GOLONGAN IV B

MAKALAH
KIMIA UNSUR
GOLONGAN IVB

Disusun Oleh:
Indra Gunawan

JURUSAN KIMIA
BATAM
2012

GOLONGAN IVB
Golongan IV B juga disebut golongan transaktinida. Unsur dalam golongan IV B termasuk dalam unsur transisi yaitu unsur blok d yang konfigurasi elektronnya diakhiri oleh sub kulit d. Unsur-unsur yang termasuk dalam golongan IV B yaitu Titanium (Ti), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), dan Rutherfordium (Rf).
Beberapa sifat golongan ini dapat kita lihat dalam Sistem Periodik Unsur. Konfigurasi elektron terluar unsur ini adalah (n-1)d2 ns2 .
Bilangan oksidasi yang sering dijumpai adalah +2, +3 dan +4, namun untuk Zr dan Hf dijumpai bilangan oksidasi +1. Bilangan oksidasi +4 dikatakan lebih stabil dari lainnya karena bilangan oksidasi yang lebih rendah mengalami disproporsionasi.Seperti yang terjadi pada Titanium.
2 Ti+3 → Ti+2 + Ti+4
2Ti+2 → Ti0 + Ti+4
Logam-logam ini sangat keras, merupakan konduktor yang baik memunyai titik didih dan titik cair yang tinggi. Tidak reaktif pada suhu kamar tetapi jika dipanaskan dengan O2 pada suhu di atas 600 C akan membentuk MO2, sedang dengan halogen akan membentuk MX4.
Dalam larutan asam atau basa, logam ini tidaklah larut karena justru membentuk oksidanya sebagai pelindung. Meskipun begitu, Zr larut dalam Aquaregia sedang Ti dapat larut dalam HF yang kemudian membentuk H2TiF6 dan H2.
Hf mempunyai jari-jari atom yang sama dengan Zr dan oleh karena itu keduanya memiliki sifat yang sama. Maka dari alasan inilah keduanya sukar dipisahkan.

A.KEBERADAAN UNSUR-UNSUR GOLONGAN IVB
Titanium (Ti)
Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah Rutile dan Ilmenite, yang tersebar luas di seluruh bumi. Ada 2 bentuk allotropic dan 5 isotop alami dari unsur ini;Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam (73,8%). Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah sifat yang sama kuatnya dengan baja namun hanya dengan 60% berat baja.
Unsur Titanium terdapat dalam bentuk senyawa : TiB2 (Titanium Borida), TiC ( Titanium Carbida), TiO2 ( Titanium Dioksida), TiN (Titanium Nitrida).
Zirkonium (Zr)
Zirkonium banyak terdapat dalam alam mineral seperti zircon (Hyacianth) dan zirconia (baddeleyit). Baddeleyit sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur tinggi.
Hafnium (Hf)
Logam ini diperkirakan menyusun kurang lebih 0,00058 % dari lapisan bumi. Logam ini ditemukan dalam campuran senyawa Zirkonium yang mana tidak ditemukan dalam unsur bebas di alam. Mineral yang mengandung Zirkonium seperti Alvite [(Hf, Th, Zr) SO4 H2O], Thortveitite dan Zirkon (Zr SlO4) biasanya mengandung 1%-5% Hf. Antara logam Hafnium dan Zirkonium mempunyai sifat yang sama sehingga sulit dipisahkan. Perlu diketahui bahwa Hafnium ditemukan sebagai produk sampingan dari pemurnian Zirkonium.
Rutherfodium (Rf)
Unsur ini merupakan unsur sintetik yang merupakan isotop yang mengalami peluruhan melalui reaksi fisi yang berjalan spontan.

B.KELIMPAHAN
Titanium (Ti)
Logam ini juga dijumpai pada Meteorit dan ditemukan pada Matahari dan bintang jenis M. Batuan yang dibawa dari bulan pada misi Apollo-17, mengandung 12,1% TiO2.
Zirkonium (Zr)
Zirkonium terjadi secara alami, terdapat 4 isotop stabil dan dari 1 radio isotop (96Zr) yang mempunyai waktu hidup yang sangat panjang. Radioisotop kedua yang paling stabil adalah 93Zr yang mempunyai waktu paruh 1,53 juta tahun. 80 radioisotop lain baru diamati. Kebanyakkan dari mereka mempunyai waktu paruh lebih sedikit dari 1 hari kecuali 95Zr (64,02 hari), 88Zr (63,4 hari), dan 89Zr (78,41 hari).
Hafnium (Hf)
Hafnium alami merupakan campuran dari 6 isotop stabil yaitu : Hafnium 174 (0,2%), Hafnium 176 (5,2%), Hafnium 177 (18,6%), Hafnium 178 (27,1%), Hafnium 179 (13,7%), dan Hafnium 180 (35,2%).
Rutherfordium (Rf)
Belum diketahui prosentasenya di alam secara pasti.

V.M.Goldsmith mengklarifikasikan unsur-unsur yang ada di kulit bumi ke dalam 4 jenis :
v Siderophile (iron-loving), tersebar sebagai logam kelompok besi (Fe, Co,Ni), sebagaimana tersebar pada inti bumi.
v Chalcophile, tersebar sebagai sulfida (gabugan non-logam S, Se, dan As).
v Litophile (rock-loving), tersebar sebagai silikat.
v Atmophile, tersebar sebagai penyusun atsmonfer.
Jenis unsur yang termasuk ke dalam masing-masing kelas tertera pada Table.1, sedangkan untuk melihat keteraturannya dapat dipelajari pada Tabel.Periodik Unsur.

C.SIFAT-SIFAT GOLONGAN IV B
SIFAT FISIKA
Unsur
Sifat Fisik
Titanium
Zirkonium
Hafnium
Rutherfordium
Titik Didih
3287
4504
4602
6073
Titik Leleh
1660
1852
2227
2673
Jari-Jari
0,68
0,80
0,78
-
Kerapatan
4,54
6,506
13,31
-
Elektronegativitas
1,54
1,33
1,30
-
Potensial Reduksi Standart
-0,86
-1,43
-1,57
-
Energi Ionisasi
1. 658,8
2. 1.309,8
3. 2.652,5
1. 640,1
2. 1.270
3. 2.218
1. 658,5
2. 1.440
3. 2.250
580

v Titik Didih dan Titik Leleh
Titik didih dan titik lelehnya (dari unsur Ti sampai Rf) semakin besar nilainya.

v Jari-Jari Atom (Ao)
Telah diketahui dari tabel Sistem Periodik Unsur bahwa semakin banyak Nomor Atom maka semakin banyak kulit yang dimiliki atom tersebut sehingga semakin besar jari-jarinya.
Jadi dapat dikatakan bahwa dari unsur Titanium sampai Rutherfordium, jari-jari makin besar.
v Kerapatan
Dari data yang terlihat pada table di atas, kerapatan dari unsur Titanium sampai Hafnium semakin besar, kecuali untuk Rutherfordium belum diketahui kerapatannya.
v Elektronegativitas
Besarnya keelektronegativitas unsur golongan IVB dari atas ke bawah ( Ti sampai Rf) semakin menurun. Pernyataan ini didukung dengan adanya sumber yaitu Tabel Pauling.
v Potensial Reduksi Standart (V)
Besarnya potensial reduksi standart dari atas ke bawah semakin bernilai negative (kecil).
v Energi Ionisasi
Besarnya Energi Ionisasi dari atas ke bawah, cenderung menurun harganya.

SIFAT KIMIA
TITANIUM
v Reaksi dengan Air
Titanium akan bereaksi dengan air membentuk Titanium dioksida dan hydrogen.
Ti(s) + 2H2O(g) → TiO2(s) + 2H2(g)
v 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)
v 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)
v Reaksi dengan Asam
Logam Titanium tidak bereaksi dengan asam mineral pada temperatur normal tetapi dengan asam hidrofluorik yang panas membentuk kompleks anion (TiF6)3-
2Ti(s) + 2HF (aq) → 2(TiF6)3-(aq) + 3 H2(g) + 6 H+(aq)
v Reaksi dengan Basa
Titanium tidak bereaksi dengan alkali pada temperatur normal, tetapi pada keaaan panas.

ZIRKONIUM
v Reaksi dengan Air
Zirkonium tidak bereaksi dengan air pada keadaan di bawah normal.
v Reaksi dengan Udara
Zr (s) + O2 (g) → ZrO2 (s)
v Reaksi dengan Halogen
Zirkonium bereaksi dengan Halogen membentuk Zirkonium (IV) Halida.
Zr (s) + 2F2 (g) → ZrF4 (s)
Zr (s) + 2Cl2 (g) → ZrCl4 (s)
Zr (s) +2Br2 (g) → ZrBr4 (s)
Zr (s) + 2I2 (g) → ZrI4 (s)

v Reaksi dengan Asam
Hanya terdapat sedikit kemungkinan logam Zirkonium bereaksi dengan asam. Zirkonium tidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik, HF, membentuk kompleks fluoro.

HAFNIUM
Logam Hafnium resistan terhadap kondisi alkali, namun Hafnium bereaksi dengan Halogen membentuk Hafnium Tetrahalides, misalnya HfCl4, Hf f4.
Selain itu, pada temperature tinggi, Hafnium dapat bereaksi dengan Oksigen membentuk HfO2, dengan Nitrogen membentuk HfN yang mana mempunyai titik didih 3305oC, dengan Karbon membentuk HfC, dengan Melting Point mendekati 3890oC ,dan Boron, Silikon serta Sulfur.
Reaksi dengan Air
Tidak bereaksi dengan Air di bawah kondisi normal.
Reaksi dengan Udara
Hf (s) + O2 (g) → HfO2 (s)
Reaksi dengan Halogen
Hf (s) +2F2 (g) → HfF4 (s)

RUTHERFODIUM
Sifat kimia dari unsur Rutherfordium belum diketahui.

KARAKTERISTIK
TITANIUM
Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Titanium merupakan logam transisi yang ringan, kuat, “lustrous”, tahan korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan klorin) dengan warna putih-metalik keperakkan.Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi dan alumunium) dan merupakan senyawa terbanyaknya, Titanium dioxide, digunakan dalam pigmen putih.
ZIRKONIUM
Zirkonium adalah sebutan untuk logam berwarna putih keabu-abuan, berbentuk kristal (amorf), lunak, dapat ditempa dan diulur bila murni juga tahan terhadap udara bahkan api (read-head). Logam yang ditemukan oleh M.H.Kalaproth tahun 1788 dalam bentuk mineral Zirkon (ZrO2) ini tidak ditemukan di alam dalam keadaan bebas, tetapi sebagai oksida atau silikat dalam kerak bumi dan batu-batuan dalam kadar kecil. Logam memiliki lambang Zr dengan nomor atom relatif 91,224.
HAFNIUM
Hafnium adalah logam yang ditemukan oleh Dirk Coster tahun 1923 memiliki tampilan yang berkilau seperti perak dengan symbol Hf bernomor atom 72. Logam ini resistan terhadap korosi dan mempunyai sifat fisika dan kimia yang mirip dengan Zirkonium. Logam ini memiliki kemiripan konfigurasi elektronik dengan jari-jari atom serta jari-jari sonic dengan Zirkonium. Hal tersebut dikarenakan pengaruh dari lanthanide contraction (q.v).
RUTHERFORDIUM
Rutherfordium adalah unsur kimia dalam tabel periodik berlambang Rf dengan nomor atom 104.Merupakan unsur sintetik yang amat radioaktif. Unsur ini adalah unsur transaktinida pertama dan diperkirakan mempunyai sifat yang mirip dengan Hafnium.

KEGUNAAN
v TITANIUM
Ø Kira-kira 95% hasil Titanium digunakan dalam bentuk Titanium dioksida (TiO2),sejenis pigmen putih terang yang kekal dengan kuasa liputan yang baik untuk cat, kertas, obat gigi, dan plastik.
Ø Alloy Titanium digunakan dalam pesawat, plat perisai, kapal angkatan laut, peluru berpandu. Dapat juga digunakan dalam perkakas dapur dan bingkai kaca (yang nilai ekonomisnya tinggi).
Ø Titanium yang dialloykan bersama Vanadium digunakan dalam kulit luaran pesawat terbang, peralatan pendaratan, dan saluran hidrolik.
Ø Karena daya tahannya yang baik terhadap air laut, Titanium digunakan sebagai pemanas-pendingin akuarium air asin dan pisau juru selam.
Ø Di Rusia, Titanium menjadi bahan utama dalm pembuatan kapal angkatan perang termasuk kapal selam seperti kelas Alfa, Mike dan juga Typhoon karena kekuatannya terhadap air laut.
Ø Bahan utama batu permata buatan manusia yang secara relatif agak lembut.
Ø Titanium tetraklorida (TiCl4), cairan tidak berwarna yang digunakan untuk melapisi kaca.
Ø Titanium dioksida (TiO2) digunakan dalam pelindung matahari karena ketahanannya terhadap ultra ungu.
Ø Digunakan dalam implant penggantian sendi karena sifat lengainya secara fisiologi.
Ø Titanium digunakan untuk peralatan operasi.
Ø Karena kelengaiannya dan menghasilkan warna yang menarik menjadikan logam ini populer untuk menindik badan.
Ø Digunakan dalam implant gigi karena kemampuannya yang luar biasa untuk berpadu dengan tulang hidup ( osseointegrate ).
Ø Titanium bias dianodkan untuk menghasilkan beraneka warna.

v ZIRKONIUM
Kegunaaan utama mineral zirkon (ZrSiO4) yaitu sebagai logam refraktori dan ceramic opacification. Zirkon juga digunakan sebagai penghias batu permata alami yang digunakan pada intan. Zirkonium oksida diproses untuk menghasilkan cubic zirkonia. Ini berwujud kristal bening berkilauan yang digunakan sebagai pengganti intan dengan harga yang lebih rendah.
Kegunaan yang lain :
ü Zirkonium dapat menyerap panas yang lebih rendah sehingga industri tenaga nuklir menggunakan zirkonium dalam mengisi reaktor nuklir sebagai pemantul.
ü Zirkonium digunakan secara meluas di industri kimia pada pipa yang terletak di lingkungan korosif terutama pada temperatur tinggi.
ü Zirkonium karbonat digunakan sebagai lotion anti racun namun banyak orang alergi terhadap produk ini.
ü Logam Zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutron.

v HAFNIUM
ü Sering digunakan sebagai pengontrol rods pada reaktor nuklir karena mempunyai high, neutron, capture, cross section dibandingkan dengan Zirkonium dengan resistan terhadap korosi yang bagus.
ü Sebagai gas filled dalam plasma cutting. Hal ini dikarenakan kemampuan nya melepas elektron ke udara.
ü Dalam bentuk senyawa dasar digunakan sebagai high-k-dielektric gate insulator dalam 45 nm generation of intregate sircuit.
ü Bersamaan dengan Iron, Niobium, Tantalum, Titanium, dan logam transisi lainnya digunakan sebagai Alloy.
ü Alloy Tantalum Hafnium Carbide (Ta4HfC5) merupakan senyawa refractory yang paling dikenal.

v RUTHERFORDIUM
Karena unsur belum diketahui keberadaannya di alam maka kegunaannya belum diketahui.


DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/
http://wapedia.mobi/ms/Titanium
Petrucci, Ralph H. 1985 . Kimia Dasar : Prinsip Dan Terapan Modern .
van Arkel, A.E., and de Boer, J.H.1925. Preparation of Pure Titanium, Zirkonium, Hafnium, and Thorium Methal : Zeitschrift fur Anorganishe und Allgemeine Chemie, v. 148, p. 345-350