Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan
menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit
besi atau siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel
diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury
Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel.
Unsur nikel berhubungan dengan batuan basa yang disebut
norit.Nikel ditemukan dalam mineral pentlandit, dalam bentuk lempeng-lempeng
halus dan butiran kecil bersama pyrhotin dan kalkopirit.Nikel biasanya terdapat
dalam tanah yang terletak di atas batuan basa. Di indonesia, tempat ditemukan
nikel adalah Sulawesi tengah dan Sulawesi Tenggara. Nikel yang dijumpai
berhubungan erat dengan batuan peridotit.Logam yang tidak ditemukan dalam
peridotit itu sendiri, melainkan sebagai hasil lapukan dari batuan
tersebut.Mineral nikelnya adalah garnerit.
Nikel ditemukan oleh
A. F. Cronstedtpada tahun 1751, merupakan logam berwarna putih keperak-perakan
yang berkilat, keras dan mulur, tergolong dalam logam peralihan, sifat tidak
berubah bila terkena udara, tahan terhadapoksidasi dan kemampuan mempertahankan
sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim (Cotton danWilkinson, 1989). Nikel
digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri, seperti :pelindung
baja (stainless steel), pelindung tembaga, industri baterai, elektronik, aplikasi
industri pesawat terbang, industri tekstil, turbin pembangkit listrik bertenaga
gas, pembuat magnet kuat,pembuatan alat-alat laboratorium (nikrom), kawat lampu
listrik, katalisator lemak, pupuk pertanian, dan berbagai fungsi lain
(Gerberding J.L., 2005).
I. Tambang
Nikel di Indonesia
Tambang Nikel di Indonesia terdapat di Kalimantan Barat, Maluku,
Papua, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tengah, dan Sulawesi Tenggara.
Di alam, proses penambangan nikel dimulai dengan mengupas tanah
permukaan (10-20meter) kemudian dibuang ketempat tertentu atau digunakan untuk
menutup lokasi purnatambang. Lapisan tanah mengandung nikel berkadar tinggi
selanjutnya diambil dengan menggunakan alat mekanis atau non mekanis dan
diangkut untuk diolah di pabrik dan sebagaianditimbun di sekitar wilayah
perairan pesisir untuk selanjutnya dalam bentuk mentah di ekspor keluar negeri.
Nikel terbentuk bersama dengan belerang dalam millerite (NiS), dengan
arsenikdalam galian nikolit (NiAs), dan dengan arsenik dan belerang dalam
(nikel glance).Nikel juga terbentuk bersama-sama dengan chrom dan platina dalam
batuan ultrabasa. Terdapat dua jenisendapan nikel, yaitu sebagai hasil
konsentrasi residu silika dan pada proses pelapukan batuanbeku ultrabasa serta
sebagai endapan nikel-tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi denganpirit,
pirotit, dan kalkopirit.
Di perairan nikel ditemukan dalam bentuk koloid.Garam-garam
nikel misalnya nikelamonium sulfat, nikel nitrat, dan nikel klorida bersifat
larut dalam air. Pada kondisi aerob dan pH< 9, nikel membentuk senyawa
kompleks dengan hidroksida, karbonat, dan sulfat dan selanjutnya mengalami
presipitasi. Demikian juga pada kondisi anaerob, nikel bersifat tidak
larut(Moore, 1990dalam Effendi, 2003). Di muara sungai, nikel menunjukan
konsentrasi yang semakin meningkat dengan peningkatan kekeruhan. Peningkatan
konsentrasi nikel terlarut pada tingkat kekeruhan yang tinggi terjadi karena
proses desorpsi dari partikel-partikel yang ada dimuara sungai dan proses
resuspensi.
II. Sifat-Sifat
Nikel
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel
periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor
atom 28.Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel
bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya,
dapat membentuk baja tahan karat yang keras, mudah ditempa, sedikit
ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan
listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal, yang dapat
menghasilkan alloy yang sangat berharga.
a. Ciri-Ciri Fisik
Nikel merupakan unsur logam dengan fasa padat, memiliki massa
jenis sekitar 8,908 g/cm3 serta massa jenis cair saat melewati titik didihnya
7,81 g/cm3. Titik lebur dari Nikel adalah 1455oC, sedangkan titik didihnya
adalah 2913oC.Kalor peleburan Nikel adalah 14,48 kJ/mol, sedangkan kalor
penguapan Nikel adalah 377,5 kJ/mol, dan kapasitas kalor saat suhu ruang adalah
26,07 J/(molK).
I.
Manfaat dan Penggunaan Nikel
Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri,
seperti : pelindung baja (stainless steel), pelindung tembaga, industri
baterai, elektronik, aplikasi industri pesawat terbang, industri tekstil,
turbin pembangkit listrik bertenaga gas, pembuat magnet kuat,pembuatan
alat-alat laboratorium (nikrom), kawat lampu listrik, katalisator lemak, pupuk
pertanian, dan berbagai fungsi lain (Gerberding J.L., 2005)
IV. Paduan Nikel
Nikel (Ni) adalah logam perak-putih yang ditemukan pada tahun
1751 dan unsur paduan utama yang memberikan kekuatan, ketangguhan, dan
ketahanan korosi. Yang biasanya digunakan secara luas pada baja stainless dan
paduan berbasis nikel (yang biasa disebut superalloy).Paduan nikel digunakan
pada aplikasi temperatur tinggi (seperti komponen mesin jet, roket, dan
pembangkit listrik tenaga nuklir), dalam penanganan makanan dan peralatan
pengolahan kimia, koin, dan dalam perangkat kapal laut.Karena nikel mempunyai
sifat magnetik, paduan nikel juga digunakan dalam aplikasi elektromagnetik,
seperti solenoida.Penggunaan utama nikel yaitu sebagai logam untuk
electroplating dari part untuk permukaannya dan untuk peningkatan ketahanannya
terhadap korosi dan keausan.Paduan nikel memiliki kekuatan tinggi dan tahan
korosi pada temperatur tinggi.Pemaduan unsur nikel kromium, kobalt, dan
molibdenum.Sifat paduan nikel dalam mesin, pembentuk, casting, dan pengelasan
dapat dimodifikasi dengan berbagai unsur paduan lainnya.
Berbagai paduan nikel, memiliki berbagai kekuatan pada
temperatur yang berbeda, telah dikembangkan .Meskipun nama dagang masih
digunakan secara umum, paduan nikel sekarang diidentifikasi dalam sistem UNS
dengan huruf N. Jadi, hastelloy G yang sekarang adalah N06007. Monel adalah
paduan nikel-tembaga.Inconel adalah paduan nikel-kromium dengan tegangan tarik
hingga 1400 MPa.
Hastelloy (paduan nikel-kromium) memiliki ketahanan korosi yang
baik dan kekuatan tinggi pada suhu yang tinggi.Nichrome (paduan nikel, kromium,
dan besi) memiliki ketahanan listrik tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap
oksidasi dan digunakan untuk elemen pemanas listrik. Invar dan kovar (paduan
besi dan nikel) memiliki sensitivitas yang relatif pada suhu rendah
Superalloy
Superalloy sangat penting untuk aplikasi temperatur tinggi, oleh
karena itu, mereka juga dikenal sebagai paduan tahan suhu panas atau tinggi.
Superaloy umumnya memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi, kelelahan
mekanis dan termal, getaran mekanik dan termal, rambatan, dan erosi pada
temperatur tinggi. Aplikasi utama dari superalloy adalah untuk mesin jet dan
turbin gas. Aplikasi lain mesin torak, mesin roket, alat-alat dan cetakan untuk
perlakuan panas logam, nuklir, kimia, dan industri petrokimia. Secara umum,
superalloy diidentifikasi dengan nama dagang atau sistem penomoran khusus, dan
mereka tersedia dalam berbagai bentuk. Kebanyakan superalloy memiliki ketahanan
suhu maksimum sekitar 1000o C dalam aplikasi struktural.
Suhu dapat setinggi 1.200o C untuk komponen bantalan non
beban.
Superaloy terdiri dari berbasis besi, berbasis kobalt, atau
berbasis nikel:
· Superalloy
berbasis Besi pada umumnya mengandung 32-67% Fe, dari 15 sampai dengan 22% Cr,
dan 9-38% Ni. Paduan umum dalam kelompok ini adalah seri incoloy.
· Superalloy
berbasis Cobalt pada umumnya mengandung 35-65% Co, dari 19 menjadi 30% Cr, dan
naik 35% Ni.Superalloy ini tidak sekuat superalloy berbasis nikel, tetapi
mereka mampu mempertahankan kekuatan mereka pada suhu yang lebih tinggi.
· Superalloy
berbasis Nikel adalah yang paling umum dari superalloy, dan mereka tersedia
dalam berbagai macam komposisi (tabel 6.9).komposisi nikel adalah 38-76%.
Mereka juga mengandung 27% Cr dan 20% paduan Co. Biasanya paduan dalam kelompok
ini adalah Hastelloys, Inconel, Nimonic, Rene, udimet, astroloy, dan seri
waspaloy.
Stainless Steel
Stainless Steel (SS) adalah baja dengan sifat ketahanan korosi
yang sangat tinggi di berbagai kondisi lingkungan. Nikel digunakan sebagai
unsur penstabil austenit, yang berarti penambahan nikel pada besi paduan
mempromosikan perubahan struktur kristal dari bcc (ferritic) ke fcc
(austenitic). Jadi nikel digunakan untuk menaikkan kekuatan, memperbaiki sifat
kelelahan dan meningkatkan keuletan besi.
Penambahan nikel menunda pembentukan fasa intermetalik yang merusak
pada austenitic ss tetapi nikel kurang efektif dibanding nitrogen pada DSS.
Sruktur fcc membuat austenitic stainless steels memiliki ketangguhan tinggi.
Kehadirannya dari sekitar setengah struktur mikro duplex meningkatkan
ketangguhan duplex dibanding Ferritic SS.
Copper-Nikel-Silikon Alloys
“Nickel Silicon Bronze Alloys, which is an age-hardening alloy,
higher alloyed in comparison with CuNi1.5Si, for current-carrying formed parts.
It has an a-structure with very fine precipitations and recommends itself both
for lead frames which require a high rigidity of the pins and for connector
with high demands on the electrical conductivity, strength and relaxation
behavior. In addition, the CuNi2Si can also be used for current-carrying formed
parts and contact springs due to its good fatigue strength, forming and spring
properties.”(ecplaza.com,2010)
Jika Nikel dan Silikon dalam perbandingan 4 : 1, yaitu 4 bagian
Nikel dan 1 bagian Silikon dipadukan di dalam Copper (Tembaga) pada Temperatur
tinggi maka akan terbentuk sebuah unsur yang disebut Nikel Silicide (Ni2Si) dan
pada Temperatur rendah paduan ini akan sesuai untuk pengendapan dalam perlakuan
panas, dimana proses pelarutan akan diperoleh dalam proses Quenching dari
Temperatur 7000C dan akan diperoleh sifat paduan Tembaga yang lunak dan ulet,
kemudian dilanjutkan dengan memberikan pemanasan pada Temperatur 4500C maka
akan meningkatkan kekerasan serta tegangan dari paduan Tembaga tersebut.
Persentase kadar Nikel dan Silikon ini disesuaikan dengan kebutuhan dari sifat
yang dihasilkannya, biasanya diberikan antara 1 % hingga 3 % . Paduan Tembaga
Sehingga akan memiliki sifat Thermal dan electrical Conductivity yang baik dan
tahan terhadap pembentukan kulit dan oxidasi serta dapat mempertahankan sifat
mekaniknya pada Temperatur tinggi dalam jangka waktu yang lama.
Nikel – Silver
“Nickel silver,also known as German
silver, paktong, newsilver or alpacca (or alpaca),
is a copper alloy with nickel and often zinc. The
usual formulation is 60% copper, 20% nickel and 20% zinc.” (wikipedia.org,2010)
Nikel – Silver sebenarnya tidak mengandung unsur Silver,
penamaan ini dikarenakan penampilan dari paduan ini
menyerupai silver. Komposisinya terdiri atas Copper, Nikel dan Seng
(Zinc). Semua paduan dari jenis ini dapat dikerjakan atau dibentuk dengan
pengejaan dingin (cold working), akan tetapi dengan meminimalkan tingkat
kemurniannya paduan ini juga memungkinkan untuk pengerjaan panas (hot working).
Nikel Silver mengandung kadar Tembaga antara 55 % sampai 68 % dan paduan dengan
kadar Nikel antara 10 % hingga 30 % banyak digunakan dalam pembuatan sendok dan
garpu. Paduan yang dibuat dalam bentuk plat dengan type EPNS sebagai derajat
kesatu dengan kadar Nikel 18 % digunakan sebagai bahan pegas pada kontaktor
peralatan listrik.
V. Bahaya
Toksik Nikel
Logam berat adalah istilah yang digunakan secara umum untuk
kelompok logam berat dan metaloid yang densitasnya lebih besar dari 5 g/cm3
(Hutagalung et al., 1992). Logam beratadalah unsur-unsur kimia dengan bobot
jenis lebih besar dari 5 gr/cm3,
terletak di sudut kananbawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi
terhadap unsur S dan biasanya bernomoratom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7
(Miettinen, 1977). Afinitas yang tinggi terhadap unsur S menyebabkan logam ini
menyerangikatan belerang dalam enzim, sehingga enzim bersangkutan menjadi tak
aktif.Gugus karboksilat (-COOH) dan amina (-NH2) juga
bereaksi dengan logam berat.Kadmium, timbal, dan tembaga terikat pada sel-sel
membran yang menghambat proses transformasi melalui dinding sel (Manahan,
1977).
Di perairan, logam berat dapat ditemukan dalam bentuk terlarut
dan tidak terlarut. Logamberat terlarut adalah logam yang membentuk senyawa
kompleks dengan senyawa organik dan anorganik, sedangkan logam berat yang tidak
terlarut merupakan partikel-partikel yang berbentuk koloid dan senyawa kelompok
metal yang teradsorbsi pada partikelpartikel yang tersuspensi.
Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi
ini yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut
pandang toksikologi, logam beratdapat dibagi dalam dua jenis.Pertama, logam
berat esensial, di mana keberadaannya dalamjumlah tertentu sangat dibutuhkan
oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek
racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Ni, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya. Sedangkan jenis kedua, logam berat tidak esensial atau
beracun, dimana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau
bahkan dapat bersifat racun,seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain (Connel dan
Miller 1995).
Logam berat umumnya ditemukan dalam bentuk persenyawaan dengan
unsur lain, dan sangat jarang ditemukan dalam elemen tunggal. Unsur ini dalam kondisi
suhu kamar tidak selaluberbentuk padat melainkan ada yang berbentuk cair.Logam
berat di perairan memiliki sifat konserfatif dan nonkonservatif. Sifat
konservatif menunjukan kestabilan konsentrasi suatu komponen, hal ini berarti
bahwa konsentrasi suatu komponen cenderung tetap dan tidakterpengaruh dengan
proses-proses fisik dan biologi yang ada di perairan, ditunjukkan dengan proses
pergerakan (removal), peningkatan konsentrasi (addition), dan pergerakan
sekaligus peningkatan konsetrasi (removal dan addition) (Hutagalung dan
Razak, 1992).
Sebagian dari logam berat bersifat essensial bagi organisme air
untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya, antara lain dalam pembentukan
haemosianin dalam sistem darah dan enzimatik pada biota (Darmono, 1995). Berdasarkan
sifat kimia dan fisikanya, maka tingkat ataudaya racun logam berat terhadap
hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke rendah) sebagai berikut merkuri (Hg),
kadmium (Cd), seng (Zn), timah hitam (Pb), krom (Cr), nikel (Ni), dan kobalt
(Co) (Sutamihardja dkk, 1982). Menurut Darmono (1995) daftar urutan toksisitas
logam paling tinggi ke paling rendah terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan
adalah sebagai berikut Hg2+ > Cd2+ >Ag2+ >
Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ Sn2+ > Zn2+.
Sedangkan menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990)
sifat toksisitas logam beratdapat dikelompokkan ke dalam 3 kelompok, yaitu :
Bersifat toksik tinggi (Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn)
Bersifat toksik sedang (Cr, Ni, dan Co)
Bersifat tosik rendah
(Mn dan Fe).
Kadar nikel di perairan tawar alami adalah 0,001 – 0,003
mg/liter (Scoullos danHatzianestis, 1989,in Moore,1990in Effendi
2003); sedangkan pada perairan laut berkisarantara 0,005 – 0,007 mg/liter (Mc
Neely et al., 1979).
Adanya logam berat di perairan, berbahaya baik secara langsung
terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap
kesehatan manusia. Hal ini berkaitandengan sifat-sifat logam berat ( PPLH-IPB,
1997; Sutamihardja dkk, 1982) yaitu :
1. Sulit didegradasi, sehingga mudah terakumulasi dalam
lingkungan perairan dan keberadaannya secara alami sulit terurai
(dihilangkan)
2. Dapat terakumulasi dalam organisme termasuk kerang dan
ikan, dan akan membahayakan kesehatan manusia yang mengkomsumsi organisme
tersebut
3. Mudah terakumulasi di sedimen, sehingga konsentrasinya
selalu lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air
4. Mudah tersuspensi karena pergerakan masa air yang akan
melarutkan kembali logam yang dikandungnya ke dalam air, sehingga sedimen
menjadi sumber pencemar potensial dalamskala waktu tertentu
Walaupun terjadi peningkatan sumber logam berat, namun
konsentrasinya dalam air dapat berubah setiap saat. Hal ini terkait dengan
berbagai macam proses yang dialami oleh senyawa tersebut selama dalam kolom
air. Parameter yang mempengaruhi konsentrasi logam berat di perairan adalah
suhu, salinitas, arus, pH dan padatan tersuspensi total atau seston.
Nikel dalam jumlah kecil dibutuhkan oleh tubuh, tetapi bila
terdapat dalam jumlah yang terlalu tinggi dapat berbahaya untuk kesehatan
manusia, Yaitu : menyebabkan kanker paru-paru,kanker hidung, kanker pangkal
tenggorokan dan kanker prostat, merusak fungsi ginjal,meyebabkan kehilangan
keseimbangan, menyebabkan kegagalan respirasi, kelahiran cacat,menyebabkan
penyekit asma dan bronkitis kronis serta merusak hati.
Gerberding J.L (2005) melaporkan bahwa dalam konsentrasi tinggi
nikel di tanah berpasir merusak tanaman dan di permukaan air dapat mengurangi
tingkat pertumbuhan algae.Lebih lanjut dikatakan bahwa nikel juga dapat
menghambat pertumbuhan mikroorganisme, tetapimereka biasanya mengembangkan
perlawanan terhadap nikel setelah beberapa saat. Ketoksikan nikel pada
kehidupan akuatik bergantung pada spesies, pH, kesadahan dan faktor lingkungan
lain(Blaylock dan Frank, 1979).
Sources:
Ir. Tata Surdia, M.S. Met. E dan Prof. Shinroku Saito. 1999.
Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT. Pradnya Paramita
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.