GOLONGAN IV B (KIMIA ANORGANIK)
BAB II
PEMBAHASAN
A. Kecenderungan
logam IVB
Golongan IVB adalah salah
satu golongan transisi yang memiliki konfigurasi yang sub kulid d nya tidak
terisi penuh atau terisi sebagian. Golongan IVB terdiri dari unsur Titanium,
Zirkonium dan Hafnium. Beberapa
sifat golongan ini dapat kita lihat dalam Sistem Periodik Unsur. Konfigurasi
elektron terluar unsur ini adalah (n-1) d2 ns2.
Titanium mempunyai struktur
elektron 3d24s2. Energi untuk mengeluarkan empat elektron
begitu besar, sehingga ion Ti4+ tidak bisa ada dan senyawaan
titanium(IV) adalah kovalen.
Bilangan
oksidasi yang sering dijumpai adalah +2, +3 dan +4, namun untuk Zr dan Hf
dijumpai bilangan oksidasi +1. Bilangan oksidasi +4 dikatakan lebih stabil dari
lainnya karena bilangan oksidasi yang lebih rendah mengalami disproporsionasi. Seperti
yang terjadi pada Titanium.
2 Ti+3 → Ti+2 + Ti+4
2Ti+2 → Ti0 + Ti+4
2Ti+2 → Ti0 + Ti+4
Logam-logam ini sangat keras, merupakan
konduktor yang baik memunyai titik didih dan titik cair yang tinggi. Tidak
reaktif pada suhu kamar tetapi jika dipanaskan dengan O2 pada suhu
di atas 600 C akan membentuk MO2, sedang dengan halogen akan
membentuk MX4. Dalam larutan asam atau basa, logam ini tidaklah
larut karena justru membentuk oksidanya sebagai pelindung. Meskipun begitu, Zr
larut dalam Aquaregia sedang Ti dapat larut dalam HF yang kemudian membentuk H2TiF6
dan H2.
Hf mempunyai jari-jari atom yang sama dengan Zr
dan oleh karena itu keduanya memiliki sifat yang sama. Maka dari alasan inilah
keduanya sukar dipisahkan.
B. Senyawaan Oksida dan Halida
1. Titanium
a. Oksida
Titanium
·
Titanium
Oksida (TiO2)
Memiliki
tiga bentuk kristal yaitu rutil, anatase dan brookite.[1]
Digunakan sebagai pigmen putih dalam cat, zat ini lebih baik daripada timbel
putih “white lead” Pb3(OH)2(CO3)2
karena toksisitasnya yang rendah dan tidak menjadi hitam apabila terkena H2S
seperti yang terjadi pada zat warna yang menggunakan bahan dasar yang
mengandung timah hitam. Titanium dioksida juga digunakan sebagai pemutih dalam
pembuatan kertas,[2]
dibuat melalui oksidasi TiCl4 dalam fase uap dengan oksigen. Endapan
yang diperoleh melalui penambahan OH- kepada larutan TiIV
dianggap sebagai TiO2 hidrat, bukan Hidroksida sejati. Materi ini
bersifat amfoter dan tidak terlalu larut dalam asam atau
basa. Terlarut lambat dalam H2SO4 pekat dan dapat
membentuk kristal Sulafat. Dengan alkali cair membentuk titanan, misalnya K2TiO3.[3]
TiCl4(g)
+ 2H2O(g) → TiO2(s)
+ 4HCl(g)
Bisa juga, 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)
b. Kompleks Titanium
·
Garam Okso
Garam Okso biasanya didapatkan
dalam bentuk spesies TiOSO4.H2O dan (NH4)2TiO(C2O4).H2O
·
Kompleks Anion
Larutan yang diperoleh dengan
melarutkan logam atau oksida hidrat dalam larutan akua mengandung ion kompleks
fluoro, terutama TiF62- yang dapat diisolasi sebagai
garam berkristal. Contohnya yaitu TiF62- dibuat dari logam/oksidanya dilarutkan dalam HF, TiCl4
dibuat dari logam/oksidanya dilarutkan dalam HCl, [TiCl6]2-
dibuat dari logam/oksidanya yang dilarutkan dalam HCl dengan penjenuhan dengan
gas Cl2.
·
Adduct dari TiX4
Biasanya Kompleks Halidanya
dapat membentuk adduct TiX4L
atau TiX4L2, berupa padatan Kristal yang sering
larut dalam pelarut organic. Adductnya memiliki bentuk geometri octahedral.
Contohnya : [TiCl4(OPCl3)]2,[ TiCl4(MeCOOEt)]2 dan TiCl4(OPCl3)2.
·
Kompleks Perokso
Salah satu reaksi yang paling
khas bagi larutan akua Ti ([Ti(O2)OH+]) adalah tumbuhnya
warna jingga yang jelas pada penambahan H2O2. [Ti(O2)OH+]
digunakan dalam analisis kolometri. Dimana reaksinya :
TiO2 + H2O2
→ Ti(O2)OH (warna jingga)
c. Senyawaan Titanium(III)
Titanium Klorida TiCl3
mempunyai beberapa bentuk Kristal. Bentuk –α yang ungu dibuat melalui reduksi
dengan H2 dari uap TiCl4
pada suhu 500˚ sampai 2000˚c. Reduksi bentuk –β yang coklat, yang diubah
menjadi bentuk –α pada suhu 250˚ c sampai
300˚c. Bentuk –α mempunyai kisi lapisan
mengandung gugus TiCl6. β
- TiCl3 berupa serabut dengan rantai oktahedral TiCl6
yang merupakan bersama sisi-sisinya. Struktur ini sangat penting bagi
polimerasi stereospedifik dari propena dengan menggunakan katalis TiCl6 (proses
Ziegler-Natta)
Dikloridanya dapat diperoleh
pada suhu tinggi yaitu :
TiCl4
+ Ti → 2TiCl2 atau 2TiCl3 → TiCl2 + TiCl4
d. Halida Titanium
Salah satu halida titanium
yaitu Titanium tetraklorida, cairan tidak berwarna (titik didih 136˚c)
mempunyai bau busuk, berasap dengan kuat dalam udara basah dan terhidrolisis
secara kuat tetapi tidak keras oleh air :
TiCl4
+ 2H2O → TiO2 + 4HCl
Halida lainnya dari titanium
yang dikenal adalah TiBr4 (tidak stabil), TiI4 berbentuk
Kristal pada temperature kamar, dan TiF4 berupa bubuk putih yang
higroskopis.
2. Zirkonium
a. Oksida Zirkonium
Okisda Zirkonium dibentuk dari
combinasi langsung dari elemen-elemennya atau pemanasan ZrCl4 dengan
H2O.
Zr (s) + O2
(g) → ZrO2 (s)
ZrO2 adalah
senyawa inert yang digunakan sebagai bahan keramik dan amalgam gigi.[4]
b. Halida Zirkonium
Halida Zirkonium dibentuk langsung
dari kombinasi elemen-elemennya yaitu Zr
ditambah F,Cl,Br dan I.
Zr (s) + 2F2 (g)
→ ZrF4 (s)
Zr (s) + 2Cl2 (g) → ZrCl4 (s)
Zr (s) +2Br2 (g) → ZrBr4 (s)
Zr (s) + 2I2 (g) → ZrI4 (s)
Zr (s) + 2Cl2 (g) → ZrCl4 (s)
Zr (s) +2Br2 (g) → ZrBr4 (s)
Zr (s) + 2I2 (g) → ZrI4 (s)
3. Hafnium
a.
Okisda Hafnium dibentuk dari
combinasi langsung dari elemen-elemennya atau pemanasan HfCl4 dengan
H2O.
Hf (s) + O2
(g) → ZrO2 (s)
Oksida Hafnium sama
sifatnya dengan oksida Zirkonium yaitu bersifat inert.
b.
Halida
Hafnium
Halida Zirkonium dibentuk langsung
dari kombinasi elemen-elemennya yaitu Zr
ditambah F,Cl,Br dan I.
Hf (s) + 2F2 (g)
→ HfF4 (s)
Hf(s) + 2Cl2 (g) → HfCl4 (s)
Hf(s) +2Br2 (g) → HfBr4 (s)
Hf(s) + 2I2 (g) → HfI4 (s)
Hf(s) + 2Cl2 (g) → HfCl4 (s)
Hf(s) +2Br2 (g) → HfBr4 (s)
Hf(s) + 2I2 (g) → HfI4 (s)
C. Ekstraksi Titanium
Ada beberapa proses untuk memperoleh Logam Titanium
1. Proses
Kroll
Oksida
logam TiO2 (dalam biji rutil) menjadi TiCl4 direaksikan
dengan gas klor dan karbon pada nyala merah :
Reaksi dilakukan pada tabung baja[5]. Senyawa
titanium tetraklorida, kemudian direduksi oleh magnesium pada suhu 800˚c pada atmosfer argon menjadi
logam murni. Udara dikeluarkan agar logam yang dihasilkan tidak dikotori oleh unsur
oksigen dan nitrogen. Sisa reaksi adalah antara Titanium dan magnesium
diklorida yang kemudian dikeluarkan dari hasil reaksi menggunakan air dan asam
klorida sehingga meninggalkan spons titanium. Spon ini akan mencair dibawah
tekanan helium atau argon yang pada akhirnya membeku dan membentuk batangan
titanium murni.
2. Proses Van
Arkel de Boer
Pada
proses ini adalah mengubah logam menjadi
komponen-komponen lainnya seperti logam iodide. Salah satu logam yang bisa dip
roses menggunakan van Arkel ini adalah Titanium. Ti dipanaskan dengan I2 pada
suhu 250˚c. Ti berubah menjadi TiI4 , tetapi
hasilnya tidak murni. c dipanaskan dengan panas berlebih yaitu pada suhu
1400˚c, sehingga TiI4 terurai
menjadi Ti dan I2. Reaksinya sebagai berikut:
Ti + 2 I2 → TiI4
TiI4 →
Ti + I2
D. Kegunaan
a. Titanium
·
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.
·
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).
·
Titanium yang
dialloykan bersama Vanadium digunakan dalam kulit luaran pesawat terbang,
peralatan pendaratan, dan saluran hidrolik.
·
Karena daya tahannya yang baik terhadap air
laut, Titanium digunakan sebagai pemanas-pendingin akuarium air asin dan pisau
juru selam.
·
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.
·
Bahan utama batu
permata buatan manusia yang secara relatif agak lembut.
·
Titanium tetraklorida
(TiCl4), cairan tidak berwarna yang digunakan untuk melapisi kaca.
·
Titanium dioksida
(TiO2) digunakan dalam pelindung matahari karena ketahanannya terhadap ultra
ungu.
·
Digunakan dalam implant penggantian sendi
karena sifat lengainya secara fisiologi.
·
Titanium digunakan
untuk peralatan operasi.
·
Karena kelengaiannya
dan menghasilkan warna yang menarik menjadikan logam ini populer untuk menindik
badan.
·
Digunakan dalam implant
gigi karena kemampuannya yang luar biasa untuk berpadu dengan tulang hidup (
osseointegrate ).
·
Titanium bias dianodkan
untuk menghasilkan beraneka warna.
b.
Zirkonium
Kegunaaan utama mineral
zirkon (ZrSiO4) yaitu sebagai logam refraktori dan ceramic opacification.
Zirkon juga digunakan sebagai penghias batu permata alami yang digunakan pada
intan. Zirkonium oksida diproses untuk menghasilkan cubic zirkonia. Ini berwujud
kristal bening berkilauan yang digunakan sebagai pengganti intan dengan harga
yang lebih rendah. Kegunaan yang lain :
· Zirkonium dapat menyerap panas yang lebih
rendah sehingga industri tenaga nuklir menggunakan
zirkonium dalam mengisi reaktor nuklir sebagai pemantul.
· Zirkonium
digunakan secara meluas di industri kimia pada pipa yang terletak di lingkungan
korosif terutama pada temperatur tinggi.
· Zirkonium karbonat digunakan sebagai lotion
anti racun namun banyak orang alergi terhadap produk ini.
· Logam Zirkonium digunakan dalam teras reaktor
nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutron.
c.
Hafnium
·
Sering digunakan
sebagai pengontrol rods pada reaktor nuklir karena mempunyai high, neutron,
capture, cross section dibandingkan dengan Zirkonium dengan resistan terhadap
korosi yang bagus.
·
Sebagai gas filled
dalam plasma cutting. Hal ini dikarenakan kemampuan nya melepas elektron ke
udara.
·
Dalam bentuk senyawa dasar digunakan sebagai
high-k-dielektric gate insulator dalam 45 nm generation of intregate sircuit.
·
Bersamaan dengan Iron,
Niobium, Tantalum, Titanium, dan logam transisi lainnya digunakan sebagai
Alloy.
·
Alloy Tantalum Hafnium
Carbide (Ta4HfC5) merupakan senyawa refractory yang
paling dikenal.
BAB III
PENUTUP
A.
Simpulan
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 yaitu Titanium (Ti),
Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), dan Rutherfordium (Rf).
Salah satu karakteristik Titanium yang paling
terkenal adalah sifat yang sama kuatnya dengan baja namun hanya dengan 60%
berat baja.
Zirkonium banyak terdapat dalam alam mineral
seperti zircon (Hyacianth) dan zirconia (baddeleyit). Baddeleyit sendiri
merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga
digunakan untuk pelapis tanur tinggi.
Titanium murni merupakan logam putih
yang sangat bercahaya. Titaniummerupakan
satu-satunya logam yang terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium
jugamemiliki resistansi terhadap asam sulfur dan asam hidroklorida yang larut,
kebanyakanasam organik lainnya, gas klor dan solusi klorida. Titanium
murni diberitakan dapatmenjadi radioaktif setelah dibombardir dengan deuterons. Radiasi yang dihasilkanadalah positrons dan sinar gama.
Hafnium 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.
Rutherfordium merupakan unsur sintetik yang merupakan isotop yang
mengalami peluruhan melalui reaksi fisi yang berjalan spontan.
DAFTAR PUSTAKA
Catherine,dkk. 2008. Inorganic
Chemistry Third Edition, England. Preantice Hall
Cotton, dkk. 2000.
Kimia Anorganik DasaR. Jakarta
.U-I Press
E.Brady, James. Kimia
Universitas Asas dan Struktur,jilid 2, Tangerang. Binapura Aksara
H.Petrucci, Ralph. 1897. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Edisi
Keempat jilid 3. Bogor. Erlangga
Syukri. 1999. Kimia
Dasar 3. Bandung. ITB
Post a Comment