KIMIA ANORGANIK II TUGAS VI TITANIUM DAN ZIRKONIUM Oleh Kelompok: Semester III/Reguler C Ni Made Wahyu Cahyani NIM 1313031043 Bella Yuha Arinda NIM 1313030152 Ayu Eva Trisna Widianti NIM 1313031079 JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KIMIA ANORGANIK II
TUGAS VI
TITANIUM DAN ZIRKONIUM
Oleh Kelompok:
Semester III/Reguler C
Ni Made Wahyu Cahyani NIM 1313031043
Bella Yuha Arinda NIM 1313030152
Ayu Eva Trisna Widianti NIM 1313031079
JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
SINGARAJA
2015
1. Sejarah singkat penemuan Titanium dan Zirkonium
a. Titanium
Unsur titanium pada mulanya ditemukan oleh William Gregor pada tahun 1791
dalam bijih ilmenit, FeTiO3, yang dapat dipisahkan dari unsur besinya dengan
penambahan asam hidroklorida untuk memperoleh oksidanya, TiO2. Empat tahun
kemudian M.H. Klaporth (jerman) secara terpisah juga menemukan unsur titanium
dalam bentuk oksidanya yang kemudian disebut rutil, TiO2.
b. Zirkonium
Pada tahun 1789 oleh Klaporth juga menemukan zirkon oksida, ZrO2, yang berhasil
dipisahkan dari bijih zirkon. ZrSiO4. Sebagai logam yang tidak murni, J.J Berzelius
telah berhasil mengisolasi zirkonium (1824) dan titanium (1825).
2. Keberadaan dan distribusi Titanium dan Zirkonium dalam persenyawaannya pada
lapisan kerak bumi
a. Titanium
Titanium merupakan unsur yang tersebar luas dalam kulit bumi (sekitar 0,6% massa
kulit bumi). Meskipun melimpah, titanium jarang ditemukan dalam logam murni,
kebanyakan ditemukan dalam bentuk mineral seperti rutile atau titanium dioksida
(TiO2), perovskite (CaTiO3), dan ilmenite (FeTiO3), yang terebar luas di seluruh
bumi. Mineral ilmenite mengandung hampir 53% rutile (TiO2) yang merupakan
mineral penting untuk pengolahan titanium. Kerapatan titanium relatif rendah,
bermassa ringan, kuat, tahan terhadap cuaca dan stabil pada suhu tinggi. Umumnya,
senyawa titanium digunakan sebagai pigmen warna putih. Di alam titanium
ditemukan di meteor dan di dalam matahari.
FeTiO3 digunakan sebagai sumber bijih titanium, sebagian kecil untuk bijih
besi, sebagai bahan furnace, penghalus dan sebagai mineral spesimen.
TiO2 digunakan sebagai bijih titanium, pigmen, dan sebagai batuan ornament
seperti quartz.
Adapun beberapa jenis mineral dari titanium di kerak bumi
b. Zirkonium
Zirkonium merupakan salah satu unsur penyusun kulit bumi. Zirkonium banyak
terdapat dalam alam mineral seperti Zircon (ZrSiO2) dan Zirconia/baddeleyite (ZrO2).
Baddeleyite sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa
tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur tinggi.
3. Cara isolasi, sifat-sifat dan penggunaan Titanium dan Zirkonium
a. Cara isolasi titanium
1. Cara isolasi titanium menurut proses Wilhelm Kroll, yaitu pada awalnya
melibatkan pengubahan titanium (IV) oksida menjadi titanium (IV) klorida
melalui pemanasan dengan karbon dan diklorin menurut persamaan reaksi
berikut.
TiO2 (s)+2C(s)+2Cl2 (g)→TiCl4( g)+2CO(g)
Hasil gas titanium (IV) klorida ini dikondensasikan pada suhu 1370C.
Reduksi titanium (IV) klorida menjadi logamnya paling baik digunakan
logam magnesium. Reduksi ini dapat berlangsung pada suhu 8500C menurut
persamaan reaksi berikut.
TiCl4 (g)+2 Mg(l)→Ti(s)+2 MgCl2(g)
2. Cara Van Arkel 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).
b. Cara isolasi zirkonium
1. Proses Klorinasi
Klorinasi Zirkon dilakukan dengan mengubah zirkon kedalam bentuk zirkonium
karbida dengan menggunakan graphite pada graphite lined arcfurnace dengan
temperatur proses 1800oC :
ZrSiO4 + 4C → ZrC + SiO + 3CO
Silicon monoxide menguap pada temperatur 1800oC. Setelah itu ZrC diubahmenjadi
ZrCl dengan cara klorinasi pada temperatur 500oC:
ZrC + 2Cl2 → ZrCl4+ C
Pada perkembangannya, Zirkon dan karbon dicampurkan dan diklorinasi
padatemperatur 1200oC dan menghasilkan ZrCl, pada satu proses saja.
ZrSiO4 + 4C + 4Cl2 → ZrCl4 + SiCl4 + 4CO
2. Proses Alkali Fusion
Dikembangkan oleh Ames Laboratory of the U.S. Atomic Energy Commission.
Proses ini cocok untuk memisahkan hafnium darizirkonium dengan menggunakan
solvent extraction dari suatu larutan aqueous.
Pertama, Pasir zirkon dengan fraksi 1 sampai 1.5 kali berat sodium hydroxide
dicampurkan. Kemudian dipanaskan pada suatu furnace pada temperatur 565oC.
Sodium hydroxide meleleh pada temperatur 318oC dan pada temperatur lebih tinggi
sodium hydroksida akan bereaksi dengan pasir zirkon.
4NaOH + ZrSiO4 → Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2H2O
Steam kemudian dilarutkan sehingga campuran menjadi berfasa viscous dan berubah
menjadi fragile-porous solid (“frit”) saat temperatur mencapai 530oC. Setelah
pendinginan, fragile-porous solid dipecah dandilakukan leaching menggunakan air,
dimana terjadiekstraksi Na2SiO3. Residu kemudian di-leaching dengan menggunakan
asam yang melarutkan Na2ZrO3.
3. Proses Fluosilicate Fusion
Digunakan di Uni Soviet untuk menghasilkan feed pada separasi hafnium dari
zirkonium dengan fractional crystallization dari K2MF6. Zirkon dihancurkan sampai
ukuran 200 mesh dandicampur dengan potassium flousilicate dan potassiumklorida.
Campuran tersebut disinter dalam sebuah rotary furnace pada temperatur 650 dan
700oC. Reaksi yang terjadi adalah :
ZrSiO4 + K2SiF6 → K2ZrF6 + 2SiO2
Produk hasil proses sinter tersebut didinginkandan dihancurkan sampai berukuran 100
mesh dan dilakukan proses leaching pada temperatur 85oC dengan HCl 1%. Hasilnya
di-filter pada temperature 80oC lalu didinginkan agar terbentuk kristal K2ZrF6 (serta
K2HfF6) yang kemudian disaring dan dicuci dengan air.
Terdapat tiga cara yang dapat digunakan dalam proses pembuatan zirconium, yaitu:
1. Proses Kroll, meliputi reduksi dari uap tethrachloride darileburan magnesium.
2. Proses hot wire, meliputi dekomposisi dari iodide.
3. Elektrolisis dari double potassium floride yang dilarutkankstraksi zirconium