MINERALOGI : MINERAL YANG MENGANDUNG BESI, SIFAT FISIKA, KIMIA, STRUKTUR, KEBERADAAN DI ALAM, CARA TERBENTUK, APLIKASI DAN MODIFIKASINYA

 BAB I PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Mineralogi yakni pengetahuan mengenai mineral yang merupakan unsur-unsur dan senyawa yang terdapat di alam dan juga pembentuk bagian-bagian padat dari alam semesta. Kita biasanya berfikir tentang mineralogi terbatas hanya pada material yang ada pada kerak bumi saja, padahal meteorit juga merupakan mineral yang berasal dari luar bumi dan pengukuran geofisika memberikan indikasi tentang beberapa sifat minera yang terdapat dibawah kerak bumi.

Mineralogi adalah cabang dari ilmu geologi, karena mineral merupakan pembentuk batuan dari kerak bumi. Ilmu kimia erat hubungannya dengan mineralogi karena mineral merupakan senyawa kimia. Kristalografi semula sebagai cabang dari ilmu mineralogi yakni merupakan studi tentang bentuk-bentuk luar dari kristal di alam namun sekarang telah berkembang menjadi studi tentang semua kristal, baik kristal alam maupun buatan serta penyelidikannya tidak terbatas pada bentuk luar saja namun juga terfokus pada struktur dalam dari suatu kristal.

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. Besi telah ditemukan sejak zaman dahulu dan tidak diketahui siapa penemu sebenarnya dari unsur ini.

Besi terdapat di alam dalam bentuk senyawa, misalnya pada mineral hematite (Fe2O3), magnetit (Fe2O4), pirit (FeS2), siderite (FeCO3), dan limonit (2Fe2O3.3H2O). Unsur besi sangat penting dalam hampir semua organisme yang hidup. Pada manusia besi merupakan unsur penting dalam hemoglobin darah.

1.2     Rumusan Masalah

1.             Apa saja mineral yang mengandung besi?

2.             Bagaimana sifat fisika dan kimia dari masing-masing mineral yang mengandung besi?

3.             Bagaimana aplikasi dari mineral yang mengandung besi dalam kehidupan?

4.             Bagaimana keberadaan mineral yang mengandung besi di alam?

5.             Bagaimana struktur masing-masing mineral yang mengandung besi?

6.             Bagaimana cara terbentuknya masing-masing mineral yang mengandung besi?

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1     Besi (Fe)

Besi tergolong logam berat berwarna putih-perak dengan simbol Fe (Vogel, 1979). Besi (Fe) adalah logam yang dihasilkan dari biji besi dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas. Besi dengan bilangan oksidasi rendah yaitu Fe (II) merupakan bagian dari sumber penyusun bumi dengan kapasitas 5% dari kerak bumi dan umumnya ditemukan di dalam tanah dan juga air tanah. Dalam air tawar alami ditemukan kadar besi sekitar 0,5-50 mg/L.

Ion Fe di dalam air minum menimbulkan rasa, warna (kuning) pengendapan pada dinding-dinding pipa, pertumbuhan bakteri besi dan kekeruhan. Besi yang berada di alam ditemukan dalam bentuk senyawa misalnya, pada mineral hematite (Fe₂O₃), magnetit (Fe₂O₄), pirit (FeS₂), siderite (FeCO₃) dan limonit (2Fe₂O₃.3H₂O). peranan unsur besi sangat penting dalam hampir semua materi. Pembentukan ion Fe²⁺ dan Fe³⁺ dalam air dengan bantuan oksigen dan konsentrasi pH air. Dalam jumlahkecil Fe dapat berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, di mana tubuh memerlukan Fe sebesar 7-35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air.

Kadar besi (Fe) biasanya ditemukan dalam air dalam beberapa bentuk, dalam sumur atau mata air sering dijumpai dalam bentuk besi karbonat FeCO3. Bentuk ini dalam air tidak menimbulkan warna, Meskipun tidak menimbulkan warna, dalam keadaan tersebut apabila bertemu dengan udara untuk beberapa waktu, lama kelamaan akan menjadi presipitat merah coklat presipitat ini akan menyebabkan karat dalam air (Botahala, 2019).

Untuk air minum, konsentrasi zat besi dibatasi maksimum 0,3 mg/L. Hal ini ditetapkan bukan ditetapkan oleh WHO berdasarkan alasan kesehatan semata tetapi ditetapkan berdasarkan alasan masalah warna, rasa, serta timbulnya kerak yang menempel pada system perpipaan atau alasan estetika ainnya. Manusia dan makhluk hidup lainnya dalam kadar tertentu memerlukan zat besi sebagai nutrient, tetapi untuk kadar yang berlebihan perlu dihindari Untuk garam ferrosulfat (FeSO4) dengan konsentrasi 0,1-0,2 mg/L dapat menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum (Sunarya, 2007).

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Besi ditemukan digunakan pertama kali pada sekitar 1500 SM. Tahun 1100 SM, Bangsa Hittites yang merahasiakan pembuatan tersebut selama 400 tahun dikuasai oleh bangsa Asia Barat, pada tahun tersebut proses peleburan besi mulai diketahui secara luas. Tahun 1000 SM, Bangsa Yunani, Mesir, Jews, Roma, Carhaginians dan Asiria juga mempelajari peleburan dan menggunakan besi dalam kehidupannya. Tahun 800 SM, India berhasil membuat besi setelah di invansi oleh Bangsa Arya. Tahun 700 – 600 SM, Cina belajar membuat besi. Tahun 400 – 500 SM, baja sudah ditemukan penggunaannya di Eropa. Tahun 250 SM Bangsa India menemukan cara membuat baja. Tahun 1000 M, baja dengan campuran unsur lain ditemukan pertama kali pada 1000 M pada Kekaisaran Fatim yang disebut dengan baja Damascus. Tahun 1300 M, rahasia pembuatan baja Damaskus hilang. Tahun 1700 M, baja kembali diteliti penggunaan dan pembuatannya di Eropa. Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada tahun yang hampir sama menemukan Besi mampu Tempa (malleablem iron).

2.2     Mineral yang mengandung Besi (Fe)

a.              Arfvedsonit

Penemu	:	Johan August Arfwedson
Rumus Kimia	:	NaNa2(Fe++4Fe+++)Si8O22(OH)2
Komposisi	:	Na 7,19% Fe 29,12% Si 23,43% H 0,21% O 40,04%
Sistem Kristal	:	Monoklinik – Prismatik
Warna	:	Hitam, Hijau Keabu-Abuan, Abu-Abu Kebiruan
Kilap	:	Kaca (Vitreous Luster)
Kekerasan	:	5,5 – 6 Mohs
Gores	:	Abu-Abu Kebiruan
Belahan	:	Sempurna
Pecahan	:	Rapuh (Brittle)
Massa Jenis	:	3,44 – 3,45
Keberadaan	:	Ditemukan di Mont Saint- Hilaire, Quebec, Kanada
Cara Terbentuk	:	Terbentuk di intrusi nefelin syenit, pegmatit, granit agpaitik

b.             Biotit

Penemu	:	J.F.L. Hausmann
Rumus Kimia	:	K(Mg,Fe++)3[AlSi3O10(OH,F)2
Komposisi	:	K 9,02 % Mg 14,02 % Fe 6,44 % Al 6,22 % Si 19,44 % O 43,36 % H 0,41 % F 1,10 %
Sistem Kristal	:	Monoklin
Warna	:	Hitam - Kecoklatan
Kilap	:	Kaca
Kekerasan	:	2,5-3 Mohs
Gores	:	Abu-abu
Belahan	:	Sempurna
Pecahan	:	Tidak rata
Massa Jenis	:	2,8-3,2
Aplikasi	:	Digunakan untuk menentukan umur minimum batuan dan profil riwayat suhunya.
Cara Terbentuk	:	Terbentuk dari hasil kristalisasi magma pada suhu 800°C. Terdapat pada   batuan beku seperti gabro dan diorit,pada batuan sedimen seperti batupasir,pada batuan metamorf seperti gneiss dan schist. berasosiasi dengan muscovit, kuarsa, klorit, albit, alamandine, staurolit, kyanite, silimanite

 

c.              Epidot

Rumus Kimia	:	Ca2(Fe+++,Al)3(SiO4)3(OH) = Ca2(Fe,Al)Al2(SiO4)(Si2O7)O(OH)
Komposisi	:	Ca 15,44 % Al 3,90 % Fe 24,20 % Si 16,22 % H 0,19 % O 40,05 %
Sistem Kristal	:	Monoklinik
Warna	:	Hijau kekuningan menjadi hijau pistachio, terkadang hijau kecoklatan menjadi hitam
Kilap	:	Vitreous hingga resinous
Kekerasan	:	6 – 7 Mohs
Gores	:	Putih keabu-abuan
Belahan	:	Sempurna dalam satu arah, tidak sempurna
Pecahan	:	Datar regular hingga merata
Massa Jenis	:	3,3 – 3,6
Aplikasi	:	Permata semimulia
Keberadaan	:	Pada batuan metamorf sepeti marmer.
Cara Terbentuk	:	Ditemukan pada batuan metamorfosis regional dengan kadar rendah hingga sedang.

 

d.             Goetit

Penemu	:	Johann Wolfgang von Goethe
Rumus Kimia	:	FeO(OH)
Komposisi	:	Fe 62,85 % O 36,01 % H 1,13%
Sistem Kristal	:	Ortorhombik
Warna	:	Kekuningan hingga kemerahan hingga coklat gelap
Kilap	:	Adamantine hingga dull
Kekerasan	:	5 -5,5 Mohs
Gores	:	Coklat, kuning kecoklatan
Belahan	:	Sempurna
Pecahan	:	Uneven hingga splinter
Massa Jenis	:	3,3 – 4,3
Aplikasi	:
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:

 

e.              Hematit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	Fe2O3
Komposisi	:	Fe O
Sistem Kristal	:	Trigonal
Warna	:	Abu-abumetalik, hingga merah menyala
Kilap	:
Kekerasan	:	5,5 -6,5 Mohs
Gores	:	Merah menyala hingga merah gelap
Belahan	:
Pecahan	:
Massa Jenis	:	5,26
Aplikasi	:
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:

 

f.              Hornblende

Penemu	:
Rumus Kimia	:
Komposisi	:	Ca 9,76 % Mg 11,84 % Fe 1,70 % Al 5,75 % Si 23,94 % H 0,25 % O 46,76 %
Sistem Kristal	:	Monoklinik
Warna	:	Hitam/Hijau gelap
Kilap	:	Vitreous hingga dull
Kekerasan	:	5 - 6 Mohs
Gores	:	Abu-abu pucat
Belahan	:	Imperfect
Pecahan	:	Merata
Massa Jenis	:	2,9
Aplikasi	:	Dalam industri
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:	Ditemukan pada batuan beku dan batuan metamorf seperti granit, syenit, diorit dan sekis.

 

g.             Ilmenit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	FeTiO3
Komposisi	:	Fe Ti O
Sistem Kristal	:	Trigonal
Warna	:	Abu-abu kehitaman
Kilap	:	Metalik hingga submetalik
Kekerasan	:	5 - 6 Mohs
Gores	:	Hitam
Belahan	:	Imperfect
Pecahan	:	Tidak ada
Massa Jenis	:	4,70 – 4,79
Aplikasi	:	Dalam industri
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:

 

h.             Kumingtonit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	(Mg, Fe)7Si8O22(OH)2
Komposisi	:	Mg Fe Si H O
Sistem Kristal	:	Monoklinik
Warna	:	Hijau tua, Coklat, abu-abu, krem
Kilap	:	Berkaca hingga seperti sutra
Kekerasan	:	5 - 6 Mohs
Gores	:
Belahan	:	Baik
Pecahan	:	Serpih-serpih
Massa Jenis	:	3,1 – 3,6
Aplikasi	:
Keberadaan	:	Ditemukan pada batuan metamorf dan terbentuk di amfibolit
Cara Terbentuk	:

 

i.               Limonit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	FeO(OH)·nH2O
Komposisi	:
Sistem Kristal	:
Warna	:	Beragam gradasi coklat dan kuning
Kilap	:	Warna tanah
Kekerasan	:	2.7 - 4.3 Mohs
Gores	:	Coklat kekuningan
Belahan	:	Tidak ada
Pecahan	:	Tidak merata
Massa Jenis	:	2.7 - 4.3 g/cm3
Aplikasi	:	Pigmen
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:	Terbentuk dari hidrasi hematit dan magnetit, dari oksidasi dan hidrasi mineral sulfida yang kaya besi, dan dari pelapukan kimia mineral lainnya yang kaya besi, seperti olivin, piroksen, amfibol, dan biotit.

 

j.               Pirit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	FeS2
Komposisi	:	Fe S
Sistem Kristal	:	Isometrik
Warna	:	Kuning pucat hingga kuning
Kilap	:	Metalik
Kekerasan	:	6 – 6,5 Mohs
Gores	:	Hijau hitam ke coklat hitam
Belahan	:	Indistinct
Pecahan	:	Very uneven
Massa Jenis	:	4,8 – 5
Aplikasi	:	Produksi sulfur dioksida, alat pendeteksi mineral di radio.
Keberadaan	:	Ditemukan di batubara.
Cara Terbentuk	:

k.          Staurolit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	Fe2+2Al9O6(SiO4)4(O,OH)2
Komposisi	:	Fe Al Si H O
Sistem Kristal	:	Monoklin
Warna	:	Coklat gelap kemerahan hingga coklat kehitaman
Kilap	:	Subvitreous hingga resinous
Kekerasan	:	7 – 7,5 Mohs
Gores	:	Putih hingga keabu-abuan
Belahan	:	Distinct
Pecahan	:	Subkonkoidal
Massa Jenis	:	3,74 – 3,83
Aplikasi	:	Digunkan sebagai indeks mineral untuk memperkirakan temperature, kedalaman dan tekanan pembentukan batuan pada saat terjadinya metamorfisme.
Keberadaan	:	Ditemukan pada mineral metamorfik regional berderajat rendah hingga garnet.
Cara Terbentuk	:

 

l.               Magnetit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	Fe++Fe+++2O4
Komposisi	:	Fe 72,36% O 27,64 %
Sistem Kristal	:	Isometrik Heksoktahedral
Warna	:	Hitam, abu-abu sedikit coklat jika direfleksikan pada matahari
Kilap	:	Logam
Kekerasan	:	5.5–6.5 Mohs
Gores	:	Hitam
Belahan	:	Indistinct, parting on {Ill}, very good
Pecahan	:	Uneven
Massa Jenis	:	5.17–5.18
Aplikasi	:	Perekam magnetik, katalisis, nanopartikel magnetit
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:	Biomagnetisme biasanya terkait dengan keberadaan kristal biogenik dari magnetit, yang terjadi secara luas pada organisme. Organisme ini berkisar dari bakteri (misalnya, Magnetospirillum magnetotacticum) ke hewan, termasuk manusia, di mana kristal magnetit (dan senyawa sensitif magnetis lainnya) ditemukan di berbagai organ, tergantung pada spesies.

 

m.           Siderit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	Fe++CO3
Komposisi	:	Fe 48,20 % C 10,37 % O 41,43 %
Sistem Kristal	:	Trigonal
Warna	:	Terang ke gelap coklat, kuning-coklat,  lampu kuning, kuning - hijau, coklat
Kilap	:	Mutiara
Kekerasan	:	3.5 - 4
Gores	:	Putih
Belahan	:	Sempurna
Pecahan	:	Conchoidal
Massa Jenis	:	3.7 - 3.9
Aplikasi	:
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:	Terbentuk pada lingkungan sedimen, dan terdapat sebagai lapisan-lapisan yang sering berasosiasi dengan lapisan lempung, serpih, atau batubara. Dapat pula terbentuk melalui proses hidrotermal dan terdapat dalam urat-urat, atau terbentuk sebagai pegmatit. Sering berasosiasi dengan bijih-bijih metal yang mengandung mineral-mineral perak seperti pirit, khalkopirit, tetrahedrit, dan galena.

 

n.             Pirhotit

Penemu	:
Rumus Kimia	:	FeS
Komposisi	:	Fe 48,20 % C 10,37 % O 41,43 %
Sistem Kristal	:	Monoklinik
Warna	:	Coklat tua
Kilap	:	Uneven
Kekerasan	:	3,5 – 4,5
Gores	:	Abu-abu gelap hitam
Belahan	:	Absent
Pecahan	:	Metallic
Massa Jenis	:	4, 58 – 4,65
Aplikasi	:	Bahan baku asal sulfat, bijih besi
Keberadaan	:
Cara Terbentuk	:	Terbentuk pada lingkungan sedimen, dan terdapat sebagai lapisan-lapisan yang sering berasosiasi dengan lapisan lempung, serpih, atau batubara. Dapat pula terbentuk melalui proses hidrotermal dan terdapat dalam urat-urat, atau terbentuk sebagai pegmatit. Sering berasosiasi dengan bijih-bijih metal yang mengandung mineral-mineral perak seperti pirit, khalkopirit, tetrahedrit, dan galena.

BAB III

KESIMPULAN

 

Berdasarkan data diatas maka dapat disimpulkan bahwa besi yang berada di alam ditemukan dalam bentuk senyawa misalnya, pada mineral hematite (Fe₂O₃), magnetit (Fe₂O₄), pirit (FeS₂), siderite (FeCO₃) dan limonit (2Fe₂O₃.3H₂O). Ada beberapa mineral yang mengandung besi seperti pirhotit, arfvedsonit, biotit, epidot, goetit, hematit, hornblende, ilmenit, kumingtonit, limonit, pirit, staurolit, magnetit dan siderit. Setiap jenis mineral memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda.