Logam tanah jarang: Perbedaan antara revisi

[[FileBerkas:RareEarthOreUSGOV.jpg|thumbjmpl|Mineral tanahlogam jaranglangka, ditunjukkan bersama dengan sebuah koin Amerika Serikat untuk perbandingan.]]

[[FileBerkas:Rareearthoxides.jpg|thumbjmpl|Beberapa macam oksida tanahlogam jaranglangka diatas digunakan sebagai petunjuk untuk mengetahui erosi pada [[daerah aliran sungai]]. Searah jarum jam dari atas tengah: [[praseodimium]], [[serium]], [[lantanum]], [[neodimium]], [[samarium]], dan [[gadolinium]].<ref>{{cite web |url=http://www.ars.usda.gov/is/graphics/photos/jun05/d115-1.htm |title=News and events |publisher=US Department of Agriculture |accessdate=2012-03-13}}</ref>]]

'''Logam tanah jarang''' (LTJ) atau '''unsur logam langka''' adalah kumpulan 17 [[unsur kimia]] pada [[tabel periodik]], terutama 15 [[lantanida]] ditambah [[skandium]] dan [[yttriumitrium]]. <ref>{{cite book |title=Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 |editor=Edited by N G Connelly and T Damhus (with R M Hartshorn and A T Hutton) |year=2005 |isbn=0-85404-438-8 |url=http://www.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf |publisher=RSC Publ. |location=Cambridge |archiveurl=httphttps://web.archive.org/web/20080527204340/http://www.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf |archivedate=2008-05-27 |accessdate=2012-03-13|dead-url=no}}</ref> [[Skandium]] dan yttrium[[itrium]] dianggap sebagai logam tanah jaranglangka karena sering ditemukan pada deposit-deposit [[bijih]] lantanida dan memiliki karakteristik kimia yang mirip dengan lantanida.

Meskipun namanya logam tanah jaranglangka, tapitetapi logam-logam ini [[Kelimpahan unsur di kerak bumi|cukup melimpah]] jumlahnya di [[kerak bumi]], dengan [[serium]] sebagai unsur paling melimpah ke-25 dengan 68 bagian per juta (mirip [[tembaga]]). Meski begitu, karena karakteristik geokimianya, logam tanah jaranglangka ditemukan pada kondisi sangat tersebar dan sedikit ditemukan dalam jumlah yang banyak, sehingga nilai ekonominya kecil. Sumber-sumber deposit logam tanah jaranglangka yang banyak dan bernilai ekonomis biasanya menyatu menjadi [[mineral tanah jarang]].<ref name="Haxel02">{{cite web |url=http://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02/fs087-02.pdf |title=Haxel G, Hedrick J, Orris J. 2006. Rare earth elements critical resources for high technology. Reston (VA): United States Geological Survey. USGS Fact Sheet: 087‐02. |accessdate=2012-03-13}}</ref> Mineral pertama yang ditemukan adalah [[gadolinit]], [[senyawa kimia]] yang tersusun dari serium, [[yttriumitrium]], [[besi]], [[silikon]], dan unsur lainnya. Mineral ini diekstrak dari sebuah tambang di desa [[:en:Ytterby|Ytterby]] di, [[Swedia]]. Beberapa nama [[logam]] tanah jaranglangka juga mendapatkan namanya dari lokasi tambang ini.

! class="unsortable"|'''Penggunaan'''

|dari bahasa [[Latin]] ''Scandia'' ([[Skandinavia]]), tempat dimanadi mana bijih ini pertama kalinya ditemukan.

|[[YttriumItrium]]

|dinamai dari [[:en:Ytterby|Ytterby]], [[Swedia]], tempat logam ini pertama ditemukan.

|Laser Yttriumyttrium-aluminium garnet ([[Yttrium aluminium garnet|YAG]]), yttrium vanadat (YVO4) untuk pembuatan europium pada TV fosfor merah, [[yttrium barium tembaga oksida|YBCO]] [[Superkonduktivitassuperkonduktivitas suhu tinggi]], filter [[gelombang mikro]] yttrium iron garnet ([[yttrium iron garnet|YIG]]).<ref name="CRC_ed89_elements"/>

|Kaca dengan [[indeks refraktif]] tinggi, penyimpanan hidrogen, elektrodaelektrode baterai, lensa [[kamera]], katalis [[''cracking'' katalitik cairan]] pada kilang minyak

|[[Agen oksidasi]] kimia, bubuk pemoles, pewarna kuning pada kaca dan keramik, katalis untuk [[oven ''self-cleaning'']], katalis [[''cracking'' katalitik cairan]] pada kilang minyak, [[feroserium]]

|[[Magnet tanah jarang]], [[laser]], pewarna ungu pada kaca dan keramik, [[kapasitor keramik]], kaca [[didimium]]

|[[Baterai atom|Baterai nuklir]], [[cat berpendar]]

|dinamai dari [[:en:Vassili Samarsky-Bykhovets|Vasili Samarsky-Bykhovets]], yang menemukan bijih tanah jarang [[samarskit]].

|dinamai dari [[:en:Johan Gadolin|Johan Gadolin]] (1760–1852), sebagai persembahan atas dedikasinya pada logam tanah jarang.

|dinamai dari desa Ytterby, [[Swedia]].

|Tambahan pada [[FosforMagnet neodimium|magnet berbasis neodimium]], [[fosfor]] hijau, [[laser]], [[lampu fluorescent]], [[logam paduan magnetrostriktif]] seperti [[terfenol-D]], sistem [[sonar]], penstabil [[sel bahan bakar]]

|[[Laser]], [[baja vanadium]], teknologi [[serat optik]]

|[[ThuliumTulium]]

|diambil dari asal usul [[:en:Thule|Thule]].

|[[Mesin X-ray]] jinjing, [[Lampu halida logam|lampu halida-logam]], [[laser]]

|[[Laser]] inframerah, [[agen pereduksi]] kimia, [[Suar|suar pengecoh]], [[baja nirkarat]]

|[[LutetiumLutesium]]

|Detektor pemindai [[Tomografi emisi positron|PET]], kaca dengan indeks refraktif tinggi, [[lampu LED]]

Kelompok logam ini pertama kali ditemukan pada tahun 1787 oleh seorang letnan angkatan bersenjata [[Swedia]] bernama [[Karl Axel Arrhenius]]. Ia mengumpulkan mineral hitam [[ytterbit]] dari penambangan [[feldspar]] dan quartz [[kuarsa]] di dekat Desa Ytterby, Swedia. <ref>{{cite journal |editor=Gschneidner KA, Cappellen |title=1787–1987 Two hundred Years of Rare Earths |journal=Rare Earth Information Center, IPRT, North-Holland |volume=IS-RIC 10 |year=1987}}</ref> Kemudian, mineral ini berhasil dipisahkan oleh J. Gadoli pada tahun 1794, dengan memperoleh mineral [[Ytterbit]]. Selanjutnya, nama mineral tersebut diganti menjadi [[gadolinit]] pada tahun 1800.

Penemuan unsur baru ini, tentunya memicu penelitian yang membuahkan penemuan unsur-unsur logam tanah jarang lain.

* Tahun 1804 Klaproth dan rekan-rekannya menemukan seria yang merupakan bentuk oksida dari Serium.

* Tahun 1828, Belzerius memperoleh mineral thoria dari mineral [[thorit]]

* Tahun 1842 Mosander memisahkan senyawa bernama yttria menjadi tiga macam unsur melalui [[pengendapan fraksional]] menggunakan [[asam oksalat]] dan hidroksida. Unsur tersebut adalah Yttria, Terbia dan Erbia. Sehingga, pada tahun 1842, ada 6 logam tanah jarang yang telah ditemukan, yaitu ''yttrium'', ''cerium'', ''lanthanum'', ''didymium'', ''erbium'' dan ''terbium''.

* Tahun 1879, berkat petunjuk [[Marc Delafontaine]], [[Paul Émile Lecoq de Boisbaudran]] mampu memperoleh [[samarium]] dari mineral [[samarskit]].

* Tahun 1885, Welsbach memisahkan praseodimium dan neodimium yang terdapat pada samarium

* Tahun 1886, Boisbaudran memperoleh [[gadolinium]] dari mineral Ytterbia yang diperoleh J.C.G de Marignac tahun 1880

* Pada 1907 dari Ytterbia yang diperoleh [[Jean Charles Galissard de Marignac]], de Boisbaudran mampu memisahkan senyawa tersebut menjadi Neoytterium dan Lutesium. P.T. Cleve mampu memisahkan tiga unsur dari [[erbia]] dan [[terbia]] yang dimiliki Marignac. Ia memperoleh Erbium, Holminium dan Thulium. L. De Boisbaudran, mampu memperoleh unsur lain bernama Disporsium.

Logam tanah jarang tidak ditemukan berupa unsur bebas dalam lapisan kerak bumi. Namun ia berbentuk paduan membentuk senyawa kompleks. Sehingga logam tanah harus dipisahkan terlebih dahulu dari senyawa kompleks tersebut.

Secara umum, logam tanah jarang ditemukan dalam bentuk senyawa kompleks [[fosfat]] dan [[karbonat]]. Di bawah ini adalah beberapa contoh mineral logam tanah jarang yang ditemukan di alam.

==== Peluang logam tanah jarang ====

Negara Tiongkok merupakan produsen utama logam tanah jarang di dunia. Tahun 2005, mereka mampu memproduksi 43,000,000 ton. Kapasitas produksi ini merupakan 50% dari produksi logam tanah jarang dunia. Perkembangan logam Tanah jarang di [[Tiongkok|China]] dimulai sejak tahun 1985. Saat itu, [[Tiongkok|China]] sudah berhasil mengolah dua deposit logam tanah jarangnya. Depositnya di bayan Obo yang megandung iron-niobium-LTJ. Sehingga setelah mereka melakukan pemisahan besi dan niobium, maka didapatkan logam tanah jarang. Mereka mengolah Logam Tanah Jarang tersebut sehingga dapat dimanfaatkan.

Selanjutnya, dengan produksi logam tanah jarang yang besar tersebut, [[Tiongkok|China]] mampu mendorong pertumbuhan teknologi industrinya. Kemudian dia mulai mendirikan industri elektronik nasional yang dapat bersaing dengan industri elektronik luar dengan kemampuannya menggunakan material Logam Tanah Jarang. Saat ini, [[Tiongkok|China]] tidak hanya menguasai pasar barang elektronik seperti komponen komputer, televisi, monitor dan handycam. Tapi hampir semua lini industri dengan harga yang sangat kompetitif. Seperti industri baja, otomotif dan manufaktur lainnya.

Ion lantanida yang memiliki elektron tidak berpasangan berwarna dan [[paramagnet]]. Terdapat perbedaan mendasar dari unsur grup ''d'' dalam hal bahwa elektron-elektron 4''f'' adalah elektron dalam dan terlindung sangat efektif dari pengaruh gaya luar oleh tumpukan kulit 5''s''² dan 5''p''⁶. Dengan demikian, hanya terdapat pengaruh yang benar-benar lemah dari medan ligan . Sebagai hasilnya, [[transisi elektron]] antara orbital-orbital ''f'' menimbulkan pita-pita serapan yang sangat sempit, sama sekali tidak mirip dengan pita lebar yang dihasilkan dari transisi ''d-d'', dan sifat magnetik ion-ion sedikit dipengaruhi oleh sifat kimia sekelilingnya.

Penurunan jari-jari dari La ke Lu juga memeliki pengaruh bahwa struktur kristal yang berbeda dan bilangan koordinasi yang berbeda dapat terjadi untuk bagian-bagian yang berbeda dari golongan lantanida. Sebagai contoh, atom logam dalam triklorida La-Gd terkoordinasi 9, sedangkan klorida dari Tb – LuTb–Lu memiliki sejenis struktur AlCl₃ dengan logam yang terkoordinasi [[oktahedral]]. Perbedaan yang mirip dalam bilangan koordinasi terjadi bagi ion dalam larutan

Unsur-unsur lantanida, termasuk La dan Y, mula-mula dikenal sebagai Unsur Tanah jarang-keberadaannnya dalam campuran oksida. Mereka sebenarnya bukan unsur-unsur jarang dan juga kelimpahannya absolutnya relatif tinggi. Jadi, walaupun yang paling langka, Tm adalah sama umumnya dengan Bi, dan lebih umum daripada As, Cd, Hg atau Se. Sumber utamanya adalah mineral '''[[monazite]]''', pasir gelap yang berat dengan komposisi beragam. Monazite sesungguhnya adalah lantanida ortofosfat, tetapi dapat mengandung sampai 30% thorium. La, Ce, Pr dan Nd biasanya terdapat sebanyak 90% kandungan lantanida suatu mineral dengan Y dan unsur-unsur yang lebih berat sebagai sisanya. Mineral yang mengandung lanthanida dalam tingkat oksidasi +3 biasanya sedikit sekali mengandung Eu yang disebabkan oleh kecenderungannya menghasilkan keadaan +2 dan seringkalisering kali terdapat dalam mineral golongan Ca.

'''Promethium''' terdapat hanya hanya dalam jumlah runutan bijih [[Uranium]] sebagai fragmen Fisi spontan dari ²³⁸U. Garam ¹⁴⁷Pm³⁺ merah jambu dalam jumlah miligram, dapat diisolasi dengan metode penukar-ion dari produk fisi dalam simpanan bahan bakar reaktor nuklir di mana ¹⁴⁷Pm (''β''-, 2,64 tahun) dibentuk. Lantanida dipisahkan dari unsur lain dengan pengendapan oksalat atau fluorida dari larutan HNO₃, dan dari satu sama lain dengan penukar ion dalam resin.

Perilaku penukar ion pertama-pertama tergantung kepada jari-jari ion terhidrasi. 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. Dan urutan elusinya adalah Lu menuju La. Kecenderungan ini dipertegas oleh penggunaan zat pengompleks pada pH yang tepat; ion dengan jari-jari terkecil juga membentuk komplek terkuat , dan dengan demikian , pilihan terhadap fase akua bertambah. Ligan pengompleks yang khas adalah α-hidroksiisobutirat, (CH₃₂<CH(OH)COOH,EDTAH⁴ dan asam-asam hidrokso dan amino karboksilat lainnya. Dari eluat, ion-ion M³⁺ diperoleh kembali dengan pengasaman dengan HNO₃ encer dan penambahan ion oksalat, yang mengendapkan oksalat secara benar-benar kuantitatif. Ini kemudian dipijarkan menjadi oksidanya.

Cerium (IV) juga Zr(IV), Th(IV) dan Pu(IV) mudah diekstraksi dari larutan [[HNO48|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.

Unsur-unsur yang lebih ringan (La –Gd) diperoleh dengan reduksi triklorida dengan Ca pada 1000^oC atau lebih. Bagi Tb, Dy, Ho, Er, Tm, dan juga Y, trifluorida digunakan karena klorida terlalu mudah menguap. Pm dibuat dengan mereduksi PmF₃ dengan Li. Eu, Sm, dan Yb triklorida direduksi hanya menjadi dihalida oleh Ca. Reduksi oksida +3 dengan La pada suhu tinggi menghasilkan logam – logamnyalogam–logamnya .

Logamnya putih keperakan dan sangat elektropositif. Mereka bereaksi denga air melepaskan hidrogen , berlangsung lambat dalam keadaan dingin, dan cepat pada pemamasan . mereka bernoda jika kena udara dan mudah terbakar menghasilkan oksida M₂O₃; cerium adalah perkecualian menghasilkan CeO₂. “Batu api” yang lebih ringan adalah campuran logam, kebanyakan cerium. Yttrium tahan terhadap udara meskipun sampai 1000^oC menyebabkan pembentukan suatu lapisan oksida pelindung. Logam-logamnya bereaksi dengan H₂, C, N₂, Si, P, S, [[halogen]], dan nonlogam lainnya pada suhu tinggi.

Banyak sifat fisika logam berubah perlahan-lahan sepanjang deret, kecuali bagi Eu dan Yb dan kadangkalakadang kala Sm dan Tm. Penyimpangan terjadi dengan lantanida yang memiliki kecenderungan besar untuk berada dalam keadaan +2; asumsikan bahwa unsur-unsur ini cenderung menyumbangkan hanya dua elektron pada pita konduksi logam, jadi meninggalkan inti yang lebih besar dan menghasilkan gaya ikatan yang lebih rendah. Perlu dicatat juga, Bahwa Eu dan Yb larut dalam amonia.

Halida Skandium sekali lagi juga merupakan perkecualian. Fluoridanya mirip AlF₃, menjadi larut dalam HF berlebihan menghasilkan ion ScF₆^3-; Na₃ScF₆ adalah seperti kryolit. Meskipun demikian , ScCl₃ bukanlah katalis Friedel-Craft seperti AlCl₃ dan tidak berperilaku sebagai asam lewis; strukturnya seperti FeCl₃.

Kecenderungan menghidrolisis bertambah dari La ke Lu, yang konsisten dengan penurunan jari-jari ion. Begitu pula Yttrium terutama Y(OH)²⁺ . Bagi Ce³⁺, meskipun demikian, hanya sekitar 1% ion logam dihidrolisis tanpa membentuk suatu endapan, dan kesetimbangan utama NampakTampak sebagai:

3Ce³⁺ + 5H₂O ———————› [Ce₃(OH)₅]⁴⁺ + 5H⁺

'''Cerium (IV).''' Ini satu-satunya lantanida +4 yang ada dalam larutan akua demikian juga dalam padatan. Dioksida, CeO₂, diperoleh dengan pemanasan (Ce(OH)₃, atau garam okso dalam air . Ini tidak reaktif dan dilarutkan dengan asam hanya dengan adanya zat pereduksi H₂O₂, SnII, dan sebagainya) menghasilkan larutan Ce³⁺. Hidrat Ceric oksida, CeO₂.nH₂O adalah endapan gelatin berwarna kuning yang diperoleh melalui perlakuan larutan Ce(IV) dengan OH-; Ia larut kembali dalam asam.

Ion ceric dalam larutan diperoleh dengan oksidasi Ce³⁺ dalam HNO₃ atau H₂SO₄ dengan S₂O₈ atau bismuthat. Sifat kimianya mirip dengan larutan Zr⁴⁺, dan aktinida +4, Jadi Ce⁴⁺ menghasilkan fosfat yang tidak larutdalam HNO₃ 4M, dan iodat tidak larut dalam HNO₃ 6M, demikian juga oksalat yang tidak larut. Endapan fosfat dan iodat dapat digunakan untuk memisahkan Ce⁴⁺ dari lantanida trivalensi

+ 1,61 V (1M HNO₃), + 1,70 V (1M HClO₄)

Perbandingan potensial H₂SO₄, yang mana pada konsentasi SO₄ besar, spesies utama adalah [Ce( SO₄)₃]^2- , terhadap potensial oksidasi dalam air:

O₂ + 4H⁺ + 4e ————› 2H₂O E^o = +1,229 V

Cerium (IV) digunakan sebagai pengoksidasi dalam analisis dan dalam kimia organik, dimanadi mana biasanya digunakan dalam asam asetat. Larutannya mengoksidasi aldehida dan keton pada atom karbon-α. Benzaldehida menghasilkan benzoin.

Kompleks anion sangat mudah dibentuk. Standar analitik “ceric amonium nitrat” yang dapat dikristalkan dari HNO₃, mengandung anion heksanitratocerat, [Ce(NO₃)₆]^2-

Keadaan +2 diketahui dalam senyawaan larutan maupun padatan Sm, Eu dan Yb seperti tabel dibawah ini.

# Cotton, F Albert & Wilkinson, Geoffrey. Basic Inorganic Chemistry. Jhon Wiley and Son. 1976

# Prakash, S. Advance Chemistry of Rare Earth Elements. New Delhi: S. Chand. Co (PVT). 1975,

# W., Christopher. S. Study of the Rare Earth Resources and Markets for the Mt. Weld Complex. Washingon : BBC Research.

# http://www.mii.org/rareearths.html{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}