moroko, dan Kanada. Survei badan geologis Amerika Serikat telah mengumumkan bahwa di dasar bagian tengah ke utara Lautan Pasifik kemungkinan kaya Cobalt dengan kedalaman yang relatif dangkal, lebih dekat ke arah Kepulauan Hawai dan perbatasan Amerika Serikat lainnya. Mineral Cobalt terpenting antara lain Smaltite (CoAs₂), Cobalttite (CoAsS) dan Lemacite (Co₃S₄). Sumber utama Cobalt disebut “Speisses” yang merupakan sisa dalam pelebura bijih arsen dari Ni, Cu, dan Pb.

4. Stabilitas Ion Cobalt

Stabilitas dari ion Cobalt mempunyai kecenderungan menurun dari bilangan oksidasi tinggi menuju bilangan oksidasi rendah dan terjadi peningkatan stabilitas tingkat oksidasi II relatif lebih tinggi dibandingkan tingkat oksidasi III, sesuai dengan deret unsur periode pertama, Ti, V, Cr, Mn, dan Fe, terakhir Co. Tingkat oksidasi tertinggi dari ion cobalt adalah V dan sangat sedikit senyawaan yang dikenal. Untuk senyawaan ion cobalt (III) banyak dijumpai dengan atom-atom donor (biasanya N) dan untuk ion cobalt (I) biasanya dengan ligan-ligan phi-aseptor.

Co(+II) merupakan tingkat oksidasi Co yang stabil dalam persenwaannya di alam, tetapi dalam persenyawannya Co(+III) tidaklah sestabil Co(+II). Namun pada senyawa kompleks, kompleks Co (+III) lebih stabil dari pada kompleks Co (+II), hal ini dikarena-kan Kation Co²⁺ dengan anion seperti Cl^- , Br^- , SO₄^2-, CO₃^2-, dan NO₃^2- akan membentuk persenyawaan dalam bentuk garam-garam dari asam yang umumnya larut dalam air. Selain itu juga terdapat CoO, Co(OH)₂ dan CoS yang juga senyawa yang cukup stabil, dalam arti senyawa – senyawa tersebut tidak mempunyai kecenderungan untuk tereduksi serta tahan terhadap oksidasi karena hara potensialnya yang negative.

Co²⁺ → Co³⁺ + e^- E⁰Co³⁺/Co²⁺ = - 1,84 V

• E⁰Co³⁺/Co²⁺ = - 1,84 V
• E⁰Co²⁺/Co = + 0,28 V

Berdasarkan harga potensial tersebut, Co³⁺ akan lebih mudah mengalami reduksi. Sehingga seringkali disebutkan bahwa garam kobaltik sederhana Co(+III) merupakan agen pengoksidasi yang kuat. Maka dikatakan persenyawaan Co²⁺ lebih stabil dibandingkan Co³⁺.

Jika pada persenyawaan biasa (misalnya kovalen atau ionik diatas) Co²⁺ lebih stabil dibandingkan Co³⁺, maka akan berlaku sebaliknya pada persenyawaan kompleks kedua tingkat oksidasi Co tersebut. Yaitu, kompleks Co³⁺ akan lebih stabil dibanding dengan kompleks Co²⁺. Sebagian besar kompleks kobalt dengan kedua tingkat oksidasi tersebut merupakan kompleks oktahedral low spin. Gambaran splitting orbital d dari kompleks tersebut sebagai berikut :

Sebagai contoh kompleks Co oktahedral adalah [Co^II(CN)₆]^4-. Co²⁺ kompleks octahedral low spin akan mempunyai konfigurasi elektron t_2g⁶ e_g¹, karena ligan CN merupakan π akseptor maka ia akan menerima elektron dari logam melalui π-back bonding. Sehingga _o akan semakin besar, dan e_g akan semakin jauh serta memiliki energi yang tinggi. Pada kompleks Co³⁺ dengan konfigurasi d⁶, orbital e_g tidak terisi elektron sehingga kompleks yang terbentuk akan stabil. Namun kompleks Co²⁺ dengan konfigurasi d⁷, orbital e_g akan terisi 1 elektron, sehingga kompleks yang terbentuk akan sangat tidak stabil dan cenderung untuk melepaskan 1 elektron pada orbital e_g tersebut (kompleks Co²⁺ tersebut akan mudah oksidasi).

Jika ditinjau dari energi penstabilan medan ligannya, kan didapatkan bahwa kompleks Co³⁺ dengan konfigurasi d⁶ mempunyai LSFE sebesar . Sedangkan kompleks Co²⁺ dengan konfigurasi d⁷ mempunyai LSFE sebesar. Dengan kata lain energi stabilisasi medan ligan dari kompleks (LSFE) Co³⁺ dengan konfigurasi d⁶ low spin akan lebih besar dibanding LSFE kompleks Co²⁺ dengan konfigurasi d⁷ low spin. Sehingga dalam senyawa kompleks (khususnya kompleks dengan struktur oktahedral) Co³⁺ akan lebih stabil dibandingkan Co²⁺.

5. Keberadaan Cobalt di alam

Di alam, cobalt terdapat dilapisan kerak bumi yaitu sekitar 0,004% dari berat kerak bumi atau sekitar 30 ppm dari kerak bumi. Terdapat banyak bijih logam yang mengandung cobalt (mineral cobalt), diantaranya yang dikomersilkan yaitu cobaltite (CoAsS), Smaltite (CoAs₂) dan Linneaite (CO₃S₂). Persenyawaan cobalt yang terdapat di alam selalu ditemukan dengan bijih logam nikel, terkadang juga bersamaan dengan bijih tembaga serta bijih timbal. Negara – negara yang secara komersil memproduksi logam murni kobalt dari mineralnya di alam antara lain : Zaire (32,5%), Zambia(16%), Australia (11%), USSR (10%) dan kanada (9%).

Kobalt dengan tingkat oksidasi rendah (-1,0,+1) hanya terdapat sedikit di alam, yaitu pada beberapa senyawa kompleks kobalt yang mengandung ligan dengan ikatan π, misalnya CO, NO dan juga CN. Dengan tingkat oksidasi (-1) terdapat pada kompleks tetrahedral [Co(CO)₄]^- dan [Co(CO)₃NO]. Co₂(CO)₈ merupakan kompleks kobalt dengan tingkat oksidasi 0, K₄[Co(CN)₄] dan [Co(PMe₃)₄] juga merupakan kompleks Co dengan tingkat oksidasi nol. Co(CNPh)₅ClO₄ merupakan kompleks kobalt dengan muatan +1. Kompleks kobalt dengan tingkat oksidasi rendah hanya terjadi dengan ligan-ligan yang kuat dan mempunyai ikatan π seperti CO, NO dan juga CN, karena ligan-ligan tersebut cukup kuat untuk menyebabkan terjadinya pasangan spin pada atom pusat kobalt sehingga tidak terjadi eksitasi elektron keluar orbital yang menyebabkan atom kobalt mempunyai tingkat oksidasi yang lebih tinggi. Struktur Co₂(CO)₈, terdapat 2 isomer di alam :

6. Cara Mendapatkan Cobalt Murni dari Mineralnya

Secara umum untuk mendapatkan kobalt murni dilakukan reduksi termal terhadap Co₃O₄ dengan menggunakan logam Aluminium. Namun untuk mendapatkan kobalt oksida itu sendiri sebelumnya dilakukan beberapa tahapan proses, baik untuk memisahkan pengotor-pengotornya maupun logam lain yang biasanya terdapat dengan persenyawaan kobalt di alam. Proses mendapatkan kobalt murni (Gould,1955):

7. Isotop Cobalt

Cobalt-60 (₆₀Co) adalah suatu isotop yang diproduksi menggunakan suatu sumber sinar (radiasi energi tinggi). Cobalt-60, adalah isotop buatan, sebagai sumber sinar gamma yang penting dan digunakan secara luas sebagai zat pencari jejak dan zat radioterapi. Sumber cobalt tunggal cobalt-60 berharga dari $1 hingga $10 per curie, tergantung pada kuantitas dan aktivitas jenis.

8. Kesenyawaan Cobalt

1. Oksida

Cobalt (II) Oksida merupakan senyawa padatan berwarna hijau dibuat melalui pemanasan Cobalt (II) karbonat atau nitrat pada suhu 1100⁰C. Reaksi ini harus dilakukan dalam ruang bebas oksigen, reaksinya sebagai berikut :

CoCO₃ → CoO + CO₂

2Co(NO₃)₂ → 2CoO + 4NO₂ +O₂

Cobalt(II) Oksida mempunyai struktur NaCl. Pada pemanasan 400–500⁰C dalam udara dihasilkan senyawa Co₃O₄. Beberapa oksida lain yang dikenal antara lain Co₂O₃, CoO₂ dan oksoCobalttat (II) merah Na₁₀[Co₄O₉].

2. Halida

Halida anhidrat CoX₂ dapat dibuat dengan dehidrasi dari hidrat halida dan untuk CoF₂ dibuat dengan mereaksikan antara HF dengan CoCl₂. Halida klor berwarna biru terang. Reaksi dari flourida atau senyawaan flourinasi lain pada Cobalt halida pada temperatur 300 – 400⁰C menghasilkan Cobalt (III) flourida yang merupakan senyawa berwarna coklat gelap yang umumnya digunakan sebagai zat flourinasi. Cobalt (III) flourida dapat direduksi oleh air. Senyawa yang sederhana misalnya CoF₃ yang berupa padatan coklat mudah bereaksi dengan air menghasilkan oksigen.

3. Sulfida

Dibentuk dari larutan Co²⁺ yang direaksikan dengan H₂S membentuk endapan CoS berwarna hitam. Reaksinya sebagai berikut :

Co²⁺ + H₂S → CoS + 2H⁺

4. Garam

Bentuk garam Cobalt (II) yang paling sederhana dan merupakan garam hidrat. Semua garam hidrat Cobalt berwarna merah atau pink dari ion [Co(H₂O)₆]²⁺ yang merupakan ion terkoordinasi oktahedral.

Cobalt(II) hidroksida bersifat amphotir bila dilarutkan dalam hidroksida pekat membentuk larutan berwarna biru yang mengandung ion [Co(OH)₄]^2-. Bentuk garam Cobalt (III) sangat sedikit, garam flourida hidrat berwarna hijau CoF₃. 5H₂O dan hidrat sulfat berwarna biru Co₂(SO₄)₃.18H₂O.

9. Kegunaan Cobalt dan Senyawanya

• Dapat dicampur dengan besi, nikel dan batang-batang rel lain untuk membuat Alnico, yaitu suatu campuran logam memiliki kekuatan magnetis yang banyak digunakan pada mesin jet dan turbin gas mesin atau motor.
• Alloy stellit, mengandung cobalt, khrom, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat, peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan dengan kecepatan tinggi.
• Digunakan sebagai bahan baja tahan-karat dan baja magnit.
• Digunakan di dalam campuran logam untuk turbin gas generator dan turbin pancaran.
• Digunakan di dalam menyepuh listrik oleh karena penampilannya, kekerasan, dan perlawanan ke oksidasi.
• Digunakan untuk produksi warna biru brilian yang permanen untuk porselin, gelas atau kaca, pot, keramik dan lapis email gigi
• Logam cobalt mempunyai kekuatan magnetis yang sering digunakan di berbagai sektor industri. Contohnya untuk bahan magnit pada loudspeaker atau mikrofon serta bahan baja tahan karat dan baja magnit.
• Larutan cobalt klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta. Kobal digunakan secara hati-hati dalam bentuk klorida, sulfat, asetat, nitrat karena telah ditemukan efektif dalam memperbaiki penyakit kekurangan mineral tertentu pada binatang.
• Cobalt-60, merupakan artifical isotop, dimana sebagai suatu sumber sinar penting, dan secara ekstensif digunakan sebagai agen radiotherapeutic. Cobalt-60 dapat memancarkan sinar gamma yang mampu membunuh virus, bakteri, dan mikroorganisme patogen lainnya tanpa merusak produk. Cobalt-60 digunakan untuk mengiradiasi sel kanker. Dengan dosis radiasi tertentu yang terkendali, maka sel kanker akan terbunuh, sedangkan sel normal tidak akan terpengaruh dan akan bertahan terhadap radiasi.
• Digunakan sebagai campuran pigmen cat.
• Tanah yang layak mengandung hanya 0.13-0.30 ppm cobalt untuk makanan binatang.

10. Kesimpulan

Di alam, cobalt terdapat dilapisan kerak bumi yaitu sekitar 0,004% dari lapisan kerak bumi atau sekitar 30 ppm dari berat permukaan kerak bumi. Bijih logam yang mengandung cobalt di alam, diantaranya cobaltite (CoAsS), Smaltite (CoAs₂) dan Linneaite (CO₃S₂). Persenyawaan cobalt yang terdapat di alam selalu ditemukan dengan bijih logam nikel, terkadang juga bersamaan dengan bijih tembaga serta bijih timbal. Secara umum untuk mendapatkan cobalt murni dilakukan reduksi termal terhadap Co₃O₄ dengan menggunakan logam Aluminium. Namun untuk mendapatkan cobalt oksida itu sendiri sebelumnya dilakukan beberapa tahapan proses, baik untuk memisahkan pengotor-pengotornya maupun logam lain yang biasanya terdapat dengan persenyawaan cobalt di alam. Cobalt dengan tingkat oksidasi rendah (-1,0,+1) hanya terdapat sedikit, yaitu pada beberapa senyawa kompleks cobalt yang mengandung ligan dengan ikatan π, misalnya CO, NO dan juga CN. Pada persenyawaan biasa (misalnya kovalen atau ionic diatas) Co²⁺ lebih stabil dibandingkan Co³⁺, maka akan berlaku sebaliknya pada persenyawaan kompleks kedua tingkat oksidasi Co tersebut. Karena pada persenyawaannya Co³⁺ akan cenderung tereduksi menjadi Co²⁺ karena E⁰ Co³⁺/Co²⁺ yang negatif (kecil). Pada kompleks LSFE Co³⁺ lebih besar dibanding Co²⁺ yang akan menyebabkan kompleks Co³⁺ akan lebih stabil daripada Co²⁺. Secara garis besar kobalt baik dalam persenyawaan maupun logamnya biasanya digunakan sebagai pewarna, magnet, keramik, alloy magnetik, campuran baja, peralatan gelas, katalis pada industri kimia maupun petroleum, serta radio terapi.

DAFTAR RUJUKAN

Annadenina. 2010. Cobaltku. (http://annadenina.wordpress.com/2010/08/14/cobalt-ku/, diakses : 17 November 2011)

Anonim. 2011. Kegunaan Cobalt. (http://mafiki.com/informasi-kegunaan-cobalt, diakses :17 November 2011)

Bagus Edi Anggianto. 2011. Kobalt. (http://bagus-edi-anggianto.blogspot.com/2011/08/seputar-cobalt-kobalt-dan-paduannya.html, diakses : 17 November 2011)