Artikel ini merupakan lanjutan dari artikel”Reaksi Redoks dan Potensial Elektroda Standar“.

Sifat dan reaksi kimia emas dan perak perlu diketahui dalam proses pengolahan emas menggunakan sianida. Sebab sianidasi dan pemurnian emas adalah reaksi kimia.

Emas dan perak berada dalam 1 golongan pada sistem berkala tabel unsur-unsur, tepatnya golongan I B. Golongan ini terdiri dari atom tembaga Cu pada perioda teratas, diikuti atom perak di perioda berikutnya, dan emas pada perioda terbawah.

Dari urutan 3 logam ini, logam tembaga memiliki reaktifitas yang paling kuat, diikuti perak dan emas. Perak dan emas adalah jenis logam yang sangat sulit bereaksi maupun teroksidasi, sehingga golongan I B sering juga disebut sebagai golongan logam mulia.

Sifat dan reaksi kimia emas dan perak

III.1. Perak

III.1.1. Sifat Fisika dan Kimia Perak

Perak memiliki nomor atom 47, berat atom 107.9, massa jenis 10,5 gram / ml pada suhu kamar (250C), dan titik leleh 9600C. Titik didih 21620C, elektronegatifitas 1,93 skala Pauling. Perak memiliki 1 elektron terluar pada kulit s . Berdasarkan elektron valensi dan kesamaan sifat kimiawi, perak digolongkan dalam golongan I dalam kimia analisis, bersama-sama dengan logam timbal dan merkuri.

Perak merupakan logam yang memiliki daya hantar listrik tertinggi dari seluruh konduktor logam. Namun konduktifitas yang tinggi ini dibatasi oleh tak kebalnya logam perak terhadap beberapa oksidator, seperti belerang yang terdapat di udara bebas. Ini yang menyebabkan penggunaan logam emas sebagai superkonduktor tidak dapat digantikan sepenuhnya oleh perak.

Perak membentuk ion valensi satu dalam larutan yang tak berwarna. Perak nitrat mudah larut dalam air; perak asetat dan perak sulfat kurang larut, sedangkan senyawa-senyawa perak lainnya praktis tidak larut.

Halida-halida perak (AgCl, AgI, AgBr) peka terhadap cahaya; perak halida yang terpapar cahaya ultraviolet akan tereduksi menjadi logam perak dan gas halogen.

2 AgCl (s)     +    ultraviolet        ======>     2 Ag (s)    +    Cl2 (g)

Karena kepekaan terhadap cahaya inilah maka logam perak banyak digunakan dalam industri photographi (efek separasi antara bidang tersinari dan yang tidak akan menimbulkan perbedaan ketika klise mengalami proses fiksasi).

Perak juga mulai banyak digunakan pada rangkaian elektronik yang membutuhkan kecepatan tinggi dalam transmisi data.

III.1.2. Reaksi Kimia Perak dan Asam Anorganik

III.1.2.1. Reaksi Perak Dengan HNO3 dan H2SO4

Perak tak larut dalam asam klorida, asam sulfat encer (1 M) atau asam nitrat encer (2 M). Perak larut dalam asam nitrat pekat (diatas 8 M). Pelarutan dalam asam nitrat, yang dapat dipercepat melalui pemanasan. Kecepatan pelarutan makin tinggi seiring peningkatan suhu di dalam larutan.

2 Ag (s) + 2 HNO3 (l) ==>  Ag2O (s)   +2 NO2 (g)   +  H2O (aq)   ……(1)

Ag2O (s) +2 HNO3 (l)  ==> 2 AgNO3 (l) +  H2O (aq)                            …..(2)

_________________________________________________+

2 Ag (s)  +  4 HNO3 (l) ==>   2 AgNO3 (l) + 2 NO2 (g)  + 2 H2O (aq)

Tahap pertama pelarutan adalah oksidasi logam perak yang dilakukan oleh ion NO3menjadi senyawa perak oksida tak larut Ag2O. Bersama oksidasi ini ion nitrat NO3tereduksi menjadi gas NO2, kation hidrogen H+ dan anion oksigen O2- bereaksi membentuk air. Perak yang telah teroksidasi selanjutnya dilarutkan oleh anion nitrat berikutnya menjadi larutan perak nitrat.

Pelarutan perak juga dapat dilakukan menggunakan H2SO4 pekat panas, reaksinya sebagai berikut :

4Ag  +H2SO4====>  2 Ag2O + SO2  + H2                ……….(3)

2Ag2O+ 2 H2SO4  =====> 2Ag2 SO4  + 2H2O    ………..(4)

________________________________________ +

4Ag + 3 H2SO4   ====>  2 Ag2SO + SO2  + H2  +  2 H2O

Reaksi dalam asam sulfat juga berlangsung lambat, pemberian panas dari luar sistem dapat meningkatkan kecepatan reaksi.

III.1.2.2. Reaksi Dengan Air raja (Aqua Regia)

Air raja adalah campuran asam nitrat dan asam klorida dengan perbandingan volume 1 :3. Pencampuran ini menghasilkan beberapa senyawa / unsur baru, disamping masih terdapatnya juga sebagian senyawa-senyawa awal yang tak bereaksi.

Senyawa-senyawa baru antara lain gas NOCl dan gas Cl2, yang dapat dilihat melalui gelembung-gelembung gas yang keluar dari larutan air raja.

Beda dengan emas, perak sebagian besar tak larut dalam air raja disebabkan perak nitrat yang terbentuk akan membentuk endapan dengan ion klorida.

Pembentukan endapan makin sempurna seiring menurunnya kandungan ion nitrat dan ion klorida bebas di larutan. Reaksi dengan air raja dimulai melalui reaksi perak dan asam nitrat:

2 Ag (s)  +  2 HNO3 (l) ==> Ag2O (s)   +2 NO2 (g)   +  H2O (aq)     ……(1)

Ag2O (s)  +  2 HNO3 (l)  ==>  2 AgNO3 (l) +  H2O (aq)                    ……..(2)

_________________________________________________ +

2 Ag  + 4 HNO3   ===>  2 Ag NO3   +  2 NO2   +  2 H2O

Perak nitrat yang dihasilkan langsung bereaksi dengan HCl membentuk endapan AgCl.

2 AgNO3 (l)  + 2 HCl (l)  ==> 2 AgCl (s)  + 2 NO (g)  + 2O2 (g)  + H2 (g)

Endapan perak klorida jika dipisahkan dari larutannya, kemudian dicampur dengan HCl pekat menyebabkan terbentuknya garam kompleks perak II klorida yang larut.

2 AgCl (s)           +   HCl (l)  <=======>  HAg(Cl)2 (l)

Reaksi di atas dapat balik, karena garam kompleks perak tak stabil, dan cenderung menjadi endapan perak I klorida jika konsentrasi ion klorida berkurang di larutan.

Sebagian dari logam perak juga bereaksi dengan gas Cl2 dalam larutan air raja, membentuk senyawa AgCl secara langsung.

2 Ag (s)  + Cl2 (g)  =====> 2 AgCl (s)

Dari berbagai reaksi di atas, dapat disimpulkan bahwa :

  • Sebagian besar logam perak yang bereaksi dengan air raja membentuk senyawa tak larut yang berwarna putih.
  • Sebagian kecil dari perak membentuk senyawa kompleks dikloro argentat yang larut dalam air raja.
III.1.3. Reaksi Perak Dengan Sianida

Pengolahan emas menggunakan sianida tak bisa dilepaskan dari betapa efektif dan selektifnya sianida dalam proses sianidasi. Pada bagian ini dijelaskan pengantar reaksi sianidasi perak, yang sebetulnya sama persis dengan sianidasi emas.

Perak mampu membentuk ikatan kompleks dengan pelarut-pelarut sianida, thiosulfat, maupun thiourea. Hasil akhir reaksi dengan pelarut tersebut adalah garam kompleks yang larut dalam air.

Reaksi perak dengan sianida hingga terjadinya kelarutan berlangsung dalam beberapa tahap, yang secara total ditulis sebagai :

4 Ag           +   8 NaCN   +   O2   + 2 H2O    =====>  4 Na[Ag(CN)2]   +   4 NaOH

Reaksi di atas sebenarnya berlangsung dalam 4 tahap, yaitu :

2 NaCN   +   O2   =====>  2  NaOCN                                     ………..(1)

4 Ag  + 2 NaOCN   =====>   2 Ag2O  +  2 NaCN                 …………(2)

2 Ag2O + 4 NaCN  + 2 H2O =====>  4 AgCN +  4 NaOH   …………(3)

4 AgCN + 4 NaCN   =====>   4 Na[Ag(CN)2]                      …………(4)

_______________________________________________________________ +

4Ag  +  8 NaCN  +  O2 +  2 H2O  =====>  4 Na[Ag(CN)2]  +  4 NaOH

Penjelasan reaksi sianidasi di atas sebagai berikut :

  1. Tahap (1) adalah tahapan oksidasi alkali sianida oleh oksigen menjadi alkali oksisianida ‘NaOCN’. Oksidasi sianida oleh oksigen memerlukan waktu yang relatif signifikan.
  2. Tahap ke (2) senyawa reaktif NaOCN mengoksidasi logam Ag menjadi senyawa tak larut perak oksida Ag2O, sedangkan NaOCN tereduksi kembali dalam peristiwa ini, menjadi NaCN.

Reaksi tahap ke-2 ini berlangsung paling lambat dibanding tahapan lainnya (1,3,4).

Tahap (3) senyawa perak oksida yang berwarna kuning mengalami reaksi substitusi dengan NaCN, membentuk senyawa perak sianida berwarna putih, yang tak larut dalam air.

Pada peristiwa ini terbentuk senyawa baru NaOH sebagai hasil reaksi substitusi. Pada tahap ini reaksi berlangsung lebih cepat dibanding reaksi (1) dan (2).

  1. Senyawa tak larut AgCN memiliki sifat yang relatif labil akibat adanya aktifitas ion positif terluar dari logam Ag. Dengan adanya jumlah sianida yang berlebih (tahap (4)), maka terjadi pelarutan senyawa perak membentuk ion kompleks Ag(CN)2 yang distabilkan oleh kation Na+ di dalam larutan.

Reaksi tahap (4) berlangsung sangat cepat, tercepat dibanding tahap (1) sampai (3). Dari persamaan reaksi di atas terlihat bahwa kestabilan senyawa kompleks perak sianida sangat tergantung pada kehadiran anion sianida yang berlebihan di dalam larutan. Menurunnya jumlah ion sianida akan mengakibatkan terjadinya resiko pengendapan kembali perak sebagai senyawa AgCN.

Adanya 4 tahapan reaksi pelarutan perak menggunakan sianida cukup menjelaskan mengapa pelarutan menggunakan sianida berlangsung lambat.

Berkurangnya anion sianida secara signifikan akan menimbulkan reaksi yang terbalik ; mengendapnya kembali perak dalam bentuk senyawa perak(I) sianida AgCN yang membentuk endapan putih. Penurunan anion sianida bebas dapat dimungkinkan jika kandungan ion hidrogen mengalami kenaikan pada larutan, sedangkan wadah reaksi terbuka terhadap lingkungannya.

Proses pengendapan senyawa AgCN akibat dari kurangnya sianida bebas berlangsung sebagai berikut :

Kation hidrogen (H+) mula-mula bereaksi dengan anion hidroksida OH membentuk molekul air yang sangat stabil di dalam larutan. Reaksi ini mengakibatkan terjadinya penurunan pH sebagai konsekwensi menurunnya anion hidroksida di dalam larutan.

Pada saat anion OH sudah habis (sementara masih tersisa kation H+ dalam jumlah signifikan), maka kation H akan bereaksi dengan anion CN membentuk senyawa baru HCN.

HCN memiliki titik didih pada suhu 260C, sehingga pada suhu tersebut mulai terjadi penguapan asam sianida. Penguapan berimplikasi terhadap turunnya ketersediaan anion CN di larutan, sehingga pada akhirnya ikatan kompleks terurai menjadi ikatan ion AgCN yang mengendap dalam bentuk tepung putih.

Reaksi Senyawa Perak dengan Sianida

Senyawa-senyawa perak (kecuali perak sulfida Ag2S yang bereaksi sangat lambat) bereaksi dengan sianida jauh lebih cepat dibanding logamnya, disebabkan proses pembentukan garam kompleks sianida hanya mengalami 2 tahapan reaksi, yaitu tahap (3) dan (4).

Hal ini menyebabkan senyawa perak bisa digunakan sebagai indikator kecukupan sianida bebas di dalam larutan. Perak nitrat AgNO3 bisa digunakan sebagai indikator sianida bebas yang memiliki respon sangat cepat.

Jika jumlah sianida masih tersedia cukup di dalam larutan, maka pemasukan sebagian cairan perak nitrat ke dalam larutan sianida yang mengandung garam kompleks perak tak mempengaruhi larutan, dalam arti tak terjadi pengendapan pada larutan.

Jika jumlah sianida bebas sudah tak memadai, maka penambahan cairan perak nitrat akan mengakibatkan terbentuknya endapan perak (I) sianida yang berwarna putih.

4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH + 8NaCN + 4AgNO3 ===> 4Na[Ag(CN)2] + 4AgOH          + 4NaNO3 + 8NaCN

4Na[Ag(CN)2] + 4AgOH + 4NaNO3 + 8NaCN ==> 4Na[Ag(CN)2] + 4AgCN + 4NaNO3 + 4NaOH + 4 NaCN

4Na[Ag(CN)2] + 4AgCN + 4NaNO3 + 4NaOH + 4NaCN ===> 8Na[Ag(CN)2] + 4NaNO3 + 4NaOH

Jika kandungan sianida bebas hampir habis, maka reaksi yang terjadi sebagai berikut :

NaCN + AgNO3 ===>  AgCN (s) + NaNO3

Jika sianida bebas telah habis, maka penambahan AgNO3 berlebihan akan mengakibatkan garam kompleks perak sianida (yang telah terbentuk sebelumnya) mengalami ketakstabilan, dan berubah menjadi ikatan ion perak sianida yang mengendap berwarna putih :

4 Na[Ag(CN)2] + 4 NaOH + 4 AgNO3 ===> 8 AgCN + 4 NaNO3 + 4 NaOH

Senyawa kompleks perak sianida Na[Ag(CN)2] maupun endapan perak sianida AgCN dapat diekstrak menjadi logam oleh logam yang lebih reaktif, terutama logam zinc.

Reaksi pengendapan perak dari garam kompleksnya sebagai berikut :

4Na[Ag(CN)2] + 2 Zn + 4 H2O ===> 4 AgCN + 2 Zn(CN)2  + 4 NaOH + 2H2

Kelebihan ion sianida bebas di larutan akan mengubah zinc II sianida menjadi larutan garam kompleks zinc sianida

Zn(CN)2 + NaCN ===> Na2[Zn(CN)4]

Garam tak larut AgCN selanjutnya dapat mengendap menjadi logam perak jika bersentuhan secara fisik dengan logam zinc.

2 AgCN + Zn ===>           2 Ag + Zn(CN)2

Agar pelarutan perak menggunakan sianida dapat dipercepat, perlu dilakukan reaksi pendahuluan, mengubah logam perak menjadi senyawa ionik perak. Perubahan logam menjadi senyawa dapat dilakukan menggunakan pelarut asam, semisal asam nitrat atau air raja.

Dalam hal ini, air raja lebih efektif karena langsung menghasilkan senyawa perak klorida yang tak larut, sehingga senyawa tak larut bisa dipisahkan dari larutannya terlebih dahulu, sebelum dilakukan pelarutan menggunakan sianida.

AgCl (s)  + 2 NaCN (l) + H2O (aq)  =====> Na[Ag(CN)2] (l)  + NaCl (l)  + H2O (aq)

Reaksi di atas berlangsung sangat cepat, dan hampir seketika.

Dari berbagai reaksi di atas dapat disimpulkan bahwa :

–  Logam perak bereaksi relatif lambat dengan alkali sianida

–  Reaksi dengan sianida mengkonsumsi oksigen, dan tanpa oksigen tak terjadi reaksi pelarutan

–  Reaksi dapat dipercepat jika logam perak diubah terlebih dahulu menjadi senyawa perak, seperti perak klorida (AgCl), perak nitrat AgNO3 (kecuali perak sulfida yang bereaksi sangat lambat dengan sianida).

Untuk ke halaman selanjutnya, klik disini.