Makalah Titanium [PDF]

Citation preview

TITANIUM Makalah Kimia Anorganik Tahun Ajaran 2016/2015 Kelompok 2 kelas XIII-1 oleh: Dionisius F. R. P M. Khafi Cakra R. Salsabila Shafa



KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN REPUBLIK INDONESIA Pusat Pendidikan dan Pelatihan Industri Sekolah Menegah Kejuruan-SMAK Bogor 2016



Kata Pengantar Assalamualaikum Wr. Wb. Segala puji bagi Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah, serta pertolongan-Nya kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah Titanium. Makalah ini disusun sebagai tugas kelompok yang berisi beberapa sub bahasan, antara lain Sejarah, Sumber di alam, sifat kimia dan fisika, cara isolasi, identifikasi, kegunaan dan persenyawaannya. Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat khususnya bagi penyusun dan pada umumnya bagi pembaca. Penyusun ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang membantu penyusunan makalah ini. Kritik dan saran yang membangun akan selalu kami terima dengan tangan terbuka. Wassalamualaikum Wr. Wb



Daftar Isi



I.



Pendahuluan Logam Transisi adalah kelompok unsur kimia yang berada pada golongan 3 sampai 12 (IB sampai VIIIB pada sistem lama). Kelompok ini terdiri dari 38 unsur. Semua logam transisi adalah unsur blok-d yang berarti bahwa elektronnya terisi sampai orbit d. Dalam ilmu kimia, logam transisi mempunyai dua pengertian : a) Definisi dari IUPAC mendefinisikan logam transisi sebagai “sebuah unsur yang mempunyai subkulit d yang tidak terisi penuh atau dapat membentuk kation dengan subkulit d yang tidak terisi penuh”. b) Sebagian besar ilmuwan mendefinisikan logam transisi sebagai semua elemen yang berada pada blok-d pada table periodik yang memasukkan golongan 3 hingga 12 pada table periodik. Dalam kenyataan, barisan blok-f lantanida dan aktinida juga sering dianggap sebagai logam transisi dan disebut “logam transisi dalam”.



Jensen meninjau ulang asal usul penamaan logam transisi atau blokd. Kata transisi pertama kali digunakan untuk mendeskripsikan unsurunsur yang sekarang dikenal sebagai unsur blok-d oleh kimiawan asal Inggris bernama Charles Bury pada tahun 1921, yang merujuk pada peralihan/transisi pada perubahan subkulit elektron dari subkuit dengan 8 ke 18, atau 18 ke 32. Bentuk konfigurasi elektron pada atom logam transisi dapat ditulis sebagai []ns2(n-1)dm di mana subkulit d mempunyai energy yang lebih besar daripada subkulit valensi s. Pada ion dengan dua atau tiga elektron valensi, yang terjadi adalah sebalkinya dengan subkulit s mempunyai tingkat energy yang lebih besar. Dampaknya, ion seperti Fe2+ tidak memiliki elektron pada subkulit s: ion tersebut memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d6 dibandingan dengan elektron konfigurasi pada atom Fe, yaitu [Ar]4s23d6. Unsur pada golongan 3 hingga 12 sekarang secara umum dikenal sebagai unsur logam transisi, meskipun unsur-unsur dari La-Lu, Ac-Lr, dan golongan 12 (IIB) mempunyai definisi yang berbeda pada penulis yang berbeda.



Ada beberapa ciri yang dimiliki bersama oleh unsur-unsur transisi yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur lainnya, yang disebabkan oleh terisinya sebagian dari subkulit d. Di antaranya adalah : a) Pembentukan senyawa yang warnanya disebabkan oleh transisi elektron d-d. b) Pembentukan senyawa dengan banyak bilangan oksidasi, dikarenakan kereaktifan yang relatif rendah pada elektron subkulit d yang tidak berpasangan. c) Pembentukan beberapa senyawa paramagnetic disebabkan oleh adanya elektron subkulit d yang tidak berpasangan.



Sesuai namanya, semua logam transisi adalah logam dan merupakan



konduktor



listrik.



Secara



umum,



logam



transisi



mempunyai massa jenis yang tinggi serta titik leleh dan titik didih yang tinggi. Hal tersebut dikarenakan adanya ikatan logam dengan elektron yang mudah berpindah, yang menyebabkan kohesi yang meningkatkan jumlah elektron bersama. Meskipun demikian, logam golongan 12 mempunyai titik didih dan titik leleh yang lebih rendah karena subkulit d unsur tersebut mencegah ikatan d-d. Air raksa mempunya titik leleh 38,33 oC dan merupakan zat cair pada suhu ruang. Logam transisi dapat berikatan membentuk bermacam-macam ligan. Kelogaman dari unsur logam transisi lebih kuat dibandingkan golongan-golongan utama. Hal itu disebabkan karena pada golongan unsur transisi terdapat banyak elektron bebas dalam orbital d. dalam subkulit d tidak terisi secara penuh atau mudah menghasilkan ion-ion dengan subkulit d yang juga tidak terisi penuh.



II.



Pembahasan a. Sejarah Titanium ditemukan di Cornwall, Kerajaan Britania Raya pada tahun 1791



oleh William



Klaproth dari mitologi



Gregor dan Yunani Titan.



dinamai Titanium



oleh Martin yang



Heinrich



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.



b. Keberadaan 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. Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite, yang tersebar luas di seluruh Bumi. Bijih illmenite terutama ditambang di Australia Barat, Norwegia, Kanada, dan Ukraina. Ada dua bentuk allotropic dan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.. 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. Produksi titanium dunia diperkirakan sekitar 90.000 ton per tahun, sedangkan produksi titanium dioksida berkisar 4,3 juta ton per tahun.



c. Sifat Fisika dan Kimia 1) Sifat Fisika Titanium murni



merupakan



logam



putih



yang



sangat



bercahaya. Ia memiliki berat jenis rendah, kekuatan yang bagus, mudah dibentuk dan memiliki resistansi korosi yang baik. Jika logam ini tidak mengandung oksigen, ia bersifat ductile.



Titanium



merupakan



satu-satunya



logam



yang



terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium juga memiliki resistansi terhadap asam sulfur dan asam hidroklorida yang larut, kebanyakan asam organik lainnya, gas klor, dan solusi klorida. Titanium murni diketahui dapat menjadi radioaktif setelah



dibombardir



dengan



deuterons.



Radiasi



yang



dihasilkan adalah positron dan sinar gamma. Ketika sinar gamma ini direaksikan dengan oksigen, dan ketika mencapai suhu 550oC, sinar tersebut bereaksi dengan klorin. Sinar ini kemudian bereaksi dengan halogen yang lain dan menyerap hydrogen. Logam ini dimorphic. Bentuk alfa heksagonal berubah menjadi bentuk beta kubus secara perlahan-lahan pada suhu 880oC. Logam titanium tidak bereaksi dengan fisiologi tubuh manusia. Titanium oksida murni memiliki indeks refraksi yang tinggi dengan disperse optic yang lebih tinggi daripada berlian.



Volume Atom: 10.6 cm3/mol Titik leleh: 1668 ° C, 3034 ° F Titik didih: 3287 ° C, 5949 ° F Struktur Kristal: Heksagonal Massa Jenis: 4.54 g/cm3 Konduktivitas Listrik: 2.6 x 106 ohm-1cm-1 Elektronegativitas: 1.54 Konfigurasi Elektron: [Ar]3d2 4s2 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



2)



Sifat Kimia Sifat kimia dari titanium yang paling terkenal adalah ketahanan terhadap korosi yang sangat baik (pada suhu biasa membentuk oksida, TiO2), hampir sama seperti platinum, resistan terhadap asam, dan larut dalam asam pekat. Diagram Pourbaix menunjukkan bahwa titanium adalah logam yang sangat reaktif, tetapi lambat untuk bereaksi dengan air dan udara.



a) Reaksi dengan Air Titanium



akan



bereaksi



dengan



air



membentuk



Titanium dioksida dan hydrogen. Ti(s) + 2H2O(g) → TiO2(s) + 2H2(g)



b) Reaksi dengan Udara Ketika Titanium dibakar di udara akan menghasilkan Titanium dioksida dengan nyala putih yang terang dan



ketika



dibakar



dengan



Nitrogen



murni



akan



menghasilkan Titanium Nitrida. Ti(s) + O2(g) → TiO2(s) 2Ti(s) + N2(g) →TiN(s)



c) Reaksi dengan Halogen Reaksi



Titanium



dengan



Halogen



menghasilkan



Titanium Halida. Reaksi dengan Fluor berlangsung pada suhu 200°C. Ti(s) + 2F2(s) → TiF4(s) Ti(s) + 2Cl2(g) → TiCl4(s) Ti(s) + 2Br2(l) → TiBr4(s) Ti(s) + 2I2(s) → TiI4(s) d) Reaksi dengan Asam Logam Titanium tidak bereaksi dengan asam mineral pada



temperatur



normal



tetapi



dengan



asam



hidrofluorik yang panas membentuk kompleks anion (TiF6)32Ti(s) + 2HF (aq) → 2(TiF6)3-(aq) + 3 H2(g) + 6 H+(aq) e) Reaksi dengan Basa Titanium tidak bereaksi dengan alkali pada temperatur normal, tetapi pada keadaan panas.



Titanium terbakar di udara ketika dipanaskan menjadi 1200 ° C (2190 ° F) dan pada oksigen murni ketika dipanaskan sampai 610 ° C (1130 ° F) atau lebih , membentuk titanium dioksida. Sebagai hasilnya, logam tidak dapat dicairkan dalam udara terbuka sebelum titik lelehnya tercapai, jadi mencair hanya mungkin terjadi pada suasana inert atau dalam vakum. 2 ] Titanium juga merupakan salah satu dari sedikit elemen yang terbakar di gas nitrogen murni (Ti terbakar pada 800 ° C atau 1.472 ° F dan membentuk titanium nitrida). Titanium



tahan untuk melarutkan asam sulfat dan asam klorida, bersama dengan gas klor, larutan klorida, dan sebagian besar asam-asam organik.



d. Isolasi dan Pembuatan Beberapa metode yang digunakan dalam proses pembuatan titanium yaitu dengan menggunakan proses Kroll, Proses Van Arkel dan De Boer, dan Proses J. Meggy dan M.Prieto. 1) Proses Kroll Beberapa langkah-langkah yang terdapat dalam proses ini yaitu ekstraksi, pemurnian, produksi spons, pembuatan paduan, dan membentuk. Titanium dialam terdapat dalam bentuk bijih seperti rutil (TiO2) dan ilmenit ( FeTiO3). Rutil digunakan dalam bentuk alami, sedangkan ilmenit diproses untuk menghilangkan zat besi yang terdapat di dalamnya, sehingga mengandung titanium dioksida paling sedikit 85%. Rutil dimasukkan ke dalam reaktor fluidized bersama gas klor dan karbon. Materi tersebut dipanaskan sampai 1.652°F (900°C) dan hasil reaksi kimianya adalah



titanium



tetraklorida



murni



(TiCl4)



dan



karbon



monoksida. Mekanisme reaksinya yaitu: TiO2 + Cl2 àTiCl4 + CO2 ·



Logam kemudian dimasukkan ke dalam tangki penyulingan besar dan dipanaskan. Proses ini menggunakan metode destilasi fraksional dan presipitasi untuk memisahkan kotoran karena kebanyakan pada proses pertama kotoran juga ikut terklorinasi . sehingga kotoran harus dihilangkan, kotoran yang



dihilangkan



yaitu



klorida



logam



termasuk



besi,



vanadium, zirkonium, silikon, dan magnesium. Pada proses ini dihasilkan cairan tidak berwarna. Selanjutnya, setelah dimurnikan titanium tetraklorida ditransfer (dalam bentuk cairan) ke bejana reaktor stainless steel. Kemudian ditambahkan magnesium dan reactor tersebut



dipanaskan sampai ±2012°F (1.100°C). lalu, Argon dipompa ke dalam wadah sehingga udara akan dihilang dan umtuk mencegah



terkontaminasi



oleh



oksigen



atau



nitrogen.



Magnesium bereaksi dengan klor menghasilkan magnesium klorida cair sehingga menghasilkan padatan titanium murni. Kemudian padatan titanium dikeluarkan dari dalam reaktor dan kemudian dengan menggunakan air dan asam klorida untuk menghilangkan kelebihan magnesium dan magnesium klorida. Padatan yang dihasilkan adalah logam berpori yang disebut spons. Mekanisme reaksinya yaitu:



TiCl4 + 2Mg à Ti + 2MgCl2



·Spons



titanium



murni



kemudian



diubah



menjadi



elektroda(lempengan) spons melalui tanur-elektroda. Pada proses ini, spons dicampur dengan berbagai macam besi dan dilas sehingga menghasilkan elektroda spons. ·



Lalu elektroda spons ditempatkan dalam vakum tungku busur untuk dicairkan. Dalam wadah air-cooled tembaga busur listrik, elektroda spons dilelehkan untuk membentuk ingot. Semua udara dalam wadah dihilangkan (membentuk ruang hampa) atau atmosfer diisi dengan argon untuk mencegah kontaminasi, akhirnya akan membeku dan



membentuk



batangan titanium murni.



2) Proses Van Arkel dan De Boer Dengan menggunakan proses Van Arkel dan De Boer, pembuatan logam Titanium dari biji Titanium seperti Rutile, Anatase dan Ilminite dapat dilakukan dengan cara reduksi dengan aluminium yang selanjutnya akan di iodinasi dari produk yang diperoleh dari proses reduksi. Hasil iodinasi ini direaksikan dengan Potassium Iodida pada suhu 100 – 200 °C.



Kemudian



Titanium



Tertraiodida



dipisahkan



dari



Potassium Iodida sehingga akan membentuk logam titanium melalui dekomposisi panas atau reduksi pada suhu 1.300 – 1.500 °C. Proses ini menggunakan titanium iodida dengan kemurnian yang tinggi, tetapi harganya mahal sehingga membuat titanium melalui metose ini sangat kurang ekonomis (Hard dkk, 1983). 3) Proses J. Meggy dan M.Prieto Dengan menggunakan proses



J.



Meggy dan



M.Priet,



pembuatan logam Titanium dari bijih Ilminite dapat dilakukan dengan cara Flourinasi. Bijih Ilminite diflourinasi dengan garam flousilikat seperti K2SiF6, Na2SiF6 pada suhu 350–950 °C selama 6 jam. Selanjutnya besi dan Ti dikonversikan ke flourida dengan cara dileaching dari bijih flourinasi dengan larutan encer seperti HF, HCl dan H2SO4 pada suhu 60–95 °C selama 2jam. Setelah proses leaching, larutan dapat dievaporasi dan didinginkan untuk mengendapkan floutitanat. Endapan



floutitanat



dapat



ini



kemudian



disaring



dan



dikeringkan pada suhu 110–150 °C. Kemudian mereduksinya menjadi logam Ti. Metode ini merupakan pengontakan floutitanat dengan campuran zinc–aluminium pada suhu 400– 1.000°C. Sehingga aluminium flourida akan terpisahkan sebagai produk samping dalam bentuk cryolite. Campuran lelehan logam zinc–titanium dipisahkan dengan cara destilasi pada suhu 800–1.000°C sehingga diperoleh zinc pada produk destilat dan titanium sponge pada produk akhir (Hard dkk, 1983).



e. Kegunaan a) Titanium digunakan dalam baling-baling kapal dan bagian lain dari kapal karena jika terkena air laut tidak mudah terkorosi oleh air laut.



b) Titanium dan paduan titanium digunakan dalam pesawat, rudal dan roket di mana kekuatan, berat badan rendah dan ketahanan terhadap suhu tinggi yang penting. c) Karena titanium tidak bereaksi dalam tubuh manusia, digunakan untuk membuat pinggul buatan, pin untuk pengaturan tulang dan implant biologis lainnya. Sayangnya, tingginya biaya titanium telah membatasi digunakan secara luas. d) Pada industri, titanium digunakan untuk pipa saluran dan peralatan militer. e) Titanium digunakan sebagai peralatan olahraga. f)



Pada bidang perikanan digunakan untuk membuat alat pancing.



g) Titanium oksida (TiO2) digunakan sebagai pigmen untuk membuat cat putih dan menyumbang penggunaan terbesar dari elemen. h) Titanium oksida murni relative jelas dan digunakan untuk membuat titania, sebuah batu permata buatan. i)



Titanium tetraklorida (TiCl4), senyawa titanium lain, telah digunakan untuk membuat layar asap.



f.



Senyawa a) Titanium diborida (TiB2) Bahan keramik dengan sifat yang sangat keras yang dapat menghantarkan panas dan arus listrik dengan baik. Dapat digunakan sebagai katoda pada proses smelting alumunium. TiB2 tahan terhadap oksidasi dalam suhu udara hingga 1100 o



C, asam klorida dan asam fluorida, tetapi dapat bereaksi



dengan alkali, asam nitrat dan asam sulfat.



b) Titanium karbida (TiC) TiC merupakan kristal yang sangat keras dan tidak larut dalam air, tetapi larut dalam asam dan aqua regia, meleleh pada suhu 3140 oC. TiC digunakan dalam keramik logam, elektroda pelelehan, dan alat tungsten-karbida.



c) Titanium nitrida (TiN) Titanium Nitrida merupakan bahan keramik sangat keras, sering digunakan sebagai pelapis pada campuran titanium, baja, karbida, dan komponen aluminium untuk meningkatkan sifat permukaan substrat tersebut.



d) Titanium dioksida (TiO2) Titanium dioksida juga dikenal sebagai titanium (IV) oksida atau titanium, dengan rumus kimia TiO2.



e) Titanium tetraklorida (TiCl4) Titanium tetraklorida merupakan senyawa titanium terpenting karena merupakan bahan baku untuk membuat senyawa titanium lainnya, serta memegang peranan penting pada metalurgi titanium dan digunakan dalam pembuatan katalis.



g. Identifikasi dan Aplikasi Uji Identifikasi Titanium 1) Dengan larutan NaOH membentuk endapan berwarna putih Ti(OH)4. Jika dalam keadaan dingin ini hamper tak larut dalam regensia berlebih, tetapi larut dalam asam mineral. Jika pengendapan berlangsung dalam keadaan panas, dikatakan akan terbentuk asam metatitaniat, H2TiO3 atau TiO.(OH)2, yang sangat sedikit larut dalam asam encer. Tatrat dan sitrat menghambat pengendapan. 2) Dengan larutan natrium fosfat akan membentuk endapan putih TI(HPO4)3. 3) Dengan Zink, Kadmium atau timah, bila salah satu dari logamlogam ini ditambahkan kepada larutan asam (lebih baik asam klorida) dari suatu garam titanium (IV), dihasilkan warna lembayung, yang disebabkan oleh reduksi menjadi ion titanium(III), tak terjadi reduksi dengan belerang dioksida atau dengan hydrogen sulfida.



4) Dengan florida memutihkan warna (terbentuk ion-ion [TiF6]2yang stabil), sedangkan jumlah-jumlah yang besar dari nitrat, klorida, bromida, dan asetat maupun ion-ion yang berwarna, akan mengurangi kepekaan uji ini. Berkurang kuatnya pewarnaan kuning pada penambahan ammonium florida, menunjukan adanya titanium. 5) Dengan Regensia kupferon akan terbentuk endapan kuning berupa



gumpalan



seperti



kapas



dari



garam



titanium,



Ti(C6H5O2N2)4.Na4O4Ti h. Dampak Bagi Kesehatan Tubuh 1) Asupan pada manusia bekisar 0,8mg/hari, kebanyakan langsung dibuang tanpa diserap. 2) Tidak beracun 3) Paparan berlebihan menyebabkan perubahan pada paru-paru (sesak, nyeri dada, batuk dan kesulitan bernafas) 4) Iritasi bila terjadi kontak dengan mata atau kulit



i.



Dampak Bagi Lingkungan Dalam bentuk bubuk logam, menimbulkan bahaya kebakaran dan bila terpapar panas di udara bisa meledak.



III.



Kesimpulan



IV.



Daftar Pustaka http://alldupfreesalt.blogspot.co.id/2010/04/study-pustaka-ti-cr-mo-w.html http://blogibnuseru.blogspot.co.id/2011/12/titanium-titanium-adalah-sebuahunsur.html http://budisma.net/2015/03/pengertian-ciri-dan-sifat-titanium.html http://smpsma.com/kegunaan-logam-titanium-dan-sejarah-titanium.html http://www.asalasah.com/2013/05/titanium-sebagai-logam-terbaik-didunia.html https://id.wikipedia.org/wiki/Logam_transisi https://id.wikipedia.org/wiki/Titanium