ZIRKONIUM

Sejarah(Persia: zargun, seperti emas). Nama zirkon kemungkinan berasal dari bahasa Persia zargun yang memberikan deskripsi warna batu permata yang sekarang dikenal sebagai zircon, jargon, hyacinth, atauligure. Mineral ini, dalam berbagai variasinya disebut juga dalam Injil. Mineral tidak diketahui mengandung elemen baru sampai Klaproth, pada tahun 1789, menganalisa jargon dari pulau Ceylon dan menemukan bahan baru yang dia namakan Zirkonertz (zirconia), tetapi Werner namakan zircon (silex circonius). Logam ini dalam bentuknya yang tidak murni pertama kali diisolasi oleh Berzelius di tahun 1824 dengan memanaskan campuran potasium dan potasium zirkonium fluorida dalam proses dekomposisi yang mereka kembangkan.

SumberZirkonium 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.

IsotopZirkonium alami mengandung lima isotop. Lima belas isotop lainnya juga diketahui keberadaannya. Bijih utama zirkon dan ZrSiO4 adalah ZrO2 dalam bentuk kristal yang mengandung hafnium sebesar sekitar 1%. Zirkonium juga muncul dalam 30 spesies mineral lainnya. Zirkonium diproduksi secara komersil dengan mereduksi klorida dengan magnesium (proses Kroll) dan dengan cara-cara lain. Unsur ini merupakan logam putih keabu-abuan yang terang. Ketika dibelah, logam ini dapat terbakar di udara secara spontan, terutama pada suhu yang tinggi. Logam padat unsur ini lebih susah untuk terbakar. Tingkat keracunan senyawa zirkonium sangat rendah. Hafnium ditemukan pada bijih zirkonium dan memisahkannya sangat sulit.

Zirkonium komersil mengandung 1- 3% hafnium. Zirkonium memiliki absoprsi netron cross-section yang rendah, oleh karena itu digunakan untuk aplikasi energi nuklir. Pusat pembangkit listrik nuklir sekarang ini mengkonsumsi 90% logam zirkonium. Reaktor-reaktor nuklir komersil yang sekarang ini dibuat, dapat menggunakan setengah juta kaki pipa campuran logam zirkonium.

Sifat-sifatZirkonium yang digunakan di reaktor nuklir tidak mengandung hafnium. Zircaloy® merupakan campuran logam yang penting yang dikembangkan khusus untuk aplikasi nuklir. Zirkonium memiliki resitansi tinggi terhadap korosi terhadap berbagai jenis asam dan alkali, air laut dan agen-agen lain. Jika dicamput dengan seng, zirkonium menjadi magnet pada suhu dibawah 35K.

KegunaanUnsur ini banyak digunakan oleh industri kimia dimana agen-agen korosif digunakan. Zirkonium digunakan sebagai getter dalam tabung vakum, sebagai agen pencampur logam dalam baja, peralatan bedah, primer peledak, filamen bola lampu pijar dan rayon spinnerets. Dengan niobium, zirkonium menjadi superkonduktif pada suhu rendah dan digunakan untuk membuat magnet superkonduktif. Zirkonium oksida (zirkon) memiliki indeks refraksi yang tinggi

dan digunakan sebagai bahan batu permata. Oksida yang tidak murni, zirkonia digunakan untuk laboratory crucibles yang dapat menahan panas, dalam tungku pemanas dan oleh industri gelas dan keramik sebagai bahan refratory.

HAFNIUM

Sejarah(Hafinia, nama Latin untuk Kopenhagen) Beberapa tahun sebelum ditemukannya unsur ini di tahun 1932 (oleh D. Costerdan G. von Hevesey), Hafnium diperkirakan muncul dalam berbagai jenis mineral. Sesuai dengan teori Bohr, unsur baru ini diasosiasikan dengan zirkonium. Akhirnya unsur ini berhasil diidentifisikan sebagai zirkon dari Norway, dengan analisis spektroskopi sinar X. Ia dinamakan sesuai dengan kota dimana unsur ini ditemukan. Kebanyakan mineral zirkonium mengandung 1- 5% hafnium.

Hafnium pada awalnya dipisahkan dari zirkonium dengan cara rekristalisasi berulang-ulang amonium atau kalium fluorida oleh von Hevesey dan Jantzen. Logam hafnium pertama kali dipersiapkan oleh van Arkel dan deBoer dengan cara menyalurkan uap tetraiodida di atas filamen tungsten yang dipanaskan. Hampir semua logam hafnium sekarang ini diproduksi dengan cara mereduksi tetraklorida dengan magnesium atau dengan sodium (proses Kroll).

Sifat-sifatHafnium merupakan logam ductile dengan warna terang perak. Sifat-sifatnya sangat ditentukan oleh keberadaan unsur zirkonium. Dari semua unsur, zirkonium dan hafnium merupakan dua elemen yang sangat sulit dipisahkan. Walau sifat kimia mereka sangat serupa satu sama lain, berat jenis zirkonium sekitar setengah hafnium. Hafnium yang hampir murni sudah pernah diproduksi dengan zirkonium sebagai unsur yang masih terkandung di dalamnya (impurity).

Hafnium telah berhasil dicampur dengan besi, titanium, niobium, tantalum dan beberapa logam lainnya. Hafnium karbida merupakan refractory binary composition, dan nitridanya merupakan the most refractory of all known metal nitrides (m.p. 3310 C). Pada suhu 700 derajat Celcius hafnium mengabsorsi hidrogen untuk membentuk komposisi HfH1.86.

Hafnium memiliki resitansi terhadapa alkali, tetapi pada suhu tinggi bereaksi dengan oksigen, nitrogen, karbon, boron, sulfur, dan silikon. Halogen bereaksi secara langsung untuk membentuk tetrahalida.

KegunaanHafnium memiliki absorpsi cross-section yang baik untuk netron (hampir 600 kali lipat zirkonium) dan juga memiliki sifat mekanik yang sangat bagus dan sangat resistan terhadap korosi, hafnium digunakan sebagai tangkai kontrol reaktor. Tangkai ini digunakan di kapal selam nuklir.

Hafnium digunakan dalam bola lampu gas dan pijar serta merupakan getter efisien untuk mengambil oksigen dan nitrogen.

PenangananHafnium yang terbelah-belah kecil dapat terbakar secara spontan di udara. Kehati-hatian perlu dijaga jika membentuk logam hafnium. Jangan terekspos pada hafnium lebih dari 0,5 mg/jam (berdasarkan 8 jam berat rata-rata, selama 40 jam per minggu).

RUTHERFORDIUM

SejarahPada 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 fisi spontan dengan menggunakan mikroskop pada gelas khusus 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 klor misalnya. 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 secara kimia, tetapi memberikan bukti yang cukup untuk evaluasi yang lebih jauh. Data baru yang dikeluarkan ilmuwan Soviet mengurangi paruh waktu dari 0.3 ke 0.15 detik. Ilmuwan-ilmuwan Dubna menyarankan pemberian nama kurchatovium dan simbol Ku untuk unsur 104 untuk menghormati Igor Vasilevich Kurchatov (1903-1960), mantan ketua Riset Nuklir Uni Soviet.

IsotopPada tahun 1969, Ghiorso, Nurmia, Harris, K.A.Y Eskola, dan P.L. Eskola dari Universita California Berkeley memberitakan bahwa mereka telah berhasil mengidentifikasikan dua, bahkan mungkin tiga isotop unsur 104. Grup ini memberikan indikasi bahwa setelah mencoba berulang kali, mereka berhasil memproduksi isotop 260-104 seperti yang dilaporkan oleh grup Dubna pada tahun 1964.

Temuan-temuan di Berkeley dihasilkan dengan cara membombardir249Cf dengan nukleus 12C dengan energi 71 MeV dan oleh nukleus13C dengan nukleus 69 MeV. Kombinasi 12C dengan 249Cf diikuti oleh emisi empat netron yang memproduksi unsur 257-104. Isotop ini memiliki paruh waktu 4 – 5 detik, yang kemudian mengurai dengan memancarkan partikel alfa ke 253No dengan paruh waktu 105 detik.

Reaksi yang sama, kecuali dengan emisi tiga netron, diperkirakan memproduksi 258-104 dengan paruh waktu sekitar 1/100 detik. 

Unsur 259-104 dibentuk dengan menyatunya nukelus 13C dengan 249Cf, diikuti oleh emisi tiga netron. Isotop ini memiliki paruh waktu 3 – 4 detik, dan mengurai dengan memancarkan partikel alfa ke 255No, yang memiliki paruh waktu 185 detik.

Ribuan atom 257-104 dan 259-104 telah terdeteksi. Grup Berkeley percaya bahwa 258-104 yang mereka identifikasikan adalah benar, tetapi tidak seyakin atas eksperimen mereka terhadap 257-104 dan 259-104. 

Klaim untuk penemuan dan pemberian nama unsur 104 masih dalam tanda tanya. Grup Berkeley mengajukan nama rutherfordium (Rf) untuk menghormati Ernest Rutherford, fisikawan Selandia Baru. Sementara ini, organisasi International Union of Pure and Applied Physics mengajukan nama sementara yang netral unnilquadium.

Nama, Lambang, Nomor atom rutherfordium, Rf, 104

Deret kimia logam transisi

Golongan, Periode, Blok 4, 7, d

Penampilan tidak diketahui, kemungkinan

keperakan

putih atau metal kelabu

Massa atom (261)  g/mol

Konfigurasi elektron kemungkinan [Rn] 5f14 6d2 7s2

Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2

Fase agaknya padat

Energi ionisasi pertama: 580 kJ/mol

Nomor CAS 53850-36-5

VANADIUM

Sejarah

Vanadium

ditemukan pertama kali oleh del Rio pada tahun 1801. Sayangnya, seorang ahli

kimia Perancis dengan salah menyatakan bahwa unsur baru del Rio hanyalah

krom yang tidak murni. Del Rio pun menyangka dirinya salah dan menerima

pernyataan ahli kimia Perancis itu.

Unsur ini akhirnya ditemukan ulang pada tahun 1830 oleh Sefstrom, yang

menamakan unsur itu untuk memuliakan dewi Skandinavia, Vanadis, karena

aneka warna senyawa yang dimilikinya. Vanadium berhasil diisolasi hingga

nyaris murni oleh Roscoe, pada tahun 1867 dengan mereduksi garam kloridanya

dengan hidrogen.

Vanadium tidak dapat dimurnikan hingga kadar 99.3% – 99.8% hingga tahun

1922.

Sumber

Vanadium ditemukan dalam 65 mineral yang berbeda, di antaranya karnotit,

roskolit, vanadinit, dan patronit, yang merupakan sumber logam yang sangat

penting. Vanadium juga ditemukan dalam batuan fosfat dan beberapa bijih besi,

juga terdapat dalam minyak mentah sebagai senayawa kompleks organik.

Vanadium juga ditemukan dalam sedikit dalam batu meteor.

Produksi komersial berasal dari abu minyak bumi dan merupakan sumber

Vanadium yang sangat penting. Kemurnian yang sangat tinggi diperoleh dengan

mereduksi vanadium triklorida dengan magnesium atau dengan campuran

magnesium-natrium.

Sekarang, kebanyakan logam vanadium dihasilkan dengan mereduksi

V2O5 dengan kalsium dalam sebuah tabung bertekanan, proses yang

dikembangkan oleh McKenie dan Seybair.

Isotop

Vanadium alam merupakan campuran dari 2 isotop, yakni Vanadium-50

sebanyak 0.24% dan Vanadium -51 sebanyak 99.76%. Vanadium-50 sedikit

radioaktif, memiliki masa paruh lebih dari 3.9 x 1017 tahun. Ada sembilan isotop

lainnya yang tidak stabil

Sifat-sifat Vanadium murni adalah logam berwarna putih cemerlang dan lunak.

Tahan korosi terhadap larutan basa, asam sulfat, dan asam klorida, juga air

garam. Tetapi logam ini teroksidasi di atas 660oC

Vanadium memiliki kekuatan struktur yang baik dan memiliki kemampuan fisi

neutron  yang rendah , membuatnya sangat berguna dalam penerapan nuklir .

Kegunaan

Vanadium digunakan dalam memproduksi logam tahan karat dan peralatan yang

digunakan dalam kecepatan tinggi. Vanadium karbida sangat penting  dalam

pembuatan baja.

Sekitar 80% Vanadium yang sekarang dihasilkan, digunakan sebagai ferro

vanadium atau sebagai  bahan tambahan baja. Foil vanadium digunakan sebagai

zat pengikat dalam melapisi titanium pada baja. Vanadium petoksida digunakan

dalam pembuatan keramik dan sebagai katalis.

Vanadium juga digunakan untuk menghasilkan magnet superkonduktif dengan

medan magnet sebesar 175000 Gauss.

Penanganan

Vanadium dan semua senyawanya adalah beracun dan harus ditangani dengan

hati-hati. Konsentrasi maksimum V2O5 yang masih diizinkan terdapat di udara

adalah 0.05 (selama 8 jam kerja rata-rata selama 40 jam per minggu)