Makalah Hafnium Fix

BAB I PENDAHULUAN

A.

Latar Belakang

Hafnium adalah suatu unsur kimia dengan simbol dan Hf nomor atom 72, berkilau keperakan abu-abu, logam transisi tetravalen, hafnium menyerupai zirkonium dan ditemukan dalam mineral zirkonium. Hafnium ditemukan oleh Dirk Coster dan Georg von Hevesy pada tahun 1923 di Kopenhagen, Denmark, dan nama Hafnia setelah nama Latin untuk "Copenhagen". Hafnium digunakan dalam filamen, elektroda, dan proses fabrikasi semikonduktor beberapa untuk sirkuit terpadu di 45 nm dan panjang fitur yang lebih kecil. Besar neutron yang menangkap penampang membuat hafnium bahan yang baik untuk penyerapan neutron dalam batang kendali di pembangkit listrik nuklir. Beberapa superalloy digunakan untuk aplikasi khusus mengandung hafnium dalam kombinasi dengan niobium, titanium tungsten. Hafnium mempunyai isotop hafnium memiliki 32 isotop, dengan nomor massa 154-185. Dari jumlah tersebut, lima isotop yang stabil,

176

Hf,

178

Hf,179Hf dan 180Hf. Hf yang yang terbanyak terbanyak adalah 178Hf pada 27,3% Hf.

B.

C.

Tujuan

1.

Mempelajari karakeristik kimia maupun fisika unsur hafnium

2.

Mengetahui kelimpahan unsur hafnium di alam

3.

Memahami cara isolasi atau produksi dari unsur hafnium

4.

Mempelajari bentuk dan sifat senyawa unsur hafnium

5.

Mengetahui pemanfaatan unsur hafnium

6.

Mengetahui bahaya yang ditimbukan dari unsur hafnium

Rumusan Masalah

1. Bagaimana karakeristik kimia maupun fisika unsur hafnium? 2. Bagaimana kelimpahan unsur hafnium di alam? 3. Bagaimana cara isolasi atau produksi dari unsur hafnium? 4. Bagaimana bentuk dan sifat senyawa unsur hafnium? 5. Apa saja pemanfaatan dari unsur hafnium? 6. Apa bahaya yang dapat ditimbukan dari unsur hafnium?

1

177

Hf,

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.







BAB II ISI

A.

Karakteristik 

Karakteristik fisik

Unsur hafnium (hafnia adalah nama latin untuk Kopenhagen) ditemukan dalam zirkonium dari Norwegia pada tahun 1922-1923oleh D.Coster dari Belanda dan G.von Hevesy dari Hungaria. Hafnium diperkirakan muncul dalam berbagai jenis mineral. Sesuai dengan teori Bohr, unsur baru ini diasosiasikan dengan zirkonium. Akhirnya unsur ini berhasil diidentifisikan dii dentifisikan sebagai zirkon dari Norway, dengan analisis spektroskopi sinar X. Ia dinamakan sesuai sengan kota dimana unsur ini ditemukan. Kebanyakan mineral zirkonium mengandung 1- 5% hafnium. Hafnium merupakan unsur golongan IVB pada tabel periodik bersama dengan Ti dan Zr. Dmitri Mendeleev pada tahun 1869 telah memprediksi adanya hafnium yang merupakan unsur yang mirip dengan zirkonium. Hafnium (Hf) memiliki nomor atom 72, nomor massa 178 dan bilangan oksidasi (+4). Konfigurasi elektronnya [54Xe] 4 f 15 5d 5d 2 6 s2. Hafnium memiliki lima isotop (176Hf, 177Hf, 179

Hf dan

178

Hf,

180

Hf), dengan dengan jumlah yang yang paling banyak adalah 35,44% dari total

massa, dengan 178Hf dan 177Hf yang masing-masing 27,08% dan 18,39%. Hafnium termasuk logam transisi bervalensi empat, berwarna keabu-abuan







lebih tinggi, hafnium bereaksi dengan oksigen, nitrogen, karbon, boron, sulfur, dan silikon. Jari-jari ionik Hf 4+ adalah 0,78 angstrom. Hafnium diperkirakan ada sekitar 5,8 ppm di lapisan teratas kerak bumi dan tidak berada sebagai elemen bebas di alam, tetapi ditemukan dalam senyawa zirkonium alam seperti ZrSiO4 yang mengandung sekitar 1- 4% dari Hf. Perbedaan fisik yang menonjol antara logam-logam ini adalah densitasnya, adalah densitasnya, dengan zirkonium memiliki sekitar satu setengah kepadatan hafnium. Sifat nuklir Sifat nuklir yang paling yang paling menonjol dari hafnium hafnium adalah penampang adalah penampang neutron-capture termal yang tinggi dan bahwa nukleus dari beberapa isotop hafnium yang berbeda mudah menyerap dua atau lebih neutron. lebih neutron. 

Karakteristik kimia

Hafnium bereaksi di udara untuk membentuk film membentuk film pelindung yang menghambat korosi menghambat korosi lebih lanjut. Logam tidak mudah diserang oleh asam tapi bisa teroksidasi dengan halogen dengan halogen atau bisa terbakar di udara. Seperti zirkonium logam saudaranya, hafnium terbagi halus dapat menyala secara spontan di udara. Logam ini tahan terhadap alkali terhadap alkali pekat. pekat.







Table data 2.1 Data beberapa sifat unsur hafnium hafnium

Karakteristika

72Hafnium

Kelimpahan/ppm (dalam kerak

4,5

bumi) Densitas / g cm-3

13.31

Titk leleh / oC

2222

Titk didih / oC

4450

Jari-jari atomik / pm

159

Jari-jari ionik / pm: M4+; M3+;

71; -; -

M2+ (bilangan koordinasi 6) Potensial reduksi E o / V

-1,57

M4+ + 4e → M( s) s) Konfigurasi electron Elektronegativitas

B.

[54Xe] 4 f 15 5d 5d 2 6 s2 1,3

Kelimpahan

Semua mineral Zr mengandung Hf dan mineral Hf murni tidak ditemukan. Konsentrasi Hf dalam mineral jarang melebihi Zr kecuali untuk jenis thortveitite tertentu (ScY) Si O . Zirkon (Zr,Hf)SiO , dan baddeleyite ZrO , adalah sumber







beberapa mineral zirkon Norwegia Norwegia telah ditemukan mengandung mengandung 20% Hf. Hafnium didominasi litophile dalam sifatnya, terjadi pada oksida dan silikat sebagai ion Hf 4+. Secara umum batuan beku dan metamorf mengandung sejumlah kecil Hf. Batuan ultramafik biasanya mengandung <1 mg kg-1, batuan mafik naik sampai 2 mg kg-1 dan jenis batu antara 2 dan 4 mg kg -1. Kimberlite, carbonatite dan Lava kaya alkali biasanya diperkaya dengan Hf, biasanya> 8 mg kg -1, dibandingkan dengan bagian atas kerak benua rata-rata 5,8 mg kg -1. Jenis batuan granat cenderung mengandung konsentrasi Hf tertinggi, rata-rata 4 mg kg -1. Alkali intrusi dari Lovozero Massif (Semenanjung Kola, Rusia) telah menghasilkan konsentrasi Hf lebih dari 100 mg kg -1. Semua jenis batuan sedimen mengandung konsentrasi Hf yang serupa, biasanya 2,5 sampai 6,5 mg kg -1. Hafnium dapat digunakan sebagai pathfinder untuk mineralis asi Zr. Tinggi nilai Hf menunjukkan keberadaan batuan felsic, terutama massa yang menggangu. Kandungan Hf di tanah berkisar antara 1,8 sampai 18,7 mg kg -1, tergantung jenis batuan induknya. Rata-rata Loess 11.4 mg kg -1 Hf. Sifat resistif mineral Hf membatasi konsentrasi Hf dalam air alami. Dalam larutan larutan yang sangat asam (pH≤1), Hf hadir sebagai Hf(OH) 3+, sedangkan pada pH yang lebih tinggi, Hf(OH) 22+ adalah satu-satunya spesies muncul dalam larutan tanpa adanya yang lain menstabilkan ligan. Kompleks ini sangat stabil dan tahan terhadap protonasi Kompleks dengan sulfat, fluorida dan klorida mungkin tidak larut dalam larutan berair, tapi kompleksasi dengan bahan organik alami mungkin meningkatkan konsentrasi Hf secara alami dalam air tawar Hafnium umumnya hadir di air alami pada konsentrasi kurang dari 0,1 0,1 μg l -1 . Kelimpahan rata-rata pada partikulat sungai adalah 6 mg kg -1. Air limbah merupakan sumber antropogenik utama Hf, dan biasanya mengandung sekitar 3 mg kg -1.







C.

Isolasi

Tambang bijih pasir dari bijih titanium ilmenit titanium ilmenit dan rutil dan rutil menghasilkan sebagian besar zirkonium yang ditambang, dan oleh karena itu juga sebagian besar hafnium.. Zirkonium adalah logam kelongsong bahan bakar nuklir yang bagus, dengan sifat yang diinginkan dari penampang tangkapan neutron yang sangat rendah dan stabilitas st abilitas kimia yang baik pada suhu su hu tinggi. Namun, karena sifat sif at penyerap

neutron

hafnium,

pengotor

hafnium

dalam

zirkonium

akan

menyebabkannya jauh kurang berguna untuk aplikasi reaktor nuklir. Dengan demikian, pemisahan zirkonium dan hafnium yang hampir lengkap diperlukan untuk penggunaannya dalam tenaga nuklir. Produksi zirkonium bebas hafnium adalah sumber utama hafnium. Sifat kimia dari hafnium dan zirkonium hampir identik, yang membuat keduanya sulit dipisahkan. Metode yang digunakan pertama

kristalisasi

fraksional garam amonium fluorida atau distilasi fraksinasi klorida belum terbukti sesuai untuk produksi skala industri. Setelah zirkonium dipilih sebagai bahan untuk program

reaktor

nuklir

pada

tahun

1940an,

metode

pemisahan

harus

dikembangkan. Proses ekstraksi cair-cair dengan berbagai pelarut dikembangkan dan masih digunakan untuk produksi hafnium. Sekitar setengah dari semua logam hafnium

diproduksi

sebagai

produk

sampingan

dari

penyempurnaan

zirkonium. Produk akhir dari pemisahan tersebut adalah hafnium (IV) klorida. Hafnium murni (IV) klorida diubah menjadi logam dengan cara reduksi









Pemurnian lebih lanjut dipengaruhi oleh reaksi oleh reaksi pengangkutan bahan kimia yang dikembangkan oleh oleh Arkel dan de Boer : Dalam bejana tertutup, hafnium bereaksi dengan yodium dengan yodium pada pada suhu 500°C, membentuk hafnium hafnium (IV) iodida. Pada iodida. Pada filamen tungsten 1700°C terjadi reaksi terbalik, dan yodium dan hafnium dibebaskan. Hafnium membentuk lapisan padat pada filamen tungsten, dan yodium dapat bereaksi dengan penambahan hafnium, menghasilkan putaran yang stabil. Hf + 2I2 (500°C) → HfI4 HfI4 (1700°C) → Hf + 2I 2 D.

Bentuk dan Sifat Unsur serta Senyawanya

Karena kontraksi lanthanida, jari-jari ionik hafnium (IV) (0,78 angstrom) hampir sama dengan zirkonium dengan zirkonium (IV) (0,79 angstrom ). Akibatnya, senyawa hafnium (IV) dan zirkonium (IV) memiliki sifat kimia dan fisik yang sangat mirip. Hafnium dan zirkonium cenderung terjadi bersamaan di alam dan kemiripan jari jari ionik mereka membuat pemisahan bahan kimia mereka agak sulit. Hafnium cenderung

membentuk senyawa membentuk senyawa

anorganik dalam

keadaan

oksidasi

+4. Halogen +4. Halogen bereaksi bereaksi dengan membentuk hafnium tetrahalida. Pada suhu yang lebih tinggi, hafnium bereaksi dengan oksigen, dengan oksigen, nitrogen, nitrogen, karbon, karbon, boron, boron, belerang, belerang, dan silikon. dan silikon. Beberapa Beberapa senyawa hafnium dalam keadaan oksidasi rendah. Hafnium (IV) klorida dan hafnium (IV) iodida memiliki beberapa aplikasi dalam produksi dan pemurnian logam hafnium. Mereka adalah padatan volatil dengan struktur polimer. Tetraklorida ini merupakan prekursor berbagai senyawa berbagai senyawa organohafnium seperti hafnosen diklorida dan tetrabenzylhafnium. Hafnium oksida putih oksida putih (HfO 2), dengan titik leleh 2812°C dan titik didih kira-







4215°C. Simulasi super komputer terbaru menunjukkan paduan hafnium dengan titik leleh 4400 K. E.

Pemanfaatan

Beberapa rincian berkontribusi pada fakta bahwa hanya ada sedikit kegunaan teknis untuk hafnium: Pertama, kesamaan yang erat antar a hafnium dan zirkonium memungkinkan penggunaan zirkonium z irkonium untuk sebagian besar aplikasi; Kedua, hafnium pertama kali tersedia sebagai logam murni setelah digunakan dalam industri nuklir untuk zirkonium bebas hafnium pada akhir 1950an. Selanjutnya, kelimpahan dan teknik pemisahan yang rendah perlu membuatnya menjadi komoditas langka. Sebagian besar hafnium yang dihasilkan digunakan dalam produksi batang kontrol untuk reaktor reaktor nuklir. 1. Reaktor nuklir

Inti dari beberapa isotop hafnium masing-masing dapat menyerap banyak neutron. Hal ini membuat hafnium menjadi bahan yang baik untuk digunakan di batang kontrol untuk reaktor nuklir. Penampang tangkapan tangkapan neutronnya sekitar 600 kali lipat dari zirkonium (elemen lain yang merupakan peredam neutron yang baik untuk batang kontrol adalah kadmium adalah kadmium dan boron. dan boron. Sifat Sifat mekanik yang sangat baik dan sifat tahan korosi yang luar biasa memungkinkan penggunaannya di lingkungan yang keras dari reaktor dari reaktor air bertekanan. Reaktor bertekanan. Reaktor riset Jerman FRM Jerman FRM II menggunakan hafnium sebagai penyerap neutron. Hal ini juga umum terjadi pada reaktor militer, kekhususan dalam reaktor angkatan laut AS, namun jarang ditemukan di negaranegara sipil, inti pertama dari dari Pembangkit Tenaga Atom Pengiriman (konversi







2. Paduan

Nosel roket yang mengandung Hafnium dari Apollo Lunar Lunar Module

Hafnium digunakan dalam paduam dengan besi, titanium, niobiun, tantalum, dan logam lainnya. Paduan yang digunakan untuk nozel roket cair, misalnya mesin utama Apollo utama Apollo Lunar Modules, adalah Modules, adalah C103 yang terdiri dari 89 % niobium, 10% hafnium dan titanium 1%. Penambahan hafnium yang kecil meningkatkan kepatuhan timbangan oksida pelindung pada paduan berbasis nikel. Ini meningkatkan ketahanan meningkatkan ketahanan korosi terutama pada kondisi suhu siklik yang cenderung mematahkan timbangan oksida dengan mendorong tekanan termal antara bahan curah dan lapisan oksida. 3. Mikroprosesor

Senyawa berbasis hafnium digunakan di isolator gerbang pada gerbang pada rangkaian rangkaian terpadu 45 nm dari Intel, dari Intel, IBM IBM dan lainnya. Senyawa berbasis hafnium oksida







Pada sebagian besar bahan geologi, zirkon geologi, zirkon adalah host hafnium (>10.000 ppm) yang dominan dan sering menjadi fokus studi hafnium dalam geologi. dalam geologi. Hafnium mudah tersubstitusi ke dalam dalam kisi kristal zirkon, dan oleh karena itu sangat tahan terhadap mobilitas dan kontaminasi hafnium. Zirkon juga memiliki rasio Lu/Hf yang sangat rendah, membuat koreksi untuk lutetium awal minimal. Meskipun sistem Lu/Hf dapat digunakan untuk menghitung "umur model", model", yaitu waktu dimana ia berasal dari reservoir isotop tertentu seperti mantel seperti mantel yang habis, "usia" habis, "usia" ini tidak membawa signifikansi geologis yang sama seperti pada yang lain. Teknik geokronologi karena hasilnya sering menghasilkan campuran isotop dan dengan demikian memberikan usia rata-rata dari bahan yang berasal darinya. Garnet adalah mineral lain yang mengandung jumlah hafnium yang cukup besar untuk bertindak sebagai geochronometer. Rasio Lu/Hf tinggi dan bervariasi yang ditemukan di garnet membuatnya berguna untuk menamai peristiwa metamorf. 5. Penggunaan lain

Karena ketahanan panas dan afinitasnya terhadap oksigen dan nitrogen, hafnium adalah pemulung yang baik untuk oksigen dan nitrogen dalam lampu yang penuh yang penuh dengan gas dan lampu dan lampu pijar. Hafnium pijar. Hafnium juga digunakan sebagai elektroda dalam pemotongan dalam pemotongan plasma karena kemampuannya untuk melepaskan elektron ke udara. Kandungan

energi

tinggi

178m2

Hf

menjadi

perhatian

program DARPA program DARPA- didanai di AS. Program ini menentukan bahwa kemungkinan







bersifat racun karena bentuk ion logam biasanya berisiko tinggi untuk toksisitas, dan pengujian hewan terbatas telah te lah dilakukan untuk senyawa hafnium. Orang bisa terkena hafnium di tempat kerja dengan menghirupnya, menelannya, kontak dengan kulit, dan kontak mata. Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja (OSHA) telah menetapkan batas legal (batas paparan yang diizinkan ) untuk paparan senyawa hafnium dan hafnium di tempat kerja sebagai TWA 0,5 mg/m 3 selama 8 jam kerja. kerja. Institut Nasional untuk Keselamatan dan Kesehatan Kerja

(NIOSH)

direkomendasikan (REL)

telah

yang

menetapkan batasan

sama. Pada

kadar

50

pemaparan mg/m 3,

yang

hafnium

sangat berbahaya sangat berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan.

E f ek ke k esehat sehata an da dar i hafnium hafni um Metal Hafnium biasanya tidak menyebabkan masalah tapi semua senyawa hafnium harus dianggap sebagai racun meskipun bukti awal akan muncul untuk menunjukkan bahaya terbatas. Debu logam menyajikan bahaya kebakaran dan ledakan. Metal Hafnium memiliki toksisitas diketahui. Metal benar-benar larut dalam air, larutan garam atau bahan kimia tubuh. Paparan hafnium dapat terjadi melalui inhalasi, menelan, dan mata atau kontak dengan kulit. Overexposure untuk hafnium dan senyawanya dapat menyebabkan iritasi ringan pada mata, kulit, dan selaput lender. Tidak ada tanda-tanda dan gejala paparan kronis hafnium telah dilaporkan pada manusia.

D ampak li ngkungan ngk ungan da dar i hafni hafni um Hafnium tidak menimbulkan ancaman bagi tanaman. Tanaman mengambil sejumlah kecil hafnium dari tanah dimana mereka tumbuh. Efek pada Hewan: Data toksisitas logam hafnium atau debu yang sedikit. Penelitian pada hewan









BAB III PENUTUP

A.

Kesimpulan

1. Hafnium termasuk logam transisi bervalensi empat, berwarna keabuabuan dan ditemukan dalam mineral zirkonium. 2. Semua mineral Zr mengandung Hf dan mineral Hf murni tidak ditemukan. 3. Hafnium murni (IV) klorida diubah menjadi logam dengan cara reduksi dengan magnesium dengan magnesium atau natrium, atau natrium, seperti seperti dalam proses dalam proses Kroll. 4. Hafnium cenderung membentuk senyawa membentuk senyawa anorganik dalam keadaan oksidasi +4. 5. Hafnium digunakan sebagai batang reaktor nuklir, paduan logam, mikroprosesor, isoto geokimia dan sebagai elektroda. 6. Senyawa hafnium bersifat beracun dan mesin yang menggunakan logam hafnium bias terbakar secara spontan jika terkena udara.







DAFTAR PUSTAKA

Anonymous 1, 2017, Kimia Unsur (Titanium, Zirkonium dan Hafnium), https://www.scribd.com/doc/91967383/ GOLONGAN-IV-B diakses tanggal 17 November 2017. Anonymous 2, 2017, Hf-Hafnium, http://weppi.gtk.fi/publ/foregsatlas/text/Hf.pdf diakses 15 November 2017. Anonymous 3, 2017, http://kliksma.com/2015/04/pengertian-unsur-hafnium-danefeknya.html diakses tanggal 18 November 2017. Lide, DR, ed. (2005). "Kerentanan magnetik unsur dan senyawa anorganik". Buku Pegangan CRC Kimia dan Fisika (PDF) (ed. 86). Boca Raton (FL): CRC Tekan. ISBN Tekan. ISBN 0-8493-0486-5 0-8493-0486-5 . Meija, J; et al. (2016). "Bobot atom at om dari elemen 2013 (IUPAC ( IUPAC Technical Report)". Apel Report)". Apel murni Chem. 88 (3): 265-91. doi 265-91. doi : 10.1515 / pac2015-0305 . Rusa, William Alexander; Howie, RA; Zussmann, J. (1982). The Rock-Forming Minerals, volume 1A: Orthosilicates. Longman Group Limited. hal 418-442. ISBN 418-442. ISBN 0-582-46526-5 0-582-46526-5 Sugiyarto K. H., dan Suyanti, R. D., 2010, Kimia Anorganik Logam, Logam , Yogyakarta :

Makalah Hafnium Fix

Recommend Documents