Zirkonium dan Hafnium

Zirkonium adalah logam putih keabuan yang jarang dijumpai di alam bebas. Ia memiliki lambang kimia Zr, nomor atom 40, massa atom relatif 91,224.

Logam zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutron. Zircaloy merupakan aliase zirkonium yang penting untuk penyerapan nuklir, seperti menyalut bagian-bagian bahan bakar.
Zirkonium banyak terdapat dalam mineral seperti zirkon dan baddelyit. Baddeleyit sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur.
Zirconium merupakan salah satu unsur di alam yang memiliki sifat tahan terhadap temperature tinggi. Zirconium tidak terdapat dalam bentuk bebas di alam melainkan dalam bentuk zirconium silikat pada zircon (ZrSiO4) dan zirconium oksida pada badelleyit (ZrO2). Zirconium banyak didapatkan dalam batuan vulkanik, basalt, dan batuan granit. Mineral baddeleyit atau ZrO2 adalah bentuk zirconium dioksida alam. Kristalnya mempunyai densitas antara 5.4 – 6.02 dan kekerasannya 6.5 skala mesh yang mengandung zirconium dioksida 80% – 90%. Zirconium terdapat pada banyak mineral zircon bervariasi dari 61% – 67%. Secara teoristik zirconium di dalam silikat normal sebesar 67.2%. Dalam jumlah sedikit zirconium terdapat pada banyak mineral seperti mineral titanat, tantolo niobat, tanah jarang, silikat, dan sebagainya. Dalam jumlah agak besar, zirkonium terdapat pada mineral baddeleyit dan mineral zircon atau campuran dari zircon dioksida dan zircon silikat (ZrSiO4). Zirconium mempunyai dua bentuk allotropi yaitu α dengan struktur hexagonal, stabil pada temperature 863°C ke bawah dan bentuk β dengan struktur kubik berkisi-kisi yang stabil pada temperature 863°C ke atas. Logam zirconium tahan terhadap korosi, tidak bereaksi dengan air, asam (nitrat, sulfat sebagai pelarut) meskipun dengan pemanasan. Pada suhu tinggi, zirkonium dapat bereaksi dengan oksigen, nitrogen, halogen, sulfur, hydrogen maupun karbon. Zirkonium hasil pengolahan dari pasir zircon dalam pemanfaatannya dapat dipadukan dengan unsur-unsur logam lain, yang disebut zircaloy. Logam yang biasa ditambahkan tersebut Antara lain krom (Cr), besi (Fe), nikel (Ni), timah putih (Sn), dan tembaga (Cu). ^{[4] [5] [6] [7]}
Zirconium banyak digunakan dalam industri High-tech karena sifat mekanik, termal, elektrik, kimia, dan optiknya yang mendukung. Unsur ini banyak digunakan dalam produksi keramik dan reactor nuklir sebagai pelapis bahan bakar nuklir. Zirconium juga digunakan untuk pembuatan pompa, katup, dan penukar panas. Berdasarkan sifat ketahanan terhadap api, zirkonium sering digunakan sebagai komposisi utama peralatan perang, kotak sekring, dan terdapat pada peluru pyrophoric pembuka vakum, serta sebagai eksitasi laser pada photografi. Penerapan perpaduan zirkonium murni, seoerti perpaduannya dengan niobium akan menghasilkan super konduktor, perpaduannya dengan titanium digunakan pada pesawat terbang, dan perpaduannya dengan tembaga akan memperbaiki sifat zirkonium tersebut. ^{[8] [9]}
Berdasarkan ketahanannya terhadap korosi, logam zircon digunakan sebagai bahan tembahan pada pabrik pembuatan pompa, kran, pipa, alat penukar panas, dan tangki bahan kimia, terutama asam sulfat dan asam hidroklorida. Penggunaan logam zirkonum ini juga digunakan oleh pabrik penghasil urea, hydrogen peroksida, metil metaklirat dan asam asetat. Zirkonium merupakan bahan yang mempunyai peran yang sangat strategis dalam berbagai industry karena keunggulannya jika dibandingkan dengan bahan lain. Reactor nuklir memerlukan materian tahan korosi, daya serap neutron yang rendah, sifat mekanik yang sesuai, dapat digunakan sebagai bahan pendukung struktur, serta permukaan untuk perpindahan panas yang baik. Berilium (Be) merupakan salah satu mineral yang dapat bertahan pada suhu tinggi, tetapi mineral ini jarang didapat, selain harganya mahal, sifat mekaniknya juga tidak baik dan fabrikasinya sulit. Berbeda sekali dengan zirkonium yang sangat banyak terdapat dalam mineral zircon. Selain berilium (Be), mineral lain yang dapat digunakan dalam industry nuklir adalah alumunium (Al) dan magnesium (Mg), tetapi mineral-mineral ini tidak tahan pada suhu tinggi, sehingga hanya digunakan untuk reactor riset.

Hafnium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Hf dan nomor atom 72. Logam transisi ini memiliki sifat kimia yang mirip dengan zirkonium. Hafnium digunakan sebagai campuran aloy wolfram pada filamen dan elektrode, dan juga berperan sebagai penyerap neutron pada pembangkit listrik tenaga nuklir.

Sifat kimia dari zirkonium dan hafnium hampir sama, dikarenakan dua ion

tersebut memiliki jari-jari yang hampir sama akibat pengerutan lantanida. Beberapa bilangan oksidasi dan stereokimia dari zirkonium dan hafnium.

Kelimpahan :

Zirkonium merupakan salah satu unsur penyusun kulit bumi. Beberapa mineral sumber zirkonium :

₪Baddeleyite (ZrO2)

₪Zirkon (ZrSiO2)

Untuk memisahkan ion zirkonium dan hafnium digunakan metode penukar ion atau

ekstraksi-pelarut secara bertingkat.

Sifat-sifat dari Unsur Zirkonium dan Hafnium

₪Logam zirkonium seperti halnya logam titanium bersifat keras dan tahan korosi (mp 18550C)

₪Terbakar di udara pada temperatur tinggi, bereaksi lebih cepat dengan nitrogen dan oksigen membentuk nitrida, oksida dan oksida nitrida (Zr2ON2).

Beberapa Senyawaan dari Zirkonium dan Hafnium

a.Halida, halida MCl4, MBr4 dan MI4 pada fase gas berbentuk  tetrahedral tetapi pada kondisi padat merupakan polimer dengan jembatan halida. Halida ini dibuat melalui reaksi klorinasi dari zirkonium panas, zirkonium karbida atau zirkonium oksida yang dilanjutkan hidrolisis dengan air.

b.Zirkonium oksida, (ZrO2) merupakan kristal putih yang keras dan tidak larut (mp 27000C), tahan terhadap asam dan basa, memiliki sifat mekanis yang baik digunakan untuk tungku furnace. Pembuatan : reaksi antara Zr(IV) dengan hidroksida. 

Sumber :

Darjito, S. Si., M.Si.

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dann Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Brawijaya 

http://id.wikipedia.org/wiki