Bab I pendahuluan latar Belakang
Yüklə 190,36 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 2.3 Cara Isolasi atau Pembuatan
- 8. Gadolinium (Gd)
- 11. Holmium, (Ho)
- 13. Tulium (Tm)
- 15. Lutesium, (Lu)
- 2.5 Reaksi dengan Unsur Lain Lantanum (La)
- Praseodimium (Pr)
- 10. Disprosium (Dy)
Lantanum (La) Lantanum adalah logam lembut, lunak, ulet, perak-putih. Lantanum adalah unsur kimia aktif, salah satu yang paling reaktif dari logam langka bumi, ia mengoksidasi dengan cepat di udara dan bereaksi dengan air untuk membentuk hidroksida tersebut. Lantanum mudah terbakar, garamnya sangat tidak larut.
Atom serium merupakan unsur logam keperakan yang termasuk ke dalam golongan lantanida. Digunakan dalam beberapa campuran logam yang jarang ditemukan di bumi,menyerupai besi di dalam warna dan kilaunya, tetapi serium adalah logam abu-abu yang lunak dan tidak keras, serta mudah ditempa. Hanya europium yang lebih reaktif daripada serium di antara unsur yang sulit ditemukan. Larutan alkali ditambahkan air serta asam yang konsentrasi tinggi dapat menyerang logam dengan cepat. Logam yang murni terlihat seperti menyala dan terbakar bila digores dengan pisau. Serium oksida lambat dalam air dingin dan cepat dalam air panas.
Praseodimium lunak, seperti perak, mudah ditempa. Lebih resisten terhadap korosi dalam udara daripada europium, lantanum, cerium atau neodium, tapi unsur ini membentuk lapisan oksida hijau yang mengelupas bila terpapar dengan udara. Seperti unsur tanah jarang lainnya, unsur ini harus disimpan terlindung dari sinar matahari, dalam minyak mineral atau plastik bersegel.
Neodimium memiliki kilau logam seperti perak. Merupakan salah satu unsur tanah jarang yang lebih reaktif dan mudah mengusam di udara, membentuk oksida yang mengelupas dan memudahkan teroksidasi. Karenanya, harus dilindungi dari matahari dalam minyak mineral atau material plastik bersegel. Neodimium terdapat dalam dua bentuk allotrop,dengan transformasi struktur dari heksagonal ganda menjadi kubus berpusat badan pada suhu 863oC.
Promethium merupakan pemancar sinar beta yang lunak, meski tidak ada sinar gamma yang dipancarkan, radiasi sinar X dapat dihasilkan ketika partikel beta mengenai unsur bernomor atom tinggi. Dibutuhkan kehati-hatian dalam menangani Promethium. Garam promethium menyala luminesens dalam gelap dengan kilau kehijauan atau biru pucat,karena radioaktivitasnya yang tinggi. Metode pertukaran ion mengarahkan pembuatan 10 gram promethium dari limbah yang dihasilkan bahan bakar reaktor atom pada tahun1963. Hanya sedikit saja yang diketahui tentang sifat-sifat logam promethium.
Samarium adalah logam keperak-putih milik kelompok lantanida dari tabel periodik. Hal ini relatif stabil pada suhu ruang di udara kering, tetapi menyatu ketika dipanaskan di atas 150 oC dan membentuk lapisan oksida di udara lembab. Samarium mempunyai keadaan oksidasi yang relatif stabil (II).
Seperti unsur tanah jarang lainnya, kecuali lanthanum, europium terbakar di udara pada suhu 150oC - 180oC. Europium sekeras timbale dan cukup mudah ditempa. Ia termasuk unsure tanah jarang yang paling reaktif, dan teroksidasi dengan cepat di udara. Menyerupai reaksi kalsium dalam air. Bastnasit dan monazit adalah bijih utama yang mengandung europium.
Sebagaimana unsur radioaktif lainnya, gadolinium memiliki warna putih keperakan, berkilau seperti logam, dan mudah ditempa. Pada suhu kamar, gadolinium mengkristal dalam bentuk heksagonal, atau bentuk alfa dengan kerangka tertutup. Selama pemanasan hingga 1235oC, gadolinium alfa berubah menjadi bentuk beta yang memiliki struktur kubus berpusat badan. Logam ini relatif stabil di udara kering, tapi mudah kusam di udara lembab dan membentuk lapisan oksida yang menempel dengan lemah. Lapisan oksida ini mudah mengelupas dan akhirnya membuka lapisan berikutnya yang terpapar terhadap oksidasi. Logam ini bereaksi lambat dengan air dan mudah larut dalam asam encer.
Terbium cukup stabil di udara. Merupakan logam berwarna abu-abu keperak-perakan,mudah ditempa, ductile, dan cukup lunak untuk bisa dipotong dengan sebilah pisau. Ada dua kristal modifikasi yang dikenal, dengan transformasi suhu 1289oC. Ada 21 isotop dengan massa atom bervariasi dari 145 hingga 165. Oksida terbium berwarna coklat atau marun gelap.
Unsur ini memiliki kilau logam perak yang terang. Relatif stabil di udara pada suhu kamar, dan dapat dilarutkan dengan asam mineral yang encer maupun yang pekat. Logam ini cukup lunak untuk bisa dipotong dengan pisau dan bisa dipakai dalam pembuatan mesin tanpa adanya percikan api bila tidak digunakan pada suhu tinggi. Sejumlah kecil pengotor dapat sangat mempengaruhi sifat fisiknya.
Holmium murni memiliki kilau perak yang terang. Relatif lunak dan bisa ditempa, stabil di udara kering pada suhu kamar, tapi mudah teroksidasi dalam udara lembab dan suhu tinggi. Logam ini memiliki sifat magnetik yang tidak lazim. Beberapa kegunaannya telah ditemukan. Unsur ini, seperti unsur radioaktif lainnya, memiliki tingkat toksisitas akut yang rendah.
Erbium murni lunak dan mudah ditempa. Berwarna putih perak dengan kilau logam.Seperti halnya unsur radioaktif lainnya, sifat-sifatnya sangat tergantung pada keberadaan jumlah pengotor. Logam ini cukup stabil di udara dan tidak teroksidasi secepat unsur-unsur radioaktif lainnya. Terdapat di alam sebagai campuran dari enam isotop, yang semuanya bersifat stabil. Ada pula sembilan isotop radioaktif lainnya yang telah dikenali.Teknik produksi erbium terbaru, menggunakan reaksi pertukaran ion, telahmenghasilkan unsur radioaktif dan senyawanya dengan biaya yang lebih murah. Kebanyakan oksida unsur radioaktif memiliki pita penyerapan yang tajam pada panjang gelombang sinar tampak, ultraviolet, dan infra merah dekat. Sifat-sifat ini bergabungdengan struktur elektroniknya, memberikan warna pastel yang indah pada kebanyakan garam radioaktif.
Iterbium memilliki kilau perak yang terang, lunak, mudah ditempa. Meski demikian,unsurr ini cukup stabil dan harus disimpan dalam wadah tertutup untuk melindunginyadari udara dan kelembaban. Iterbium dapat dilarutkan dengan asam mineral encer dan pekat, dan bereaksi erlahan dengan air. Iterbium memiliki btiga bentuk allotrop dengantitik transformasi pada suhu -13oC dan 795oC. Bentuk beta terdapat pada suhu kamar,kristal berpusat muka; sedangkan bentuk gamma terbentuk pada suhu tinggi, dan merupakan kubus berpusat badan. Fase kubus berpusat badan iterbium lainnya baru –baru saja ditemukan stabil pada tekanan tinggi pada suhu kamar. Bentuk beta memilikikonduktivitas seperti logam, tetai sifat ini menjadi semikonduktor ketika tekanan naik hingga 16000 atm. Hambatan listrik naik sepuluh kali lipat ketika tekanan naik ke 39000atm ; dan hambatan ini turun 10% dari hambatan pada tekanan dan suhu standar, ketika tekanan mencapai 40000 atm. Iterbium alamiah terdiri dari tujuh isotop stabil diketahui ada tujuh isotop lainnya yang tidak stabil.
Lutesium terdapat dalam jumlah yang sangat kecil pada semua mineral yang mengandung yttrium dan juga pada monazit dengan kandungan 0.003% , yang merupakan sumber yang komersial. Telah diisolasi menjadi keadaan murni baru pada beberapa tahun terakhir danmerupakan unsur yang paling sulit dipisahkan. Lutesium bisa didapat dengan mereduksi LuCl3 anhidrat atau LuF3 dengan unsur alkali atau alkali tanah. Unsur ini berwarnaputih keperak-perakan dan relatif stabil di udara. 176 Lu terdapat di alam sebanyak 2.6% dan 175 Lu (97.4%). Lutesium memiliki masa paruh waktu sekitar 3 x 1010 tahun. 2.3 Cara Isolasi atau Pembuatan Teknik isolasi unsur-unsur lantanida dibagi ke dalam empat jenis yaitu :
Reaksi umum 2LnX3(aq) + 3M(s) 2Ln(s) + 3MX2(aq) keterangan : Ln : unsur-unsur lantanida X : klorin atau fluorin M : logam alkali/alkali tanah
Lantanum ditemukan oleh ahli kimia dari Swedia ini ketika dia mengubah komposisi sampel cerium nitrat dengan memanaskan dan mereaksikan garamnya dengan mencairkan asam nitrat. Dari hasil reaksi tersebut lalu mengisolasinya yang disebut lantana. Lanthanum diisolasi dalam bentuk murni tahun 1923. Logam ini dapat diproduksi dengan cara mereduksi anhydrous fluoride dengan kalsium. Pemisahannya dioperasikan secara komersial meliputi pengendapan dari basa lemah larutan nitrat dengan penambahan magnesium oksida atau gas ammonia. Pemurnian lanthanium tetap pada kondisi larutan. Cara lain kristalisasi fraksional dibuat oleh Dimitry Mendeleev, dalam bentuk ganda ammonium nitrat tetrahidrat, yang digunakan untuk memisahkan lanthanum yang memiliki kelarutan kecil dari didymium yang memiliki kelarutan lebih besar di tahun 1870. Sistem tersebut digunakan secara komersial dalam proses pemurnian lanthanum sampai perkembangan metode ekstraksi pelarut yang dimulai tahun 1950. Seperti pada pemurnian lanthanum, ammonium nitrat direkristalisaikan dari air. Lanthanum relatif mudah dimurnikan, sejak hanya terdapat satu lantanida yang berdekatan yaitu cerium yang sangat mudah lepas sesuai dengan ikatan valensinya 2. Serium (Ce) Cerium dioksidasi menjadi Ce (IV) dan kemudian diendapkan dari HNO3 6M sebagai ceric iodat atau dipisahkan dengan ekstraksi pelarut. Cerium mudah diekstraksi dari larutan HNO3 oleh tributil fosfat yang dilarutkan dalam kerosen atau pelarut inert lainnya dan dapat dipisahkan dari ion-ion lantanida +3. Nitrat Lantanida +3 juga dapat diekstraksi dalam kondisi tertentu bertambah dengan bertambahnya nomor atom; ia lebih tinggi dalam asam kuat dan konsentrasi NO3- yang lebih encer. 3. Praseodimium (Pr) Tekhnik ekstraksi pelarut dan pertukaran ion telah mengarah pada isolasi yang lebih mudah untuk unsur tanah jarang, sehingga biaya pun bisa ditekan pada beberapa tahun terakhir. Praseodimium dapat dibuat dengan beberapa metode, seperti reduksi kalsium terhadap senyawa praseodimium klorida atau florida anhidrat. 4. Neodinium (Nd) Neodimium dapat diperoleh dengan memisahkan garam neodimium dari unsur lantanida lainnya dengan tekhnik pertukaran ion atau ekstraksi pelarut. Dapat pula dengan mereduksi halida anhidratnya seperti NdF3 dengan logam kalsium. Tekhnik pemisahan lainnya pun masih memungkinkan. 5. Prometium (Pm) Cara pembuatan unsur prometium yaitu dengan metode pertukaran ion yang mengarahkan pembuatan 10 gram promethium dari limbah yang dihasilkan bahan bakar reaktor atom pada tahun1963. 6. Samarium (Sm) Teknik pertukaran ion dan ekstraksi pelarut telah menyederhanakan pemisahan unsur tanah jarang antara satu dan lainnya; bahkan tekhnik terbaru, yakni deposisi elektrokimia, menggunakan larutan elektrolitik litium sitrat dan elektroda raksa, dikatakan sebagai cara yang sederhana, cepat dan sangat spesifik untuk memisahkan unsur tanah jarang. Logam samarium dapat dihasilkan dengan mereduksi oksida samarium dengan lantanum. 7. Europium (Eu) Europium sekarang dibuat dengan mencampurkan Eu2O3 dengan logam lentanum berlebih10% dan memanaskan campuran ini dalam cawan tantalum pada kondisi vakum. Unsur ini didapatkan sebagai padatan logam berwarna putih seperti perak pada dinding cawan. 8. Gadolinium (Gd) Unsur Gadolinium ini dapat dibuat dengan mereduksi garam anhidrat fluorida dengan logam kalsium. 9. Terbium (Tb) Terbium telah diisolasi hanya dalam beberapa tahun terakhir seiring perkembangan tekhnik pertukaran ion untuk pemisahan unsur radioaktif. Seperti halnya dengan unsur radio aktif lainnya, terbium dapat dihasilkan dengan mereduksi garam anhidrat klorida dengan logam kalsium dalam cawan tantalum. Pengotor kalsium dan tantalum dapatdihilangkan dengan pencairan ulang pada kondisi vakum. Metode isolasi lainnya punmasih memungkinkan. 10. Disprosium, (Dy) Baik logam maupun oksidanya belum dapat diisolasi hingga murni hingga tahun 1950, ketika tekhnik pemisahan pertukaran ion dan reduksi metallografi dikembangkan oleh Spedding dan kawan-kawan. Disprosium terdapat bersama unsur lantanida lainnya dalam berbagai mineral seperti xenotime, fergusonit, gadolinit, euksenit, polikrase, dan bromstrandin. Sumber yang sangat penting adalah monaziat dan bastnasit. Disprosium dapat diperoleh dengan mereduksi garam trifluorida dengan kalsium. 11. Holmium, (Ho) Unsur holmium ini dapat diisolasi dengan cara mereduksi garam kloroda atau florida anhidratnya dengan logam kalsium. 12. Erbium (E) Pada tahun 1905, Urbain dan Jamessecara terpisah berhasil mengisolasi Er2O3 yang cukup murni. Klemm dan Bommer yang pertama menghasilkan logam erbium murni pada tahun 1934, dengan mereduksi garamklorida anhidrat dengan uap kalium. Tekhnik produksi erbium terbaru, menggunakan reaksi pertukaran ion, telahmenghasilkan unsur radioaktif dan senyawanya dengan biaya yang lebih murah. 13. Tulium (Tm) Tulium dapat diisolasi dengan mereduksi oksida tulium dengan logam lantanum atau dengan logam kalsium dalam wadah tertutup. 14. Iterbium, (Yb) Unsur ini dibuat pertama kali oleh Klemm dan Bonner pada tahun 1937 dengan mereduksi iterbium trklorida dengan kalium. Namun, logam ini tercampur dengan KCl.Daane, Dennison dan Spedding membuat iterbium yang lebih murni pada tahun 1953,yang dengan demikian bisa menetapkan sifat fisika dan kimianya. 15. Lutesium, (Lu) Lutesium bisa didapat dengan mereduksi LuCl3 anhidrat atau LuF3 dengan unsur alkali atau alkali tanah. 2.4 Reaktifitas Lantanoid adalah unsur-unsur transisi blok f, sifat-sifatya berbeda secara signifikan dengan unsur-unsur transisi blok d. Karena entalpi ionisasi tiga tahap unsur lantanoid cukup rendah, unsur-unsur ini membentuk kation trivalen. Sebagian besar senyawa lantanoid kecuali senyawa Ce4+(4f0), Eu2+(4f7) dan Yb2+(4f14) biasanya lantanoidnya berupa ion Ln3+. Ln3+ adalah asam keras, dan karena elektron f terpendam jauh dan tidak digunakan dalam ikatan, elektron-elektron f ini hampir tidak dipengaruhi ligan. Ada kecenderungan jari-jari atom dan ion lantanoid menurun dengan kenaikan nomor atom, dan fenomena ini disebut kontraksi lantanida. Kontraksi ini disebabkan kecilnya efek perisai elektron 4f, yang menyebabkan inti atom menarik elektron dengan kuat dengan meningkatnya nomor atom. Seperti dengan alkali, ion terkecil secara kristalografi yaitu Lu memiliki jari-jari terhidrasi terbesar, sedangkan La memiliki jari-jari terhidrasi terkecil. Dengan demikian, La adalah yang paling kuat terikat dan Lu yang paling lemah ikatannya. Selain itu jari-jari atom dalam satu golongan lantanida dari La sampai Lu semakin besar sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin berkurang yang menyebabkan elektronnya terluarnya mudah lepas dan lebih mudah untuk berikatan dengan unsur lain. Oleh karena itu dalam satu golongan, kereaktifan unsur lantanida semakin bertambah Unsur Lantanum merupakan salah satu logam rare-earth yang sangat reaktif. Ia mengoksida dengan cepat jika diekspos ke udara. Air dingin menyerang lantanium secara pelan-pelan, sedangkan air panas dengan sangat cepat. Lantanum cukup elektropositif. Samarium, Terbium dan dispersium stabil dalam udara Erbium juaga cukup stabil di udara dan tidak teroksidasi secepat unsur-unsur radioaktif lainnya Logam Gadolinium ini relatif stabil di udara kering, tapi mudah kusam di udara lembab dan membentuk lapisan oksida yang menempel dengan lemah. Lapisan oksida ini mudah mengelupas dan akhirnya membuka lapisan berikutnya yang terpapar terhadap oksidasi. Logam ini bereaksi lambat dengan air dan mudah larut dalam asam encer. Gadolinium memiliki daya tangkap neutron termal tertinggi dari semua unsur (49000 barn). 2.5 Reaksi dengan Unsur Lain
c. Reaksi dengan halogen Logam lanthanum bereaksi dengan semua unsur halogen membentuk lanthana ( III) halida 2La(s) + 3F2(g) 2LaF3(s) 2La(s) + 3Cl2(g) 2LaCl3(s) 2La(s) + 3Br2(g) 2LaBr3(s) 2La(s) + 3I2(g) 2LaI3(s)
Logam cerium dengan lambat memudar di udara dan terbakar dengan cepat pada150°C membentuk cerium(IV) oksida : Ce(s) + O2(g) CeO2(s)
Cerium cukup elektropositif dan bereaksi lambat dengan air dingin dan cukup cepat dengan air panas membentuk cerium hidroksida. 2Ce(s) + 6H2O(l) 2Ce(OH)3(aq) + 3H2(g)
Logam cerium bereaksi dengan semua unsur halogen : 2Ce (s) +3F2 (g) 2CeF3(s) [putih] 2Ce (s) +3Cl2 (g) 2CeCl3(s) [putih] 2Ce (s) +3Br2 (g) 2CeBr3(s) [putih] 2Ce (s) +3I2(g) 2CeI3(s) [kuning] Cerium larut dalam asam sulfat membentuk larutan yang mengandung ion-ion Ce(III) yang tak berwarna, yang terdapat dalam bentuk kompleks [Ce(OH2)9]3+. 2Ce (s) + 3H2SO4 (aq) 2Ce3+ (aq) + 3SO42-(aq) + 3H2(g)
Membentuk lapisan oksida hijau yang mengelupas bila terpapar dengan udara 4Pr(s) + 3O2(g) 2Pr2O3(s) d. Reaksi dengan halogen Logam praseodimium bereaksi dengan semua unsur halogen: 2Pr (s) +3F2 (g) 2PrF3(s) 2Pr (s) +3Cl2 (g) 2PrCl3(s) 2Pr (s) +3Br2 (g) 2PrBr3(s) 2Pr (s) +3I2(g) 2PrI3(s)
Neodimium adalah logam keperak-kuning mengkilap. Hal ini sangat reaktif di udara dan membentuk dilapisi logam tidak melindungi dari oksidasi lebih lanjut, sehingga harus disimpan jauh dari kontak dengan udara. 4Nd(s) + 3O2(g) 2Nd2O3(s) b. Reaksi dengan air Bereaksi lambat dengan air dingin dan cepat dengan panas. 2Nd(s) + 6H2O(l) Δ` 2Nd(OH)3(aq) + 3H2(g)
2Pm(s) + 6H2O(g) 2Pm(OH)3(aq) + 3H2(g) b. Reaksi dengan oksigen 4Pm(s) + 3O2(g) 2Pm2O3(s) c. Reaksi dengan halogen 2Pm(s) + 3F2(g) 2PmF3(s) 2Pm(s) + 3Cl2(g) 2PmCl3(s) 2Pm(s) + 3Br2(g) 2PmBr3(s) 2Pm(s) + 3I2(g) 2PmI3(s)
2Sm(s) + 3F2(g) 2SmF3(s) 2Sm(s) + 3Cl2(g) 2SmCl3(s) 2Sm(s) + 3Br2(g) 2SmBr3(s) 2Sm(s) + 3I2(g) 2SmI3(s) c. Reaksi dengan Sulfida Sm(s) + S SmS(s)
2Eu(s) + 6H2O(g) 2Eu(OH)3 (aq) + 3H2(g)
9. Terbium (Tb) a. Reaksi dengan oksigen 4 Tb(s) + 3O2(g) 2Tb2O3(s)
10. Disprosium (Dy) a. Reaksi dengan air 2Dy(s) + 6H2O(g) 2Dy(OH)3(aq) + 3H2(g) b. Reaksi dengan oksigen 4Dy(s) + 3O2(g) 2Dy2O3(s) c. Reaksi dengan halogen 2Dy(s) + 3F2(g) 2DyF3(s) 2Dy(s) + 3Cl2(g) 2DyCl3(s) 2Dy(s) + 3Br2(g) 2DyBr3(s) 2Dy(s) + 3I2(g) 2DyI3(s) Yüklə 190,36 Kb. Dostları ilə paylaş:
|