Makalh Titanium dan Scandium

Titanium

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalamtabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama denganbesi dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioksida, digunakan dalam pigmen putih. Titanium dihargai lebih mahal daripada emas karena sifat-sifat logamnya.

Titanium merupakan unsur yang tersebar luas dalam kulit bumi (sekitar 0,6% massa kulit bumi). Oleh karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasan tinggi, titanium banyak dipakai untuk bahan struktural, terutama pesawat terbang bermesin jet, seperti Boeing 747. Mesin pesawat terbang memerlukan bahan yang bermassa ringan, keras, dan stabil pada suhu tinggi. Selain ringan dan tahan suhu tinggi, logam titanium tahan terhadap cuaca sehingga banyak digunakan untuk material, seperti pipa, pompa, tabung reaksi dalam industri kimia, dan mesin mobil. Umumnya, senyawa titanium digunakan sebagai pigmen warna putih. Titanium(IV) oksida merupakan material padat yang digunakan sebagai pigmen putih dalam kertas, cat, plastik, fiber sintetik, dan kosmetik. Sumber utama titanium(IV) oksida adalah bijih rutil (matrik TiO₂) dan ilmenit (FeTiO₃). Rutil diolah dengan klorin membentuk TiCl₄ yang mudah menguap, kemudian dipisahkan dari pengotor dan dibakar menjadi TiO₂.

TiCl₄(g) + O₂(g) → TiO₂(s) + Cl₂(g)

Ilmenit diolah dengan asam sulfat membentuk senyawa sulfat yang mudah larut dalam air.

FeTiO₃(s) + H₂SO₄(aq) → Fe²⁺(aq) + TiO₃²⁺(aq) + 2SO₄^2–(aq) + 2H₂O(l)

Campuran hasil reaksi dimasukkan ke dalam vakum agar terbentuk FeSO₄.7H₂O padat yang mudah dikeluarkan. Sisa campuran dipanaskan menjadi titanium(IV) oksida hidrat (TiO₂.H₂O), selanjutnya hidrat dikeluarkan melalui pemanasan membentuk TiO₂ murni.

TiO₂.H₂O(s) → TiO₂(s) + H₂O(g)

Senyawa titanium(III) dapat diperoleh melalui reduksi senyawa titan yang memiliki biloks +4. Dalam larutan air, Ti³⁺ terdapat sebagai ion Ti(H₂O)₆³⁺ berwarna ungu, yang dapat dioksidasi menjadi titanium(IV) oleh udara. Titanium(II) tidak stabil dalam bentuk larutan, tetapi lebih stabil dalam bentuk oksida padat sebagai TiO atau sebagai senyawa halida TiX₂.

Sejarah

(Latin: titans, anak pertama bumi dalam mitologi romawi) Ditemukan oleh Gregor di tahun 1791 dan dinamakan oleh Klaproth di tahun 1795. Titanium yang tidak murni dipersiapkan oleh Nilson dan Pettersson di tahun 1887, tetapi unsur yang murni tidak dibuat sampai pada tahun 1910 oleh Hunter dengan cara memanaskan TiCl₄ dengan natrium dalam bom baja.

Keberadaan di alam

Titanium ditemukan di meteor dan di dalam matahari. Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO₂ sebanyak 12,1%. Garis-garis titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum bintang-bintang tipe M. Unsur ini merupakan unsur kesembilan terbanyak pada kerak bumi. Titanium selalu ada dalam igneous rocks (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut. Ia juga terdapat dalam mineral rutile, ilmenite dan sphene dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tetumbuhan dan dalam tubuh manusia. Logam ini hanya dikutak-kutik di laboraturium sampai pada tahun 1946, Kroll menunjukkan cara memproduksi titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Metoda ini yang dipakai secara umum saat ini. Selanjutnya logam titanium dapat dimurnikan dengan cara medekomposisikan iodanya.

Ciri-ciri dan Sifat

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

Kegunaan

1.      Militer. Oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa.

2.      Industri. Beberapa mesin pemindah panas (heat exchanger)dan bejana bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium.

3.      Kedokteran. Bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang tengkorak, struktur penahan katup jantung.

4.      Mesin. Material pengganti untuk batang piston.

Keunggulan Titanium

1.      Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan bajatapi hanya 60% dari berat baja.

2.      Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.

3.      Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara nyata.

4.      Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.

5.      Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.

Keterangan unsur

·         Simbol: Ti

·         Volume Atom: 10.6 cm³/mol

·         Massa Atom: 47.88

·         Titik Didih: 3560 K

·         Struktur Kristal: Heksagonal

·         Massa Jenis: 4.54 g/cm³

·         Konduktivitas Listrik: 2.6 x 106 ohm^-1cm^-1

·         Elektronegativitas: 1.54

·         Konfigurasi Elektron: [Ar]3d²4s²

·         Formasi Entalpi: 18.6 kJ/mol

·         Konduktivitas Panas: 21.9 Wm^-1K^-1

·         Potensial Ionisasi: 6.82 V

·         Titik Lebur: 1935 K

·         Bilangan Oksidasi: 4,3

·         Kapasitas Panas: 0.523 Jg^-1K^-1

·         Entalpi Penguapan: 455.2 kJ/mol

Scandium

Sejarah

(Latin: scandia, Scandinavia). Mendeleev telah memprediksi keberadaan unsur ekaboron berdasarkan prinsip sistim periodik yang ditemukannya. Unsur ini diperkirakan memiliki berat atom antara 40 (kalsium) dan 48 (titanium). Elemen skandium ditemukan oleh Nilson pada tahun 1878 di dalam mineral-mineral euxenite dan gadolinite, yang belum pernah ditemukan dimanapun kecuali di Skandinavia. Dengan memproses 10 kg euxenite dan hasil sampingan mineral-mineral langka lainnya, Nilson berhasil memproduksi 2 gram skandium oksida murni. Ilmuwan-ilmuwan berikutnya kemudian menunjukkan bahwa skandium yang ditemukan Nilson sama dengan ekaboronnya Mendeleev.

Sifat-sifat

Skandium adalah logam perak-putih yang berubah warna menjadi kekuningan atau kemerahjambuan jika diekspos dengan udara. Elemen ini lunak dan lebih menyerupai itrium dan metal-metal langka lainnya ketimbang aluminium atau titanium. Ia ringan dan memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada aluminium, menjadikannya bahan yang sangat diminati oleh perangcang pesawat antariksa. Skandium tidak terserang dengan campuran 1:1 HNO3 dan 48% HF.

Unsur	Sc
Jari-jari atom (nm)	0,16
Titik leleh (0C)	1540
Titik didih (0 C)	2370
Kerapatan (g/cm3)	3,0
E ionisasi I (kJ/mol)	6,30
E ionisasi II (kJ/mol)	1240
E ionisasi III (kJ/mol)	2390
E0 red M2+ (aq)	-
E0 red M3+ (aq)	-2,1
Kekerasan ( skala mohs)	-

Kelimpahan

Universe: 0,03 ppm (berat)

Ming: 0,04 ppm (berat)

Karbon meteorit: 65 ppm

Bumi Crust: 26 ppm

Permukaan Atlantik: 6,1 x 10-7 ppm

Atlantik yang mendalam: 8,8 x 10-7 ppm

Pasifik permukaan: 3,5 x 10-7 ppm

Pasifik yang mendalam: 7,9 x 10-7 ppm

Sumber-sumber

Skandium ternyata lebih banyak ditemukan di matahari dan beberapa bintang lainnya (terbanyak ke-23) dibandingkan di bumi (terbanyak ke-50). Elemen ini tersebar banyak di bumi, terkandung dalam jumlah yang sedikit di dalam banyak mineral (sekitar 800an spesies mineral). Warna biru pada beryl (satu jenis makhluk hidup laut) disebutkan karena mengandung skandium. Ia juga terkandung sebagai komponen utama mineral thortveitite yang terdapat di Skandinavia dan Malagasi. Unsur ini juga ditemukan dalam hasil sampingan setelah ekstrasi tungsten dari Zinwald wolframite dan di dalam wiikite dan bazzite.

Kebanyakan skandium sekarang ini diambil dari throtvitite atau diekstrasi sebagai hasil produksi pemurnian uranium. Skandium metal pertama kali diproses pada tahun 1937 oleh Fischer, Brunger dan Grienelaus yang mengelektrolisis cairan eutectic kalium, litium dan skandium klorida pata suhu 700 dan 800 derajat Celcius. Kabel tungsten dan genangan seng cair digunakan sebagai elektroda dalam graphite crucible. Skandium muruni sekarang ini diproduksi dengan cara mereduksi skandium florida dengan kalsium metal.

Produksi pertama 99% skandium metal murni diumumkan pada tahun 1960.

Kegunaan

Sekitar 20 kg skandium (Sc2O3) sekarang ini digunakan setiap tahun di Amerika untuk memproduksi lampu intensitas tinggi, dan isotop radioaktif 46Sc digunakan sebagi agen pelacak dalam kilang minyak mentah. Skandium ioda yang ditambahkan ke lampu uap merkuri memberikan pancaran sinar mirip matahari yang efisien, yang penting untuk penerangan ruangan atau TV bewarna malam hari.

Skandium adalah salah satu bahan kimia langka, yang digunakan pada berbagai perkakas seperti televisi warna, lampu neon, lampu hemat energi, dan kacamata.Penggunaan skandium masih terus berkembang mengingat unsur ini cocok untuk memproduksi catalyser serta untuk memoles kaca.Aplikasi utama skandium adalah untuk membuat paduan aluminium-skandium yang digunakan oleh industri kedirgantaraan dan peralatan olahraga (sepeda, tongkat bisbol, dll) yang membutuhkan material kinerja tinggi.

Pengaruh Skandium terhadap Lingkungan

Skandium dibuang ke lingkungan, terutama oleh industri pengolahan minyak.Unsur ini juga dapat memasuki lingkungan dari berbagai perkakas rumah tangga (mis: TV) yang dibuang.Skandium akan secara bertahap terakumulasi dalam tanah dan air hingga berpotensi meningkatkan konsentrasinya pada manusia, hewan, dan partikel tanah.Pada hewan air, skandium menyebabkan kerusakan membran sel serta memiliki pengaruh negatif pada sistem reproduksi dan sistem saraf.

Efek Kesehatan Skandium

Skandium tidak memiliki peran biologis. Amat sedikit skandium yang mencapai rantai makanan, sehingga asupan harian rata-rata per orang kurang dari 0,1 mikrogram.Skandium tidak beracun, meskipun terdapat dugaan bahwa beberapa senyawanya mungkin bersifat karsinogenik.Paparan gas dan uap skandium di tempat kerja bisa menjadi berbahaya. Menghirup skandium dapat menyebabkan emboli paru-paru, terutama akibat paparan jangka panjang.Skandium bisa menjadi ancaman bagi hati ketika terakumulasi dalam tubuh manusia.

Penanganan

Tingkat keracunan skandium masih belum diketahui, oleh karena itu harus ditangani secara hati-hati.

Sumber :

Anonim. 2014. Skandium (http://id.wikipedia.org/wiki/Skandium diakses tanggal 12 Maret 2014)

Anonim. 2014. Titanium (http://id.wikipedia.org/wiki/Titanium diakses tanggal 12 Maret 2014)

Anonim. 2011. Titanium Logam Terbaik di Muka Bumi (http://takunik.blogspot.com/2011/06/titanium-logam-terbaik-di-muka-bumi.html diakses tanggal 12 Maret 2014)