Pembuatan Unsur Titanium, Hafnium dan Zirkonium

PEMBUATAN ZIRKONIUM,

HAFNIUM DAN TITANIUM

(Makalah Kimia Anorganik III)

Penulis:

Nama: Tyas Rosawinda Khairunnisa

NPM: 0917011048

Dosen Pembimbing:

Prof. Suharso, Ph.D

\

                 JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
2011

KATA PENGANTAR


Puji syukur saya ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya saya masih diberi kesempatan untuk menyelesaikan makalah ini. Tidak lupa saya ucapkan kepada dosen pembimbing dan teman-teman yang telah memberikan dukungan dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh sebab itu penulis angat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan semoga sengan selesainya makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan teman-teman. Amin.

I.                   PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Golongan IV B juga disebut golongan transaktinida. Unsur dalam golongan IV B termasuk dalam unsur transisi yaitu unsur blok d yang konfigurasi elektronnya diakhiri oleh sub kulit d. Unsur-unsur yang termasuk dalam golongan IV B antara lain Titanium (Ti), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf) serta unsur Rutherfordium (Rf).
Beberapa sifat golongan ini dapat kita lihat dalam Sistem Periodik Unsur. Konfigurasi elektron terluar unsur ini adalah (n-1)d2 ns2.

1.2   Tujuan Makalah

Adapun tujuan dalam penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan mahasiswa mengenai unsur golongan VB terutama tentang bagaimana proses pembuatan senyawa hafnium, titanium dan hafnium.

II.                ISI

A.    UNSUR ZIRKONIUM

Nama zirkon kemungkinan berasal dari bahasa Persia zargun yang memberikan deskripsi warna batu permata yang sekarang dikenal sebagai zircon, jargon, hyacinth, atau ligure. Mineral ini tidak diketahui mengandung elemen baru sampai Klaproth, pada tahun 1789, menganalisa jargon dari pulau Ceylon dan menemukan bahan baru yang dia namakan Zirkonertz (zirconia), tetapi Werner namakan zircon (silex circonius). Logam ini dalam bentuknya yang tidak murni pertama kali diisolasi oleh Berzelius di tahun 1824 dengan memanaskan campuran potasium dan potasium zirkonium fluorida dalam proses dekomposisi yang mereka kembangkan.

Zirkonium ditemukan dalam jumlah banyak di bintang-bintang tipe S, dan juga telah diidentifikasikan dalam matahari dan meteor. Analisis bebatuan bulan yang diambil dari berbagai misi Apollo menunjukkan kandungan zirkonium yang tinggi, dibandingkan dengan bebatuan bumi.

Mineral utama yang mengandung unsur zirkonium adalah zirkon/zirkonium silika (ZrO2.SiO2) dan baddeleyit/zirkonium oksida (ZrO2). Kedua mineral ini dijumpai dalam bentuk senyawa dengan hafnium. Pada umumnya zirkon mengandung unsur besi, kalsium sodium, mangan, dan unsur lainnya yang menyebabkan warna pada zirkon bervariasi, seperti putih bening hingga kuning, kehijauan, coklat kemerahan, kuning kecoklatan, dan gelap, sisitim kristal monoklin, prismatik, dipiramida, dan ditetragonal, kilap lilin sampai logam, belahan sempurna – tidak beraturan, kekerasan 6,5 – 7,5, berat jenis 4,6 – 5,8, indeks refraksi 1,92 – 2,19, hilang pijar 0,1%, dan titik lebur 2.5000C. Mineral utama yang mengandung unsur zirkonium adalah zirkon/zirkonium silika (ZrO2.SiO2) dan baddeleyit/zirkonium oksida (ZrO2).

Zirkonium hanya membentuk satu oksida yang penting yaitu zirkonia ZrO2, yang bersifat amfoter. Garam-garam zirkonium normal , seperti ZrCl4, mudah terhidrolisis dalam larutan sehingga menjadi garam-garam zirkonil yang mengandung radikal bivalen ZrO2+. Zirkonium juga mudah membentuk ion-ion kompleks seperti heksafluorozirkonat (IV) [ZrF6]2- yang dihasilkan dengan memanaskan zirkonia dengan kalium hidrogen fluorida (5).

Zr + HNO3                       ZrO(NO3)2 + 4 H2O

Zr(NO3)2 + 4 HCl                        ZrCl4 + 4 HNO3

U-Zr + 6HF                       UF4 + ZrF2 + 3 H2

UF4 + HNO3                                UO2(NO3)2 + 4 HF + NO2

Zirkonium dan paduan yang digunakan untuk pembuatan kelongsong bahan bakar reaktor nuklir harus mempunyai tingkat kemurnian yang tinggi (nuclear grade). Meskipun di dalam produk zirkonium tersebut masih mengandung logam-logam pengotor tetapi tidak boleh melebihi dari spesifikasi yang telah ditentukan untuk pembuatan kelongsong bahan bakar reaktor nuklir.

Reaksi dengan Air
Zirkonium tidak bereaksi dengan air pada keadaan di bawah normal.
Reaksi dengan Udara
Zr (s) + O2 (g) → ZrO2 (s)
Reaksi dengan Halogen
Zirkonium bereaksi dengan Halogen membentuk Zirkonium (IV) Halida.
Zr (s) + 2F2 (g) → ZrF4 (s)
Zr (s) + 2Cl2 (g) → ZrCl4 (s)
Zr (s) +2Br2 (g) → ZrBr4 (s)
Zr (s) + 2I2 (g) → ZrI4 (s)

Reaksi dengan Asam
Hanya terdapat sedikit kemungkinan logam Zirkonium bereaksi dengan asam. Zirkonium tidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik, HF, membentuk kompleks fluoro.

B.   UNSUR HAFNIUM

Logam ini diperkirakan menyusun kurang lebih 0,00058 % dari lapisan bumi. Logam ini ditemukan dalam campuran senyawa Zirkonium yang mana tidak ditemukan dalam unsur bebas di alam. Mineral yang mengandung Zirkonium seperti Alvite [(Hf, Th, Zr) SO4 H2O], Thortveitite dan Zirkon (Zr SlO4) biasanya mengandung 1%-5% Hf. Antara logam Hafnium dan Zirkonium mempunyai sifat yang sama sehingga sulit dipisahkan. Perlu diketahui bahwa Hafnium ditemukan sebagai produk sampingan dari pemurnian Zirkonium.
Rutherfodium(Rf) Unsur ini merupakan unsur sintetik yang merupakan isotop yang mengalami peluruhan melalui reaksi fisi yang berjalan spontan.

Hafnium alami merupakan campuran dari 6 isotop stabil yaitu : Hafnium 174 (0,2%), Hafnium 176 (5,2%), Hafnium 177 (18,6%), Hafnium 178 (27,1%), Hafnium 179 (13,7%), dan Hafnium 180 (35,2%).

Logam Hafnium resistan terhadap kondisi alkali, namun Hafnium bereaksi dengan Halogen membentuk Hafnium Tetrahalides, misalnya HfCl4, Hf f4.
Selain itu, pada temperature tinggi, Hafnium dapat bereaksi dengan Oksigen membentuk HfO2, dengan Nitrogen membentuk HfN yang mana mempunyai titik didih 3305oC, dengan Karbon membentuk HfC, dengan Melting Point mendekati 3890oC ,dan Boron, Silikon serta Sulfur.

Reaksi dengan Air
Hafnium tidak bereaksi dengan air di bawah kondisi normal.
Reaksi dengan Udara
Hf (s) + O2 (g) → HfO2 (s)
Reaksi dengan Halogen
Hf (s) +2F2 (g) → HfF4 (s)

C.  UNSUR TITANIUM

Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah Rutile dan Ilmenite, yang tersebar luas di seluruh bumi. Ada 2 bentuk allotropic dan 5 isotop alami dari unsur ini;Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah sifat yang sama kuatnya dengan baja namun hanya dengan 60% beratbaja.
Unsur Titanium terdapat dalam bentuk senyawa : TiB2 (Titanium Borida), TiC(Titanium Carbida), TiO2 ( Titanium Dioksida), TiN (Titanium Nitrida).

Titanium juga dijumpai pada Meteorit dan ditemukan pada Matahari dan bintang jenis M. Batuan yang dibawa dari bulan pada misi Apollo-17, mengandung 12,1% TiO2.
Reaksi dengan Air
Titanium akan bereaksi dengan air membentuk Titanium dioksida dan hydrogen.
Ti(s) + 2H2O(g) → TiO2(s) + 2H2(g)
Reaksi dengan Udara
Ketika Titanium dibakar di udara akan menghasilkan Titanium dioksida dengan nyala putih yang terang dan ketika dibakar dengan Nitrogen murni akan menghasilkan Titanium Nitrida.
Ti(s) + O2(g) → TiO2(s)
2Ti(s) + N2(g) →TiN(s)
Reaksi dengan Halogen
Reaksi Titanium dengan Halogen menghasilkan Titanium Halida. Reaksi dengan Fluor berlangsung pada suhu 200°C.
Ti(s) + 2F2(s) → TiF4(s)
Ti(s) + 2Cl2(g) → TiCl4(s)
Ti(s) + 2Br2(l) → TiBr4(s)
Ti(s) + 2I2(s) → TiI4(s)
Reaksi dengan Asam
Logam Titanium tidak bereaksi dengan asam mineral pada temperatur normal tetapi dengan asam hidrofluorik yang panas membentuk kompleks anion (TiF6)3-
2Ti(s) + 2HF (aq) → 2(TiF6)3-(aq) + 3 H2(g) + 6 H+(aq)
Reaksi dengan Basa
Titanium tidak bereaksi dengan alkali pada temperatur normal, tetapi pada keaaan panas.

II.                PENUTUP

Demikian yang dapat saya sampaikan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tak ada gading yang tak retak dan tak ada samudera yang tak bergelombang, begitu juga tentunya dengan makalah ini yang masih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu, Penulis berharap para pembaca dapat memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan – kesempatan berikutnya.
Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang pada umumnya, terimkasih.

Tweet