Unsur golongan 4: Perbedaan antara revisi

Tiga unsur golongan 4 yang terjadi secara alami adalah [[titanium|titanium (Ti)]], [[zirkonium|zirkonium (Zr)]] dan [[hafnium|hafnium (Hf)]]. Tiga anggota pertama dari golongan tersebut memiliki sifat serupa; ketiganya adalah logam keras yang bersifat [[logam refraktori|refraktori]] dalam kondisi standar. Namun, unsur keempat [[rutherfordium|rutherfordium (Rf)]], telah disintesis di laboratorium; tidak satupun isotopnya ditemukan terjadi secara alami. Semua [[isotop]] rutherfordium bersifat [[radioaktif]]. Sejauh ini, tidak ada percobaan dalam [[supercollider]] yang dilakukan untuk mensintesis anggota kelompok berikutnya, unpenthexium (Uph), dan tidak mungkin akan disintesis dalam waktu dekat.

 

<!--<div align="center">

<gallery caption="Metals made by the [[Crystal bar process|iodide process]]">

[[Image:Zirconium rod.jpg|thumb|right|Zirconium rod]]-->

 

Seperti golongan lain, anggota keluarga ini menunjukkan pola dalam konfigurasi elektronnya, terutama kelopak terluarnya yang menghasilkan tren perilaku kimia:

 

Kesamaan ini menghasilkan perilaku kimia dan pembentukan senyawa kimia serupa yang hampir identik.<ref name="lanl72" /> Kimia hafnium sangat mirip dengan zirkonium sehingga pemisahan melalui reaksi kimia tidak mungkin dilakukan; hanya sifat fisika senyawa bentukannya yang berbeda. Titik lebur dan titik didih senyawa dan [[kelarutan]]nya dalam pelarut adalah perbedaan kimia utama unsur kembar ini.<ref name="Holl"/> Titanium jauh berbeda dari dua lainnya karena efek [[kontraksi lantanida]].

 

Tabel di bawah ini adalah ringkasan sifat fisik utama unsur golongan 4. Tanda tanya menunjukkan nilai ekstrapolasi.<ref name=Haire>{{cite book| title=The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements| editor1-last=Morss|editor2-first=Norman M.| editor2-last=Edelstein| editor3-last=Fuger|editor3-first=Jean| last1=Hoffman|first1=Darleane C. |last2=Lee |first2=Diana M. |last3=Pershina |first3=Valeria |chapter=Transactinides and the future elements| publisher= [[Springer Science+Business Media]]| year=2006| isbn=1-4020-3555-1| location=Dordrecht, The Netherlands| edition=3rd| ref=CITEREFHaire2006}}</ref>

{| class="wikitable centered" style="text-align:center;"

|}

 

 

 

{{utama|Titanium}}

 

{{utama|Zirkonium}}

Klaproth juga menemukan zirkonium dalam mineral [[zirkon]] pada tahun 1789 dan menamainya sesuai Zirkonerde ([[zirkonia]]) yang sudah dikenal.

 

{{utama|Hafnium}}

Hafnium telah diprediksi oleh [[Dmitri Mendeleev]] pada tahun 1869 dan menurut pengukuran [[muatan inti efektif]] dengan [[spektroskopi sinar-X]] yang dilakukan oleh [[Henry Moseley]] pada tahun 1914, nomor atomnya adalah 72, menempatkannya di antara unsur [[lutetium]] dan [[tantalum]] yang sudah diketahui sebelumnya. [[Dirk Coster]] dan [[Georg von Hevesy]] adalah orang pertama yang meneliti unsur baru dalam bijih zirkonium.<ref>{{cite journal|volume = 174|year = 1922|last = Urbain|first = M. G.|title = Sur les séries L du lutécium et de l'ytterbium et sur l'identification d'un celtium avec l'élément de nombre atomique 72 |trans_title=The L series from lutetium to ytterbium and the identification of element 72 celtium| journal = Comptes rendus|pages = 1347–1349|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3127j/f1348.table|accessdate =2008-10-30|language = French}}</ref> Hafnium ditemukan oleh keduanya pada tahun 1923 di [[Kopenhagen]], Denmark, yang memvalidasi prediksi original Mendeleev tahun 1869.<ref>{{cite journal|journal = Nature |volume = 111|pages = 79–79 |date = 1923-01-20|doi = 10.1038/111079a0|title = On the Missing Element of Atomic Number 72|first = D. |last = Coster|last2=Hevesy|first2=G. |issue=2777 |bibcode=1923Natur.111...79C}}</ref> Terdapat beberapa kontroversi seputar penemuan hafnium dan pendapat Coster dan Hevesy yang mengacu pada prediksi Bohr bahwa hafnium adalah logam transisi dan bukan unsur tanah jarang.<ref>{{cite book|work = Scerri, Eric (2007). The Periodic System, Its Story and Its Significance. New York: Oxford University Press. ISBN 0-19-530573-6.}}</ref> Sementara titanium dan zirkonium, sebagai unsur yang relatif melimpah, ditemukan di akhir abad ke-18, dibutuhkan waktu sampai tahun 1923 untuk mengidentifikasi hafnium. Ini hanya karena hafnium yang relatif langka. Kesamaan kimia antara zirkonium dan hafnium membuat pemisahan menjadi sulit dan, tanpa mengetahui apa yang harus dicari, hafnium tidak ditemukan, walaupun semua sampel zirkonium, dan semua senyawanya, yang digunakan oleh kimiawan selama lebih dari dua abad mengandung hafnium dalam jumlah yang signifikan.<ref name="EncyChem">{{cite book |title=''The Encyclopedia of the Chemical Elements'' |year=1968 |author=Barksdale, Jelks |publisher=[[Reinhold Book Corporation]] |location=[[Skokie, Illinois]] |pages=732–38 "Titanium"|id=LCCCN 68-29938}}</ref>

 

{{utama|Rutherfordium}}

Rutherfordium [[penemuan unsur kimia|pertama kali dilaporkan]] terdeteksi pada tahun 1966 di [[JINR|Joint Institute of Nuclear Research]] di [[Dubna]] ([[Uni Soviet]]). Peneliti membombardir {{sup|242}}[[Plutonium|Pu]] dengan ion {{sup|22}}[[Neon|Ne]] yang dipercepat dan memisahkan produk reaksinya dengan termokromatografi gradien setelah dikonversi menjadi kloridanya melalui interaksi dengan [[Zirkonium tetraklorida|ZrCl{{sub|4}}]].<ref name=93TWG>{{cite journal |title =Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements|year = 1993|last = Barber| first = R. C.|last2= Greenwood|first2=N. N.|last3=Hrynkiewicz|first3=A. Z.|last4=Jeannin|first4=Y. P.|last5=Lefort|first5=M.|last6=Sakai|first6=M.|last7=Ulehla|first7=I.|last8=Wapstra|first8=A. P.|last9=Wilkinson|first9=D. H.|displayauthors=8|journal = Pure and Applied Chemistry| volume = 65|issue = 8|pages = 1757–1814|url = http://www.iupac.org/publications/pac/65/8/1757/|doi = 10.1351/pac199365081757}}</ref>

:{{nuclide|plutonium|242}} + {{nuclide|neon|22}} → {{nuclide|rutherfordium|264−''x''}} → {{nuclide|rutherfordium|264−''x''}}Cl₄

 

Produksi logam itu sendiri sulit karena reaktivitasnya. Pembentukan [[oksida]], [[nitrida]] dan [[karbida]]nya harus dihindari agar menghasilkan logam yang bisa diolah, ini biasanya dicapai dengan [[proses Kroll]]. Oksida (MO{{sub|2}}) direaksikan dengan [[batubara]] dan [[klor]] untuk membentuk klorida (MCl{{sub|4}}). Klorida logamnya kemudian direaksikan dengan magnesium, menghasilkan [[magnesium klorida]] dan logam.

 

::MI₄ (suhu tinggi) → M + 2 I₂

 

 

Jika [[kelimpahan unsur dalam kerak bumi]] diperbandingkan untuk titanium, zirkonium dan hafnium, kelimpahannya berkurang seiring dengan bertambahnya massa atom. Titanium adalah logam ketujuh yang paling melimpah dalam kerak bumi dan memiliki kelimpahan 6320&nbsp;ppm, sedangkan zirkonium memiliki kelimpahan 162&nbsp;ppm dan hafnium hanya memiliki kelimpahan 3&nbsp;ppm.<ref>{{cite web|url = http://www.webelements.com/periodicity/abundance_crust/|title = Abundance in Earth's Crust|publisher = WebElements.com|accessdate = 2007-04-14}}</ref>

Ketiga unsur stabil tersebut terjadi pada [[deposit bijih pasir mineral berat]], yang biasanya merupakan [[endapan placer]] yang terbentuk di lingkungan [[pantai]], melalui konsentrasi [[berat jenis]] butir mineral bahan erosi dari batuan [[mafik]] dan [[batuan ultramafik|ultramafik]]. Mineral titanium kebanyakan berupa [[anatase]] dan [[rutil]], dan zirkonium terdapat pada mineral [[zirkon]]. Akibat kemiripan sifat kimia, sampai 5% zirkonium dalam zirkon digantikan oleh hafnium. Produsen unsur golongan 4 terbesar adalah [[Australia]], [[Afrika Selatan]] dan [[Kanada]].<ref>{{cite web|url = http://www.alkane.com.au/projects/nsw/dubbo/DZP%20Summary%20June07.pdf|title = Dubbo Zirconia Project Fact Sheet|date=June 2007|publisher = Alkane Resources Limited|accessdate = 2008-09-10| format = PDF}}</ref><ref name="usgs2008">{{cite journal| title = Zirconium and Hafnium| journal = Mineral Commodity Summaries| pages = 192–193| publisher = US Geological Survey|date=January 2008| url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zirconium/mcs-2008-zirco.pdf| format = PDF| accessdate = 2008-02-24}}</ref><ref>{{cite web|last=Callaghan|first=R.|title=Zirconium and Hafnium Statistics and Information|publisher=US Geological Survey|date=2008-02-21|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zirconium/|accessdate=2008-02-24}}</ref><ref name="usgypTi2009">{{cite web|title = Minerals Yearbook Commodity Summaries 2009: Titanium |publisher = US Geological Survey|date=May 2009|url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/myb1-2007-titan.pdf|format = PDF| accessdate = 2008-02-24}}</ref><ref name="usgcomTi2009">{{cite web|last = Gambogi|first= Joseph|title = Titanium and Titanium dioxide Statistics and Information|publisher=US Geological Survey|date=January 2009|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/mcs-2009-titan.pdf|accessdate = 2008-02-24}}</ref>

 

<!--Separation of hafnium and zirconium becomes very important in the nuclear power industry, since zirconium is a good fuel-rod cladding metal, with the desirable properties of a very low neutron capture cross-section and good chemical stability at high temperatures. However, because of hafnium's neutron-absorbing properties, hafnium impurities in zirconium would cause it to be far less useful for nuclear reactor applications. Thus a nearly complete separation of zirconium and hafnium is necessary for their use in nuclear power. The production of hafnium free zirconium is the main source for hafnium. The separation is difficult.<ref name="Stwertka">{{cite book|last=Stwertka|first=Albert|title=A Guide to the Elements|publisher=Oxford University Press|year=1996|pages=117–119| isbn = 0-19-508083-1}}</ref>-->

Logam titanium dan paduannya memiliki berbagai macam aplikasi, karena keunggulannya dalam ketahanan korosi, stabilitas panas dan kerapatan rendah (ringan). Pemanfaatan ketahanan korosi hafnium dan zirkonium yang paling tahan korosi terdapat pada reaktor nuklir. Zirkonium memiliki [[tangkapan neutron|penampang tangkapan neutron termal]] sangat rendah sedangkan hafnium tinggi. Oleh karena itu, zirkonium (kebanyakan sebagai [[zircaloy]]) digunakan sebagai [[selongsong]] [[batang bahan bakar]] pada [[reaktor nuklir]],<ref name="ASTM">{{cite book|url = https://books.google.com/?id=dI_LssydVeYC|title = ASTM Manual on Zirconium and Hafnium|first = J. H.|last = Schemel|publisher = ASTM International|year = 1977|isbn = 978-0-8031-0505-8|pages = 1–5}}</ref> sementara hafnium digunakan sebagai [[batang kendali]] untuk [[reaktor nuklir]], karena masing-masing atom hafnium dapat menyerap banyak neutron.<ref name="Hend" >{{cite web |title = Hafnium|first = James B. |last = Hedrick |url = http://minerals.er.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zirconium/731798.pdf|publisher = United States Geological Survey|accessdate = 2008-09-10|format = PDF}}</ref><ref>{{cite journal|title = Reactive Metals. Zirconium, Hafnium, and Titanium|first = Donald|last = Spink|journal = Industrial and Engineering Chemistry|year = 1961|volume = 53|issue = 2|pages = 97–104|doi = 10.1021/ie50614a019}}</ref>

Sejumlah kecil hafnium<ref name="hightemp">{{cite web|url =http://www.cbmm.com.br/portug/sources/techlib/science_techno/table_content/sub_3/images/pdfs/016.pdf|title = Niobium alloys and high Temperature Applications| first = John|last = Hebda| publisher = CBMM|year = 2001|accessdate = 2008-09-04|format = PDF}}</ref> dan zirkonium digunakan dalam paduan super untuk memperbaiki sifat-sifat paduan tersebut.<ref name="Super">{{cite book|url = https://books.google.com/?id=vjCJ5pI1QpkC&pg=PA235|title = Superalloys| first = Matthew J.|last = Donachie| publisher = ASTM International|year = 2002|isbn = 978-0-87170-749-9|pages = 235–236}}</ref>

 

Unsur golongan 4 tidak diketahui terlibat dalam kimia biologis sistem kehidupan apapun.<ref name="Emsley2001">{{cite book|title = Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements|last = Emsley|first = John|publisher = Oxford University Press|year = 2001|location = Oxford, England, UK|isbn = 0-19-850340-7|chapter = Titanium |pages = 457–456}}</ref> Mereka adalah logam refraktori yang keras dengan kelarutan dalam air rendah, dan ketersediaannya rendah di biosfer. Titanium adalah satu dari sedikit logam transisi blok d baris pertama tanpa peran biologis yang diketahui. Radioaktivitas rutherfordium membuatnya beracun bagi sel hidup.

 

Titanium tidak beracun meski dalam dosis besar dan tidak memainkan peran alami di dalam [[tubuh manusia]].<ref name="Emsley2001"/> Serbuk zirkonium bisa menyebabkan iritasi, namun hanya kontak dengan mata yang membutuhkan perhatian medis.<ref>{{cite web|contribution = Zirconium|title = International Chemical Safety Cards|date = October 2004 |publisher = International Labour Organization|url = http://www.ilo.org/legacy/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc14/icsc1405.htm|accessdate = 2008-03-30}}</ref> OSHA merekomendasikan [[batas paparan yang diizinkan|batas rata-rata tertimbang]] untuk zirkonium adalah 5&nbsp;mg/m{{sup|3}} dan batas paparan jangka pendek 10&nbsp;mg/m{{sup|3}}.<ref>{{cite web|title=Zirconium Compounds|publisher=National Institute for Occupational Health and Safety|date=2007-12-17|url=http://www.cdc.gov/niosh/pel88/7440-67.html|accessdate=2008-02-17}}</ref> Data toksikologi hafnium yang ada sangat terbatas.<ref>{{cite web |url =https://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hafnium/index.html |title = Occupational Safety & Health Administration: Hafnium|publisher = U.S. Department of Labor|accessdate = 2008-09-10 |archiveurl = https://web.archive.org/web/20080313003040/https://www.osha.gov/SLTC/healthguidelines/hafnium/index.html}}</ref>

 

{{reflist|2}}