makalah bahan gelas

Click here to load reader

Post on 31-Dec-2015

298 views

Category:

Documents

57 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bahan gelas

TRANSCRIPT

BAHAN GELASSebagai Tugas Untuk Mata Kuliah Logan dan Industri Bahan Anorganik

Universitas Pakuan

Tahun Ajaran 2011 / 2012

oleh :

Desti

062109038Agnesya Adifilia

062109049

Yuyun Yuniawati

062109038Julia

062109025

Rizky Aditya

062109023 Dimas Arya

062109043

Program Studi Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Pakuan Bogor

2011 / 2012

BAB I

Pendahuluan

Gelas adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Tetapi seberapa banyakkah yang kita ketahui tentang senyawa unik ini? Inilah beberapa fakta tentang kaca.Dipandang dari segi fisika kaca/ gelas merupakan zat cair yang sangat dingin. Disebut demikian karena struktur partikel-partikel penyusunnya yang saling berjauhan seperti dalam zat cair namun dia sendiri berwujud padat. Ini terjadi akibat proses pendinginan (cooling) yang sangat cepat, sehingga partikel-partikel silika tidak sempat menyusun diri secara teratur. Dari segi kimia, gelas adalah gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap , yang dihasilkan dari dekomposisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya. Gelas memiliki sifat-sifat yang khas dibanding dengan golongan keramik lainnya. Kekhasan sifat-sifat kaca ini terutama dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya.

Beberapa sifat-sifat gelas secara umum adalah: Padatan amorf (short range order).

Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair.

Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)

Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012 Pa.s)

Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium.

Efektif sebagai isolator.

Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.

Sebagaimana bahan-bahan yang sangat banyak digunakan dalam peradaban modern, riwayat penemuan kaca/gelas tidaklah jelas sama sekali. Salah satu rujukan yang paling tua mengenai bahan ini dibuat oleh Pliny, yang menceritakan bagaimana pedagang-pedangang phoenisia purba menemukan kaca tatkala memasak makanan. Periuk yang digunakannya secara tidak sengaja diletakkan di atas massa trona di suatu pantai. Penyatuan yang terjadi antara pasir dan alkali menarik perhatian dan orang Mesir telah berusaha menirunya. Sejak tahun 6000 atau 5000 sebelum Masehi, orang mesir telah membuat permata tiruan dari kaca dengan ketrampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. Kaca jendela sudah mulai disebut-sebut sejak tahun 290. Silinder kaca jendela tiup ditemukan oleh para pendeta pada abad kedua belas. Dalam abad tengah, Venesia memegang monopoli sebagai pusat industi kaca. Di jerman dan inggris, kaca baru mulai dibuat pada abad ke-16. Secara keseluruhan sebelum tahun 1900, industri ini merupakan seni yang dilengkapi oleh rumus-rumus rahasia yang dijaga ketat. Proses pembuatannya-pun bersifat empiris dan hanya berdasarkan pada pengalaman.Pada tahun 1914, di Belgia dikembangkan proses Fourcault untuk menarik kaca plat secara kontiniu. Selama 50 tahun berikutnya para ilmuwan dan insinyur telah berhasil menciptakan berbagai modifiklasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecil distorsi optik kaca lembaran (kaca jendela) dan menurunkan biaya pembuatan.

Reaksi yang terjadi dalam pembuatan gelas secara ringkas adalah sebagai berikut:Na2CO3 + aSiO2 ? Na2O.aSiO2 + CO2CaCO3 + bSiO2 ? CaO.bSiO2 + CO2Na2SO4 + cSiO2 + C ? Na2O.cSiO2 + SO2 + SO2 + CO

Walaupun saat ini terdapat ribuan macam formulasi gelas yang dikembangkan dalam 30 tahun terakhir ini namun gamping, silika dan soda masih merupakan bahan baku dari 90 persen kaca yang diproduksi di dunia.

Kuarsa (SiO2), salah satu bentuk polimorfi silikaBAB II

PEMBAHASAN

Ada beberapa sifat gelas yang bisa dikatakan memiliki kelebihan dibanding dengan material lainnya, antara lain:

1. Sifat estetika atau keindahan

2. Sifat tembus pandang secara optik (transparan)

3. Sifat elastic

4. Sifat ketahanan terhadap zat/reaksi kimia

Namun kekurangan dari gelas adalah sifat nya yang getas dan mudah pecah.Gelas mempunyai beberapa definisi teknis yang tergantung dari proses pembentukangelas, struktur atom dan keadaan thermodinamis nya.

Secara empiris gelas adalah material non-organik hasil dari proses pendingan tanpa melalui proses kristalisasi.

Definisi berdasarkan struktur gelas adalah benda padat yang tidak mempunyai struktur seperti halnya keramik atau logam.A. Sumber GelasUntuk membuat barang gelas digunakan pasir silika dalam jumlah banyak. Sebagai fluks (suatu bahan yang dapat menghilangkan campuran dengan cara pengikatan yang sesuai) dipakai antara lain : soda abu, kerak garam, batu kapur dan kapur. Disamping itu banyak pula di pakai oksida timah hitam, saltpeter, boraks, asam borat, arsen trioksida, feldspar, flourspar, karbonat beserta garam logam lainnya untuk membuat kaca berwarna.

1. Pasir

Pasir yang digunakan untuk membuat gelas haruslah pasir kuarsa hampir murni. Kandungan besinya tak boleh lebih dari 0,45% untuk barang gelas pecah belah atau tak lebih dari 0,015%untuk kaca optik. Mengapa? Karena adanya besi akan merusak warna.

2. Soda (Na2O)

Soda terutama dapat diperoleh dari soda abu padat atau natrium karbonat. Sumber lainnya adalah bikarbonat, kerak garam dan natrium nitrat. Adanya natrium nitrat sangat berguna untuk mengoksidasi besi dan mempercepat pelelehan.

3. Kapur (CaO)

Sumber kapur yang terpenting adalah batu kapur yang di bakar. Dolomit bila dibakar juga akan menghasilkan MgO.

4. Feldpar

Feldpar mempunyai rumus R2O.Al2O3. 6SiO2, dimana R2O dapat berupa NA2O atau K2O atau campuran keduanya sehingga sebagai suplai Na2O, K2O dan SiO2. Feldpar sebagai sumber Al2O3 mempunyai kelebihan dibanding bahan lainnya karena murah, murni, mudah dilebur dan seluruhnya sebagai oksida membentuk gelas. Kandungan alumina memberikan titik leleh yang tinggi sehingga memperlambat terjadinya divitrifikasi atau peleburan.5. Boraks

Boraks adalah perawis tambahan (campuran yang jumlahnya sedikit) yang menambah Na2O dan boron oksida B2O3. Boraks ditambahkan untuk keperluan pembuatan lembaran atau lempengan gelas. Kaca boraks berindeks refraksi tinggi di banding semua kaca, karena itu digunakan untuk kaca optik dan daya fluksnya kuat. Boraks menurunkan koefisien pemuaian dan meningkatkan daya tahan terhadap aksi kimia.

6. Karbon

Karbon digunakan untuk mereduksi sulfat menjadi sulfit.7. Kulet (Cullet)

Kullet adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari barang gelas yang rusak, pecahan kaca limbah. Bahan ini dapat membantu peleburan. Bahan ini dapat dipakai 10% sampai 80% muatan.8. Timbal oksida

Timbal oksida digunakan untuk menaikkan indeks bias dan ketahanan terhadap listrik (sebagai isolator)

9. Arsen trioksida

Arsen trioksida digunkan untuk menghilangkan terbentuknya gelembung gelembung gas.B. Komposisi Gelas dan KegunaannyaHampir semua komposisi gelas dapat digambarkan sebagai jumlah relative dari oksida oksida pembentuk gelas, zat antara (intermediate) dan perubahan sifat gelas (modifer) variasi koposisi gelas sesuai dengan tujuan penggunaannya.Misalnya : penambahan Al2O3 dapat diperbanyak untuk mendapatkan wadah gelas yang lebih tahan terhadap bahan kimia. Secara komersial, gelas dapat dibagi beberapa kelompok, yaitu :1. Fused silica glass

Fused silica glass adalah gelas yang dibuat dengan temperatur pirolisis tinggi. Mempunyai sifat pemuaian panas yang rendah, titik leleh tinggi dan tahan terhadap bahan kimia.

2. Alkali silika

Gelas ini dipakai untuk penampungan bahan bahan kimia.

3. Soda lime glass

Gelas ini di pakai untuk berbagai keperluan seperti kaca jendela, kaca mobil, gelas minum dan botol penyimpan.

Komposisinya adalah : SiO2 70 74 %; CaO 10 13%; Na2O 13 16%

4. Lead Glass

Gelas ini dipakai untuk alat alat optik. Kandungan PbO 92% ( rapat jenis 8, 0; indeks bias 2, 2 ) dapat dibuat. Dapat dipakai untuk alat pemotong kaca. Sejumlah gelas ini sering dipakai untuk tabung lampu TL sebab gelas ini memepunyai daya tahan listrik yang besar.

5. Boro Silikat Glass

Gelas ini mengandung 13 22 % B2O3 dan 80 87 % silika serta mempunyai koefisien muai rendah, tak mudah rusak bila jatuh, sangat tahan terhadap bahan kimia dan listrik

6. Gelas keramik

Gelas ini untuk membuat alat alat rumah tangga.

7. Alumino Silica Glasses

Gelas ini terdiri dari dari lebih dari 20 % alumunium, karena itu digunakan untuk pembuatan alat yang dipanaskan dengan temperatur tinggi.

8. Fiber glass

Digunakan dalam tekstil dan reinforcing.

9. Special glass

Gelas berwarna, opal glass, gelas pelapis untuk keperluan industri dan alat keamanan.

C. Pewarnaan Gelas

Pewarnaan dilakukan dengan cara sbb:

1. Warna di peroleh dari serapan cahaya pada frekuensi tertentu dengan menambahkan larutan tertentu dalam gelas. Agen pewarna antara lain : oksida oksida dari unsur transisi khususnya kelompok I : Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, dan Cu

2. Contoh : NiO yang dilarutkan dalam gelas Na Pb akan menghasilkan warna coklat, tetapi untuk gelas kaliun akan dihasilkan helitrop. Adanya Cr2O3 akan menghasilkan warna antara hijau range yang intensitas warnannya tergantung pada banyaknya oksida Cr2O3.

3. Warna yang dihasilkan oleh endapan partikel partikel koloid. Adanya endapan koloid emas menghasilkan gelas gold ruby.

4. Warna yang diperoleh secara mikroskopik atau partikel partikel besar. Adanya seleni