Besi: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k →Besi tempa: ejaan, replaced: praktek → praktik |
Wagino Bot (bicara | kontrib) k minor cosmetic change |
||
Baris 15:
===Sifat-sifat mekanis===
{|class="wikitable" style="float:left; clear:left; margin-right:1em; margin-top:0;"
|+ Nilai karakteristik [[Kekuatan tarik|daya tarik]] (TS) dan [[kekerasan Brinell]] (BH) berbagai bentuk besi.<ref name=pure>{{Cite book|
!Material
!TS <br />(MPa)
Baris 57:
|}
Sifat mekanik besi dan paduannya dapat dievaluasi menggunakan berbagai uji, termasuk [[Timbangan Brinell|uji Brinell]], [[Timbangan Rockwell|uji Rockwell]] dan [[uji kekerasan Vickers]]. Data pada besi begitu konsisten sehingga sering digunakan untuk kalibrasi peralatan atau uji perbandingan.<ref name=corr/><ref>{{cite web| url=http://mdmetric.com/tech/hardnessconversion.html| title=Hardness Conversion Chart|accessdate=23 May 2010|publisher=Maryland Metrics}}</ref> Namun, sifat mekanik besi sangat dipengaruhi oleh kemurnian sampel: besi murni kristal tunggal untuk keperluan penenelitian faktanya lebih lunak daripada aluminium,<ref name=pure/> dan besi hasil produksi industri yang paling murni (99,99%) memiliki kekerasan 20–30 Brinell.<ref>{{Cite journal| title=Properties of Various Pure Irons: Study on pure iron I| url=http://ci.nii.ac.jp/naid/110001459778/en| volume=50| issue=1| pages=42–47| journal=Tetsu-to-Hagane| first1 = Kusakawa|last1 = Takaji|first2 = Otani|last2 =Toshikatsu| date=1964}}</ref> Kenaikan kandungan karbon dalam besi akan menyebabkan kenaikan yang signifikan pada kekerasan dan kekuatan tarik. Kekerasan maksimum [[Timbangan Rockwell|65 R<sub>c</sub>]] dicapai dengan kadar karbon 0.6%, meskipun prosedur ini untuk logam dengan daya tarik rendah<ref>{{Cite book|
[[File:Iron-alpha-pV.svg|thumb|240px|Volume molar vs tekanan untu besi-α pada temperatur kamar]]
Karena signifikansinya untuk inti planet, sifat fisik besi pada tekanan dan suhu tinggi juga telah dipelajari secara mendalam. Bentuk besi yang stabil di bawah kondisi standar dapat mengalami tekanan hingga 15 GPa sebelum berubah menjadi bentuk tekanan tinggi, seperti yang dijelaskan pada bagian selanjutnya.
Baris 65:
Besi merupakan contoh [[alotropi]] pada logam. Setidaknya ada empat bentuk alotrop besi, yang dikenal sebagai α, γ, δ, dan ε; pada tekanan yang sangat tinggi, beberapa bukti eksperimental yang kontroversial ada untuk fase β yang stabil pada tekanan dan suhu yang sangat tinggi.<ref name="beta-iron">{{Cite journal| first = Reinhard| last = Boehler|title = High-pressure experiments and the phase diagram of lower mantle and core materials| journal = Review of Geophysics| volume = 38| pages = 221–245| publisher = American Geophysical Union| date = 2000| doi=10.1029/1998RG000053| issue = 2| bibcode=2000RvGeo..38..221B}}</ref>
[[File:Pure iron phase diagram (EN).png|thumb|left|240px|[[Diagram fasa]] tekanan rendah besi murni]]
Besi cair dingin mengkristal pada 1538 °C ke alotrop δ, yang memiliki struktur kristal ''[[body-centered cubic]]'' (bcc). Setelah mendingin lebih lanjut menjadi 1394 °C, berubah menjadi besi alotrop γ, dengan struktur kristal ''[[face-centered cubic]]'' (fcc), atau [[austenit]]. Pada 912 °C atau lebih rendah, struktur kristal berubah kembali menjadi alotrop besi α bcc, atau [[Ferit (besi)|ferit]]. Akhirnya, pada 770 °C ([[titik Curie]], Tc) besi menjadi [[magnet]]. Ketika besi melewati suhu Curie tidak ada perubahan dalam struktur kristal, tapi ada perubahan dalam "struktur domain", di mana setiap domain mengandung atom besi dengan spin elektron tertentu. Dalam besi non magnet, semua spin elektron dari atom dalam satu domain berada dalam arah yang sama, namun, domain sekitarnya menunjuk ke berbagai arah lain sehingga dengan demikian secara keseluruhan mereka menetralkan satu sama lain. Hasilnya, besi tidak bersifat magnet. Dalam besi magnet, spin elektron dari semua domain selaras, sehingga efek magnetik domain tetangga saling memperkuat. Meskipun setiap domain mengandung miliaran atom, ukuran mereka sangat kecil, hanya sekitar 10 mikrometer.<ref name="Metallo">{{Cite book|
Besi sangat penting ketika dicampur dengan logam tertentu lainnya dan dengan karbon untuk membentuk baja. Ada banyak jenis baja, semua dengan sifat yang berbeda, dan pemahaman tentang sifat-sifat [[alotrop besi]] adalah kunci untuk pembuatan baja berkualitas baik.
Besi-α, juga dikenal sebagai ferit, adalah bentuk besi paling stabil pada temperatur normal. Ini adalah logam yang cukup lunak yang dapat larut hanya dengan konsentrasi kecil karbon (tidak lebih dari 0,021% massa pada 910 °C).<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/?id=xv420pEC2qMC&pg=PA183|
Di atas 912 °C dan sampai 1400 °C besi-α mengalami [[transisi fasa]] dari bcc ke konfigurasi besi-γ fcc, juga disebut [[austenit]]. Logam Ini juga lunak tetapi dapat melarutkan jauh lebih banyak karbon (sebanyak 2,04% massa pada 1146 °C). Bentuk besi ini digunakan dalam jenis baja nirkarat yang digunakan untuk membuat peralatan makan, dan rumah sakit serta peralatan jasa layanan makanan.<ref name="Metallo" />
Baris 75:
Besi fasa tekanan tinggi penting sebagai model untuk bagian-bagian padat pada inti planet. [[Inti dalam]] planet [[bumi]] umumnya diasumsikan terdiri dari [[Logam paduan|paduan]] besi-[[nikel]] dengan struktur ε (atau β).
Titik lebur besi didefinisikan secara eksperimen dengan baik untuk tekanan sampai sekitar 50 GPa. Untuk tekanan yang lebih tinggi, studi yang berbeda menempatkan [[titik triple]] γ-ε cair pada tekanan yang berbeda hingga puluhan gigapascal dan menghasilkan perbedaan titik lebur lebih dari 1000 K. Secara umum, simulasi komputer [[dinamika molekuler]] pada besi yang sedang meleleh dan percobaan gelombang kejut memberikan titik leleh yang lebih tinggi dan kemiringan kurva lebur yang lebih curam daripada percobaan statis yang dilakukan dalam [[sel diamond anvil]].<ref name="melting">{{Cite book|
===Isotop===
Baris 149:
|}
Besi membentuk senyawa utamanya dalam [[Bilangan oksidasi|tingkat oksidasi]] +2 dan +3. Menurut tradisi, senyawa besi(II) disebut [[Fero (besi)|fero]] dan senyawa besi(III) disebut [[Feri (besi)|feri]]. Besi juga dapat memiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi, contohnya adalah [[kalium ferat]] (K<sub>2</sub>FeO<sub>4</sub>), berwarna ungu, yang mengandung besi dengan bilangan oksidasi +6. Besi(IV) adalah bentuk antara yang umum dalam banyak reaksi oksidasi biokimia.<ref>{{Cite journal| doi = 10.1021/ar700027f|title = High-Valent Iron(IV)–Oxo Complexes of Heme and Non-Heme Ligands in Oxygenation Reactions|date = 2007|last1 = Nam|first1 = Wonwoo|journal = Accounts of Chemical Research|volume = 40|pages = 522–531|pmid = 17469792|issue = 7}}</ref><ref name="HollemanAF">{{Cite book|publisher = Walter de Gruyter|date = 1985|edition = 91–100|pages = 1125–1146|isbn = 3-11-007511-3|title = Lehrbuch der Anorganischen Chemie|first1 = Arnold F.|last1 = Holleman|last2 = Wiberg|first2 = Egon|last3 = Wiberg|first3 = Nils|chapter = Iron|
[[File:Iron(III) chloride hexahydrate.jpg|thumb|alt=Some canary-yellow powder sits, mostly in lumps, on a laboratory watch glass.|[[Besi(III) klorida]] hidrat, dikenal juga sebagai feri klorida]]
Senyawa besi yang diproduksi dalam industri skala besar adalah [[besi(II) sulfat]] (FeSO<sub>4</sub>.7[[Air kristal|H<sub>2</sub>O]]) dan [[besi(III) klorida]] (FeCl3). Besi(II) sulfat adalah salah satu sumber besi(II) yang paling umum, tetapi kurang stabil terhadap oksidasi udara dibandingkan [[garam Mohr]] ((NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>Fe(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O). Senyawa besi(II) cenderung teroksidasi menjadi senyawa besi(III) di udara.<ref name="HollemanAF" />
Tidak seperti logam lainnya, besi tidak membentuk amalgam dengan raksa. Sebagai hasilnya, raksa diperdagangkan dalam botol besi berukuran {{Lb to kg|76|abbr = yes}}.<ref>{{Cite book|title = Hand-book of chemistry|volume = 6|
===Senyawa biner===
Baris 185:
Produksi besi pertama dimulai sejak [[Zaman Perunggu|Zaman Perunggu tengah]] tetapi memerlukan beberapa abad sebelum dapat menggantikan perunggu. Contoh [[Peleburan (metalurgi)|leburan]] besi dari [[Asmar (Mesopotamia)|Asmar]], Mesopotamia dan Tall Chagar Bazaar di Siria bagian utara dibuat antara 2.700 dan 3.000 SM.{{sfn|Weeks|1968|p=32}} [[Hittites]] nampaknya adalah yang pertama memahami produksi besi dari bijihnya dan sangat dihormati dalam masyarakat mereka. Mereka mulai melebur besi antara 1.500 dan 1.200 SM dan praktik ini tersebar ke Timur Dekat setelah kekaisaran mereka runtuk pada tahun 1.180 SM.{{sfn|Weeks|1968|p=32}} Periode berikutnya disebut [[Zaman Besi]]. Peleburan besi, oleh karenanya dinamakan Zaman Besi, mencapai Eropa dua ratus tahun kemudian dan tiba di [[Zimbabwe]], Afrika pada abad ke-8.{{sfn|Weeks|1968|p=32}} Di China, besi hanya muncul sekitar tahun 700-500 SM.<ref>Sawyer, Ralph D. and Mei-chün Sawyer. ''The Seven Military Classics of Ancient China.'' Boulder: Westview, (1993), p. 10.</ref> Peleburan besi telah diperkenalkan kepada China melalui Asia Tengah.<ref name="pigott2">Pigott, Vincent C. (1999). p. 8.</ref> Bukti awal penggunaan [[tanur tinggi]] di China berpenanggalan abad pertama setelah masehi,<ref name="Golas1999">{{cite book|author=Peter J. Golas|title=Science and Civilisation in China: Volume 5, Chemistry and Chemical Technology, Part 13, Mining|url=https://books.google.com/books?id=TSiII7s2wLkC&pg=PA152|date=25 February 1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-58000-7|page=152|quote=earlist blast furnace discovered in China from about the first century AD}}</ref> dan tungku kubah ({{Lang-en|cupola furnaces}}) digunakan pada awal periode perang (403–221 BCE).<ref name="pigott">Pigott, Vincent C. (1999). ''The Archaeometallurgy of the Asian Old World''. Philadelphia: University of Pennsylvania Museum of Archaeology and Anthropology. ISBN 0-924171-34-0, p. 191.</ref> Penggunaan tanur tinggi dan kubah tetap menyebar selama [[Dinasti Song]] dan [[Dinasti Tang|Tang]].<ref name="The Coming of the Ages of Steel">{{cite book|title=The Coming of the Ages of Steel|url=https://books.google.com/books?id=uMwUAAAAIAAJ&pg=PA54|publisher=Brill Archive|page=54|id=GGKEY:DN6SZTCNQ3G|date=1961}}</ref>
Artifak besi lebur ditemukan di [[Sejarah metalurgi di sub benua India|India]] berpenanggalan antara 1.800 hingga 1.200 SM,<ref name=Tewari>{{cite web| url = http://antiquity.ac.uk/projgall/tewari/tewari.pdf|first = Rakesh|last = Tewari|title = The origins of Iron Working in India: New evidence from the Central Ganga plain and the Eastern Vindhyas|publisher = State Archaeological Department|accessdate = 23 May 2010}}</ref> dan di [[Levant]] sejak sekitar 1.500 SM (menunjukkan peleburan di [[Anatolia]] atau [[Kaukasus]]).<ref>{{Cite journal|doi=10.1080/00438243.1989.9980081|last=Photos|first = E.|title=The Question of Meteoritic versus Smelted Nickel-Rich Iron: Archaeological Evidence and Experimental Results|journal=World Archaeology |volume=20 |issue=3 |date=1989 |pages=403–421|publisher=Taylor & Francis, Ltd.|jstor = 124562}}</ref><ref>{{Cite book|
Pengolahan besi masuk ke [[Yunani]] di akhir abad ke-11 SM.<ref>Riederer, Josef; Wartke, Ralf-B.: "Iron", Cancik, Hubert; Schneider, Helmuth (eds.): [[Brill's New Pauly]], Brill 2009</ref> Penyebaran pengolahan besi di Eropa Tengah dan Barat dihubungkan dengan ekspansi kaum [[Kelt]]. Menurut [[Gaius Plinius Secundus]] (''Pliny the Elder'') penggunaan besi adalah jamak pada era [[Romawi Kuno|Romawi]].{{sfn|Weeks|1968|p=31}} Produksi besi tahunan [[Kekaisaran Romawi]] diperkirakan 84.750 [[ton]],<ref>Craddock, Paul T. (2008): "Mining and Metallurgy", in: [[John Peter Oleson|Oleson, John Peter]] (ed.): ''The Oxford Handbook of Engineering and Technology in the Classical World'', Oxford University Press, ISBN 978-0-19-518731-1, p. 108</ref> sementara China Han yang padat penduduk memproduksi sekitar 5.000 [[ton]].<ref>Wagner, Donald B.: "The State and the Iron Industry in Han China", NIAS Publishing, Copenhagen 2001, ISBN 87-87062-77-1, p. 73</ref>
Baris 192:
===Besi tuang / besi cor===
[[Besi tuang]] (atau besi cor) ({{Lang-en|cast iron}}) pertama kali diproduksi di [[China]] selama abad ke-5 SM,<ref>{{Cite journal|author=Wagner, Donald B. |title=Chinese blast furnaces from the 10th to the 14th century|journal=Historical Metallurgy|volume=37|issue=1|date=2003|pages=25–37}} originally published in {{Cite journal|first =Donald B.|last =Wagner|title=Chinese blast furnaces from the 10th to the 14th century|journal=West Asian Science, Technology, and Medicine|volume=18 |date=2001|pages=41–74}}</ref> tapi hampir tidak dikenal di Eropa sampai periode abad pertengahan.<ref>Giannichedda, Enrico (2007): [https://books.google.com/books?id=LAgxAJNXhFwC&pg=PA200 "Metal production in Late Antiquity"], in ''Technology in Transition AD 300–650'' Lavan, L.; Zanini, E. and Sarantis, A.(eds.), Brill, Leiden; ISBN 90-04-16549-5, p. 200.</ref><ref name="Biddle">{{Cite book|
[[Tanur tinggi]] abad pertengahan mempunyai tinggi sekitar {{Convert|10|ft|m}} dan terbuat dari bata tahan api; udara tekan diperoleh dari penghembus yang digerakkan oleh tangan.<ref name="Biddle" /> Tanur tinggi modern jauh lebih besar.
Baris 204:
Baja (dengan kandungan karbon yang lebih kecil daripada besi kasar tetapi lebih banyak daripada besi tempa) pertama kali diproduksi menggunakan [[bloomery]]. Pandai besi di [[Luristan]], Iran bagian barat membuat baja yang bagus pada 1.000 SM.{{sfn|Weeks|1968|p=32}} Kemudian, versi pengembagannya adalah, [[baja Wootz]] oleh India dan [[baja Damaskus]] dikembangkan sekitar 300 SM dan 500 setelah masehi. Metode ini adalah spesialisasi, dan oleh karenanya baja tiak menjadi komoditas utama hingga tahun 1850an.<ref>Spoerl, Joseph S. [http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/h-carnegie-steel.htm A Brief History of Iron and Steel Production]. Saint Anselm College</ref>
Metode produksi baru adalah melalui [[karburasi]] besi batangan dalam [[proses sementasi]] ditemukan pada abad ke-17. Pada Revolusi Industri, metode baru memproduksi besi batangan tanpa batu bara ditemukan dan hal ini kemudian digunakan untuk memproduksi baja. Pada akhir 1850an, [[Henry Bessemer]] menciptakan proses pembuatan baja baru, melibatkan penghembusan udara melalui lelehan besi kasar untuk memproduksi baja lunak. Hal ini membuat baja jauh lebih ekonomis, oleh karena itu besi tempa tidak lagi diproduksi.<ref>{{cite book |
===Dasar kimia modern===
Baris 316:
===Senyawa besi===
Meskipun peran metalurgi dominan dalam hal jumlah, senyawa besi banyak digunakan oleh baik industri maupun kegunaan lainnya. Katalis besi secara tradisional digunakan dalam [[proses Haber-Bosch]] untuk produksi amonia dan [[proses Fischer-Tropsch]] untuk konversi karbon monoksida menjadi [[hidrokarbon]] untuk bahan bakar dan pelumas.<ref>{{Cite book|
[[Besi(III) klorida]] digunakan untuk pemurnian air dan [[pengolahan limbah]], untuk mewarnai tekstil, sebagai pewarna cat, sebagai aditif pakan ternak, dan sebagai [[:en:Industrial etching|''etchant'']] untuk [[tembaga]] dalam pabrikasi [[Papan sirkuit cetak|PCB]].<ref>{{Cite journal| doi = 10.1002/14356007.a14_591| title = Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry| date = 2000| last1 = Wildermuth| first1 = Egon| last2 = Stark| first2 = Hans| last3 = Friedrich| first3 = Gabriele| last4 = Ebenhöch| first4 = Franz Ludwig| last5 = Kühborth| first5 = Brigitte| last6 = Silver| first6 = Jack| last7 = Rituper| first7 = Rafael| chapter = Iron Compounds| isbn = 3527306730}}</ref> Ini bisa juga dilarutkan dalam alkohol untuk membuat besi ''tincture''. Halida lainnya cenderung memiliki penggunaan yang terbatas di laboratorium.
Baris 355:
[[File:Heme b.png|thumb|Struktur [[Heme|Heme b]], Fe akan terikat pada protein [[Ligan (biokimia)|ligan]] tambahan.]]
Besi adalah [[unsur renik]] penting yang ditemukan di hampir semua organisme hidup.<!--Probably incorrect: The only exceptions are several organisms that live in iron-poor environments and have evolved to use different elements in their metabolic processes, such as manganese instead of iron for catalysis, or [[hemocyanin]] instead of hemoglobin.{{Citation needed|date=September 2010}} 2010}}--> Enzim dan protein mengandung besi, seringkali mengandung [[gugus prostetik]] [[heme]], yang berperan besar dalam oksidasi dan transportasi biologis. Contoh protein yang ditemukan dalam organisme tingkat tinggi antara lain hemoglobin, [[sitokrom]] (lihat [[besi valensi tinggi]]), dan [[katalase]].<ref>{{Cite book|
===Senyawa bioanorganik===
Baris 386:
Bakteri pemakan besi hidup di lambung [[kapal karam]] seperti ''[[Titanic]]''.<ref>{{cite book
|
|
|
|
|
|
|
|
|
}}</ref> Bakteti asidofil ''[[Acidithiobacillus|Acidithiobacillus ferrooxidans]]'', ''[[Leptospirillum ferrooxidans]]'', ''[[Sulfolobus]]'' spp., ''[[Acidianus|Acidianus brierleyi]]'' and ''[[Sulfobacillus thermosulfidooxidans]]'' dapat mengoksidasi enzimatis besi fero.<ref>{{cite journal|url=http://mic.sgmjournals.org/content/156/3/609.full|title=Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation|journal=Microbiology|author=Geoffrey Michael Gadd|volume=156|date=March 2010|pages=609–643|doi=10.1099/mic.0.037143-0|pmid=20019082|issue=3}}</ref> Sample jamur ''[[Aspergillus niger]]'' ditemukan tumbuh dari larutan penambangan emas, dan ditemukan mengandung kompleks sianologam seperti emas, perak, tembaga, besi dan seng. Jamur juga berperan dalam kemudahlarutan sulfida logam berat.<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=WY3YvfNoouMC&pg=PA533&cad=4#v=onepage&q&f=false|title=Mycoremediation: Fungal Bioremediation|author=Harbhajan Singh|page=509}}</ref>
===Hambatan permeabel reaktif===
[[Besi zerovalen]] adalah materi reaktif utama pada [[hambatan permeabel reaktif]].<ref>{{cite book |
==Toksisitas==
|