titanium.docx

TITANIUM Titanium adalah unsur terbanyak ke sembilan di kerak bumi dan terdistribusi secara luas. Karena afinitasnya yang besar terhadap oksigen dan unsur lain, titani um tidak terdapat dalam bentuk logam statis di alam, tetapi dalam bentuk mineral yang stabil. Bentuk umum mineral titanium adalah ilmenite (FeTiO3) dan rutile dalam bentuk titanium dioksida (TiO 2). Titanium, yang dilambangkan dengan simbol Ti, merupakan logam transisi dan mempunyai nomor atom 22 dan berat atom 47,90. Titanium Titanium adalah logam yang paling paling melimpah kesembilan, yaitu sekitar 0,62% dari kerak bumi. Meski melimpah, titanium jarang ditemukan dalam bentuk logam murni. Titanium ditemukan di meteor dan di dalam matahari. Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO 2 sebanyak 12,1%. Garis-garis titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum bintang-bintang tipe M. Kebanyakan titanium ditemukan dalam bentuk rutile atau titanium dioksida (TiO 2). Titanium umumnya terbentuk pada batuan igneous, sering ditemukan sebagai ilmenite (FeTiO 3) dan  perovskite (CaTiO3). Mineral Ilmenite (FeTiO3) ini banyak dijumpai di pantai selatan pulau Jawa, Indonesia, dalam bentuk pasir besi. Untuk di luar Indonesia, Australia, Kanada, Cina, India, Norwegia, Afrika Selatan, dan Ukraina adalah negara penghasil konsentrat titanium terbesar. Di Amerika Serikat, titanium terutama diproduksi negara bagian Florida, Idaho,  New Jersey, New York, dan Virginia. Meskipun titanium cukup melimpah, harga titanium tetap mahal dikarenakan pengolahannya hingga menjadi logam murni masih sulit dilakukan. Untuk ilmenite sendiri mengandung hampir 53% TiO 2 (rutile) yang merupakan mineral  penting untuk pengolahan titanium tita nium yang masih ada pengotor silika sekitar 10%, besi oksida, vanadium, niobium, tantalum, dan sedikit timah, kromium, dan senyawa molibdeum . Dalam  bentuk magmatik, titanium berbentuk titanite ti tanite (CaTi(SiO4)) yang mengandung silika.  Rutielbering beach dapat ditambang jika mengandung TiO 2 sampai 0.3%. Dari beberapa bentuk   bijih titanium hanya bijih ilmenite (FeTiO3) dan rutile yang memiliki nilai ekonomis. 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 nam un hanya dengan 60% berat  baja. Unsur Titanium terdapat dalam bentuk senyawa : TiB2 (Titanium Borida), TiC (Titanium Carbida), TiO2 ( Titanium Dioksida), TiN (Titanium Nitrida). Secara klinis, ada dua bentuk titanium, yang pertama adalah dalam bentuk titanium murni (cpTi). Titanium murni adalah logam putih, lustrous dengan sifat densitas rendah, kekuatan tinggi dan daya tahan terhadap korosi yang sangat baik. Bentuk kedua adalah alloy

titanium-6% titanium-6% alumunium- 4% vanadium. Alloy vanadium.  Alloy ini mempunyai kekuatan yang lebih besar dari titanium murni. Alloy murni. Alloy dipakai dalam industri kapal terbang, militer oleh karena densitasnya yang rendah, kekuatan tarik yang besar (500 MPa) dan tahan terhadap temperatur tinggi. Sifat Fisik 

Titanium berwarna abu abu putih keperakan. Selain itu, titanium juga memiliki massa  jenis yang rendah, keras tahan karat, dan mudah diproduksi. Logam ini memiliki kerapatan 4510 kg/m 3, berada diantara aluminium dan stainless steel (bisa dikatakan dikatakan sebagai logam ringan). Meski ringan, logam ini mempunyai kekuatan hampir sama dengan baja, ditambah mempunyai daktilitas yang tinggi. Bentuk titanium yang dikomersilkan (kemurnian 99,2%) memiliki ultimate tensile strength (UTS) sekitar 63.000 psi atau 434 Mpa. Logam ini memiliki kekerasan yang cukup tinggi, non-magnetik dan konduktor yang buruk. Selain itu, memiliki fatigue memiliki  fatigue limit untuk limit  untuk batas pemakaian pada beberapa aplikasi. Ia memiliki titik leleh sekitar 3032 ° F (1667 ° C) dan titik didih 5946 ° F (3285 ° C) sehingga dapat dipakai sebagai logam refractori. Berikut merupakan gambar titanium

Gambar 1.1 titanium Titanium tidak larut dalam larutan asam kuat, tidak reaktif diudara karena memilki lapisan oksida dan nitrida sebagai pelindung. Logam ini tahan pengikisan 20 kali lebih besar  daripada logam campuran tembaga nikel. Batu permata titania lebih tampak cemerlang dari intan apabila dipotong dan dipoles dengan baik. Pada sistem periodik terletak pada golongan IVB dan periode 4. nomor atam titanium adalah 22 dengan massa atom relatifnya adalah 47,88 gr/mol. Titanium merupakan unsur dengan struktur elektronik [Ar] 3d 2 4s2 dan memiliki  berbagai tingkat bilangan oksidasi pada persenyawaannya yaitu +4, +3, +2 dan 0. Bilangan oksidasi +4 dikatakan lebih stabil dari lainnya karena bilangan oksidasi yang lebih rendah mengalami disproporsionasi. 2 Ti+3 → Ti+2 + Ti+4 2 Ti+2 → Ti0 + Ti+4 Adapun sifat –  sifat – sifat sifat fisik yang lain dari titanium adalah:



Titik Didih 3285 oC



Titik Leleh 1667 oC



Jari-Jari 0,68



Kerapatan 4,54 g/cm-3



Elektronegativitas 1,54



Energi Ionisasi 658,8; 640,1; 658,5



Volume Atom 10,6 cm 3/mol



Massa Atom 47,88



Struktur kristal : Heksagonal



Konduktivitas listrik 2,6 x 10 6 ohm-1cm-1



Formasi Entalpi 18.6 kJ/ mol



Konduktivitas Panas 21,9 Wm -1K -1



Kapasitas panas 0,523 Jg-1K -1



Entalpi penguapan 455,2 kJ/mol

Adapun potensial reduksi standar dari Ti pada larutan asam yaitu: +4

+3

+2

0

TiO2+ +0,10 Ti3+ -0,37 Ti2+ -1,63 Ti Sifat Kimia 

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)32Ti(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 keadaan panas.

Pelarut yang baik untuk semua logam adalah HF, karena akan terbentuk kompleks heksafluoro. Dimana reaksinya adalah sebagai berikut: Ti + 6 HF → H2[TiF6] + 2H2 Ti larut dengan lambat pada HCl pekat pada suhu tinggi, dan akan menghasilkan Ti3+ dan H2. Ti dapat dioksidasi dengan HNO3 pada suhu tinggi dan akan menghasilkan hidrat oksida TiO2.(H2O)n. Bentuk massive dari logam Ti bersifat tidak reaktif atau pasif pada temperatur  sedang dan rendah. Hal ini disebabkan karena film oksida tipis yang bersifat impermeabel. Pada temperatur ruang, logam Ti tidak dipengaruhi baik oleh asam maupun basa. Pada temperatur 450C, Ti mulai bereaksi dengan banyak substansi. Pada temperatur  melebihi 600C, Ti bersifat sangat reaktif. Ti membentuk dioksida TiO 2, halide TiX4, interstisial nitrida TiN dan interstisial karbida TiC dengan penggabungan langsung. Seperti halnya dengan golongan Scandium, logam Ti berupa serbuk dapat menyerap H 2. Jumlah H2 yang diserap tergantung pada temperatur dan tekanan, dan senyawa interstisial yang terbentuk yaitu TiH2 terbatas. Hidrida interstisial ini stabil di udara dan tidak dipengaruhi oleh air. Titanium melepaskan gas hidrogen bila bereaksi dengan asam panas, membentuk  garam Ti (III): 2 Ti + 3H2SO4

Ti2(SO4)3 + 3H2

Titanium membentuk senyawa dioksida yang tidak larut bila bereaksi dengan HNO 3: Ti + 4HNO3

TiO2 + 4NO2 + 2H2O

Senyawa dioksida dari Ti merupakan senyawa padatan berwarna putih yang tidak larut, yang mana dapat dibuat dengan menetralkan larutan garam TiO 2. TiO2 dapat dengan mudah larut dalam basa seperti NaOH dan menghasilkan senyawa titanat:

TiO2 + 2NaOH

Na2TiO3 + H2O

TiO2 tidak dapat bereaksi dengan larutan asam encer, namun dapat agak larut dalam larutan asam kuat seperti H2SO4: TiO2 + 2H2SO4

Ti(SO4)2 + 2H2O

Reaksi ini mengindikasikan bahwa ketika TiO 2 bersifat amfoter, sifat keasamannya yang mendominasi.

KEGUNAAN v TITANIUM Ø Kira-kira 95% hasil Titanium digunakan dalam bentuk Titanium dioksida (TiO2),sejenis  pigmen putih terang yang kekal dengan kuasa liputan yang baik untuk cat, kertas, obat gigi, dan plastik. Ø Alloy Titanium digunakan dalam pesawat, plat perisai, kapal angkatan laut, peluru  berpandu. Dapat juga digunakan dalam perkakas dapur dan bingkai kaca (yang nilai ekonomisnya tinggi). Ø Titanium yang dialloykan bersama Vanadium digunakan dalam kulit luaran pesawat terbang, peralatan pendaratan, dan saluran hidrolik. Ø Karena daya tahannya yang baik terhadap air laut, Titanium digunakan sebagai pemanas pendingin akuarium air asin dan pisau juru selam. Ø Di Rusia, Titanium menjadi bahan utama dalm pembuatan kapal angkatan perang termasuk  kapal selam seperti kelas Alfa, Mike dan juga Typhoon karena kekuatannya terhadap air laut. Ø Bahan utama batu permata buatan manusia yang secara rel atif agak lembut. Ø Titanium tetraklorida (TiCl4), cairan tidak berwarna yang digunakan untuk melapisi kaca. Ø Titanium dioksida (TiO2) digunakan dalam pelindung matahari karena ketahanannya terhadap ultra ungu. Ø Digunakan dalam implant penggantian sendi karena sifat lengainya secara fisiologi. Ø Titanium digunakan untuk peralatan operasi. Ø Karena kelengaiannya dan menghasilkan warna yang menarik menjadikan logam ini  populer untuk menindik badan. Ø Digunakan dalam implant gigi karena kemampuannya yang luar biasa untuk berpadu dengan tulang hidup ( osseointegrate ). Ø Titanium bias dianodkan untuk menghasilkan beraneka wa rna.

Senyawa- senyawa Titanium 1. Bilangan oksidasi +4 a. Oksida TiO2 digunakan sebagai pigmen warna putih pada cat. Kegunaan lain dari TiO2 adalah untuk pemutih kertas dan bahan pengisi pada plastik dan karet. Beberapa juga digunakan untuk pemutih nilon. Di alam, TiO2 sangat bervariasi warnanya karena adanya pengotor. Ada 2 macam  proses untuk mendapatkan TiO2 murni yaitu melalui proses sulfat dan proses klorida. Pada proses klorida, rutile (TiO2) dipanaskan dengan klorin dan kokas pada suhu 900oC sehingga terbantuk TiCl4. Lalu TiCl4 dipanaskan dengan O2 pada suhu 1200oC, dan didapatkan TiO2 murni serta Cl2. Dan klorin dapat digunakan kembali. Reaksi dari proses klorida adalah sebagai berikut: TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO TiCl4 + 2O2 → TiO2 + 2Cl2 Sedangkan pada proses sulfat, ilmenite (FeTiO3) dilarutkan pada H2SO4 pekat : FeSO4, Fe2(SO4)3 dan titanil sulfat TiO.SO4 dan akan terbentuk sulfat dalam bentuk  cake (padatan). Cake ini di larutkan dalam air dan beberapa bahan yang tidak larut akan dapat dipisahkan. Senyawa Fe3+ pada larutan akan direduksi menjadi Fe2+ menggunakan besi tua lalu FeSO4 akan terbentuk kristal melalui proses evaporasi vakum dan pendinginan. Larutan TiOSO 4 selanjutnya dihidrolisis dengan pendidihan, dan kemudian larutan ditanamkan dengan rutil atau kristal anatase. Struktur kristal dari oksida menunjukkan bahwa kristal bersifat ionik. TiO 2 tebentuk  dengan tiga struktur kristal yang berbeda yaitu rutil, anatase, dan brookit. Rutil merupakan struktur kristal yang paling banyak dimana Ti secara oktahedral dikelilingi oleh 6 atom O. sedangkan untuk dua struktur kristal yang lain merupakan susunan oktahedral terdistorsi. Senyawa oksida ini tidak larut dalam air. Ion M 4+ tidak ada dalam larutan, tetapi ion MO 2+ terbentuk, menghasilkan garam basa seperti titanil sulfat TiOSO4. Baik ion TiO2+ maupun [Ti(OH)2]2+ ada dalam larutan, namun dalam bentuk   padatan kedua ion tersebut terpolimerisasi membentuk jembatan oksigen pada (MO)n2+. Struktur X – ray dari TiO.SO4 menunjukkan bahwa Ti dikelilingi oleh 6 atom O yaitu 2 rantai atom O, 3 atom O dari gugus SO 4- dan 1 atom O dari H 2O.

TiO2 merupakan padatan berwarna putih yang sangat stabil, non volatil, dan bersifat amfoter. TiO2 dapat larut dalam asam dan basa menghasilkan senyawa titanat dan titanil. TiO.SO4

TiO2.(H2O)n

 Na2TiO3.(H2O)n

 b. Peroksida Sifat khas dari larutan Ti(IV) adalah dapat membentuk warna kuning – oranye bila ditambah dengan H2O2. Reaksi ini dapat digunakan untuk penentuan Ti(IV) atau H 2O2 secara kolorimetri. Terbentuknya warna ini dapat disebabkan karena pembentukan kompleks perokso. Di bawah pH 1, senyawa yang terbentuk adalah [Ti(O2).OH.(H2O)n]+, dimana gugus perokso merupakan ligan bidentat. c. Halida TiCl4 dikenal juga sebagai halida dan dibuat dengan cara melewatkan Cl 2 selama  pemanasan TiO2 dan C. Senyawa halida lain dapat dibuat dengan cara yang sama. Untuk mencegah penanganan F 2, flourida dapat disiapkan dari reaksi antara TiCl4 dengan HF anhidrat. TiCl4 + 4HF

TiF4 + 4HCl

Iodida juga dapat dibuat dengan cara pemanasan halogen dan logam. TiCl 4 bersifat tidak berwarna, diamagnetik, dan merupakan cair an beruap. Halida dapat terhidrolisis dengan cepat oleh air, dan uap dalam udara menghasilkan TiO2. Hidrolisis lebih lanjut dengan HCl encer menghasilkan oksoklorida TiOCl 2. TiCl4 + 2H2O

TiO2.(H2O)n + 4HCl

TiCl4 + H2O

TiOCl2 + 2HCl

Senyawa flourida lebih stabil dibandingkan dengan senyawa halida lain. Tetrahalida  bertindak sebagai asam Lewis dengan berbagai macam donor, membentuk kompleks oktahedral. [TiF6]2-

TiF4 TiCl4

[TiCl6]2-

stabil tidak stabil

2. Bilangan Oksidasi 3+ Senyawa Ti(+III) memiliki konfigurasi d 1, berwarna, dan bersifat paramagnetik. Ti(III) bersifat lebih basa dibandingkan Ti(IV), dan penambahan basa ke dalam larutan Ti3+ menghasilkan endapan Ti2O3.(H2O)n yang berwarna ungu dan tidak larut dalam basa  berlebih.

Halida TiX3 dapat secara langsung terbentuk dengan mereduksi senyawa TiX 4. Dengan demikian TiCl 3 anhidrat dapat diperoleh sebagai endapan ungu dengan m ereduksi TICl4 menggunakan H2 pada 600C. TiCl3 merupakan katalis Ziegler  – Natta yang sangat  penting. Reduksi dari larutan yang mengandung Ti(+IV) dengan Zn mengahsilkan ion akua yang berwarna ungu [Ti(H 2O)6]3+. Ada dua bentuk terhidrasi dari Ti IIICl3 yang memiliki warna yang berbeda. Dalam suatu kompleks Ti III dikelilingi oleh 6 molekul H 2O yaitu [Ti(H2O)6]3+ 3Cl-, dan pada kompleks lainnya Ti III dikelilingi oleh 5 molekul H 2O dan 1 ion Cl - menghasilkan senyawa kompleks [TiCl(H2O)5]2+ 2Cl. Kedua senyawa kompleks yang berbeda ini memberikan peningkatan sel isih CFSE pada orbital d sehingga lompatan energi untuk elektron tunggal pada orbital d berbeda, dan dengan demikian warna kompleksnya menjadi berbeda.

PERTANYAAN 1. Bagaimana cara memperoleh logam Ti murni? Logam Titanium sulit untuk diekstrak karena memiliki titik leleh yang tinggi dan juga mudah bereaksi dengan udara, oksigen, nitrogen dan hidrogen pada temperatur yang tinggi. Dalam bentuk oksida, tidak dapat direduksi oleh C atau CO karena akan terbentuk  karbida. Karena TiO2 stabil maka langkah pertama yang dilakukan adalah membentuk  TiCl4 dengan adanya pemanasan dengan bantuan C dan Cl 2 pada suhu 900 oC. TiO2 + 2C + 2Cl 2 → TiCl4 + 2CO 2FeTiO3 + 6C + 7Cl2 → 2TiCl4 + 6CO + 2FeCl 3 TiCl4 berupa larutan yang akan dipisahkan dari FeCl 3 dan pengotor yang lain dengan cara didestilasi. Lalu dapat digunakan beberapa metode untuk mendapatkan logam Ti. Metode tersebut yaitu: a. Proses Kroll Logam Ti didapatkan dengan mereduksi TiCl 4 dengan Ca pada tungku pembakaran elektrik. Lalu dapat digunakan Mg atau Na. Pada temperatur ini, Ti sangat reaktif dan mudah bereaksi dengan udara atau N2. Dan reaksinya adalah sebagai berikut: TiCl4 + 2 Mg

1000-1150 oC

Ti + 2MgCl2

MgCl2 yang terbentuk dapat dihilangkan dengan melarutkan pada air, atau lebih baik  dengan melarutkan pada HCl agar Mg yang tersisa juga dapat larut. Dapat juga MgCl 2

dihilangkan dengan distilasi vakum. Dan akan tertinggal Ti berbentuk spons, hasil dari destilasi. Sedangkan bila menggunakan Na maka akan terbentuk Ti dalam bentuk  granula kecil.  b. Metode van Arkel – de Boer  Pada metode ini, sejumlah Ti yang tidak murni, dipanaskan dengan I 2 pada suatu bejana sehingga terbentuk TiI 4 yang volatil (Ti sudah terpisah dengan beberapa pengotor). Pemanasan ini dilakukan dibawah tekanan atmosfer agar titik didih TiI 4 menjadi lebih rendah. TiI4 yang berupa gas akan terdekomposisi pada bara pijar filamen tungsten. Semakin banyak endapan logam pada filamen maka semakin bagus konduktivitas listriknya. Semakin besar arus listrik yang melewati filamen tungsten maka bara pijar  akan tetap terjaga. Berikut merupakan reaksi dari metode ini : Impure

Ti + 2I2

50-250 oC

TiI4

1400oC

Ti + 2I2

Tungsten filamen

2. Bagaimana mekanisme katalis Ziegler-Natta yang menggunakan logam titan pada reaksi  polimerisasi propilena? Katalisator Ziegler-Natta dibuat melalui langkah-langkah berikut : 1. Mereaksikan zat teraktifasi dengan satu atau lebih senyawa donor elektron yang mengandung hidrogen labil. 2. Mereaksikan hasil reaksi 1 dengan satu atau lebih ester asam aromatik. 3. Mereaksikan zat teraktifasi di dalam hasil reaksi 2 dengan titan tetrakhlorida. 4. Mereaksikan katalisator yang terkandung di dalam produk reaksi 3 dengan titan tetrakhlorida. Katalisator Ziegler-Natta mengandung titan dalam jumlah yang cukup tinggi, dan memiliki aktititas cukup besar untuk mempolimerisasi oletin. Mekanisme reaksi polimerisasi propilena menggunakan logam tansisi titan sebagai katalis berupa TiCl4 dan kokatalis Al(CH2CH3) dapat dijabarkan sebagai berikut : a. Pembentukan kompleks ko-katalis dan donor (Moore, 1996)

Reaksi antara ko-katalis dan donor berlangsung spontan (hanya terjadi dalam beberapa detik). TEAL (tri etil aluminium) bereaksi dengan donor (cyclohexyl dimethoxy silane) membentuk kompleks asam basa yang terurai menjadi etyl-cyclo hexyl methyl methoxy  silane dan diethyl aluminium methoxy.

Karena jumlah TEAL berlebih maka kompleks asam basa bereaksi lagi dengan TEAL membentuk kompleks kokatalis.

b. Aktivasi katalis

Untuk memudahkan penulisan, selanjutnya kompleks kokatalis ditulis AlEt3. Kompleks kokatalis diadsorbsi oleh katalis menjadi katalis aktif dan dietil aluminium klorida.

Dari mekanisme reaksi di atas, terlihat bahwa reaksi aktivasi katalis terjadi proses bolak balik. Reaksi bola-balik sangat dipengaruhi oleh suhu. Aktivasi katalis merupakan reaksi eksotermis, sehingga suhu dijaga agar tidak terlalu tinggi sebab jika terlalu tinggi maka reaksi akan bergeser ke arah kiri. Ini mengakibatkan jumlah pusat aktif yang terbentuk  menjadi berkurang. Hal ini akan menyebabkan jumlah monomer yang terinisiasi tidak   banyak dan berakibat pada menurunnya mileage (g polimer/ mg katalis yang digunakan). c. Inisiasi

Propilena (monomer) bereaksi di pusat aktif katalis (Ti) membentuk kompleks yang kemudian akan terkoordinasi membentuk tahap transisi. Tahap transisi (transition state) adalah tahap dimana gugus etil pada pusat aktif terlepas dan membentuk ikatan dengan  propilena pada akhir rantai (terjadi penyisipan). Kemudian terjadi migrasi rantai dan terbentuklah pusat aktif yang baru.

d. Propagasi

Proses pada tahap inisiasi berulang juga pada propagasi sehingga diperoleh polipropilena dengan keteraturan yang tinggi . Rantai polimer tumbuh pada permukaan katalis melalui reaki-reaksi penyisipan rantai monomer yang terkompleksasi dan gugus Et yang asaln ya dari kokatalis organologam (AlRt3) berakhir sebagai gugus ujung rantai.

e. Terminasi

Terminasi rantai yang tumbuh bisa terjadi dengan beberapa cara. Chain transfer (transfer  rantai) pada polimerisasi propilena terjadi dengan beberapa cara, tergantung pada katalis dan kondisi operasi yang digunakan. Transfer rantai ke monomer atau transfer hidrida internal menghasilkan ujung rantai tak jenuh. Chain transfer yang sering dilakukan yaitu menggunakan zat hidrogen untuk mengontrol berat molekul polimer. Pada konsentrasi hidrogen dan derajat polimerisasi tertentu, hidrogen dapat memutuskan ikatan antara Ti

dan Cl pada rantai polimer sehingga terbentuk ikatan antara Ti dan H. Namun monomer  akan mudah menyisip antara ikatan Ti dan H, sehingga terjadi polimerisasi lagi.

Tanpa penerapan pereaksi-pereaksi transfer seperti itu, berat molekul akan menjadi terlalu tinggi untuk pemakaian komersial.

3. TiCl3 yang terhidrasi menghasilkan 2 macam ion kompleks yaitu [Ti(H 2O)6]3+ dan [Ti(H2O)5Cl]3+. Jelaskan mengapa kedua kompleks tersebut memiliki warna yang berbeda ( ion [Ti(H2O)6]3+ berwarna ungu dan ion [Ti(H 2O)5Cl]3+ berwarna hijau)? TiCl3 dengan adanya air akan mengalami hidrasi menjadi 2 macam ion kompleks yaitu [Ti(H2O)6]3+ yang terdiri dari 6 ligan H 2O dan [Ti(H2O)5Cl]3+, dimana ligannya terdiri dari 5 molekul H 2O dan 1 molekul Cl.

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-N ya 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 Zr(NO3)2 + 4 HCl U-Zr + 6HF UF4 + HNO3

ZrO(NO3)2 + 4 H2O ZrCl4 + 4 HNO3 UF4 + ZrF2 + 3 H2 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 s pontan. 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)32Ti(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 p ada 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