WOLFRAM

PENGANTARWolfram adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang W dan nomor atom 74. Nama unsur ini diambil dari bahasa Latin wolframium dan sering juga disebut wolfram. Logam transisi yang sangat keras dan berwarna kelabu sampai putih ini ditemukan pada mineral seperti wolframit dan schelit. Wolfram memiliki titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan zat non-aloy lainnya. Bentuk murni Wolfram digunakan terutama pada perangkat elektronik. Senyawa dan aloy-nya digunakan secara luas untuk banyak hal, yang paling dikenal adalah sebagai filamen bola lampu, tabung sinar-x, dan superaloy.Wolfram murni adalah logam yang berwarna putih timah hingga abu-abu seperti baja. Wolfram yang sangat murni dapat dipotong dengan gergaji besi dan bisa dibentuk dengan mudah. Dalam keadaan tidak murni, wolfram rapuh dan sukar untuk membentuknya. Wolfram memiliki kekuatan regang tertinggi. Wolfram teroksidasi di udara dan harus dilindungi bila disimpan pada suhu yang meningkat. Pemuaian akibat panasnya hampir sama dengan kaca borosilikat, yang membuatnya berguna untuk segel dari kaca ke logam (Krisbiyantoro, 2008).Dari semua logam dalam bentuk murni, wolfram memiliki titik lebur tertinggi (3422 C, 6192 F ), tekanan uap terendah (pada suhu di atas 1.650 C, 3000 F ) dan memiliki kekuatan regang tertinggi. Wolfram memiliki koefisien ekspansi termal terendah dari setiap logam murni. Ekspansi termal yang rendah dan titik lebur yang tinggi dan kekuatan dari wolfram adalah karena kuatnya ikatan kovalen yang terbentuk antara atom wolfram oleh orbital elektron 5d. Karena kekuatan ini, pemaduan jumlah kecil wolfram dengan baja sangat meningkatkan ketangguhan (Setiawan, 2000).Bilangan oksidasi dari wolfram adalah +2 dan +6,. Wolfram bersenyawa dengan oksigen membentuk oksida tungstic berwarna kuning , WO3, yang larut dalam air dan larutan alkali untuk membentuk ion tungstat. W2C tahan terhadap serangan kimia, meskipun bereaksi kuat dengan klorin untuk membentuk hexachloride wolfram (Setiawan, 2000).Wolfram trioksida dapat membentuk interkalasi senyawa dengan logam alkali. Ini dikenal sebagai perunggu; contoh adalah natrium perunggu wolfram (Setiawan, 2000).

Gambar kristal wolfram

SUMBER WOLFRAMBeberapa mineral sumber utama wolfram (W) antara lain : Scheelite (CaWO4) dan wolframite [Fe(Mn)WO4] Ferberite (FeWO4) Hubnerite (MnWO4)

Nuklida180 W182 W183 W184 W185 W186 W

Massa atom179,9181,9183184186

Kelimpahan0,1 %26,3 %14,3 %30,7 %0 %28,6 %

Waktu paruhStabilStabilStabilStabil75 haristabil

EKSTRAKSI WOLFRAMWolfram diambil secara pemanasan langsung hingga meleleh dari campuranbijihnya dengan alkali kemudian diendapkan dalam air sebagai WO3 dengan penambahan asam. Reduksi dengan H2 pada ~ 850oC terhadap oksida ini akan menghasilkan serbuk logam abu-abu. Pengubahan serbuk logam baik Mo maupun W menjadi padatan massif dapat dilakukan dengan kompresi tinggi dengan gas H2.

SIFAT-SIFAT Tahan terhadap asam Tahan terhadap panas, 34100C Tahan terhadap oksigen Reaktif dengan flourin membentuk heksaflourida

Sifat fisikaSimbolW

Nomor atom74

Konfigurasi elektron[Xe] 4f14 5d4 6s2 (keadaan dasar)

Massa atom183,84 gr/mol

GolonganVI B (golongan transisi)

Periode6

BentukPadat pada 298 K

WarnaPutih keabu-abuan dan berkilauan

Klasifikasi Logam

Titik didih5828 K atau 5555C

Titik lebur3695 K atau 3422C

Densitas19,25 gr/cm3

Afinitas elektron-119 kJ/mol

Radius atom1,41

Volume atom9,53 cm3/mol

Radius kovalensi1,3

Struktur kristalBcc

Elektronegatifitas1,7

Potensial ionisasi7,98 V

Bilangan oksidasi+6, +5, +4, +3, dan +2

Entalpi penguapan422,58 kJ/mol

Entalpi pembentukan35,4 kj/mol

Pada susunan kubus berpusat badan (bcc) setiap logam bersinggungan dengan 8 atom sejenis. Dalam susunan ini bilangan koordinasi untuk setiap atom logam adalah 8. Pada sel satuan kubus berpusat badan atom-atom terletak pada pojok-pojok dan pusat kubus. Volume sel satuan kubus berpusat badan yang ditempati oleh atom logam adalah sebesar 68,02% (Effendy, 1999).

PERSENYAWAAN DARI WOLFRAMReaksi dan PersenyawaanWolfram diperoleh kembali setelah peleburan dengan alkali dan dilarutkan kembali dalam air dengan pengendapan WO3 oleh asam. Oksida direduksi dengan H2 menghasilkan logamnya sebagai bubuk abu-abu. Ini mudah diserang hanya dengan campuran HF-HNO3 atau dengan mengoksidasi leburan alkali dengan Na2O2, atau KNO3-NaOH (Cotton dan Wilkinson, 1989). WO3 mudah dibuat dengan memanaskan logamnya atau sulfidanya dalam oksigen. Oksida-oksida ini tidak bereaksi dengan asam, tetapi larut dalam basa membentuk larutan molibdat atau wolframat. WO3 berupa padatan kuning lemon dengan titik leleh ~1200 C (Sugiyarto dan Sugiyani, 2010). Trioksida diperoleh pada pemanasan logam atau senyawaan lain dalam udara dan WO3 berwarna kuning. Wolfram tidak diserang oleh asam selain HF namun larut dalam basa membentuk wolframat. Garam-garam logam alkali atau NH4+ yang larut dalam air mengandung ion tetrahedral WO42-. Bilamana larutan wolframat dibuat menjadi asam lemah, terjadi kondensasi menghasilkan polianion yang rumit. Dalam larutan asam yang lebih kuat, oksida terhidrasi dan WO3. 2H2O (putih) terbentuk (Cotton dan Wilkinson, 1989). Interaksi wolfram dengan F2 menghasilkan heksafluorida tidak berwarna WF6 (titik didih 17C) dan bersifat mudah terhidrolisis. Klorinasi Wolfram panas menghasilkan monomer biru hitam pekat heksaklorida, WCl6. Ia larut dalam CS2, CCl4, alcohol, dan eter. Ia bereaksi lambat dengan air dingin, cepat dengan air panas, menghasilkan asam tungstat. WCl6 adalah bahan pemula yang biasa untuk sintesis berbagai senyawaan seperti dialkilamida, alkoksida, organologam dan karbonil (Cotton dan Wilkinson, 1989).Berikut ini adalah reaksi wolfram (Annonymous, 2001) :1. Reaksi dengan airPada suhu ruangan, tungsten tidak bereaksi dengan air.2. Reaksi dengan udaraPada suhu ruangan, tungsten dapat bereaksi dengan udara atau O2. Pada suhu yang meningkat, trioksida tungsten(VI) oksida terbentuk. Persamaan reaksinya sebagai berikut :2 W (s) + 3 O2 2 WO3 (s)3. Reaksi dengan halogenPada suhu ruangan, tungsten beraksi langsung dengan fluorin membentuk tungsten(VI) fluoride. Persamaan reaksinya sebagai berikut :W(s) + 3F2(g) 3F6(g)Tungsten bereaksi secara langsung dengan klorin atau bromine (pada 250C) masing-masing membentuk tungsten(VI) klorida atau tungsten(VI) bromide. Persamaan reaksinya sebagai berikut :W(s) + 3Cl2(g) WCl6(s)W(s) + 3Br2(g) WBr6(s)Pada kondisi terkontrol, tungsten(V) klorida terbentuk dari reaksi antara logam tungsten dan klorin, persamaan reaksinya sebagai berikut:2W(s) + 5Cl2(g) 2WCl5(s)

4. Reaksi dengan asamSecara umum, logam tungsten tidak terpengaruh oleh kebanyakan asam. Menurut Cotton dan Wilkinson (1989) wolfram tidak diserang oleh asam selain HF.

5. Reaksi dengan basaLogam tungsten tidak bereaksi dengan larutan basa lemah.

Pembentukan Ikatan dan Senyawa KompleksWO3 mengadopsi struktur geometri yang dikenal sebagai struktur renium trioksida (ReO3). Struktur ini dapat dipandang sebagai suatu kubus yang setiap sudutnya ditempati oleh atom W dan pada pertengahan dari setiap sisinya ditempati oleh atom O. Suatu kubus yang tersusun oleh 8 atom W pada titik-titik sudutnya akan diselingi oleh 12 atom pada tiap pertengahan sisinya, sehingga setiap atom W akan mengikat 6 atom Odan pada tiap atom O ini mengikat 2 atom W untuk menghasilkan formula WO3 (Sugiyarto dan Sugiyani, 2010).Dihalida W6Cl12 dapat dioksidasi oleh Cl2 pada suhu tinggi. Satuan-satuan (M6X8)4+ dapat mengkoordinasi enam donor pasangan electron, masing-masing pada setiap atom logam sepanjang seperempat sumbu octahedron (Cotton dan Wilkinson, 1989).Gugus berjembatan dalam satuan M6X84+ dapat melangsungkan reaksi pertukaran hanya secara lambat, sedangkan keenam ligan luar adalah labil. Dalam larutan akua satuan M6X84+ adalah tidak stabil terhadap gugus nukleofilik yang lebih kuat seperti OH-, CN-, atau SH- (Cotton dan Wilkinson, 1989). Wolfram tidak membentuk beragam kompleks okso yang dapat diperbandingkan, meskipun sebagian kecil diketahui (Cotton dan Wilkinson, 1989).

Manfaat dan KegunaanKegunaan utama logam Wolfram adalah dalam baja aliasi, meskipun sejumlah kecil menyebabkan kenaikan yang berarti dalam kekerasan dan kekuatan. Baja kecepatan tinggi, yang digunakan untuk membuat alat pemotong yang tetap keras meskipun pada panas merah, mengandung W dan Cr. Wolfram juga digunakan untuk filament lampu. Unsur ini memberikan senyawa interstisi yang keras, membias, dan inert secara kimiawi dengan B, C, N, atau Si pada reaksi langsung dengan suhu tinggi. Wolfram karbida digunakan untuk melapisi alat pemotong, dan sejenisnya (Cotton dan Wilkinson, 1989). Tungsten dan alloynya, digunakan secara besar-besaran untuk pembuatan filamen lampu pijar, tabung elektron dan televisi, dalam proses penguapan logam, untuk titik kontak listrik pada distributor mobil, target sinar X, unsur windings (proses pencairan logam dalam tungku listrik) dan pemanas pada tungku listrik, dan dalam peralatan untuk suhu tinggi dan pesawat luar angkasa. Alloy yang digunakan untuk peralatan berkecepatan tinggi seperti Hastelloy, Stellite mengandung tungsten. Tungsten karbida sangat penting digunakan dalam proses penempaan logam, penambangan logam dan industri minyak bumi. Kalsium dan magnesium tungstate sangat luas digunakan dalam pencahayaan fluoresen dan garam tungsten lainnya digunakan dalam industri pewarna dan kimia. Tungsten disulfida adalah pelumas yang kering, dan mampu stabil pada suhu setinggi 500C. Perunggu tungsten dan senyawa lainnya digunakan dalam industri cat (Anonim, 2008). Selain itu, tungsten karbida belum lama ini digunakan dalam mode intan permata sesuai sifat hypoallergenic-nya, kenyataan bahwa kekerasannya ekstrim (tinggi), dan berkilau seperti logam gosok lain. Sehingga digunakan sebagai alternative yang lebih murah selain intan. Tungsten karbida juga digunakan sebagai bahan anti gores untuk perhiasan termasuk arloji dan cincin perkawinan (Annonymous, 2001). Diinformasikan pula, bahwa dalam pembuatan bola lampu OSRAM (didirikan pada tahun 1906 oleh tiga perusahaan Jerman yang menggabungkan fasilitas produksi lampu mereka). Nama dari bola lampu yang diproduksi diambil dari unsur penyusunnya yaitu OSmium dan wolfRAM (tungsten) (Annonymous, 2001).

Peranan Biologis WolframWolfram, di nomor atom 74, merupakan unsur terberat diketahui secara biologis fungsional, dengan yang sedang yodium terberat berikutnya (Z = 53). Meskipun tidak dalam eukariota , wolfram digunakan oleh beberapa bakteri. Sebagai contoh, enzim yang disebut oxidoreductases menggunakan wolfram yang sama seperti molibdenum dengan menggunakannya dalam-wolfram pterin kompleks dengan molybdopterin (molybdopterin, meskipun namanya, tidak mengandung molibdenum, tetapi kompleks molibdenum atau wolfram dapat dengan baik digunakan oleh organisme hidup). Namun, wolfram oxidoreductases juga dapat mengkatalisis oksidasi. Enzim wolfram yang pertama ditemukan juga membutuhkan selenium, dan dalam hal ini pasangan wolfram-selenium dapat berfungsi analogi ke-molybdenum sulfur pasangan dari beberapa molibdenum kofaktor yang membutuhkan enzim. Salah satu bakteri yang memiliki enzim dalam keluarga oksidoreduktase yang kadang-kadang menggunakan wolfram adalah bakteri formate dehidrogenase H. Meskipun mengandung xantin dehidrogenase-wolfram dari bakteri telah ditemukan mengandung wolfram-molydopterin dan juga-protein terikat nonselenium, sebuah selenium molybdopterin kompleks-wolfram belum pasti dijelaskan (Rohman, 2007).

Efek Pada BiokimiaDalam tanah, logam wolfram menglami oksidasi menjadi anion wolfram. Hal ini dapat selektif atau non-selektif diserap oleh beberapa organisme prokariotik dan mungkin pengganti molibdat dalam beberapa enzim. Pengaruhnya pada tindakan enzim ini diperkirakan bahwa eukariota mengandung-enzim tungstat akan melembamkan tanah secara kimia menentukan bagaimana polimerisasi wolfram; basa tanah menyebabkan monomer wolfram ; asam menyebabkan polimer wolfram (Setiawan, 2000).Natrium tungstat berefek pada cacing tanah. Natrium wolfram jauh kurang toksik dibanding logam berat, tetapi wolfram sepenuhnya menghambat cacing tanah dalam kemampuan reproduksi. Wolfram telah dipelajari sebagai antagonis metabolisme tembaga biologis, mirip dengan peran molibdenum. Telah ditemukan bahwa tetrathiotungstates dapat digunakan sebagai bahan kimia khelasi tembaga biologis, mirip dengan tetrathiomolybdates (Setiawan, 2000).

Wolfram Memecah Ikatan Yang KuatSuatu ikatan aromatik karbon-karbon yang kuat dapat dipecah dengan mudah oleh komplek wolfram yang dimasukkan dalam metal antara dua atom karbon, menurut laporan dari ahli kimawi pada Columbia University (Nature 2010, 463, 523). Mekanisme dari pemecahan ikatan yang tidak biasa ini, yang diteliti pada quinoxaline dibawah kondisi yang ringan, dapat diperluas pada sistem lainnya, kata penulis laporan ini, dengan membuka suatu jalan baru bagi pengfungsionalisasian molekul aromatik (Setiawan, 2000).Aaron Sattler dan Gerard Parkin menemukan bahwa kemampuan pemecahan dari komplek wolfram ini saat mencari suatu persenyawaan yang dapat memecahkan ikatan aromatik CN. Mereka telah bekerja dengan kompleks molybdenum namun memutuskan untuk mengubahnya dengan wolfram, yang mana merupakan metal yang lebih agresif. Sattler dan Parkin terkejut untuk menemukan bahwa pada keberadaan N-heterocyclic molekul quinoxaline, komplek wolfram memecah ikatan aromatik CC yang dikaitkan pada ikatan aromatik CN, meskipun ikatan CN secara tipikal lebih reaktif (Setiawan, 2000).Reaksi pemecahan ikatan karbon-karbon tidaklah umum dan secara tipikal hanya diteliti saat ikatan CC dipegang pada jarak yang dekat pada pusat metal, atau pada saat pemecahan ini dibarengi dengan pelepasan tegangan energi atau formasi suatu sistem aromatik. Aspek yang paling menjanjikan dari studi ini adalah bahwa tipe pemecahan ini dapat diperluas pada persenyawaan transisi metal dan substrat lainnya, dan pada akhirnya nanti mengarahkan pada suatu cara baru pengfungsionalisasian molekul organik. Para peneliti telah meneliti rekatifitas komplek wolfram dengan beberapa persenyawaan aromatik lain tetapi belum meneliti pemecahan ikatan CC yang sama (Setiawan, 2000).

Kerugian pemakaian wolfram pada lampu pijarKarena temperatur kerja filamen lampu pijar yang sangat tinggi, lambat laun akan terjadi penguapan pada filamen. Variasi pada resistansi sepanjang filamen akan menciptakan titik-titik panas pada posisi dengan nilai resistansi tertinggi. Pada titik-titik panas tersebut filamen wolfram akan menguap lebih cepat yang mengakibatkan ketebalan filamen akan semakin tidak merata dan nilai resistansi akan meningkat secara lokal; ini akan menyebabkan filamen pada titik tersebut meleleh atau menjadi lemah lalu putus. Variasi diameter sebesar 1% akan menyebabkan penurunan umur lampu pijar hingga 25%.Selain menyebabkan putusnya lampu, penguapan filamen wolfram juga menyebabkan penghitaman lampu. Elemen wolfram yang menguap pada lampu pijar akan mengendap pada dinding kaca bola lampu dan membentuk efek hitam. Lampu halogen menghambat proses ini dengan proses siklus halogen.