Timah ( Sn )

      1.1 Sejarah Timah                

Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai Tin dengan symbol kimia Sn. Kata “Tin” diambila dari nama Dewa bangsa Etruscan “Tinia”. Nama latin dari timah adalah “Stannum” dimana kata ini berhubungan dengan kata “stagnum” yang dalam bahasa inggris bersinonim dengan kata “dripping” yang artinya menjadi cair / basah, penggunaan kata ini dihubungkan dengan logam timah yang mudah mencair.

Timah adalah sebuah unsur kimia terdapat dalam table periodik yang memiliki simbol Sn ( bahasa latin : Stannum ) dan nomor atom 50. Unsur ini merupakan logam keperakan, dapat ditempa ( malleable ), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehinnga tahan karat, ditemukan dalam banyak alloy, dan digunakan untuk melapisi logam lain untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida.

Timah adalah logam berwarna putih keperakan, dengan kekerasan yang rendah, berat jenis 7,3 g/cm³, serta mempunyai sifat konduktivitas panas dan listrik yang tinggi. Dalam keadaan normal (13 – 1600C), logam ini bersifat mengkilap dan mudah dibentuk Timah terbentuk sebagai endapan primer pada batuan granit dan pada daerah sentuhan batuan endapan metamorf yang biasanya berasosiasi dengan turnalin dan urat kuarsa timah, serta sebagai endapan sekunder, yang didalamnya terdiri dari endapan alluvium, elluvial, dan koluvium. Mineral yang terkandung didalam bijih timah pada umumnya mineral utama yaitu kaserite, sedangkan pirit, kuarsa, zircon, ilmenit, plumbum, bismut, arsenik, stibnite, kalkopirit, kuprit, xenotim, dan monasit merupakan mineral ikutan. Kegunaan timah banyak sekali terutama untuk bahan baku logam pelapis, solder, cendramata dan lain-lain. Potensi timah di Indonesia terdapat di Pulau Bangka, Pulau Belitung, Pulau Singkep, dan Pulau Karimun.

Timah adalah unsur dengan jumlah isotop stabil yang terbanyak dimana jangkauan isotop ini mulai dari 112 hingga 126. Dari isotop-isotop tersebut yang paling banyak jumlahnya adalah isotop ¹²⁰Sn dimana komposisinya mencapai 1/3 dari jumlah isotop Sn yang ada, ¹¹⁶Sn, dan ¹¹⁸Sn. Isotop yang paling sedikit jumlahnya adalah ¹¹⁵Sn. Unsur timah yang memiliki jumlah isotop yang banyak ini sering dikaitkan dengan nomor atom Sn yaitu 50 yang merupakan “magic number” dalam pita kestabilan fisika nuklir. Beberapa isotop bersifat radioaktif dan beberapa yang lain bersifat metastabil (dengan lambang m).  Berkut beberapa isotop Sn dan kelimpahannya di alam.

 

 1.2 Sumber Atau Keberadaan Timah di Alam

Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah SnO2, dengan kandungan timah berkisar 78%. Contoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4) merupakan mineral kompleks antara tembaga-besi-timah-belerang dan cylindrite (PbSn4FeSb2S14) merupakan mineral kompleks dari timbale-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain seperti perak.

Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1 Kg Cassiterite maka sekitar 7 samapi 8 ton biji timah/alluvial harus ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah.

Dibumi timah tersebar tidak merata akan tetapi terdapat dalam satu daerah geografi dimana sumber penting terdapat di Asia tenggara termasuk china, Myanmar, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Hasil yang tidak sebegitu banyak diperoleh dari Peru, Afrika Selatan, UK, dan Zimbabwe.

Cassiterite

Cassiterite adalah mineral timah oksida dengan rumus SnO2. Berbentuk kristal dengan banyak permukaan mengkilap sehingga tampak seperti batu perhiasan. Kristal tipis Cassiterite tampak translusen. Cassiterite adalah sumber mineral untuk menghasilkan logam timah yang utama dan biasanya terdapat dialam di alluvial atau aluvium.

Stannite

Stannite adalah mineral sulfida dari tembaga, besi dan timah. Rumus kimianya adalah Cu2FeSnS4 dan merupakan salah satu mineral yang dipakai untuk memproduksi timah. Stannite mengandung sekitar 28% timah, 13% besi, 30% tembaga, dan 30% belerang. Stannite berwarna biru hingga abu-abu.

Cylindrite

Cylindrite merupakan mineral sulfonat yang mengandung timah, timbal, antimon, dan besi. Rumus mineral ini adalah Pb2Sn4FeSb2S14. Cylindrite membentuk kristal pinakoidal triklinik dimana biasanya berbentuk silinder atau tube dimana bentuk nyatanya adalah gulungan dari lembaran kristal ini. Warna cylindrite adalah abu-abu metalik dengan spesifik gravity 5,4. Pertama kali ditemukan di Bolivia pada tahun 1893.

Timah terutama terdapat sebagai kaserit, SnO₂. Bijih mula-mula dipekatkan melalui metode pengembangan kemudian dipanggang. Karena bijih telah berbentuk oksida, tujuan pemanggangan ialah untuk mengoksidasi logam pengotor dan memisahkan  belerang dan arsen menjadi bentuk volatile. Berikutnya oksida diereduksi dengan karbon ( batubara ).

SnO_2(P) + 2C_(P)                    Sn _(c) + 2CO _(g)

Timah dari reaksi diatas dimurnikan melalui pelelehan ulang. Timah yang mudah meleleh ini dituang dalam bentuk yang belum meleleh. Pengotor yang tetap larut dalam timah cair terosidasi dan dipisahkan dengan cara mengambil lapisan oksida yang terbentuk dipermukaan cairan.

 1.3 Sifat-Sifat Timah

Sifat khas :

1.      Timah termasuk golongan IV B

2.      Mempunyai bilangan oksidasi +2 dan + 4

3.      Bersifat amfoter

indium – timah – antimoni Ge Sn Pb    Tabel penuh
Umum
Nama, Simbol, Nomor	timah, Sn, 50
Seri kimia	logam miskin
Kelompok, Periode, Blok	14 (IVA), 5, p
Densitas, Kekerasan	7310 kg/m3, 1.5
Penampakan	abu-abu keperakan mengkilap
Properti Atomik
Bobot atom	118.710 sma
Jari-jari atom	145 (145) pm
Jari-jari kovalen	141 pm
Jari-jari van der Waals	217 pm
Konfigurasi elektron	[Kr]4d10 5s2 5p2
Elektron per tingkat energi	2, 8, 18, 18, 4
Bilangan oksidasi (Oksida)	4,2 (amfoter)
Struktur kristal	Tetragonal
Ciri-Ciri Fisik
Keadaan benda	Padat
Titik lebur	505.08 K (449.47 °F)
Titik didih	2875 K (4716 °F)
Volume molar	16.29 ×10-6 m3/mol
Kalor penguapan	295.8 kJ/mol
Kalor peleburan	7.029 kJ/mol
Tekanan uap	5.78 E-21 Pa at 505 K
Kecepatan suara	2500 m/s pada 293.15 K
Lain-lain
Elektronegativitas	1.96 (Skala Pauling)
Kapasitas kalor spesifik	228 J/(kg*K)
Konduktivitas listrik	9.17 106/(m·ohm)
Konduktivitas kalor	66.6 W/(m*K)
potensial ionisasi pertama	708.6 kJ/mol
potensial ionisasi ke-2	1411.8 kJ/mol
potensial ionisasi ke-3	2943.0 kJ/mol
potensial ionisasi ke-4	3930.3 kJ/mol
potensial ionisasi ke-5	7456 kJ/mol
Isotop paling stabil
iso NA waktu-paruh DM DE MeV DP 112Sn 0.97% Sn stabil dengan 62 neutron 114Sn 0.65% Sn stabil dengan 64 neutron 115Sn 0.34% Sn stabil dengan 65 neutron 116Sn 14.54% Sn stabil dengan 66 neutron 117Sn 7.68% Sn stabil dengan 67 neutron 118Sn 24.23% Sn stabil dengan 68 neutron 119Sn 8.59% Sn stabil dengan 69 neutron 120Sn 32.59% Sn stabil dengan 70 neutron wujud meta 0.006 MeV 55 tahun IT Beta- 0.006 0.394 121Sb 122Sn 4.63% Sn stabil dengan 72 neutron 124Sn 5.79% Sn stabil dengan 74 neutron 126Sn {syn.} ~1 E5 y Beta- 0.380 126Sb
Satuan SI & STP digunakan kecuali tertera yang lain.

·         Timah merupakan logam lunak, fleksibel, dan warnanya abu-abu metalik. Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. Timah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan.

·         Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO2.

·         Timah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. Timah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil dibawah suhu 13,2 C dengan struktur ikatan kovalen seperti diamond.  Sedangkan timah beta berwarna putih  dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.

·         Timah larut dalam HCl, HNO3, H2SO4, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat seperti NaOH dan KOH.

·         Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4. Timah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn dalam HCl pekat panas.

·         Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida.

·         Hidrida timah yang stabil hanya SnH4.

            Bentuk

Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan timag abu-abu ( timah alfa ) dengan struktur kubus berubah pada 13.2 ^oC menjadi timah putih ( timah beta ) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan pada suhu 13.2 ^oC, ia pelanpelan berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan ketidakmurnian ( impurities ) seperti alumunium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimony atau bismut. Timah abu-abu memiliki sedikit kegunaan. Timah dapat dipoles sangat licin dan digunakan untuk menyelimuti logam lain untuk mencegah korosi dan reaksi kimia. Lapisan tipis timah pada baja digunakan untuk membuat makanan tahan lama.

Campuran logam timah sangat penting. Solder lunak, perunggu, logam babbit, logam bel, logam putih, campuran logam bentukan dan perunggu fosfor adalah beberapa campuran logam yang mengandung timah. Timah dapat menahan air laut yang telah didistilasi dan air keran, tetapi mudah terserang oleh asam yang kuat, alkali dan garam asam. Oksigen dalam suatu solusi dapat mempercepat aksi serangan kimia-kimia tersebut. Jika dipanaskan dalam udara, timah membentuk Sn2, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida. Garam yang paling penting adalah klorida, yang digunakan sebagai agen reduksi. Garam timah yang disemprotkan pada gelas digunakan untuk membuat lapisan konduktor listrik. Aplikasi ini telah dipakai untuk kaca mobil yang tahan beku. Kebanyakan kaca jendela sekarang ini dibuat dengan mengapungkan gelas cair di dalam timah cair untuk membentuk permukaan datar (proses Pilkington). Baru-baru ini, campuran logam kristal timah-niobium menjadi superkonduktor pada suhu sangat rendah, menjadikannya sebagai bahan konstruksi magnet superkonduktif yang menjanjikan. Magnet tersebut, yang terbuat oleh kawat timah-niobium memiliki berat hanya beberapa kilogram tetapi dengan baterai yang kecil dapat memproduksi medan magnet hampir sama dengan kekuatan 100 ton elektromagnet yang dijalankan dengan sumber listrik yang besar.

1.4 Pembuatan Timah

            Cara pembuatannya yaitu:

1. bijih dicuci dan dipekatkan dengan cara megnetik
2. dipanggang untuk menghilangkan arsen dan belerang
3. reduksi dengan antrasit atau kokas

SnO_{2 (s)}  + 2 C _(s)                      Sn _(c) + 2 CO_(g)

        Timah (Sn) dapat dibuat dari SnO₂ yang terdapat dalam bijih logam yang disebut kaseteril. Bila bijih itu dipanaskan kuat di udara akan menguap oksida dan zat lainnya. Kemudian SnO₂ direduksi dengan karbon

SnO_{2 (s)}  +  C _(s)                        Sn _(c) +  CO_2(g)

Logam timah dapat juga dimurnikan dengan cara elektrolisis dan akan didapat timah pada katoda.

Berbagai macam metode dipakai untuk membuat timah dari biji timah tergantung dari jenis biji dan kandungan impuritas dari biji timah. Bijih timah yang biasa digunakan untuk produksi adalah dengan kandungan 0,8-1% (persen berat) timah atau sedikitnya 0,015% untuk biji timah berupa bongkahan-bongkahan kecil. Biji timah dihancurkan dan kemudian dipisahkan dari material-material yang tidak diperlukan, adakalanya biji yang telah dihancurkan dilewatkan dalam “floating tank” dan titambahkan zat kimia tertentu sehingga biji timahnya bisa terapung sehingga bisa dipisahkan dengan mudah.

Biji timah kemudian dikeringkan dan dilewatkan dalam alat pemisah magnetik sehingga kita dapat memisahkan biji timah dari impuritas yang berupa logam besi. Biji timah yang keluar dari proses ini memiliki konsentrasi timah antara 70-77% dan hampir semuanya berupa mineral Cassiterite.

Cassiterite selanjutnya diletakkan dalam furnace bersama dengan karbon dalam bentuk coal atau minyak bumi. Adakalanya juga ditambahkan limestone dan pasir untuk menghilangkan impuritasnya kemudian material dipanaskan pada suhu 1400 C. Karbon bereaksi dengan CO2 yang ada didalam furnace membentuk CO, CO ini kemudian bereaksi dengan cassiterite membentuk timah dan karbondioksida. Logam timah yang dihasilkan dipisahkan melalui bagian bawah furnace untuk diproses lebih lanjut. Untuk memperoleh timah dengan kemurnian yang tinggi maka dapat dilakukan dengan menggunakan proses elektrolisis. Dengan cara ini kemurnian timah yang diperoleh bisa mencapai 99,8%.

Adapun Proses pengolahan mineral timah ini meliputi banyak proses, yaitu :
• Washing atau Pencucian
Pencucian timah dilakukan dengan memasukkan bijih timah ke dalam ore bin yang berkapasitas 25 drum per unit dan mampu melakukan pencucian 15 ton bijh per jam. Di dalam ore bin itu bijih dicuci dengan menggunakan air tekanan dan debit yang sesuai dengan umpan.
• Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening/sizing dan uji kadar
Bijih yang didapatkan dari hasil pencucian pada ore bin lalu dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan alat screen,mesh, setelah itu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar bijih setelah pencucian. Prosedur penelitian kadar tersebut adalah mengamatinya dengan mikroskop dan menghitung jumlah butir dimana butir timah dan pengotornya memiliki karakteristik yang berbeda sehinga dapat diketahui kadar atau jumlah kandungan timah pada bijih.


• Pemisahan berdasarkan berat jenis
Proses pemisahan ini menggunakan alat yang disebut jig Harz.bijih timah yang mempunyai berat jenis lebih berat akanj mengalir ke bawah yang berarti kadar timah yang diinginkan sudah tinggi sedangkan sisanya, yang berkadar rendah yang juga berarti mengandung pengotor atau gangue lainya seperti quarsa , zircon, rutile, siderit dan sebagainya akan ditampung dan dialirkan ke dalam trapezium Jig Yuba.
• Pengolahan tailing
Dahulu tailing timah diolah kembali untuk diambil mineral bernilai yang mungkin masih tersisa didalam tailing atau buangan. Prosesnya adalah dengan gaya sentrifugal. Namun saat ini proses tersebut sudah tidak lagi digunakan karena tidak efisien karena kapasitas dari alat pengolah ini adalah 60 kg/jam.
• Proses Pengeringan
Proses pengeringan dilakukan didalam rotary dryer. Prinsip kerjanya adalah dengan memanaskan pipa besi yang ada di tengah – tengah rotary dryer dengan cara mengalirkan api yang didapat dari pembakaran dengan menggunakan solar.
• Klasifikasi
Bijih – bijih timah selanjutnya akan dilakukan proses – proses pemisahan/klasifikasi lanjutan yakni:
ü klasifikasi berdasarkan ukuran butir dengan screening
ü klasifikasi berdasarkan sifat konduktivitasnya dengan High Tension separator.
ü klasifikasi berdasarkan sifat kemagnetannya dengan Magnetic separator.
ü Klasifikasi berdasarkan berat jenis dengan menggunakan alat seperti shaking table , air table dan multi gravity separator(untuk pengolahan terak/tailing).
• Pemisahan Mineral Ikutan
Mineral ikutan pada bijih timah yang memiliki nilai atau value yang terbilang tinggi seperti zircon dan thorium( unsur radioaktif ) akan diambil dengan mengolah kembali bijih timah hasil proses awal pada Amang Plant. Mula – mula bijih diayak dengan vibrator listrik berkecepatan tinggi dan disaring/screening sehingga akan terpisah antara mineral halus berupa cassiterite dan mineral kasar yang merupakan ikutan. Mineral ikutan tersebut kemudian diolah pada air table sehingga menjadi konsentrat yang selanjutnya dilakukan proses smelting, sedangkan tailingnya dibuang ke tempat penampungan. Mineral – mineral tersebut lalu dipisahkan dengan high tension separator –pemisahan berdasarkan sifat konduktor – nonkonduktornya atau sifat konduktivitasnya. Mineral konduktor antara lain: Cassiterite dan Ilmenite. Mineral nonconductor antara lain: Thorium, Zircon dan Xenotime. Lalu masing – masing dipisahkan kembali berdasarkan kemagnetitanya dengan magnetic separation sehingga dihasilkan secara terpisah, thorium dan zircon.
• Proses pre-smelting
Setelah dilakukan proses pengolahan mineral dilakukan proses pre-smelting yaitu proses yang dilakukan sebelum dilakukannya proses peleburan, misalnya preparasi material,pengontrolan dan penimbangan sehingga untuk proses pengolahan timah akan efisien.
• Proses Peleburan ( Smelting )
Ada dua tahap dalam proses peleburan :
- Peleburan tahap I yang menghasilkan timah kasar dan slag/terak.
- Peleburan tahap II yakni peleburan slag sehingga menghasilkan hardhead dan slag II.
Proses peleburan berlangsung seharian –24 jam dalam tanur guna menghindari kerusakan pada tanur/refraktori. Umumnya terdapat tujuh buah tanur dalam peleburan. Pada tiap tanur terdapat bagian – bagian yang berfungsi sebagai panel kontrol: single point temperature recorder, fuel oil controller, pressure recorder, O2 analyzer,multipoint temperature recorder dan combustion air controller. Udara panas yang dihembuskan ke dalam mfurnace atau tanur berasal dari udara luar / atmosfer yang dihisap oleh axial fan exhouster yang selanjutnya dilewatkan ke dalam regenerator yang mengubahnya menjadi panas.
Tahap awal peleburan baik peleburan I dan II adalah proses charging yakni bahan baku –bijih timah atau slagI dimasukkan kedalam tanur melalui hopper furnace. Dalam tanur terjadi proses reduksi dengan suhu 1100 – 15000C.unsure – unsure pengotor akan teroksidasi menjadi senyawa oksida seperti As2O3 yang larut dalam timah cair. Sedangkan SnO tidak larut semua menjadi logam timah murni namun adapula yang ikut ke dalam slag dan juga dalam bentuk debu bersamaan dengan gas – gas lainnya. Setelah peleburan selesai maka hasilnya dimasukkan ke foreheart untuk melakukan proses tapping. Sn yang berhasil dipisahkan selanjutnya dimasukkan kedalam float untuk dilakukan pendinginan /penurunan temperatur hingga 4000C sebelum dipindahkan ke dalam ketel.sedangkan hardhead dimasukkan ke dalm flame oven untuk diambil Sn dan timah besinya.
• Proses Refining ( Pemurnian )
- Pyrorefining
Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan panas diatas titik lebur sehingga material yang akan direfining cair, ditambahkan mineral lain yang dapat mengikat pengotor atau impurities sehingga logam berharga dalam hal ini timah akan terbebas dari impurities atau hanya memiliki impurities yang amat sedikit, karena afinitas material yang ditambahkan terhadap pengotor lebih besar dibanding Sn. Contoh material lain yang ditambahkan untuk mengikat pengotor: serbuk gergaji untuk mengurangi kadar Fe, Aluminium untuk untuk mengurangi kadar As sehingga terbentuk AsAl, dan penambahan sulfur untuk mengurangi kadar Cu dan Ni sehingga terbentuk CuS dan NiS. Hasil proses refining ini menghasilkan logam timah dengan kadar hingga 99,92% (pada PT.Timah). Analisa kandungan impurities yang tersisa juga diperlukan guina melihat apakah kadar impurities sesuai keinginan, jika tidak dapat dilakukan proses refining ulang.
- Eutectic Refining
Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan crystallizer dengan bantuan agar parameter proses tetap konstansehingga dapat diperoleh kualitas produk yang stabil. Proses pemurnian ini bertujuan mengurangi kadar Lead atau Pb yang terdapat pada timah sebagai pengotor /impuritiesnya. Adapun prinsipnya adalah berhubungan dengan temperatur eutectic Pb- Sn, pada saat eutectic temperature lead pada solid solution berkisar 2,6% dan aakan menurun bersamaan dengan kenaikan temperatur, dimana Sn akan meningkat kadarnya. Prinsip utamnya adalah dengan mempertahankan temperatur yang mendekati titik solidifikasi timah.
- Electrolitic Refining
Yaitu proses pemurnian logam timah sehingga dihasilkan kadar yang lebih tinggi lagi dari pyrorefining yakni 99,99%( produk PT. Timah: Four Nine ). Proses ini melakukan prinsip elektrolisis atau dikenal elektrorefining.Proses elektrorefining menggunakan larutan elektrolit ytang menyediakan logam dengan kadar kemurnian yang sangat tinggi dengan dua komponen utama yaitu dua buah elektroda –anoda dan katoda –yang tercelup ke dalam bak elektrolisis.Proses elektrorefining yang dilakukan PT.Timah menggunakan bangka four nine (timah berkadar 99,99% ) yang disebut pula starter sheetsebagai katodanya, berbentuk plat tipis sedangkan anodanya adalah ingot timah yang beratnya berkisar 130 kg dan larutan elektrolitnya H2SO4. proses pengendapan timah ke katoda terjadi karena adanya migrasi dari anoda menuju katoda yang disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir dengan voltase tertentu dan tidak terlalu besar.
• Pencetakan
Pencetakan ingot timah dilakukan secara manual dan otomatis. Peralatan pencetakan secara manual adalah melting kettle dengan kapasitas 50 ton, pompa cetak and cetakan logam. Proses ini memakan waktu 4 jam /50 ton, dimana temperatur timah cair adalah 2700C. Sedangkan proses pencetakan otomatis menggunakan casting machine, pompa cetak, dan melting kettleberkapasitas 50 ton dengan proses yang memakan waktu hingga 1 jam/60 ton.
Langkah – langkah pencetakan:
1. Timah yang siap dicetak disalurkan menuju cetakan.
2. Ujung pipa penyalur diatur dengan menletakkannya diatas cetakan pertama pada serinya, aliran timah diatur dengan mengatur klep pada piapa penyalur.
3. Bila cetakan telah penuh maka pipa penyalur digeser ke cetakan berikutnyadan permukaan timah yang telah dicetak dibersihkan dari drossnya dan segera dipasang capa pada permukaan timah cair.
4. Kecepatan pencetakan diatur sedemikian rupa sehingga laju pendinginan akan merata sehingga ingot yang dihasilkan mempunyai kulitas yang bagus atau sesuai standar.
5. Ingot timah ynag telah dingin disusun dan ditimbang.

Kecenderungan Keadaan Oksidasi Golongan 4

Beberapa contoh kecenderungan keadaan oksidasi

Kecenderungan secara keseluruhan

Keadaan oksidasi yang umum untuk golongan 4 adalah +4, ditemukan pada senyawa CCl₄, SiCl₄ dan SnO₂.

Jika anda bergerak ke bawah dalam satu golongan, ada banyak contoh dengan keadaan oksidasi +2, seperti SnCl₂, PbO, dan Pb²⁺.

Pada timah, keadaan +4 masih lebih stabil dibandingkan +2, tetapi pada timbal, keadaan +2 lebih stabil - dan mendominasi kimia timbal.

Contoh pada kimia timah

Jika anda bergerak ke bawah dalam satu golongan sampai pada timah, keadaan oksidasi +2 secara umum meningkat, dan ada yang menarik pada senyawa timah(II) dan timah(IV). Timah(IV) merupakan keadaan oksidasi timah yang lebih stabil.

Itu artinya akan mudah mengubah senyawa timah(II) menjadi senyawa timah(IV). Hal ini ditunjukkan dengan baik pada ion Sn²⁺ dalam larutan yang merupakan agen pereduksi yang baik.

Sebagai contoh, larutan yang mengandung ion timah(II) (misalnya larutan timah(II) klorida) akan mereduksi larutan iod menjadi ion iodida. Pada proses tersebut, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV).

Ion timah(II) juga mereduksi ion besi(III) menjadi ion besi(II). Sebagai contoh larutan timah(II) klorida akan mereduksi larutan besi(III) klorida menjadi larutan besi(II) klorida. Pada proses ini, ion timah(II) dioksidasi menjadi ion timah(IV) yang lebih stabil.

Ion timah(II) juga, tentu saja, mudah dioksidasi oleh agen pengoksidasi yang sangat kuat seperti larutan kalium mangan(VII) (larutan kalium permanganat) dalam kondisi asam. Reaksi ini dapat digunakan dalam titrasi untuk menentukan konsentrasi ion timah(II) dalam suatu larutan.

Dan sebagai contoh terakhir . . .

Dalam kimia organik, timah dan asam klorida pekat digunakan untuk mereduksi nitrobenzena menjadi fenilamin (anilin). Reaksi ini melibatkan timah yang teroksidasi menjadi ion timah(II) dan kemudian menjadi ion timah(IV).

Mencoba menjelaskan kecenderungan keadaan oksidasi

Tidak ada yang mengejutkan tentang keadaan oksidasi yang normal pada golongan 4 yaitu +4. Semua unsur pada golongan 4 memiliki struktur elektron terluar ns²np_x¹np_y¹, dimana n bervariasi dari 2 (untuk karbon) sampai 6 (untuk timbal). Pada keadaan oksidasi +4 semua elektron terluar terlibat secara langsung dalam ikatan.Pada bagian bawah golongan, ada kecenderungan peningkatan untuk tidak menggunakan pasangan s² dalam pembentukan ikatan. Ini sering disebut dengan efek pasangan inert - dan hal ini dominan pada kimia timbal.Tidak ada penjelasan apapun dari penamaan "efek pasangan inert" Anda perlu mengetahui dua penjelasan yang berbeda tergantung pada apa yang anda bicarakan, pembentukan ikatan ionik atau ikatan kovalen.

Efek pasangan inert pada pembentukan ikatan ionik

Jika unsur golongan 4 membentuk ion 2+, maka unsur tersebut akan kehilangan elektron pada orbital p, menyisakan pasangan s² yang tidak terpakai. Misalnya, untuk membentuk ion timbal(II), timbal akan kehilangan dua elektron 6p, elektron 6s tidak mengalami perubahan - sebagai "pasangan inert". Secara normal anda akan mengharapkan energi ionisasi turun dari atas ke bawah dalam satu golongan karena elektron lebih jauh dari inti. Hal itu tidak terjadi pada golongan 4.

Tabel pertama menunjukkan energi ionisasi total yang diperlukan untuk membentuk ion 2+ bervariasi dari atas ke bawah dalam satu golongan. Nilainya dinyatakan dalam kJ mol^-1.

Perhatikanlah, antara timah dan timbal terdapat sedikit peningkatan.

Ini artinya sedikit lebih sulit untuk menghilangkan elektron p pada timbal daripada pada timah. Jika anda melihat pola lepasnya 4 elektron, perbedaan antara timah dan timbal lebih menarik. Peningkatan energi ionisasi yang relatif besar antara timah dan timbal disebabkan karena pasangan 6s² pada timbal secara signifikan lebih sulit untuk dihilangkan daripada pasangan 5s² pada timah.

Sekali lagi, nilainya dalam kJ mol^-1, dan dua tabel tersebut mempunyai skala yang hampir sama. Hal tersebut dapat dijelaskan dengan teori relativitas. Pada unsur yang lebih berat seperti timbal, ada kecenderungan untuk menarik elektron lebih dekat ke inti daripada yang diperkirakan, dikenal sebagai kontraksi relativistik elektron. Karena elektron lebih dekat dengan inti, maka lebih sulit untuk dilepaskan. Pada unsur yang lebih berat pengaruh ini lebih besar.Pengaruh ini lebih besar pada elektron s daripada elektron p.

Pada contoh timbal, adanya kontraksi relativistik menyebabkan elektron 6s lebih sulit dilepaskan secara energetika dari yang anda perkirakan. Energi yang dilepaskan ketika ion terbentuk (seperti entalpi kisi atau entalpi hidrasi) tidak cukup untuk mengimbangi tambahan energi akibat adanya kontraksi relativistik. Artinya secara energetika tidak disukai bagi timbal untuk membentuk ion 4+.

Efek pasangan inert pada pembentukan ikatan kovalen

Anda perlu memikirkan mengapa karbon secara normal membentuk empat ikatan kovalen bukan dua.

Dengan menggunakan notasi elektron dalam kotak, struktur elektron terluar karbon terlihat seperti ini:

Pada gambar hanya ada dua elektron tak berpasangan. Sebelum membentuk ikatan, secara normal karbon akan mendorong satu elektron dari orbital s untuk mengisi orbital p yang kosong.

Akhirnya terdapat 4 elektron tak berpasangan yang (setelah hidridisasi) dapat membentuk 4 ikatan kovalen.Hal itu bermanfaat untuk menyediakan energi untuk mendorong elektron orbital s, karenanya karbon dapat membentuk ikatan kovalen dua kali lebih banyak. Masing-masing ikatan kovalen yang terbentuk melepaskan energi yang cukup untuk keperluan promosi.

Satu penjelasan yang mungkin, mengapa timbal tidak melakukan hal yang sama adalah karena terjadi penurunan energi ikatan dari atas ke bawah dalam satu golongan. Energi ikatan cenderung turun dengan makin besarnya ukuran atom dan makin jauhnya jarak pasangan ikatan dengan dua inti serta lebih terlindungi dari inti.

Sebagai contoh, energi yang dilepaskan ketika dua ikatan tambahan Pb-X (dengan X adalah H atau Cl atau apapun) terbentuk tidak mampu mengimbangi besarnya energi tambahan yang diperlukan untuk mendorong elektron 6s ke orbital 6p yang kosong. Hal ini akan lebih sulit, tentu saja, jika beda energi antara orbital 6s dan 6p bertambah dengan adanya kontraksi relativistik dari orbital 6s.

1.5 Senyawa Timah

 Timah, Senyawaan yang terpenting adalah SnF₂ dan SnCl₂, yang diperoleh dengan pemanasan Sn dengan hf dan hcl gas. Fluoridanya cukup larut dalam air dan digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorida. Air menghidrolisis SnCl₂ menjadi klorida yang bersifat basa, tetapi dari larutan asam encer SnCl₂.2H₂O dapat terkristalisasi. Kedua halidanya larut dalam larutan yang mengandung ion halida berlebihan, jadi:

                        SnF₂ + F^- = SnF₃^-           pK » 1

                    SnCl₂ + Cl^- = SnCl₃^-          pK » 1

            Dalam larutan akua fluorida, SnF₃^- adalah spesies yang utama, tetapi ion-ion SnF⁺ dan Sn₂F₅ dapat dideteksi.

            Halida larutan dalam pelarut donor  seperti aseton, piridin, atau DMSO, menghasilkan adduct peramidal, SnCl₂OC(CH₃)_2.

Ion Sn²⁺ yang sangat peka terhadap udara, terjadi dalam larutan asam perklorat, yang dapat diperoleh dengan reaksi

                        Cu(ClO₄)₂  + Sn Hg              Cu + Sn²⁺ + 2 ClO₄^-

            Hidrolisis memberikan [Sn₃(OH)₄]²⁺, dengan SnOH⁺ dan [Sn₂(OH)₂]²⁺ dalam jumlah sedikit:

      3 Sn²⁺ + 4 H₂O                [Sn₃(OH)₄]²⁺ + 4 H⁺       log K = -6,77

trimmernya, kemungkinan ion diklis, tampaknya menyebabkan inti dari beberapa garam basa timah (II) diperoleh dari larutan akua pada pH yang agak rendah. Jadi nitratnya tampak sebagai Sn₃(OH)₄(NO₃)₂ dan sulfatnya, Sn₃(OH)₂OSO₄. semua larutan Sn^II mudah dioksidasi dengan oksigen, dan bila tidak dilindungi ketat oleh udara, biasanya mengandung beberapa Sn^IV. Larutan kloridanya ssering digunakan sebagai zat pereduksi lunak

      SnCl₆^2- + 2e               SnCl₃^- + 3 Cl^-      E^o = ca.0,0 V (1M HCl,4M Cl^-)

Senyawa Trialkiltimah, R₃SnX, biasanya bergabung dalam padatan dengan jembatan anion (29-III dan 29-IV). Dalam air, perklorat dan beberapa senyawa lain mengion menghasilkan spesies kation.misalnya [Me₃Sn(H₂O)₂]⁺.

Senyawaan dialkil, R₂SnX₂, mempunyai perilaku mirip dengan senyawaan trialkil. Jadi fluorida, Me₂SnF₂ sekali lagi adalah polimer, dengan jembatan atom F, namun Sn adalah oktahedral dan gugus Me – Sn – Me adalah linear.

Meskipun demikian, klorida dan bromida mempunyai titik leleh rendah (90^o dan 74^oC) dan pada hakikatnya adalah senyawaan molekular. Halidanya juga memberikan larutan yang menghantar didalam air, dan ion akua mempunyai gugus C –SN – C linear yang khas bagi spesies dialkil (misalnya, spesies linear Me₂Hg, Me₂TI⁺, Me₂Pb²⁺) mungkin dengan empat molekul air yang memenuhi koordinasi oktaherdal. Kelinearan dalam spesies ini tampaknya dihasilkan dari memaksimumkan sifat s dalam orbital ikatan atom logam. Hidrida organotimah adalah zat pereduksi yang berguna dalam kimia organik dan dapat ditambah pada alkena dengan reaksi radikal bebas untuk melepaskan senyawaan organotimah.

Senyawa organotimah mempunyai sejumlah kegunaan dalam cat anti pencemaran laut, fungisida, pengaet kayu, dan sebagai katalis untuk perawatan resin silikon dan resin epoksi.

Timah(IV) sulfat, Sn(SO₄)₂.2H₂O, dapat terkristalisasi dari larutan yang diperoleh dari oksidasi dari oksidasi Sn^II sulfat; ia terhidrolisis seluruhnya di dalam air.

Timah(IV) nitrat adalah padatan mudah menguap yang tidak berwarna dibuat dari interaksi N₂O₅ dan SnCl₄; ia mengandung gugus bidentat NO₃^- menghasilkan koordinasi dodekahedral. Senyawaannya bereaksi dengan zat organik.

2.1.6 Reaksi-Reaksi Timah

            Timah mempunyai tiga bentuk kristal. Bentuk yang paling adalah timah putih atau timah yang mudah dibentuk. Pada suhu 13,2^oC, secara perlahan, timah putih berubah menjadi tepung yang bewarna abu-abu yang disebut timah abu-abu. Bila timah putih yang dipanaskan akan menjadi sangat rapuh yang disebut timah rapuh. Timah putih dipakai sebagai pelapis kaleng agar mengkilap dan tahan korosi. Timah juga dipakai sebagai logam campuran dalam perunggu (tembaga dan timah) dan sebagai logam solder (campuran timah dengan timbal). Timah lebih mudah teroksidasi dibandingkan besi, sehingga tidak dapat dipakai sebagai pelindung besi.

            Bilangan oksidasi timah dalam senyawa adalah +2 dan +4. logam ini dapat teroksidasi oleh asam yang bukan pengoksidasi menjadi +2.

                        Sn + 2HCl                      SnCl₂ + H_­2

Akan tetapi dengan pengoksidasi kuat, logam timah teroksidasi, menjdi +4.

                        Sn + 4 HNO₃                       SnO₂ + 4NO₂ + 2 H₂O

Reaksi timah dengan Cl₂ menghasilkan SnCl₂                       

                        Sn + Cl₂                       SnCl₂

Logam Sn larut dalam basa membentuk ion stannit, Sn(OH)₄^2-

                        Sn + 2OH + 2H₂O                  Sn(OH)₄^2- + H_2(g Senyawa timah, seperti SnF₂ dipakai dalam bahan pasta gigi. Senyawa (C₄H₉)₃SnO dipakai sebagai fungisida, yaitu zat pembasmi fungi (jamur).

2.1.7 Kegunaan Atau Fungsi Timah

            Data pada tahun 2006 menunjukkan bahwa logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%), industri plating (16%), untuk bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%), industri gelas (2%), dan berbagai macam aplikasi lain (11%).

Teknik

Akibat dari petumbuhan permintaan, kegunaan baru dari timah ditemukan. Masalah lingkungan, keselamatan dan kesehatan mempengaruhi kegunaan timah. Hasil dari riset yang sedang dilakukan di Internatioanal Tin Research Institude Ltd., lembaga yang dibiayai industri, banyak pasar baru untuk timah sedang dikembangkan.

Pelat Timah

Sejumlah pembuat minum besar di pasar barat meningkatkan penggunaan kaleng pelat timah sangat tipis. Teknologi baru yang efisien dan kaleng Ecotop yang mudah didaur ulang mulai diperkenalkan untuk menanggapi masalah lingkungan di Eropa. Kaleng besi masih menjadi pilihan untuk kemasan makanan dan peningkatan pendapatan di Asia Tenggara kemasan makanan dan minuman akan meningkat lebih banyak.

Olah Raga

Seiring peningkatan standar hidup meningkat pula permintaan kesenangan. Produsen stik golf beralih menggunakan lapisan timah pada stik golf dan peningkatan penyedia amunisi untuk senjata olah raga berubah dari tembaga menjadi timah sebagai pengganti.

Tutup Botol Anggur

Meningkatnya kesadaran kesehatan konsumen memaksa produsen untuk memanfaatkan bahan kemasan yang lebih aman. Penggantian tembaga dengan timah untuk tutup botol merupakan salah satu contoh.

Penghambat Api

Telah dipelajari bahwa bahan tambahan dari timah, stannate dapat lebih efektif sebagai pemusnah api dalam polimer untuk pembuatan bungkus kabel PVC, plastik dan kain polyester dalam peralatan rumah tangga sehari-hari. Sudah ada hasil yang positif dalam pengembangan penghambat api untuk digunakan produsen kertas.

Logam Hijau

Timah digunakan dalam perlengkapan rumah tangga setiap hari. Pendapatan paling tinggi adalah dalam pemenuhan barang konsumen yang semakin beragam. Permintaan timah di Asia Tenggara meningkat 8% setiap tahun. PT Timah menyediakan timah berkualitas untuk berbagai industri sekunder dan tertier yang menggunakan logam untuk menghasilkan produk konsumen dan industri.

Timah Patri

Peningkatan pesat atas barang elektronik konsumen terutama di Asia dan inti dari setiap kamera, telepon portable, komputer, TV dan radio adalah papan circuit menggunakan timah patri. Kesadaran lingkungan dan kesehatan telah membuat banyak produsen mengganti dari timah hitam menjadi 90% timah patri.

Produsen bola lampu

Timah merupakan bagian dasar dari bola lampu pijar dan neon. Untuk menyediakan 190 juta konsumen lokal dan membangun pasar expor, industri bola lampu Indonesia mempunyai kapasitas tahunan lebih dari 550 juta lampu

Patri Gelombang

Beberapa produsen barang-barang elektronik konsumen menggunakan teknik yang baru dikembangkan ini. Contohnya produsen televisi.

Timah dalam lembaran

Sudah lama timah digunakan untuk menghasilkan makanan dan minuman kaleng, keselamatan dan aman untuk kemasan dan penyimpanan. Sementara permintaan timah lembaran di Amerika dan Eropa sudah terbuka, potensi pertumbuhan di Asia sangat besar. Saat ini di beberapa bagian Asia, konsumsi kaleng timah perkapita ada pada tingkatan kurang dari satu persen konsumsi kaleng timah di Barat. Kaleng timah juga hemat energi, memerlukan energi setengah dari yang diperlukan untuk pembuatan kemasan PET dan lebih sedikit daripada energi yang diperlukan untuk membuat kaleng aluminium.

Timah dalam kimia

Industri kimia adalah konsumen timah yang paling cepat berkembang. Permintaan sangat kuat untuk peralatan rumah tangga dan cat industri, pada plastik dan lapisan tanpa belerang yang digunakan industri teknik (tembaga, perunggu dan fosfor perunggu diantara yang lainnya). Contoh aplikasi komersil adalah pelapisan timah pada kawat dan kabel tembaga dan pembuatan bentuk-bentuk timah tempa

Penggunaan

• membuat kaleng
• aliasi logam:

- perunggu (5-15% Sn dengan Cu)

- solder (40% dengan Pb)

- pewter (92% Sn, 6%Sb, 2% Cu)

2.1.8 Bahaya Timah

·         Bersifat racun dan berbahaya bagi kesehatan,akibat keracunan timah dapat menyebabkan kerusakan otak, system saraf dan ginjal bahkan kematian bila keracunan akut.

·         Pada anak anak dapat menyebabkan kerusakan fungsi mental (jadi idiot).

2.1.9 Pencegahan Bahaya Timah

·         Jangan dipergunakan untuk perabotan hidup sehari hari.

·         Untuk mencegah keracunan dapat di tempuh dengan cara jauhkanlah dari jangkauan anak anak.

·         Setelah memegang timah,cuci tangan dengan sabun sampai bersih sebelum memegang makanan atau merokok.

·         Untuk tangan yg terluka(terbuka) jangan memegang timah secara langsung tanpa sarung tangan.