MAKALAH UNSUR TRANSISI
Y (Yttrium) dan Zr (Zirkonium)
disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik 1
Disusun oleh :
NAUFA MUFIDA NUR
013021211007
PROGRAM STUDY KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUKABUMI
2013
KATA PENGANTAR
Dengan nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Segala puji
dan syukur bagi Allah swt yang dengan ridho-Nya saya dapat menyelesaikan
makalah ini dengan baik dan lancar. Terima kasih kepada yang terlibat dalam
pembuatan makalah ini yang dengan do'a dan bimbingannya makalah ini dapat
terselesaikan dengan baik dan lancar.
Dalam makalah ini, saya membahas tentang "Unsur transisi Y (Yttrium)
dan Zr (Zirkonium)" yang saya buat berdasarkan metode bibliografi. Makalah
ini diharapkan bisa menambah wawasan dan pengetahuan yang selama ini kita
cariserta dapat dimafaatkan sebaik dan semaksimal mungkin.
Demikian pula makalah yang saya buat oleh karena itu saran dan kritik
yang membangun tetap saya nantikan dan saya harapkan demi kesempurnaan
makalah ini.
Sukabumi, 11 Desember 2013
Penyusun
Daftar isi
"Kata pengantar……………………………………………………………….. "i "
"Daftar "ii "
"isi........................................................." "
".................................................... " "
"BABI PENDAHULUAN " "
"Latar belakang………………………………………………………. "1 "
"Tujuan………………………………………………………………. "2 "
"Rumusan masalah…………………………………………………... "2 "
"BAB II PEMBAHASAN " "
"2.1 "3 "
"Yttrium...................................................……"11 "
"……………………... " "
"2.2 " "
"Zirkonium..........................................………………………" "
"…….. " "
"BAB III PENUTUP " "
"3.1 Kesimpulan…………………………………………………………. "20 "
"3.2 Saran………………………………………………………………… "20 "
"Daftar Pustaka " "
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Unsur-unsur transisi adalah unsur logam yang memiliki kulit elektron d
atau f yang tidak penuh dalam keadaan netral atau kation. Unsur transisi
terdiri atas 56 dari 103 unsur. Logam-logam transisi diklasifikasikan dalam
blok d, yang terdiri dari unsur-unsur 3d dari Sc sampai Cu, 4d dari Y ke
Ag, dan 5d dari Hf sampai Au, dan blok f, yang terdiri dari unsur lantanoid
dari La sampai Lu dan aktinoid dari Ac sampai Lr. Kimia unsur blok d dan
blok f sangat berbeda.
Yttrium dan Zirkonium merupakan salah satu unsur pada golongan IIIB
yang berada pada periode lima. Keduanya termasuk dalam logam transisi.
Logam transisi memiliki sifat-sifat khas logam, yakni keras, konduktor
panas dan listrik yang baik dan menguap pada suhu tinggi. Walaupun
digunakan luas dalam kehdupan sehari-hari, logam transisi yang biasanya
kita jumpai terutama adalah besi, nikel, tembaga, perak, emas, platina, dan
titanium. Namun, senyawa kompleks molekular, senyawa organologam, dan
senyawa padatan seperti oksida, sulfida, dan halida logam transisi
digunakan dalam berbagai riset kimia anorganik modern.
Berkaitan dengan hal-hal tersebut di atas, maka penulis tertarik untuk
membuat makalah yang berjudul "UNSUR TRANSISI YTTRIUM DAN ZIRKONIUM"
2. Rumusan Masalah
Untuk menjelaskan permasalahan yang dibahas, maka penulis merumuskan
beberapa masalah dalam pertanyaan sebagai berikut :
1. Bagaimana sejarah ditemukannya unsur Yttrium dan Zirkonium?
2. Apa saja sifat-sifat dari unsur Yttrium dan Zirkonium?
3. Bagaimana kelimpahan Yttrium dan Zirkonium di alam?
4. Bagaimana cara pembuatan unsur Yttrium dan Zirkonium?
5. Apa saja kegunaan dari unsur Yttrium dan Zirkonium?
6. Apa saja dampak dari unsur Yttrium dan Zirkonium bagi manusia dan
lingkungan?
3. Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penulis dalam pembuatan karya
tulis ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui sejarah ditemukannya unsur Yttrium dan Zirkonium.
2. Untuk mengetahui sifat-sifat dari unsur Yttrium dan Zirkonium.
3. Untuk mengetahui kelimpahan Yttrium dan Zirkonium di alam.
4. Untuk mengetahui cara pembuatan unsur Yttrium dan Zirkonium.
5. Untuk mengetahui kegunaan dari unsur Yttrium dan Zirkonium.
6. Untuk mengetahui dampak dari unsur Yttrium dan Zirkonium bagi manusia
dan lingkungan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. YTTRIUM (Y)
A. Penemuan
Yttrium merupakan unsur golongan IIIB yang berada pada periode 5.
Yttrium termasuk dalam logam transisi. Yttrium ditemukan oleh peneliti dari
Finlandia bernama Johan Gadolin tahun 1794 dan diisolasi oleh Friedrich
Wohler ahun 1828 berupa ekstrak tidak murni yttria dari reduksi yttrium
klorida anhidrat (YCl3) dengan potassium.
Yttria (YCl3) adalah oksida dari yttrium dan ditemukan oleh Johan
Gadolin tahun 1794 dalam mineral gadolinite dari Yttreby, Swedia. Tahun
1843 seorang ahli kimia Swedia Carl Mosander dapat menunjukkan bahwa yttria
dapat terbagi menjadi oksida-oksida dalam tiga unsur yang berbeda disebut
Yttria. Penambangan yang terletak di dekat desa Ytterby yang menghasilkan
beberapa mineral antara lain erbium, terbium, ytterbium, dan yttrium
memiliki nama yang sama dengan desa tersebut.
Senyawa ini diberi nama Yttrium karena untuk menghormati kota
Ytterby di Swedia. Senyawa ini ditemukan pada barang tambang yang jarang
ditemukan di bumi (termasuk monazite, xenotime, yttria). Senyawa ini tidak
ditemukan dalam keadaan bebas di bumi.
B. Sifat
Yttrium memiliki sifat-sifat, diantaranya:
Sifat Fisik
1. Densitas : 4,5 g/cm3
2. Titik lebur : 1799 K
3. Titik didih : 3609 K
4. Bentuk : padat (25oC)
5. Warna : perak
6. Suhu Superkonduksi : 1.3 K
7. Kalor peleburan : 22kJ/mol1
8. Kalor penguapan : 414 kJ/mol1
Sifat Atomik
1. Nomor atom : 39
2. Nomor massa : 88,91
3. Volume atom : 19,8 cm3/mol
4. Afinitas elektron : 29,6 kJ/mol
5. Konfigurasi elektron :
2,8,18,9,2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d1 5s2
[Kr] 4d1 5s2
0 -2 -1 0 +1 +2
Bilangan kuantum utama (n) = 4
Bilangan kuantum azimuth (l) = 2
Bilangan kuantum magnetik (m) = -2
Bilangan kuantum spin (s) = +1/2
6. Keelektronegatifitasan (Elektronegativitas)
"Elektronegativitas "Nilai dalam satuan Pauling "
"Elektronegativitas Pauling "1,22 "
"Elektronegativitas Sanderson "0.65 "
"Rochow elektronegativitas Allred "1,11 "
Tabel 1. Berbagai jenis elektronegativitas untuk yttrium
Elektronegativitas sebuah unsur itu adalah kekuatan atom ketika dalam
sebuah molekul untuk menarik kerapatan elektron pada dirinya sendiri.
elektronegativitas bergantung pada sejumlah faktor dan memperinci sebagai
atom lainnya dalam molekul. Skala elektronegativitas pertama dikembangkan
oleh Linus Pauling dan skala yttriummemiliki nilai 1,22 pada skala berjalan
dari dari sekitar 0,7 (perkiraan fransium) sampai 2,20 (untuk hidrogen)
menjadi 3,98 (fluor). Elektronegativitas tidak memiliki satuan tapi "satuan
Pauling" sering digunakan ketika menunjukkan nilai dipetakan ke skala
Pauling. Pada titik interaktif di bawah ini dapat dilihat bagan diagram dan
tabel yang berguna. Ada sejumlah cara untuk menghasilkan suatu himpunan
bilangan yang mewakili elektronegativitas dan tiga diberikan dalam tabel di
atas. Skala Pauling mungkin yang paling terkenal dan cukup untuk berbagai
tujuan.
7. Energi ionisasi
Pertama : 615,6 kJ/mol
Kedua : 1181 kJ/mol
Ketiga : 1979,9 kJ/mol
8. Bilangan oksidasi utama : +3
9. Bilangan oksidasi lainnya : +2
10. Bentuk Struktur: Hexagonal Unit Cell
Sifat Kimia
Sifat kimia dari Yttrium adalah:
1. Reaksi dengan air
Ketika dipanaskan maka logam Yttrium akan larut dalam air membentuk
larutan yang terdiri dari ion Yttrium (III) dan gas hidrogen.
2Y(s) + 6H2O(aq) 2Y3+(aq) + 6OH-(aq) + 3H2(g)
2. Reaksi dengan oksigen
Pada reaksi dengan udara atau pembakaran secara cepat maka akan
membentuk Yttrium (III) Oksida.
4Y(s) + 3O2(g) 2Y2O3(s)
Memang cukup stabil di udara karena membentuk lapisan oksida stabil di
permukaannya, tetapi mudah dioksidasi ketika dipanaskan.
3. Reaksi dengan halogen
Yttrium sangat reaktif ketika bereaksi dengan semua unsur halogen
membentuk trihalida.
2Y(s) + 3F2(g) 2YF3(s)
2Y(s) + 3Cl2(g) 2YCl3(s)
2Y(s) + 3Br2(g) 2YBr3(s)
2Y(s) + 3I2(g) 2YI3(s)
4. Reaksi dengan asam
Yttrium mudah larut dalam asam klorida untuk membentuk larutan yang
mengandung ion Y (III) dan gas hidrogen.
2Y(s) + 6HCl(aq) 2Y3+(aq) + 6Cl-(aq) + 3H2(g)
C. Senyawa
Senyawa Yttrium biasanya ditemukan dalam bentuk senyawa Yttrium
Allumunium garnet Y3All5O12 dan senyawa Yttrium(III) Oksida Y2O3.
Bagian ini berisi daftar beberapa senyawa biner dengan halogen
(dikenal sebagai halida), oksigen (dikenal sebagai oksida), hidrogen
(dikenal sebagai hidrida), dan beberapa senyawa lainnya yttrium. Untuk
setiap senyawa, sebuah bilangan oksidasi formal untuk yttrium diberikan,
tetapi kegunaan nomor ini terbatas untuk-blok elemen p pada khususnya.
Berdasarkan bilangan oksidasi, suatu konfigurasi elektron juga diberikan
tetapi dicatat bahwa untuk komponen lain, ini dilihat sebagai pedoman saja.
Istilah hidrida digunakan dalam pengertian generik untuk menunjukkan jenis
senyawa MxHy dan tidak dibutuhkan untuk menunjukkan bahwa setiap senyawa
kimia yang tercantum berperilaku sebagai hidrida. Dalam senyawa dari
Yttrium, biasanya bilangan oksidasi sebagian besar yttrium adalah: 3.
a. Hidrida
Istilah hidrida digunakan dalam pengertian generik untuk menunjukkan
jenis senyawa MxHy dan tidak dibutuhkan untuk menunjukkan bahwa setiap
senyawa kimia yang tercantum berperilaku sebagai hidrida.
a) Yttrium dihidrida: YH2
b) Yttrium trihydride: YH3
b. Fluorida , Klorida , Bromida, Iodida
Yttrium sangat reaktif terhadap halogen (Fluorin F2, Klorin Cl2,
Bromin Br2, dan Yodium I2) untuk membentuk yttrium trihalides (III)
fluoride,
a) Itrium triflourida : YF3
b) Itrium triklorida : YCl3
c) Itrium tribromide : YBr3
d) Itrium triiodide : YI3
c. Oksida
Logam Itrium perlahan-lahan bereaksi di udara dan reaksi nya dengan
oksigen membentuk yttrium (III) oksida, atau Diyttrium trioksida atau
Yttria Y2O3.
d. Sulfida
Diyttrium trisulphide atau Yttrium (III) Sulfida : Y2S3.
e. Kompleks
a) Diyttrium trisulphate octahydrate: Y2(SO4)3.4/5H2O
b) Itrium trinitrate hexahydrate: Y(NO3)3.3/5H2O
c) [Y(H2O)8]3+ dan [Y(H2O)9]3+ dalam padatan: Y(O3SCF3).9H2O
d) Asetilasetonat: [Y(acac)3(H2O)]
e) Bis(trimetilsilil)amida: Y[N(SiMe3)2]3
f) Terpiridil bereaksi dengan yttrium nitrat membentuk koordinat 10:
[Y(terpy)(NO3)3(H2O)]
D. Kelimpahan di Alam
Yttrium tidak terdapat di alam sebagai unsur bebas tetapi ditemukan di
hampir semua mineral sebagai konstituen dalam jumlah kecil. Yttrium
ditemukan dalam mineral langka monasit sekitar 2,5 %, dan dalam jumlah
kecil di mineral lain seperti bastnasit, carbonatite, beberapa bijih
uranium, dan deposit clay mengandung yttrium.
Monasit ((Ce,La,Y,Th)PO3) merupakan senyawa fosfat logam tanah jarang
yang mengandung 50-70% oksida logam tanah jarang (LTJ). Monasit umumnya
diambil dari konsentrat yang merupakan hasil pengolahan dari endapan pada
timah aluvial bersama dengan zirkon dan xenotim. Monasit memiliki kandungan
thorium yang cukup tinggi. Sehingga mineral tersebut memiliki sinar α
bersifat radioaktif. Thorium memancarkan radiasi tingkat rendah, dengan
menggunakan selembar kertas saja, akan terhindar dari radiasi yang
dipancarkan.
Batuan di bulan mengandung banyak yttrium. China merupakan penghasil
terbesar, kemudian Perancis, Jepang, UK, dan negara lain. Bijih xenotime
yang berwarna kuning kecoklatan dapat memiliki kandungan 50% Yttrium fosfat
(YPO4) dan ditambang di Malaysia. Xenotim (YPO4) merupakan senyawa yttrium
fosfat yang mengandung 54-65% LTJ termasuk erbium, cerium dan thorium.
Xenotime juga mineral yang ditemukan dalam pasir mineral berat, serta dalam
pegmatit dan batuan beku.
Pada literatur lain dituliskan bahwa kelimpahan Yttrium pada kerak
bumi adalah 33 bagian per juta berat, 7,6 bagian per juta mol sedangkan
kelimpahan Yttrium pada tata surya: 10 bagian per miliar berat, 0,1 bagian
per miliar mol.
Yttrium alami memiliki satu isotop 89Y. Ada 19 isotop itrium yang
labil.
E. Pembuatan
Logam Yttrium tersedia secara komersial sehingga tidak perlu untuk
membuatnya di laboratorium. Yttrium ditemukan dalam mineral lathanoid dan
ekstraksi Yttrium dan logam lanthanoid dari bijih sangat kompleks. Logam
ini merupakan garam ekstrak dari bijih oleh ekstraksi dengan asam sulfat
(H2SO4), asam klorida (HCl), dan sodium hidroksida (NaOH). Teknik modern
untuk pemurnian campuran garam lanthanoid tersebut melibatkan teknik
kompleksasi selektif, ekstraksi pelarut, dan kromatografi pertukaran ion.
Yttrium Murni tersedia melalui reduksi YF3 dengan logam kalsium.
2YF3 + 3Ca 2Y + 3CaF2
2YF3 + 2Y + 3Ca 3CaF2
F. Kegunaan
Pada abad ke-21 ini manusia banyak memanfaatkan unsur yttrium,
diantaranya yaitu:
a) Penggunaan terbesar Yttrium adalah sebagai oksida Yitria, Y2O3, yang
digunakan dalam pembuatan fosfor merah untuk tabung televisi warna.
b) Yttrium Allumunium garnet Y3All5O12 senyawa ini digunakan sebagai
laser selain itu untuk perhiasan yaitu stimulan pada berlian.
c) Yttrium digunakan pula sebagai paduan logam dalam jumlah kecil yang
antara lain digunakan untuk meningkatkan kekuatan aluminium dan
magnesium.
d) Meskipun logam umumnya memiliki kemampuan menghantarkan panas, paduan
Yttrium dengan kromium dan aluminium memiliki sifat tahan panas.
e) Yttrium oksida yang ditambahkan pada kaca akan membuatnya tahan panas
dan goncangan, yang antara lain digunakan untuk lensa kamera.
f) Yttrium oksida cocok digunakan untuk membuat superkonduktor, yang
merupakan oksida logam yang mampu menghantarkan listrik.
g) Yttrium juga digunakan sebagai racun untuk logam non-ferrous. Telah
digunakan sebagai katalis dalam polimerisasi etilen.
h) Yttrium-90, isotop radioaktif, memiliki penggunaan medis dramatis
dalam jarum yang telah menggantikan pisau dokter bedah.
i) Ultra-murni yttrium-90 digunakan untuk terapi kanker. Ytrium-90
diperoleh dari proses pemisahan kemurnian tinggi dari strontium-90
produk fisi uranium di reaktor nuklir.
j) Karbon nanotube yang dihasilkan dari uap karbon yang mengandung
sejumlah kecil nikel dan katalis yttrium. Busur listrik menguap anoda
yang berisi katalis.
k) Paduan yttrium, nikel, aluminium dan kromium membentuk lapisan
berwarna perak sebagai salah satu bahan ruang bakar roket.
G. Dampak
a. Dampak Yttrium bagi kesehatan Manusia
Yttrium bisa berbahaya jika tidak ditangani dengan benar. Gas atau uap
itrium yang terhirup dapat menyebabkan emboli paru-paru, terutama selama
paparan jangka panjang. Yttrium juga bisa memicu kanker paru-paru bila
terhirup, serta kerusakan hati jika terakumulasi dalam tubuh karena
bersifat karsinogenik.
b. Dampak Yttrium bagi lingkungan
Yttrium dibuang ke lingkungan terutama oleh industri yang memproduksi
bensin. Unsur ini juga dapat memasuki lingkungan dari sampah peralatan
elektronik. Itrium secara bertahap akan terakumulasi dalam tanah dan air
yang akhirnya mengakibatkan peningkatan konsentrasi pada manusia, hewan,
dan partikel tanah. Pada hewan air, itrium menyebabkan kerusakan membran
sel yang berpengaruh negatif pada reproduksi dan fungsi sistem saraf.
2.2. ZIRKONIUM (Zr)
A. Sejarah
Zirconium adalah sebutan untuk logam berwarna putih abu-abu, berbentuk
kristal (amorf), lunak, dapat ditempa dan diulur bila murni juga tahan
terhadap udara bahkan api. Logam yang ditemukan oleh M.H. Kalaproth pada
tahun 1788 dalam bentuk mineral zircon ini tidak ditemukan di alam dalam
bentuk bebas tetapi sebagi oksida atau silikat dalam kerak bumi dan
bebatuan dalam kadar kecil. Logam ini memiliki lambing Zr dengan nomor atom
relative 91,224. 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.
Kemudian pada tahun 1892, ditemukan monoklinik kekuningan mineral
baddeleyite adalah bentuk alami dari oksida zirkonium. Sedikit memiliki
kepentingan ekonomi karena kelangkaannya. Titik lebur yang sangat tinggi
zirkonia (2750°C) membuat pengendalian pertumbuhan kristal tunggal sulit,
karena tidak ada wadah yang bisa menahan bahan dalam keadaan cair nya.
Namun, stabilisasi oksida zirkonium kubik telah direalisasikan sejak dini,
dengan produk sintetis stabil zirkonia diperkenalkan pada tahun 1930.
Meskipun kubik, itu dalam bentuk polikristalin keramik: ini digunakan
sebagai bahan tahan api bahan, sangat tahan terhadap kimia dan panas
(hingga 2540°C).
Tujuh tahun kemudian, Jerman ahli mineral MV Stackelberg dan K.
Chudoba menemukan alami zirkonia kubik dalam bentuk butiran mikroskopis
termasuk dalam metamict zirkon. Ini dianggap sebagai hasil sampingan dari
proses metamictization, tetapi dua ilmuwan tidak berpikir mineral yang
cukup penting untuk memberikan nama resmi. Penemuan itu dikonfirmasi
melalui difraksi sinar-X , membuktikan adanya mitra alami untuk produk
sintetis.
Seperti sebagian besar tumbuh pengganti berlian, gagasan memproduksi
kristal kubik zirkonia-tunggal muncul di benak para ilmuwan mencari dan
serbaguna materi baru untuk digunakan dalam laser dan aplikasi optik
lainnya. Produksinya akhirnya melampaui sintetis sebelumnya, seperti
sintetik strontium titanat, sintetis rutil, YAG (Yttrium aluminium garnet)
dan GGG (gadolinium gallium garnet).
Beberapa penelitian awal dalam pertumbuhan kristal tunggal
dikendalikan kubik zirkonia terjadi di Perancis tahun 1960-an, banyak
pekerjaan yang dilakukan oleh Y. Roulin dan R. Collongues. Teknik ini
melibatkan zirkonia cair yang terkandung dalam kulit tipis-padat zirkonia
masih, dengan pertumbuhan kristal dari lelehan: Proses bernama wadah
dingin, sebuah referensi terhadap sistem air pendingin yang digunakan.
Meskipun menjanjikan, upaya ini hanya menghasilkan kristal kecil.
Kemudian, Soviet ilmuwan di bawah VV Osiko di Institut Fisika Lebedev
di Moskow menyempurnakan teknik, yang kemudian bernama percobaan tengkorak
(sebuah sindiran baik kepada bentuk-didinginkan wadah air atau bentuk
kristal kadang-kadang tumbuh). Mereka menamai Fianit permata setelah nama
lembaga FIAN (Fisik Institut Akademi Ilmu), tapi nama itu tidak digunakan
di luar Uni Soviet. Terobosan mereka diterbitkan pada tahun 1973, dan
produksi komersial dimulai pada 1976. Pada tahun 1980 produksi global
tahunan telah mencapai 50 juta karat (10 ton).
B. Sifat
Sifat Fisika
1. Nama unsur : Zirkonium
2. Lambang : Zr
3. Golongan : IVB
4. Periode : 5
5. Blok : d
6. Jenis unsur : Logam transisi
7. Nomor atom : 40
8. Massa atom standar : 91.224
9. Konfigurasi elektron : 2,8,18,10,2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d2 5s2
[Kr] 4d2 5s2
0 -2 -1 0 +1 +2
Bilangan kuantum utama (n) = 4
Bilangan kuantum azimuth (l) = 2
Bilangan kuantum magnetik (m) = -1
Bilangan kuantum spin (s) = +1/2
10. Energi ionisasi
Pertama : 640.1 kJ/mol1
Kedua : 1270 kJ/mol1
Ketiga : 2218 kJ/mol1
11. Titik lebur : 2128 K
12. Titik didih : 4682 K
13. Kalor peleburan : 14 kJ.mol 1
14. Kalor penguapan : 573 kJ.mol 1
15. Jari-jari atom : 160 pm
16. Jari-jari kovalen : 175±7 pm
17. Kapasitas kalor : 25.36 J.mol 1K 1
18. Bilangan oksidas : 4, 3, 2, 1
(oksida amfoter)
19. Elektronegativitas : 1.33
(skala Pauling)
Zirkonium adalah logam kuat, bisa ditempa, ulet, dan berwarna perak
abu-abu. Sifat kimia dan fisika logam ini mirip dengan titanium. Zirkonium
sangat tahan terhadap panas dan korosi. Zirkonium lebih ringan dari baja
dan kekerasannya mirip dengan tembaga. Saat berada dalam bentuk bubuk,
logam ini dapat secara spontan menyala di udara, terutama pada suhu tinggi.
Zirkonium bubuk berwarna hitam dan dianggap berbahaya karena mudah
terbakar.
Sifat Kimia
1. Reaksi dengan Air
Zirkonium tidak bereaksi dengan air pada keadaan di bawah normal.
2. Reaksi dengan Udara
Pada reaksi dengan udara atau pembakaran secara cepat maka akan
membentuk Zirkonium oksida.
Zr(s) + O2(g) ZrO2(s)
Zirkonium dioksida (ZrO2), kadang-kadang dikenal sebagai zirkonia
(jangan dikelirukan dengan zirkon), adalah kristal putih oksida dari
zirkonium. Zirconia sebagai oksida murni tidak ditemukan di alam, akan
tetapi zirconia biasa ditemukan dalam baddeleyite and zircon (ZrSiO4) yang
merupakan sumber utama dari material ini. Dari kedua sumber zirconia
tersebut, zircon yang didapat memiliki kemurnian yang rendah, dan harus
melaliu proses-proses tertentu untk menghasilkan zirconia. Dalam memproses
zirconia dilakukan pemisahan dan penghilangan material-material yang tidak
diinginkan serta impurities yang ada, yaitu zircon-silika.
Zirconia (ZrO2) merupakan oksida logam yang memiliki sifat polimorfi
yaitu tiga macam struktur Kristal antara lain: monoklinik (m-ZrO2),
tetragonal (t-ZrO2) dan kubik (c-ZrO2).
3. 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)
4. Reaksi dengan Asam
Hanya terdapat sedikit kemungkinan logam Zirkonium bereaksi dengan
asam. Zirkonium tidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik, HF,
membentuk kompleks fluoro.
C. Pembuatan
1. Proses Klorinasi
Klorinasi Zirkon dilakukan dengan mengubah zirkon kedalam bentuk
zirkonium karbida dengan menggunakan graphite pada graphite lined
arcfurnace dengan temperatur proses 1800oC :
ZrSiO4 + 4C ZrC + SiO + 3CO
Silicon monoxide menguap pada temperatur 1800oC. Setelah itu ZrC
diubahmenjadi ZrCl dengan cara klorinasi pada temperatur 500oC:
ZrC + 2Cl2 ZrCl4+ C
Pada perkembangannya, Zirkon dan karbon dicampurkan dan diklorinasi
padatemperatur 1200oC dan menghasilkan ZrCl, pada satu proses saja.
ZrSiO4 + 4C + 4Cl2 ZrCl4 + SiCl4 + 4CO
2. Proses Alkali Fusion
Dikembangkan oleh Ames Laboratory of the U.S. Atomic Energy
Commission. Proses ini cocok untuk memisahkan hafnium darizirkonium dengan
menggunakan solvent extraction dari suatu larutan aqueous.
Pertama, Pasir zirkon dengan fraksi 1 sampai 1.5 kali berat sodium
hydroxide dicampurkan. Kemudian dipanaskan pada suatu furnace pada
temperatur 565oC. Sodium hydroxide meleleh pada temperatur 318oC dan pada
temperatur lebih tinggi sodium hydroksida akan bereaksi dengan pasir
zirkon.
4NaOH + ZrSiO4 Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2H2O
Steam kemudian dilarutkan sehingga campuran menjadi berfasa viscous
dan berubah menjadi fragile-porous solid ("frit") saat temperatur mencapai
530oC. Setelah pendinginan, fragile-porous solid dipecah dandilakukan
leaching menggunakan air, dimana terjadiekstraksi Na2SiO3. Residu kemudian
di-leaching dengan menggunakan asam yang melarutkan Na2ZrO3.
3. Proses Fluosilicate Fusion
Digunakan di Uni Soviet untuk menghasilkan feed pada separasi hafnium
dari zirkonium dengan fractional crystallization dari K2MF6. Zirkon
dihancurkan sampai ukuran 200 mesh dandicampur dengan potassium
flousilicate dan potassiumklorida. Campuran tersebut disinter dalam sebuah
rotary furnace pada temperatur 650 dan 700oC. Reaksi yang terjadi adalah :
ZrSiO4 + K2SiF6 K2ZrF6 + 2SiO2
Produk hasil proses sinter tersebut didinginkandan dihancurkan sampai
berukuran 100 mesh dan dilakukan proses leaching pada temperatur 85oC
dengan HCl 1%. Hasilnya di-filter pada temperature 80oC lalu didinginkan
agar terbentuk kristal K2ZrF6 (serta K2HfF6) yang kemudian disaring dan
dicuci dengan air.
Terdapat tiga cara yang dapat digunakan dalam proses pembuatan
zirconium, yaitu:
1. Proses Kroll, meliputi reduksi dari uap tethrachloride darileburan
magnesium.
2. Proses hot wire, meliputi dekomposisi dari iodide.
3. Elektrolisis dari double potassium floride yang dilarutkankstraksi
zirconium dari zircon, yaitu dari lelehan garam.
D. Kelimpahan di Alam
1. Alam semesta : 0,05 ppm
2. Matahari : 0,04 ppm
3. Karbon meteorit : 6,7 ppm
4. Kerak Bumi : 130 ppm
5. Air laut : 9 x 10-6 ppm
6. Manusia : 50 ppb berat
3 ppb oleh atom
E. Keberadaan di Alam
Zirkonium berasal dari bijih utama mineral zirkon (zirconium silicate,
ZrSiO4) dan baddleyite (zirconium oxide, 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 2.5000oC. Deposit
ini terdapat di US, Australia, dan Brasil.
Zirkon ditemukan umumnya pada batuan beku dan dalam kerikil serta
pasir sebagai batuan beku hasil erosi. Dalam bentuk ini, zirkonsering
bercampur dengan silika, ilmenit, dan rutil. Sebagian besardari zirkon yang
digunakan dalam industri saat ini berasal dari pasirdan kerikil.
F. Kegunaan
a) Logam zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan
korosi dan tidak menyerap neutron. Zircaloy merupakan aliase zirkonium
yang penting untuk penyerapan nuklir, seperti menyalut bagian-bagian
bahan bakar.
b) Biasanya digunakan untuk komponen dalam deodorant, bola lampu,
filament, dan batu permata buatan.
c) Zr banyak digunakan dalam reaktor nuklir sebagai air-cooled.
d) Zirkonium digunakan dalam industri baja untukmenghilangkan nitrogen
dan belerang dari besi, sehinggadapat meningkatkan kualitas dari baja.
e) Zr ditambahkan ke besi untuk menciptakan sebuah paduan yang dapat
meningkatkan machinability, ketangguhan, dan keuletan.
f) Zirkonium Foil digunakan untuk ignition-flash material pada
photography bulb.
g) Sponged Zirkonium banyak digunakan pada industri militer.
h) Zirkonium dan paduannya dengan Al, Fe, Ti, atau Vdigunakan pada vacuum
tube, pada pipa gas dan pada ultra-high-purity environment di industri
semikonduktor.
i) Zirkonium powder merupakan sumber panas pada alat peledak dan alat
pembakar untuk berbagai kegunaan, termasuk untuk automotive air bag
inflator.
j) Zirkonium juga digunakan untuk konstruksi reaktor kimia dimana
ketahanan korosi sangat dibutuhkan.
k) Zirkonium yang bercampur dengan titanium, nikel, tembaga menghasilkan
Liquidmetal. Liquidmetal adalah sejenis amorphous metal alloys hasil
pengembangan California Institute of Technology. Sifat bahan ini
sangat kuat dan ringan. Apabila disentuh, permukaannya halus seperti
kaca.
l) Cubic Zirconia memiliki kandungan Zirconium Oxide dengan warna alami.
m) Zirconium oxyclorida, sebagai bahan pelapis (coating) pada tekstil.
n) Zirkonium hydrat sebagai moderator neutron.
o) Zirkonium karbonat sebagai obat ( berbentuk salep) utntuk melawan
racun yang berasal dari tumbuh-tumbuhan
p) Dalam industri kimia, zirkonia digunakan untuk pembuatan zirconium
sulfat, H2ZrO2(SO4)2.3H3O. bahan kimia ini sangat penting karena
merupakan bahan dasar dalam pembuatan kimia zirkonium lainnya.
Zirkonium sulfat digunakan sebagai bahan untuk penyamakan kulit
(tanning leather) dan bahan tambahan pada pigmen titania ( berfungsi
sebagai penstabil pigmen).
G. Dampak
a. Dampak Zirkonium bagi kesehatan Manusia
Zirconium dapat diambil ke dalam tubuh dengan makan makanan, minum
air, atau menghirup udara. Penyerapan dari makanan atau air adalah sumber
utama dari internal zirkonium yang disimpan dalam populasi umum. Zirkonium
tidak baik diserap ke dalam tubuh, dengan hanya sekitar 0,2% dari jumlah
yang tertelan diserap ke dalam aliran darah melalui usus, zirkonium yang
mencapai darah, setengah deposito dalam kerangka dengan paruh biologis
sekitar 8.000 hari dan separuh lainnya deposito di semua organ dan jaringan
tubuh di mana ia tetap dengan biologis paruh 7 hari). Sejak zirkonium
bukanlah unsur utama mineral tulang, jumlah deposit dalam kerangka
diasumsikan tetap permukaan tulang dan tidak akan diserap ke dalam volume
tulang.
Zirkonium menimbulkan bahaya kesehatan hanya jika diambil ke dalam
tubuh. Paparan gamma eksternal bukan merupakan keprihatinan karena
zirkonium-93 meluruh dengan memancarkan partikel beta dengan meluruh oleh
di mana hanya energi rendah radiasi gamma dipancarkan. Sementara di dalam
tubuh, zirkonium menyajikan bahaya kesehatan dari beta dan gamma radiasi,
dan utama perhatian adalah berkaitan dengan peningkatan merangsang
kemungkinan kanker. Zirkonium 95 juga merupakan salah satu radionuklida
yang terlibat dalam pengujian atmosfer dari senjata nuklir. Ini adalah
salah satu radionuklida berumur panjang yang telah dihasilkan dan akan
terus menghasilkan peningkatan risiko kanker selama puluhan tahun dan abad
yang akan datang.
b. Dampak Zirkonium bagi lingkungan
Dampak lingkungan zirkonium tidak mungkin untuk menyajikan suatu
bahaya terhadap lingkungan. Sementara tanaman air pengambilan yang cepat
larut zirconium, lahan tanaman memiliki sedikit kecenderungan untuk
menjerap itu, dan memang 70% dari tanaman yang telah diuji tidak
menunjukkan zirkonium untuk hadir sama sekali. Tanaman air menyerap
zirconium dengan cepat, namun tidak banyak yang terakumulasi sehingga tidak
menimbulkan efek signifikan.
Zirkonium hadir dalam kerak bumi pada konsentrasi sekitar 130 miligram
per kilogram (mg/kg), dan konsentrasi dalam air laut adalah sekitar 0,026
mikrogram (µg)/liter. Jejak jumlah zirconium-93 yang hadir di tanah di
seluruh dunia dari kejatuhan radioaktif. Ini juga dapat hadir pada
fasilitas nuklir tertentu, seperti reaktor dan bahan bakar pengolahan
tanaman. Zirkonium umumnya salah satu kurang menimbulkan radioaktif logam
dalam tanah, walaupun bentuk-bentuk tertentu dapat bergerak ke bawah agak
jauh untuk mendasari lapisan. Dengan air meresap melekat cukup baik untuk
tanah, dan konsentrasi yang berhubungan dengan partikel tanah berpasir
biasanya sekitar 600 kali lebih tinggi daripada di interstisial air (air
dalam ruang pori antara partikel tanah). Dengan lebih konsentrasi rasio
(lebih dari 2.000) di tanah lempung dan tanah liat. Dengan demikian,
umumnya zirkonium tidak menimbulkan kontaminasi dalam tanah.
BAB III
PENUTUP
1. Kesimpulan
Yttrium ditemukan oleh peneliti dari Finlandia bernama Johan Gadolin
pada tahun 1794 sedangkan Zirkonium ditemukan oleh oleh M.H. Kalaproth pada
tahun 1788.
Senyawa Yttrium biasanya ditemukan dalam bentuk senyawa Yttrium
Allumunium garnet Y3All5O12 dan senyawa Yttrium(III) Oksida Y2O3 sedangkan
Zirkonium berasal dari bijih utama mineral zirkon (zirconium silicate,
ZrSiO4) dan baddleyite (zirconium oxide, ZrO2).
Yttrium ditemukan dalam mineral langka monasit sekitar 2,5 % sedangkan
kelimpahan Zirkonium pada kerak bumi sebesar 130 ppm.
Unsur Yttrium dan Zirkonium ini banyak dimanfaatkan oleh manusia dalam
kehidupan sehari-hari misalnya pada monitor komputer dan jam tangan
militer.
2. Saran
Penulis berharap makalah ini dapat menambah wawasan,dan pembaca
disarankan untuk membaca referensi lain agar memperluas wawasan dan
pengetahuan dan semoga teman-teman memperoleh manfaat yang ada dalam meteri
tersebut. Jika ada terdapat kekurangan terhadap materi saya, saya mohon
maaf, terima kasih telah memperhatikan sekaligus memahami materi saya.
Daftar Pustaka
Petrucci, Ralph H. 1985 . Kimia Dasar : Prinsip Dan Terapan Modern .
Van Arkel, A.E., and de Boer, J.H.1925. Preparation of Pure Titanium,
Zirkonium, Hafnium, and Thorium Methal : Zeitschrift fur Anorganishe und
Allgemeine Chemie, v. 148, p. 345-350.
Annonimous. 2010. Kimia Dahsyat. Diakses tanggal 9 desember 2013.
Achmad, H. 2001. Struktur Atom Struktur Molekul & Sistem Periodik. Bandung:
PT CINTRA ADITYA BAKTI.
Cotton & wilkinson. 2009. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI press.
Effendi.2008 . ikatan ionik. Malang: UM press.
http://kampungminers.blogspot.com/2012/09/zircon.html
http://www.smartyhands.com/id/faq/topic.cfm?topicid=162
http://ismiariningsih.blogspot.com/2012/10/makalah-unsur-unsur-golongan-iii-
b_1175.html
http://erwantoindonesia.wordpress.com/2012/03/21/makalah-kimia-unsur-
golongan-iii-b/
http://tutialawiyahbgr.blogspot.com/2013/02/kimia-unsur.html
http://nooradinugroho.wordpress.com/2008/10/15/golongan-bahan-galian/
http://kimiadahsyat.blogspot.com/2009/06/golongan-iii-b.html
http://orybun.blogspot.com/2008/12/unsur-golongan-iv-b.html
http://ichanurfa.irvanriswanto.com/2010/12/15/golongan-iii-b/#more-12
http://www.amazine.co/28376/itrium-y-fakta-sifat-kegunaan-efek-
kesehatannya/
http://www.rsc.org/chemsoc/visualelements/pages/pdf/yttrium.pdf
-----------------------
Johan Gadolin
(5 Juni 1760-15 Agustus 1852)
Seorang ahli kimia, fisika dan mineralogi.
Pendiri Finnish Chemistry Research.
Friedrich Wöhler
(31 Juli 1800-23 September 1882)
Seorang kimiawan Jerman.
paling dikenal untuk sintesis nya dari urea, juga yang pertama untuk
mengisolasi beberapa unsur-unsur kimia
Gambar 2. Yttria
Gambar 1.
Yttrium (Itrium)
Gambar 3. Elektron tiap kulit
Gambar 4. Yttrium (III) Oksida
Gambar 5. Yttrium (III) Florida
Gambar 6. Yttrium (III) Klorida
Gambar 7. Yttrium (III) Bromida
Gambar 8. Yttrium (III) Hidrida
Gambar 9. Yttrium (III) Oksida
Gambar 10. Y3Al15O12
Gambar 11. Yttrium (III) Sulfida
Gambar 12. Monasit
Gambar 13. Xenotime
Gambar 14. Yttrium digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti kubik
zirconia permata, monitor komputer , lensa kamera dan lampu hemat energi
Gambar 15. Ultra-murni yttrium-90 digunakan untuk terapi kanker
Gambar 16. Karbon nanotube yang dihasilkan dari uap karbon yang mengandung
sejumlah kecil nikel dan katalis yttrium
Gambar 17. Ruang bakar roket. Lapisan perak berwarna. Paduan nikel,
kromium, aluminium dan yttrium
Gambar 19.
Martin Heinrich Klaproth
(1 Desember 1743 – 1
Januari 1817)
Seorang ahli kimia dari Jerman yang menemukan uranium (1789), zirkonium
(1789), dan cerium (1803).
Gambar 18. Zirkonium
Gambar 20. Kulit elektron Zirkonium
Gambar 21. Zirkonium Dioksida
Gambar 22. Zirkonium Dioksida
Gambar 23. Bentuk-bentuk Zirkonia
Gambar 24. ZrF4
Gambar 25. ZrCl4
Gambar 26. ZrBr4
Gambar 27. ZrI4
Gambar 28. Cincin Zirkon
Gambar 29. Liquidmetal
Gambar 30. Implan gigi berbahan zirkonia
Gambar 31. Arloji militer dari keramik Zirkonium Oksida (Zr02)
Gambar 32. Permata dari Cubic Zirconia
