Ekstraksi Gol IV b

PEMBUATAN TITANIUM, ZIRKONIUM, DAN HAFNIUM

(Makalah Kimia Anorganik III)

Penulis:

Nama: M.Padli

NPM: 0917011010

Dosen Pembimbing:

Prof. Suharso, Ph.D

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

2011

TITANIUM (Ti)


Ciri-ciri dan Sifat Titanium

Titanium adalah logam transisi bewarna putih keperakan, yang bersifat ringan dan kuat dan mempunyai lambang kimia Ti. Selain itu, titanium juga memiliki massa jenis yang rendah, keras tahan karat, dan mudah diproduksi. 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 memiliki titik lebur 1.660^oC dan titik didih 3.287^oC. Titanium pertama kali ditemukan oleh William Gregor kimiawan Inggris pada tahun 1791, yang kemudian diberi nama oleh Martin Heinrich Klaproth pada tahun kimiawan Jerman 1795. Titanium banyak dijumpai hampir semua batuan. Selain banyak ditemui dalam bentuk bijih mineral, titanium juga banyak terdapat dalam batuan meteorit. Titanium juga merupakan unsur kesembian terbanyak didalam kerak bumi.


Proses Pembuatan Titanium

Titanium dialam terdapat dalam bentuk bijih seperti rutil (TiO₂) dan ilmenit (FeTiO₃). Walau melimpah dibumi, namun untuk mendapatkan unsur ini membutuhkan proses yang panjang dan dengan biaya yang mahal.

 Salah satu metode yang digunakan dalam proses pembuatan titanium adalah Metode Kroll yang banyak menggunakan klor dan karbon. Hasil reaksinya adalah titanium tetraklorida yang kemudian dipisahkan dengan besi triklorida dengan menggunakan proses distilasi. Senyawa titanium tetraklorida, kemudian direduksi oleh magnesium menjadi logam murni. Udara dikeluarkan agar logam yang dihasilkan tidak dikotori oleh unsur oksigen dan nitrogen. Sisa reaksi adalah antara magnesium 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.

Manfaat Titanium

Bidang Transportasi
Karena sifatnya yang ringan, tidak mudah berkaratdan memiliki konduktivitas yang baik, maka titanium ini sangat baik digunakan sebagai bahan pembuatan badan pesawat terbang, pesawat ruang angkasa dan kapal selam.

Bidang industri
Dapat digunakan untuk pipa saluran dan peralatan militer.

Natrium titanat
Dapat digunakan untuk pesawat televise, radar, mikrofon dan fonograf.

Titanium tetraklorida
Dapat digunakan untuk mordan (pengikat) pada pewarnaan.

Titanium Oksida
Dapat digunakan untuk pembuatan batang las, email porselen, karet, kertas dan tekstil.

Titania
Dapat digunakan untuk perhiasan (batu titania).

Zirkonium (Zr) Sejarah zirkonium

(Persia zargun: emas seperti) Zirkon, batu permata utama dari zirkonium, juga dikenal sebagai jargon, gondok, Jacinth, atau Ligure. Mineral ini, atau variasi, disebutkan dalam tulisan-tulisan alkitabiah. Mineral ini tidak diketahui mengandung elemen baru sampai Klaproth, pada tahun 1789, menganalisa jargon dari dari Ceylon dan menemukan bumi baru, yang bernama Werner zirkon (Silex circonius), dan Klaproth disebut Zirkonertz (zirkonia).Logam murni pertama kali diisolasi oleh Berzelius pada tahun 1824 dengan memanaskan campuran kalium fluorida zirkonium dan kalium dalam proses dekomposisi kecil mereka dikembangkan.

Sumber

---

Zirkonium ditemukan dalam kelimpahan di bintang-bintang tipe S, dan telah diidentifikasi dalam matahari dan meteor. Analisis conto batuan bulan yang diperoleh selama misi Apollo ke bulan berbagai menunjukkan kandungan oksida zirkonium sangat tinggi, dibandingkan dengan batuan terestrial.

Properti

---

Reaktor-kelas zirkonium pada dasarnya bebas dari hafnium. Zircaloy (R) adalah paduan penting dikembangkan secara khusus untuk aplikasi nuklir. Zirkonium sangat tahan terhadap korosi oleh asam dan basa yang umum, oleh air laut, dan oleh agen-agen lainnya. Paduan dengan seng, zirkonium menjadi magnet pada suhu di bawah 35 0 K.

penggunaan

---

Hal ini digunakan secara luas oleh industri kimia dimana agen korosif digunakan. Zirkonium digunakan sebagai pengambil dalam tabung vakum, sebagai agen paduan dalam baja, dalam peralatan bedah, photoflash lampu, primer peledak, rayon pemintal, filamen lampu, dll Hal ini digunakan dalam lotion poison ivy dalam bentuk karbonat sebagaimana menggabungkan dengan urushiol. Dengan niobium, zirkonium superkonduktif pada suhu rendah dan digunakan untuk membuat magnet superkonduktif, yang menawarkan harapan langsung skala besar pembangkit tenaga listrik. Zirkonium oksida (zirkon) memiliki indeks refraksi tinggi dan digunakan sebagai bahan permata. Oksida murni, zirkonia, digunakan untuk wadah laboratorium yang akan menahan shock panas, lapisan-lapisan dari tungku metalurgi, dan oleh industri gelas dan keramik sebagai bahan refraktori. Penggunaannya sebagai bahan tahan api rekening untuk bagian besar dari semua yang dikonsumsi zirkonium.

---

Alami zirkonium berisi lima isotop. Lima belas isotop lainnya yang diketahui ada. Zirkon, ZrSiO4 , bijih utama, adalah murni ZrO 2 dalam bentuk kristal memiliki kandungan hafnium sekitar 1%. Zirkonium juga terjadi di beberapa 30 spesies mineral lainnya yang diakui. Zirkonium diproduksi secara komersil dengan mereduksi klorida dengan magnesium (Proses Kroll), dan dengan metode lainnya. Ini adalah logam berkilau putih keabu-abuan. Ketika halus dibagi, logam dapat menyala secara spontan di udara, terutama pada suhu tinggi. Logam yang solid jauh lebih sulit untuk terbakar. Toksisitas senyawa zirkonium yang melekat rendah. Hafnium selalu ditemukan pada bijih zirkonium, dan pemisahan yang sulit. komersial kelas berisi zirkonium dari 1 sampai 3% hafnium. Zirkonium memiliki absorpsi cross-section rendah untuk neutron, dan karena itu digunakan untuk aplikasi energi nuklir, seperti untuk kelongsong elemen bahan bakar. Pembangkit listrik nuklir komersial sekarang mengambil lebih dari 90% dari produksi logam zirkonium. Dari ukuran reaktor komersial, sekarang sedang dibuat, dapat menggunakan sebanyak setengah juta kaki linear tabung paduan zirkonium.

Hafnium (Hf) Sejarah

(Hafinia, nama Latin untuk Kopenhagen) Bertahun-tahun sebelum penemuannya pada 1932 (dikreditkan ke D. Coster dan G. von Hevesey), Hafnium dianggap hadir dalam berbagai mineral dan konsentrasi. Atas dasar teori Bohr, unsur baru ini diharapkan akan diasosiasikan dengan zirkonium. Ia akhirnya diidentifikasi sebagai zirkon dari Norway, dengan sinar-X analisis spektroskopi. Hal itu dinamai untuk menghormati kota di mana penemuan itu dibuat.Kebanyakan mineral zirkonium mengandung 1 sampai 5 hafnium persen. Ini pada awalnya terpisah dari zirkonium oleh rekristalisasi berulang-ulang amonium ganda atau fluorida kalium oleh von Hevesey dan Jantzen. Logam hafnium pertama kali dipersiapkan oleh van Arkel dan deBoer dengan melewatkan uap tetraiodida di atas filamen tungsten yang dipanaskan.Hampir semua logam hafnium sekarang ini diproduksi dengan mengurangi tetraklorida dengan magnesium atau dengan sodium (proses Kroll).
Properti

---

Hafnium adalah logam ulet dengan kilauan perak brilian. Sifat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh adanya kotoran zirkonium. Dari semua unsur, zirkonium dan hafnium adalah dua yang paling sulit untuk memisahkan. Meskipun kimia mereka hampir identik, kepadatan zirkonium adalah sekitar setengah dari hafnium. Hafnium sangat murni telah diproduksi, dengan zirkonium menjadi pengotor utama. Hafnium telah berhasil dicampur dengan besi, titanium, niobium, tantalum, dan logam lainnya. Hafnium karbida adalah komposisi biner yang paling tahan api diketahui, dan nitrida adalah yang paling tahan dari semua nitrida logam diketahui (mp 3310C). Pada 700 derajat Celcius hafnium cepat menyerap hidrogen untuk membentuk komposisi HfH1.86. Hafnium tahan terhadap alkali, tetapi pada suhu tinggi bereaksi dengan oksigen, nitrogen, karbon, boron, sulfur, dan silikon. Halogen bereaksi secara langsung untuk membentuk tetrahalida.

penggunaan

---

Karena elemen tidak hanya memiliki absorpsi cross-section yang baik untuk neutron termal (hampir 600 kali dari zirkonium), tetapi juga sifat mekanik yang baik dan sangat tahan korosi, hafnium digunakan untuk batang kendali reaktor. Batang tersebut digunakan dalam kapal selam nuklir. Hafnium digunakan dalam lampu gas diisi dan pijar, dan merupakan pengambil efisien untuk pemulungan oksigen dan nitrogen.

Ekstraksi Zirkonium (Zr) dan Hafnium (Hf)

Zirkonia adalah bentuk antara sebelum menjadi logam zirkonium melalui jalur pelindian agitasi dengan media pelarut HCl.

Zirkonium (Zr) dan Hafnium (Hf) masing-masing bernomor atom 40 dan 72, keduanya berada dalam golongan yang sama pada tabel periodik unsur kimia yaitu pada golongan IV B sehingga mempunyai banyak kemiripan dalam sifat kimianya. Kedua unsur ini selalu berasosiasi di alam yang secara empiris mempunyai perbandingan 10:1. Karena sifat kimia yang berdekatan, ekstraksi Zr dan Hf hanya dapat dilakukan melalui cara kimiawi (ekstraksi pelarut).

Mineral zirkon (umumnya 65-66% ZrO2 + HfO2) terdapat bersama-sama dengan rutil dan ilmenit pada pasir pantai, diolah melalui tiga tahap yang meliputi penambangan dengan pengerukan (dredging) atau scraping, konsentrasi basah (wet concentration) dengan proses gravitasi, kemudian dilakukan pemisahan kering (dry separation) dengan proses pemisahan magnetik dan elektrostatik.

Guna memperoleh unsur zirkonium (Zr) dan hafnium (Hf) dari mineral zirkon dapat dilakukan dengan cara pirometalurgi maupun hidrometalurgi. Dalam dunia industri, proses Kroll telah dikenal sejak lama. Selain itu telah dikenal juga proses ekstraksi mineral zirkon melalui cara pelindian dengan asam kuat, HCl.

Proses ekstraksi mineral zirkon melalui jalur pelindian dengan media pelarut HCl dilakukan setelah ikatan zirkonium dengan senyawa silikat dilepaskan karena mineral zirkon tidak dengan mudah terdekomposisi atau terurai secara langsung oleh HCl. Pemisahan ini dapat dilakukan dengan penambahan Na2O2 sehingga akan terbentuk senyawa sodium zirkonat dan sodium silikat. Terhadap zirkonat ini kemudian dilakukan pelindian dengan HCl. Walaupun demikian, jika dilihat dari diagram Eh-pH pada range tertentu, silikat (SiO2) tidak larut dalam HCl, sedangkan zirkonium larut sebagai ZrO2+ dan Zr4+ dan hafnium larut pula sebagai HfO2+ dan Hf4+ sehingga kemungkinan mineral zirkon langsung dilindi dengan HCl tetap dapat berlangsung.