Tembaga

Tembaga adalah unsur kimia dengan simbol Cu (dari bahasa Latin: cuprum) dan nomor atom 29. Tembaga merupakan logam berwarna kemerahan yang memiliki sifat konduktivitas listrik dan panas yang sangat tinggi. Logam ini telah dikenal dan digunakan manusia sejak zaman pra-sejarah, terutama karena kemudahan pembentukannya serta ketahanannya terhadap korosi. Tembaga murni bersifat lunak, namun dapat diperkuat dengan pencampuran bersama unsur lain membentuk paduan seperti perunggu dan kuningan.

Sifat fisik dan kimia

Tembaga memiliki massa jenis sekitar 8,96 g/cm³ dan titik lebur pada suhu 1.085 °C. Dalam bentuk murni, tembaga berwarna merah-oranye yang khas, namun permukaannya dapat berubah menjadi hijau kebiruan akibat pembentukan patina dari senyawa tembaga karbonat seperti malasit. Tembaga termasuk dalam kelompok logam transisi pada tabel periodik dan memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d¹⁰ 4s¹.

Secara kimia, tembaga menunjukkan bilangan oksidasi +1 dan +2 yang paling umum dijumpai dalam senyawa-senyawanya. Ion Cu²⁺ biasanya berwarna biru atau hijau dalam larutan, sedangkan ion Cu⁺ cenderung tidak berwarna. Tembaga bereaksi dengan asam nitrat pekat menghasilkan tembaga nitrat dan gas nitrogen dioksida.

Sejarah penggunaan

Penggunaan tembaga oleh manusia dapat ditelusuri hingga sekitar 10.000 tahun yang lalu. Bukti arkeologis menunjukkan bahwa logam ini digunakan untuk membuat peralatan, senjata, dan perhiasan pada Zaman Tembaga yang mendahului Zaman Perunggu. Tembaga murni awalnya diperoleh dari tembaga asli yang ditemukan di alam tanpa melalui proses peleburan.

Perkembangan teknologi peleburan tembaga memungkinkan pembuatan paduan perunggu, yang mendominasi teknologi logam selama ribuan tahun sebelum ditemukannya besi. Peradaban seperti Mesir Kuno, Mesopotamia, dan Lembah Indus telah memanfaatkan tembaga secara luas dalam kehidupan sehari-hari.

Sumber dan ekstraksi

Tembaga ditemukan di berbagai jenis batuan, terutama sebagai bijih sulfida, oksida, dan karbonat. Mineral utama penghasil tembaga antara lain chalcopyrite (CuFeS₂), bornite (Cu₅FeS₄), malasit (Cu₂CO₃(OH)₂), dan azurit (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂).

Proses ekstraksi tembaga dari bijihnya melibatkan beberapa tahap, antara lain:

1. Penghancuran dan penggilingan bijih untuk memperbesar luas permukaan.
2. Pemisahan mineral tembaga melalui flotasi atau metode pemisahan lainnya.
3. Peleburan mineral pekat untuk menghasilkan matte tembaga.
4. Pemurnian melalui proses elektrolisis untuk mendapatkan tembaga murni.

Produksi global

Negara-negara dengan produksi tembaga terbesar di dunia meliputi Chile, Peru, Tiongkok, Amerika Serikat, dan Demokrasi Kongo. Chile dikenal sebagai produsen terbesar, dengan tambang raksasa seperti Chuquicamata dan Escondida.

Produksi tembaga global dipengaruhi oleh permintaan industri, harga pasar, serta ketersediaan sumber daya. Data produksi biasanya diukur dalam satuan metrik ton per tahun, dan fluktuasi harga tembaga di bursa komoditas dapat berdampak langsung pada industri pertambangan.

Kegunaan

Tembaga memiliki berbagai kegunaan dalam kehidupan modern. Sifat konduktivitas listriknya menjadikannya bahan utama untuk kabel listrik dan komponen elektronik. Selain itu, tembaga digunakan untuk:

1. Pembuatan pipa air dan sistem perpipaan.
2. Bahan bangunan dan atap yang tahan korosi.
3. Pembuatan paduan seperti kuningan dan perunggu.
4. Koin dan medali.
5. Komponen dalam mesin dan motor listrik.

Penggunaan tembaga dalam arsitektur sering kali juga bersifat dekoratif, mengingat perubahan warna patina yang dianggap estetis.

Peranan biologis

Tembaga merupakan unsur jejak yang penting bagi organisme hidup. Dalam tubuh manusia, tembaga berperan sebagai kofaktor dalam berbagai enzim seperti sitokrom c oksidase dan superoksida dismutase.

Kekurangan tembaga dapat menyebabkan gangguan kesehatan seperti anemia, gangguan sistem saraf, dan masalah pertumbuhan tulang. Sebaliknya, kelebihan tembaga dapat bersifat toksik, menyebabkan kerusakan hati dan ginjal.

Daur ulang

Tembaga adalah salah satu logam yang dapat didaur ulang tanpa kehilangan sifatnya. Daur ulang tembaga menghemat energi hingga 85% dibandingkan produksi dari bijih primer.

Proses daur ulang meliputi pengumpulan barang bekas yang mengandung tembaga, pemisahan dari bahan lain, peleburan, dan pemurnian. Industri daur ulang tembaga berperan penting dalam mengurangi dampak lingkungan dari kegiatan pertambangan.

Dampak lingkungan

Kegiatan penambangan dan peleburan tembaga dapat menimbulkan dampak lingkungan seperti pencemaran air, udara, dan tanah. Limbah tailing dari proses flotasi dapat mengandung logam berat dan bahan kimia berbahaya.

Pengelolaan limbah dan penerapan teknologi ramah lingkungan diperlukan untuk mengurangi dampak negatif tersebut. Regulasi lingkungan yang ketat diberlakukan di banyak negara untuk mengawasi industri tembaga.

Senyawa penting

Beberapa senyawa tembaga yang memiliki kegunaan luas antara lain:

1. Tembaga(II) sulfat (CuSO₄) digunakan sebagai fungisida dan algaesida.
2. Tembaga(I) oksida (Cu₂O) digunakan dalam cat anti-fouling pada kapal.
3. Tembaga(II) klorida (CuCl₂) digunakan dalam reaksi organik sebagai katalis.

Senyawa-senyawa tembaga juga digunakan dalam industri kimia, pertanian, dan pengolahan air.

Fisika konduktivitas

Konduktivitas listrik tembaga dapat dijelaskan melalui teori pita dalam fisika zat padat. Elektron valensi pada pita konduksi bergerak bebas, memungkinkan arus listrik mengalir dengan hambatan rendah.

Nilai konduktivitas listrik tembaga pada suhu kamar adalah sekitar 5,96 × 10⁷ S/m, hanya sedikit lebih rendah dari perak yang merupakan konduktor terbaik. Hambatan listrik tembaga dapat dinyatakan dengan rumus $R=\rho \frac{l}{A}$, di mana $\rho$ adalah resistivitas, $l$ panjang konduktor, dan $A$ luas penampang.

Keamanan dan kesehatan kerja

Dalam industri, pekerja yang menangani tembaga dan senyawanya harus mematuhi prosedur keselamatan kerja untuk mencegah paparan berlebihan. Paparan debu atau uap tembaga dapat menyebabkan iritasi saluran pernapasan dan kulit.

Penggunaan alat pelindung diri seperti masker, sarung tangan, dan ventilasi memadai merupakan langkah penting untuk mengurangi risiko kesehatan. Standar paparan kerja terhadap tembaga diatur oleh badan pengawas kesehatan dan keselamatan kerja di berbagai negara.