titanium.docx
-
Upload
danny-surya -
Category
Documents
-
view
267 -
download
18
Transcript of 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, titanium 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 (TiO2).
Titanium, yang dilambangkan dengan simbol Ti, merupakan logam transisi dan
mempunyai nomor atom 22 dan berat atom 47,90. Titanium adalah logam yang 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 TiO2 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 (TiO2). Titanium
umumnya terbentuk pada batuan igneous, sering ditemukan sebagai ilmenite (FeTiO3) 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% TiO2 (rutile) yang merupakan mineral
penting untuk pengolahan titanium 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 (CaTi(SiO4)) yang mengandung silika. Rutiel-
bering beach dapat ditambang jika mengandung TiO2 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 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% alumunium- 4% vanadium. Alloy ini mempunyai kekuatan yang lebih besar dari
titanium 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/m3, berada diantara aluminium dan stainless steel (bisa 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 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] 3d2 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 fisik yang lain dari titanium adalah:
Titik Didih 3285oC
Titik Leleh 1667oC
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 cm3/mol
Massa Atom 47,88
Struktur kristal : Heksagonal
Konduktivitas listrik 2,6 x 106 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)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
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 450C, Ti mulai bereaksi dengan banyak substansi. Pada temperatur
melebihi 600C, Ti bersifat sangat reaktif. Ti membentuk dioksida TiO2, halide TiX4,
interstisial nitrida TiN dan interstisial karbida TiC dengan penggabungan langsung. Seperti
halnya dengan golongan Scandium, logam Ti berupa serbuk dapat menyerap H2. 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 HNO3:
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 TiO2. 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 TiO2 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 relatif 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 warna.
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 TiOSO4 selanjutnya dihidrolisis dengan pendidihan,
dan kemudian larutan ditanamkan dengan rutil atau kristal anatase.
Struktur kristal dari oksida menunjukkan bahwa kristal bersifat ionik. TiO2 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 M4+ tidak ada dalam
larutan, tetapi ion MO2+ 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 SO4- dan 1 atom O dari H2O.
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 H2O2
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 Cl2 selama
pemanasan TiO2 dan C. Senyawa halida lain dapat dibuat dengan cara yang sama.
Untuk mencegah penanganan F2, flourida dapat disiapkan dari reaksi antara TiCl4
dengan HF anhidrat.
TiCl4 + 4HF TiF4 + 4HCl
Iodida juga dapat dibuat dengan cara pemanasan halogen dan logam. TiCl4 bersifat
tidak berwarna, diamagnetik, dan merupakan cairan beruap.
Halida dapat terhidrolisis dengan cepat oleh air, dan uap dalam udara menghasilkan
TiO2. Hidrolisis lebih lanjut dengan HCl encer menghasilkan oksoklorida TiOCl2.
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.
TiF4 [TiF6]2- stabil
TiCl4 [TiCl6]2- tidak stabil
2. Bilangan Oksidasi 3+
Senyawa Ti(+III) memiliki konfigurasi d1, 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 TiX4.
Dengan demikian TiCl3 anhidrat dapat diperoleh sebagai endapan ungu dengan mereduksi
TICl4 menggunakan H2 pada 600C. TiCl3 merupakan katalis Ziegler – Natta yang sangat
penting. Reduksi dari larutan yang mengandung Ti(+IV) dengan Zn mengahsilkan ion
akua yang berwarna ungu [Ti(H2O)6]3+. Ada dua bentuk terhidrasi dari TiIIICl3 yang
memiliki warna yang berbeda. Dalam suatu kompleks TiIII dikelilingi oleh 6 molekul H2O
yaitu [Ti(H2O)6]3+ 3Cl-, dan pada kompleks lainnya TiIII dikelilingi oleh 5 molekul H2O
dan 1 ion Cl- menghasilkan senyawa kompleks [TiCl(H2O)5]2+ 2Cl. Kedua senyawa
kompleks yang berbeda ini memberikan peningkatan selisih 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 Cl2 pada suhu 900oC.
TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO
2FeTiO3 + 6C + 7Cl2 → 2TiCl4 + 6CO + 2FeCl3
TiCl4 berupa larutan yang akan dipisahkan dari FeCl3 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 TiCl4 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 1000-1150oC 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 I2 pada suatu bejana
sehingga terbentuk TiI4 yang volatil (Ti sudah terpisah dengan beberapa pengotor).
Pemanasan ini dilakukan dibawah tekanan atmosfer agar titik didih TiI4 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 50-250oC 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 asalnya
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(H2O)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(H2O)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 H2O dan [Ti(H2O)5Cl]3+, dimana ligannya
terdiri dari 5 molekul H2O 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 KIMIAFAKULTAS 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