UNSUR GOLONGAN VB
Golongan VB
terdiri dari 4 unsur yaitu Vanadium (V), Niobium (Nb), Tantalum (Ta).
Elektron terluar V ( 3d3 4S2 ), Nb ( 4d4 4S1 ), Ta ( rd3 4S2 ). Bilangan
oksidasi bervariasi, stabilitas bilangan
oksidasi +5 meningkat dari V-Nb-Ta. Dengan
demikian V+5 mudah direduksi menjadi V+2 sedang Nb+5
dan Ta+5 tetap stabil, V+5 merupakan oksidator yang baik.
Sifat unik tiap-tiap unsure berkurang
dangan berkurangnya ukuran kation. Dengan demikian sifat unik V+4
> V+3 > V+2. Akibatnya VCl4 bersifat kovalen.
Sifat oksidanya, V2O5 amphoter tetapi lebih
bersifat asam, sedang Nb2O5 dan Ta2O5
lebih sedikit basa. Pada suhu kamar
tidak reaktif tetapi pada pemanasan bereaksi membentuk halida VCl5,
VCl4, VCl3, dan VI3. sedang Nb dan Ta hanya
membentuk halida tipe MX5. Semua
halida bersifat kovalen, mudah menguap. Dengan H2 membentuk senyawa
non-stoikiometrik, VH0,7 ; NbH0,86 dan TaH0,76. Kecenderungan membentuk komplek : V > Nb > Ta Jari-jari ( ion dan atom ) Nb dengan Ta
hampir sama sebagai akibat lanthanida contraction, sehingga sifat keduanya
hampir sama. Senyawa logam-logam ini
dengan bilangan oksidasi rendah tampah berwarna karena adanya orbital d yang
berisi sebagian.
Beberapa sifat unsur
golongan ini dapat kita lihat pada tabel berikut :
I. Vanadium
Sejarah dan terdapatnya :
Pada tahun 1831, ahli kimia Swedia, Niel Grabiol
Sefstrom menemukan unsur baru dalam bijih besi di Swedia. Unsur itu
dinamakannya Vanadium seperti dewi Vanadis yang berarti cantik menawan. Tahun
1865 Roscor dan Thorpe menemukan unsur ini berada bersama tembaga dan lapisan
bawah batu pasir dari cheshire. Senyawa vanadium tersebar melimpah dalam kerak
bumi. Beberapa mineral vanadium yang
menonjol adalah :
1. vanadinite : 3 Pb3(VO4)2
. PbCl2
2. carnotite : K2O . 2UO3 . V2O53H2O
3. patronite : V2S5 . 3CuS2
Vanadium juga terdapat dalam tanah liat, batu-batuan,
batu bara dan minyak mentah dengan kadar yang kecil. Cara mendapakan Vanadium diantaranya
adalah dengan cara ekstraksi dari beberapa senyawa yaitu :
- Dari vanadinite.
Ekstraksi dari bijih ini
melibatkan beberapa tahap :
1) Pemisahan PbCl2.
Bijih direaksikan dengan HCl pekat, PbCl2 akan mengendap,
dioxovandium chlotida (VO2Cl) tetap dalam larutan.
2) Pembuatan V2O5.
Setelah PbCl2 dipisahkan, larutan ditambah NH4Cl dan dijenuhkan dengan
NH3, sehingga terbentuk NH4VO3 yang bila dipanaskan akan terbentuk V2O5.
3) Reduksi V2O5.
V2O5 direduksi dengan Ca pada 900 – 950 º C untuk memperoleh vanadium murni
( Mardenand – Rich, 1927 ).
- Dari carnotite.
1) Pembuatan sodium orthovanadate.
Carnotite dicairkan dengan Na2CO3, masa cair yang diperoleh diekstraksi
dengan air untuk mengendapkan Fe(OH)3, larutan dipekatkan dan didinginkan maka
didapat Na3VO4.
2) Pembuatan V2O5.
Larutan yang berisi Na3VO4 diberi NH4Cl dan dijenuhkan dengan NH3,
sehingga terbentuk NH4VO3 (amonium metavanadate), yang dipanaskan untuk
mendapatkan V2O5.
3) Reduksi V2O5.
Dengan cara Mardenand-Rich diperoleh logam vanadium murni.
- Pembuatan logam :
Logam ini sangat sulit diperoleh dalam keadaan murni sebab titik cair
yang tinggi dan reaktivitas terhadap O2, N2 dan C pada suhu tinggi.
1) Vanadium ± 99 %
dapat diperoleh dengan mereduksi V2O5 dengan Al (proses thermit).
2)
Vanadium murni diperoleh dengan mereduksi VCl3 dengan Na atau dengan H2 pada
suhu 900º C. VCl3 diperoleh dari reaksi V2O5 dengan S2Cl2 pada 300 º C.
3) Reduksi VCl4 dengan
Mg dapat memperoleh 99,3 % vanadium.
- Aliase vanadium :
Produk komersial vanadium adalah terutama sebagai aliase,
1) Ferro vanadium.
2) Cupro vanadium
Keduanya dibuat dengan mereduksi vanadium oksida yang dicampur dengan
oksida logam Fe atau Cu dengan karbon .dalm electric furnace.
3) Nikelo vanadium,
dibuat dengan pemanasan campuran V2O5 + NiO.
4) Obalto vanadium,
dibuat dengan mencampur endapan (dari reaksi larutan Na-vanadate dengan cobalto
sulphate) dengan Na2CO3 dalam electric furnace.
Penggunaan :
1) Penambahan 0,1 – 0,3
% V pada baja akan meningkat daya rentang.
2) Vanadium penting
untuk alat-alat baja kecepatan tinggi.
3) V2O5
dipakai sebagai katalisator dalam oksudasi naphtalen dan juga dalam pembuatan
H2SO4 proses kontak.
Sifat-sifat :
- Dipanaskan dalam H2 (tanpa gas lain) pada 1100 º C membentuk vanadium hidrida yang stabil.
- Logam ini reaktif dalam keadaan dingin, bila dipanaskan terbentuk V2O (coklat), dipanaskan terus terbentuk V2O3 (hitam), V2O4 (biru), akhirnya V2O5 (orange). Logam ini terbakar dengan nyala terang dengan oksigen.
- Bila dipanaskan dengan Cl2 kering terbentuk VCl4.
- Logam ini tidak bereaksi dengan air brom, HCl/dingin, melepaskan H2 dengan HF dan membentuk larutan hijau.
Senyawa-senyawa :
Vanadium membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +5, +4, +3 dan +2.
senyawa dengan bilangan oksidasi rendah merupakan reducing agent, bersifat unik
dan berwarna.
1. senyawa V+5
(yang tidak berwarna) direduksi dengan reduktor yang sesuai terjadi perubahan sebagai berikut :
VO3- → VO+2 → V+3 → V+2
Meta vandate ion vana- hijau ion (ion tak ber- dyl, V+4 vanado warna,
V+5) (biru) (violet)
a. Vanadium
pentoksida, V2O5
Dibuat dari :
- Oksidasi / pemanggangan logam atau oksidanya dengan bilangan oksidasi rendah. V2O5 sebagai hasil akhir.
- Hidrolisa VOCl3.
- Pemanasan amonium vanadate.
Penggunaan :
- Sebagai
katalis dalam oksidasi SO2 → SO3, dalam pembuatan asam sulfat.
V2O5
2SO2
+ O2 ↔ 2SO3
- Katalis dalam oksidasi alkohol dan hidrogenasi olefin.
b. Vanadium pentaflourida, VF5.
Senyawa ini dinyatakan sebagai sublimat putih murni.
Dibuat dengan pemanasan VF4 dalam lingkungan nitrogen, pada suhu 350°C
– 650°C. Senyawa ini sangat mudah
larut dalam air atau pelarut organik.
c. Vanadium oxitrikhlorida, VOCl3.
Senyawa ini dibuat dengan melewatkan Cl2 kering pada VO3 yang dipanaskan.
Senyawa ini berwarna kuning bening dengan titik didih 127° C.
d. Vanadium pentasulfida, V2S5.
Senyawa ini dibuat dengan memanaskan campuran vanadium trisulfida, dengan
sulfur tanpa udara pada 400 ° C. senyawa ini berupa bubuk hitam.
2. Senyawa V+4.
Senyawa – senyawa dengan bilangan oksidasi +4 ini sangat stabil, mudah
dibuat.
a. Vanadium titroksida, V2O4 atau VO2.
Dibuat dengan pemanasan campuran vanadium trioksida dan vanadium
pentoksida tanpa udara dengan jumlah molar yang sama. Senyawa ini berbentuk
kristal biru tua, mudah larut dalam asam atau basa.
b. Vanadium titraflourida, VF4.
Dibuat dari reaksi HF anhidrid dengan VCl4. Reaksi berjalan mulai suhu –
28°C dan meningkat secara lambat sampai 0°C. Flourida ini berupa bubuk kuning
kecoklatan, larut dalam air membentuk larutan berwarna biru.
3. Senyawa vanadil.
Senyawa ini berisi kation vanadil (VO+2) dimana bilangan oksidasinya +4,
bersifat unik, berwarna biru. Vanadil klorida dibuat dari hidrolisa VCl4
VCl4 + H2O → VOCl2 + 2HCl
Atau dari reaksi V2O5 dengan HCl
V2O5 + HCl → 2VOCl2 +3H2O + Cl2
Senyawa VOCl2 bersifat reduktor kuat yang digunakan secara komersial
dalam pewarnaan. Hanya E° dari VO+2/ VO3 adalah – 1 volt.
4. Senyawa V+3.
a. Vanadium trioksida, V2O3.
Dibuat dengan mereduksi V2O5 dengan hidrogen. V2O3 bersifat basa, larut
dalam asam memberikan ion hezaquo, V(H2O)63+.
b. Vanadium halida dan oxihalida.
Vanadium triflourida, VF3. 3H2O dibuat bila V2O3 dilarutkan HF. Trihalida
yang lain adalah VCl3 dan VBr3, sedang VI3 tidak dikenal. Vanadium oxihalida
yang dikenal adalah VOCl dan VOBr. Keduanya tak
larut dalam air tetapi larut dalam asam.
5. Senyawa V+2.
Senyawa – senyawa V+2 berwarna dan paramagnetik ion V+2 merupakan
reduktor kuat. Larutan encer V+2 (violet) mereduksi air membebaskan H2.
V+2 + H+ → V+3 + ½ H2
(violet) (hijau)
6. Senyawa V+1, V-1 dan V°.
Bilangan oksidasi ini tidak umum, distabilkan oleh ligan asam п. Bilangan
oksidasi +1 dijumpai pada senyawa V(CO)6-1.
II. Niobium dan Tantalum
Kedua unsur ini walaupun bersifat logam dalam
beberapa hal, memiliki sifat kimia seperti unsur non logam.keduanya tidak
memiliki kation yang nyata, tetapi membentuk beberapa anion. Halida dan
oxihalida sangat mudah menguap dan mudah terhidrolisa.
· Sejarah
Niobium dan Tantalum
Niobium ditemukan oleh ahli kimia dari Inggris yaitu
Charles Hatchett pada tahun 1801. Hatchett menemukan niobium dalam sampel
mineral yang disebutnya columbite dan unsur baru columbium. Columbium ditemukan
oleh Hatchett dalam bentuk campuran dengan Tantalum. Tantalum sendiri ditemukan
oleh Anders Ekeberg seorang kimiawan Swedia.
Kemudian timbul kebingungan antara kedua unsur
tersebut apakah keduanya merupakan unsur yang sama atau bukan. Maka pada tahun
1809, ahli kimia Inggris William Hyde Wollaston membandingkan bentuk oksidasi
yang terjadi antara columbium – columbite, dengan densitas 5918 gr/ml, dan
tantalum – tantalite dengan densitas 7935 gr/ml, dan menyimpulkan bahwa kedua
unsur tersebut berbeda karena memilii densitas yang berbeda sehingga nama
columbium menjadi niobium dan Tantalum
tetap Tantalum.
· Terdapatnya :
Didalam kerak bumi, Niobium terdapat 10 – 12 kali
lebih banyak dari Tantalum. Sumber komersial utama kedua unsur ini adalah
mineral columbite – tantalite yang memiliki komposisi (Fe/Mn) (Nb/Ta)2O6, dan
niobium juga dapat ditemukan pada mineral pyrochlore ((Na,Ca)2Nb2O6(OH,F))
Sifat – sifat :
Kedua logam ini sangat sukar dipisahkan. Logam
Niobium bersifat tipis, lunak, keabu-abuan, mengkilat, dapat dibengkokkan,
titik cair tinggi (Nb= 2468 ° C). Logam Tantalum bersifat gelap, padat, dapat
dibengkokkan, lebih keras daripada Niobium, daya hantar panas dan listriknya
tinggi, titik cair tinggi (Ta = 2996° C), sangat tahan terhadap asam. Keduanya
dapat dilarutkan dengan HNO3, HF dan larut sangat lambat dalam alkali
cair.
Senyawa – senyawa :
Senyawa Nb+5 dan Ta+5.
a) Nb2O5 dan Ta2O5.
Dibuat dengan dihidroksioksida terhidrat (sering
disebut asam niobat atau tantalat), atau dengan pemanggangan senyawa tertentu
dengan oksigen berlebih. Kedua senyawa ini berbentuk bubuk yang padat, relatif
inert secara kimia, hampir tak bereaksi dengan asam kecuali HF pekat. Dapat
pula senyawa ini dilarutkan dengan dicairkan bersama alkali hidrogen sulfat,
alkali karbonat atau alkali hidroksida.
b) NbX5 dan TaX5 (X = halida).
Senyawa NbF5 dan TaF5 dibuat dengan reaksi flourinasi
langsung logam atau pentakhloridanya. Keduanya berbentuk padat putih, mudah
menguap. Titik cair Nb = 80 ° C, Ta = 95 ° C. Titik didih Nb = 235 ° C, Ta =
229 ° C, membentuk cairan dan uap tak berwarna. Senyawa halida yang lain
berwarna kuning sampai coklat, dibuat dengan reaksi langsung logam dengan
halogen berlebih. Halida – halida ini bertitik cair dan titik didih antara 200
– 300 ° C, larut dalam pelarut organik seperti eter, CCl4, dan sebagainya.
Senyawa Nb dan Ta dengan bilangan oksidasi rendah.
a. Oksida NbO2 dan TaOx (x = 2 s.d 2,5)
b. Tetrahalida.
Semua halida dikenal kecuali TaF4. Senyawa NbF4
berwarna hitam tak mudah menguap, paramagnetik. Tetrakhlorida dan tetrakronida
berwarna hitam coklat atau hitam. NbI4 dapat diperoleh secara mudah dengan
pemanasan NbI5 sampai 300° C. Senyawa ini diamagnetik.
Aplikasi
Aplikasi
1. Niobium
- Sebagai bahan konstruksi pembangkit listrik tenaga nuklir
- Sebagai campuran logam tahan karat (contohnya Niobium foil), yang disebabkan oleh adanya senyawa Niobium karbit dan Niobium Nitrit, dengan konsentrasi Niobium dalam senyawa sekitar 0.1%.
- Sebagai superkonduktor magnet (3 tesla clinical Magnetic resonance imaging scanner), dan superkonduktor radio frekuensi
- Dalam pembuatan mata uang koin (Contohnya Austria 2003, Latvia 2004)
- Dalam peralatan kesehatan, Pace maker
- Dalam pembuatan perhiasan
2. Tantalum
- Digunakan dalam pembuatan anak timbangan dalam laboratorium
- Digunakan dalam membuat piranti elektronika
- Dalam pembuatan lensa kamera
- Untuk memproduksi variasi campuran logam yang memiliki titik didih tinggi serta kekuatan yang baik
- Pembuatan peralatan karbit yang terbuat dari logam
- Digunakan dalam pembuatan komponen mesin jet
III. Dubnium
Dubnium merupakan unsur logam transisi golongan Vb yang dibuat melalui
reaksi fusi nuklir. Unsur ini ditemukan oleh Albert Ghiorso pada tahun 1970.
Karena inti atom dubnium sangat besar maka dubnium merupakan unsur yang tidak
stabildan dapat segera meluruh ketika terbentuk.
Unsur Dubnium dapat dibuat dengan menembaki unsur amerisiumdengan atom –
atom neon, dan menghasilkan isotop – isotop dubnium, dan dengan cepat meluruh
dengan memancarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik.
Senyawa yang dapat terbentuk misalnya Db2O5 (Dubnium pentoksida), DbX5
(Dubnium Halida), senyawa kompleks halida DbO43- , DbF6-, DbF83-. Keterangan
lain tentang unsur Dubnium belum diketahui secara pasti.
DAFTAR PUSTAKA
Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia Dekripsi dan Pemanfaatannya. Bandung : Yrma Widya, hlm: 165 – 170
Tidak ada komentar:
Posting Komentar