Logam berat adalah unsur-unsur kimia
dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah
sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya
bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Besi
adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk
kehidupan manusia sehari-hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe
dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.
Logam Besi (Fe) besi memiliki simbol
(Fe) dan merupakan logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Fe
di dalam susunan unsur berkala termasuk logam golongan VIII, dengan berat atom
55,85g.mol-1, nomor atom 26, berat jenis 7.86g.cm-3 dan umumnya mempunyai
valensi 2 dan 3 (selain 1, 4, 6). Besi (Fe) adalah logam yang dihasilkan dari
bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas, untuk mendapatkan unsur
besi, campuran lain harus dipisahkan melalui penguraian kimia. Besi digunakan dalam
proses produksi besi baja, yang bukan hanya unsur besi saja tetapi dalam bentuk
alloy (campuran beberapa logam dan bukan logam, terutama karbon). (Eaton Et.al,
2005; Rumapea, 2009 dan Parulian, 2009).
A. Manfaat Logam Besi (Fe)
Besi adalah logam yang memiliki banyak
manfaat bagi kehidupan manusia di bumi. Tidak dapat dibayangkan apabila manusia
modern sekarang ini belum/tidak bisa memanfaatkannya, mungkin umat manusia
masih berada di jaman batu. Pemanfaatan logam besi sangatlah luas bila
dibandingkan dengan pemanfaatan dari logam-logam yang lain. Kita dapat dengan
mudah melihat di sekeliling kita banyak perabotan, alat2 pertukangan, alat
transportasi dan bahkan pada rumah / gedung pun menggunakan besi baja sebagai
tiang2 penahannya.
Logam besi disamping karena
kelimpahannya yang cukup banyak dialam, adalah merupakan salah satu logam yang
paling reaktif dan paling vital bagi mahluk hidup. Dalam system peredaran
darah, dengan kadar tertentu besi berada dalam sel darah merah (Erythrocyte)
dan bertugas untuk mengikat Oksigen ( O2 ) yang sangat penting bagi proses
pembakaran yang terjadi dalam sel2 tubuh.
Fungsi zat besi mengangkut oksigen
dari paru-paru ke seluruh tubuh dan menghilangkan racun dari tubuh. Efek jika
kekurangan pada bagian bawah kelopak mata berwarna pucat dan mudah lelah. Jika
kelebihan dapat menyebabkan pembengkakan pada hati. Zat besi dapat mencegah
penyerapan obat. Sebaiknya tidak dikonsumsi berlebihan jika sedang mengkonsumsi
suatu obat agar khasiat obat tidak terbuang percuma. Zat besi yang berlebih
dapat menyebabkan pembengkakan pada hati dan mengurangi kemampuan tubuh untuk
menyerap zat tembaga.
B. Sifat-sifat Logam Besi (Fe)
Logam murni besi sangat reaktif secara
kimiawi dan mudah terkorosi, khususnya di udara yang lembab atau ketika
terdapat peningkatan suhu. Memiliki 4 bentuk allotroik ferit, yakni alfa, beta,
gamma dan omega dengan suhu transisi 700, 928, dan 1530oC. Bentuk alfa bersifat
magnetik, tapi ketika berubah menjadi beta, sifat magnetnya menghilang meski
pola geometris molekul tidak berubah. Hubungan antara bentuk-bentuk ini sangat
aneh. Besi pig adalah alloy dengan 3% karbon dan sedikit tambahan sulfur,
silikon, mangan dan fosfor.
Besi bersifat keras, rapuh, dan
umumnya mudah dicampur, dan digunakan untuk menghasilkan alloy lainnya,
termasuk baja. Besi tempa yang mengandung kurang dari 0.1% karbon, sangat kuat,
dapat dibentuk, tidak mudah campur dan biasanya memiliki struktur berserat. Baja
karbon adalah alloy besi dengan sedikit Mn, S, P, dan Si. Alloy baja adalah
baja karbon dengan tambahan seperti nikel, khrom, vanadium dan lain-lain. Besi
relatif murah, mudah didapat, sangat berguna dan merupakan logam yang sangat
penting. Besi adalah logam yang paling banyak
dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya:
1. Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar,
2. Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan
3. Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan
mudah dimodifikasi.
Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi
menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau
bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah
dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk
kebanyakan penggunaan besi. Korosi besi memerlukan oksigen dan air.
C. Pengaruh Besi (Fe) Terhadap Kesehatan
Manusia
Senyawa besi dalam jumlah kecil di
dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, dimana
tubuh memerlukan 7-35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air. Tetapi zat Fe
yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat menimbulkan masalah
kesehatan. Hal ini dikarenakan tubuh manusia tidak dapat mengsekresi Fe,
sehingga bagi mereka yang sering mendapat tranfusi darah warna kulitnya menjadi
hitam karena akumulasi Fe.
Air minum yang mengandung besi
cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu dalam dosis
besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan oleh rusaknya
dinding usus ini. Kadar Fe yang lebih dari 1 mg/l akan menyebabkan terjadinya
iritasi pada mata dan kulit. Apabila kelarutan besi dalam air melebihi 10 mg/l
akan menyebabkan air berbau seperti telur busuk.
Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh
adanya besi terlarut dalam air adalah timbulnya warna, bau, rasa. Air akan
terasa tidak enak bila konsentrasi besi terlarutnya > 1,0 mg/l. Pada
Hemokromatesis primer besi yang diserap dan disimpan dalam jumlah yang
berlebihan di dalam tubuh. Feritin berada dalam keadaan jenuh akan besi
sehingga kelebihan mineral ini akan disimpan dalam bentuk kompleks dengan
mineral lain yaitu hemosiderin. Akibatnya terjadilah sirosis hati dan kerusakan
pankreas sehingga menimbulkan diabetes. Hemokromatis sekunder terjadi karena
transfusi yang berulang-ulang. Dalam keadaan ini besi masuk ke dalam tubuh
sebagai hemoglobin dari darah yang ditransfusikan dan kelebihan besi ini tidek
disekresikan.
D. Hal-Hal yang Mempengaruhi Kelarutan Fe
dalam Air:
1.
Kedalaman
Air
hujan yang turun jatuh ke tanah dan mengalami infiltrasi masuk ke dalam tanah
yang mengandung FeO akan bereaksi dengan H2O dan CO2 dalam tanah dan membentuk
Fe (HCO3)2 dimana semakin dalam air yang meresap ke dalam tanah semakin tinggi
juga kelarutan besi karbonat dalam air tersebut.
2.
pH
pH
air akan terpengaruh terhadap kesadahan kadar besi dalam air, apabila pH air
rendah akan berakibat terjadinya proses korosif sehingga menyebabkan larutnya
besi dan logam lainnya dalam air, pH yang rendah kurang dari 7 dapat melarutkan
logam. Dalam keadaan pH rendah, besi yang ada dalam air berbentuk ferro dan
ferri, dimana bentuk.ferri akan mengendap dan tidak larut dalam air serta tidak
dapat dilihat dengan mata sehingga mengakibatkan air menjadi berwarna,berbau
dan berasa.
3.
Suhu
Suhu
adalah temperatur udara. Temperatur yang tinggi menyebabkan menurunnya kadar O2
dalam air, kenaikan temperatur air juga dapat mengguraikan derajat kelarutan
mineral sehingga kelarutan Fe pada air tinggi.
4.
Bakteri
besi
Bakteri
besi (Crenothrix, Lepothrix, Galleanella, Sinderocapsa dan Sphoerothylus )
adalah bakteri yang dapat mengambil unsur ber dari sekeliling lingkungan
hidupnya sehingga mengakibatkan turunnya kandungan besi dalam air, dalam
aktifitasnya bakteri besi memerlukan oksigen dan besi sehingga bahan makanan
dari bakteri besi tersebut. Hasil aktifitas bakteri besi tersebut menghasilkan
presipitat (oksida besi) yang akan menyebabkan warna pada pakaian dan bangunan.
Bakteri besi merupakan bakteri yang hidup dalam keadaan anaerob dan banyak
terdapat dalam air yang mengandung mineral. Pertumbuhan bakteri akan menjadi
lebih sempurna apabila air banyak mengandung CO2 dengan kadar yang cukup
tinggi.
E. Pencemaran Besi (Fe) Terhadap Lingkungan
Air tanah dapat terkontaminasi dari
beberapa sumber pencemar. Dua sumber utama kontaminasi air tanah ialah
kebocoran bahan kimia organik dari penyimpanan bahan kimia dalam bunker yang
disimpan dalam tanah, dan penampungan limbah industri yang ditampung dalam
kolam besar diatas atau di dekat sumber air.
Persyaratan bagi masing-masing standar
kualitas air masih perlu ditentukan oleh 4 (empat) aspek yaitu : persyaratan
fisis, kimia, biologis, radiologis. Persyaratan fisis ditentukan oleh
faktor-faktor kekeruhan, warna, bau maupun rasa. Persyaratan kimia ditentukan
oleh konsentrasi bahan-bahan kimia seperti Arsen, Clhor, Tembaga, Cyanida, Besi
dan sebagainya. Persyaratan biologis ditentukan baik oleh mikroorganisme yang
pathogen, maupun yang non pathogen.
Air sumur bor merupakan salah satu
jalan yang ditempuh masyarakat untuk memenuhi kebutuhan air bersih, namun
tingginya kadar ion Fe (Fe2+, Fe3+) yaitu 5 - 7 mg/l mengakibatkan harus
dilakukan pengolahan terlebih dahulu sebelum dipergunakan, karena telah
melebihi standar yang telah di tetapkan oleh Departemen kesehatan di dalam
Permenkes No. 416 /Per/Menkes/IX/ 1990 tentang air bersih yaitu sebesar 1,0
mg/l. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk menurunkan kadar besi
(Fe2+,Fe3+) dalam air adalah dengan cara aerasi. Teknologi ini juga dapat kombinasikan
dengan sedimentasi dan filtrasi.
Besi adalah salah satu elemen yang
dapat ditemui hampir pada setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis
dan semua badan air. Pada umumnya besi yang ada di dalam air dapat bersifat
terlarut sebagai Fe 2+ atau Fe3+. Kandungan ion Fe (Fe2+,Fe3+) pada air sumur
bor berkisar antara 5 – 7 mg/L. Tingginya kandungan Fe (Fe2+,Fe3+) ini
berhubungan dengan keadaan struktur tanah. Struktur tanah dibagian atas
merupakan tanah gambut, selanjutnya berupa lempung gambut dan bagian dalam
merupakan campuran lempung gambut dengan sedikit pasir.
Besi dalam air berbentuk ion
bervalensi dua (Fe2+) dan bervalensi tiga (Fe3+) . Dalam bentuk ikatan dapat
berupa Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 atau FeSO4 tergantung dari unsur lain yang
mengikatnya. Dinyatakan pula bahwa besi dalam air adalah bersumber dari dalam
tanah sendiri di sampng dapat pula berasal dari sumber lain, diantaranya dari
larutnya pipa besi, reservoir air dari besi atau endapan – endapan buangan
industri.
Adapun besi terlarut yang berasal dari
pipa atau tangki – tangki besi adalah akibat dari beberapa kodisi, di antaranya
: 1) Akibat pengaruh pH yang rendah (bersifat asam), dapat melarutkan logam
besi. 2) Pengaruh akibat adanya CO2 agresif yang menyebabkan larutnya logam
besi. 3) Pengaruh banyaknya O2 yang terlarut dalam air yang dapat pula. 4)
Pengaruh tingginya temperature air akan melarutkan besi-besi dalam air. 5)
Kuatnya daya hantar listrik akan melarutkan besi. 6) Adanya bakteri besi dalam
air akan memakan besi.
Besi terlarut dalam air dapat
berbentuk kation ferro (Fe2+) atau kation ferri (Fe3+). Hal ini tergantung
kondisi pH dan oksigen terlarut dalam air. Besi terlarut dapat berbentuk
senyawa tersuspensi, sebagai butir koloidal seperti Fe (OH)3, FeO, Fe2O3dan
lain-Iain. Konsentrasi besi terlarut yang masih diperbolehkan dalam air bersih
adalah sampai dengan 0,1 mg/l. Apabila kosentrasi besi terlarut dalam air
melebihi batas tersebut akan menyebabkan berbagai masalah, diantaranya :
1.
Gangguan
Teknis
Endapan
Fe (OH) bersifat korosif terhadap pipa dan akan mengendap pada saluran pipa,
sehingga mengakibatkan pembuntuan dan efek-efek yang dapat merugikan seperti
Mengotori bak yang terbuat dari seng. Mengotori wastafel dan kloset.
2.
Gangguan
Fisik
Gangguan
fisik yang ditimbulkan oleh adanya besi terlarut dalam air adalah timbulnya
warna, bau, rasa. Air akan terasa tidak enak bila konsentrasi besi terfarutnya
> 1,0 mg/l.
3.
Gangguan
Kesehatan
Senyawa
besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pembentuk
sel-sel darah merah, dimana tubuh memerlukan 7-35 mg/hari yang sebagian
diperoleh dari air. Tetapi zat Fe yang melebihi dosis yang diperlukan oleh
tubuh dapat menimbulkan masalah kesehatan. Hal ini dikarenakan tubuh manusia
tidak dapat mengsekresi Fe, sehingga bagi mereka yang sering mendapat tranfusi
darah warna kulitnya menjadi hitam karena akumulasi Fe. Air minum yang
mengandung besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu
dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali disebabkan
oleh rusaknya dinding usus ini. Kadar Fe yang lebih dari 1 mg/l akan
menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan kulit. Apabila kelarutan besi
dalam air melebihi 10 mg/l akan menyebabkan air berbau seperti telur busuk.
Pada Hemokromatesis primer besi yang
diserap dan disimpan dalam jumlah yang berlebihan di dalam tubuh. Feritin
berada dalam keadaan jenuh akan besi sehingga kelebihan mineral ini akan
disimpan dalam bentuk kompleks dengan mineral lain yaitu hemosiderin. Akibatnya
terjadilah sirosis hati dan kerusakan pankreas sehingga menimbulkan diabetes.
Hemokromatis sekunder terjadi karena transfusi yang berulang-ulang. Dalam
keadaan ini besi masuk ke dalam tubuh sebagai hemoglobin dari darah yang
ditransfusikan dan kelebihan besi ini tidek disekresikan.
F. Masuknya Besi ke Dalam Tubuh Manusia
Zat besi (Fe) adalah merupakan suatu
komponen dari berbagai enzim yang mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang
penting di dalam tubuh meskipun sukar diserap (10-15%). Besi juga merupakan
komponen dari hemoglobin yaitu sekitar 75%, yang memungkinkan sel darah merah
membawa oksigen dan mengantarkannya ke jaringan tubuh.
Kelebihan zat besi (Fe) bisa
menyebabkan keracunan dimana terjadi muntah, kerusakan usus, penuaan dini hingga
kematian mendadak, mudah marah, radang sendi, cacat lahir, gusi berdarah,
kanker, sirosis ginjal, sembelit, diabetes, diare, pusing, mudah lelah, kulit
kehitam – hitaman, sakit kepala, gagal hati, hepatitis, mudah emosi,
hiperaktif, hipertensi, infeksi, insomnia, sakit liver, masalah mental, rasa
logam di muluti, mudah gelisah dan iritasi, rematik, sariawan perut, keras
kepala, gangguan penyerapan vitamin dan mineral. (Parulian, 2009 dan Paul C.
Eck, Et.al., 1989).
Besi (Fe) dibutuhkan oleh tubuh dalam
pembentukan haemoglobin sehingga jika kekurangan besi (Fe) akan mempengaruhi
pembentukan haemoglobin tersebut. Besi (Fe) juga terdapat dalam serum protein
yang disebut dengan “transferin” berperan untuk mentransfer besi (Fe) dari
jaringan yang satu ke jaringan lain. Besi (Fe) juga berperan dalam aktifitas
beberapa enzim seperti sitokrom dan flavo protein. Apabila tubuh tidak mampu
mengekskresikan besi (Fe) akan menjadi akumulasi besi (Fe) karenanya warna
kulit menjadi hitam. Debu besi (Fe) juga dapat diakumulasi di dalam alveori
menyebabkan berkurangnya fungsi paru-paru. Kekurangan besi (Fe) dalam diet akan
mengakibatkan defisiensi yaitu kehilangan darah yang berat yang sering terjadi
pada penderita tumor saluran pencernaan, lambung dan pada menstruasi. Defisiensi
besi (Fe) menimbulkan gejala anemia seperti kelemahan, fatigue, sulit bernafas
waktu berolahraga, kepala pusing, diare, penurunan nafsu makan, kulit pucat,
kuku berkerut, kasar dan cekung serta terasa dingin pada tangan dan kaki.
(Rumapea, 2009 dan Siregar, 2009).
G. Pencegahan
Berbagai
jenis logam contohnya Zink dan Magnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara
pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat
tersebut.
1. Pengecatan. Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat
menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink
(seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.
2. Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan
mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.
3. Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan
keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara
dan air.
4. Tin Plating (pelapisan dengan timah).
Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan
dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong
logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama
lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya
tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi
karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu,
besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan
besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi
hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.
5. Galvanisasi (pelapisan dengan Zink). Pipa besi, tiang telepon dan
berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat
melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi
karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena
potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak
dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan
demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan
mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.
6. Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium
untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium
plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium
dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.
7. Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh
lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium
dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak.
Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau
badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.
SUMBER
:
http://dedepurnama.blogspot.com/2009/07/logam-berat.html
http://www.anneahira.com/sifat-sifat-kimia.htm
http://www.anneahira.com/keracunan-logam-berat.htm
http://id.wikipedia.org/wiki/Logam
http://id.wikipedia.org/wiki/Besi
0 komentar:
Post a Comment