Vanadium: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Fitur saranan suntingan: 2 pranala ditambahkan. |
+informasi Tag: pranala ke halaman disambiguasi |
||
Baris 5:
Vanadium ditemukan pertama kali oleh seorang ahli [[mineral]] (mineralogist) asal [[Meksiko]] bernama Andrés Manuel del Río, pada tahun 1801, yang ia namai ''erythronium'', karena ia menemukannya pada sebuah batu mineral berwarna kemerah-merahan yang diberi nama ''vanadinite''.
Lalu seorang ahli kimia [[Swedia]] menyempurnakan temuan del Río, dan kemudian diberi nama Vanadium.
Vanadium tersedia secara alami dalam bentuk sekitar 65 mineral dan deposit bahan bakar fosil. Zat ini diproduksi di Cina dan Rusia dari [[terak]] [[peleburan baja]]. Negara lain memproduksi dari berbagai sumber seperti [[magnetit]] secara langsung, debu cerobong minyak berat, atau sebagai produk sampingan dari penambangan uranium. Kegunaan utama vanadium untuk menghasilkan [[paduan baja]] khusus seperti [[baja perkakas berkecepatan tinggi]], dan beberapa paduan aluminium. Senyawa campuran vanadium paling penting seperti pada industri vanadium pentoksida, digunakan sebagai katalis untuk produksi asam sulfat. Baterai redoks vanadium untuk penyimpanan energi dapat menjadi aplikasi penting di masa mendatang.
Sejumlah besar ion vanadium ditemukan di beberapa organisme, berfungsi sebagai racun. Oksida dan beberapa garam vanadium lainnya memiliki toksisitas sedang. Khususnya di laut, vanadium digunakan oleh beberapa bentuk kehidupan sebagai pusat aktif enzim, seperti bromoperoksidase vanadium dari beberapa ganggang laut.
==Sejarah==
Vanadium ditemukan di Meksiko pada tahun 1801 oleh ahli mineral Spanyol [[Andrés Manuel del Río]]. Del Río mengekstraksi vanadium dari sampel bijih "timbal coklat" Meksiko, yang kemudian dinamai vanadinite. Dia menemukan bahwa garamnya menunjukkan variasi warna yang banyak, dan sebagai hasilnya dia menamai unsur tersebut panchromium (Yunani: παγχρώμιο "semua warna"). Belakangan, Del Río mengganti nama unsur erythronium (Yunani: ερυθρός "merah") karena sebagian besar garam berubah menjadi merah saat dipanaskan. Pada tahun 1805, ahli kimia Prancis [[Hippolyte Victor Collet-Descotils]], didukung oleh teman del Río, Baron Alexander von Humboldt, secara keliru menyatakan bahwa unsur baru del Río adalah sampel kromium yang tidak murni. Del Río menerima pernyataan Collet-Descotils dan mencabut klaimnya.<ref name="Cintas">{{cite journal|title= The Road to Chemical Names and Eponyms: Discovery, Priority, and Credit|author= Cintas, Pedro|journal= Angewandte Chemie International Edition|volume= 43|issue= 44|date= 2004|pmid= 15376297|doi= 10.1002/anie.200330074|pages= 5888–94}}</ref>
Pada tahun 1831 ahli kimia Swedia Nils Gabriel Sefström menemukan kembali unsur tersebut dalam oksida baru yang dia temukan saat meneliti bijih besi. Kemudian, Friedrich Wöhler menegaskan bahwa unsur ini identik dengan yang ditemukan oleh del Río dan karenanya mengkonfirmasi karya del Río sebelumnya.<ref name="sefs">{{cite journal|title= Ueber das Vanadin, ein neues Metall, gefunden im Stangeneisen von Eckersholm, einer Eisenhütte, die ihr Erz von Taberg in Småland bezieht|first= N. G.|last= Sefström|journal= [[Annalen der Physik und Chemie]]|volume= 97|issue= 1|pages= 43–49|date= 1831|doi= 10.1002/andp.18310970103|bibcode= 1831AnP....97...43S|url= https://zenodo.org/record/1423544}}</ref> Sefström memilih nama yang diawali dengan V, yang belum ditetapkan ke elemen mana pun. Dia menyebut unsur vanadium setelah Old Norse Vanadís (nama lain untuk dewi Norse Vanir Freyja, yang atributnya termasuk keindahan dan kesuburan), karena banyak senyawa kimia berwarna indah yang dihasilkannya.<ref name="sefs" /> Setelah mempelajari temuan Wöhler, del Río mulai berargumen dengan penuh semangat agar klaim lamanya diakui, tetapi unsur tersebut tetap menggunakan nama vanadium.<ref name=vanadium3>{{cite web |url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc111200/m2/1/high_res_d/metadc111200.pdf |title=Rediscovery of the Elements: The "Undiscovery" of Vanadium |last1=Marshall |first1=James L. |last2=Marshall |first2=Virginia R. |date=2004 |website=unt.edu |publisher=The Hexagon |access-date= |quote=}}</ref> Pada tahun 1831, ahli geologi George William Featherstonhaugh menyarankan agar vanadium diganti namanya menjadi "rionium" setelah del Río, tetapi saran ini tidak dilakukan.<ref>{{cite journal |journal= The Monthly American Journal of Geology and Natural Science |first= George William|last= Featherstonhaugh |title=New Metal, provisionally called Vanadium |year= 1831|page=69 |url= https://archive.org/stream/monthlyamericanj11831phil#page/68/mode/2up/search/rionium}}</ref><!--Featherstonhaugh, the editor of the journal cited, comments on a letter from Berzelius to [[Pierre Louis Dulong]]-->
[[File:1910Ford-T.jpg|thumb|left|[[Model T]] menggunakan baja vanadium pada material [[sasis]].]]
Isolasi logam vanadium adalah sulit.<ref>{{Cite journal |last=HABASHI |first=FATHI |date=2001-01-01 |title=Historical Introduction to Refractory Metals |url=https://doi.org/10.1080/08827509808962488 |journal=Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review |volume=22 |issue=1 |pages=25–53 |doi=10.1080/08827509808962488 |bibcode=2001MPEMR..22...25H |s2cid=100370649 |issn=0882-7508}}</ref> Pada tahun 1831, Berzelius melaporkan produksi logam tersebut, tetapi Henry Enfield Roscoe mengkonfirmasi temuan tersebut, bahwa Berzelius telah menghasilkan nitrida, vanadium nitrida (VN). Roscoe akhirnya memproduksi logam tersebut pada tahun 1867 melalui reduksi vanadium(II) klorida, VCl<sub>2</sub>, dengan hidrogen.<ref name="Roscoe">{{cite journal|title= Researches on Vanadium. Part II|author= Roscoe, Henry E. |journal= [[Proceedings of the Royal Society of London]]|volume= 18|pages=37–42|date= 1869–1870|doi= 10.1098/rspl.1869.0012|issue= 114–122|url= https://zenodo.org/record/1432055|doi-access= free}}</ref> Pada tahun 1927, vanadium murni diproduksi dengan mereduksi vanadium pentoksida dengan kalsium.<ref name="Marden">{{cite journal|title= Vanadium|first= J. W.|last= Marden|author2=Rich, M. N. |journal= Industrial and Engineering Chemistry|date= 1927|volume= 19|pages=786–788|doi= 10.1021/ie50211a012|issue= 7}}</ref>
Penggunaan industri skala besar pertama vanadium yaitu pada material sasis paduan baja untuk mobil [[Ford]] [[Model T]], yang terinspirasi oleh mobil balap Prancis. Baja vanadium memungkinkan pengurangan berat namun meningkatkan kekuatan tarik (ca. 1905).<ref>{{cite book|title=Managing Technological Innovation: Competitive Advantage from Change|first= Frederick|last= Betz|publisher=Wiley-IEEE|date= 2003|isbn= 978-0-471-22563-8|pages=158–159 |url= https://books.google.com/books?id=KnpGtu-R77UC&pg=PA158}}</ref> Selama dekade pertama abad ke-20, sebagian besar bijih vanadium ditambang oleh American Vanadium Company dari [[Minas Ragra]] di [[Peru]]. Belakangan, permintaan uranium meningkat, menyebabkan peningkatan penambangan bijih logam tersebut. Salah satu bijih uranium utama adalah karnotit, yang juga mengandung vanadium. Dengan demikian, vanadium tersedia sebagai produk sampingan dari produksi uranium. Akhirnya, penambangan uranium mulai memasok sebagian besar permintaan vanadium.<ref name="Busch1961">{{cite book|author=Phillip Maxwell Busch|title=Vanadium: A Materials Survey|url=https://books.google.com/books?id=5gZS8X-NDHQC|year=1961|publisher=U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines}}</ref><ref>{{cite web |first= James M. |last= Wise |date= May 2018 |url= https://www.southamericatotheworld.com/remarkable-folded-dacitic-dikes-at-mina-ragra-peru/ |title= Remarkable folded dacitic dikes at Mina Ragra, Peru}}</ref>
Pada tahun 1911, ahli kimia Jerman Martin Henze menemukan vanadium dalam protein hemovanadin yang ditemukan dalam sel darah (atau sel coelomic) dari Ascidiacea (sea squirts).<ref>{{cite journal |last= Henze |first=M. |date= 1911 |title= Untersuchungen über das Blut der Ascidien. I. Mitteilung |url= https://books.google.com/books?id=x5g8AAAAIAAJ |journal= Z. Physiol. Chem. |volume= 72 |issue= 5–6 |pages= 494–50 |doi= 10.1515/bchm2.1911.72.5-6.494 |author-link=Friedrich Wolfgang Martin Henze}}</ref><ref name="michibata2002">{{cite journal|doi= 10.1002/jemt.10042|last1= Michibata|first1= H.|last2= Uyama|first2= T.|last3= Ueki|first3= T.|last4= Kanamori|first4= K.|date= 2002|title= Vanadocytes, cells hold the key to resolving the highly selective accumulation and reduction of vanadium in ascidians|journal= Microscopy Research and Technique|volume= 56|issue= 6 |pages= 421–434|pmid= 11921344|s2cid= 15127292|url= http://ir.lib.hiroshima-u.ac.jp/files/public/0/22/20141016115442843522/MicroscopResTech_56_421-434_2002.pdf}}</ref>
==Karakteristik==
[[File:Vanadium-bar.jpg|thumb|right|Kuboid vanadium polikristalin kemurnian tinggi (99,95%), [[teknologi berkas elektron|ebeam remelted]] dan etsa makro]]
Vanadium adalah logam baja-biru yang agak keras dan ulet. Zat ini konduktif secara elektrik dan isolasi termal. Vanadium biasanya digambarkan sebagai "lunak", karena ulet, mudah dibentuk, dan tidak rapuh. <ref>{{cite book|author=George F. Vander Voort|title=Metallography, principles and practice|url=https://books.google.com/books?id=GRQC8zYqtBIC&pg=PA137|access-date=17 September 2011|date=1984|publisher=ASM International|isbn=978-0-87170-672-0|pages=137–}}</ref><ref>{{cite book|last=Cardarelli|first=François|title=Materials handbook: a concise desktop reference|url=https://books.google.com/books?id=PvU-qbQJq7IC&pg=PA338|access-date=17 September 2011|date=2008|publisher=Springer|isbn=978-1-84628-668-1|pages=338–}}</ref> Vanadium lebih keras daripada kebanyakan logam dan baja. Zat ini memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi dan stabil terhadap alkali dan asam sulfat dan asam klorida.<ref name="HollemanAF">{{cite book|publisher= Walter de Gruyter|date= 1985|edition= 91–100|pages= 1071–1075|isbn= 978-3-11-007511-3|title= Lehrbuch der Anorganischen Chemie|first= Arnold F.|last= Holleman|author2= Wiberg, Egon|author3= Wiberg, Nils|chapter= Vanadium |language= de}}</ref> Vanadium teroksidasi di udara pada sekitar 933 [[Kelvin|K]] (660 °C, 1220 °F), meskipun lapisan pasif oksida terbentuk bahkan pada suhu kamar.
==Senyawa==
[[File:Vanadiumoxidationstates.jpg|thumb|left|upright|From left: [V(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup> (lilac), [V(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>3+</sup> (hijau), [VO(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub>]<sup>2+</sup> (biru) and [VO(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub>]<sup>3+</sup> (kuning).]]
Sifat kimia vanadium penting untuk aksesibilitas dari empat tingkat oksidasi yang berdekatan 2–5. Dalam larutan berair, vanadium membentuk kompleks aquo logam yang warnanya ungu [V(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup>, hijau [V(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>3+</sup>, biru [VO(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub>]<sup>2+</sup>, kuning-jingga oksida [VO(H<sub>2</sub>O)<sub>5</sub>]<sup>3+</sup>, komposisi yang bergantung pada pH. Senyawa vanadium(II) adalah zat pereduksi, dan senyawa vanadium(V) adalah zat pengoksidasi. Senyawa vanadium(IV) sering ada sebagai turunan vanadil, yang mengandung pusat VO<sup>2+</sup>.<ref name="HollemanAF" />
Amonium vanadat(V) (NH<sub>4</sub>VO<sub>3</sub>) dapat berturut-turut direduksi dengan unsur seng untuk mendapatkan warna vanadium yang berbeda dalam empat tingkat oksidasi. Tingkat oksidasi yang lebih rendah terjadi pada senyawa seperti V(CO)<sub>6</sub>, {{chem|[V(CO)|6|]|-}} dan turunan tersubstitusi.<ref name="HollemanAF" />
==Produksi==
[[File:Vanadium-production(en).svg|thumb|Tren produksi vanadium]]
[[File:Vanadium crystal vakuum sublimed.jpg|thumb|left|Vakum sublimasi vanadium [[dendrit (kristal)|dendritik]] kristal (99,9%)]]
[[File:Vanadium_etched.jpg|thumb|left|Sepotong vanadium terukir]]
Logam vanadium diperoleh dengan proses bertahap yang dimulai dengan peleburan bijih yang dihancurkan dengan [[natrium klorida|NaCl]] atau [[natrium karbonat|Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>]] pada temperatur sekitar 850 °C untuk membentuk natrium metavanadat (NaVO<sub>3</sub>). Proses tersebut menghasil ekstrak berair kemudian diasamkan untuk menghasilkan "red cake" atau garam polivanadat, kemudian yang direduksi dengan logam kalsium. Sebagai alternatif untuk produksi skala kecil, vanadium pentoksida direduksi dengan hidrogen atau magnesium. Banyak metode lain juga digunakan, di mana vanadium diproduksi sebagai produk sampingan dari proses lain.<ref name="Moskalyk">{{cite journal|journal= Minerals Engineering|volume= 16|pages= 793–805|doi= 10.1016/S0892-6875(03)00213-9|first= R. R.|last= Moskalyk|author2=Alfantazi, A. M. |title= Processing of vanadium: a review|date= 2003|issue= 9}}</ref> Pemurnian vanadium dimungkinkan dengan proses batangan kristal yang dikembangkan oleh Anton Eduard van Arkel dan Jan Hendrik de Boer pada tahun 1925. Proses ini melibatkan pembentukan logam iodida, dalam contoh ini vanadium(III) iodida, dan dekomposisi berikutnya untuk menghasilkan logam murni.:<ref>{{cite journal|title= Preparation of High-Purity Vanadium Metals by the Iodide Refining Process|journal= Journal of the Electrochemical Society|volume= 108|page=88|date= 1961|first= O. N.|last= Carlson|author2=Owen, C. V. |doi= 10.1149/1.2428019}}</ref>
:2 V + 3 I<sub>2</sub> {{eqm}} 2 VI<sub>3</sub>
Kebanyakan vanadium digunakan sebagai paduan baja yang disebut ferrovanadium. Ferrovanadium diproduksi langsung dengan mereduksi campuran vanadium oksida, besi oksida dan besi dalam tanur listrik. Vanadium berakhir pada besi kasar yang dihasilkan dari magnetit yang mengandung vanadium. Tergantung pada bijih yang digunakan, terak dapat mengandung hingga 25% vanadium.<ref name="Moskalyk" />
==Kegunaan==
[[File:Knarre.jpg|thumb|upright|right|Alat yang terbuat dari baja vanadium]]
Sekitar 85% dari vanadium yang dihasilkan digunakan sebagai ferrovanadium atau sebagai paduan baja.<ref name="Moskalyk">{{cite journal|journal= Minerals Engineering|volume= 16|pages= 793–805|doi= 10.1016/S0892-6875(03)00213-9|first= R. R.|last= Moskalyk|author2=Alfantazi, A. M. |title= Processing of vanadium: a review|date= 2003|issue= 9}}</ref> Peningkatan kekuatan yang cukup besar pada baja yang mengandung sedikit vanadium ditemukan pada awal abad ke-20. Vanadium akan membentuk nitrida dan karbida yang stabil pada baja, menghasilkan peningkatan kekuatan yang signifikan.<ref name="Chandler">{{cite book|title= Metallurgy for the Non-metallurgist|first= Harry|last= Chandler|publisher= ASM International|isbn= 978-0-87170-652-2|pages= 6–7|url= https://books.google.com/books?id=arupok8PTBEC|date= 1998}}</ref> Sejak saat itu, baja vanadium digunakan untuk aplikasi pada as roda, rangka sepeda, poros engkol, roda gigi, dan komponen penting lainnya. Ada dua kelompok paduan baja vanadium. Paduan baja karbon tinggi vanadium mengandung 0,15% hingga 0,25% vanadium, dan baja perkakas berkecepatan tinggi (HSS) memiliki kandungan vanadium 1% hingga 5%. Untuk baja perkakas berkecepatan tinggi, kekerasan di atas 60 HRC. Baja HSS digunakan dalam peralatan bedah.<ref>{{cite book|url= https://books.google.com/books?id=Kws7x68r_aUC&pg=PA11|title= Tool Materials: Tool Materials|first= Joseph R.|last= Davis|publisher= ASM International|date= 1995|isbn= 978-0-87170-545-7}}</ref> Paduan metalurgi serbuk mengandung hingga 18% persen vanadium. Kandungan karbida vanadium yang tinggi dalam paduan meningkatkan ketahanan aus secara signifikan. Salah satu aplikasi untuk paduan vanadium adalah perkakas dan pisau.<ref>{{cite book |url= https://books.google.com/books?id=6aP3te2hGuQC&pg=PA490 |page=490 |title= Handbook of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications |isbn= 9780080559407 |author1=Oleg D. Neikov |last2=Naboychenko |first2=Stanislav |last3=Mourachova |first3=Irina |author4=Victor G. Gopienko |author5=Irina V. Frishberg |author6=Dina V. Lotsko |date= 2009-02-24 |access-date=17 October 2013}}</ref><!--http://www.wujii.com.tw/PDF/CPM%2015V.pdf-->
Senyawa vanadium digunakan secara luas sebagai katalis;<ref>{{cite journal |last1=Langeslay |first1=Ryan R. |last2=Kaphan |first2=David M. |last3=Marshall |first3=Christopher L. |last4=Stair |first4=Peter C. |last5=Sattelberger |first5=Alfred P. |last6=Delferro |first6=Massimiliano |title=Catalytic Applications of Vanadium: A Mechanistic Perspective |journal=Chemical Reviews |volume=119 |issue=4 |pages=2128–2191 |date=8 October 2018 |doi=10.1021/acs.chemrev.8b00245|pmid=30296048 |osti=1509906 |s2cid=52943647 }}</ref> Vanadium pentoksida V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, digunakan sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat dengan proses kontak<ref>{{cite journal|journal= Journal of Catalysis|volume= 155|issue= 1|date= 1995|pages= 32–42|doi= 10.1006/jcat.1995.1185|title= Deactivation and Compound Formation in Sulfuric-Acid Catalysts and Model Systems|last= Eriksen|first= K. M.|author2= Karydis, D. A.|author3= Boghosian, S.|author4= Fehrmann, R.}}</ref> Dalam proses ini sulfur dioksida (({{chem|SO|2}})) dioksidasi menjadi trioksida ({{chem|SO|3}}).<ref name="HollemanAF" />
== Referensi ==
| |||