KELOMPOK 8 KIMIA ANORGANIK II

GOLONGAN IV

KELAS IV/DJURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUANUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU

PEKANBARU

Golongan IV

• Golongan IV B juga disebut golongantransaktinida. Unsur dalam golongan IV Btermasuk dalam unsur transisi yaitu unsur blok dyang konfigurasi elektronnya diakhiri oleh subkulit d. Unsur-unsur yang termasuk dalamgolongan IV B yaitu Titanium (Ti), Zirkonium(Zr),Hafnium (Hf), dan Rutherfordium (Rf).

Sejarah Penemuan

• Titanium

Titanium berasal dari bahasa Latin, Titans, yangartinya sangat kesat. Ditemukan oleh Greogor ditahun 1791 dan dinamakan oleh Klaproth di tahun1795. Titanium terdapat di debu batubara, dalamtumbuh-tumbuhan dan dalam tubuh manusia.Titanium banyak terdapat dalam mineral rutil (TiO2)dan ilmenit (FeTiO3) serta sphene yang ada didalamtitanate dan bijih besi yang tersebar luas di alam.

• ZirkoniumZirkonium berasal dari bahasa persia, zargun(seperti emas). Nama zirkon memberikan deskripsiwarna batu permata yang sekarang dikenal sebagaiziroon, jargoon, byacinth, atau ligure. Logam inidalam bentuk yang tidak murni pertama kalidiisolasi oleh Berzelius di tahun 1824 denganmemanaskan campuran potasium dan potassiumzirkonium fluorida dalam proses dekomposisi yangmereka kembangkan. Zirkonium sulit ditemukan dialam dalam keadaan bebas. Zirkonium banyakditemukan dalam pasir dengan mineral sepertizircoon (ZrSiO4) dan Zirconia (ZrO2).

• Hafnium

Hafnium berasal dari kata Kopenhagen.Namanya diambil dari nama kota tempatdimana unsur ini ditemukan. Logam hafniumpertama kali dipersiapkan oleh van Arkel dan deBoer dengan cara menyalurkan uap tetraiodidadiatas filamen tungsten yang dipanaskan.Hafnium juga diketahui sebagai produksampingan hasil pemurnian Zirkonium.

• RutherfordniumPada tahun 1964, para pekerja di Joint Nuclear Research Institute di Dubna, Uni Soviet membombardir plutonium dengan ion-ion neon yang memiliki energi 113 – 115 MeV. Mereka mendeteksi satu isotop hasil fisispontan dengan menggunakan mikroskop pada gelaskhusus tempat jejak-jejak fisi ini terekam.Mereka memperkirakan isotop ini dengan paruh waktu 0.3 ± 0.1 detik merupakan 260-104, diproduksi oleh reaksi berikut:

242Pu + 22Ne -> 104 + 4n.

Unsur 104, unsur pertama transactinide, ditebak memiliki sifat-sifat kimia mirip dengan hafnium. Ia akan membentuk senyawa dengan klormisalnya. Para ilmuwan Soviet yang melakukan eksperimen di atas berusaha mengenali unsur ini secara kimia dan telah berusaha menunjukkan bahwa isotop ini lebih bergejolak ketimbang actinide tetrachloride.

Eksperimen ini tidak dapat memisahkan unsur baru tersebut secarakimia, tetapi memberikan bukti yang cukup untuk evaluasi yang lebihjauh. Data baru yang dikeluarkan ilmuwan Soviet mengurangi paruh waktu dari 0.3 ke 0.15 detik. Kemudian grup Berkley mengajukan nama Rutherfordium untuk menghormati Ernest Rutherford,Fisikawan Selandia Baru.

A. Kecenderungan Unsur Golongan IV

• Titanium mempunyai sifat yang mirip dengan zink secarakimia maupun fisis. Salah satu karakteristik titanium yangmenonjol adalah titanium sama kuat dengan baja, tetapi lebihringan ±60% berat baja. Titanium mempunyai strukturelektron 3d2 4s2. Energi untuk mengeluarkan empat elektronbegitu besar, sehingga ion Ti4+ tidak bisa ada, dan senyawaantitanium (IV) adalah kovalen. Unsur titanium memilikibilangan oksidasi +2, +3, dan +4 (stabil). Sedangkankonfigurasi elektronnya adalah Ti (Ar) 3d2 4s2 sesuai denganaturan pengisian orbitalnya.

• Zirkonium alami mengandung lima isotop, 4 isotop stabil dan saturadio isotop (96Zr) yang mempunyai waktu hidup yang sangatpanjang, 15 isotop lainnya juga diketahui keberadaan nya.zirkoniumbewarna ke abu abuan, berbentuk kristal (amorf), lunak, dapatditempa dan tahan terhadap udara bahkan api. Zirkoniummemilikirersistansi tinggi terhadap korosi pada berbagai jenis asamdan alkali, air laut dan agen-agen yang lain. Logam ini diperkirakanmenyusun kurang lebih 0,00058 % dari lapisan bumi. Logam iniditemukan dalam campuran senyawa Zirkonium yang mana tidakditemukan dalam unsur bebas di alam. Mineral yang mengandungZirkonium seperti Alvite [(Hf, Th, Zr) SO4 H2O], Thortveitite danZirkon (Zr SlO4) biasanya mengandung 1%-5% Hf. Antara logamHafnium dan Zirkonium mempunyai sifat yang sama sehingga sulitdipisahkan.

• Hafnium alami merupakan campuran dari 6 isotop stabil yaitu174Hf (0,2%), 176Hf(5,2%), 177Hf (18,6%), dan 180Hf(35,2%).Hafnium merupakan logam yang dapat ditempadengan keperak-perakan yang tahan terhadap korosi daribeberapa alkali, tetapi pada suhu tinggi bereaksi denganoksigen, nitrogen, karbon, boron, sulfur, dan silikon. Hfbereaksi secara langsung dengan halogen untuk membentuktetrahalida. Hafnium telah berhasil dicampur dengan besi,titanium, niobium, tantalum dan beberapa logam lainnya.

• Rutherfodium (Rf)merupakan unsur sintetik yang merupakanisotop yang mengalami peluruhan melalui reaksi fisi yangberjalan spontan. Unsur ini adalah unsur transaktinida ataudisebut juuga dengan unsur buatan pertama dan diperkirakanmemiliki sifat yang sama dengan hafnium.

Senyawa Halida dan Oksida

A. Titanium

• Reaksi dengan air, titanium akan bereaksi dengan air membentuk titaniumdioksida dan hidrogen.

Ti + 2H2O -> TiO2 + 2H2

• Reaksi dengan Udara, yaitu ketika dibakar di udaraakan dihasilkan titanium dioksida dengan nyala putihyang terang dan ketika dibakar dengan nitrogenmurni akan menghasilkan titanium nitrida (2Ti(s) +N2(g) -> TiN(g)).

• Reaksi dengan Halogen, salah satu hasilnya adalahtitanium halida. Reaksi dengan fluor juga bisa terjaditetapi pada suhu 200oC.

TiO2(s) + 2 C (s) + 2X2(g) -> TiX4(g) + 2CO (g).

Reaksi dengan basa, titanium tidak bereaksi dengan alkali pada temperatur normal, tetapi pada keadaan panas.

B. Zirkonium

• Reaksi dengan Air, Zr tidak bereaksi dengan air pada keadaan dibawah normal

• Reaksi dengan udara Zr(s)+ O2(g) ZrO2(s)

ZrO2 tidak sangat tahansuhu tinggi (titik leleh 2700o)dan luar biasa tahan terhadap penyerangan. Iadigunakan untuk lapisan tungku dan sebagainya. ZrO2

lebih bersifat basa daripada TiO2 dan tidak larut dalambasa berlebih.

• Reaksi dengan halogen, Zr bereaksi dengan halogen membentuk zirkonium (IV) halida.

ZrO2(s) + 2C(s)+ 2X2(g) ZrX4(g) + 2CO (g).

Tetraklorida dibuat dengan interaksi langsung atau aksi Cl2 pada suatu campuran ZrO2 dan C.

ZrO2(s) + 2C(s)+ 2Cl2(g) ZrCl4(g) + 2CO (g).

• Reaksi dengan asam, hanya terdapat sedikitkemungkinan logam Zr bereaksi dengan asam. Zrtidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik, HF,membentuk kompleks fluoro.

C. Hafnium • Reaksi dengan air, Hf tidak bereaksi dengan air

dibawah kondisi normal.• Reaksi dengan udara, pada temperatur tinggi, Hf

dapat bereaksi dengan oksigen membentuk HfO2,dengan nitrogen membentuk HfN yang manamempunyai titik didih 3300C, dengan carbonmembentuk HfC, dengan titik didih mendekati38900C.

Hf(s) + O2 (g) HfO2(s)

2Hf(s) + N2(g) --> HfN(s)

• Reaksi dengan halogen, Hf bereaksi denganhalogen mebentuk hafnium tetrahalida,misalnya HfCl4, HfF4.

Hf(s) + 2X2(g) HfX4(s)

Ekstraksi Logam Golongan IV

A.Titanium

• Titanium banyak digunakan dalam indusri maupunkonstruksi. Logam titanium merupakan logam yangditambang bijih-bijihnya. Bijih pada umumnya terdapat didekat permukaan, maka biijih digali langsung daripermukaan. Dalam prosesnya, menciptakan lobang-lobang raksasa. Bijih tersebut dikilang agar menjadimurni menggunakan suatu proses yang disebutpeleburan. Dalam proses ini, logam oksida direaksidengan karbon. Selama reaksi karbon mengeluarkanoksigen dari bijih meninggalkan logam murni.

B. Zirkonium dan Hafnium

• Proses ekstraksi mineral zirkon melalui mediapelarut HCl dilakukan setelah ikatan zirkoniumdengan senyawa silikat dilepaskan karenamineral zirkon tidak dengan mudahterdekomposisi atau terurai secara langsungoleh HCl. Pemisahan ini dapat dilakukandengan penambahan Na2O2 sehingga akanterbentuk senyawa sodium zirkonat dansodium silikat.

• Zirkonat ini kemudian dilarutkan dengan HCl. Zirkonium larutsebagai ZrO2+ dan Zr4+ dan hafnium larut pula sebagai HfO2+

dan Hf4+ sehingga kemungkinan mineral zirkon langsungmelarut dengan HCl tetap dapat berlangsung. Mineral zirkon(umumnya 65-66% ZrO2 + HfO2) terdapat bersama-samadengan rutil dan ilmenit pada pasir pantai, sehingga ekstraksiZr dan Hf dapat pula diolah melalui tiga tahap yang meliputipenambangan dengan pengerukan (dredging) atau scraping,konsentrasi basah (wet conventration) dengan prosesgravitasi, kemudian dilakukan pemisahan kering (dryseparation) dengan proses pemisahan magnetic danelektrostatik.

Kegunaan Logam Golongan IV

A. Titanium

• Ti digunakan sebagai bahan katalis dalamindustry polimer poli etilen.

• Ti digunakan sebagai bahan konstruksi karenamempunyai sifat fisik berupa rapatannyarendah, logam ringan, kekuatan strukturnyatinggi, tahan panas dan tahan korosi.

• Ti digunakan sebagai pigmen putih, bahanpemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik.

• Kedokteran. Bahan implant gigi, penyambungtulang, tengkorak, struktur penahan katupjantung.

B. Zirkonium

• Logam zirconium dinunakan teras reactor nuklir karna tahan korosi dan tidak menyerapneutron.

• Zirconium digunakan sebagai getter dalamtabnug vakum, sebagai agen pencampurlogam dalam baja.

• Zirconium dapat menyerap panas yang lebihrendah sehingga industry tenaga nuklirmenggunakan zirconium dalam mengisi reaktonuklir sebagai pemantul.

C. Hafnium • Hafnium memiliki absorbsi crossection yang baik untuk

neutron (hamper 600 kali lipat zirconium) dan juga memilikisifat mekanik yang sangat bagus dan sangat resistant terhadapkorosi,hafnium digunakan sebagai tangkai kontrol reactor.

• Dalam bentuk senyawa dasar digunakan sebagai high-k-dielectric gate insolator dalam 45 nm generation of intregatecircuit.

• Sebagai gas filled dalam plasma cutting hal ini dikarenakankemapuannya melepas electron ke udara.

• D. Rutherfordium

Unsur ini belum diketahui kegunaannya karenasangat sulit ditemukan di alam.

THANK YOU